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Reações químicas à luz solar: qual é a relação oculta entre NOx e ozônio?
Na química do ar, NOx refere-se ao óxido nítrico (NO) e ao dióxido de nitrogênio (NO2). Esses dois óxidos de nitrogênio estão intimamente relacionados à poluição do ar. Esses gases contribuem significativamente para a formação de poluição fotoquímica e chuva ácida, além de afetar a concentração de ozônio troposférico. Especialmente em ambientes de alta temperatura, como durante o processo de combustão de motores de automóveis, a reação do nitrogênio e do oxigênio produzirá NOx. Nas áreas de tráfego intenso das grandes cidades, as emissões de óxido de azoto tornam-se frequentemente uma importante fonte de poluição atmosférica.
As fontes naturais de NOx também incluem os raios, mas a principal fonte de poluição ainda é a queima de combustíveis fósseis.
Formação e reação de NOx
Sob temperatura e pressão normais, o nitrogênio e o oxigênio não reagem. Mas em ambientes de alta temperatura, eles sofrerão uma reação endotérmica para gerar vários tipos de óxidos de nitrogênio. Essa alta temperatura geralmente ocorre em motores de combustão interna ou caldeiras de usinas de energia, ou ocorre naturalmente durante raios. A concentração total de NOx refere-se ao NO e NO2 porque a conversão entre os dois é muito rápida tanto na troposfera quanto na estratosfera.
Geração de ozônio
O smog fotoquímico, uma forma importante de poluição do ar, é formado quando o NOx e os compostos orgânicos voláteis (COV) reagem à luz solar. No verão, à medida que a radiação solar aumenta, a frequência deste tipo de smog também aumenta. As emissões provenientes das actividades industriais e do tráfego reagem rapidamente com o NOx, aumentando assim a concentração de ozono e peróxidos, causando problemas de saúde humana.
Especialmente para crianças, asmáticos e pessoas que trabalham ou fazem exercício ao ar livre, os efeitos negativos do fumo não podem ser subestimados.
O mecanismo da chuva ácida
O NO2 reagirá com os radicais OH durante o dia e será ainda mais oxidado para gerar ácido nítrico (HNO3), que pode se dissolver em água líquida para formar chuva ácida. Esse processo se deve à conversão do NO2 na atmosfera, causando efeitos duradouros ao meio ambiente.
Fontes naturais e antropogênicas de óxidos de nitrogênio
As fontes naturais de NOx incluem os raios, porque durante o intenso processo de aquecimento e resfriamento dos raios, moléculas estáveis (como N2 e O2) são convertidas em quantidades significativas de NOx. Segundo alguns estudos, cada raio produz em média cerca de 7 quilos de NOx, podendo chegar a 8,6 milhões de toneladas por ano. No entanto, as actividades antropogénicas, especialmente a combustão de carvão e petróleo, são a principal fonte de óxidos de azoto, com emissões anuais estimadas em 28,5 milhões de toneladas.
Efeitos na saúde e no meio ambiente
A exposição ao NOx está intimamente relacionada com doenças do sistema respiratório, pode desencadear e agravar os sintomas da asma e pode até levar ao desenvolvimento de asma. Esses gases também têm sido associados a doenças cardíacas, diabetes e mortalidade. O NOx pode reagir com amônia, umidade e outros compostos para formar partículas de poeira de ácido nítrico, que podem ter efeitos negativos à saúde.
De acordo com estimativas da American Lung Association, quase 50% dos residentes dos EUA vivem em condados que não atendem aos padrões de ozônio.
Impacto no biodiesel
O biodiesel e suas misturas são geralmente considerados como reduzindo as emissões prejudiciais do escapamento. Embora estudos iniciais tenham mostrado que o biodiesel pode aumentar as emissões de NOx, estudos subsequentes mostraram que até 20% de misturas de biodiesel têm um impacto insignificante sobre o NOx.
Tecnologia de regulação e controle de emissões
A redução catalítica seletiva (SCR) e a redução seletiva não catalítica (SNCR) são tecnologias comumente usadas para reduzir as emissões de NOx e dependem da reação com uréia ou amônia para gerar nitrogênio e água. Nos Estados Unidos, os níveis de emissões dos veículos diesel modernos foram significativamente reduzidos, mas o desafio de controlar as emissões de NOx permanece.
Conclusão
A relação entre NOx e ozônio não se reflete apenas no impacto na qualidade do ar, mas também envolve múltiplas dimensões da saúde humana e do ambiente ecológico. À medida que procuramos resolver estes problemas, devemos prestar atenção às reações químicas mais profundas e às alterações ambientais. Então, podemos encontrar formas mais eficazes de reduzir o impacto do NOx no ambiente?
