大气环境中氮氧化物的监测与控制探讨

陈书红

（乐陵市环境监测站 山东乐陵 253600）

引言

作为导致大气环境指数“告急”的重要“元凶”，氮氧化物的超标排放不仅会形成酸雨或是臭氧空洞等环保问题，而且会影响生态、造成温室效应，因此对其予以严密监测与严格把控极为关键。需将环保摆于心上，加强排放监测，严格执法，从源头上把控与缩减氮氧化物排放，并切实采取针对性污染管控举措，以还“蓝天”于民众、福泽百姓。

1 大气环境中氮氧化物的监测

1.1 采样点布设

因大气环境中氮氧化物存在的浓度与气温、气压、风速以及太阳辐射等环境要素直接相关，且城市主道与干道大气环境的氮氧化物也有着明显的差异。因此，在进行城市大气环境氮氧化物监测采样点的布设时应严格注意做好如下几点：

（1）在开展相应的环境监测任务前，应首先做好监测现场的调查，即对要监测区域周边的地形、气候、建筑及障碍物等进行勘察，查找监测区域内的相关资料，明确监测区域风向、风频以及风速，以及当地平均气温、干湿度以及大气稳定度的变化规律。

（2）完成监测前的调查工作后，即可进行布设能够反映监测城市因氮氧化物影响环境空气质量、污染水平以及污染物扩散情况的采样点。

（3）采样点应远离围墙、高楼、交叉路或是存在涡流的区域，应尽量布设在地势开阔平坦、道路平直的地段，以最大限度减少与规避因采样点设置不当而对监测结果造成的影响。

（4）对城市道路、交叉道口等应结合当地气候特点进行采样点位的布设，相关研究发现，城市道路汽车尾气导致的氮氧化物污染物浓度、扩散高度与道路两侧的建筑的高度有关，平行风对氮氧化物污染的扩散有利，在建筑背风的一面通常污染物监测的浓度最高，且若建筑物的高度在上风向高下风向低时，污染物不容易扩散而在道路附近聚集，但在氮氧化物污染上升至下风向的建筑高度时，污染物则迅速发生扩散；当建筑物的高度在上风向低下风向高时，则在上风向建筑的背风面氮氧化物污染的浓度最大[2]。

1.2 样品采集

（1）采样过程

①短时间采样（＜1h）。取装有10ml 吸收液的多孔玻板吸收瓶2 支与装有5～10ml 酸性高锰酸钾溶液的氧化瓶1 支，用短硅橡胶管按照吸收瓶→氧化瓶→吸收瓶的顺序进行串联连接，然后按照0.4L/min 的流量采集一定量的气体样本（图1）。

图1 手工采样示意图

②长时间采样（约24h）。取装有25ml 或50ml 吸收液的大型多孔玻板吸收瓶2 支，对液面的具体位置进行标记；并取装有50ml 酸性高锰酸钾溶液的氧化瓶1 支，同样按照吸收瓶→氧化瓶→吸收瓶的顺序进行串联连接，保持吸收液温度控制在20℃±4℃，然后按照0.2L/min 的流量采集一定量的气体样本（图2）[3]。

图2 连续自动采样示意图

（2）采样要求

①在进行氮氧化物污染物样品的采样前，应对系统气密性进行检查并校准流量，确保采样流量相对误差＜±5%，并选择合理的时间段，以保证监测结果的精准性。

②样品采集期间，应注意做好样品的运输与存储，尽量避免阳光直射对样品监测质量造成影响，当外界温度＞25℃时且运输及存放＞8h 时，应采取妥当的降温措施。

③氮氧化物污染的浓度往往会受来往车辆以及自然风的影响，因此，氮氧化物的监测应选择车流量较为平稳的时段，尽量规避车流量拥堵或夜间车流较少时采样，同时还应尽量规避在大风天气进行采集。

④汽车排放的废气往往会受到太阳辐射的影响而导致实际成分出现一定的变化，且太阳辐射的强弱更是对地面氮氧化物及臭氧的变化规律起着决定性作用，因此，在进行实际的采样过程中，应尽量避免太阳辐射较强的时段，以有效减少较强的太阳辐射对采样结果的影响。

⑤由于大气环境中的水蒸气会直接影响太阳辐射的变化，进而对水汽有关的光化学过程产生影响，因此，应规避在水汽较大的情况下进行样品的采集。

⑥大气环境中的二氧化氮在溶于水后会生成硝酸酸雾与气溶胶，其会直接影响实际采样的质量与精准性，因此，氮氧化物的样品采集工作应避免雨天进行。

⑦样品采集结束后，为避免溶液出现倒吸，应在关闭采样泵抽气的同时将采样系统中的止水夹或电磁阀进行闭合。

1.3 数据分析

通过连续监测数据发现，在上班高峰时段，交通较为拥堵繁忙，道路车流量相对较大，此阶段监测所对应的氮氧化物浓度也相对较高；在下午13：00～15：00 车流量相对较少，监测所得的氮氧化物浓度也相对较低；对于刮风时段，因空气流动加速了氮氧化物扩散，监测所得到的氮氧化物浓度也相对较低。

2 大气环境中氮氧化物的控制

2.1 总量控制措施

（1）控制目标

按照国家、区域、城市三个层次的标准，制定氮氧化物的减排控制目标，其中，国家目标主要以燃煤电厂污染源排放控制为主，区域目标主要以重工业等发达地区的工业源排放为主，如对京津冀、长三角等作为重点区域进行控制，并结合氮氧化物排放的贡献率，提升治理的针对性。

（2）控制方式

首先，提升脱销设备的覆盖率，尤其是要加强对钢铁业、制造业、焦化业等氮氧化物重点排放行业脱销设施的安装，以从污染源头做好氮氧化物的减排控制。其次，加强氮氧化物排放的监督检查，确保重点污染排放企业脱销设备的运行处理效果，进而确保氮氧化物的达标排放，尽量做到超低排放要求。此外，加强发达城市、运输业集中等城市移动源排放的占比，尤其要加大对机动车排放及非道路移动源的控制，统筹做好燃油品质的控制，合理调整运输产业结构，对于排放超标的老旧车进行淘汰，多措共举做好氮氧化物的减排控制。

2.2 控制标准体系

（1）完善氮氧化物控制总体思路

明确氮氧化物排放控制目标，并以此为基础对排放标准进行修订；同时，燃煤电厂、钢铁行业、制造业等是导致大气环境氮氧化物污染的重点行业，应针对重点污染行业出台相应的氮氧化物减排控制政策，提高大气环境准入门槛及排放标准。

（2）健全氮氧化物控制标准体系

结合国外氮氧化物污染控制标准，制定氮氧化物、臭氧协同控制的标准体系，对于氮氧化物严重污染地区，可制定区域性污染联防联控制度体系，以通过多目标控制来实现氮氧化物的达标排放。

2.3 综合控制措施

（1）汽车尾气控制

对以机动车为主的移动排放源进行严加把控，制定严格的新车排放标准，可从如下两个方面入手：一是，对汽车发动机的设计与工艺进行优化，不断完善机动车的相关性能，以尽量减少整个过程中有害物的生成；二是，安装催化转化装置，利用氧化剂（CO、HC）对氮氧化物进行催化还原，并利用氧气将剩余的CO、HC 进行催化燃烧，进而实现对汽车尾气的净化处理；三是，加大新能源汽车的研发力度，积极采取鼓励性措施，对新能源汽车进行推广，减少燃油汽车的占比，进而降低氮氧化物的排放。

（2）重点行业控制

①严加把控以燃煤电厂为主的固定污染源排放，对于火电行业氮氧化物的排放可结合我国氮氧化物控制技术及产业现状，对工艺落后的小火电机组进行淘汰，推广应用低氮燃烧设备，并采取妥当措施对燃煤电厂进行烟气脱硝，进而最大限度控制氮氧化物的排放。

②在2019 年颁布的《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》（环大气[2019]35 号）中，对于氮氧化物排放量较大的钢铁行业进行了周密部署，对于脱销设备覆盖不到、脱销工艺分散的进行集中整治，并优先选择高效、合理的脱销设备，进而实现钢铁行业氮氧化物的超低排放标准。

③对于水泥、陶瓷、砖瓦等制造行业炉窑氮氧化物排量超标的情况，应加大锅炉脱销设备的覆盖率及推广力度，并严格依照《工业炉窑大气污染综合治理方案》（环大气[2019]56 号）的减排要求，抓好重点区域、重点行业及排量较大企业的脱销设备安装速度，科学选择高效、稳定、无二次污染的脱销工艺，进而有效实现氮氧化物的达标排放[4]。

结语

氮氧化物的超标排放作为重要环保问题，其不仅会形成酸雨，致使土壤酸化、植物死亡、物品被腐蚀，而且还会与碳氢化合物在紫外线的作用下形成光化学烟雾，危害人们的身心健康。因此，各地方政府及环保部门务须要切实加大对大气中氮氧化物的重视程度，加强监测并结合监测结果切实采取妥当减排控制措施，进而促使区域大气中氮氧化物含量符合标准要求。