大氣環(huán)境中氮氧化物的監(jiān)測(cè)與控制探討

陳書紅

（樂陵市環(huán)境監(jiān)測(cè)站 山東樂陵 253600）

引言

作為導(dǎo)致大氣環(huán)境指數(shù)“告急”的重要“元兇”，氮氧化物的超標(biāo)排放不僅會(huì)形成酸雨或是臭氧空洞等環(huán)保問題，而且會(huì)影響生態(tài)、造成溫室效應(yīng)，因此對(duì)其予以嚴(yán)密監(jiān)測(cè)與嚴(yán)格把控極為關(guān)鍵。需將環(huán)保擺于心上，加強(qiáng)排放監(jiān)測(cè)，嚴(yán)格執(zhí)法，從源頭上把控與縮減氮氧化物排放，并切實(shí)采取針對(duì)性污染管控舉措，以還“藍(lán)天”于民眾、福澤百姓。

1 大氣環(huán)境中氮氧化物的監(jiān)測(cè)

1.1 采樣點(diǎn)布設(shè)

因大氣環(huán)境中氮氧化物存在的濃度與氣溫、氣壓、風(fēng)速以及太陽輻射等環(huán)境要素直接相關(guān)，且城市主道與干道大氣環(huán)境的氮氧化物也有著明顯的差異。因此，在進(jìn)行城市大氣環(huán)境氮氧化物監(jiān)測(cè)采樣點(diǎn)的布設(shè)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格注意做好如下幾點(diǎn)：

（1）在開展相應(yīng)的環(huán)境監(jiān)測(cè)任務(wù)前，應(yīng)首先做好監(jiān)測(cè)現(xiàn)場的調(diào)查，即對(duì)要監(jiān)測(cè)區(qū)域周邊的地形、氣候、建筑及障礙物等進(jìn)行勘察，查找監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的相關(guān)資料，明確監(jiān)測(cè)區(qū)域風(fēng)向、風(fēng)頻以及風(fēng)速，以及當(dāng)?shù)仄骄鶜鉁亍⒏蓾穸纫约按髿夥€(wěn)定度的變化規(guī)律。

（2）完成監(jiān)測(cè)前的調(diào)查工作后，即可進(jìn)行布設(shè)能夠反映監(jiān)測(cè)城市因氮氧化物影響環(huán)境空氣質(zhì)量、污染水平以及污染物擴(kuò)散情況的采樣點(diǎn)。

（3）采樣點(diǎn)應(yīng)遠(yuǎn)離圍墻、高樓、交叉路或是存在渦流的區(qū)域，應(yīng)盡量布設(shè)在地勢(shì)開闊平坦、道路平直的地段，以最大限度減少與規(guī)避因采樣點(diǎn)設(shè)置不當(dāng)而對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果造成的影響。

（4）對(duì)城市道路、交叉道口等應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂蛱攸c(diǎn)進(jìn)行采樣點(diǎn)位的布設(shè)，相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，城市道路汽車尾氣導(dǎo)致的氮氧化物污染物濃度、擴(kuò)散高度與道路兩側(cè)的建筑的高度有關(guān)，平行風(fēng)對(duì)氮氧化物污染的擴(kuò)散有利，在建筑背風(fēng)的一面通常污染物監(jiān)測(cè)的濃度最高，且若建筑物的高度在上風(fēng)向高下風(fēng)向低時(shí)，污染物不容易擴(kuò)散而在道路附近聚集，但在氮氧化物污染上升至下風(fēng)向的建筑高度時(shí)，污染物則迅速發(fā)生擴(kuò)散；當(dāng)建筑物的高度在上風(fēng)向低下風(fēng)向高時(shí)，則在上風(fēng)向建筑的背風(fēng)面氮氧化物污染的濃度最大[2]。

1.2 樣品采集

（1）采樣過程

①短時(shí)間采樣（＜1h）。取裝有10ml 吸收液的多孔玻板吸收瓶2 支與裝有5～10ml 酸性高錳酸鉀溶液的氧化瓶1 支，用短硅橡膠管按照吸收瓶→氧化瓶→吸收瓶的順序進(jìn)行串聯(lián)連接，然后按照0.4L/min 的流量采集一定量的氣體樣本（圖1）。

圖1 手工采樣示意圖

②長時(shí)間采樣（約24h）。取裝有25ml 或50ml 吸收液的大型多孔玻板吸收瓶2 支，對(duì)液面的具體位置進(jìn)行標(biāo)記；并取裝有50ml 酸性高錳酸鉀溶液的氧化瓶1 支，同樣按照吸收瓶→氧化瓶→吸收瓶的順序進(jìn)行串聯(lián)連接，保持吸收液溫度控制在20℃±4℃，然后按照0.2L/min 的流量采集一定量的氣體樣本（圖2）[3]。

圖2 連續(xù)自動(dòng)采樣示意圖

（2）采樣要求

①在進(jìn)行氮氧化物污染物樣品的采樣前，應(yīng)對(duì)系統(tǒng)氣密性進(jìn)行檢查并校準(zhǔn)流量，確保采樣流量相對(duì)誤差＜±5%，并選擇合理的時(shí)間段，以保證監(jiān)測(cè)結(jié)果的精準(zhǔn)性。

②樣品采集期間，應(yīng)注意做好樣品的運(yùn)輸與存儲(chǔ)，盡量避免陽光直射對(duì)樣品監(jiān)測(cè)質(zhì)量造成影響，當(dāng)外界溫度＞25℃時(shí)且運(yùn)輸及存放＞8h 時(shí)，應(yīng)采取妥當(dāng)?shù)慕禍卮胧?/p>

③氮氧化物污染的濃度往往會(huì)受來往車輛以及自然風(fēng)的影響，因此，氮氧化物的監(jiān)測(cè)應(yīng)選擇車流量較為平穩(wěn)的時(shí)段，盡量規(guī)避車流量擁堵或夜間車流較少時(shí)采樣，同時(shí)還應(yīng)盡量規(guī)避在大風(fēng)天氣進(jìn)行采集。

④汽車排放的廢氣往往會(huì)受到太陽輻射的影響而導(dǎo)致實(shí)際成分出現(xiàn)一定的變化，且太陽輻射的強(qiáng)弱更是對(duì)地面氮氧化物及臭氧的變化規(guī)律起著決定性作用，因此，在進(jìn)行實(shí)際的采樣過程中，應(yīng)盡量避免太陽輻射較強(qiáng)的時(shí)段，以有效減少較強(qiáng)的太陽輻射對(duì)采樣結(jié)果的影響。

⑤由于大氣環(huán)境中的水蒸氣會(huì)直接影響太陽輻射的變化，進(jìn)而對(duì)水汽有關(guān)的光化學(xué)過程產(chǎn)生影響，因此，應(yīng)規(guī)避在水汽較大的情況下進(jìn)行樣品的采集。

⑥大氣環(huán)境中的二氧化氮在溶于水后會(huì)生成硝酸酸霧與氣溶膠，其會(huì)直接影響實(shí)際采樣的質(zhì)量與精準(zhǔn)性，因此，氮氧化物的樣品采集工作應(yīng)避免雨天進(jìn)行。

⑦樣品采集結(jié)束后，為避免溶液出現(xiàn)倒吸，應(yīng)在關(guān)閉采樣泵抽氣的同時(shí)將采樣系統(tǒng)中的止水夾或電磁閥進(jìn)行閉合。

1.3 數(shù)據(jù)分析

通過連續(xù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，在上班高峰時(shí)段，交通較為擁堵繁忙，道路車流量相對(duì)較大，此階段監(jiān)測(cè)所對(duì)應(yīng)的氮氧化物濃度也相對(duì)較高；在下午13：00～15：00 車流量相對(duì)較少，監(jiān)測(cè)所得的氮氧化物濃度也相對(duì)較低；對(duì)于刮風(fēng)時(shí)段，因空氣流動(dòng)加速了氮氧化物擴(kuò)散，監(jiān)測(cè)所得到的氮氧化物濃度也相對(duì)較低。

2 大氣環(huán)境中氮氧化物的控制

2.1 總量控制措施

（1）控制目標(biāo)

按照國家、區(qū)域、城市三個(gè)層次的標(biāo)準(zhǔn)，制定氮氧化物的減排控制目標(biāo)，其中，國家目標(biāo)主要以燃煤電廠污染源排放控制為主，區(qū)域目標(biāo)主要以重工業(yè)等發(fā)達(dá)地區(qū)的工業(yè)源排放為主，如對(duì)京津冀、長三角等作為重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行控制，并結(jié)合氮氧化物排放的貢獻(xiàn)率，提升治理的針對(duì)性。

（2）控制方式

首先，提升脫銷設(shè)備的覆蓋率，尤其是要加強(qiáng)對(duì)鋼鐵業(yè)、制造業(yè)、焦化業(yè)等氮氧化物重點(diǎn)排放行業(yè)脫銷設(shè)施的安裝，以從污染源頭做好氮氧化物的減排控制。其次，加強(qiáng)氮氧化物排放的監(jiān)督檢查，確保重點(diǎn)污染排放企業(yè)脫銷設(shè)備的運(yùn)行處理效果，進(jìn)而確保氮氧化物的達(dá)標(biāo)排放，盡量做到超低排放要求。此外，加強(qiáng)發(fā)達(dá)城市、運(yùn)輸業(yè)集中等城市移動(dòng)源排放的占比，尤其要加大對(duì)機(jī)動(dòng)車排放及非道路移動(dòng)源的控制，統(tǒng)籌做好燃油品質(zhì)的控制，合理調(diào)整運(yùn)輸產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，對(duì)于排放超標(biāo)的老舊車進(jìn)行淘汰，多措共舉做好氮氧化物的減排控制。

2.2 控制標(biāo)準(zhǔn)體系

（1）完善氮氧化物控制總體思路

明確氮氧化物排放控制目標(biāo)，并以此為基礎(chǔ)對(duì)排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修訂；同時(shí)，燃煤電廠、鋼鐵行業(yè)、制造業(yè)等是導(dǎo)致大氣環(huán)境氮氧化物污染的重點(diǎn)行業(yè)，應(yīng)針對(duì)重點(diǎn)污染行業(yè)出臺(tái)相應(yīng)的氮氧化物減排控制政策，提高大氣環(huán)境準(zhǔn)入門檻及排放標(biāo)準(zhǔn)。

（2）健全氮氧化物控制標(biāo)準(zhǔn)體系

結(jié)合國外氮氧化物污染控制標(biāo)準(zhǔn)，制定氮氧化物、臭氧協(xié)同控制的標(biāo)準(zhǔn)體系，對(duì)于氮氧化物嚴(yán)重污染地區(qū)，可制定區(qū)域性污染聯(lián)防聯(lián)控制度體系，以通過多目標(biāo)控制來實(shí)現(xiàn)氮氧化物的達(dá)標(biāo)排放。

2.3 綜合控制措施

（1）汽車尾氣控制

對(duì)以機(jī)動(dòng)車為主的移動(dòng)排放源進(jìn)行嚴(yán)加把控，制定嚴(yán)格的新車排放標(biāo)準(zhǔn)，可從如下兩個(gè)方面入手：一是，對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)與工藝進(jìn)行優(yōu)化，不斷完善機(jī)動(dòng)車的相關(guān)性能，以盡量減少整個(gè)過程中有害物的生成；二是，安裝催化轉(zhuǎn)化裝置，利用氧化劑（CO、HC）對(duì)氮氧化物進(jìn)行催化還原，并利用氧氣將剩余的CO、HC 進(jìn)行催化燃燒，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車尾氣的凈化處理；三是，加大新能源汽車的研發(fā)力度，積極采取鼓勵(lì)性措施，對(duì)新能源汽車進(jìn)行推廣，減少燃油汽車的占比，進(jìn)而降低氮氧化物的排放。

（2）重點(diǎn)行業(yè)控制

①嚴(yán)加把控以燃煤電廠為主的固定污染源排放，對(duì)于火電行業(yè)氮氧化物的排放可結(jié)合我國氮氧化物控制技術(shù)及產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀，對(duì)工藝落后的小火電機(jī)組進(jìn)行淘汰，推廣應(yīng)用低氮燃燒設(shè)備，并采取妥當(dāng)措施對(duì)燃煤電廠進(jìn)行煙氣脫硝，進(jìn)而最大限度控制氮氧化物的排放。

②在2019 年頒布的《關(guān)于推進(jìn)實(shí)施鋼鐵行業(yè)超低排放的意見》（環(huán)大氣[2019]35 號(hào)）中，對(duì)于氮氧化物排放量較大的鋼鐵行業(yè)進(jìn)行了周密部署，對(duì)于脫銷設(shè)備覆蓋不到、脫銷工藝分散的進(jìn)行集中整治，并優(yōu)先選擇高效、合理的脫銷設(shè)備，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)鋼鐵行業(yè)氮氧化物的超低排放標(biāo)準(zhǔn)。

③對(duì)于水泥、陶瓷、磚瓦等制造行業(yè)爐窯氮氧化物排量超標(biāo)的情況，應(yīng)加大鍋爐脫銷設(shè)備的覆蓋率及推廣力度，并嚴(yán)格依照《工業(yè)爐窯大氣污染綜合治理方案》（環(huán)大氣[2019]56 號(hào)）的減排要求，抓好重點(diǎn)區(qū)域、重點(diǎn)行業(yè)及排量較大企業(yè)的脫銷設(shè)備安裝速度，科學(xué)選擇高效、穩(wěn)定、無二次污染的脫銷工藝，進(jìn)而有效實(shí)現(xiàn)氮氧化物的達(dá)標(biāo)排放[4]。

結(jié)語

氮氧化物的超標(biāo)排放作為重要環(huán)保問題，其不僅會(huì)形成酸雨，致使土壤酸化、植物死亡、物品被腐蝕，而且還會(huì)與碳?xì)浠衔镌谧贤饩€的作用下形成光化學(xué)煙霧，危害人們的身心健康。因此，各地方政府及環(huán)保部門務(wù)須要切實(shí)加大對(duì)大氣中氮氧化物的重視程度，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)并結(jié)合監(jiān)測(cè)結(jié)果切實(shí)采取妥當(dāng)減排控制措施，進(jìn)而促使區(qū)域大氣中氮氧化物含量符合標(biāo)準(zhǔn)要求。