Natürliche quellenEdit

Stickoxid wird bei Gewittern aufgrund der extremen Erwärmung und Abkühlung innerhalb eines Blitzeinschlags erzeugt. Dies bewirkt, dass stabile Moleküle wie N2 und O2 in signifikante Mengen an NO umgewandelt werden, ähnlich dem Prozess, der während der Verbrennung von Hochtemperaturbrennstoffen auftritt. NOx vom Blitz kann oxidiert werden, um Salpetersäure (HNO3) zu erzeugen, dies kann als saurer Regen ausgefällt oder auf Partikeln in der Luft abgelagert werden. Die Produktion von NOx durch Blitze hängt von der Jahreszeit und dem geografischen Standort ab., Das Auftreten von Blitzen ist häufiger über Land in der Nähe des Äquators in der intertropischen Konvergenzzone (ITCZ) während der Sommermonate. Dieser Bereich wandert leicht, wenn sich die Jahreszeiten ändern. Die NOx-Produktion durch Blitze kann durch Satellitenbeobachtungen beobachtet werden.

Wissenschaftler Ott et al. geschätzt, dass jeder Blitz im Durchschnitt in den verschiedenen Mitte Breitengrad und subtropischen Gewittern untersucht gedreht 7 kg (15 lb) Stickstoff in chemisch reaktiven NO
x. Mit 1.,4 Milliarden Blitze pro Jahr, multipliziert mit 7 Kilogramm pro Blitzeinschlag, schätzten sie die Gesamtmenge von NO
x, die durch Blitzeinschläge pro Jahr erzeugt wird, auf 8,6 Millionen Tonnen. Die NO
x-Emissionen aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe werden jedoch auf 28,5 Millionen Tonnen geschätzt.

Eine neuere Entdeckung zeigte, dass kosmische Strahlung und Sonneneruptionen die Anzahl der auf der Erde auftretenden Blitzeinschläge erheblich beeinflussen können. Daher kann Weltraumwetter eine wichtige treibende Kraft von Blitz erzeugten atmosphärischen NO
x sein ., Atmosphärische Bestandteile wie Stickoxide können vertikal in der Atmosphäre geschichtet werden. Ott stellte fest, dass das vom Blitz erzeugte NO
x typischerweise in Höhen von mehr als 5 km gefunden wird, während Verbrennungs-und biogene (Boden -) NO
x typischerweise in der Nähe der Quellen in oberflächennaher Höhe gefunden werden (wo es die wichtigsten gesundheitlichen Auswirkungen haben kann).

Biogene quellenEdit

Landwirtschaftliche Düngung und die Verwendung von Stickstoffbefestigungsanlagen tragen ebenfalls zum atmosphärischen NO
x bei , indem sie die Stickstofffixierung durch Mikroorganismen fördern., Der Nitrifikationsprozess wandelt Ammoniak in Nitrat um. Und die Denitrifikation ist im Grunde der umgekehrte Prozess der Nitrifikation. Während der Denitrifikation wird Nitrat zu Nitrit reduziert, dann NO, dann N2O und schließlich Stickstoff. Durch diese Prozesse wird NOx in die Atmosphäre abgegeben.

Eine kürzlich von der University of California Davis durchgeführte Studie ergab, dass die Zugabe von Stickstoffdünger zum Boden in Kalifornien 25 Prozent oder mehr zur landesweiten NOx-Verschmutzung beiträgt., Wenn dem Boden Stickstoffdünger zugesetzt wird, können überschüssiges Ammonium und Nitrat, die von Pflanzen nicht verwendet werden, durch Mikroorganismen im Boden, der in die Luft entweicht, in NO umgewandelt werden. NOx ist ein Vorläufer für die Smogbildung, die bereits ein bekanntes Problem für den Bundesstaat Kalifornien ist. Wenn Stickstoffdünger dem Boden zugesetzt wird und der Überschuss in Form von NO freigesetzt oder als Nitrat ausgelaugt wird, trägt dies nicht nur zum Smog bei, sondern kann auch ein kostspieliger Prozess für die Landwirtschaft sein.,

Eine Studie der Indiana University aus dem Jahr 2018 ergab, dass die Wälder in den östlichen Vereinigten Staaten aufgrund von Änderungen der vorherrschenden Baumarten mit einem Anstieg des NOx rechnen können. Aufgrund der menschlichen Aktivität und des Klimawandels verdrängen die Ahorn -, Sassafras-und Tulpenpappel die nützliche Eiche, Buche und Hickory. Das Team stellte fest, dass die ersten drei Baumarten, Ahorn, Sassafras und Tulpenpappel, mit ammoniakoxidierenden Bakterien assoziiert sind, von denen bekannt ist, dass sie „reaktiven Stickstoff aus dem Boden emittieren“.,“Im Gegensatz dazu sind die zweiten drei Baumarten, Eiche, Buche und Hickory, mit Mikroben assoziiert, die „reaktive Stickoxide absorbieren“ und sich somit positiv auf die Stickoxidkomponente der Luftqualität auswirken können. Die Stickoxidfreisetzung aus Waldböden wird in Indiana, Illinois, Michigan, Kentucky und Ohio voraussichtlich am höchsten sein.,

Industrielle Quellen (anthropogene Quellen)Bearbeiten

Die drei primären Quellen von NO
x bei Verbrennungsprozessen:

• thermal NO
  x
• fuel NO
  x
• thermal NO
  x

Thermal NO
x Bildung, die stark temperaturabhängig ist, wird als die relevanteste Quelle bei der Verbrennung von Erdgas erkannt. Brennstoff NO
x neigt dazu, bei der Verbrennung von Brennstoffen wie Kohle, die einen signifikanten Stickstoffgehalt aufweisen, zu dominieren, insbesondere wenn sie in Brennstoffen verbrannt werden, die zur Minimierung des thermischen NO
x ausgelegt sind ., Der Beitrag von prompt NO
x wird normalerweise als vernachlässigbar angesehen. Eine vierte Quelle, Feed NO
genannt, ist mit der Verbrennung von Stickstoff verbunden, der im Zufuhrmaterial von Zementrotationsöfen zwischen 300 °C und 800 °C vorhanden ist, wo er als geringfügiger Beitrag angesehen wird.

ThermalEdit

Thermal NO
x bezieht sich auf NO
x, das durch Hochtemperaturoxidation des in der Verbrennungsluft gefundenen zweiatomigen Stickstoffs gebildet wird. Die Formationsrate ist in erster Linie eine Funktion der Temperatur und der Verweilzeit von Stickstoff bei dieser Temperatur., Bei hohen Temperaturen, üblicherweise über 1600 °C (2900 °F), dissoziieren molekularer Stickstoff (N2) und Sauerstoff (O2) in der Verbrennungsluft in ihre atomaren Zustände und nehmen an einer Reihe von Reaktionen teil.

Die drei wichtigsten Reaktionen (den erweiterten Zel Dovich-Mechanismus) produzieren thermische NEIN
x:

N2+ O ⇌ NO + N N + O2 ⇌ NO + O N + OH ⋅ {\displaystyle {\ce {{.}}}} ⇌ KEINE + H ⋅ {\displaystyle {\ce {{.}}}}

Alle drei Reaktionen sind reversibel. Zeldovich war der erste, der die Bedeutung der ersten beiden Reaktionen vorschlug., Die letzte Reaktion von atomarem Stickstoff mit dem Hydroxylradikal * HO wurde von Lavoie, Heywood und Keck zu dem Mechanismus hinzugefügt und leistet einen wesentlichen Beitrag zur Bildung von thermischem NO
x.

FuelEdit

Es wird geschätzt, dass Transportkraftstoffe 54% des anthropogenen (dh vom Menschen verursachten) NO verursachen
x. Die Hauptquelle der NO
x-Produktion aus stickstoffhaltigen Brennstoffen wie bestimmten Kohlen und Öl ist die Umwandlung von brennstoffgebundenem Stickstoff in NO
x während der Verbrennung., Während der Verbrennung wird der im Brennstoff gebundene Stickstoff als freies Radikal freigesetzt und bildet letztendlich freies N2 oder NEIN. Kraftstoff NO
x kann bis zu 50% der Gesamtemissionen durch das Brennöl und bis zu 80% durch die Verbrennung von Kohle beitragen.

Obwohl der vollständige Mechanismus nicht vollständig verstanden ist, gibt es zwei primäre Bildungswege. Die erste beinhaltet die Oxidation von flüchtigen Stickstoffarten während der Anfangsstadien der Verbrennung., Während der Freisetzung und vor der Oxidation der flüchtigen Stoffe reagiert Stickstoff zu mehreren Zwischenhändlern, die dann zu NO oxidiert werden. Wenn sich die flüchtigen Stoffe zu einer reduzierenden Atmosphäre entwickeln ,kann der entwickelte Stickstoff leicht zu Stickstoffgas und nicht zu NO
x. Der zweite Weg beinhaltet die Verbrennung von Stickstoff, der in der Char-Matrix während der Verbrennung des Char-Anteils der Brennstoffe enthalten ist. Diese Reaktion erfolgt viel langsamer als die flüchtige Phase., Nur etwa 20% des Char-Stickstoffs werden letztendlich als NO
x emittiert, da ein Großteil des NO
x, das sich während dieses Prozesses bildet, durch den Char, der fast reiner Kohlenstoff ist, zu Stickstoff reduziert wird.

PromptEdit

Stickoxide werden bei der Herstellung von Stickstoffdüngern freigesetzt. Obwohl Lachgas während seiner Anwendung emittiert wird, wird es dann in der Atmosphäre unter Bildung von Stickoxiden reagiert. Diese dritte Quelle wird der Reaktion von atmosphärischem Stickstoff, N2, mit Radikalen wie C -, CH-und CH2-Fragmenten zugeschrieben, die eher aus Brennstoff als aus thermischen oder Brennstoffprozessen stammen., Im frühesten Stadium der Verbrennung auftretend, führt dies zur Bildung fester Stickstoffarten wie NH (Stickstoffmonohydrid), NCN (diradikalisches Cyanonitren), HCN (Cyanwasserstoff), •H2CN (Dihydrogencyanid) und •CN (Cyano-Radikal), die zu NO oxidieren können. Bei stickstoffhaltigen Kraftstoffen ist die Inzidenz von NO
x vergleichsweise gering und im Allgemeinen nur für die anspruchsvollsten Emissionsziele von Interesse.