氮的氧化物 氮氧化物都是如何产生的？

氮氧化物是大气中主要的气态污染物之一，包括许多化合物，如一氧化二氮(N2O)、一氧化氮(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)。其中N2O3、N2O4、N2O5不稳定，常温下容易转化为NO、NO2。大气中含量较高的氮氧化物主要有N2O、NO和NO2。其中，大气中的氮氧化物主要是NO和NO2。

自然界中的氮氧化物主要来自闪电、森林和草原火灾、大气中氮的氧化和土壤中微生物的消化。这些氮氧化物均匀分散在大气系统中，参与环境中的氮循环。人类活动产生的氮氧化物主要来自燃烧过程，可分为固定源和移动源，是大气污染的主要来源之一。固定源是指工业生产的燃料燃烧，以及硝酸生产、硝化过程、炸药生产和金属表面硝酸处理的部分排放，移动源是指运输燃料燃烧的排放。根据美国环保局(EPA)的文献，人类产生的NoX 99%来自燃烧固定源和移动源，占其中的一半。燃烧系统排放的氮氧化物95%以上是一氧化氮，其余主要是一氧化氮..

燃烧过程中氮氧化物的形成机理

燃烧过程中产生的氮氧化物除N2O外，主要包括一氧化氮和二氧化氮。在煤的燃烧过程中，NOx的形成与燃烧方式密切相关，尤其是燃烧温度和过量空气体系数。根据形成机理，燃烧形成的NOx可分为燃料型、热型和快速型三种。

氮氧化物燃烧曲线

空气污染

1.燃料型氮氧化物

燃料型氮氧化物是燃料中含有的氮元素，在燃烧过程中与空气体中的氧结合。显然，燃料氮氧化物不同于热氮氧化物，因为它们的氮元素来自燃料，而不是来自空气体。

由于燃料与燃料特性、燃料结构、受热分解后的挥发性物质和碳中氮的比例、组成和分布等诸多因素有关，而大理的反应过程也与温度、氧气、各种成分浓度等燃烧条件密切相关，所以燃料型氮氧化物的形成机理目前尚未完全了解。例如，煤中的氮通常以氮原子的形式与各种碳氢化合物结合，形成环状或链状化合物。在燃烧过程中，空气体中的氧气与氮原子反应生成NO，NO在大气中被氧化成毒性更大的NO2。该燃料中的NO2经过热分解和氧化反应生成燃料型NOx，其中75%~95%为燃料型NOx。

2.热NOx

热态氮氧化物是指空气体中的N2和O2在高温下反应生成氮氧化物。它的形成机制是由特里多维奇提出的，所以也叫特里多维奇机制。温度在热氮氧化物的形成中起着决定性的作用。随着温度的升高，热一氧化氮的产生速率迅速增加。以煤粉锅炉为例，当燃烧温度为1350℃时，几乎产生100%的燃料NOx，但当温度升至1600℃时，热态NOx可占锅炉总NOx的25%~35%。除反应温度外，热态氮氧化物的形成还与N2浓度和停留时间有关。

3.快速NOx

主要指燃料中的碳氢化合物在燃料浓度高的区域燃烧时产生的碳氢化合物与燃烧空气体中的N2之间的反应，形成的化合物如甲烷和HCN继续被氧化产生NO。在燃煤锅炉中，快速生成氮氧化物是罕见的。

除了上述三种氮氧化物的形成机理及其各自的特点外，作为氮氧结合的产物，这三种氮氧化物也有一些共同的特点，即三种氮氧化物的形成与反应过程中的氧浓度密切相关，氧浓度的变化将直接影响氮氧化物的形成。