二氧化硫和氮氧化物

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1、第一章二氧化硫和氮氧化物控制政策和法规标准我国的s02和NO。的排放量高居世界各国前列，由此带来的大气污染和酸雨问题十分严重，经济损失巨大，已成为制约我 国经济社会可持续发展的主要因素，因此，控制S02和NO。污染已势在必行。我国政府十分重视SOz和NO。的污染问题，制定 了许多相关的控制政策、法规及标准。本章主要从我国SO和NO。的排放特征人手，阐述了我国控制802和NO.的政策、法规及 标准。第一节我国二氧化硫和氮氧化物的排放特征一、二氧化硫和氮氧化物的特征和危害（一）二氧化硫的特征和危害S02是目前大气污染物中含量较大、影响面较广的一种气态污染物。大气中s02的来源很广，几乎所有的工业企

2、业都可能 产生。它主要来自化石燃料（煤炭，石油和天然气的燃烧过程，以及硫化物矿石的焙烧、冶炼等过程，火力发屯厂、有色金属冶 炼厂、硫酸厂、炼油厂以及燃煤燃油的工业锅炉、炉窑等都排放SOz烟气。在排放sO：的各种过程中，约90%来自燃料燃烧过 程，具中火电厂排放量最大。sO2为无色，有强烈刺激气味气体，对人体呼吸器官有很强的毒害作用，还可通过皮肤经毛孔侵入人体或通过食物和饮水 经消化道进人人体而造成危害。空气中S02的浓度只有lXlo”时，人就会感到胸部有一种被压迫的不适感；当浓度达到8X10 时，人就会感到呼吸困难；当浓度达到10X1O6时，咽喉纤毛就会排出黏液。人体主要经呼吸道吸收大气中的s

3、O：，引起不同程度的呼吸道及眼黏膜的刺激症状。急性中毒者表现出眼结膜和呼吸道黏 膜强烈刺激症状，如流泪，畏光，鼻、咽、喉烧灼感及疼痛，咳嗽，胸闷，胸骨后疼痛，心悸，气短，恶心，呕吐等。长期接触 低浓度SO：可引起慢性损害，以慢性鼻炎、咽炎、气管炎、支气管炎、肺气肿、肺间质纤维化等病理改变为常见。轻度中毒者 可有眼灼痛、畏光、流泪、流涕、咳嗽，常为阵发性干咳，鼻、咽、喉部有烧灼样痛，声音嘶哑，甚至有呼吸短促、胸痛、胸闷 有时还出现消化道症状如恶心、呕吐、上腹痛和消化不良，以及全身症状如头痛、头昏、失眠、全身无力等。严重中毒很少见， 可于数小时内发生肺水肿，出现呼吸困难和紫绀，咳粉红色泡沫样痰。较

4、高浓度的S02可使肺泡I：皮脱落、破裂，引起自发性 气胸，导致纵隔气肿。sL）:的危害在于它常常跟大气中的飘尘结合在一起被吸人，飘尘气溶胶微粒可把SO2带到肺部使毒性增 加34倍，对人体造成危害。如果SO2遇到水蒸气，形成硫酸雾，就可以长期滞留在大气中，毒性比SO。大lo倍左右。一般情况下，SO2浓度达到8x10”时，人开始难受；而硫酸酸雾浓度还不到8X10”时，人已经开始不能接受。“八大公害 事件”中的伦敦烟雾事件就是硫酸烟雾引起的呼吸道疾病，导致了 5天之内4000人死亡，后来又连续发生了 3次。而我国重庆 市是SO2污染严重地区，肺癌死亡率逐年上升；长沙市个别街区的肺癌死亡率居高不下也与

5、SO2污染有关。SO2会给植物带来严重的危害，它的允许浓度只有o. 15X10-6，超过这个浓度就会使植物的叶绿体遭到破坏，组织坏死。S02对植物的危害多发生在生理功能旺盛的成熟叶上，而刚吐露出来的未成熟的幼叶和生理活动衰老的叶不受危害。此外，不同 种类的植物对sO，的抗性量不同，第1页某些常绿植物、豆科植物和黑麦植物特别容易遭受损害。(二) 氮氧化物的特征和危害氮和氧结合的化合物有：一氧化二氮(N： O)、一氧化氮(NO)、三氧化氮(N03)、二氧化氮(NOt)、四氧化二氮(N： Q)、五氧 化二氮(Ng05)等，总起来用氮氧化物(NO.)表示，其中造成大气污染的NO主要指的是NO和N02，

6、其中N02的毒性比NO高4 5倍。大气中天然排放的NO.，主要来自土壤和海洋中有机物分解，属于自然界氮循环过程。人为活动排放的NO：主要来自煤炭 的燃烧过程。每燃烧1t煤则产生大约89kg的氮氧化物。汽车尾气和石油燃烧的废气也含有NOx人类还通过使用肥料产；生 NO，。化石燃料燃烧过程中的NO.有90%以上是NO, NO进入大气后逐渐氧化成N02。N02有刺激性，是一种毒性很强的棕红色气 体。当NO2在大气中积累到一定量并遇到强烈的阳光、逆温和静风等条件，便参与了光化学反应而形成毒性更大的光化学烟雾。 光化学烟雾的危害性极大，能造成农作物减产，对人的眼睛和呼吸道产生强烈的刺激，产生头痛和呼吸道

7、疾病，严重的会产生死 亡。NO能与血红蛋白作用，降低血液的输氧功能。N02对呼吸器官有强烈刺激，能引起急性哮喘病NO 对眼睛和上呼吸道黏 膜刺激较轻，主要侵入呼吸道深部和细支气管及肺泡，到达肺泡后，因肺泡的表面湿度增加，反应加快，在肺泡内约可阻留80%， 一部分变成N204。N20i与NOJ均能与呼吸道黏膜的水分作用生成亚硝酸与硝酸，这些酸与呼吸道的碱性分泌物相结合生成亚硝 酸盐及硝酸盐，对肺组织产生强烈的刺激和腐蚀作用，可增加毛细血管及肺泡壁的通透性，引起肺水肿。咂硝酸盐进人血液后还 可引起血管扩张，血压下降，并可以和血红蛋白作用生成高铁血红蛋白，引起组织缺氧。高浓度的NO亦可使血液中的氧和

8、血红 蛋白变为高铁血红蛋白，引起组织缺氧。因此，在一般情况下当污染物以NO：为主时，肺的损害比较明显，严重时可出现以肺 水肿为主的病变，而当混合气体中有大量的NO时，高铁血红蛋白的形成就占优势，此时中毒发展迅速，出现高铁血红蛋白症和 中枢神经损害症状。当人们长期处在NO。浓度过高的环境中会导致死亡，室内NOx的浓度不能超5mg/m3。NOx还町危害植物，NO2对植物的危害比NO严重得多。具体症状是：在叶脉间或叶片边缘出现不规则水渍状伤害，使叶子 逐渐坏死，变白色、黄色或褐色斑点。NOx对材料的腐蚀作用主要是由反应产物硝酸盐和亚硝酸盐引起的。同时使某些织物的染料退色。光化学烟雾能加速橡胶 制品的

9、老化，腐蚀建筑和衣物，缩短其使用寿命。NOx还会参与臭氧层的破坏。超音速飞机排放的NO破坏臭氧层，改变大气层结构。臭氧层是大气层不可分隔的一部分， 对大气的循环以及大气的温度分布起着重要的作用。大气层的温度随着高度的变化而变化，臭氧在乎流层中通过吸收太阳光的紫 外线和地面的红外辐射而使气温升高。当臭氧层被破坏时，会使平流层获得的热量减少，而对流层获得的热量增多，破坏地表对 太阳辐射的热量收支平衡，导致全球气候变化。臭氧层的减少导致到达地表的紫外辐射强度增加，紫外线可以促进维生素的合成，对人类骨组织的生长和保护起有益作用， 但紫外线中UVB段辐射的增强可以引起皮肤、白内障和免疫系统的疾病。（三）

10、酸雨的危害S02和NO,还是形成酸雨的主要污染物，正常情况下，大气中因含CO：等酸性气体，降水显微酸性，但如果还有其他的酸 性物质存在，就会使降水的pH值降低，因此所谓酸雨通常指pH值低于5. 6的降水。我国酸雨的主要成分是硫酸，其次是硝酸。 酸雨对水生生态系统、农业牛态系统、建筑物和材料以及人体健康等方面均有危害。酸雨对森林生态系统的危害是引起森林树木叶片黄化、落叶甚至死亡。在欧美地区，有10多个国家的森林发生大面积生长 缓慢和死亡现象，有的国家因之损失木材高达40%。在我国，野外调查表明，在降水pH值小于4. 5的地区，马尾松林、华山 松和冷杉林等出现大量黄叶并脱落，森林成片地死亡。例如重

11、庆奉节县降水pH值小于4, 3的地段，20年生马尾松林的年平均 生长量降低50%。酸雨对森林的影响在很大程度L是通过土壤的物理化学性质的恶化作用造成的，酸雨进入土壤后改变了十壤 理化性质，间接影响植物的生长。酸雨直接作用于植物，破坏植物形态结构、损伤植物细胞膜、抑制植物代谢功能。研究发现酸 雨可迫使叶绿体的光还原活性、光合第二章二氧化硫和氮氧化物的污染源第一节二氧化硫和氮氧化物的来源和特征根据国家环保总局历年的环境统计报告，工业生产；过程排放的SO2占总SO2排放量的比例远高于生活过程的排放比例。从2000年以来， 工业生产过程排放的SO2量占总排放量的比例基本在80%以上，生活污染源和交通运

12、输污染源产生的SO：所占的比例不到20%。一、二氧化硫的来源和特征大气中的SOz和氮氧化物主要来自于化石燃料的使用。S02和NO。污染巳引起了我国政府的高度重视，为有效控制我国SO2和氮氧化物污 染，需要对我国SO2和NO2污染的来源进行分析和认识。我国是世界上最大的煤炭牛产和消费国，我国排放的S02约90%来自于燃煤，火山喷发燃油等过程排放的SO：只占10%左右。煤是一种含有大量c、H、（）和少量s、N等有机物和部分无机物的沉积岩。按照硫在煤中的存在形态分，有无机硫和有机硫，无机硫包括元素 硫、硫化物硫和硫酸盐硫。元素硫、硫化物硫和有机硫为可燃性硫（约为80% 90%），硫酸盐硫是不参与燃烧

13、反应的，多残存于灰烬十，称为非可燃性硫。可燃性硫在 燃烧时主要生成SO2，只有1%5%氧化为SO3。其主要化学反应式如下单体硫燃烧S-FO,硫铁矿的燃烧4Fe& + 1102F%O8SQ硫酰等YT机磕的燃烧CILCH：CHKH | 30f 2HSO我国S02排放量与煤炭消耗量有密切关系，随着燃煤量的增加，燃煤排放的SO2也不断增长。根据19831991年的统计结果，煤炭耗量与 SO2排放量之间相关系数达到0. 96。2003年，我国煤炭消耗总量为16. 3亿吨，排放SO2总量为2158万吨。其中，火电厂耗煤9亿吨，占 总量的55%；火电厂排放SO21316万吨，占排放SO2总量的61%。200

14、4年，我国煤炭消耗总量为17. 8亿吨，SO2排放量为2254. 9万吨。 而到了 2005年，全国煤炭消耗总量达到18亿吨，SO2排放量为2549万吨。其中，火电厂耗煤10亿吨，排放S21800万吨，分别占耗煤和SO2 排放总量的56%和70%。二、氮氧化物的来源和特征NOx的自然来源有闪电、森林或草原火灾、大气中氮的氧化及土壤中微生物的硝化作用等。大气中NOx几乎有一半以上是由人为污染源所产 生的，NOx的人为源主要来自生产生活中所使用的煤、石油、天然气等化石燃料的燃烧（如汽车、飞机及内燃机的燃烧过程），也来自硝酸及第25页使用硝酸等的生产过程，氮肥厂、有机中间体厂、炸药厂、有色及黑色金属

15、冶炼厂的某些生产过程等，是电力、化学、国防等工业及锅炉和内燃机等 设备所排放气体中的有毒物质之一。NO.以燃料燃烧过程产生的数量最多，其中在所有燃料燃烧排放的NO.中，70%来自于煤炭的直接燃烧，固定源是NO。排放的主要来源。 然而，现在汽车的数量成倍增加，流动源排放NO。量也大量增加。例如，1998年上海市NO。的总排放量为37. 32万吨，其中固定源排放27. 51 万吨，占总量的73. 7%；机动车量等流动源排放9. 81万吨，占总量的26. 3%。流动源排放的NO,虽然没占主导地位，但却大大加快了对中 心城市的污染。固定源排放的NOx主要指的是燃煤过程中产生的，煤中氮的含量和氮化合物的

16、存在形式因煤的种类不同而相差很大，不同产地的同类型的煤中 含氮景也有很大差异。一般来说，煤中的氮含量一般在o. 3% 3. 5%之间，主要来源于形成煤的植物中的蛋白质、氨基酸、生物碱、叶绿素、纤 维素等含氮成分。煤中的有机氮原子均存在于煤的芳香环结构中，而且主要的赋存形态为吡啶氮、吡咯氮和少量的季铵氮。吡咯氮是煤中氮的主要形 式，约占总量的50%80%，其含量随煤阶的增高而减少。吡啶氮含量在。一 20%之间，随煤阶的增高而增加。季铵氮含量在。13%之间，不 受煤阶的影响。煤中氮的化学结合形式不同，其在燃烧时分解特性也不同，直接决定了 NO。的氧化一还原反应过程和最终的NO。生成量。流动源排放的NO.主要指机动车尾气，流动源排放的NO。巳成为我国少数大城市空气中的主要污染物。1997年，我国汽车总量为1200万 辆，其中北京市127万辆，广州市90万辆，上海市80万辆