POWSTAWANIE KWASU AZOTOWEGO (V) W ATMOSFERZE (DZIEŃ I NOC)
Kwas azotowy (V) jest istotnym czynnikiem zakwaszającym opad atmosferyczny. Powstaje z tlenków azotu, które w dużym stopniu pochodzą z reakcji spalania.
Emisja tlenku azotu (II) do atmosfery:
Energetyka
Transport
Procesy przemysłowe
Wypalanie biomasy
Produkt uboczny nitryfikacji
Wyładowania elektryczne
Chemia tlenku azotu (II) w czasie dnia:
NO jest utleniany przez O2, O3 lub ROO• (rodnik nadtlenkowy, R- grupa alkilowa), np.: NO + O3 NO2 + O2
NO2 bierze z kolei udział w tworzeniu ozonu O3 i rodników hydroksylowych •OH. Np. reakcja fotochemiczna:
NO2 + hv NO + [O]•
[O]• + O2 O3
W procesach tych tlenek azotu jest regenerowany, może więc ponownie brać udział w powstawaniu ozonu.
Tlenki azotu wraz z tlenkami węgla i węglowodorami są prekursorami do powstania smogu fotochemicznego (mieszanina ozonu, aldehydów, ketonów i PAN)
NOx wykazuje ograniczony czas przebywania w atmosferze, co hamuje zjawisko narastania smogu. Głównym mechanizm usuwania NOx z atmosfery jest ich przemiana w HNO3:
NO2 + •OH + M HNO3 + M przy czym M jest jakimś trzecim ciałem.
W reakcji jako substraty występują częściowo produkty procesów fotochemicznych, zachodzi więc ona głównie w czasie dnia.
Chemia tlenku azotu (II) w czasie nocy:
Po zachodzie słońca w reakcji tworzenia HNO3 bierze udział rodnik tritlenku azotu •NO3, który tworzy się zarówno w czasie dnia, jak i w nocy, ale nagromadza się jedynie w nocy, gdyż ulega zniszczeniu w wyniku fotolizy.
Tworzenie •NO3:
NO2 + O3 •NO3 + O2
Rozkład •NO3:
•NO3 + NO2 NO + NO2 + O2
•NO3 + NO 2NO2
Powstawanie HNO3
•NO3 + NO2 N2O5
N2O5 + H2O 2HNO3
Rodnik •NO3 podobnie jak •OH, inicjuje sekwencję reakcji rozpoczynając od oderwania atomu H. Tworzy się HNO3:
z aldehydami: •NO3 + RCHO RCO• + HNO3
z alkanami: •NO3 + RH •R + HNO3
R- grupa alkilowa
Usuwanie HNO3
HNO3 usuwany jest z atmosfery zarówno jako suchy, jak i mokry opad atmosferyczny i jest jednym z głównych czynników zwiększającym ich kwasowość. W reakcji z amoniakiem: NH3 + HNO3 NH4NO3 azotan (V) amonu może działać jako zarodek kondensacji dla kropel wody.