أكاسيد النتروجين Nitrogen Oxides

يقصد بأكسيد النتروجين مركبات النتروجين الغازية والتي تتكون من اتحاد النتروجين بالأكسيجين تحت درجات حرارة عالية كما هو الحال عند احتراق الوقود في الافران او في وسائل النقل وغيرها واهم هذه المركبات اول أكسيد النتروجين NO₂. وينتج حوالي 70% من أكاسيد النتروجين الموجود في الجو من احتراق الوقود داخل السيارات والباقي من الصناعات المختلفة ومن محطات توليد الكهرباء وغيرها.

وتعمل أكاسيد النيتروجين، وخاصة ثاني أكسيد النيتروجين على امتصاص الأشعة الشمسية المرئية، وعندما يصل تركيز ثاني أكسيد النيتروجين في الهواء إلى 0,25 جزء في المليون، فأنه يتسبب في انخفاض مدى الرؤية. كما تؤثر غازات أكاسيد النيتروجين على نمو وإنتاج النباتات، فعندما يصل تركيز غاز ثاني أكسيد النيتروجين في الهواء إلى 0,5 جزء في المليون لمدة 10 -12 يوماً، فإن نمو وإنتاجية الطماطم تتدنى، أما إنتاجية الحمضيات، خاصة البرتقال، فتتدنى عندما يصل تركيز ثاني أكسيد النيتروجين إلى 0,25 جزء في المليون. أما تأثير أكاسيد النيتروجين على الإنسان مباشرة، فتراوح بين الرائحة غير المستحبة، والحساسية الخفيفة، عندما تكون تركيزها منخفضة، إلى تأثيرات كبيرة على الجهاز التنفسي عندما يصل تركيزها إلى 6 -12 جزء في المليون. ويكون هذا التأثير أكثر وضوحاً على الأطفال الذين تتراوح أعمارهم بين عامين وثالثة أعوام.

(أ) اول أكسيد النتروجين

غاز عديم اللون وهو لا يساعد على الاشتعال العادي، ويتكون من اتحاد النتروجين بالأكسجين في الهواء الجوي بفعل حرارة احتراق الوقود.

N₂ + O₂ →  2NO

ويتحد اول أكسيد النتروجين بالأكسجين في درجات الحرارة العالية مكونا ثاني أكسيد النتروجين.

2NO + O₂ →2NO₂

كما يمكن ان يتكون ثاني أكسيد النتروجين بالتفاعل مع الأكسجين مباشرة

N₂ + 2O₂  →2NO₂

ثاني أكسيد النتروجين غاز بني مصفر وذلك نتيجة امتصاصه للون الاخضر المزرق في وجود اشعة الشمس، كما أنه يتفاعل مع الماء مكونا حمض النتريك HNO₃ وحمض النتروزHNO₂ اللذان يشكلان مصدر للتلوث بالأمطار الحامضية. ففي البداية يحدث تفاعل كيموضوئية حيث يمتص غاز ثاني أكسيد النيتروجين الأشعة فوق البنفسجية من الإشعاع الشمسي ليتكون اول أكسيد النيتروجين والأكسجين الذري:

NO₂ + hv → NO + O

ومن ثم يتفاعل الأكسجين الذري مع الأكسجين الجزيئي مكوناً الاوزون O₃

O + O₂ → O₃

ومن ثم يتفاعل غاز الاوزون مع الهيدروكربونات مثل الميثان CH₄ والإيثان C₂H₂ والإثلين C₂H₄ المنبعثة من الاحتراق الكامل وغير الكامل للوقود الأحفوري، مكوناً حمض الاوزوت النيتريك) HNO₃.

مصادر أكاسيد النتروجين

تنطلق أكاسيد النتروجين من عوادم السيارات نتيجة احتراق الوقود، كما تتصاعد من احتراق الفحم والغاز الطبيعية معظم خامات النفط ومن حرق الفضلات العضوية. كما تنطلق من صناعة البلاستيك والزيوت والنحاس واطارات السيارات. كذلك تنطلق هذه الغازات من صناعة نترات الامونيوم وصناعة حمض النتريك. بالإضافة لتلك المصادر الصناعية تنطلق أكاسيد النتروجين من التفاعلات التي تحدث في الغلاف الجوي. والتي تشكل المصدر الاكبر لهذه الغازات حيث يتكون أكسيد النيتروز N₂O من خلال الدورة النتروجينية، والذي يتحول بدوره الى أكسيد النتروجين باثر الأشعة فوق البنفسجية.

2N₂O      hv       N₂ + 2NO

كما ان اول أكسيد النتروجين ينتج من عمليات التحلل الحيوي بفعل الكائنات الدقيقة، وكذلك من عمليات الاحتراق وبفعل البرق (التفريغ الكهربي للسحب الرعدية)، والذي بدوره يتفاعل مع الأكسجين الجوي مكونا غاز ثاني أكسيد النتروجين.

2NO + O₂  → 2NO₂

تأثير ثاني أكسيد النتروجين على الإنسان

يتفاوت تأثير ثاني أكسيد النتروجين على صحة الإنسان تبعا لتركيزه وفترة التعرض، فعندما يصل تركيزه الى 3 أجزاء من المليون يبدا الإنسان بالتأثير حيث يسبب تهيج الانف والعين. وعموما اضرار ثاني أكسيد النتروجين كالاتي:

1. يؤدي إلى تهيج الأغشية المخاطية للمجاري التنفسية ويسبب أضرار في الرئة مثل pulmonary edema.

2. يؤدي إلى تهيج الأغشية المخاطية للعين.

3. يحدث ضرراً في طبقة الاوزون.

4. يكون الأمطار الحمضية.

كما يعتبر ثاني أكسيد النتروجين من الملوثات شديدة الخطورة لأنه يشكل المفتاح الذي يدخل في سلسلة من التفاعلات الكيموضوئية مكونا الضباب الكيموضوئي وذلك بوجود الهيدروكربونات وثاني أكسيد الكبريت واشعة الشمس.

وتنص مواصفات جودة الهواء ambient air quality standards من قبل وكالة حماية البيئة (environment protection agency) epa الأمريكية، وتتبعها في ذلك العديد من بلدان العالم، على أنه يجب:

(1) ألا يتعدى متوسط تركيز غاز ثاني أكسيد النيتروجين، في الساعة الواحدة، خلال أي فترة مدتها ثلاثون يوماً، تركيز 660 ميكروجرام من غاز ثاني أكسيد النيتروجين في المتر المكعب من الهواء (0,35 جزء في المليون)، أكثر من مرتين في أي موقع.

(2) ألا يتعدى متوسط تركيز غاز ثاني أكسيد النيتروجين، في العام، خلال أي فترة طولها 12 شهراً، تركيز 100 ميكروجرام من ثاني أكسيد النيتروجين في المتر المكعب الواحد من الهواء (0,05 جزء في المليون) في أي موقع.