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NOx (日本語)

天然源編集

一酸化窒素は、落雷の中で極端な加熱と冷却のために雷雨の間に生成されます。 これによりN2およびO2のような安定した分子は高温燃料の燃焼の間に起こるプロセスに類似したかなりの量のNOに変えます。 雷からのNOxは酸化されて硝酸(HNO3)を生成することができ、これは酸性雨として沈殿したり、空気中の粒子に堆積したりすることができます。 雷からのNOxの生産の増加は、季節や地理的位置に依存します。, 雷の発生は、夏の間の熱帯間収束帯(ITCZ)の赤道付近の土地でより一般的です。 この地域は季節の変化とともにわずかに移動します。 雷によるNOx生成は、衛星観測を通じて観測できます。

科学者Ottら。 研究されたいくつかの中緯度および亜熱帯の雷雨で平均して雷の各フラッシュは、化学的に反応性のNOに窒素の7キロ(15ポンド)を回したと推定
x。 と1.,年間4億個の落雷、落雷あたり7キログラムを乗じたもので、年間の落雷によって生成されるNO
xの総量は8.6万トンであると推定されている。 しかしながら、化石燃料の燃焼によるx排出量は28.5万トンと推定されていない。

最近の発見は、宇宙線と太陽フレアが地球上で発生する落雷の数に大きな影響を与えることを示しました。 したがって、宇宙天気は雷生成大気NOの主要な原動力となることができます
x。, 窒素酸化物のような大気成分は、大気中で垂直に成層化することができる。 Ottは、雷が発生したNO
xは通常5km以上の高度で発見され、燃焼および生物起源(土壌)NO
xは通常、表面高度近くのソースの近くで発見される(最も重要な健康への影響を引き起こす可能性がある)と指摘した。

生物起源編集

農業施肥と窒素fixing植物の使用は、微生物による窒素固定を促進することによって、大気中のNO
xにも寄与する。, 硝化プロセスは、アンモニアを硝酸塩に変換する。 そして脱窒は基本的に硝化の逆のプロセスです。 脱窒の間に、硝酸塩は亜硝酸塩そしてNOそしてN2Oおよび最終的に窒素に減ります。 これらのプロセスにより、NOxは大気中に放出される。

カリフォルニア大学デイビスによって行われた最近の研究では、カリフォルニア州の土壌に窒素肥料を添加することは、州全体のNOx汚染レベルに25パーセント以上を寄与していることがわかった。, 窒素肥料を土壌に添加すると、植物によって使用されていない過剰なアンモニウムおよび硝酸塩は、土壌中の微生物によってNOに変換され、空気中 NOxは、すでにカリフォルニア州の既知の問題であるスモッグ形成の前駆体です。 スモッグに寄与することに加えて、窒素肥料が土壌に加えられ、過剰がNOの形で放出されるか、または硝酸塩として浸出されると、これは農業産業にとってコストのかかるプロセスになる可能性がある。,

インディアナ大学による2018年の研究では、米国東部の森林では、noxの増加が予想され、その結果、優勢な樹木の種類が変化することが予想されることが明らかになった。 人間の活動と気候変動のために、カエデ、ササフラス、チューリップポプラは有益なオーク、ブナ、ヒッコリーを押し出しています。 チームは、最初の三つの樹種、カエデ、ササフラス、およびチューリップポプラは、”土壌から反応性窒素を放出することが知られているアンモニア酸化細菌,”対照的に、第二の三つの樹種、オーク、ブナとヒッコリーは、”反応性窒素酸化物を吸収する”微生物に関連付けられているので、空気の質の窒素酸化物成分にプラスの影響を与えることができます。 窒素酸化物から森林土壌は最高のインディアナ州、イリノイ、ミシガン大学、ケンタッキー、オハイオでは。,

産業源(人為的源)編集

燃焼プロセスにおけるNO
xの三つの主要な供給源:

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

Thermal NO
xの形成は、温度依存性が高く、天然ガスを燃焼する際に最も関連する源として認識される。 燃料NO
xは、熱NO
xを最小限に抑えるように設計された燃焼器で燃焼する場合は特に、重要な窒素content有量を有する石炭などの燃料の燃焼中に支配, プロンプトNO
xの寄与は、通常は無視できると考えられています。 フィードNOと呼ばれる第四のソース
xは、それがマイナーな貢献者と考えられている300°Cと800°Cの間で、セメントロータリーキルンの供給材料に存在する窒素の燃焼に関連付けられています。

ThermalEdit

Thermal NO
xは、燃焼空気中に見られる二原子窒素の高温酸化によって形成されるNO
xを指します。 生成速度は、主に温度およびその温度における窒素の滞留時間の関数である。, 高温では、通常1600°C(2900°F)を超えると、燃焼空気中の分子窒素(N2)および酸素(O2)は原子状態に解離し、一連の反応に参加する。

熱NOを生成する三つの主要な反応(拡張ゼルドビッチ機構)
Xは次のとおりである:

N2+O≤NO+N N+O2≤NO+O N+OH≤{\displaystyle{\ce{{。}}}}⇌NO+H⋅{\displaystyle{\ce{{}}{\displaystyle{\ce{{}}}}}}}

すべての三つの反応は可逆的です。 ゼルドヴィッチは最初の二つの反応の重要性を示唆した最初の人物であった。, 原子窒素とヒドロキシルラジカルとの最後の反応である*HOはLavoie,HeywodおよびKeckによって機構に加えられ,熱NO
xの形成に大きく寄与した。

FuelEdit

輸送燃料は、人為的な(すなわち、人間が引き起こす)NOの54%を引き起こすと推定されています
x。 特定の石炭や石油などの窒素bearing有燃料からのNO
x生産の主な原因は、燃焼中のno
xに燃料結合窒素の変換です。, 燃焼中、燃料中に結合した窒素はフリーラジカルとして放出され、最終的に遊離N2またはNOを形成する。 Fuel NO
xは、燃焼油を通じて総排出量の50%、石炭の燃焼を通じて80%を貢献することができます。

完全なメカニズムは完全には理解されていませんが、形成の二つの主要な経路があります。 最初のものは、燃焼の初期段階における揮発性窒素種の酸化を含む。, 揮発性物質の放出中および酸化前に、窒素は反応していくつかの仲介物質を形成し、次いで酸化されてNOになる。 揮発性物質が還元atmosphere atmosphereに進化する場合、発生した窒素は、xがないのではなく、窒素ガスを形成するように容易に作ることができる。 第二の経路は、燃料のチャー部分の燃焼中にチャーマトリックスに含まれる窒素の燃焼を含む。 この反応は、揮発性相よりもはるかにゆっくりと起こる。, このプロセス中に形成されるNO
xの多くは、ほぼ純粋な炭素であるチャーによって窒素に還元されるため、チャー窒素の約20%のみが最終的にNO
xとして

PromptEdit

窒素酸化物は窒素肥料の製造中に放出される。 亜酸化窒素は適用の間に出るけれども窒素酸化物を形作るために大気でそれから反応します。 この第三の源は、大気中の窒素N2と、熱または燃料プロセスではなく、燃料由来のC、CH、およびCH2断片などのラジカルとの反応に起因する。, 燃焼の初期段階で発生し、これはNH(窒素一水化物)、NCN(ジラジカルシアノニトレン)、HCN(シアン化水素)、•H2CN(シアン化二水素)および•CN(シアノラジカル)のような窒素の固定種の形成をもたらし、NOに酸化することができる。 窒素を含む燃料では、prompt NO
xの発生率は比較的小さく、一般的に最も厳しい排出目標にとってのみ関心があります。