空气污染物之氮氧化物

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）

         四氧化二氮（N2O4）

         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，手脚萎缩等危害。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*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、乙醚及浓硫酸，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：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。