СПОЛУКИ АЗОТУ В АТМОСФЕРІ

Сполуки азоту в атмосфері

Молекулярний азот (N₂) – хімічно інертний газ – є основним компонентом сучасної атмосфери, складаючи 3/4 від її об'єму і маси. Більш активні сполуки азоту – оксиди NO₂ та NO, HNO₃ і нітрати, аміак (NH₃) – є токсичними для живих організмів. Слідові кількості NO₂ в атмосфері можуть з’являтися під дією грозових розрядів, а також внаслідок дисоціації N₂ (в малій кількості) в умовах верхніх шарів атмосфери. Мікроорганізми ґрунту та океану також виділяють в атмосферу оксиди азоту. Надходять ці гази і в результаті вулканічної діяльності та пожеж.

Але у незрівнянно більшій кількості, небезпечній для навколишнього середовища, ці гази виділяються в атмосферу в результаті антропогенного впливу на природу. Сполуки азоту (оксиди) є основним компонентом фотохімічного смогу, грають важливу роль в утворенні кислотних опадів, належать до парникових газів.

Основним джерелом надходження до атмосферу оксидів азоту є автотранспорт (у великих містах дає до 70% цих сполук).

Механізм антропогенного утворення оксидів азоту наступний: в умовах високої температури і виділення великої кількості енергії в процесі горіння азот повітря, який надходить разом з киснем, набуває здатність частково дисоціювати і окислюватися до різних ступенів окислення з утворенням оксидів NO, N₂O₃, NO₂ тощо. Таким чином оксиди азоту, що виділяються у вихлопних газах автомобілів, мають суто повітряне походження, це побічний продукт.

Крім автомобільного транспорту, джерелами викидів оксидів та інших сполук азоту є підприємства паливно-енергетичного комплексу, металургії, нафтопереробки. Значну екологічну небезпеку становлять викиди хімічної промисловості, насамперед, виробництво азотної кислоти, аміаку, добрив, вибухових речовин, ліків, паперу, барвників та реактивів.

У печах при горінні палива утворення оксидів азоту починається при температурі 1000^оС і досягає максимуму при температурі ~ 2700^оС. Але по виході з печі починається охолодження відхідних газів, і в цих умовах оксид азоту NO, що є основним продуктом окислення азоту, розкладається на вихідні компоненти. Та частина NO, що не встигла розкластися, виходить в атмосферу, де в умовах високої концентрації кисню окислюється до стійкої сполуки NO₂. У самих же печах до NO₂ окислюється тільки незначна частина NO.

У виробництві азотної кислоти викиди оксидів азоту мають місце через часткові втрати цих газів з виробничого процесу, у якому вони є проміжними продуктами в циклі NH₃ → → → HNO₃. Збільшенню частки цих втрат сприяють недоліки в конструкції абсорбційного обладнання та недотримання технології.

Викиди оксидів азоту утворюються при виробництві скла, цементу, вапна і кераміки. Одним з етапів виробництва є обпалення напівфабрикату в обертових і шахтних печах, де створюється дуже висока температура. При виробництві органічних барвників і лікарських препаратів одним з етапів виробництва є нітрація речовини, тобто впровадження в органічні молекули груп NO₂ за допомогою суміші HNO₃ і H₂SO₄. При цьому відбуваються побічні реакції, які ведуть до розкладання HNO₃ і утворення NO₂, який вивільнюється в атмосферу.

 

Способи обмеження викидів оксидів азоту

Десь 30% оксидів азоту, що утворилися при горінні в печах, частково зв'язуються при видаленні з відходячих газів оксидів сірки. Зменшення утворення оксидів азоту в процесі горіння можна домогтися, якщо підтримувати правильне співвідношення первинного і вторинного повітря горіння, не допускати потрапляння надлишкового повітря в палаючу суміш та появу накипу на стінах печей.

У виробництві азотної кислоти та інших хімічних сполук для видалення оксидів азоту застосовують абсорбційні, адсорбційні і каталітичні методи. Вони базуються на тому, що оксиди або розкладаються на О₂ та N₂, або знову повертаються до циклу виробництва HNO₃.

У сфері автотранспорту як основного постачальника оксидів азоту істотного зниження викидів цих газів можна домогтися якщо:

- перейти на більш екологічно чисті палива;

- обладнати автомобілі каталітичними нейтралізаторами;

- стежити за справністю автомобілів та їх якістю.