بينما يُنظر غالبًا إلى ثاني أكسيد الكربون على أنه الملوث الرئيسي في تغير المناخ، تُعد أكاسيد النيتروجين (NOx) مساهمًا كبيرًا في المشاكل البيئية و الصحية. تتكون أكاسيد النيتروجين أثناء معظم عمليات الاحتراق، و هي مسؤولة عن أمراض الجهاز التنفسي الحادة مثل الربو، و النفاخ الرئوي، و التهاب الشعب الهوائية. كما تؤدي إلى تكوين الضباب الدخاني، و الأمطار الحمضية، و تلوث المياه، مما يشكل مخاطر كبيرة.
آثار انبعاثات أكاسيد النيتروجين
1. تكوين الأمطار الحمضية: تتفاعل انبعاثات أكاسيد النيتروجين مع ثاني أكسيد الكبريت و الماء و الأكسجين و مركبات أخرى في الغلاف الجوي لتنتج أحماض الكبريتيك و النيتريك. تعود هذه الأحماض إلى سطح الأرض على شكل أمطار حمضية، أو ثلوج، أو غبار.
2. المخاطر الصحية من الضباب الدخاني: تتفاعل انبعاثات أكاسيد النيتروجين مع المركبات العضوية المتطايرة (VOCs) لتكوين الأوزون الأرضي، و هو مكون رئيسي للضباب الدخاني. يمكن أن يهيج هذا الأوزون العينين، و الأنف، و الحلق، و يزيد من مشاكل الجهاز التنفسي، خاصة عند الأطفال، و كبار السن، و الأشخاص الذين يعانون من حالات صحية موجودة مسبقًا.
3. انخفاض الرؤية: تعيق ثاني أكسيد النيتروجين و الجسيمات النتراتية الأخرى نقل الضوء، مما يقلل بشكل كبير من الرؤية في المناطق الحضرية و يتسبب في تحديات السفر و مخاطر مرورية.
4. تدهور جودة المياه: تؤثر الأمطار الحمضية على الممرات المائية، مما يجعل الظروف شديدة الحموضة بحيث لا يمكن للعديد من النباتات و الحيوانات المائية البقاء على قيد الحياة، على الرغم من قدرة بعض الأنواع على التحمل.
5. المساهمة في تغير المناخ: تسهم أكاسيد النيتروجين بشكل غير مباشر في تغير المناخ من خلال التفاعل مع الغازات الأخرى في الغلاف الجوي، مما يعزز تأثير الاحتباس الحراري و يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الأرض.
6. الأبخرة و الجسيمات الضارة: عندما تتفاعل أكاسيد النيتروجين مع الأمونيا و الرطوبة، تتشكل أبخرة حمض النيتريك و جسيماته. هذه الجسيمات قد تلحق أضراراً بالرئتين، و تفاقم أمراض الجهاز التنفسي، و قد تكون حتى قاتلة.
تقليل انبعاثات أكاسيد النيتروجين
تقليل انبعاثات أكاسيد النيتروجين أمر بالغ الأهمية. يمكن لتصميم نظام الاحتراق الأمثل و تقنيات تقليل أكاسيد النيتروجين الفعالة أن تقلل بشكل كبير من هذه الانبعاثات. تُصنف أكاسيد النيتروجين عادةً إلى ثلاثة أنواع:
– أكاسيد النيتروجين الناتجة عن الوقود: تتكون من تفاعل النيتروجين المرتبط بالوقود مع الأكسجين في هواء الاحتراق. يمكن لنظام احتراق مصمم بشكل مثالي أن يقلل من معدل تحويل نيتروجين الوقود إلى أكاسيد النيتروجين في غاز المداخن.
– أكاسيد النيتروجين الفورية: تتكون عند سطح اللهب عندما تكون الجذور الهيدروكربونية موجودة. تحدث هذه العملية السريعة في درجات حرارة احتراق عالية (أعلى من 1600 درجة مئوية) و عادةً ما تساهم بشكل غير كبير في تكوين أكاسيد النيتروجين الإجمالية خلال احتراق الوقود الصلب الحيوي.
– أكاسيد النيتروجين الحرارية: تتولد في منطقة الاحتراق النهائي. يعتمد تكوينها على مستويات الأكسجين المتاحة في هذه المنطقة، مما يعني أن محتوى الأكسجين في غاز المداخن (نسبة الهواء الزائدة) يؤثر بشكل كبير على إنتاج أكاسيد النيتروجين الحرارية.
من خلال فهم تأثيرات انبعاثات أكاسيد النيتروجين و استخدام استراتيجيات تقليل فعالة، يمكننا حماية صحتنا و بيئتنا.
