空氣污染物之氮氧化物

氮氧化物

氮氧化物指的是只由氮、氧兩種元素組成的化合物。常見的氮氧化物如下：

一氧化氮（NO）

二氧化氮（NO2）

一氧化二氮（N2O）

疊氮化亞硝酰（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態下呈固體外，其他氮氧化物常態下都呈氣態。作為空氣污染物的氮氧化物（NOx）常指NO和NO2。

圖1氮氧化物的模型（紅色為氧，藍色為氮）

從左到右，從上至下分別為NO、NO2、N2O、N2O3、N2O4、N2O5

化學性質

氮氧化物都為非可燃物，不過都可以助燃。因此一氧化二氮、二氧化氮和五氧化二氮等遇高溫或可燃性物質能引起爆炸。氮氧化物中有許多酸酐，遇水可生成硝酸、亞硝酸等酸類。

此外許多氮氧化物有毒，且多為神經毒氣。純的一氧化二氮無毒性。有神經毒性的系不純的一氧化二氮含有其他的氮氧化物，如二氧化氮：對人體神經危害，會破壞人體之中樞神經，長期吸入會引起腦性麻痹，手腳萎縮等危害。特別是二氧化氮的危害特別明顯，大量吸入時會引起中樞神經麻痹，記憶喪失，四肢癱瘓，甚至死亡等病變。一氧化氮亦可與血紅蛋白結合引起高鐵血紅蛋白血癥。

下面對部分常見的氮氧化物進行詳細介紹。

一氧化氮（NO）

一氧化氮是氮的化合物，化學式NO，分子量30，氮的化合價為+2。由于一氧化氮帶有自由基，這使它個化學性質非常活潑。具有順磁性。當它與氧反應后，可形成具有腐蝕性的氣體——二氧化氮（NO2）。一氧化氮在標準狀況下為無色氣體，液態、固態呈藍色。

一氧化氮起著信號分子的作用。當內皮要向肌肉發出放松指令以促進血液流通時，它*會產生一些一氧化氮分子，這些分子很小，能很容易地穿過細胞膜。血管周圍的平滑肌細胞接收信號后舒張，使血管擴張。

免疫系統產生的一氧化氮分子，不僅能抗擊侵入人體的微生物，而且還能夠在一定程度上阻止癌細胞的繁殖，阻止腫瘤細胞擴散。

在神經系統中，一氧化氮促進學習、記憶過程，并可調節腦血流。

一氧化氮對血管有三大作用：1、血管擴張2、防止低密度脂蛋白(LDL)氧化，降低單核細胞黏附血管壁3、降低血小板的黏稠度。

二氧化氮（NO2）

二氧化氮（化學式：NO2），是氮氧化物之一。室溫下為有刺激性氣味的紅棕色順磁性氣體，易溶于水。二氧化氮吸入后對肺組織具有強烈的刺激性和腐蝕性。作為氮氧化物之一的二氧化氮，是工業合成硝酸的中間產物，每年有大約幾百萬噸被排放到大氣中，是一種重要的大氣污染物。

二氧化氮是一種影響空氣質量的重要污染物。雖然吸入二氧化氮會導致中毒反應，但由于二氧化氮過于刺激反而使得中毒事故較容易避免。在吸入少量但潛在致命的劑量的二氧化氮后，中毒癥狀（肺水腫）會在幾小時后顯現。低濃度（4ppm）的二氧化氮會使鼻子麻痹，從而可能導致過量吸收。長期暴露在NO2濃度為40到100毫克/立方米的環境中會導致不利的健康影響。

*重要的NO2排放源是內燃發動機，火力發電廠，以及制漿廠。大氣核試驗也是二氧化氮的一個來源。這也是核爆時蘑菇云略帶紅色的緣故。這些過程都需要大量的空氣來幫助燃燒，從而將氮氣引入到高溫的燃燒反應中，*終產生了氮氧化物。因此，控制氮氧化物要求精細的控制為助燃而吸入的空氣量。并且二氧化氮對大氣化學（比如對流層臭氧的形成）有影響。

一氧化二氮（N2O）

一氧化二氮或氧化亞氮（英語：Nitrous oxide），無色有甜味氣體，又稱笑氣，是一種氧化劑，化學式N2O，在一定條件下能支持燃燒，但在室溫下穩定，有輕微麻醉作用，其麻醉作用于1799年由英國化學家漢弗萊·戴維發現。該氣體早期被用于牙科手術的麻醉，現用在外科手術和牙科。“笑氣”的名稱是由于吸入它會感到欣快，并能致人發笑。一氧化二氮能溶于水、乙醇、乙醚及濃硫酸，但不與水反應。它也可以用來作為火箭和賽車的氧化劑，以及增加發動機的輸出功率。一氧化二氮是強溫室氣體。

增加車輛速度：使用氮氧加速系統的改裝車輛將一氧化二氮送入引擎，遇熱分解成氮氣和氧氣，提高引擎燃燒率，增加速度。氧氣有助燃作用，加快燃料燃燒。

火箭氧化劑：一氧化二氮可以用作火箭氧化劑。這比其他氧化劑優勢化處是因為它是無毒的，在室溫下穩定，易于儲存和相對安全地進行飛行。第二個好處是可以很容易分解成呼吸的空氣。

用作麻醉劑：生會讓病人吸入一氧化二氮和氧氣，以降低對疼痛的感覺，同時讓病人在清醒狀態，作出相應的口腔動作。

一氧化二氮的主要安全隱患在于，它是一種有分解性的麻醉劑，而且通常以加壓液化的形式儲存。在正常儲存時，它是很穩定的，使用起來也很安全。但是如果錯誤地使用，它會很容易分解而且很有可能爆炸。液態的一氧化二氮是有機物的良好溶劑，不過用它制成溶液有可能會生成一些對外界刺激敏感的爆炸性物質。一氧化二氮和少量的燃料的混合物發生爆炸，隨即引起剩余一氧化二氮的爆炸性分解。