空氣中氮氧化物含量測定方法探討

空氣中氮氧化物含量測定方法探討摘  要   本文主要介紹了空氣中氮氧化物的來源與危害，測定方法化學發光法，鹽酸萘乙二胺分光光度法，傳感器法，庫侖原電池法，闡述了這幾種方法的原理，并從優缺點，適用范圍等方面進行了分析對比，為測定和防治氮氧化物提供了依據。

關鍵詞   氮氧化物  測定方法  危害

1 引 言

氮氧化物是評價空氣質量的控制標準之一。空氣中的氮氧化物主要包括一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO₂ ）。據有關部門統計，隨著工業化生產的迅猛發展，特別是煤炭、石油、天然氣的大量開采使用，我國多數城市已呈現出NO_x深度增加的趨勢。因此，了解氮氧化物的來源及危害機理，建立適合的氮氧化物的分析方法，了解其變化規律，對環保管理及環境整治，保障人類的生存環境具有重大意義。

2 氮氧化物危害

NOx 對環境的損害作用極大，它既是形成酸雨的主要物質之一，也是形成大氣中光化學煙霧的主要物質和消耗臭氧的一個重要因子。

氮氧化物對眼睛和上呼吸道粘膜刺激較輕，主要侵入呼吸道深部的細支氣管及肺泡。當NOx進入肺泡后，因肺泡的表面濕度增加，反應加快，在肺泡內約可阻留80%，一部分變為N2O4。N2O4與NO2均能與呼吸道粘膜的水分作用生成亞硝酸與硝酸，對肺組織產生強烈的刺激及腐蝕作用，從而增加毛細血管及肺泡壁的通透性，引起肺水腫。亞硝酸鹽進入血液后還可引起血管擴張，血壓下降，并可與血紅蛋白作用生成高鐵血紅蛋白，引起組織缺氧。高濃度的NO亦可使血液中的氧和血紅蛋白變為高鐵血紅蛋白，引起組織缺氧。因此，在一般情況下當污染物以NO2為主時，對肺的損害比較明顯，嚴重時可出現以肺水腫為主的病變。而當混合氣體中有大量NO時，高鐵血紅蛋白的形成就占優勢，此時中毒發展迅速，出現高鐵血紅蛋白癥和中樞神經損害。

3氮氧化物含量測定

鑒于NOx具有以上危害，有必要進行NOx的測定，以了解和掌握空氣中NOx的濃度情況，進行大氣質量評價，進而提出警戒限度。通過長期監測還可為修訂或制定國家衛生標準及其他環境保護法規積累資料，為預測預報創造條件。然而NOx的測定不同于NO2的測定，NOx包括NO， NO2，測定時需在樣品進入反應室之前把NO轉化為NO2，而NO2的測定不需要此步。

氮氧化物的測定方法目前主要有化學發光法，鹽酸萘乙二胺分光光度法，庫侖原電池法及傳感器法。

3.1化學發光法

該方法利用O₃與NO之間的化學反應生成激發態NO₂。

N0 +0₃ —  N0₂+O₂

N0₂ —  N0₂+hr

激發態NO：恢復到低能級時，發出波長50O-3000nm的寬帶輔助光，一個NO分子只能生成一個NO₂分子。因此，化學發光強度和光電倍增管道輸出電流大小與樣品氣中的NO濃度成正比關系。因為只有NO才能和O₃反應，若要分析NO₂，必須在樣品進入反應室之前，先轉化為NO。用二氧化氮標準氣體標定儀器的刻度，即得知相當于二氧化氮量的氧化氮（NO_x）的濃度。儀器接記錄器。

3.2鹽酸萘乙二胺分光光度法

空氣中的NOx，經氧化管后，以NO2的形式在采樣吸收過程中生成的亞硝酸，再與對氨基苯磺酰胺進行重氮化反應，然后與N-（1-萘基）-乙二胺鹽酸鹽作用生成玫瑰紅色的偶氮染料。并于波長540nm下測定吸光度，并根據相應的標準曲線定量.利用稱量法校準的NO2滲透管配置的標準氣體，測得氣態NO2并不*轉化為亞硝酸根離子，因此在計算結果時，要除以轉換系數，其值與大氣中NO2濃度有關。不同的濃度范圍，取不同得值。

3.3 庫侖原電池法

氮氧化物分析儀是根據庫侖原電池法原理制作的。陰極鉑網為原電池正極，陽極活性炭為原電池負極，電解液為pH=7的0.1mol/L磷酸鹽緩沖溶液中含0.3mol/L碘化鉀溶液。在兩個電極間有一個很小的電位差。當被測空氣經過選擇性過濾器，除去干擾物后，抽入電解池中，是電解液經過陰極連續循環流動。如果空氣中含有二氧化氮（空氣中NO在經過氧化管時，氧化成NO2），則與電解液中碘離子發生反應，生成碘分子。析出的碘分子隨電解液帶到鉑網陰極時，立即在鉑網陰極上被電化還原為碘離子，接通電路就產生微弱的電流，同時活性炭電極也有電化氧化作用。若原電池中電流效率為100%，則電流大小與NO2濃度成正比，并可用法拉第電解定律計算。由于NO2在水中化學反應較復雜，而氧化氮的轉化率只有70%，所以理論電流計算式應乘以這個轉換效率。

3.4傳感器法

溫青等人已經研究出突破常規的測定方法---傳感器法，并對NOx氣敏元件的氣敏特性進行了較全面深入的研究,因為氣敏元件的氣敏性能的好壞直接影響到測定結果的準確性和氣敏元件測定方法的可信性,因此進行了一系列選擇性，一致性，重復性及其使用壽命等十分重要的實驗研究,并優選出氣敏性優良的元件,以保證測定結果的準確性。將優選的氣敏元件用于實驗室空氣中NOx有害氣體的監測,并通過與方法---鹽酸萘乙二胺分光光度法做對照實驗,建立了計算空氣中NOx濃度校正公式。

4 總結

化學發光法分析NO_x是一種好的直接方法，為建立空氣監測的自動監測系統網絡提供了條件。對于多種污染物共存的大氣，通過化學發光反應和發光波長的選擇，不經過分離便能有效地進行各種污染物的測定。所以很多國家和衛生組織監測系統把此法作為監測大氣氮氧化物的標準方法。目前，在我國一些比較發達的城市也比較常用。

采用氣敏元件測定空氣中NO_x有害氣體的方法適用于現場快速測定，且靈敏度高，選擇性好，一致性和重復性較好，抗老化能力強，使用壽命可達兩年，無噪聲和二次污染。

鹽酸萘乙二胺分光光度法具有分析簡便、顯色穩定、準確度和靈敏度較高等優點。并且費用低，操作簡單，測定快速應用比較廣泛。

采用庫侖原電池法可以測得NOx的小時平均濃度和日平均濃度。這種方法儀器的維護量較大，連續運行能力較差，使其應用受到限制。

總之，在對空氣中的氮氧化物進行分析時，要根據不同的要求選擇相應的測定方法，以達到測定的可靠性與準確性。同樣在氮氧化物的控制和治理時，也要根據具體情況選擇比較適合的方法，爭取達到既經濟又效果良好的目的。在此基礎上我們應該探索出效率更高，綜合效益更好的測定與控制治理氮氧化物的方法。

中鐵*勘察設計院集團有限公司     趙留輝

作者簡介：男，1978年8月生，河南柘城人，工程師，主要污染防治與環保設計。

選自：《科技傳播》第九期。