NO(g) NO2(g) H2O(l)→2H 2NO2(aq)-
R2=k2[NO(aq)][NO2(aq)]
8.7.3.3 SO2和NOx在固体粒子表面的氧化反应
都市空气中悬浮粒子浓度经常超过100μg/m3,颗粒物中含碳、各种金属氧化物和NaCl等。大气中的SO2或NOx分子在颗粒物表面扩散、吸附后再化学氧化生成H2SO4或HNO3。吸附和氧化过程受诸多因素控制,如颗粒物的物理和化学性状,气体浓度、温度、湿度等。由于反应在异相界面上发生,研究反应机理并导出一般性的反应速度表达式并非易事。
(1)二氧化硫在固体表面吸附和氧化二氧化硫在炭粒上被吸附和氧化的研究表明,在炭粒表面不形成水膜的条件下,随氧浓度和相对湿度的提高,二氧化硫的氧化速度加快,但在表面生成H2SO4被覆层后,反应速度随时间急剧减慢。此外,如有NO2共存,则也能促进二氧化硫氧化。一般说来,这种类型的氧化反应速度还是相当慢的。例如炭粒浓度约为10μg/m3、相对湿度80%、[SO2]=0.1×10-6(V/V)、[NO2]=0.12×10-6(V/V)条件下,经测定的SO2除去速度不过9×10-4%·h-1。
化石燃料燃烧后产生的飞灰,其中含有多量铁、钙、镍等金属元素,吸附在飞灰颗粒上的SO2,可能在金属氧化物的催化作用下,有很高的氧化反应速度。
(2)NOx在固体表面的吸附和氧化这种类型的氧化反应的速度是相当慢的。例如在相对湿度为75%以上,有炭粒、Fe、Pb、Ti、飞灰等共存条件下,初始浓度为1×10-6(V/V)的NO2,其转化为HNO3的量微小到难以计量的程度。
8.7.4 酸雨中各组分的分析方法
为测定酸雨中微量组分的含量,需要采用快速、连续、精密的分析方法。在表8-18中已经汇集了各种组分及它们的分析方法。
以NO和O3间发生的化学发光反应为基础,可以测定气相中NO、NO2、HNO3和NH3。检测限可小于10-9(V/V)数量级。液相中NO和NO2用比色法测定,而HNO3和NH3可用离子色谱法测定。只是离子色谱法的灵敏度还嫌不足,为此可换用离子选择性电极法测NH3。而对于HNO3,则可在溶液中将其还原为NO,并通N2将其吹出,然后分析之。
气相中O3分析可用化学发光法(与乙烯反应而发光),也可用紫外吸收法;液相中O3分析常用比色法,但灵敏度较差。
液相中H2O2分析可用化学发光法(与鲁米诺反应而发光);这种方法用于气相中H2O2测定时,O3、SO2和微量金属离子会产生干扰。
气相中SO2测定可用紫外荧光法或气相色谱法(用火焰光度检测器),灵敏度可达10-9(V/V)数量级。液相中SO2测定可用Ce4 与SO2反应而产生化学发光的方法,对实际雨水水样测定很是适用。