С точки зрения атмосферной химии, оксиды азота (#NOx) - это общий термин для оксиленных форм азота, наиболее значимых для загрязнения воздуха, а именно оксида азота (#NO) и диоксида азота (#NO2). Инертный газ азота (N2), составляющий 79% атмосферы, может реагировать с кислородом с образованием этих соединений. Как правило, NO2 используется как индикатор для всей группы оксидов азота.
Диоксид азота (или двуокись азота) - представляет собой ядовитый газ красно-бурого цвета с резким неприятным запахом или желтоватую жидкость. В концентрациях, типичных атмосферного воздуха, не обнаруживается визуально и по запаху. При определенных метеорологических условиях и концентрациях соединений азота в выбросах от дымовых труб, может проявляться характерная окраска.
Источники
Оксиды азота (#NOx) образуются в процессах горения, частично из соединений азота в топливе, но в основном в результате прямого сочетания атмосферного кислорода и азота в пламени. Эти соединения также образуются естественным путем при молнии, а также, в небольшой степени, в результате микробных процессов в почве.
Тенденции выбросов
Антропогенные выбросы оксидов азота преобладают в общем объеме выбросов в Европе. Из них около четверти приходится на электростанции, половина - на автомобили, а остальная часть - на другие промышленные и бытовые процессы сжигания. В отличие от выбросов диоксида серы, выбросы оксидов азота снижаются в настоящее время медленно, а в некоторых странах и для отдельных категорий источников, наоборот, растут. В частности, используемые меры контроля выбросов для стационарных и мобильных источников компенсируются увеличением количества дорожных транспортных средств и активностью их использования.
Выбросы NOx от производства электроэнергии являются довольно постоянными по причине медленного изменения как потребности в энергии, так и технологий генерации. Сокращению выбросов от энергетики после 1990 года способствует более широкое использование природного газа в секторе, замещающего уголь и нефть (мазут). Как правило, эффект перехода на более чистые виды топлива в энергетики, исчерпал себя в середине 2000-х годов.
Сектор автомобильного транспорта внес значительный вклад в тенденцию к снижению выбросов в Европе. Первые бензиновые автомобили с трехкомпонентным катализатором были представлены в 1992 году, что привело к значительному сокращению выбросов NOx. Пределы выбросов для дизельных автомобилей и легких грузовых автомобилей вступили в силу в европейских странах в 1993/94 году. Ограничения на выбросы от грузовых автомобилей (HGV) впервые вступили в силу в 1988 году, что привело к постепенному снижению уровня выбросов по мере появления в парке новых грузовых автомобилей. Введение этих стандартов оказало существенное влияние на выбросы NOx в секторе автомобильного транспорта по сравнению с 1990-ми годами. В настоящее время новые стандарты выбросов в значительно меньшей степени различаются по уровню выбросов оксидов азота. Следовательно, совершенствование парка, естественное и стимулируемое, в меньшей степени, чем ранее, приводит к снижению выбросов NOx.
Значимой категорий источников выбросов оксидов азота являются внедорожные передвижные источники - сельскохозяйственная и лесохозяйственная техника, промышленное оборудование на ископаемом топливе. Для стран, где сельское хозяйство является большой частью экономики, от внедорожных передвижных источников выбрасывается даже больше оксидов азота, чем от автомобилей. Кроме того, сельскохозяйственная и прочая техника, в существенно меньшей степени регулируется с позиции воздействия на окружающую среду.
Атмосферная химия и транспорт
Основным загрязнителем, непосредственно выбрасываемым в атмосферу, является оксид азота (NO) вместе с небольшой долей диоксида азота (NO2). NO окисляется озоном в атмосфере в течение десятков минут с образованием NO2. В воздухе в сельской местности, вдали от источников NO, большая часть оксидов азота в атмосфере находится в форме NO2. NO и NO2 вместе известны как NOx, потому что они быстро превращаются в течение дня. NO2 расщепляется ультрафиолетовым светом с образованием NO и атома O, который соединяется с молекулярным кислородом (O2) с образованием озона (O3). Следовательно, в течение дня NO, NO2 и озон находятся в квазиравновесии, которое зависит от количества солнечного света. В конечном итоге NO2 окисляется до азотной кислоты (HNO3, пар), которая поглощается непосредственно землей, превращается в нитратсодержащие частицы или растворяется в облачных каплях. Ночью различные процессы окисления превращают NO2 в нитраты.
Хотя азотная кислота быстро абсорбируется при контакте с поверхностями (облачными каплями, почвой или растительностью), другие оксиды азота удаляются довольно медленно и могут перемещаться на многие сотни километров, прежде чем они в конечном итоге превратятся в азотную кислоту или нитраты. Следовательно, выбросы в одной стране будут депонированы в других.
Измеренные концентрации NO2 показывают преобладание транспортных и городских источников, с самыми высокими концентрациями в крупных городах и прилегающих к сети автомагистралей, со среднегодовыми концентрациями, превышающими 10 частей на миллиард (19 мкг/м3) в этих районах.
Воздействие на здоровье
Вдыхание воздуха с высокой концентрацией NO2 может вызвать раздражение дыхательных путей в респираторной системе человека. Такое воздействие в течение коротких периодов времени может усугубить респираторные заболевания, особенно астму, что приведет к респираторным симптомам (таким как кашель, хрипы или затрудненное дыхание), госпитализации и обращению в отделения неотложной помощи. Более длительное воздействие повышенных концентраций NO2 может способствовать развитию астмы и потенциально повышать восприимчивость к респираторным инфекциям. Люди, страдающие астмой, а также дети и пожилые люди, как правило, подвергаются большему риску воздействия NO2 на здоровье.
NO2 вместе с другими NOx вступает в реакцию с другими химическими веществами в воздухе с образованием твердых частиц (#PM10) и озона (#O3). Оба они также вредны при вдыхании из-за воздействия на дыхательную систему.
Воздействие на экосистему
Вероятно, что наибольший эффект выбросов оксидов азота в Европе связан с их вкладом в общее осаждение азота. NOx в атмосфере способствует загрязнению прибрежных вод биогенными веществами. Однако прямое воздействие газообразных оксидов азота также может быть важным, особенно в районах, близких к источникам (например, на обочинах дорог). Критический уровень воздействия NOx для всех типов растительности установлен на уровне 30 мкг/м3. Экспериментальные данные показывают, что умеренные концентрации NOx могут вызывать как положительную, так и отрицательную реакцию роста, при этом очень важна возможность синергетического взаимодействия с диоксидом серы (SO2). Есть веские основания полагать, что эффекты NO2 с большей вероятностью будут отрицательными в присутствии эквивалентных концентраций SO2. В то же время отношение SO2 к NO2 значительно снизилось в городских районах за последние 30 лет.
Одним из важных эффектов NOx может быть его влияние на популяции насекомых; есть данные об улучшении показателей насекомых-вредителей на растениях, выращиваемых при умеренных концентрациях NO2 и SO2.
NO2 и другие NOx взаимодействуют с водой, кислородом и другими химическими веществами в атмосфере, образуя кислотные дожди. Кислотные дожди наносят вред чувствительным экосистемам, таким как озера и леса.
Нитратные частицы, образующиеся в результате NOx, делают воздух мутным и трудно различимым. Это влияет на многие национальные парки, которые мы посещаем ради любования красотами.
Оксиды азота также являются одним из предшественников фотохимического образования озона, что формирует косвенное воздействие этих соединений на окружающую среду и здоровье (#O3 ).
#экология #загрязнение воздуха #выбросы в атмосферу
