Tyto oxidy dusíku (nebo nitrózní páry ) jsou chemické sloučeniny, vytvořené z kyslíku a dusíku .
„ NE x „Je obecný pojem, který zahrnuje skupinu vysoce reaktivních plynů , které všechny obsahují dusík a kyslík v různých množstvích, zatímco„ NO y Označuje širší skupinu sloučenin dusíku.
Stupeň oxidace | Hrubý vzorec | Příjmení |
+5 | N 2 O 5 | Oxid dusičitý |
+4 | Č. 2 N 2 O 4 |
Oxid dusičitý Dinitrogen tetraoxide |
+3 | N 2 O 3 N (NO 2 ) 3 |
Oxid dusný trinitramid |
+2 | NE | Oxid dusnatý |
+1 | N 2 O NO 2 N 3 |
Oxidu dusného azid nitryl |
+12 | Č. 3 | Nitrosylazid (en) |
Například pro kotle na biomasu je v praxi termín „ NO x » Oxid dusnatý (NO), oxid dusičitý (NO 2) a oxid dusný (N 2 O), Přičemž se tyto vytvořené v domácnostech pracujících při teplotách nižších než 950 ° C .
Naproti tomu dinitrogen pentaoxid (N 2 O 5), Do pevného stavu za standardních podmínek pro teplotu a tlak nepatří do rodiny NO x .
Oxidy NO a NO 2jsou regulované látky znečišťující ovzduší . Jsou také seskupeny pod pojmem „ NO x ".
Páry dusíku jsou toxické a představují rostoucí zdroj znečištění ovzduší : přispívají ke skleníkovému efektu a ke změně klimatu , jsou okyselující a eutrofické ; NOx se stal hlavním zdrojem kyselých dešťů (protože znečištění oxidy síry pokleslo) a sladkovodního okyselování .
Oxidu dusného N 2 Oje silný skleníkový plyn .
Oxid dusičitý NO 2a další NO xpodílejí se na tvorbě fotochemických oxidantů ( troposférický ozon ). Tato forma oxidačního, kyselého a eutrofického znečištění ovzduší a nepřímo vody a půdy se významně zvýšila tam, kde je ultrafialové záření (fotochemický zdroj přízemního ozonu) intenzivnější (v důsledku díry ve vrstvě ozonu ) a nepřímým účinkem při zvyšování skleníkového efektu .
Je důležité rozlišovat látky znečišťující ovzduší a skleníkové plyny .
Mezi oxidy z dusíku , hlavní látky znečišťující ovzduší jsou NO, NO 2 ; jsou to ty, které jsou analyzovány monitorovacími sítěmi kvality ovzduší ;
Součet těchto dvou znečišťujících látek je dále seskupen pod pojem NO x :
NEO x= NO + NO 2 .Jejich emise jsou vyjádřeny v ekvivalentu NO 2 (nebo ekvivalentu NO 2 ).
Oxid dusnatý je bezbarvý plyn je oxid dusičitý je červenohnědý plyn.
NO x jsou důležitými prekurzory pro tvorbu kyselých dešťů , sekundárních aerosolů a v kombinaci s těkavými organickými sloučeninami fotochemickými oxidanty (přízemní ozon, letní smog ).
NO x jsou také prekurzory podílející se na tvorbě atmosférických dusičnanů (rychle se rozpuštěných v meteoritických vodách, které se poté okyselují a eutrofizují) podle reakce NO 2 + O 3 → NO 3 + O 2 . Protože jeden z izotopů kyslíku (δ (17) O je přednostně umístěn na úrovni nadpočetného atomu , Izotopové analýzy by mohly umožnit lepší pochopení tohoto procesu, který je v podstatě noční, probíhající po ozonu ( O 3 ) byl vytvořen během dne působením slunečního UV záření).
NO x převážně pochází ze spalování fosilních paliv ve vzduchu (který obsahuje téměř 80% dusíku) při teplotě nad 1400 ° C ( tepelné motory nebo cementárny , některé ohřívače a určité tepelné motoru vozidla v zejména, včetně katalýzy a některé průmyslové procesy (výroba kyseliny dusičné , výroba hnojiv , povrchová úprava , atd. ).
Jsou tvořeny hlavně ve spalovacích komorách a mají tři počátky (mechanismy popsané ve zjednodušené formě):
tepelný N 2 (vzduch) + O 2 → 2 NO, když teplota spalování v přítomnosti vzduchu překročí 1 400 ° C ; hořlavý R-NH 2 (kombinovaný dusík z paliva [např. Dřevo ]) + O 2 → NO + ... pokud je N kombinován v palivu; ŽÁDNÁ výzva N 2 + CH → HCN + N a poté NE po různých krocích i při nižší teplotě.NO se transformuje v přítomnosti kyslíku na NO 2 (od 0,5 do 10 % ) ve spalovací komoře. Tato reakce pokračuje pomalu v atmosféře a vysvětluje, v případě měst se silným provozem, nahnědlou barvu vrstev znečištěného vzduchu umístěných v nadmořské výšce několika stovek metrů (společné působení prachu).
NO x přispívá k charakteristickému zápachu městského ovzduší znečištěného dopravou .
NO 2 je smrtelně toxický (40krát více než CO , 4krát více než NO). Proniká hluboko do plic a je rozpustný ve vodě.
Maximální koncentrace jsou škodlivější než stejná dávka rozložená po dlouhou dobu. NO je dráždivý plyn pro průdušky, snižuje okysličovací sílu krve.
Tyto molekuly snadno pronikají do bronchiolů , ovlivňují dýchání a způsobují hyperreaktivitu průdušek u astmatiků , stejně jako zvýšenou citlivost průdušek vůči mikrobům, alespoň u dětí.
V případě vdechnutí nitrovaných výparů z výbušných par se používá na uzavřeném místě (například v jeskyni speleologů nebo ve špatně větraném dole, kde 1 kg nitrované výbušniny uvolní 0,1 až 3 litry NOx (NO + NO2) ) „okamžité příznaky lze omezit na několik dráždivých poruch: kašel, brnění, slzení, podráždění očí a hrdla; tyto příznaky ustanou, jakmile je závislý pod širým nebem. Poté může pokračovat v průzkumu i přes mírnou únavu ale o 2 až 36 hodin později riskuje vážné poruchy spojené s akutním plicním edémem : kašel , cyanóza , narůžovělé nebo lososově žluté vykašlávání , úzkost , studený pot, silná žízeň. K úmrtí dochází ve většině případů do 24 až 48 hodin. páry dusíku jsou rozpustné ve vodě “ .
Na životní prostředíJak již bylo uvedeno výše , oxid dusičitý NO 2 se podílí na tvorbě fotochemických oxidantů ( troposférický ozon ) a nepřímo na zvyšování skleníkového efektu .
NO a NO 2 přispívají k fenoménu kyselých dešťů, který se mimo jiné skládá z kyseliny dusičné ( silné kyseliny ).
Oxidace NO produkovaného spalováním může v atmosféře pokračovat za vzniku NO 2 :
NO 2 reaguje s vodou, čímž se získá vodný roztok z kyseliny dusičné „ * H 3 O + (vodný roztok) + NE 3 - (vodný),“ a oxidu dusnatého NO:
:NOx je jednou z znepokojujících znečišťujících látek, kterou se Francie snaží regulovat, mimo jiné kvůli velkému počtu vozidel s naftovým motorem v oběhu. ADEME ve stanovisku aktualizovánoKvěten 2018, doporučuje kontrolovat cestovní potřeby, druhy dopravy (lidé a zboží), typy mobility - ve prospěch měkké mobility organizované tak, aby rozvíjely samoobsluhy (kolo), spolujízdu, sdílené systémy vozidel (auto, kolo). .. a zároveň zajistit zlepšení logistiky poslední míle .
WHO doporučuje nepřekračovat:
Mallard (1985) ve své disertační práci o prevenci a záchraně v jeskyních (nebo při použití výbušnin mohou vznikat páry dusíku ) doporučuje nedýchat vzduch obsahující více než 10 ppm par dusíku (tj. Standard 10krát přísnější než ten, který se týká na oxid uhelnatý (CO), který je 100 ppm .
Analýzy pro měření hladin oxidů dusíku se obvykle provádějí chemiluminiscencí (což je také evropská referenční metoda) měřením záření produkovaného chemickou reakcí mezi molekulami oxidu dusnatého a ozonu, které produkuje generátor vysokého napětí.
K provedení tohoto měření procházejí plyny konverzní pecí, která přeměňuje NO 2 na NO, který se přidává k NO již přítomnému v plynech a poté reaguje s O 3, vyráběné jinde.
Existují různé evropské až národní předpisy, jejichž cílem je respektovat mezinárodní úmluvy nebo smlouvy, včetně Göteborského protokolu a Úmluvy Evropské hospodářské komise OSN (EHK OSN) o dálkovém znečišťování ovzduší přecházejícím hranice států .
Členské státy Evropské unie musí pravidelně komunikovat soupis emisí země na NO x (stejně jako u SO 2 , NMVOC a NH 3 ve formátu, která je identická se používá konvence o dálkovém znečišťování ovzduší ).
Spalování fosilních paliv a biomasy ve stacionárních kamenech na jedné straně a plynných a kapalných paliv v tepelných motorech na druhé straně vytváří emise oxidů dusíku (NO x ), pokud teplota spalování překročí 1300 ° C , dokonce lokálně.
Hlavními producenty NO x jsou silniční doprava (tudíž snížení politika pomocí katalyzátorů, například) a velká spalovací zařízení ( tepelné elektrárny , ohřívače , atd. ). K emisím NO x přispívají také sopky, bouřky, lesní požáry . V atmosféře blesk produkuje NO x. S NO a NO 2vyráběné spalováním fosilních paliv nebo biomasy, mohou být kombinovány s vodou a produkovat kyselinu dusičnou HNEO 3, jeden z viníků kyselých dešťů (viz část týkající se vlivů na životní prostředí ).
NO 2 se nachází uvnitř místností, kde fungují plynové spotřebiče, jako jsou plynová kamna nebo plynové ohřívače vody .
NO x se také vytváří při spalování dřeva . Tyto oxidy dusíku prakticky nepocházejí z oxidace dusíku ( dinitrogenu ) ve vzduchu ( tepelný původ ), ale z oxidace dusíku obsaženého ve dřevě ve formě aminů a bílkovin nezbytných pro růst stromů ( hořlavý původ ).
Protože míra dusíku obsažené přirozeně v dřevě , emise oxidů dusíku jsou objekty důležitější spalování z biomasy pro kotle na topný olej nebo plyn .
V roce 2000 byla vozidla odpovědná za téměř 60% emisí NO x.
V roce 2007 byla Čína první zemí emitující oxidy dusíku.
Katalyzátor snížila emise z automobilů (od roku 1993 ve Francii), ale s dopadem zmírněná silným růstem v provozu, počet vozidel a dobu trvá k obnově vozového parku. Katalytické konvertory a filtry jsou účinné, ale spotřebovávají „drahé“ a vzácné kovy, které mohou být toxické (včetně kovů skupiny platiny ), a ztrácejí je v životním prostředí . Kromě toho v Evropě, kde je z fiskálních důvodů velmi vysoký podíl vznětových motorů (katalyzovaných od roku 1996), tento typ vozidla produkuje většinu NO x. Studie EU dospěla v roce 1990 k závěru, že 15% NO xbyly způsobeny námořní dopravou. Při této rychlosti budou představovat 23% emisí v roce 2010 ve Francii, v zemi, kde je rychlost nafty nejvyšší, v roce 2010 silniční dopravě byla odpovědná za přibližně 55% NO x emisí podle CITEPA, který je jedním z první odpovědný za znečištění silnic .
Existují dva typy technik: takzvané primární techniky (působení na spalování) a takzvané sekundární techniky (působení na plynný odpad).
Primární techniky Omezují emise zásahem do spalování. Budou zmíněny hořáky s „nízkými NO x “, recirkulace spalin , postupné vstřikování paliva a / nebo spalovacího vzduchu. Účinnost těchto technik se pohybuje mezi 20 a 60% (v případě kombinace několika primárních technik). Sekundární techniky Umožňují dosáhnout mnohem větší míry redukce.Vzhledem k tomu, že je velmi obtížné regulovat teplotu spalování ve sporáku nebo krbu (s vložkou nebo bez ní) a při jakékoli teplotě spalování nad 1 300 ° C vznikají NOx, je pravděpodobnější, že ji bude generovat energie ze dřeva než u kotlů na zemní plyn nebo topný olej tam, kde je snazší řídit teplotu spalování, její vývoj v rámci podpory obnovitelných energií „ hraje převládající roli ve srovnání s jinými energiemi při vývoji emisí NO x “.
švýcarskýSpalování dřeva „v běžných topných zařízeních - bez nákladných filtrů - produkuje další místní látky znečišťující ovzduší, zejména jemný prach a oxidy dusíku“ . Kantonální energetické a environmentální služby v informacích o automatickém plnění kotlů na dřevo ( pelety a štěpky ) uvádějí, že „kotel na dřevo emituje mnohem více částic PM 10 a oxidů dusíku NO x než kotel na olej “ .
Institut Paula Scherrera doporučuje ke snížení těchto emisí přeměnit palivové dřevo na syntetický zemní plyn .
FrancieSpalování z biomasy má vliv na znečištění ovzduší , která musí být snížena v souladu s vnitrostátními závazky ke zlepšení kvality ovzduší . Studie, kterou jménem ADEME provedly organizace CITEPA a „Energies Demain“, hodnotí technické a ekonomické podmínky pro kontrolovaný vývoj energie z biomasy, což umožňuje společně plnit závazky přijaté ke zmírnění globálního oteplování a zlepšení kvality ovzduší. Z dvaceti látky znečišťující ovzduší studovaných, NO x jsou jedinými znečišťující látky, pro které je zvýšení emisí do roku 2020, pozorované u výsledků simulací. Z této studie je převzat následující text:
„Otázku emisí NO x je třeba pečlivě sledovat a kontrolovat, i když biomasa v roce 2005 představovala pouze 2% národních emisí. Francie nejenže nedodržuje určité mezní koncentrace v životním prostředí, ale má také velké potíže s dodržováním svého stropu pro emise NO x (ať už roku 2010 nebo v rámci přípravy na rok 2020). Rekonstrukce domácích vodičů spotřebič vozového parku na vyšší NO x emisí ve srovnání se stávající situací. Jelikož dřevo emituje více NO x než fosilní paliva, jako je zemní plyn a topný olej , bylo možné studovat instalaci „de-NO x “ na velkokapacitních zařízeních případ od případu, aby se omezily emise NO. X . V závislosti na zvažovaných scénářích se roční dodatečné investiční náklady na vybavení všech nových kotlů na biomasu systémem čištění NO x odhadují na 52 milionů EUR ( nekatalytický systém nebo SNCR, což umožňuje snížení emisí o 2 až 6% v letech 2005 až 2020) ) a 280 milionů EUR (katalytický systém nebo SCR , umožňující snížení emisí o 6 až 11% mezi lety 2005 a 2020). " .
Energetické dřevo | Uhlí | Topný olej | Zemní plyn | |
---|---|---|---|---|
NO x (odchozí g / GJ) | 126 | 72 | 60 | 58 |
Ve francouzském Dinanu bylo postaveno 2 500 m 2 vozovky zabudováním „cementové malty“ obsahující oxid titaničitý (TiO 2), chemicky ošetřené, což pomáhá ničit NO x.