氮氧化物危害及氮氧化物在線監(jiān)測系統(tǒng)
氮氧化合物主要指一氧化氮、一氧化氮、一氧化二氮、一氧化二氮、一氧化二氮和一氧化二氮,而氮氧化物主要傷害人體的呼吸系統(tǒng)。
一、氮氧化合物的形成與危害任何由氮、氧元素組成的化合物都可以稱為氮氧化合物。根據(jù)科學(xué)研究,幾乎所有的氮氧化合物對人都有毒性作用。
直接吸入會引起呼吸道疾病,氮氧和紫外線結(jié)合造成的光化學(xué)污染會灼傷人的眼睛,氮氧和水形成的酸雨會對植物和土壤造成不同程度的損害。
鍋爐煙氣排放的氮氧化合物大部分來自燃煤,主要由一氧化氮和一氧化二氮組成,其中一氧化氮占近90%。而且,近年來鍋爐產(chǎn)生的氮氧化合物排放量呈上升趨勢,有可能取代二氧化硫成為排放量最大的酸性氣體,這是不言而喻的。隨著社會的發(fā)展,工業(yè)發(fā)展速度加快,空氣污染越來越嚴(yán)重。近年來,由于生產(chǎn)和發(fā)展的需要,中國石化工業(yè)和機(jī)動車生產(chǎn)取得了快速發(fā)展。
雖然在一定程度上促進(jìn)了社會的發(fā)展,但也對大氣環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染。目前,國際社會越來越重視大氣環(huán)境保護(hù),呼聲越來越高。中國也頒布了一些保護(hù)大氣環(huán)境的相關(guān)法律法規(guī)。
由于氮氧化合物對空氣污染影響嚴(yán)重,來源廣泛,因此研究空氣污染過程中的氮氧化合物更為迫切。經(jīng)調(diào)查,空氣污染主要包括一氧化碳、碳?xì)浠衔?、氮氧化合物、鉛、二氧化硫、二氧化碳、顆粒物、醛類、粉塵、電輻射、噪聲等。
目前,在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展過程中,氮氧化合物的無序排放對環(huán)境造成了很大的影響。
1.氮氧化合物在空氣污染過程中主要來自三個方面:工業(yè)污染、生活污染、交通污染
(1)工業(yè)污染主要是工業(yè)生產(chǎn)中(特別是石化企業(yè))燃燒化石燃料造成的,主要包括兩個部分:
A.化工廠、煤制氣廠等生產(chǎn)過程中排放的泄漏氣體污染物;
b .工業(yè)生產(chǎn)中使用的各種鍋爐和窯爐排放的污染物;
(2)生活污染主要是指城市居民、事業(yè)單位和服務(wù)業(yè)行業(yè),以及因燃燒礦物燃料做飯、取暖、洗浴等向大氣排放的氮氧化合物等污染物,是大氣污染中有害氣體的主要來源之一。
(3)交通污染主要來自兩個方面:
A.汽車、火車、輪船和飛機(jī)等交通工具在運動過程中排放的一氧化碳和氮氧化合物;
b .原料運輸過程中部分原料泄漏和直接空氣排放造成的污染。
對于燃汽油的車輛(汽油機(jī)、摩托車)來說,有害的排放物有三種:CO、HC、NOX;
對于柴油機(jī)來說,除了一氧化碳、碳?xì)浠衔锖偷趸镏?,它們還會排放其他有害物質(zhì)。
2.氮氧化合物的危害主要包括:
(1)NOX對人體和動物的毒性作用:對動物和人體的危害N0對血紅蛋白的親和力非常強(qiáng),是氧氣的幾十萬倍。
一旦NO 進(jìn)入血液,氧就從氧化血紅蛋白中被排出,并與血紅蛋白牢固結(jié)合。長期接觸1 ~ 1.5 mg/L NO,在環(huán)境中容易引起支氣管炎和肺氣腫。這些毒性作用還可促進(jìn)過早衰老、支氣管上皮細(xì)胞淋巴樣增生,甚至肺癌等癥狀。
(2)對植物的損害:
氮氧化合物對植物危害極大。據(jù)相關(guān)資料顯示,體積濃度為2.5×10-6的氮氧化合物會在7小時后使豆類、番茄等作物的葉子變白,許多植物會因受傷而死亡。此外,氮氧化合物可以淡化醋酸纖維,棉紗和人造絲。
(3)NOX是形成酸雨和酸霧的主要原因之一:
高溫燃燒產(chǎn)生的NO大部分釋放到大氣中轉(zhuǎn)化,遇水產(chǎn)生硝酸,隨雨水到達(dá)地面,形成酸雨或酸霧。
(4)氮氧化物和碳?xì)浠衔镄纬晒饣瘜W(xué)煙霧,N0排放到大氣后有助于形成O3,導(dǎo)致光化學(xué)煙霧的形成。NO2+O3(光化學(xué)煙霧)是一系列反應(yīng)的總反應(yīng)。其中,HC是碳?xì)浠衔?,泛指VOC。揮發(fā)性有機(jī)化合物的作用使03在一氧化氮轉(zhuǎn)化為二氧化氮時不被利用,從而富集03。
光化學(xué)煙霧對生物有嚴(yán)重危害。例如,1952年洛杉磯, 美國光化學(xué)煙霧事件導(dǎo)致大量居民出現(xiàn)紅眼、咳嗽、喉嚨痛、皮膚發(fā)紅等癥狀。在嚴(yán)重的情況下,心肺衰竭導(dǎo)致數(shù)百名老年人死亡。這起事件被列為世界十大環(huán)境污染事故之一。
(5)NOX 亦參與臭氧層的破壞:
N2O能轉(zhuǎn)化為NO,破壞臭氧層,其過程可以用以下幾個反應(yīng)表示:
N2O+O→N2+O2;
N2+O2→2NO;
NO+O3→NO2+O2;
NO2+O→NO+O2;
O3+O→202;上述反應(yīng)不斷循環(huán),使O3分解,臭氧層遭到較大的破壞。
上述反應(yīng)不斷循環(huán),使O3分解,臭氧層受到極大破壞。
二、氮氧化物在線監(jiān)測系統(tǒng)核心檢測部件氮氧傳感器(NOx sensor),簡稱NOx傳感器, 是用來檢測發(fā)動機(jī)尾氣中如N2O、NO、NO、N2O、N2O4和N2O5等氮氧化物(NOx)含量的傳感器。
按照工作原理可分為電化學(xué)式、光學(xué)式以及其他原理的氮氧化物傳感器 。
工作原理:
電化學(xué)式NOx傳感器是利用固體電解質(zhì)氧化釔摻雜氧化鋯(YSZ)陶瓷材料在高溫下具有較高的離子導(dǎo)電性、良好的化學(xué)穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,及特殊的NOx敏感電極材料對NOx氣體的選擇性催化敏感性能,幵結(jié)合特殊的傳感器結(jié)構(gòu)獲得NOx的電信號,最后利用特殊的弱信號檢測不精密電控技術(shù),將汽車尾氣中NOx氣體檢測出來幵轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的CAN總線數(shù)字信號,從而完成NOx氣體排放監(jiān)控。
具體檢測原理為:
(1)先將國外原裝進(jìn)口的氮氧化物氣體傳感器進(jìn)行信號放大、數(shù)據(jù)處理、智能計算后,再進(jìn)行全量程三點溫濕度補(bǔ)償。
(2)然后再用高精確度的標(biāo)準(zhǔn)氣體進(jìn)行數(shù)據(jù)校準(zhǔn),因此,體積更小、價格更低、性能更加優(yōu)良穩(wěn)定;
(3)萬安迪氮氧化物檢測儀可直接采集處理后的標(biāo)準(zhǔn)信號(0-5V之間任意電壓和TTL數(shù)字信號),上傳到PLC、DCS、DDC、數(shù)據(jù)采集儀等上位機(jī)系統(tǒng)上,方便快捷、節(jié)約成本;
萬安迪氮氧化物在線監(jiān)測系統(tǒng)產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于科研、數(shù)據(jù)采集、氣體監(jiān)測、過程化控制、物聯(lián)網(wǎng)、無人機(jī)、工業(yè)機(jī)器人、網(wǎng)格化大氣環(huán)境監(jiān)測儀、微型空氣質(zhì)量監(jiān)測站、有毒氣體檢測等行業(yè),時時在線檢測空氣中的氮氧化物,系統(tǒng)支持外部通信接口,帶數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能,通過無線數(shù)據(jù)采集傳輸終端可實時將測量數(shù)據(jù)傳送到監(jiān)測中心,并能通過網(wǎng)絡(luò)瀏覽器進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。