简论废气氮氧化物（NOx）浓度单位PPm与mg／m3的换算系数关系

第 29卷第 1期 2010年 2月 四 川 环 境 SICHUAN ENVIR0NMENT Vo1．29．No．I February 2010 · 环境监测 · 简论废气氮氧化物(NOx)浓度单位 PPm与 mg／m3的换算系数关系 黄亚军 (内江市环境保护监测站，四川 内江 541000) 摘要：空气中污染物浓度的示方法有两种，体积浓度表示法(PPm)与质量浓度表示法(ms／m )。氮氧化物不是单一的化 合物，存在多种化合物。因此目前对氮氧化物(NOx)单位换算不清，造成浓度结果计算错误。本文对这一问题作一简介。 关 键 词：氮氧化物；换算系数；浓度单位；排放浓度 中图分类号：X831 文献标识码：A 文章编号：10010644(2010)01-0024-02 Brief Discussion on C：onversion Coeficient between the Concentration Units ppm and 111lg／m of Nitrogen Oxides(NOx) HUANG Ya-jun ( 洳 Environmental Protection Monho~ng Station，Ne~ang，Sichuan 541000，China) Abstract：Tl1e pollutants in air are expressed in two ways，i．e．，volumetric concentration(ppm)and mass concen~afion(ms／ m )．Nitrogen Oxides(NOx)involve multiple kinds of compound．It is often confused to converse the measurement between two units for NOx．，rhis problem is discussed in this paper． Keywords：Ni~ogen oxides；conversion coefficient；concentration units；discharging standards 1 前 言 随着科学的进步，环境监测技术的不断发展，对 氮氧化物(NO )的监测方法从以前的化学法逐渐向 方便快捷的定电位电解法⋯转变。但是由于国外和 国内标准的不一样，浓度单位不统一，国外以ppm为 标准，国内以mg／m 为标准，使用定电位电解法的结 果存在了ppm和 mg／m 两种计量单位，特别是在废 气监测中大量引进国外先进仪器，基本是以ppm为 浓度单位，要换成国内标准，就存在浓度单位相互之 间的转换问题。在环境中氮氧化物(NO )主要为二 氧化氮 (NO )和少量一氧化氮(NO)，所以在环境监 测中氮氧化物(NO )指二氧化氮 (NO：)和一氧化氮 (NO)之和。由于是两种气体之和，而我们所知道的 ppm和mg／m。两种计量单位之间的转换都是指单一 气体，于是对于氮氧化物 (NO )的ppm和mg／m3两 种计量单位之间的转换，一直以来没有明确的报道和 规定，环境监测人员在计算中也经常不知道怎么换 算，不清楚究竟用二氧化氮 (NO：)来转换还是用一 氧化氮(NO)来转换，因此经常造成转换后和监测中 收稿 日期：2009-08-26 作者简介：黄亚军(1982一)，男，四川内江人，2006年毕业于中南林 业科技大学环境专业，学士，助理工程师，主要从事废气 监测分析。 氮氧化物(NO )实际质量浓度存在很大差异。本文 将对确定废气中氮氧化物(NO )的浓度单位ppm和 mg／m。之问的换算方法作一讨论。 2 氮氧化物(N0x)的认识 2．1 氮氧化物(NO )的概念 氮氧化物(NO )是指氮的氧化物的总称，它包 括多种化合物，如一氧化二氮(N 0)、一氧化氮 (NO)、二氧化氮(NO：)、三氧化二氮(N 0，)、四氧 化二氮(N：0 )、五氧化二氮(N：05)等。 2．2 氮氧化物(NOX)的性质 氮氧化物(NO )种类很多，除二氧化氮(NO：) 外，其他均不稳定，遇光、湿或热变成二氧化 氮 (NO )或一氧化氮(NO)。造成大气污染的主要是 一 氧化氮(NO)和二氧化氮(NO )，因此环境监测废 气中的氮氧化物一般就指这二者的总称。 一 氧化氮 (NO)为无色气体，分子量3O．O1，熔 点 一163．6℃，沸点 一151．5~C，蒸气压 101．3kPa(一 151．7℃)。溶于乙醇、二硫化碳，微溶于水和硫酸， 水中溶解度4．7％ (2O℃)。性质不稳定，在空气中 易氧化成二氧化氮 (2NO+0 —也NO )。 二氧化氮 (NO：)在21．1℃温度时为红棕色刺 鼻气体；在 21．1℃以下时呈暗褐色液体。在 一11 oC 1期 黄亚军：简论废气氮氧化物(NO )浓度单位ppm与mg／m 的换算系数关系 25 以下温度时为无色固体，加压液体为四氧化二氮。 分子量46．O1，熔点 一11．2cI=，沸点 21．2~C，蒸气压 101．31kPa(21℃)，溶于碱、二硫化碳和氯仿 ，微溶 于水。性质较稳定。 3 氮氧化物(NOx)的换算系数讨论 3．1 氮氧化物(NOX)的污染物浓度的表示方法 对空气中污染物浓度的表示方法有两种： (1)质量浓度表示法：每立方米空气中所含污 染物的质量数，即 mg／m 。 (2)体积浓度表示法：一百万体积的空气中所 含污染物的体积数，即ppm J。大部分气体检测仪 器测得的气体浓度都是体积浓度(ppm)。而按我国 规定，特别是环保部门则气体浓度以质量浓度 单位(如：mg／In ) 表示。 3．2 浓度单位 ppm与 mg／m 的换算 浓度单位 ppm与mg／m 的换算：按下式计算 质量浓度(mg／ms)： 盐 ×ppm值 × Z三 、，—]~．JJ — Ba 273+气体温度 t 101325 式中：M为气体分子量；ppm为测定的体积浓度 值；T为温度，单位clC；Ba为压力，单位为Pa。 由于《大气污染物综合排放标准》中规定的各 项标准值，均以标准状况下的干空气为基准 ，化 简为： 物质的浓度c(mg／m)=笔嚣瞿禁 蓑×C (ppm) (1) 如果只有一氧化氮(NO)或二氧化氮(NO：)，那 么在 ppm和 mg／ITI。之间的转换公式代人上式，如 下 ： 一 氧化氮 c 。(mg／m3)= X CtNo(ppm) = ×C No(ppm)=1．34·C No(ppm) 二靴 氮CN02(mg／m~)= xC'so：(ppm) ： ×C'No(ppm)=2．05·C'No2(ppm) 3．3 氮氧化物(NO )换算系数的推论 由于各种废气中大量存在的是一氧化氮(NO)， 还有少量二氧化氮 (NO：)甚至不存在二氧化氮 (NO：)，因此有人就提出是否应该用一氧化氮(NO) 的ppm与 mg／In。单位换算系数 1．34，答案是否定的。 首先，NO在空气中会和氧气发生反应生成 NO ，主要 污染物实际是 NO ；其次，NO 的排放浓度标准是以 NO：计，所以不能用 NO的单位换算系数 1．34，那是 否该用 NO 的单位换算系数 2．05呢，既然废气中大 量是NO，用NO 的单位换算系数2．05去转换 ppm到 mg／m 是否会使结果偏大，通过以下计算来说明。 NO在空气中会和氧气发生反应生成 NO ： 2NO+02=2NO2 (2) 即1mol的NO会生成 lmol的NO：，我们假设定 电位 电解法 测定 仪指 示 的 NO浓 度值 为 C 。 (ppm)，仪器指示的 NO2浓度值为 C No2(ppm)，废 气的排放体积为 V(m。)。 首先将 NO浓度转换为 mg／m。代入(1)式即是： cN。(mg／m )= 30 ×c N。(ppm) 排放的NO质量 M 。为： MN。=No浓度×NO的体积= 3O×c No(ppm)×V 由(2)式中看出，Imol的 NO会生成 imol的 NO2，而 物质的量(m。I)=蘸豕震 即有：MNo2=MNO FMN。：÷46]m。1)=[ 30 ×c N。(ppm)×V÷ 30](mo1) 化为 NO：的质量 M 。 ： M No2= ×c"NO(ppm)×V÷30×46 = 。(ppm)×V 即NO 浓度为： 2(N㈣ ( )= = ×c'NO(ppm)×V÷V = N0(ppm) 即是原定电位电解法测定的NO：浓度为C N02 (ppm)转化为(mg／m )为： cN。 (mg／m )= 46 ×c N。：(ppm) 在废气 中，氮氧化物 (NO )主要是一氧化氮 (NO)和二氧化氮(NO )，有： NOx=NO + NO2 (下转第 46页) 四 川 环 境 29卷 国优美乡镇建设规划由县政府批准实施。《郫县生 态县建设规划》通过专家评审，生态县创建工作 将正式启动。唐昌镇战旗村、安德镇安龙村、新民 场镇云凌村、花园镇筒春村、永泉村通过创建，已 获成都市文明生态村命名。 都江堰市结合申报世界遗产工作，对青城山 一 都江堰风景名胜区、龙溪 一虹口自然保护区、灵岩 山景区进行全面整治，对拆迁区域的260000平方 米进行景观绿化和生态植被恢复，对景区的污水进 行了治理。新认证国家级无公害基地3个、无公害 畜产品3个；建设 “天保”工程公益林 933公顷， 完成造林工程4333公顷。组织开展生态小区、农 业生态园的创建设活动，大观镇宿仙自然生态小区 已正式批准命名。成立了林业公安和乡镇护林队 伍，实行封山育林，植树造林。共投人 4000多万 元营造长江防护林、水土保持林 l万亩，25度以 上的坡地全部退耕还林还草。与中科院植物研究所 共同投入 300万元，引种栽培各类珍稀濒危植物 64种，搜集杜鹃花原始种类 300余种，成为国内 原始种类最多的杜鹃花专类园区。通过以上努力， 使自然保护区的生态系统得到了恢复，生态退化得 到了遏制。2007年荣获全国生态环境监察先进单 位、全省环境综合整治定量考核先进单位、全省自 然生态保护先进单位。 7 结 语 温郫都生态示范区经过十多年的建设，生态环 境得到较大改善，社会经济各项事业得到持续稳定 的发展，已经成为区域经济、社会和环境可持续发 展的健康模式。生态示范区建设取得的成果为成都 市大力推进生态县 (区、市)建设打下了良好的 基础，其中温江、郫县已经列人成都市政府第一批 创建省级生态县 (市、区)的重点指导、督促地 区，已经完成生态县 (区、市)建设规划，组建 了政府主要领导担任的生态县 (区、市)建设领 导小组，广泛开展了环境优美乡镇、生态村、生态 小区、绿色学校、环境友好型企业、生态家园等生 态细胞工程建设，对大气和水环境进行了综合整 治，不断完善城市环保基础设施，城市环境更加优 美洁净。多年的生态示范区建设对目前政府推进的 生态县 (区、市)建设做出了积极的贡献。 参考文献： [1] 杨 栅，刘 强，谭清文，等．2007年度温郫都生态示范区环 境质量[R]．成都：成都市环境监测 中心站，2008． 115．1l8． [2] 欧阳玉蓉，宗 浩，曲红静。等．因地制宜建设好彭州市国家 级生态示范区 [J]．四川环境，2004，23(5)：99·103． [3] 陈国阶．成都市“温、郸、都”生态示范区的战略地位与示范意 义 [J]．四川环境，2001，20(2)：1-3． (上接第25页) 即有： C~'Ox(mg／m )=CNo(mg／m。)+Cr~o2(mg／m ) CNox(ppm)=CNo(ppm)+CNo2(ppm) 带人上面的计算，都以NO：计： Cr~o x(mg／m )=CN0(mg／m )+CNo2(mg／m ) = ×c'r~o(ppm)+ 46 o2(ppm) = 46 ×[c 。(ppm)+CtNo2(ppm)3 = 2．05·CNo x(ppm) 即是： CNox(mg／m )=2．05·CNOx(ppm) 4 氮氧化物(NOx)换算系数的推理结论 根据以上推论，将由ppm转换为mg／m 时所乘 系数称为单位换算系数，根据《环境空气质量标准》 中规定，NO 的排放浓度标准 以 NO 计。而在 《大气污染物综合排放标准》中，5IO 的排放浓度标 准也以 NO：计，而 NO 的排放浓度标准均是以mg／ m 单位计，那么由定电位电解法测试 NO 浓度计量 单位由ppm转换为mg／m 所乘单位换算系数为 2．05。在大气污染物监测中，用定电位测得的 NO 浓度计量单位由体积浓度表示法 ppm转换为质量浓 度表示法 mg／m 之间的换算系数为2．05，即： C (mV1TI )=2．05·C (ppm) 其中，C'Nox为仪器指示的浓度值，单位为ppm。 参考文献： [1] 国家环境保护局 ．空气和废气监测分析方法(第四版)[M] 北京：中国环境科学出版社，2002． [2] 戴树桂．环境化学[M]．北京：高等教育出版社，2004． [3] GB16297—1996，大气污染物综合排放标准[S]． [4] GB3095—1996，环境空气质量标准[s]． ·