8.5 大气中氮氧化物（NOx）污染物
8.5.1 大气中氮氧化物（NOx）的源和汇
以同一化学式NOx表示的氮氧化物，一般包括大气中两种主要的氧化物：一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2）。其他氧化物如N2O3和N2O5的量很少，但在大气中发生的一些重要的复杂的化学反应中，它们起着反应中间体的作用，通过这些反应生成HNO2、HNO3以及这些酸的盐，这些酸又能促进大气气溶胶的形成。至于N2O大多是土壤和水体中微生物对NO3-进行脱氮作用的产物，在低层大气中基本上是惰性的，所以在对流层中没有它的汇，当它扩散进入平流层后，能与彼处多量存在的O（1D）反应，生成NO并进一步参与破坏臭氧层中O3分子的反应。在这里，我们重点讨论的对象还是NO和NO2。
NOx的源和汇以及各种含氮化合物在大气中的循环和反应如图2－19和图8－7所示。
NOx的主要天然来源是土壤和海洋中细菌对硝酸盐的分解，其次天空闪电过程和大气中NH3的氧化，也都产生相当数量的NOx。人为来源主要是各类燃料的燃烧，而通过生产和消费硝酸及其盐的过程释至大气的NOx只占很小比例。
在燃烧过程中，当燃料中存在着含氮物质（一般，煤中含N约1％，燃油、燃气中约0.2％～0.3％），或者有相当高的燃烧温度，以至能引起空气中的N2和O2发生反应时，都能生成NOx。这两种情况下的产物被分别称为燃料型的和热力型的NOx。后一种情况中产生NOx的链式反应机理如下：
O2=2O N2 O=NO N N O2=NO O N HO·=NO H（助燃空气中O2不足时发生）
NO在燃烧炉中的生成速度较慢，不足以在火焰中达到平衡。所以，反应的进行系由动力学因素控制，而不取决于平衡常数。
在燃烧过程中，通过以下反应还能生成NO2：
2NO O2=2NO2
这是一种三分子气相反应，反应物浓度对反应速率有决定性意义，当空气中NO浓度低至(1～5）×10-6（V/V）时，这种反应即可予以忽略。但在一般燃烧条件下，首先可产生大量NO，随后即按此反应生成NO2（NO2的含量约占NOx的5％～10％）。另一方面，NO还可以非常迅速地被空气中的O3、RO2·等氧化成NO2。NO2又可进一步与HO·自由基（或O3等）反应生成HNO3，HNO3再以其高度水溶性溶入雨滴降落地面，也可能粘结在气溶胶或悬浮颗粒上，最后干降于地表。所以NOx最终的汇是地面或地面水系。
NOx的各类人为发生源及它们之间排污的大体比例如图8－8所示。在世界范围每年约2000万吨的排出量中，由固定源排出者大于50％，而其中的93％左右又是化石燃料燃烧的产物，各种工业生产过程释出量仅占5％左右；在燃烧类污染源中，为数众多的燃煤锅炉又是主要的污染源。
大气上层及各地理区域空气中NO浓度范围（测量结果）如图8－9所示。都市中NO浓度可高达1×10-6（V/V）。草原地区也有很高浓度，表明土壤是NO的重要发生源。一般说来，大气中NO本底浓度约（0.01～0.05）×10-9（V/V），NO2的本底浓度约（0.1～0.5）×10-9（V/V）。
8.5.2 性质
一氧化氮和二氧化氮的一般性质如表8－12所示