肖飛

（臨沂市疾病預(yù)防控制中心 山東臨沂 276000）

1 前言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們對(duì)環(huán)境問(wèn)題的關(guān)注度也在不斷提升。氮氧化物作為環(huán)境污染的重要組成部分，不僅會(huì)嚴(yán)重危害社會(huì)環(huán)境，也會(huì)對(duì)人們的身體健康造成嚴(yán)重影響。但我國(guó)對(duì)于氮氧化物的相關(guān)研究起步時(shí)間較晚，所以很多人并未意識(shí)到氮氧化物的實(shí)際危害性，更未能進(jìn)行有效防控?；诖耍瑢?duì)氮氧化物的危害及其衛(wèi)生檢測(cè)方法進(jìn)行研究，加強(qiáng)人們對(duì)于氮氧化物防治的重視，具有極為重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 氮氧化物的來(lái)源及危害

2.1 氮氧化物的概念及來(lái)源

氮氧化物，指由氮元素和氧元素所共同組成的化合物，主要包括一氧化二氮（N2O）、一氮氧化物（NO）、二氧化氮（NO2）、三氧化二氮（N2O3）、四氧化二氮（N2O4）和五氧化二氮（N2O5）等種類(lèi)。除 NO2外，其他種類(lèi)的氮氧化物均具有不穩(wěn)定的特點(diǎn)，并且在遇光、遇熱或者遇濕過(guò)程中，這些氮氧化物還會(huì)轉(zhuǎn)化為NO2或NO，而NO 則又會(huì)轉(zhuǎn)化成為NO2。因此，人們接觸的氮氧化物類(lèi)種類(lèi)為NO 和NO22 種，且以NO2為主。但無(wú)論是何種氮氧化物，其都具有一定的毒性，可嚴(yán)重危害環(huán)境和人體健康。

現(xiàn)如今，大氣中氮氧化物主要來(lái)自自然產(chǎn)生和人為制造2 種。其中，自然條件下的氮氧化物大多來(lái)自火山爆發(fā)、雷擊及細(xì)菌活動(dòng)。研究發(fā)現(xiàn)，自然條件下所產(chǎn)生的氮氧化物占當(dāng)今大氣中氮氧化物總量的5%左右，剩下95%來(lái)自人為制造[1]，且在人為制造的氮氧化物中，超過(guò)95%氮來(lái)源于汽車(chē)尾氣排放和火電廠煙氣排放[2]。

2.2 氮氧化物的危害

2.2.1 氮氧化物對(duì)環(huán)境的危害

氮氧化物具有遇光易分解的特性，在陽(yáng)光的照射下，不僅會(huì)轉(zhuǎn)化成NO 和NO2，還極易與空氣中的烴類(lèi)化合物及其他化合物產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，從而生成一種光化學(xué)煙霧。相比較氮氧化物來(lái)源，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的光化學(xué)煙霧的毒性更高，并且對(duì)空氣及其他環(huán)境的污染性和危害性也更大。這種光化學(xué)煙霧不僅會(huì)對(duì)人體造成影響，還會(huì)降低空氣的能見(jiàn)度，嚴(yán)重影響人們的出行安全。

氮氧化物除了會(huì)與空氣中的其他化合物產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，對(duì)空氣及環(huán)境造成污染以外，其自身也具有一定的毒性，并且能夠?qū)χ参?、臭氧層及環(huán)境造成污染和破壞，使植物的葉脈壞死，且降低臭氧層過(guò)濾隔離紫外線的能力，間接危害人們的身體健康。在環(huán)境中，還會(huì)同空氣中的硝酸化物（HNOx）、硫氧化物（SOx）以及粉塵等發(fā)生反應(yīng)，進(jìn)而產(chǎn)生對(duì)空氣和環(huán)境危害性更大的硝酸或硝酸鹽氣溶膠，與空氣中的水分結(jié)合以后，便會(huì)產(chǎn)生危害環(huán)境的酸雨，引發(fā)環(huán)境惡化。

2.2.2 氮氧化物對(duì)人體的危害

氮氧化物是一種毒性很強(qiáng)的氣體，其在常溫下呈現(xiàn)紅褐色，并且具有刺激性氣味[3]。當(dāng)空氣中的氮氧化物的含量超過(guò)5/106的時(shí)候，人體便可以聞到氮氧化物的刺激性氣味，這時(shí)，氮氧化物便已經(jīng)可以對(duì)人體造成危害。而當(dāng)在濃度為100/106的氮氧化物環(huán)境中生活0.5~1 h 的時(shí)候，人便會(huì)因?yàn)榉嗡[死亡?，F(xiàn)如今，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的氮氧化物對(duì)人體的危害主要表現(xiàn)在以下3 方面。

（1）對(duì)呼吸系統(tǒng)的危害

氮氧化物在經(jīng)由呼吸道進(jìn)入人體以后，會(huì)生成硝酸（HNO3）和亞硝酸（HNO2），這 2 種化合物在進(jìn)入肺部以后，都將會(huì)腐蝕肺泡上皮細(xì)胞和毛細(xì)血管壁，致使人體肺部通透性增加；另外，氮氧化物還會(huì)損害人體肺部肺泡表面的活性物質(zhì)，造成肺泡萎縮、肺泡壓降低、肺泡液經(jīng)由血管外滲等情況，這不僅會(huì)引起淋巴管痙攣，還會(huì)引起中毒性肺水腫，最終導(dǎo)致人體死亡。需要注意的是，環(huán)境中的氮氧化物中毒一般屬于慢性中毒，具有一段時(shí)間的潛伏期，并不會(huì)馬上表現(xiàn)出對(duì)人體的影響，但在潛伏期過(guò)后，人體會(huì)突然發(fā)病并惡化，這時(shí)候就需要進(jìn)行緊急搶救，若搶救不及時(shí)，便會(huì)威脅生命安全。

（2）對(duì)免疫系統(tǒng)的危害

氮氧化物是一類(lèi)生物活性較高的氣體氧化劑，可加劇人體內(nèi)的氧化反應(yīng)和過(guò)氧化反應(yīng)，進(jìn)而降低對(duì)人體免疫系統(tǒng)極為重要的維生素C、維生素E、過(guò)氧化氫酶等重要的抗氧化劑及特異性抗氧化酶的含量，增加人體中的氧化脂質(zhì)等氧化產(chǎn)物的含量。另外，氮氧化物還會(huì)導(dǎo)致人體的脫氧核糖核酸（DNA）、蛋白質(zhì)、酶及生物膜等氧化物及過(guò)氧化物受到損傷，進(jìn)一步降低人體的抗氧化能力，兩相結(jié)合下大幅度降低人體的免疫系統(tǒng)功能，引發(fā)免疫系統(tǒng)疾病。

（3）對(duì)心血管系統(tǒng)的危害

氮氧化物在進(jìn)入人體以后，將會(huì)與體液物質(zhì)產(chǎn)生反應(yīng)，從而生成亞硝酸鹽，而亞硝酸鹽會(huì)隨著血液進(jìn)行游走，并與血紅蛋白結(jié)合產(chǎn)生高鐵血紅蛋白，降低血液的氧運(yùn)輸能力，造成人體局部組織缺氧，進(jìn)而影響神經(jīng)系統(tǒng)，臨床表現(xiàn)為神經(jīng)衰弱癥候群。另外，氮氧化物還會(huì)對(duì)心臟等人體造血系統(tǒng)造成極為嚴(yán)重的危害性影響。

綜上所述，氮氧化物不僅會(huì)對(duì)植物、臭氧層及環(huán)境造成破壞性影響，進(jìn)入人體后，還會(huì)對(duì)呼吸系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)及造血系統(tǒng)造成嚴(yán)重破壞，且這種破壞是不可逆的，嚴(yán)重的甚至可導(dǎo)致人體死亡。因此，應(yīng)盡可能控制氮氧化物污染，并結(jié)合氮氧化物檢測(cè)技術(shù)采取針對(duì)性的檢測(cè)與防治。

3 氮氧化物檢測(cè)技術(shù)

現(xiàn)如今，隨著人們環(huán)境保護(hù)意識(shí)的不斷提升，對(duì)空氣中氮氧化物檢測(cè)技術(shù)的要求也在不斷提高。氮氧化物檢測(cè)中，要求相關(guān)檢測(cè)設(shè)備具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于維護(hù)、造價(jià)低廉的特點(diǎn)，并且還要能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化檢測(cè)和在線檢測(cè)[4]。基于以上特點(diǎn)，當(dāng)今比較常用的氮氧化物檢測(cè)技術(shù)有激光誘導(dǎo)熒光法、光纖傳感法、電化學(xué)傳感器法3 種，以下將對(duì)3 種方法進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹說(shuō)明，并列出3 種檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)劣。

3.1 激光誘導(dǎo)熒光法

激光誘導(dǎo)熒光法，就是通過(guò)特定波長(zhǎng)的激光束，促使氮氧化物分子的能級(jí)得到提升，之后處于高能級(jí)的氮氧化物分析在躍遷回基態(tài)的過(guò)程中，將會(huì)以光子的形式釋放能力，所有光子形式釋放能量的時(shí)長(zhǎng)不會(huì)超過(guò)10-5s，學(xué)術(shù)界將該過(guò)程中的氮氧化物形態(tài)稱之為熒光。在釋放能量過(guò)程中，熒光的強(qiáng)度與其所蘊(yùn)含的氮氧化物濃度成正比，以此為基礎(chǔ)，結(jié)合光電轉(zhuǎn)換理論，通過(guò)光電轉(zhuǎn)化器吸收熒光來(lái)產(chǎn)生電流，進(jìn)而通過(guò)電流的強(qiáng)度來(lái)判斷空氣中氮氧化物分子的濃度。本測(cè)試方法在對(duì)氮氧化物進(jìn)行檢測(cè)的時(shí)候，具有響應(yīng)速度快、檢測(cè)靈敏性高等優(yōu)點(diǎn)，并且可以對(duì)氮氧化物的低限度檢測(cè)極限進(jìn)行測(cè)定。但這種測(cè)試方法使用的儀器都過(guò)于精密、復(fù)雜，并且大多數(shù)儀器都具有造價(jià)較高的特點(diǎn)，所以激光誘導(dǎo)熒光法大部分只會(huì)應(yīng)用在科學(xué)研究領(lǐng)域，并未實(shí)現(xiàn)完全商業(yè)化。

3.2 光纖傳感法

光纖傳感法，是利用光纖敏感器件作為傳感器來(lái)測(cè)定和感知測(cè)量物的變化情況。在測(cè)定過(guò)程中，通過(guò)對(duì)光譜、光強(qiáng)、偏振等光學(xué)參量的調(diào)制獲取被測(cè)量的信息，而光纖僅作為光的傳輸媒介，對(duì)被測(cè)信號(hào)的感知仍依靠光敏感器件來(lái)完成。該種傳感器中出射光線和入射光線都是不連續(xù)的，兩者之間的調(diào)制器是光譜變化的敏感元件或其他性質(zhì)的敏感元件。在傳感型光纖傳感器中，光纖兼有對(duì)被測(cè)信號(hào)的敏感及光信號(hào)的傳輸作用，將信號(hào)的“感”和“傳”合二為一，因此這類(lèi)傳感器中光纖是連續(xù)的。在對(duì)氮氧化物進(jìn)行測(cè)定時(shí)，氮氧化物的特征吸收譜線在石英光纖的低損耗傳輸光波長(zhǎng)范圍內(nèi)，其產(chǎn)生的光線將會(huì)被送入光探測(cè)器中，并在經(jīng)過(guò)調(diào)解后，獲得被測(cè)參數(shù)。本檢測(cè)方法具有檢測(cè)精確性高、靈敏性高、設(shè)備體積小的特點(diǎn)，可在有毒有害或易燃易爆環(huán)境中進(jìn)行多點(diǎn)遙控使用，在如今的氮氧化物檢測(cè)中具有較好的普及性。但容易受到光纖傳輸特性的影響，實(shí)際測(cè)定區(qū)間較為狹窄，無(wú)法應(yīng)用于過(guò)高或過(guò)低含量的氮氧化物檢測(cè)。

3.3 電化學(xué)傳感器法

在電化學(xué)傳感器法中，氮氧化物在進(jìn)入傳感器中后，將會(huì)與傳感器的敏感電極表面產(chǎn)生氧化反應(yīng)或還原反應(yīng)，具體反應(yīng)方程式如下：

氮氧化物在發(fā)生反應(yīng)以后，傳感器將會(huì)產(chǎn)生電流并通過(guò)外電路經(jīng)由傳感器的2 個(gè)電極。在此過(guò)程中，傳感器將會(huì)對(duì)電流的強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)定，而此電流強(qiáng)度的實(shí)際大小與進(jìn)入傳感器中的氮氧化物濃度成正比，在測(cè)定電流的強(qiáng)度以后，再經(jīng)過(guò)等量換算便可以測(cè)量出氮氧化物的濃度。本方法的相關(guān)檢測(cè)設(shè)備也具有體積小、易于攜帶、造價(jià)低的特點(diǎn)，并且在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中還具有反應(yīng)速度快、可以瞬時(shí)測(cè)定出環(huán)境中的氮氧化物濃度值的優(yōu)點(diǎn)，所以在3 種測(cè)試方法中，本方法是最適合實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的方法。但也正是由于本方法的優(yōu)點(diǎn)較多，所以當(dāng)今市面上的相關(guān)產(chǎn)品種類(lèi)也較多，而不同種類(lèi)產(chǎn)品的測(cè)定精度也具有一定區(qū)別，所以還需要進(jìn)行謹(jǐn)慎對(duì)比，選擇合適的產(chǎn)品。

4 氮氧化物防治處理辦法

4.1 源頭控制法

源頭控制法，就是在人們生產(chǎn)活動(dòng)的源頭處對(duì)氮氧化物進(jìn)行控制，即控制燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的氮氧化物，從而達(dá)到降低排放、對(duì)氮氧化物進(jìn)行預(yù)防控制的目的。較常用的氮氧化物源頭控制技術(shù)有低過(guò)量空氣燃燒技術(shù)、煙氣再循環(huán)技術(shù)、濃淡燃燒技術(shù)、空氣分級(jí)燃燒技術(shù)等。這4 種技術(shù)均是通過(guò)降低燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的氮氧化物，達(dá)到在源頭處控制氮氧化物產(chǎn)生的目的。實(shí)際使用過(guò)程中，這4 種技術(shù)的實(shí)際操作原理都比較簡(jiǎn)單，實(shí)施成本也較低，所以應(yīng)用范圍較為廣泛[5]。

4.2 末端控制法

目前，末端控制法主要為煙氣尾氣脫硝技術(shù)。但在實(shí)際使用過(guò)程中，根據(jù)實(shí)際操作方法的不同，煙氣尾氣脫硝技術(shù)又被分為干法處理和濕法處理2 類(lèi)。其中，干法處理主要包括非選擇性催化還原法、選擇性催化還原法及選擇性非催化還原法3 種。

非選擇催化還原法是將含有氮氧化物的氣體通入含有氫氣（H2）、二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）等具有還原性氣體的混合氣體中，再通過(guò)催化劑來(lái)加速還原氣體的還原效果，對(duì)氮氧化物氣體進(jìn)行還原處理，使其在還原過(guò)程中轉(zhuǎn)化為氮?dú)猓∟2）。這種方法雖然還原效果比較高，但其使用的催化劑的價(jià)格較高，且還原劑的消耗量也較大，易產(chǎn)生N2O 等二次污染氣體，所以應(yīng)用范圍并不是很廣泛。選擇性催化還原法和選擇性非催化還原法對(duì)氮氧化物的處理過(guò)程較為相似，兩者都是通過(guò)催化劑將氮氧化物轉(zhuǎn)化為N2，其中，選擇性催化還原法的轉(zhuǎn)化效率最高可達(dá)到90%，并且使用的裝置較為簡(jiǎn)單，所以其是3 種方法中應(yīng)用最為廣泛的。

4.3 納米TiO2 光催化降解法

納米二氧化鈦（TiO2）光催化降解法是近些年來(lái)出現(xiàn)的一種新技術(shù)。在陽(yáng)光的催化下，納米半導(dǎo)體表面會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)活性物種，并與氮氧化物發(fā)生光氧化-還原反應(yīng)，消除氮氧化物的降解。與前三種方法相比，納米TiO2光催化降解法只使用太陽(yáng)能便可，對(duì)能量和環(huán)境的需求較低，且轉(zhuǎn)化效果較高，二次污染物的產(chǎn)生量也較少，所以，當(dāng)今學(xué)術(shù)界認(rèn)為其是未來(lái)氮氧化物消除的重要研究方向。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，氮氧化物不僅具有嚴(yán)重的環(huán)境污染性，還會(huì)對(duì)人體的身體健康造成不可逆破壞。因此，為保護(hù)環(huán)境，保護(hù)人體健康，應(yīng)重視對(duì)氮氧化物的檢測(cè)與防治，并從源頭和末端2 個(gè)方面加強(qiáng)對(duì)氮氧化物的防控，最終降低環(huán)境中的氮氧化物含量，達(dá)到保護(hù)環(huán)境、保護(hù)人類(lèi)身體健康的目的。