Кіріспе

Ауа химиясында азот оксиді мен азот диоксиді (NO2), ауаның ластануы үшін маңызды азот оксидтері. Бұл газдар тұман мен қышқыл жаңбырдың пайда болуына ықпал етеді, сондай-ақ тропосфералық озонға әсер етеді. Бұл газдар әдетте ауадағы көмірсутектер сияқты отынның жануы кезінде азот пен оттегі арасындағы реакциядан пайда болады; әсіресе жоғары температурада, мысалы, автомобиль қозғалтқыштарында. Көлік қозғалысы көп жерлерде, мысалы, ірі қалаларда, шығарылатын азот оксидтері ауаның ластануының маңызды көзі болуы мүмкін. Бұл газдар сондай-ақ табиғи жолмен найзағайдан да пайда болады. Бұл құрау азот оксиді (N2O) және жоғары жаһандық жылыну әлеуетін қамтымайды. Азот оксидтері – азот қышқылы, азотты қышқыл (HONO), диноген пентоксиді (N2O5), пероксиацетил нитраты (PAN), алкил нитраттары (RONO2), пероксиалкил нитраттары (ROONO2), нитрат радикалы (NO3) және пероксинитрит қышқылы (HNO4) оксидтану нәтижесінде түзілетін қосылыстардың жиынтығы.

Смогтың пайда болуы

Күн сәулесінің әсерімен және тұрақсыз органикалық қосылыстар (VOC) өзара әрекеттескенде, фотохимиялық смог пайда болады, бұл ауаның маңызды бір түрімен ластану болып табылады. Жаз айларында күн сәулесінің күшті болуына байланысты фотохимиялық смогтың пайда болу жиілігі артады. Өнеркәсіптік қызметтер мен көлік құралдарынан шығарылатын көмірсутектер тез арада озон мен пероксидтік қосылыстармен, әсіресе пероксиацетил нитратымен (ПАН) реакцияға түсіп, олардың концентрациясын арттырады. Балалар, астма сияқты өкпе ауруларымен ауыратын адамдар, сондай-ақ сыртта жұмыс істейтін немесе спортпен айналысатын адамдар өкпе тінінің зақымдануы және өкпе функциясының төмендеуі сияқты смогтың зиянды әсерлеріне ерекше сезімтал.

Отын

Көлік отындары антропогендік (яғни, адамның әрекетінен туындаған) ластанудың 54%-ына себеп болады деп есептеледі. Негізгі көзі – азотты отындардың, мысалы, кейбір көмірлер мен мұнайдың жануы кезінде отындағы азоттың жану арқылы өзгеруі. Толық механизмі толыққанды түсінілмесе де, оның қалыптасуының екі негізгі жолы бар. Біріншісі – жанудың бастапқы кезеңдерінде ұшқыш азот қосылыстарының тотығуы. Ұшқыш заттардың бөлінуі кезінде және тотығудан бұрын азот бірнеше аралық заттарға түсіп, олар NO-ға тотығады. Егер ұшқыш заттар тотығуға жағдайсыз ортаға түссе, пайда болған азотты азот газына айналдыруға болады. Екінші жол – отынның көміртек бөлігінің жануы кезінде көміртек матрицасындағы азоттың жануын қамтиды. Бұл реакция ұшқыш фазаға қарағанда әлдеқайда баяу жүреді. Бұл процесте түзілген азоттың көп бөлігі көміртекпен (таза көміртек) байланысып азотқа дейін тотыққандықтан, барлық азоттың шамамен 20% ғана шығарылады.

Тез

Азотты тыңайтқыштарды өндіру кезінде азот оксидтері бөлінеді. Қолданылуы кезінде күлді азот оксиді шығарылса да, ол атмосферада реакцияға түсіп, азот оксидтерін жасайды. Бұл үшінші көз, жылулық немесе отын процестеріне емес, отыннан алынған C, CH және CH2 сияқты радикалдармен атмосфералық азот N2-нің реакциясына байланысты туындайды. Жанудың ең алғашқы кезеңінде пайда болатын бұл процесс NH (азот моногидриді), NCN (дирадикалды цианонитрен), HCN (сутек цианиді), •H2CN (диводород цианиді) және •CN (циано радикал) сияқты азоттың бекітілген түрлерінің NO-ға тотығуына әкеледі. Азотты қоспалары бар отындарда жылдам пайда болу жиілігі салыстырмалы түрде төмен болады және ол көбінесе ең қатаң шығарындылар нормативтері үшін ғана маңызды.

Денсаулыққа және қоршаған ортаға әсері

Тыныс алу жолдарымен байланыс астма симптомдарын тудырып, күшейтеді және тіпті ұзақ мерзімде астманың дамуына әкелуі мүмкін. Сондай-ақ, жүрек аурулары, қант диабеті, туу нәтижелерімен байланысты, бірақ бұл тыныс алуға қатысты емес әсерлер жақсы зерттелмеген. аммиак, ылғал және басқа да қосылыстармен әрекеттесіп, азот қышқылының буын және оған байланысты бөлшектерді құрайды. Күн сәулесінің әсерімен ұшқыш органикалық қосылыстармен әрекеттесіп, озонды құрайды. Озон өкпе тіндеріне зақым келтіру және өкпе функциясын төмендету сияқты зиянды әсерлерге, әсіресе сезімтал топтарда (балалар, қарттар, астмамен ауыратындар) әкелуі мүмкін. Озон жел ағымдарымен тасымалданып, бастапқы көзінен алыс жерлерде денсаулыққа зиян келтіруі мүмкін. Американдық Өкпе қауымдастығының бағалауынша, АҚШ халқының шамамен 50 пайызы озонға қатысты нормативтерге сәйкес келмейтін округтерде тұрады. Оңтүстік-Шығыс Англияда жер бетіндегі озон ластануы көбінесе ауылдық жерлерде және қала шеттерінде жоғары болады, ал орталық Лондон мен ірі жолдарда NO эмиссиясы озонды "сіңіріп", оттегі түзеді. Сондай-ақ, ол органикалық химиялық заттармен, тіпті озонмен де тез әрекеттесіп, нитроарендер, нитрозаминдер және нитрат радикалдары сияқты түрлі улы өнімдерді құрайды, олардың кейбіреулері ДНК мутацияларын тудыруы мүмкін. Жақында озонға тағы бір жол – арқылы, негізінен жағалау аймақтарында, тұзды тұманмен байланысқанда нитрил хлоридінің түзілуі арқылы табылған. эмиссиясының тікелей әсері жылыжай эффектісіне оң үлес қосады. 3-реакцияда озонмен әрекеттесудің орнына NO, HO2* және органикалық пероксирадикалдармен (RO2*) әрекеттесіп, озон концентрациясын арттыруы мүмкін. Концентрациясы белгілі бір деңгейден асқанда атмосфералық реакциялар озонның түзілуіне әкеледі. Тропосфералық озон инфрақызыл сәулелерді сіңіре алатындықтан, эмиссиясының бұл жанама әсері жаһандық жылынуды күшейтеді. Сондай-ақ, парниктік эффектіні арттыратын немесе азайтатын басқа да жанама әсерлер бар. Біріншіден, NO, HO2* радикалдарымен әрекеттесіп, •OH радикалдары қайта құрылады, олар метан молекулаларын тотықтырады, яғни эмиссиясы парниктік газдардың әсерін тежеуі мүмкін. Мысалы, кемелер көп мөлшерде эмиссиясын шығарады, бұл мұхит үстінде эмиссиясының көзіне айналады. Содан кейін NO2 фотолизі озонның және озон фотолизі арқылы гидроксил радикалдарының (·OH) түзілуіне әкеледі. Атмосферадағы метанның негізгі жойылуы •OH радикалдарымен реакция арқылы болғандықтан, кемелерден шығатын эмиссиясы жаһандық салқындануға әкелуі мүмкін. Алайда, атмосферада құрғақ немесе ылғалды шөгінді арқылы шөгіп, HNO3/NO3− түрінде жерге қайта оралуы мүмкін. Осылайша, шөгінді азотты тыңайтқыш ретінде әрекет етеді және топырақта азоттық оксидтің (N2O) түзілуіне әкеледі, бұл тағы бір парниктік газ. Қорытындылай келе, бірнеше тікелей және жанама әсерлерді ескере отырып, эмиссиясы жаһандық жылынуға теріс әсер етеді. атмосферадағы эмиссиясы бірнеше жолмен жойылады. Күндіз NO2 гидроксил радикалдарымен (·OH) әрекеттесіп, азот қышқылын (HNO3) құрайды, оны құрғақ және ылғалды шөгінді арқылы оңай жоюға болады. Органикалық пероксирадикалдар (RO2·) сонымен қатар NO және NO2 реакциясына түсіп, органикалық нитраттардың түзілуіне әкелуі мүмкін. Бұл заттар ақырында өсімдіктер үшін пайдалы қоректік зат болып табылатын бейорганикалық нитратқа ыдырайды. Түнде NO2 және NO беттік катализдік реакция арқылы қышқыл қышқылын (HONO) құрайды. Реакция салыстырмалы түрде баяу болғанымен, қалалық жерлерде маңызды реакция болып табылады. Алдыңғы зерттеулер биодизель кейде эмиссияны азайтатынын, кейде арттыратынын көрсеткенмен, кейінгі зерттеулер USEPA мақұлдаған дизель отынында 20%-ға дейін биодизель қоспасының қалыпты дизельге қарағанда эмиссияға елеулі әсері жоқ екенін көрсетті. Калифорния штаты дизель отынының арнайы құрамын қолданады, бұл басқа 49 штат қолданатын дизель отынына қарағанда аз эмиссияны қамтамасыз етеді. Калифорнияның Ауа ресурстары жөніндегі кеңесі (CARB) бұл шараны көліктердің тығырығын, жоғары температураны, көп күн сәулесін, PM және топографияны болдырмау үшін қажет деп санайды, олардың барлығы озон мен тұманның түзілуіне ықпал етеді. CARB баламалы дизель отынына арналған арнайы ережелерді қабылдады, олар нарыққа шығатын кез келген жаңа отынның, соның ішінде биодизельдің, эмиссияны едәуір арттырмауын қамтамасыз етеді. эмиссиясын азайту көлік технологиясындағы жетістіктер үшін ең маңызды міндеттердің бірі болып табылады. 2010 жылдан бері АҚШ-та сатылатын дизельдік көліктер бұрынғы дизельдік көліктерге қарағанда айтарлықтай таза, бірақ қалалық жерлер тұман мен озонның түзілуін азайтудың жолдарын іздеуде. эмиссиясының түзілуіне жағу температурасы сияқты бірнеше факторлар әсер етеді. Сондықтан, көлік жүру циклы, яғни қозғалтқышқа түсетін жүктеме, пайдаланылатын отын түріне қарағанда эмиссияға көбірек әсер етеді. Бұл әсіресе қозғалтқыштың жұмысын үнемі электронды түрде бақылап, эмиссияны 0,2 г/км-ден азайту үшін қозғалтқыш параметрлерін және қа шығу жүйесін белсенді түрде басқаратын заманауи таза дизельдік көліктер үшін дұрыс. Төмен температуралы жағу (LTC) технологиясы дизельдік жүк көліктерінде және кейбір дизельдік жеңіл көліктерде қолданылады. Көлік құралдарының қозғалтқыштарында қа шығу газдарын қайта айналдыру және катализаторларды пайдалану көлік құралдарының эмиссиясын айтарлықтай азайтады. эмиссиясы Volkswagen компаниясының эмиссияны бұзу фактісінің негізгі себебі болды. Жалынсыз окистеу (FLOX) және сатылап жағу сияқты басқа технологиялар өнеркәсіптік процестерде жылулық эмиссияны айтарлықтай азайтады. Bowin технологиясы сатылап алдын ала араластырылған сәулелі жағу технологиясымен және негізгі беттік жағумен алдын ала сәулелі жағудың гибриді болып табылады. Bowin күйдіргішінде ауа мен жанар май газы стехиометриялық жағу талабынан жоғары немесе тең араласқанда. Су инъекциясы технологиясы, онда су жағу камерасына енгізіледі, жалпы жағу процесінің тиімділігі арқылы эмиссиясын азайтудың маңызды құралы болып табылады. Балама ретінде, су (мысалы, 10-дан 50%-ға дейін) жанар майға инъекциялау және жағу алдында эмульсияланады. Эмульсиялау тікелей (жайсыз) инъекциялау алдында немесе ұзақ мерзімді эмульсия тұрақтандыру үшін химиялық қосылыстармен жабдықталған тамшылы жанар май ретінде жасалуы мүмкін. Артық су қосуы ыстық коррозияға әкеледі, бұл қазіргі уақытта күрделі жүйеге қажеттіліктен басқа, құрғақ эмиссияны азайту технологияларының басымдығының басты себебі болып табылады.