A nitrogén-oxidok (vagy dinitrogéngőzök ) oxigénből és nitrogénből képződő kémiai vegyületek .
" NO x "Ez az általános kifejezés, amely magában foglalja a rendkívül reaktív gázok csoportját , amelyek mindegyike különböző mennyiségben tartalmaz nitrogént és oxigént, miközben" NO y A nitrogénvegyületek tágabb csoportját jelöli.
Oxidációs fok | Brute formula | Vezetéknév |
+5 | N 2 O 5 | Dinitrogén-oxid |
+4 | NO 2 N 2 O 4 |
Nitrogén-dioxid Dinitrogén-tetraoxid |
+3 | N 2 O 3 N (NO 2 ) 3 |
Dinitrogén-oxid- trinitramid |
+2 | NEM | Nitrogén-monoxid |
+1 | N 2 O NO 2 N 3 |
Dinitrogén-monoxid- azid-nitril |
+12 | NO 3 | Nitrosil-azid (en) |
Például a biomassza kazánok esetében a gyakorlatban az " NO x » Nitrogén-monoxid (NO), nitrogén-dioxid (NO 2) és dinitrogén-oxid (N 2 O), Utóbbiak 950 ° C alatti hőmérsékleten működő otthonokban alakulnak ki .
Ezzel szemben a dinitrogén-pentaoxid (N 2 O 5), Ahhoz, hogy a szilárd állapotban a szabványos nyomás és hőmérséklet , nem tartozik a család NO x .
NO és NO 2 oxidokvannak szabályozva légszennyező anyagok . Ezeket az " NO x ".
A dinitrogéngőzök mérgezőek, és egyre növekvő légszennyező forrást jelentenek : hozzájárulnak az üvegházhatáshoz és az éghajlatváltozáshoz , savanyúvá és eutrofizálóvá válnak ; Az NOx a savas eső (mivel csökkent a kén-oxidok által okozott szennyezés ) és az édesvíz savanyításának fő forrása lett .
A dinitrogén-oxid N 2 Oegy erős üvegházhatású gáz .
A nitrogén-dioxid NO 2és egyéb NO xfotokémiai oxidánsok ( troposzférikus ózon ) képződésében vesznek részt . A levegő, közvetetten a víz és a talaj oxidatív, savas és eutrofizáló szennyezésének ezen formája jelentősen megnőtt, ahol az ultraibolya (a földi ózon fotokémiai forrása) intenzívebb ( az ózonrétegben lévő lyuk miatt ) és közvetett hatással az üvegházhatás fokozásában .
Fontos megkülönböztetni a légszennyező anyagokat és az üvegházhatású gázokat .
A nitrogén- oxidok közül a fő légszennyező anyagok NO, NO 2 ; ezeket elemzik a levegőminőséget ellenőrző hálózatok ;
E két szennyező anyag összegét tovább csoportosítják az NO x kifejezés alá :
NEMO x= NO + NO 2 .Kibocsátásukat NO 2 egyenértékben (vagy NO 2 egyenértékben ) fejezik ki .
A nitrogén-oxid színtelen gáz, a nitrogén-dioxid vörösesbarna gáz.
NO x vannak fontos prekurzorok a kialakulását savas eső , a másodlagos aeroszolok és, ha együtt az illékony szerves vegyületek , fotokémiai oxidánsok (a talajközeli ózon, nyári szmog ).
Az NO x szintén a NO 2 + O 3 → NO 3 + O 2 reakciónak megfelelő prekurzor, amely részt vesz a légköri nitrátok képződésében (gyorsan feloldódik a meteoritvizekben, amelyek aztán savanyúvá és eutrofizálódnak) . Mivel az oxigén egyik izotópja (δ (17) O, előnyösen a szupernumerikus atom szintjén helyezkedik el , Az izotópos elemzések lehetővé tehetik ennek az alapvetően éjszakai, ózon után lejátszódó folyamatnak a jobb megértését ( O 3 ) napsugárzás hatására képződött napközben).
NO x főként érkezik elégetéséből származó fosszilis tüzelőanyagok a levegőben (amely közel 80% nitrogén) feletti hőmérsékleten 1400 ° C-on ( hőerőgépek vagy cement növények , egyes fűtőtestek és egyes hőerőgép járművek a különösen, beleértve katalizált és néhány ipari folyamatok (termelés salétromsav , gyártása műtrágyák , felületkezelés , stb ).
Főként égéstérekben képződnek, és három eredetűek (egyszerűsített formában leírt mechanizmusok):
termikus N 2 (levegő) + O 2 → 2 NO, ha az égési hőmérséklet levegő jelenlétében meghaladja az 1400 ° C-ot ; éghető R-NH 2 (az üzemanyag összesített nitrogénje (pl. Fa )) + O 2 → NO + ... ha N az üzemanyagban kombinálva van; NEM kéri N 2 + CH → HCN + N, majd NO különböző lépések után, még alacsonyabb hőmérsékleten is.Az NO oxigén jelenlétében átalakul NO 2- vé (0,5-10 % ) az égéstérben. Ez a reakció lassan folytatódik a légkörben, és a nagy forgalmú városok esetében megmagyarázza a néhány száz méteres magasságban elhelyezkedő szennyezett levegőrétegek barnás színét (a por együttes hatása).
Az NO x hozzájárul a forgalom által szennyezett városi levegő jellegzetes szagához .
A NO 2 halálosan mérgező (40-szer nagyobb, mint a CO , 4-szer több, mint az NO). Mélyen behatol a tüdőbe és vízben oldódik.
A csúcskoncentrációk károsabbak, mint ugyanaz a dózis hosszú ideig elosztva. A NO a hörgőket irritáló gáz, csökkenti a vér oxigenizáló erejét.
Ezek a molekulák könnyen behatolnak a hörgőkbe , befolyásolják a légzést és az asztmásoknál a hörgők hiperreaktivitását, valamint a hörgők fokozott sérülékenységét okozzák a mikrobák iránt, legalábbis gyermekeknél.
Abban az esetben, belégzése nitro- füst robbanásveszélyes tüzelési füst, használt zárt helyen (egy barlangban barlangkutatók vagy egy rosszul szellőző bányában például, ahol 1 kg a nitrált robbanásveszélyes felszabadítja 0,1 , hogy 3 liter NOx (NO + NO2) "az azonnali tünetek korlátozódhatnak néhány irritatív rendellenességre: köhögés, bizsergés, könnyezés, szem- és torokirritáció; ezek a tünetek megszűnnek, mihelyt a szenvedélybeteg szabad levegőre kerül. Ezután enyhe dacára folytathatja feltárását. fáradtság, de 2–36 órával később súlyos rendellenességek jelentkezését kockáztatja, amelyek heveny tüdőödémát jelentenek : köhögés , cianózis , rózsaszínű vagy lazacsárga köpet , szorongás , hideg verejtékezés, erős szomjúság. A halál legtöbb esetben 24–48 órán belül jelentkezik. hogy a dinitrogéngőzök vízben oldódnak ” .
A környezetrőlMint fent említettük , a nitrogén-dioxid-NO 2 részt vesz a fotokémiai oxidánsok ( troposzférikus ózon ) képződésében és közvetett módon az üvegházhatás növekedésében .
A NO és a NO 2 hozzájárul a savas eső jelenségéhez, amely többek között salétromsavból ( erős sav ) áll.
Az égés során keletkező NO oxidációja folytatódhat a légkörben NO 2 képződéséhez :
NO 2 vízzel reagál, így vizes oldatot a salétromsav „ H 3 O + (vizes) + NO 3 - (vizes)” és a nitrogén-monoxid NO:
:Az NOx az egyik aggasztó szennyező anyag, amelynek szabályozásával Franciaország küzd, többek között a forgalomban lévő dízel járművek nagy száma miatt. Az ADEME frissített véleményében2018. május, javasolja az utazási igények, a közlekedési módok (emberek és áruk), a mobilitás típusainak ellenőrzését - az önkiszolgáló (kerékpár), telekocsi, közös járműrendszerek (autó, kerékpár) fejlesztése érdekében szervezett puha mobilitás javára. .. miközben biztosította az utolsó mérföld logisztikájának javítását .
A WHO azt javasolja, hogy ne lépje túl az alábbiakat:
A barlangászat megelőzéséről és megmentéséről szóló disszertációjában (vagy dinitrogéngőzök keletkezhetnek robbanóanyagok alkalmazásával ) Mallard (1985) azt javasolja, hogy ne lélegezzen be 10 ppm-nél több dinitrogéngőzt tartalmazó levegőt (vagyis a standard 10-szer súlyosabb, mint a a szén-monoxid (CO), amely 100 ppm .
Az elemzések mérésére szintjét a nitrogén-oxidok általában végzik kemilumineszcenciával (amely szintén az európai referencia-módszer), keresztül a mérése által előállított sugárzás közötti kémiai reakció a molekula nitrogén-monoxid , valamint azok az ózon által termelt nagyfeszültségű generátor.
Ennek a mérésnek az elvégzéséhez a gázok egy konverziós kemencén mennek keresztül, amely átalakítja a NO 2- t NO- vá, amely hozzáadódik a gázokban már jelenlévő NO-hoz, majd reagál az O 3-val., másutt előállítva.
Különböző európai nemzeti előírások hiányában, amelynek célja, hogy tartsa tiszteletben a nemzetközi egyezmények vagy szerződések, beleértve a göteborgi jegyzőkönyv és egyezmény ENSZ Európai Gazdasági Bizottsága (UNECE) szóló , országhatárokon átterjedő levegőszennyezés .
A tagállamok az Európai Unió köteles rendszeresen közli egy leltár az ország kibocsátás NO x (valamint a SO 2 , NMVOC és NH 3 , olyan formában, azonos marad az egyezmény átnyúló levegőszennyezés ).
A fosszilis tüzelőanyagok és a biomassza égése egyrészt álló kályhákban, másrészt gáz-halmazállapotú és folyékony tüzelőanyagok égetése a hőmotorokban, másrészt nitrogén-oxid-kibocsátást (NO x ) generál, ha az égési hőmérséklet meghaladja az 1300 ° C-ot , akár helyben.
A fő-kibocsátók NO x a közúti közlekedés (ezért a csökkentési politika alkalmazásával katalizátorok, például) és a nagy tüzelő berendezések ( hőerőművek , fűtőberendezések , stb ). A vulkánok, zivatarok, erdőtüzek szintén hozzájárulnak az NO x kibocsátásához . A légkörben a villámok N-t termelnekO x. NO-val és N-velO 2által termelt égés fosszilis tüzelőanyag vagy a biomassza, akkor kombinálni vízzel és termelnek salétromsavat HNEMO 3, a savas eső egyik tettese (lásd a környezeti hatásokról szóló részt ).
A NO 2 olyan helyiségekben található, ahol olyan gázkészülékek működnek, mint a gáztűzhelyek vagy a vízmelegítők .
A fa égésekor NO x is keletkezik . Ezek a nitrogén-oxidok gyakorlatilag nem származnak a oxidációja nitrogén ( dinitrogén ) a levegőben ( termikus eredetű ), hanem, hogy a nitrogén- tartalmazott fát formájában aminok és fehérjék szükséges fák növekedését ( éghető eredetű ).
Mivel a fában természetesen található nitrogénmennyiség , a nitrogén-oxidok kibocsátása fontosabb a kazánok fűtőolaja vagy gáz biomasszájának elégetése szempontjából .
A 2000-es években a járművek az N-kibocsátás majdnem 60% -áért felelősekO x.
2007-ben Kína volt az első nitrogén-oxid-kibocsátó ország.
A katalizátor csökkentette az autó károsanyag-kibocsátását (1993 óta Franciaországban), de ennek hatását enyhítette a forgalom, a járművek számának és a járműpark megújulásának időtartama. A katalizátorok és a szűrők hatékonyak, de potenciálisan mérgező "nemes" és ritka fémeket (beleértve a platina csoportba tartozó fémeket ) fogyasztanak, és elveszítik azokat a környezetben . Ezenkívül Európában, ahol pénzügyi okokból az (1996 óta katalizált) dízelmotorok aránya nagyon magas, ez a típusúO x. Egy EU- tanulmány 1990-ben arra a következtetésre jutott, hogy az NO xtengeri szállításnak köszönhették. Ilyen arányban a 2010-es kibocsátás 23% -át teszik ki. Franciaországban, abban az országban, ahol a legmagasabb a gázolaj aránya, 2010-ben a közúti közlekedés felelős az NO x -kibocsátás mintegy 55% -áért , a CITEPA szerint, amely az egyik legnagyobb először felelős a közúti szennyezésért .
Kétféle technika létezik: az úgynevezett elsődleges technikák (az égés hatása) és az úgynevezett másodlagos technikák (a gáz halmazállapotú szennyvízre gyakorolt hatás).
Elsődleges technikák Az égésbe való beavatkozással korlátozzák a kibocsátást. Megemlítjük az „alacsony NO x ” értékű égőket , az égési gázok visszavezetését , az üzemanyag és / vagy az égési levegő fokozatos befecskendezését. E technikák hatékonysága 20 és 60% között mozog (abban az esetben, ha több elsődleges technika kombinálódik). Másodlagos technikák Sokkal nagyobb redukciós arányok elérését teszik lehetővé.Mivel az égési hőmérséklet nehéz ellenőrizni, egy kályha vagy kandalló (vagy anélkül betét), és minden égési hőmérséklet felett 1300 ° C generál NOx, fából nyert energia nagyobb valószínűséggel jár vele, mint kazánok. Futó földgáz vagy üzemanyag olaj, ahol az égési hőmérsékletet könnyebben szabályozható, ennek fejlesztése a megújuló energiák előmozdításának keretein belül „ a többi energiához képest meghatározó szerepet játszik az NO x -kibocsátás kialakulásában ”.
svájciA fa elégetése „a szokásos fűtőberendezésekben - drága szűrők nélkül - további helyi légszennyező anyagokat, különösen finom port és nitrogén-oxidokat termel” . A kantoni energia és környezetvédelem szolgáltatások, az információs automatikusan betölti fa kazánok ( pellet és chips ), az, hogy „a fatüzelésű kazán bocsát sokkal PM 10 részecskék és a nitrogén-oxidok NO x , mint egy olaj tüzelésű kazán ” .
A Paul Scherrer Intézet javasolja az üzemanyag átalakítását szintetikus földgázzá ezen kibocsátások csökkentése érdekében.
FranciaországAz égés a biomassza hatással van a légszennyezés , amely csökkenteni kell a nemzeti kötelezettségvállalások javítani a levegő minőségét . Az ADEME megbízásából a CITEPA és az "Energies Demain" által készített tanulmány felméri a biomassza-energia irányított fejlesztésének technikai és gazdasági feltételeit, amely lehetővé teszi a globális felmelegedés mérséklése és a levegő minőségének javítása érdekében vállalt kötelezettségek közös teljesítését . A húsz vizsgált légköri szennyező anyag közül az NO x az egyetlen olyan szennyező anyag, amelynél a szimulációk eredményei szerint 2020-ig növekedés tapasztalható. A következő szöveg ebből a tanulmányból származik:
„Az NO x -kibocsátás kérdését továbbra is gondosan figyelemmel kell kísérni és ellenőrizni kell, annak ellenére, hogy a biomassza 2005-ben csak a nemzeti kibocsátások 2% -át tette ki. Franciaország nemcsak hogy nem tartja be a környezet bizonyos határérték-koncentrációit , de rengeteg nehézséggel is jár, ha betartja az NO x -kibocsátási felső határát (legyen az 2010-es vagy 2020-ra való felkészüléskor). A háztartási géppark felújítása a jelenlegi helyzethez képest magasabb NO x -kibocsátást eredményez. Mivel a fa sugároz több, NO x , mint a fosszilis energiahordozók, mint a földgáz és fűtőolaj , a telepítés a „de-NO x ” nagy kapacitású berendezések tanulmányozni lehetne egy eseti elbírálás alapján annak érdekében, hogy korlátozzák a NO-kibocsátást. X . A figyelembe vett forgatókönyvektől függően az összes új biomassza-kazán NO x -kezelő rendszerrel történő felszerelésének éves kiegészítő beruházási költségét 52 millió euróra becsülik (nem katalitikus rendszer vagy SNCR, ami lehetővé teszi a kibocsátások 2-6% -os csökkentését 2005 és 2020 között. ) és 280 millió euró (katalitikus rendszer vagy SCR , amely lehetővé teszi a kibocsátások 6 és 11% közötti csökkentését 2005 és 2020 között). " .
Energiafa | Szén | Fűtőolaj | Földgáz | |
---|---|---|---|---|
NO x (g / GJ kimenő) | 126. | 72 | 60 | 58 |
A Dinan , Franciaország, 2500 m 2 járda épültek beépítésével „cement alapú habarcs” tartalmazó titán-dioxid (TiO 2), kémiailag kezelt, amely segít az N elpusztításábanO x.