Te tlenki azotu (lub azotu, pary ) są związki chemiczne powstające z tlenu i azotu .
" NIE x „Czy ogólny termin obejmuje grupę wysoce reaktywnych gazów , z których wszystkie zawierają azot i tlen w różnych ilościach, podczas gdy” NO y Oznacza szerszy zestaw związków azotu.
Stopień utlenienia | Brutalna formuła | Nazwisko |
+5 | N 2 O 5 | Podtlenek azotu |
+4 | NIE 2 N 2 O 4 |
Dwutlenek azotu Tetratlenek diazotu |
+3 | N 2 O 3 N (NIE 2 ) 3 |
Podtlenek azotu Trinitramid |
+2 | NIE | Tlenek azotu |
+1 | N 2 O NIE 2 N 3 |
Tlenek diazotu azydek nitryl |
+12 | NIE 3 | Azydek nitrozylu (pl) |
Np. dla kotłów na biomasę w praktyce stosuje się określenie „ NO x » Tlenek azotu (NO), dwutlenek azotu (NO 2) i podtlenek azotu (N 2 O) Te ostatnie powstają w domach pracujących w temperaturach poniżej 950 ° C .
Natomiast pentatlenek diazotu (N 2 O 5) Do stanu stałego w warunkach normalnych dla temperatury i ciśnienia , nie należy do rodziny NO x .
Tlenki NO i NO 2są regulowanymi zanieczyszczeniami powietrza . Są one również zgrupowane pod pojęciem „ NO x ”.
Opary azotu są toksyczne i stanowią coraz większe źródło zanieczyszczenia powietrza : przyczyniają się do efektu cieplarnianego i zmian klimatycznych , są zakwaszające i eutroficzne ; NOx stał się głównym źródłem kwaśnych deszczy (ponieważ zmniejszyło się zanieczyszczenie tlenkami siarki ) i zakwaszenia wód słodkich .
Tlenek azotu N 2 Ojest potężnym gazem cieplarnianym .
Dwutlenek azotu NO 2i inne NO xbiorą udział w tworzeniu utleniaczy fotochemicznych ( ozon troposferyczny ). Ta forma oksydacyjnego, kwaśnego i eutroficznego zanieczyszczenia powietrza oraz pośrednio wody i gleby znacznie wzrosła tam, gdzie promieniowanie ultrafioletowe (fotochemiczne źródło ozonu w warstwie przyziemnej) jest intensywniejsze (z powodu dziury w warstwie ozonowej ) i pośrednio w zwiększaniu efektu cieplarnianego .
Ważne jest, aby rozróżnić zanieczyszczenia powietrza i gazy cieplarniane .
Spośród tlenków z azotu , główne zanieczyszczenia powietrza są NO, 2 ; to one są analizowane przez sieci monitoringu jakości powietrza ;
Suma tych dwóch zanieczyszczeń jest dalej pogrupowana pod pojęciem NO x :
NIEO x= NO + NO 2 .Ich emisje wyrażone są w ekwiwalencie NO 2 (lub ekwiwalencie NO 2 ).
Tlenek azotu jest bezbarwnym gazem The dwutlenku azotu jest gazem czerwonawo-brązowej.
NO x są ważnymi prekursorami powstawania kwaśnych deszczy , wtórnych aerozoli oraz w połączeniu z lotnymi związkami organicznymi , utleniaczy fotochemicznych (ozon przygruntowy, smog letni ).
NO x są również prekursorami biorącymi udział w tworzeniu azotanów atmosferycznych (szybko rozpuszczających się w wodach meteorytowych, które następnie ulegają zakwaszeniu i eutrofizacji) zgodnie z reakcją NO 2 + O 3 → NO 3 + O 2 . Ponieważ jeden z izotopów tlenu (δ (17) O, jest preferencyjnie umiejscowiony na poziomie atomu nadliczbowego , analizy izotopowe mogą umożliwić lepsze zrozumienie tego, w istocie nocnego, procesu zachodzącego po ozonie ( O 3 ) powstał w ciągu dnia pod wpływem promieniowania słonecznego UV).
NO x pochodzi głównie ze spalania paliw kopalnych w powietrzu (zawierających prawie 80% azotu) w temperaturze powyżej 1400 °C ( silniki cieplne lub cementownie , w szczególności niektóre grzejniki i niektóre pojazdy z silnikami cieplnymi, w tym katalizowane i niektóre przemysłowe procesy (produkcja kwasu azotowego , produkcja nawozów , obróbka powierzchni , itd ).
Powstają głównie w komorach spalania i mają trzy pochodzenie (mechanizmy opisane w uproszczonej formie):
termiczny N 2 (powietrze) + O 2 → 2 NO, gdy temperatura spalania w obecności powietrza przekracza 1400 °C ; palny R-NH 2 (łączny azot w paliwie [np. drewno ]) + O 2 → NO + ... jeśli N jest połączony w paliwie; Brak monitu! N 2 + CH → HCN + N, a następnie NO po różnych etapach, nawet w niższej temperaturze.NO przekształca się w obecności tlenu w NO 2 (od 0,5 do 10 % ) w komorze spalania. Reakcja ta postępuje powoli w atmosferze i tłumaczy, w przypadku miast o dużym natężeniu ruchu, brązowawy kolor warstw zanieczyszczonego powietrza znajdujących się na wysokości kilkuset metrów (wspólne działanie pyłu).
NO x przyczynia się do charakterystycznego zapachu powietrza miejskiego zanieczyszczonego przez ruch uliczny .
NO 2 jest śmiertelnie toksyczny (40 razy więcej niż CO , 4 razy więcej niż NO). Wnika głęboko do płuc i jest rozpuszczalny w wodzie.
Stężenia szczytowe są bardziej szkodliwe niż ta sama dawka rozłożona na długi okres. NO jest gazem drażniącym oskrzela, zmniejsza dotleniającą moc krwi.
Cząsteczki te łatwo przenikają do oskrzelików , wpływają na oddychanie i powodują nadreaktywność oskrzeli u astmatyków , a także zwiększoną podatność oskrzeli na drobnoustroje, przynajmniej u dzieci.
W przypadku wdychania oparów azotowanych z oparów wybuchowych, używanego w zamkniętym miejscu (np. w jaskini przez speleologów lub w słabo wentylowanej kopalni, gdzie 1 kg zaazotowanego materiału wybuchowego uwolni od 0,1 do 3 litrów NOx (NO + NO2 ) „natychmiastowe objawy mogą ograniczać się do kilku zaburzeń drażniących: kaszel, mrowienie, łzawienie, podrażnienie oczu i gardła; objawy te ustępują, gdy tylko uzależniony znajdzie się na świeżym powietrzu. ale 2 do 36 godzin później ryzykuje wystąpienie poważnych zaburzeń objawiających się ostrym obrzękiem płuc : kaszel , sinica , różowawe lub łososiowo-żółte odkrztuszanie , niepokój , zimne poty, silne pragnienie. Zgon następuje w większości przypadków w ciągu 24 do 48 godzin. pary azotowe są rozpuszczalne w wodzie” .
Na środowiskoJak wspomniano powyżej , dwutlenek azotu NO 2 bierze udział w powstawaniu utleniaczy fotochemicznych ( ozonu troposferycznego ) oraz pośrednio we wzroście efektu cieplarnianego .
NO i NO 2 przyczyniają się do powstawania zjawiska kwaśnych deszczy, w skład którego wchodzi m.in. kwas azotowy ( mocny kwas ).
Utlenianie NO wytwarzanego przez spalanie może być kontynuowane w atmosferze, tworząc NO 2 :
NO 2 reaguje z wodą, z wytworzeniem roztworu wodnego z kwasem azotowym „ * H 3 ö + (wodny) + NO 3 - (wodny)” i tlenku azotu NO:
:NOx jest jednym z niepokojących zanieczyszczeń, które Francja stara się regulować, między innymi ze względu na dużą liczbę pojazdów z silnikiem Diesla w ruchu. ADEME w opinii zaktualizowanemaj 2018rekomenduje kontrolowanie potrzeb podróżnych, środków transportu (osób i towarów), rodzajów mobilności – na rzecz mobilności miękkiej zorganizowanej w taki sposób, aby rozwijać samoobsługę (rower), carpooling, wspólne systemy pojazdów (samochód, rower). ..przy jednoczesnym zapewnieniu usprawnienia logistyki ostatniej mili .
WHO zaleca, aby nie przekraczać:
W swojej tezie o zapobieganiu i ratowaniu w jaskiniach (lub opary podtlenku azotu mogą być generowane przez użycie materiałów wybuchowych ) Mallard (1985) zaleca, aby nie wdychać powietrza zawierającego więcej niż 10 ppm oparów azotu (tj. norma 10 razy cięższa niż ta odnosząca się do do tlenku węgla (CO), który wynosi 100 ppm .
Analizy mające na celu zmierzenie poziomów tlenków azotu są zazwyczaj przeprowadzane za pomocą chemiluminescencji (która jest również europejską metodą referencyjną), poprzez pomiar promieniowania wytwarzanego w wyniku reakcji chemicznej między cząsteczkami tlenku azotu a cząsteczkami ozonu, który jest wytwarzany przez generator wysokiego napięcia.
Aby wykonać ten pomiar, gazy przechodzą przez piec konwersyjny, który przekształca NO 2 w NO, który jest dodawany do NO już obecnego w gazach, a następnie reaguje z O 3, produkowane gdzie indziej.
Istnieją różne przepisy europejskie i krajowe, których celem jest poszanowanie międzynarodowych konwencji lub traktatów, w tym Protokołu z Göteborga i Konwencji Europejskiej Komisji Gospodarczej Organizacji Narodów Zjednoczonych (EKG ONZ) w sprawie transgranicznego zanieczyszczenia powietrza na dalekie odległości .
Państwa członkowskie Unii Europejskiej musi okresowo przekazują wykaz emisji kraju do NO x (jak również dla SO 2 , NMVOC i NH 3 , w formie identycznej do tej stosowanej przez konwencji w sprawie transgranicznego zanieczyszczania powietrza ).
Spalanie paliw kopalnych i biomasy w piecach stacjonarnych z jednej strony oraz paliw gazowych i ciekłych w silnikach cieplnych z drugiej strony generuje emisję tlenków azotu (NO x ) przy temperaturze spalania powyżej 1300 ° C , nawet lokalnie.
Główne Emitery NR X jest transport drogowy (stąd zmniejszenie polityka pomocą katalizatorów, na przykład) i duże spalania roślin ( elektrownie cieplne , podgrzewacze , itd. ). Wulkany, burze, pożary lasów również przyczyniają się do emisji NO x . W atmosferze piorun wytwarza NO x. Z NO i NO 2wytwarzane przez spalanie paliw kopalnych lub biomasy, mogą łączyć się z wodą i wytwarzać kwas azotowy HNIEO 3, jeden z winowajców kwaśnych deszczy (patrz rozdział o wpływie na środowisko ).
NO 2 znajduje się w pomieszczeniach, w których pracują urządzenia gazowe, takie jak kuchenki gazowe lub gazowe podgrzewacze wody .
NO x powstaje również podczas spalania drewna . Te tlenki azotu nie pochodzą praktycznie z utleniania azotu ( dwuazotu ) w powietrzu ( pochodzenia termicznego ), ale z azotu zawartego w drewnie w postaci amin i białek niezbędnych do wzrostu drzewa ( pochodzenia palnego ).
Ponieważ szybkość azot zawarty naturalnie w drewnie , emisje tlenków azotu mogą być ważne dla obiektów spalania z biomasy do kotłów oleju opałowego lub gazu .
W 2000 roku pojazdy stały się odpowiedzialne za prawie 60% emisji NO x.
W 2007 roku Chiny były pierwszym krajem emitującym tlenki azotu.
Katalizator zredukowała emisję samochodowych (od 1993 we Francji), ale mających wpływ łagodzony przez silny wzrost natężenia ruchu, liczby pojazdów, a czas potrzebny na odnowienie floty samochodowej. Konwertery katalityczne i filtry są wydajne, ale zużywają „szlachetne” i rzadkie metale, które mogą być toksyczne (w tym metale z grupy platynowców ) i tracą je w środowisku . Ponadto w Europie, gdzie ze względów fiskalnych wskaźnik silników Diesla (katalizowany od 1996 roku) jest bardzo wysoki, ten typ pojazdu wytwarza większość NO x. Badanie UE wykazało w 1990 r., że 15% NO xbyły spowodowane transportem morskim. W tym tempie będą one stanowić 23% emisji w 2010 r. We Francji, kraju, w którym wskaźnik oleju napędowego jest najwyższy, w 2010 r. transport drogowy odpowiadał za około 55% emisji NO x według CITEPA, która jest jednym z pierwszy odpowiedzialny za zanieczyszczenie dróg .
Istnieją dwa rodzaje technik: tak zwane techniki pierwotne (działanie na spalanie) i tak zwane techniki wtórne (działanie na odciek gazowy).
Techniki podstawowe Ograniczają emisje poprzez ingerencję w spalanie. Należy wspomnieć o „niskiej nr x ” palniki The recyrkulacji gazów spalinowych , stopniowego wtrysku paliwa i / lub powietrza do spalania. Skuteczność tych technik waha się między 20 a 60% (w przypadku połączenia kilku podstawowych technik). Techniki wtórne Umożliwiają uzyskanie znacznie większych stawek redukcji.Gdy temperatura spalania jest trudny do kontrolowania w piecu lub kominek (z wkładką lub bez nich), a każda temperatura spalania powyżej 1300 ° C wytwarza NOx energii drewna jest bardziej prawdopodobne, że wygenerują, niż kotłów. Działa na gaz ziemny lub olej opałowy tam, gdzie temperatura spalania jest łatwiejsza do kontrolowania, jej rozwój w ramach promocji energii odnawialnych „ odgrywa dominującą rolę w ewolucji emisji NO x w porównaniu z innymi rodzajami energii ”.
szwajcarskiSpalanie drewna „w zwykłych instalacjach grzewczych – bez drogich filtrów – powoduje powstawanie dodatkowych lokalnych zanieczyszczeń powietrza, zwłaszcza drobnego pyłu i tlenków azotu” . W kantonalne energii i środowiska usługi, w informacji o automatycznie ładuje Kotły na drewno ( pelety i zrębki ), raport, że „drewno Kocioł emituje znacznie więcej PM 10 cząstki i tlenków azotu NO x Najpierw niż wolnej od oleju kocioł ” .
Paul Scherrer Institute zaleca zamianę drewna opałowego do syntetycznego gazu ziemnego w celu zmniejszenia tych emisji.
FrancjaSpalania z biomasy ma wpływ na zanieczyszczenie powietrza , która musi być zmniejszona zgodnie ze zobowiązaniami krajowymi w celu poprawy jakości powietrza . Badanie przeprowadzone na zlecenie ADEME przez CITEPA i „Energies Demain” ocenia warunki techniczne i ekonomiczne dla kontrolowanego rozwoju energii z biomasy , umożliwiając wspólne spełnienie zobowiązań podjętych w celu złagodzenia globalnego ocieplenia i poprawy jakości powietrza. Spośród dwudziestu badanych zanieczyszczeń atmosferycznych NO x są jedynymi zanieczyszczeniami, dla których w wynikach symulacji obserwuje się wzrost emisji do 2020 roku. Poniższy tekst pochodzi z tego badania:
„Kwestia emisji NO x pozostaje do uważnego monitorowania i kontrolowania, mimo że biomasa w 2005 r. stanowiła tylko 2% emisji krajowych. Francja nie tylko nie przestrzega określonych stężeń granicznych w środowisku, ale ma też wiele trudności z przestrzeganiem swojego pułapu emisji NO x (czy to z 2010 r., czy z przygotowań do 2020 r. ). Aktualizacji krajowego prowadzi do większych flot urządzenie NO x emisji w stosunku do istniejącej sytuacji. Jak drewna emituje więcej NO x , niż paliw kopalnych, takich jak gaz ziemny i olej opałowy , instalacja „de-NO x ” na dużej pojemności instalacje mogłyby być badane w każdym przypadku z osobna, w celu ograniczenia emisji NO. X . W zależności od scenariuszy rozważanych roczny dodatkowy koszt inwestycji wyposażyć wszystkie nowe kotły na biomasę z NO x Uzdatnianie szacuje się między 52 mln euro (nie katalitycznego układu lub SNCR, co pozwala na zmniejszenie o 2 do 6% emisji między 2005 a 2020 ) i 280 mln euro (system katalityczny lub SCR , pozwalający na redukcję emisji o 6 do 11% w latach 2005-2020). ” .
Drewno energetyczne | Węgiel | Olej opałowy | Gazu ziemnego | |
---|---|---|---|---|
NO x (g / GJ wychodzące) | 126 | 72 | 60 | 58 |
W Dinan , Francja, 2500 m 2 nawierzchni powstały przez wprowadzenie „zaprawy na bazie cementu”, zawierającą ditlenek tytanu (TiO 2), poddany obróbce chemicznej, który pomaga zniszczyć NO x.