أكاسيد النيتروجين

في الكيمياء الجوية ، NO _x هو اختصار لأكسيد النيتريك ( NO ) وثاني أكسيد النيتروجين ( NO ₂ )، أكاسيد النيتروجين الأكثر صلة بتلوث الهواء . ^{[1] [2]} تساهم هذه الغازات في تكوين الضباب الدخاني والمطر الحمضي ، فضلاً عن التأثير على الأوزون التروبوسفيري .

_{تنتج غازات} NO عادة من التفاعل بين النيتروجين والأكسجين أثناء احتراق الوقود، مثل الهيدروكربونات ، في الهواء؛ وخاصة في درجات الحرارة المرتفعة، مثل محركات السيارات. ^{[1] [2] [3]} في المناطق ذات حركة المرور الكثيفة للمركبات الآلية، مثل المدن الكبرى، يمكن أن تكون أكاسيد النيتروجين المنبعثة مصدرًا مهمًا لتلوث الهواء. _تنتج غازات NO أيضًا بشكل طبيعي عن طريق البرق .

لا يشمل NO _x أكسيد النيتروز ( N2O )، ^[1] وهو أكسيد نيتروجين خامل إلى حد ما يساهم بشكل أقل حدة في تلوث الهواء، على الرغم من مشاركته في استنفاد _{الأوزون} [ ^4] وإمكانية الاحتباس الحراري العالمي العالية .

NO _y هي فئة المركبات التي تضم مركبات NO _x و NO _z الناتجة عن أكسدة NO _x والتي تشمل حمض النيتريك وحمض النيتروز (HONO) وخماسي أكسيد ثنائي النيتروجين ( N ₂ O ₅ ) ونترات بيروكسي أسيتيل (PAN) ونترات الألكيل ( RONO ₂ ) ونترات بيروكسي ألكيل ( ROONO ₂ ) وجذر النترات ( NO ₃ ) وحمض بيروكسي نيتريك ( HNO ₄ ). ^{[5] [6] : 30}

بسبب محدودية الطاقة، لا يتفاعل الأكسجين والنيتروجين في درجات الحرارة المحيطة. ولكن عند درجات الحرارة المرتفعة، يخضعان لتفاعل ماص للحرارة ينتج عنه أكاسيد مختلفة من النيتروجين. تنشأ مثل هذه درجات الحرارة داخل محرك الاحتراق الداخلي أو غلاية محطة الطاقة ، أثناء احتراق خليط من الهواء والوقود، وبطبيعة الحال في ومضة البرق .

في الكيمياء الجوية ، يشير مصطلح NO _x إلى التركيز الكلي لـ NO و NO ₂ حيث أن التحويل بين هذين النوعين سريع في طبقة الستراتوسفير والتروبوسفير. ^[6] خلال ساعات النهار، تكون هذه التركيزات مع تركيز الأوزون في حالة مستقرة ، والمعروفة أيضًا باسم الحالة الضوئية الثابتة (PSS)؛ يتم تحديد نسبة NO إلى NO ₂ من خلال شدة أشعة الشمس (التي تحول NO ₂ إلى NO) وتركيز الأوزون (الذي يتفاعل مع NO لتكوين NO ₂ مرة أخرى ).

وبعبارة أخرى، يتم تحديد تركيز الأوزون في الغلاف الجوي من خلال نسبة هذين النوعين.

${\displaystyle {\ce {NO2 + h\nu -> NO + O}},\qquad \lambda <398~{\ce {nm}}}$[7]

( 1 )

${\displaystyle {\ce {O + O2 + M -> O3 + M}}}$

( 2 )

${\displaystyle {\ce {O3 + NO -> NO2 + O2}}}$

( 3 )

${\displaystyle {\frac {{\ce {[NO2]}}}{{\ce {[NO]}}}}={\frac {k_{3}[{\ce {O3}}]}{j_ {{\ م {NO2}}}}}}$

( 4 )

يمثل الرمز "جسمًا ثالثًا"، وهو نوع جزيئي مطلوب لنقل الطاقة من التفاعل الطارد للحرارة 2. وتربط المعادلة 4 بين تركيزات NO _x والأوزون، وتعرف باسم علاقة ليجتون . ${\displaystyle {\ce {M}}}$

الوقت اللازم للوصول إلى حالة مستقرة بين NO _x والأوزون يهيمن عليه التفاعل ( 3 )، والذي يعكس التفاعلات ( 1 )+( 2 ): ${\displaystyle \tau }$

${\displaystyle \tau ={\frac {1}{k_{3}[{\ce {NO}}]}}}$

( 5 )

بالنسبة لنسبة خلط NO، [NO] = 10 جزء في المليار (ppb)، فإن ثابت الوقت هو 40 دقيقة؛ بالنسبة لـ [NO] = 1 جزء في المليار، 4 دقائق. ^{[8] : 211}

عندما يتفاعل _أكسيد النيتروجين والمركبات العضوية المتطايرة (VOCs) في وجود ضوء الشمس، فإنها تشكل الضباب الدخاني الكيميائي الضوئي ، وهو شكل مهم من أشكال تلوث الهواء. يزداد وجود الضباب الدخاني الكيميائي الضوئي خلال فصل الصيف عندما يكون الإشعاع الشمسي الساقط أعلى. تتفاعل الهيدروكربونات المنبعثة من الأنشطة الصناعية والنقل مع _أكسيد النيتروجين بسرعة وتزيد من تركيز مركبات الأوزون والبيروكسيد، وخاصة نترات البيروكسي أسيتيل (PAN). ^[9]

الأطفال والأشخاص الذين يعانون من أمراض الرئة مثل الربو والأشخاص الذين يعملون أو يمارسون الرياضة في الخارج هم أكثر عرضة للتأثيرات الضارة للضباب الدخاني مثل تلف أنسجة الرئة وانخفاض وظائف الرئة. ^[10]

يتأكسد NO _{2 بشكل أكبر في الطور الغازي أثناء النهار عن طريق التفاعل مع OH}

NO2 + OH (+M) → _{HNO3 (} + M)،

حيث يشير M إلى الجزيء الثالث المطلوب لتثبيت ناتج الإضافة. حمض النيتريك ( HNO3 ) قابل للذوبان _بدرجة كبيرة في الماء السائل في جزيئات الهباء الجوي أو قطرات السحب.

يتفاعل NO ₂ أيضًا مع الأوزون لتكوين جذور النترات

NO ₂ + O ₃ → NO ₃ + O ₂ .

خلال النهار، يتم تحليل NO ₃ بسرعة إلى NO ₂ ، ولكن في الليل يمكن أن يتفاعل مع NO ₂ آخر لتكوين خماسي أكسيد النيتروجين .

NO ₂ + NO ₃ (+M) → N ₂ O ₅ (+M).

يتفاعل N2O5 بسرعة مع الماء _السائل (في جزيئات الهباء الجوي _أو قطرات السحابة، ولكن ليس في الطور الغازي) لتكوين HNO3 _،

N ₂ O ₅ + H ₂ O (liq) → 2 HNO ₃ (aq)

يُعتقد أن هذه هي المسارات الرئيسية لتكوين حمض النيتريك في الغلاف الجوي. ^{[8] : 224-225} يساهم حمض النيتريك هذا في المطر الحمضي أو قد يترسب في التربة، حيث يصنع النترات ، والتي تُستخدم لنمو النباتات. تفاعل الطور المائي

2  NO ₂ + H ₂ O → HNO ₂ + HNO ₃

بطيئة جدًا بحيث لا تكون ذات أهمية في الغلاف الجوي. ^{[8] : 336}

يتم إنتاج أكسيد النيتريك أثناء العواصف الرعدية بسبب التسخين والتبريد الشديدين داخل ضربة البرق . يتسبب هذا في تحويل الجزيئات المستقرة مثل N ₂ و O ₂ ^{إلى كميات كبيرة من NO على غرار العملية التي تحدث أثناء احتراق الوقود في درجات حرارة عالية. [11] يمكن أن يتأكسد} NO _x من البرق لإنتاج حمض النيتريك ( HNO ₃ )، ويمكن ترسيبه على شكل مطر حمضي أو ترسبه على جزيئات في الهواء. يعتمد الإنتاج المرتفع لـ NO _x من البرق على الموسم والموقع الجغرافي. يكون حدوث البرق أكثر شيوعًا فوق الأراضي القريبة من خط الاستواء في منطقة التقارب بين المدارين (ITCZ) خلال أشهر الصيف. ^[12] تهاجر هذه المنطقة قليلاً مع تغير الفصول. يمكن ملاحظة إنتاج NO _{x من البرق من خلال ملاحظات الأقمار الصناعية.}

قدر العلماء أوت وآخرون ^[13] أن كل ومضة برق في المتوسط ​​في العديد من العواصف الرعدية في خطوط العرض المتوسطة وشبه الاستوائية التي تمت دراستها حولت 7 كجم (15 رطلاً) من النيتروجين إلى NO _x تفاعلي كيميائيًا . مع 1.4 مليار ومضة برق سنويًا، مضروبة في 7 كجم لكل ضربة برق، قدروا الكمية الإجمالية من NO _x التي ينتجها البرق سنويًا بـ 8.6 مليون طن. ومع ذلك، تقدر انبعاثات NO _x ^{الناتجة عن احتراق الوقود الأحفوري بنحو 28.5 مليون طن. [14]}

أشار اكتشاف حديث إلى أن الأشعة الكونية والتوهجات الشمسية يمكن أن تؤثر بشكل كبير على عدد ضربات البرق التي تحدث على الأرض. لذلك، يمكن أن يكون الطقس الفضائي قوة دافعة رئيسية لـ NO _x في الغلاف الجوي الناتج عن البرق . ^[3] يمكن تقسيم المكونات الجوية مثل أكاسيد النيتروجين عموديًا في الغلاف الجوي. لاحظ أوت أن NO _x الناتج عن البرق يوجد عادةً على ارتفاعات تزيد عن 5 كم، بينما يوجد احتراق NO _x الحيوي (التربة) عادةً بالقرب من المصادر على ارتفاع قريب من السطح (حيث يمكن أن يسبب التأثيرات الصحية الأكثر أهمية). ^[13]

يساهم التسميد الزراعي واستخدام نباتات تثبيت النيتروجين أيضًا في زيادة NO _x في الغلاف الجوي ، من خلال تعزيز تثبيت النيتروجين بواسطة الكائنات الحية الدقيقة. ^{[15] [16]} تحول عملية النترتة الأمونيا إلى نترات. إن نزع النترتة هو في الأساس العملية العكسية للنترتة. أثناء نزع النترتة، يتم تقليل النترات إلى نتريت، ثم NO، ثم N ₂ O وأخيرًا النيتروجين. من خلال هذه العمليات، يتم إطلاق NO _x إلى الغلاف الجوي. ^[17]

وجدت دراسة حديثة أجرتها جامعة كاليفورنيا ديفيس أن إضافة الأسمدة النيتروجينية إلى التربة في كاليفورنيا تساهم بنسبة 25 في المائة أو أكثر في مستويات تلوث NO _x على مستوى الولاية . ^[18] عندما تتم إضافة الأسمدة النيتروجينية إلى التربة، يمكن تحويل الأمونيوم الزائد والنيترات التي لا تستخدمها النباتات إلى NO بواسطة الكائنات الحية الدقيقة في التربة، والتي تهرب إلى الهواء. NO _x هو مقدمة لتكوين الضباب الدخاني وهي مشكلة معروفة بالفعل في ولاية كاليفورنيا. بالإضافة إلى المساهمة في الضباب الدخاني، عندما تتم إضافة الأسمدة النيتروجينية إلى التربة ويتم إطلاق الفائض في شكل NO، أو يتم ترشيحها على شكل نترات، يمكن أن تكون هذه عملية مكلفة لصناعة الزراعة.

حددت دراسة أجرتها جامعة إنديانا عام 2018 أن الغابات في شرق الولايات المتحدة يمكن أن تتوقع زيادة في NO _x وبالتالي تغييرات في أنواع الأشجار السائدة. بسبب النشاط البشري وتغير المناخ ، كانت أشجار القيقب والساسافراس وحور التوليب تدفع أشجار البلوط والزان والهيكوري المفيدة إلى الخارج. حدد الفريق أن أول ثلاثة أنواع من الأشجار ، القيقب والساسافراس وحور التوليب، مرتبطة ببكتيريا مؤكسدة للأمونيا معروفة بأنها "تطلق النيتروجين التفاعلي من التربة". على النقيض من ذلك، ترتبط الأنواع الثلاثة الثانية من الأشجار، البلوط والزان والهيكوري، بالميكروبات التي "تمتص أكاسيد النيتروجين التفاعلية"، وبالتالي يمكن أن يكون لها تأثير إيجابي على مكون أكسيد النيتروجين في جودة الهواء. من المتوقع أن يكون إطلاق أكسيد النيتروجين من تربة الغابات أعلى في إنديانا وإلينوي وميتشجان وكنتاكي وأوهايو. ^[19]

المصادر الثلاثة الأساسية لـ NO _x في عمليات الاحتراق : ^{[20] [21]}

• حراري NO _x
• الوقود NO _x
• موجه لا _x

_{إن تكوين أكسيد} النيتروجين الحراري ، والذي يعتمد بشكل كبير على درجة الحرارة، يعتبر المصدر الأكثر أهمية عند احتراق الغاز الطبيعي. يميل _أكسيد النيتروجين في الوقود إلى الهيمنة أثناء احتراق الوقود، مثل الفحم، والذي يحتوي على نسبة كبيرة من النيتروجين، وخاصة عند حرقه في غرف الاحتراق المصممة لتقليل أكسيد النيتروجين _{الحراري} . عادة ما يُعتبر مساهمة _أكسيد النيتروجين الفوري ضئيلة. يرتبط مصدر _رابع ، يسمى أكسيد النيتروجين المغذي ، باحتراق النيتروجين الموجود في مادة التغذية في أفران الأسمنت الدوارة، بين 300 درجة مئوية و800 درجة مئوية، حيث يُعتبر مساهمًا ثانويًا.

يشير NO الحراري إلى NO _{المتكون} من خلال أكسدة النيتروجين ثنائي الذرة الموجود في هواء الاحتراق عند درجات حرارة عالية. ^[22] معدل التكوين هو في المقام الأول دالة على درجة الحرارة ووقت _إقامة النيتروجين عند تلك درجة الحرارة. عند درجات حرارة عالية، عادة ما تكون أعلى من 1300 درجة مئوية (2600 درجة فهرنهايت)، يتفكك النيتروجين الجزيئي ( N ₂ ) والأكسجين ( O ₂ ) في هواء الاحتراق إلى حالتهما الذرية ويشاركان في سلسلة من التفاعلات.

التفاعلات الرئيسية الثلاثة ( آلية زيلدوفيتش الممتدة ) التي تنتج _أكسيد النيتروجين الحراري هي:

N2 + O ⇌ NO + _N

N + O2 _⇌ NO + O

ن + أوه· ⇌ لا + هـ·

كل التفاعلات الثلاثة قابلة للعكس. كان زيلدوفيتش أول من اقترح أهمية التفاعلين الأولين. ^[23] تمت إضافة آخر تفاعل للنيتروجين الذري مع الجذر الهيدروكسيلي ، ^• H2O، بواسطة لافوي وهيوود وكيك ^[24] إلى الآلية ويساهم بشكل كبير في تكوين NO الحراري _x .

يُقدَّر أن وقود النقل يسبب 54% من انبعاثات NOx الناتجة عن الأنشطة البشرية (أي الناتجة عن الإنسان) _. المصدر الرئيسي _لإنتاج NOx من الوقود المحتوي على النيتروجين مثل بعض أنواع الفحم والنفط، هو تحويل النيتروجين المرتبط بالوقود إلى NOx أثناء الاحتراق. _[ ^22] أثناء الاحتراق، يتم إطلاق النيتروجين المرتبط بالوقود كجذر حر ويشكل في النهاية N2 _{الحر أو NO. يمكن} أن يساهم الوقود بما يصل إلى 50% من إجمالي انبعاثات NOx من خلال حرق الزيت وما يصل إلى 80% من خلال حرق الفحم ^[25]

على الرغم من عدم فهم الآلية الكاملة بشكل كامل، إلا أن هناك مسارين رئيسيين للتكوين. يتضمن المسار الأول أكسدة أنواع النيتروجين المتطايرة أثناء المراحل الأولية من الاحتراق. أثناء إطلاق المواد المتطايرة وقبل أكسدةها، يتفاعل النيتروجين لتكوين العديد من الوسائط التي تتأكسد بعد ذلك إلى NO. إذا تطورت المواد المتطايرة إلى جو مختزل، يمكن بسهولة تحويل النيتروجين المتطور إلى غاز النيتروجين، بدلاً من NO _x . يتضمن المسار الثاني احتراق النيتروجين الموجود في مصفوفة الفحم أثناء احتراق جزء الفحم من الوقود. يحدث هذا التفاعل بشكل أبطأ بكثير من المرحلة المتطايرة. يتم انبعاث حوالي 20٪ فقط من نيتروجين الفحم في النهاية على شكل NO _x ، حيث يتم اختزال الكثير من NO _x الذي يتكون أثناء هذه العملية إلى نيتروجين بواسطة الفحم، وهو كربون نقي تقريبًا.

يتم إطلاق أكاسيد النيتروجين أثناء تصنيع الأسمدة النيتروجينية. وعلى الرغم من انبعاث أكسيد النيتروز أثناء تطبيقه، إلا أنه يتفاعل بعد ذلك في الغلاف الجوي لتكوين أكاسيد النيتروجين. ويعزى هذا المصدر الثالث إلى تفاعل النيتروجين الجوي، N ₂ ، مع الجذور مثل شظايا C وCH و CH ₂ المشتقة من الوقود، ^[26] بدلاً من العمليات الحرارية أو عمليات الوقود. ويحدث هذا في المرحلة الأولى من الاحتراق، مما يؤدي إلى تكوين أنواع ثابتة من النيتروجين مثل NH ( أحادي هيدريد النيتروجين )، وNCN ( سيانيد ثنائي الجذر ) ، ^[27] وHCN ( سيانيد الهيدروجين )، ^و H ₂ CN (سيانيد ثنائي الهيدروجين) و ^CN ( جذر السيانو ) الذي يمكن أن يتأكسد إلى NO. ^[28] في الوقود الذي يحتوي على النيتروجين، يكون معدل حدوث NO _x السريع صغيرًا نسبيًا وعادةً ما يكون ذا أهمية فقط لأهداف الانبعاثات الأكثر دقة.

هناك أدلة قوية على أن التعرض _لأكسيد النيتروجين في الجهاز التنفسي يمكن أن يؤدي إلى تفاقم أعراض الربو الموجودة، وقد يؤدي حتى إلى تطور الربو على مدى فترات أطول من الزمن. كما ارتبط أيضًا بأمراض القلب والسكري ونتائج الولادة والوفيات لأي سبب، لكن هذه التأثيرات غير التنفسية أقل إثباتًا. ^[29]

يتفاعل NOx مع الأمونيا والرطوبة ومركبات أخرى لتكوين بخار حمض النيتريك _{والجزيئات} ذات الصلة.

_{يتفاعل أكسيد} النيتروجين مع المركبات العضوية المتطايرة في وجود ضوء الشمس لتكوين الأوزون . يمكن أن يسبب الأوزون تأثيرات ضارة مثل تلف أنسجة الرئة وانخفاض وظائف الرئة في الغالب في الفئات السكانية المعرضة (الأطفال وكبار السن ومرضى الربو). يمكن أن ينتقل الأوزون عن طريق تيارات الرياح ويسبب تأثيرات صحية بعيدة عن المصادر الأصلية. تقدر جمعية الرئة الأمريكية أن ما يقرب من 50 في المائة من سكان الولايات المتحدة يعيشون في مقاطعات لا تلتزم بالأوزون. ^[30] في جنوب شرق إنجلترا، يميل تلوث الأوزون على مستوى الأرض إلى أن يكون أعلى في الريف والضواحي، بينما في وسط لندن وعلى الطرق الرئيسية، تكون انبعاثات أكسيد النيتروجين قادرة على "امتصاص" الأوزون لتكوين _ثاني أكسيد النيتروجين والأكسجين. ^[31]

يتفاعل أكسيد النيتروجين _أيضًا بسهولة مع المواد الكيميائية العضوية الشائعة، وحتى الأوزون، لتكوين مجموعة كبيرة ومتنوعة من المنتجات السامة: النيتروأرينات والنيتروزامينات والجذر النتراتي ، وقد يتسبب بعضها في حدوث طفرات في الحمض النووي . مؤخرًا، تم العثور على مسار آخر، عبر _أكسيد النيتروجين ، إلى الأوزون يحدث بشكل أساسي في المناطق الساحلية من خلال تكوين كلوريد النيتريل عندما يتلامس أكسيد النيتروجين مع ضباب الملح. _[ 32 ^]

إن التأثير المباشر لانبعاث NO _x له مساهمة إيجابية في ظاهرة الاحتباس الحراري. ^[33] فبدلاً من التفاعل مع الأوزون في التفاعل 3، يمكن لـ NO أيضًا التفاعل مع HO ₂ · والجذور الفوقية العضوية ( RO ₂ · ) وبالتالي زيادة تركيز الأوزون. بمجرد أن يتجاوز تركيز NO _x مستوى معينًا، تؤدي التفاعلات الجوية إلى تكوين الأوزون الصافي. نظرًا لأن الأوزون التروبوسفيري يمكنه امتصاص الأشعة تحت الحمراء، فإن هذا التأثير غير المباشر لـ NO _x يعمل على تكثيف ظاهرة الاحتباس الحراري العالمي.

هناك أيضًا تأثيرات غير مباشرة أخرى لـ NO _x والتي يمكن أن تزيد أو تقلل من تأثير الاحتباس الحراري. أولاً وقبل كل شيء، من خلال تفاعل NO مع جذور HO ₂ · ، يتم إعادة تدوير جذور ^OH ، والتي تؤكسد جزيئات الميثان، مما يعني أن انبعاثات NO _x يمكن أن تعاكس تأثير الغازات المسببة للانحباس الحراري. على سبيل المثال، تنبعث من حركة السفن كمية كبيرة من NO _x والتي توفر مصدرًا لـ NO _x فوق المحيط. بعد ذلك، يؤدي التحلل الضوئي لـ NO ₂ إلى تكوين الأوزون وتكوين المزيد من جذور الهيدروكسيل (·OH) من خلال التحلل الضوئي للأوزون. نظرًا لأن الحوض الرئيسي للميثان في الغلاف الجوي هو عن طريق التفاعل مع جذور OH، ^{فقد تؤدي انبعاثات} NO _x من سفر السفن إلى تبريد عالمي صافٍ. ^[34] ومع ذلك، قد يخضع NO _x في الغلاف الجوي للترسيب الجاف أو الرطب ويعود إلى الأرض في شكل HNO ₃ / NO-3. وبهذه الطريقة، يؤدي الترسيب إلى تسميد النيتروجين وتكوين أكسيد النيتروز ( N2O ) اللاحق في التربة، وهو غاز دفيئة آخر. وفي الختام، وبالنظر إلى العديد من التأثيرات المباشرة وغير المباشرة، فإن _{انبعاثات أكسيد} النيتروز لها مساهمة سلبية في ظاهرة الاحتباس الحراري العالمي. ^[35]

تتم إزالة NO _x في الغلاف الجوي من خلال عدة مسارات. أثناء النهار، يتفاعل NO ₂ مع الجذور الهيدروكسيلية (·OH) ويشكل حمض النيتريك ( HNO ₃ )، والذي يمكن إزالته بسهولة عن طريق الترسيب الجاف والرطب. يمكن أن تتفاعل الجذور الفوقية العضوية ( RO ₂ · ) أيضًا مع NO و NO ₂ وتؤدي إلى تكوين نترات عضوية . تتحلل هذه في النهاية إلى نترات غير عضوية، وهي مادة مغذية مفيدة للنباتات. أثناء الليل، يمكن لـ NO ₂ وNO تكوين حمض النيتروز (HONO) من خلال تفاعل محفز على السطح. ^[36] على الرغم من أن التفاعل بطيء نسبيًا، إلا أنه تفاعل مهم في المناطق الحضرية. ^[36] بالإضافة إلى ذلك، يتكون الجذر النتراتي ( NO ₃ ) من خلال التفاعل بين NO ₂ والأوزون. في الليل، يتفاعل NO ₃ أيضًا مع NO ₂ وينشئ تفاعل توازن مع خماسي أكسيد ثنائي النيتروجين ( N ₂ O ₅ ). ^[36] من خلال تفاعل غير متجانس، يتفاعل N ₂ O ₅ مع بخار الماء أو الماء السائل ويشكل حمض النيتريك ( HNO ₃ ). وكما ذكر أعلاه، يمكن إزالة حمض النيتريك من خلال الترسيب الرطب والجاف وهذا يؤدي إلى إزالة NO _x من الغلاف الجوي. ^[36]

من المعروف أن الديزل الحيوي ومخاليطه بشكل عام تقلل من انبعاثات العادم الضارة مثل: أول أكسيد الكربون ؛ الجسيمات (PM) ، والمعروفة أيضًا باسم السخام ؛ وانبعاثات الهيدروكربون غير المحترقة . ^[37] في حين اقترحت الدراسات السابقة أن الديزل الحيوي يمكن أن يقلل أحيانًا من انبعاثات NO _x وأحيانًا يزيد من انبعاثات NO _x ، فقد أظهرت التحقيقات اللاحقة أن المخاليط التي تصل إلى 20٪ من الديزل الحيوي في وقود الديزل المعتمد من وكالة حماية البيئة الأمريكية ليس لها تأثير كبير على انبعاثات NO _x مقارنة بالديزل العادي . ^[38] تستخدم ولاية كاليفورنيا تركيبة خاصة من وقود الديزل لإنتاج NO _x أقل نسبيًا مقارنة بوقود الديزل المستخدم في الولايات الـ 49 الأخرى. وقد اعتبر مجلس موارد الهواء في كاليفورنيا (CARB) هذا ضروريًا للتعويض عن مزيج من ازدحام المركبات ودرجات الحرارة الدافئة وأشعة الشمس المكثفة والجسيمات الدقيقة والتضاريس التي تساهم جميعها في تكوين الأوزون والضباب الدخاني. أنشأ مجلس موارد الهواء في كاليفورنيا لائحة خاصة لوقود الديزل البديل لضمان عدم زيادة أي وقود جديد، بما في ذلك الديزل الحيوي، يدخل السوق بشكل كبير من انبعاثات NO _x . يعد تقليل انبعاثات NO _x أحد أهم التحديات للتقدم في تكنولوجيا المركبات. في حين أن المركبات التي تعمل بالديزل والتي تم بيعها في الولايات المتحدة منذ عام 2010 أصبحت أنظف بشكل كبير من المركبات التي تعمل بالديزل السابقة، تواصل المناطق الحضرية البحث عن المزيد من الطرق للحد من تكوين الضباب الدخاني والأوزون. يرتبط تكوين NO _x أثناء الاحتراق بعدد من العوامل مثل درجة حرارة الاحتراق. وعلى هذا النحو، يمكن ملاحظة أن دورة قيادة السيارة، أو الحمل على المحرك لهما تأثير أكبر على انبعاثات NO _x من نوع الوقود المستخدم. قد يكون هذا صحيحًا بشكل خاص بالنسبة لمركبات الديزل الحديثة والنظيفة التي تراقب تشغيل المحرك باستمرار إلكترونيًا وتتحكم بنشاط في معلمات المحرك وعمليات نظام العادم للحد من انبعاثات NO _x إلى أقل من 0.2 جم / كم. قد تساعد تقنية الاحتراق منخفض الحرارة أو LTC ^[2] في تقليل التكوين الحراري لـ NO _x أثناء الاحتراق، ومع ذلك، توجد مقايضة حيث ينتج الاحتراق عالي الحرارة كمية أقل من الجسيمات أو السخام ويؤدي إلى زيادة الطاقة وكفاءة الوقود .

تقلل تقنية الاختزال الحفزي الانتقائي (SCR) والاختزال غير الحفزي الانتقائي (SNCR) من _{انبعاثات} أكسيد النيتروجين بعد الاحتراق عن طريق تفاعل العادم مع اليوريا أو الأمونيا لإنتاج النيتروجين والماء. يتم استخدام الاختزال الحفزي الانتقائي الآن في السفن ^[39] وشاحنات الديزل وفي بعض سيارات الديزل. أدى استخدام إعادة تدوير غاز العادم والمحولات الحفازة في محركات السيارات إلى تقليل انبعاثات المركبات بشكل كبير . كان أكسيد _{النيتروجين} هو المحور الرئيسي لانتهاكات انبعاثات فولكس فاجن .

تقلل التقنيات الأخرى مثل الأكسدة بدون لهب ( FLOX ) والاحتراق المرحلي بشكل كبير من NO _x الحراري في العمليات الصناعية. تعد تقنية Bowin low NO _x مزيجًا من تقنية الاحتراق المرحلي الممزوج مسبقًا بالإشعاع مع احتراق سطحي رئيسي يسبقه احتراق إشعاعي ثانوي. في موقد Bowin، يتم خلط الهواء وغاز الوقود مسبقًا بنسبة أكبر من أو تساوي متطلبات الاحتراق المتكافئة. ^{[40] أصبحت تقنية} حقن الماء ، حيث يتم إدخال الماء إلى غرفة الاحتراق، أيضًا وسيلة مهمة لتقليل NO _x من خلال زيادة الكفاءة في عملية الاحتراق الكلية. بدلاً من ذلك، يتم استحلاب الماء (على سبيل المثال 10 إلى 50٪) في زيت الوقود قبل الحقن والاحتراق. يمكن إجراء هذا الاستحلاب إما في خط (غير مستقر) قبل الحقن مباشرة أو كوقود قابل للحقن مع إضافات كيميائية لاستقرار المستحلب طويل الأمد (مستقر). _إن إضافة الماء الزائد يسهل التآكل الساخن، وهو السبب الرئيسي وراء تفضيل تقنيات NOx الجافة المنخفضة اليوم إلى جانب متطلبات نظام أكثر تعقيدًا.