Language
Country/Area
No result found
Phản ứng hóa học trong ánh sáng mặt trời: Mối quan hệ tiềm ẩn giữa NOx và Ozone là gì?
Trong hóa học không khí, NOx dùng để chỉ oxit nitric (NO) và nitơ dioxide (NO2). Hai oxit nitơ này có liên quan chặt chẽ đến ô nhiễm không khí. Những loại khí này góp phần đáng kể vào việc hình thành sương mù quang hóa và mưa axit, đồng thời cũng ảnh hưởng đến nồng độ ozone tầng đối lưu. Đặc biệt trong môi trường có nhiệt độ cao như trong quá trình cháy của động cơ ô tô, phản ứng của nitơ và oxy sẽ tạo ra NOx. Ở những khu vực có mật độ giao thông đông đúc ở các thành phố lớn, lượng khí thải nitơ oxit thường trở thành nguồn gây ô nhiễm không khí chính.
Các nguồn NOx tự nhiên cũng bao gồm sét, nhưng nguồn ô nhiễm chính vẫn là việc đốt nhiên liệu hóa thạch.
Sự hình thành và phản ứng của NOx
Ở nhiệt độ và áp suất bình thường, nitơ và oxy sẽ không phản ứng. Nhưng trong môi trường nhiệt độ cao, chúng sẽ trải qua phản ứng thu nhiệt để tạo ra nhiều loại oxit nitơ khác nhau. Nhiệt độ cao này thường xảy ra ở động cơ đốt trong hoặc nồi hơi của nhà máy điện hoặc xuất hiện một cách tự nhiên khi có sét. Tổng nồng độ NOx đề cập đến NO và NO2 vì sự chuyển đổi giữa hai chất này diễn ra rất nhanh ở cả tầng đối lưu và tầng bình lưu.
Sự tạo ra ozone
Sương mù quang hóa, một dạng ô nhiễm không khí quan trọng, được hình thành khi NOx và các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC) phản ứng dưới ánh sáng mặt trời. Vào mùa hè, khi bức xạ mặt trời tăng lên thì tần suất xuất hiện loại sương mù này cũng sẽ tăng lên. Khí thải từ hoạt động công nghiệp và giao thông phản ứng nhanh với NOx, từ đó làm tăng nồng độ ozone và peroxit, gây ra các vấn đề sức khỏe con người.
Đặc biệt đối với trẻ em, người mắc bệnh hen suyễn và những người làm việc hoặc tập thể dục ngoài trời, không thể đánh giá thấp tác động tiêu cực của khói thuốc.
Cơ chế mưa axit
NO2 sẽ phản ứng với gốc OH trong ngày và bị oxy hóa tiếp để tạo ra axit nitric (HNO3), chất này có thể hòa tan trong nước lỏng tạo thành mưa axit. Quá trình này là do sự chuyển đổi NO2 trong khí quyển, gây ra những ảnh hưởng lâu dài đến môi trường.
Các nguồn oxit nitơ tự nhiên và nhân tạo
Các nguồn NOx tự nhiên bao gồm sét, vì trong quá trình làm nóng và làm mát cường độ cao của sét, các phân tử ổn định (như N2 và O2) được chuyển đổi thành một lượng đáng kể NOx. Theo một số nghiên cứu, mỗi tia sét tạo ra trung bình khoảng 7kg NOx, có thể lên tới 8,6 triệu tấn mỗi năm. Tuy nhiên, các hoạt động nhân tạo, đặc biệt là đốt than và dầu, là nguồn thải nitơ oxit chính, với lượng phát thải hàng năm ước tính khoảng 28,5 triệu tấn.
Ảnh hưởng tới sức khỏe và môi trường
Phơi nhiễm NOx có liên quan chặt chẽ đến các bệnh về hệ hô hấp, có thể gây ra và làm trầm trọng thêm các triệu chứng hen suyễn, thậm chí có thể dẫn đến sự phát triển của bệnh hen suyễn. Những loại khí này cũng có liên quan đến bệnh tim, tiểu đường và tử vong. NOx có thể phản ứng với amoniac, độ ẩm và các hợp chất khác để tạo thành các hạt bụi axit nitric, có thể gây ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe.
Theo ước tính của Hiệp hội Phổi Hoa Kỳ, gần 50% cư dân Hoa Kỳ sống ở các quận không đáp ứng tiêu chuẩn ozone.
Tác động đến diesel sinh học
Dầu diesel sinh học và hỗn hợp của nó thường được coi là làm giảm lượng khí thải có hại từ ống xả. Mặc dù các nghiên cứu ban đầu cho thấy rằng dầu diesel sinh học có thể làm tăng lượng khí thải NOx nhưng các nghiên cứu sau đó đã chỉ ra rằng có tới 20% hỗn hợp dầu diesel sinh học có tác động không đáng kể đến NOx.
Công nghệ điều tiết và kiểm soát khí thải
Khử xúc tác chọn lọc (SCR) và khử không xúc tác chọn lọc (SNCR) là những công nghệ được sử dụng phổ biến để giảm lượng khí thải NOx và dựa vào phản ứng với urê hoặc amoniac để tạo ra nitơ và nước. Tại Hoa Kỳ, mức phát thải từ các phương tiện chạy bằng diesel hiện đại đã giảm đáng kể nhưng thách thức trong việc kiểm soát lượng khí thải NOx vẫn còn.
Kết luận
Mối quan hệ giữa NOx và ozone không chỉ thể hiện ở tác động đến chất lượng không khí mà còn liên quan đến nhiều khía cạnh sức khỏe con người và môi trường sinh thái. Khi tìm cách giải quyết những vấn đề này, chúng ta nên chú ý đến các phản ứng hóa học sâu hơn và những thay đổi của môi trường. Vậy liệu chúng ta có thể tìm ra những cách hiệu quả hơn để giảm tác động của NOx đến môi trường không?
