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    空气污染物---氮氧化物

    2016-08-23 12:30:51

    氮氧化物

           氮氧化物指的是只由氮、氧两种元素组成的化合物。常见的氮氧化物如下:

             一氧化氮(NO)

             二氧化氮(NO2)

             一氧化二氮(N2O)

             叠氮化亚硝酰(N4O)

             三氧化氮自由基(NO3)

             三氧化二氮(N2O3)

             五氧化二氮(N2O5)

             三硝基胺(N(NO2)3)

           
           其中除五氧化二氮常态下呈固体外,其他氮氧化物常态下都呈气态。作为空气污染物的氮氧化物(NOx)常指NO和NO2。

    图1氮氧化物的模型(红色为氧,蓝色为氮)

           从左到右,从上至下分别为NO、NO2、N2O、N2O3、N2O4、N2O5

     

    化学性质

           氮氧化物都为非可燃物,不过都可以助燃。因此一氧化二氮、二氧化氮和五氧化二氮等遇高温或可燃性物质能引起爆炸。氮氧化物中有许多酸酐,遇水可生成硝酸、亚硝酸等酸类。


           此外许多氮氧化物有毒,且多为神经毒气。纯的一氧化二氮无毒性。有神经毒性的系不纯的一氧化二氮含有其他的氮氧化物,如二氧化氮:对人体神经危害,会破坏人体之中枢神经,长期吸入会引起脑性麻痹等危害。特别是二氧化氮的危害特别明显,大量吸入时会引起中枢神经麻痹,记忆丧失,四肢瘫痪,甚至死亡等病变。一氧化氮亦可与血红蛋白结合引起高铁血红蛋白血症。


           下面对部分常见的氮氧化物进行详细介绍。

     

    一氧化氮(NO)

           一氧化氮是氮的化合物,化学式NO,分子量30,氮的化合价为+2。由于一氧化氮带有自由基,这使它个化学性质非常活泼。具有顺磁性。当它与氧反应后,可形成具有腐蚀性的气体——二氧化氮(NO2)。一氧化氮在标准状况下为无色气体,液态、固态呈蓝色。


           一氧化氮起着信号分子的作用。当内皮要向肌肉发出放松指令以促进血液流通时,它就会产生一些一氧化氮分子,这些分子很小,能很容易地穿过细胞膜。血管周围的平滑肌细胞接收信号后舒张,使血管扩张。


           免疫系统产生的一氧化氮分子,不仅能抗击侵入人体的微生物,而且还能够在一定程度上阻止癌细胞的繁殖,阻止肿瘤细胞扩散。


           在神经系统中,一氧化氮促进学习、记忆过程,并可调节脑血流。


           一氧化氮对血管有三大作用:1、血管扩张2、防止低密度脂蛋白(LDL)氧化,降低单核细胞黏附血管壁3、降低血小板的黏稠度。

     

    二氧化氮(NO2)

           二氧化氮(化学式:NO2),是氮氧化物之一。室温下为有刺激性气味的红棕色顺磁性气体,易溶于水。二氧化氮吸入后对肺组织具有强烈的刺激性和腐蚀性。作为氮氧化物之一的二氧化氮,是工业合成硝酸的中间产物,每年有大约几百万吨被排放到大气中,是一种重要的大气污染物。


           二氧化氮是一种影响空气质量的重要污染物。虽然吸入二氧化氮会导致中毒反应,但由于二氧化氮过于刺激反而使得中毒事故较容易避免。在吸入少量但潜在致命的剂量的二氧化氮后,中毒症状(肺水肿)会在几小时后显现。低浓度(4ppm)的二氧化氮会使鼻子麻痹,从而可能导致过量吸收。长期暴露在NO2浓度为40到100毫克/立方米的环境中会导致不利的健康影响。


           *重要的NO2排放源是内燃发动机,火力发电厂,以及制浆厂。大气核试验也是二氧化氮的一个来源。这也是核爆时蘑菇云略带红色的缘故。这些过程都需要大量的空气来帮助燃烧,从而将氮气引入到高温的燃烧反应中,*终产生了氮氧化物。因此,控制氮氧化物要求精细的控制为助燃而吸入的空气量。并且二氧化氮对大气化学(比如对流层臭氧的形成)有影响。

     

    一氧化二氮(N2O)

           一氧化二氮或氧化亚氮(英语:Nitrous oxide),无色有甜味气体,又称笑气,是一种氧化剂,化学式N2O,在一定条件下能支持燃烧,但在室温下稳定,有轻微麻醉作用,其麻醉作用于1799年由英国化学家汉弗莱·戴维发现。该气体早期被用于牙科手术的麻醉,现用在外科手术和牙科。“笑气”的名称是由于吸入它会感到欣快,并能致人发笑。一氧化二氮能溶于水、乙醇及浓硫酸,但不与水反应。它也可以用来作为火箭和赛车的氧化剂,以及增加发动机的输出功率。一氧化二氮是强温室气体。


           增加车辆速度:使用氮氧加速系统的改装车辆将一氧化二氮送入引擎,遇热分解成氮气和氧气,提高引擎燃烧率,增加速度。氧气有助燃作用,加快燃料燃烧。


           火箭氧化剂:一氧化二氮可以用作火箭氧化剂。这比其他氧化剂优势化处是因为它是无毒的,在室温下稳定,易于储存和相对安全地进行飞行。第二个好处是可以很容易分解成呼吸的空气。


           用作麻醉剂:医生会让病人吸入一氧化二氮和氧气,以降低对疼痛的感觉,同时让病人在清醒状态,作出相应的口腔动作。

           
           一氧化二氮的主要安全隐患在于,它是一种有分解性的麻醉剂,而且通常以加压液化的形式储存。在正常储存时,它是很稳定的,使用起来也很安全。但是如果错误地使用,它会很容易分解而且很有可能爆炸。液态的一氧化二氮是有机物的良好溶剂,不过用它制成溶液有可能会生成一些对外界刺激敏感的爆炸性物质。一氧化二氮和少量的燃料的混合物发生爆炸,随即引起剩余一氧化二氮的爆炸性分解。


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