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解密氮氧化物的污染之谜

作者:sz-wuyanjie.com发布时间:2019-07-19 10:22

来源
氮氧化物在燃烧过程中产生,部分来自燃料中的氮化合物,但主要是通过火焰中的大气氧和氮的直接组合。氮氧化物是由闪电自然产生的,并且在很小程度上也是由土壤中的微生物过程产生的。
排放源和趋势
氮氧化物的人为排放占主导地位的欧洲排放总量,与英国发射约220万吨NO的2每年。其中,约四分之一来自发电站,一半来自机动车辆,其余来自其他工业和家庭燃烧过程。与二氧化硫的排放不同,英国的氮氧化物排放量仅缓慢下降,因为固定和移动源的排放控制策略被越来越多的公路车辆所抵消。
发电产生的排放 - 从1970年开始直到1990年,发电产生的氮氧化物排放量相当稳定。在20世纪90年代初期,天然气在发电中的使用增加取代了煤炭和石油(DECC,2009)。更清洁的燃料和更现代化的发电站导致该部门的氮氧化物排放量大幅减少,直到2000年。从2000年开始,用于发电的绝对天然气水平保持相当稳定,燃煤发电站的需求增加。自2006年以来,煤炭使用(以及用于发电的燃料总量)大幅减少(DECC,2009)。
公路运输产生的氮氧化物排放 - 公路运输部门为英国排放量的下降趋势做出了重大贡献。公路运输产生的排放量目前是英国总排放量最大的,2010年约占33%(Defra,2011)。第一批带有三元催化剂的汽油车于1992年推出,这导致氮氧化物排放量大幅减少。柴油车及轻型货车的排放限值于一九九三至九四年度生效。重型货车(HGV)的排放限制于1988年首次生效,随着新的HGV进入船队,排放率逐步降低。与20世纪90年代相比,这些标准的引入对公路运输部门的氮氧化物排放产生了重大影响(RoTAP,2012)。
大气化学和运输
直接排放的主要污染物是一氧化氮(NO),以及一小部分二氧化氮(NO 2)。NO在大气中被臭氧氧化,在数十分钟的时间范围内,产生NO 2。在农村空气中,远离NO源,大气中的大部分氮氧化物都是NO 2的形式。NO和NO2统称为NO x因为它们在白天快速相互转化。通过UV光分离NO 2以产生NO和O原子,其与分子氧(O 2)结合以产生臭氧(O 3)。因此,白天NO,NO 2臭氧以准平衡存在,这取决于日照量。最终,NO 2被氧化成硝酸(HNO 3,蒸气),其直接在地面吸收,转化为含硝酸盐的颗粒,或溶解在云滴中。在晚上,不同的氧化过程将NO 2转化为硝酸盐。
尽管硝酸在与表面(云滴,土壤或植被)接触时会迅速被吸收,但其他氮氧化物仅相当缓慢地被去除,并且可能在最终转化为硝酸或硝酸盐之前行进数百公里。因此,一个国家的排放量将存入其他国家。英国出口约四分之三的NO X排放量(RoTAP,2012)。
测量的NO 2浓度显示交通和城市来源的优势,大型城市和高速公路网络附近的浓度最大,这些地区的年平均浓度超过10 ppb。
生态系统影响
英国氮氧化物排放的最强影响可能是它们对总氮沉积的贡献。然而,气态氮氧化物的直接影响也很重要,特别是在靠近源的区域(例如路边边缘)。由NOx影响的所有植被类型的临界水平已设定为30μg/ m 3。实验证据表明,中等浓度的NOx可能产生正负增长反应,与二氧化硫(SO 2)协同相互作用的可能性非常重要。有大量证据表明NO 2的作用在相同浓度的SO 2存在下更可能是负面的。与此同时,过去30年来英国城市地区SO 2与NO 2的比例大幅下降。
氮氧化物的一个重要影响可能是它对昆虫种群的影响; 有证据表明,在中等浓度的NO 2和SO 2生长的植物上,害虫的性能有所提高(Dohmen等,1984)

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