Jak zanieczyszczenie tlenkiem azotu wpływa na środowisko?

NIE_x zanieczyszczenie występuje, gdy tlenki azotu są uwalniane do atmosfery w postaci gazu podczas spalania paliw kopalnych w wysokiej temperaturze. Te tlenki azotu składają się głównie z dwóch cząsteczek, tlenku azotu (NO) i dwutlenku azotu (NO₂); istnieją inne cząsteczki oparte na azocie uważane za NO_x, ale występują w znacznie niższych stężeniach. Blisko spokrewniona cząsteczka, podtlenek azotu (N₂O), jest znaczący gaz cieplarniany która odgrywa rolę w Globalna zmiana klimatu.

Tlenki azotu powstają, gdy tlen i azot z powietrza oddziałują podczas spalania w wysokiej temperaturze. Warunki te występują w silnikach samochodowych i elektrowniach zasilanych paliwami kopalnymi.

W szczególności silniki Diesla wytwarzają duże ilości tlenków azotu. Wynika to z właściwości spalania charakterystycznych dla tego typu silnika, w tym z wysokich ciśnień roboczych i temperatur, szczególnie w porównaniu z silnikami benzynowymi. Ponadto silniki Diesla pozwalają na wydostawanie się nadmiaru tlenu z cylindrów, co zmniejsza skuteczność katalizatorów, które zapobiegają uwalnianiu większości NO

NIE_x gazy odgrywają ważną rolę w tworzeniu się smogu, wytwarzając brązową mgłę często obserwowaną w miastach, szczególnie w okresie letnim. Po wystawieniu na działanie promieni UV w świetle słonecznym NIE_x cząsteczki rozpadają się i tworzą ozon (O₃). Problem pogłębia obecność lotnych związków organicznych (LZO) w atmosferze, które również oddziałują z NO_x tworząc niebezpieczne cząsteczki. W przeciwieństwie do ozonu na poziomie gruntu jest to poważne zanieczyszczenie ochronna warstwa ozonowa znacznie wyżej w stratosferze.

W obecności deszczu tlenki azotu tworzą kwas azotowy, przyczyniając się do problemu kwaśnego deszczu. Dodatkowo odkładanie się NOx w oceanach dostarcza fitoplankton składnikom odżywczym, pogarszając problem czerwone fale i inne szkodliwe glony kwitną.

Tlenki azotu, kwas azotowy i ozon mogą łatwo dostać się do płuc, powodując poważne uszkodzenie delikatnej tkanki płucnej. Nawet krótkotrwałe narażenie może podrażniać płuca zdrowych ludzi. Dla osób cierpiących na schorzenia, takie jak astma, wykazano, że krótki czas oddychania tymi zanieczyszczeniami zwiększa ryzyko wizyty na izbie przyjęć lub pobytu w szpitalu.

Około 16% domów i mieszkań w Stanach Zjednoczonych znajduje się w odległości 300 stóp od głównej drogi, co zwiększa narażenie na niebezpieczne NO_x i ich pochodne. Dla tych mieszkańców - szczególnie bardzo młodych i starszych - to zanieczyszczenie powietrza może prowadzić do chorób układu oddechowego, takich jak rozedma płuc i zapalenie oskrzeli. NIE_x zanieczyszczenie może również pogorszyć astmę i choroby serca i wiąże się z podwyższonym ryzykiem przedwczesnej śmierci.

Od dawna Volkswagen sprzedaje silniki Diesla do większości pojazdów w swojej flocie. Te małe silniki diesla zapewniają dużą moc i imponującą oszczędność paliwa. Pojawiły się obawy dotyczące emisji tlenków azotu przez samochody, ale zostały one zaspokojone jako mały diesel Volkswagena silniki spełniały rygorystyczne wymagania nadzorowane przez amerykańską Agencję Ochrony Środowiska i California Air Resources Tablica.

Jakoś niewiele innych firm samochodowych zdawało się być w stanie zaprojektować i wyprodukować własne mocne, ale oszczędne i czyste silniki Diesla. Stało się jasne, dlaczego we wrześniu 2015 r., Kiedy EPA ujawniła, że ​​VW oszukuje testy emisji. Automaker zaprogramował silniki do rozpoznawania warunków testowych i reagowania poprzez automatyczne działanie przy parametrach, które wytwarzają bardzo małe ilości tlenków azotu. Jednak podczas normalnej jazdy samochody te wytwarzają od 10 do 40 razy więcej niż maksymalny dopuszczalny limit.

Źródła

• EPA. Dwutlenek azotu - Zdrowie
• EPA. Dwutlenek azotu (NOx) - dlaczego i jak są kontrolowane

Ten artykuł został napisany przy pomocy Geoffrey Bowers, Profesor chemii na Uniwersytecie Alfreda i autor książki Zrozumienie chemii przez samochody (Naciśnij CRC).