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燃燒過程中的隱藏故事：NOx是如何在高溫下形成的？
在環境化學中，NOx是氮氧化物的縮寫，主要包括一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2），這些氣體對於空氣污染而言極具相關性。這些氣體的排放不僅助長了霧霾與酸雨的生成，還影響了對流層臭氧的質量。一般來說，NOx氣體是在高溫燃燒過程中，由氮與氧的反應所產生的，尤其在汽車引擎等燃燒環境中更是如此。
NOx氣體在高交通流量的城市地區，成為空氣污染的重要來源之一。
NOx的生成與反應
當環境溫度下，氧和氮分子難以反應，但當溫度升高，例如在內燃機或發電站的鍋爐內，則會進行吸熱反應，產生各種氮氧化物。這樣的高溫環境還會自然發生在雷電之中。
NOx在白天的濃度，以及臭氧的濃度，會以穩定狀態呈現，也就是所謂的光態平衡狀態。
光化學霧霾的形成
NOx與揮發性有機化合物(VOCs)在陽光下反應，會生成光化學霧霾，這是空氣污染的一種重要形式。在夏季，由於日照強烈，光化學霧霾的濃度會有所增加。工業活動與交通所排放的碳氫化合物會與NOx迅速反應，進而提高臭氧和過氧化物的濃度，特別是過氧乙酰硝酸鹽(PAN)。這對兒童、腦部疾病患者及在戶外運動的人群的健康構成威脅。
硝酸與酸雨的生成
二氧化氮(NO2)在日間會與氫氧自由基(OH)反應，形成硝酸(HNO3)。硝酸是液態水中高度可溶的，它的生成過程被認為是酸雨形成的主要路徑之一。這些酸雨對環境的污染嚴重，卻也為植物成長提供了有益的硝酸鹽。
各種來源及其影響
自然源
雷電是NOx的自然來源之一，雷電的極端高溫可使穩定的氮分子及氧分子轉化為高反應性NOx。研究顯示，雷電每次閃電會平均轉化約7公斤的氮為NOx，而每年約有14億次的閃電發生，這樣的NOx在季節及地區的變化中大有不同。
人類活動的影響
根據報告顯示，低污染排放技術已經用於某些柴油車，但在城市地區，NOx的排放問題依然是污染控制面臨的挑戰之一。研究指出，交通燃料中NOx排放的54%來自交通運輸，這無疑是造成大氣污染的重要來源。
健康及環境影響
NOx的暴露與呼吸系統疾病、心臟病等健康問題存在著密切關係。這些氣體可與氨及其他物質反應生成硝酸，並影響空氣質量，特別是在弱勢群體中，這會導致肺部組織受損及肺功能下降。
未來的挑戰與解決方案
在持續的技術進步中，選擇性催化還原(SCR)及選擇性非催化還原(SNCR)將降低NOx的排放。這些技術已經在船舶、柴油卡車及部分柴油車中得到應用。雖然相對於傳統燃料，生物柴油在一些情況下可能降低NOx排放，但在其使用過程中，對NOx的影響仍需進一步研究及探索。
NOx的形成對於人類的健康及環境都具有深遠的影響。當我們在追求更清潔能源的同時，我們也應積極思考，如何在科技發展中減少NOx的產生與其對環境的影響?
