暗自思忖:氮化物的产生、危害及负氧离子对它的降解作用

本文由森肽基生态负氧离子医学应用研究院 医学顾问 叶建华提供

氮氧化物是被联合国环境规划署宣布为危害全球的六种化学品之一。由于生物有机体含有氮，因此直接燃烧生物质（如柴草）或者是由生物质衍生而成的化石能源（如媒、石油）燃烧时都会产生氮氧化物。一些化工厂、冶炼厂生产也会产生氮氧化物。所以，在生话、工业生产和交通运输中都会产生很多的氮氧化物。

氮氧化物污染大气后会直接伤害人体的呼吸系统，有害于人体健康，它也能导致对动植物的伤害，还能腐蚀建筑物、文化古迹和各种生产设备。氮氧化物能吸收地面的辐射热，因而和二氧化碳一样成为产生“温室效应”的气体之一；当它们跑到平流层后也会和臭氧起反应，因此也是破坏臭氧层的气体之一；它们还会导致产生酸雨和光化学烟雾，对环境和人体健康产生进一步的危害，特别是光化学烟雾，是目前聚居在城市里的约占一半的人口经常受到的一种威胁与伤害。当生物质或矿物质燃料燃烧时所排放的碳氢化物、氮氧化物等初生污染物在阳光中紫外线的照射下便发生光化学反应，产生醛、酮、酸等次生污染物。这些初生污染物和次生污染物的混合物，在大气压偏低、干燥和没有风的环境中形成的烟雾弥漫并使能见度降低的污染物叫光化学烟雾。光化学烟雾会直接刺激人的眼睛，使眼睛的结膜发炎（即结膜炎），从而产生红眼病，并导致眼睛不适，流泪等现象。光化学烟雾也会直接刺激人的呼吸道，从而产生咳嗽、哮喘、失声等支气管、咽炎、肺气肿等呼吸道疾病。由于光化学烟雾使能见度降低，易于发生交通事故，导致车毁人亡的惨剧发生。光化学烟雾产生后还可能随气流飘移，殃及邻近的城镇和农村。

一、一氧化氮(NO)

一氧化氮是一种奇分子（具有奇数价电子的分子称为奇分子，通常奇分子都有颜色），但是一氧化氮为无色气体，微溶于水，但不与水反应，不助燃，在常温下极易与氧反应。

从历年的统计数据来看，一氧化氮的产生主要是来源于天然的物质排放（主要是细菌的作用）；20世纪60、70年代人类活动排放的一氧化氮只占排放总量的1/10左右。近来一氧化氮的人为因素排放量呈逐年增加的趋势。从整个地球的范围来看，氮氧化物的产生人为来源也是相当重要的。一氧化氮对人体的健康影响很大，科学实验发现，一氧化氮对血红蛋白的亲和能力为一氧化碳的1400倍，是氧气的3.0×10⁵倍。正因为如此，一氧化氮在体内与血红蛋白结合后，就会使血红蛋白失去输送氧的能力，而导致体内氧的不足，其危险性比一氧化碳更强。正如环境标准专门委员会的报告中指出，“随着研究的深入，比起二氧化氮来，也许更要重视一氧化氮。”另一方面，如上面已经提到过的，氮氧化物同时也是光化学烟雾的重要组成成分和主要贡献者。

大气环境对氮氧化物有很强的消除作用。如一氧化氮在空气中很容易就和氧反应而生成了二氧化氮。然后，空气中的二氧化氮再碰到水蒸气就转变成了硝酸而重新回到环境中来。另外，氯氧化物也能被空气中的活性氧光解而消除等。除此之外，在大气的电离层中，也存在着负氧离子和一氧化氮的反应：

如前一部分所述，在电离层的D层中存在有大量的负氧离子[反应（5-1）和(5-2)生成]。一般来说，负氧离子与大气中的一氧化氮存在着如下四种一氧化氮同负氧离子反应的途径：

O₂^- + O₃ → 0₂ + 0₃^-

                              0₃^-+ NO → N0₃^-+ 0                                 (5-6)

                              0₂^-+ 0₂ + M → O₄^-+ M

                              0₄^-+ NO → N0₂^-+ O₂   ^NO  NO₂⁺ + NO₂                    (5-7)

                              0₂^-+ 0₃ → O₂+ 0₃^-

                              0₃^-+ C0₂ →CO₃^- + O₂

                              C0₃^-+ NO → NO₂^-+C0₂                               (5-8)

                              0₂^-+ C0₂ + M → CO₄^-+M

                              C0₄^-+NO → N0₃^-+ CO₂                              (5-9)

通过以上四种途径，一氧化氮在负氧离子的作用下可以转变成硝酸根(NO₃)、亚硝酸根(NO₂)或二氧化氮(N0₂)。另外，也可以用电子束照射来处理电厂及工业烟囱中所排放的气体。可清除其中的二氧化硫与氮氧化物，使之转化含氮的化学肥料。其中负氧离子是氮氧化物（包括一氧化氮）降解过程中重要的活性中间体。以电子形式射入废气中使氮氧化物变成悬浮颗粒，再用静电集尘器加以收集。从而实现对工厂所排放废气的处理。

二、二氧化氮（NO₂)

由于天然来源和人类的活动，大气中也存在着一定量的二氧化氮。从统计的数据看出，大于70%的人为因素排放的二氧化氮都来源于机动车的排放。其次是煤和石油的燃烧。

二氧化氮对材料、动植物和人类都有有害的影响。业已证明，某些纺织品褪色就是由于二氧化氮的存在。它也可使棉纤维失掉强度。二氧化氮与水反应后得到的硝酸气溶胶可以破坏尼龙，并在尼龙袜上引起抽丝现象。当空气浮尘中含有大量的有二氧化氮转变的硝酸盐时，会引起继电器中的镍铜电线弹簧过早裂化。在通常的情况下二氧化氮对植物没有损伤。但是当二氧化氮的浓度很高的时候，会引起植物损伤，使植物开始慢性病害。二氧化氮还影响人的气管，气味的阈限是0.12g/L。与l0～40g/L二氧化氮接触就开始形成慢性的气管炎症。和二氧化硫相比，二氧化氮很少停留在上呼吸道，而是从下呼吸道侵入肺深部（狗、兔子）。由此可见，二氧化氮对呼吸器官的损害，一直累及到末梢气道。而具有代表性的大气污染物质——二氧化硫在低浓度时并不损害末梢气道，但二氧化氮的危害作用则具有这种重要的特征。二氧化氮还能引起肺脂质过氧化，使具有维持肺弹性功能的肺表面活性物质中的全磷脂质的饱和脂肪酸比例下降，肺磷脂质组发生变化及肺卵磷脂的生物合成下降。

在空气中，大多数的二氧化氮都和水蒸气反应转化成硝酸而回到地面。另一方面，正如科学家研究发现的那样，用电子束照射由电厂及工业烟囱中所排放的气体。可清除其中的氮氧化物（其中包括二氧化氮），使之转化为含氮的化学肥料。其中负氧离子充当了一种重要的活性中间体。此项技术已应用于日本钢铁工业的废气处理研究。

   中国空气负离子暨臭氧研究学会：www.lzlf.org

文章摘自：《空气负离子在医疗保健及环保中的应用（上）》

  拓展阅读

·                                 1

负氧离子生成技术进入生态时代  

http://news.xinhuanet.com/tech/2011-04/08/c_121280801.htm

·                                 2

生态级负氧离子机森肽基问世  

http://tech.gmw.cn/2011-05/16/content_1962320.htm