一、二氧化氮（NO?）的定義與特性

 1. 基本定義

二氧化氮（NO?）是一種由1個氮原子和2個氧原子組成的無機化合物，化學式為NO?。它是氮氧化物（NO?）家族中的重要成員，常溫下呈紅棕色氣體，具有強烈的刺激性氣味。NO?的分子結構為V形（鍵角約134°），具有強氧化性和腐蝕性。其重要特性包括：

 溶解性：易溶于水，與水反應生成硝酸（HNO?）和一氧化氮（NO）：  

                  3NO2+H2O→2HNO3+NO

這一反應是酸雨形成的關鍵機制。

 二聚性：在低溫或高壓下，NO?可二聚為無色氣體四氧化二氮（N?O?），二者存在動態平衡：  

                  2NO2?N2O4  

溫度升高時，平衡向生成NO?方向移動，氣體顏色加深。

 2. 來源與分布

（1）自然來源：  

雷電活動、火山噴發和土壤微生物的硝化作用會產生少量NO?。  

（2）人為來源：  

 燃燒過程：化石燃料（汽油、煤炭）的高溫燃燒是主要來源，如汽車尾氣（柴油車排放尤甚）、火力發電廠、工業鍋爐等。  

 工業排放：硝酸制造、金屬冶煉（如鋁廠）、化工生產（如尼龍、化肥）等過程釋放大量NO?。  

 室內污染：燃氣灶、煙草煙霧等也可能產生NO?。

 3. 環境與健康危害

環境影響：  

 光化學煙霧：NO?是光化學反應的關鍵前體物，與揮發性有機物（VOCs）在陽光下生成臭氧（O?）、過氧乙酰硝酸酯（PAN）等，形成光化學煙霧，導致能見度下降和植物損傷。  

 酸雨：NO?與水反應生成的硝酸是酸雨的主要成分之一，腐蝕建筑、破壞土壤和水體生態。  

健康危害：  

 急性暴露：高濃度NO?（>20 ppm）會引發呼吸道灼燒感、咳嗽、呼吸困難，嚴重時導致肺水腫甚至死亡。  

 慢性暴露：長期接觸低濃度NO?（>0.1 ppm）可能誘發哮喘、慢性阻塞性肺病（COPD），并增加心血管疾病風險。  

 敏感人群：兒童、老年人及呼吸系統疾病患者更易受其影響。

 二、二氧化氮的主要用途

盡管NO?具有強毒性，但在工業和科技領域仍具有不可替代的應用價值：

1. 化工生產

 硝酸工業：  

NO?是奧斯特瓦爾德法生產硝酸的核心中間體。通過氨氧化生成NO，再氧化為NO?，最終與水反應制得硝酸。硝酸廣泛用于化肥（如硝酸銨）、炸藥（如TNT）、染料和塑料生產。  

 硝化反應：  

作為強氧化劑，NO?參與有機物硝化反應，用于合成硝基化合物（如硝基苯、硝化纖維素），是醫藥、農藥和炸藥的重要原料。

 2. 工業氧化劑

 火箭推進劑：  

NO?與肼類燃料（如偏二甲肼）組合，可提供高比沖的化學推進能量，常用于衛星和導彈的液體燃料發動機。  

 金屬處理：  

用于不銹鋼鈍化處理，形成致密氧化膜以增強抗腐蝕性；在半導體制造中，NO?用于刻蝕硅片表面的氧化層。

 3. 實驗室與檢測

 標定氣體：作為標準氣體驗證空氣質量監測設備（如NO?傳感器）的準確性。  

 化學分析：在分光光度法中，NO?可用于測定大氣中其他污染物的濃度。

 4. 其他特殊用途

制冷劑：四氧化二氮（N?O?）曾用作低溫制冷劑，但因毒性已被淘汰。  

食品工業：極低濃度的NO?可用于肉類腌制（如火腿）以抑制細菌生長，但需嚴格限量。

三、使用二氧化氮的注意事項

由于NO?的高毒性和環境風險，其使用必須嚴格遵守安全規范：

1. 健康防護

暴露限值：  

 職業安全：根據OSHA標準，工作場所中NO?的8小時平均濃度不得超過5 ppm，短期（15分鐘）暴露限值為15 ppm。  

 環境標準：中國《環境空氣質量標準》（GB 3095-2012）規定，NO?的24小時平均濃度限值為80 μg/m3（約0.04 ppm）。  

個人防護裝備（PPE）：  

 呼吸防護：在可能泄漏的區域需佩戴正壓式空氣呼吸器（SCBA）或供氣式呼吸器，普通防毒面具僅適用于低濃度環境。  

 身體防護：穿戴耐腐蝕的化學防護服、橡膠手套（如丁基橡膠）和護目鏡。

2. 安全操作規范

 通風要求：  

必須在密閉設備或通風櫥中操作，確保工作區域換氣率≥12次/小時。  

禁止在無強制通風的封閉空間使用NO?。  

 泄漏應急處理：  

小規模泄漏：使用堿性溶液（如5%氫氧化鈉）噴灑吸收，反應生成硝酸鈉和水：   

2NO2+2NaOH→NaNO3+NaNO2+H2O

大規模泄漏：立即疏散人員，封鎖現場，由專業團隊使用霧狀水稀釋并控制擴散。  

 儲存與運輸：  

鋼瓶應直立存放于陰涼、防火、防靜電的專用庫房，溫度控制在30℃以下。  

運輸時需貼“有毒氣體”和“氧化劑”標識，避免與還原劑（如氨氣、有機物）混裝。

 3. 環境管理

 排放控制：

工業排放需安裝SCR（選擇性催化還原）或SNCR（非催化還原）設備，將NO?轉化為氮氣（N?）。  

遵守《大氣污染物綜合排放標準》（GB 16297-1996），NO?排放濃度限值為240 mg/m3。  

 廢棄物處理：  

含NO?的廢液需用堿液中和至pH≥7，再交由危廢處理機構處置。  

禁止直接排入下水道或大氣。

 4. 健康監測與急救

 暴露后處理：  

吸入暴露：迅速轉移至空氣新鮮處，保持體溫，若呼吸停止立即實施人工呼吸并送醫。  

眼睛接觸：用大量清水沖洗至少15分鐘，就醫檢查角膜損傷。  

 長期監測：定期對接觸NO?的工人進行肺功能檢查和血液硝酸鹽濃度檢測。

 四、總結

二氧化氮作為重要的工業原料，在化工、能源和科研領域不可或缺，但其毒性、腐蝕性及環境危害要求使用者必須高度重視安全管理。未來，隨著清潔能源技術（如氫燃料、電動汽車）和高效脫硝工藝的推廣，NO?的人為排放有望逐步減少。在當前階段，嚴格遵守操作規范、加強個人防護和環境監測，是平衡其應用價值與安全風險的關鍵。