大气中二氧化硫和氮氧化物的污染及防治方法

李勇华

（441302197710205419 广东惠州 516001）

二氧化硫（化学式：SO2）是大气中常见污染物，无色气体，有强烈刺激性气味。大气中二氧化硫来源很广，一些工业企业如化工、皮革、冶金、建材等行业也排放一定数量的SO2[1]。它主要来自硫化物矿物的焙烧、冶炼和化石燃料的燃烧过程，其中90%来自于燃料燃烧过程，以火电厂排放量最大。

氮氧化物包括一氧化氮和二氧化氮等氮化物，有NO、N2O、NO2、N2O3、N2O4等，其中 NO2、NO 是大气中主要氮氧化物，以 NOx表示。NOx主要来源于2个方面，分别为人为源和自然源，人为源排放的NOx绝大多数源于燃烧过程[2]。在NOx中NO占90%以上，NO2的数量很少，仅占5%～10%。

1 氮氧化物和二氧化硫的危害

1.1 氮氧化物的危害

1.1.1 对植物的危害作用

植物叶片叶孔吸收了NOx，容易遭成叶脉坏死，抑制了植物的光合作用，从而植物的生长和发育，使产量降低。

1.1.2 形成光化学烟雾

NOx在阳光的照射下产生氧原子，排放到大气后有助于形成O3，导致光化学烟雾的形成[3]，光化学烟雾的主要成分为PAN、O3、H2SO4。光化学烟雾的总反应式：NO+HC+O2+阳光→NO2+O3，其中HC为碳氢化合物，一般指VOC，其作用使NO转变成NO2不利用O3，使臭氧富集。光化学烟雾不仅减少可见光，对人的眼睛和呼吸道有毒害作用，甚至致癌。

1.1.3 NOx是形成酸雨的主要污染物

在大气中NOx可以形成硝酸盐颗粒物和HNO3，硝酸盐颗粒与粉尘共存时，可形成毒性更大的硝酸或硝酸盐气溶胶，形成酸雨，一旦发生远距离传输，加速区域性酸雨的恶化。

1.1.4 NOx对臭氧层的破坏作用

对平流层中的臭氧层的破坏作用表现在NOx可与O3反应，从而使O3变成了O2，使之失去对紫外光辐射的屏蔽作用。

2 二氧化硫的危害

2.1 SO2对大气的污染

据有关资料统计反映我国大气中的SO2含量远远超过国际环境空气SO2标准，为每立方米3mg～248mg，SO2直接排入大气中污染大气，由于SO2本身具有不稳定性，容易与水蒸汽结合形成亚硫酸，亚硫酸被氧化成硫酸。

SO2+H2O→H2SO3H2SO3+H2O→H2SO4

SO2在阳光的照射下，在金属粉尘铁、锰、钒的催化下，还可以氧化成三氧化硫

SO2+1/2O2→SO3SO3+H2O→H2SO4

无论以什么形式形成的硫酸分子，在潮湿的空气中与水蒸汽结合生成硫酸雾即酸雨，硫酸雾的毒性比SO2的毒性强10倍。

2.2 二氧化硫对植物的危害

由SO2污染形成的酸雨致使植物细胞受到酸化，植物新陈代谢和酶细胞作用失常，甚至使原生质凝固。导致植物发育不良、生长迟缓，进而迅速枯萎死亡。所以二氧化硫对植物的危害程度，因湿度、温度和光等气象因子而不同，与植物品种的遗传特性有很大差异。

2.3 二氧化硫对人和动物的危害

SO2可以使人和动物呼吸道狭窄、加大呼吸阻力，造成呼吸道疾病；在高浓度时，还会侵害中枢神经系统和心脏等部位，使人和动物昏迷，直至死亡。如1956年发生的伦敦烟雾事件，造成数千人死亡。由此可见，二氧化硫的污染直接影响到人与动物的生命安全。据动物研究证明硫酸雾引起生理反应比二氧化硫气体强4～20倍。

3 氮氧化物和二氧化硫污染的防治方法

3.1 氮氧化物污染的防治方法

3.1.1 燃烧技术的改进

目前采用燃烧方式的改进，有以下几种形式：（1）分段燃烧；（2）二级燃烧；（3）低氧燃烧；（4）排气循环燃烧；（5）降低空气比；（6）注入蒸汽或水；（7）浓差燃烧，其中效果最好的是二级燃烧和浓差燃烧。燃烧方式的改进已成为我国控制NOx排放的一个发展方向。

3.1.2 燃烧后的处理

对燃烧产生的含NOx的烟气进行处理的方法，即烟气脱硝，是当前治理NOx污染最重要的方法之一，烟气脱硝有干法和湿法。湿法包括络合吸收法、直接吸收法、氧化吸收法、微生物净化法和液相还原法等；湿法是用水或酸、碱、盐的水溶液吸收废气中的NOx；干法有吸附法、电子束照射法和催化还原法等。

4 二氧化硫污染的防治方法

4.1 选用固硫剂

固硫剂一般为钙系固硫剂，利用固硫剂中的CaO与SO2反应生成CaSO4，温度控制在400℃～900℃。但是窑炉温度达到900℃以上时，硫酸钙发生分解[4]。这种方法使部分硫份转化成灰渣，从而减少排放SO2。

4.2 循环硫化床燃烧脱硫技术

其技术优点：（1）脱硫效率高、燃料适应性广且燃烧效率高，通常在900℃左右时，恰好是脱硫剂发挥作用的最佳反应温度，在燃烧煤中加入一定量的石灰石，就可以取得较好的脱硫作用；（2）燃煤系统简单、低温燃烧能降低NOx排放量；（3）排放的灰渣能够综合利用；（4）燃煤负荷调节范围大，调节速度快，负荷可调到30%左右。

4.3 烟气脱硫净化技术

有代表性的烟气脱硫技术如下：石灰石-石膏法、喷雾干燥法、海水脱硫法、炉内喷钙尾部增湿活化法、排烟循环流化床脱硫技术和电子束法等。

[1]周琴.大气中SO2的污染与防治对策.内蒙古环境保护,2002,9(3)：12-13.

[2]徐青,郑章靖,等.氮氧化物污染现状与控制措施.安徽农业科学,2010,38（29）：16388-16391.

[3]胡和兵.氮氧化物的污染与防治方法.环境保护科学,2006,8(4)：5-7.

[4]袁文献.SO2对大气的污染及防治.中国硅酸盐学会环境保护分会2004年学术年会论文集,2004:270-271.