Stickoxide (NOx)
Quellen
Stickoxide entstehen bei Verbrennungsprozessen teilweise aus Stickstoffverbindungen im Kraftstoff, meist aber durch direkte Kombination von Luftsauerstoff und Stickstoff in Flammen. Stickoxide werden auf natürliche Weise durch Blitze und in geringem Maße auch durch mikrobielle Prozesse in Böden produziert.
Emissionsquellen und Trends
Die vom Menschen verursachten Stickoxidemissionen dominieren die Gesamtemissionen in Europa, wobei das Vereinigte Königreich jedes Jahr etwa 2,2 Millionen Tonnen NO2 ausgibt., Davon stammt etwa ein Viertel aus Kraftwerken, die Hälfte aus Kraftfahrzeugen und der Rest aus anderen industriellen und häuslichen Verbrennungsprozessen. Im Gegensatz zu den Schwefeldioxidemissionen gehen die Stickoxidemissionen im Vereinigten Königreich nur langsam zurück, da die Strategien zur Emissionskontrolle für stationäre und mobile Quellen durch eine zunehmende Anzahl von Straßenfahrzeugen ausgeglichen werden.
Emissionen aus der Stromerzeugung-Die NOx-Emissionen aus der Stromerzeugung sind von 1970 bis 1990 ziemlich konstant., In den frühen 1990er Jahren verdrängte der verstärkte Einsatz von Gas bei der Stromerzeugung Kohle und Öl (DECC, 2009). Der sauberere Kraftstoff und modernere Kraftwerke führten bis 2000 zu einer deutlichen Reduzierung der NOx-Emissionen aus dem Sektor. Ab dem Jahr 2000 blieb der absolute Gasverbrauch für die Stromerzeugung relativ konstant, und die gestiegene Nachfrage wurde durch Kohlekraftwerke gedeckt. Seit 2006 ist der Kohleverbrauch (und die Gesamtmenge des bei der Stromerzeugung verwendeten Brennstoffs) erheblich zurückgegangen (DECC, 2009).,
NOx-Emissionen aus dem Straßenverkehr – Der Straßenverkehrssektor hat einen wesentlichen Beitrag zum Abwärtstrend der britischen Emissionen geleistet. Die Emissionen aus dem Straßenverkehr leisten derzeit mit rund 33% im Jahr 2010 (Defra, 2011) den größten Beitrag zum Gesamtvolumen des Vereinigten Königreichs. Die ersten Benzinautos mit Dreiwegekatalysatoren wurden 1992 eingeführt, was zu einer deutlichen Reduzierung der NOx-Emissionen führte. Die Emissionsgrenzwerte für Dieselfahrzeuge und leichte Nutzfahrzeuge traten 1993/94 in Kraft., Die Grenzwerte für die Emissionen von Lastkraftwagen (LKW) traten erstmals 1988 in Kraft, was zu einer allmählichen Verringerung der Emissionsraten führte, als neue LKW in die Flotte eindrangen. Die Einführung dieser Standards hat im Vergleich zu den 1990er Jahren erhebliche Auswirkungen auf die NOx-Emissionen aus dem Straßenverkehrssektor gehabt (RoTAP, 2012).
Weitere Informationen und Daten zu Emissionen finden Sie unter: http://naei.defra.gov.uk/overview/pollutants?pollutant_id=6
Atmosphärische Chemie und Verkehr
Der Hauptschadstoff, der direkt emittiert wird, ist Stickoxid (NO), zusammen mit einem geringen Anteil an Stickstoffdioxid (NO2)., NO wird durch Ozon in der Atmosphäre auf einer Zeitskala von mehreren zehn Minuten oxidiert, um NO2 zu erzeugen. In der ländlichen Luft, abseits von NO-Quellen, liegen die meisten Stickoxide in der Atmosphäre in Form von NO2 vor. NO und NO2 werden gemeinsam als NOx bezeichnet, da sie tagsüber schnell miteinander konvertiert werden. NO2 wird durch UV-Licht aufgespalten, um NO und ein O-Atom zu ergeben, das sich mit molekularem Sauerstoff (O2) zu Ozon (O3) verbindet. Daher existieren tagsüber NO, NO2 und Ozon in einem Quasi-Gleichgewicht, das von der Menge an Sonnenlicht abhängt., Schließlich wird NO2 zu Salpetersäure (HNO3, Dampf) oxidiert, die direkt am Boden absorbiert wird, in nitrathaltige Partikel umgewandelt wird oder sich in Tröpfchen auflöst. Nachts wandeln verschiedene Oxidationsprozesse NO2 in Nitrate um.
Obwohl Salpetersäure bei Kontakt mit Oberflächen (Wolkentröpfchen, Boden oder Vegetation) schnell resorbiert wird, werden die anderen Stickoxide nur sehr langsam entfernt und können vor ihrer eventuellen Umwandlung in Salpetersäure oder Nitrate viele Hunderte von km zurücklegen. Folglich werden Emissionen in einem Land in anderen deponiert., Das Vereinigte Königreich exportiert etwa drei Viertel seiner NOX-Emissionen (RoTAP, 2012).
Die gemessenen NO2-Konzentrationen zeigen die Vorherrschaft des Verkehrs und der städtischen Quellen mit den größten Konzentrationen in den großen Ballungsräumen und neben dem Autobahnnetz mit jährlichen mittleren Konzentrationen von mehr als 10 ppb in diesen Gebieten.
Auswirkungen auf das Ökosystem
Es ist wahrscheinlich, dass der stärkste Effekt der Stickoxidemissionen im Vereinigten Königreich auf ihren Beitrag zur Gesamtstickstoffablagerung zurückzuführen ist., Direkte Auswirkungen gasförmiger Stickoxide können jedoch auch wichtig sein, insbesondere in quellennahen Bereichen (z. B. Straßenrändern). Der kritische Wert für alle Vegetationstypen aus den Auswirkungen von NOx wurde auf 30 µg/m3 festgelegt. Experimentelle Beweise deuten darauf hin, dass moderate NOx-Konzentrationen sowohl positive als auch negative Wachstumsreaktionen hervorrufen können, wobei das Potenzial für synergistische Wechselwirkungen mit Schwefeldioxid (SO2) sehr wichtig ist., Es gibt wesentliche Hinweise darauf, dass die Auswirkungen von NO2 bei äquivalenten SO2-Konzentrationen viel wahrscheinlicher negativ sind. Gleichzeitig ist das Verhältnis von SO2 zu NO2 in den städtischen Gebieten Großbritanniens in den letzten 30 Jahren stark zurückgegangen.
Ein wichtiger Effekt von NOx kann sein Einfluss auf Insektenpopulationen sein; Es gibt Hinweise auf eine verbesserte Leistung von Insektenschädlingen auf Pflanzen, die in moderaten Konzentrationen von NO2 und SO2 angebaut werden (Dohmen et al.,, 1984)
Stickoxide sind auch einer der Vorläufer für die photochemische Ozonbildung (siehe Ozonübersicht für Informationen über Ozonauswirkungen).