Азотният оксид, отделен в значителни количества от селскостопанския сектор, също разрушава озоновия слой

Изображение от Foto-Rabe от Pixabay

Азотният оксид е безцветен, незапалим газ при стайна температура и е широко известен като весел или азотен газ (NOS). Азотният оксид е газ, произведен естествено в околната среда и важен за климатичния баланс, но може да бъде произведен и промишлено за няколко приложения. Азотът е един от най-важните атоми за земния живот и присъства в няколко молекулярни структури. Елементът азот (N) също е много важна част от атмосферата и природните цикли, като азотния цикъл.

Азотен оксид (N2O)

Образуван от два азотни атома и един от кислород, азотен оксид, се използва в промишлеността като:

Окислител в ракетни двигатели;
Оптимизатор за изгаряне на гориво в двигатели (нитро);
Аерозолен пропелент;
Анестетик (главно в областта на зъбите, известен като весел газ).

В природата азотът, присъстващ в атмосферата, се улавя от растенията и се превръща в амоняк, който ще се отлага в почвата и ще се използва по-късно от растенията. Този процес се нарича азотна фиксация. Амонякът, отложен в почвата, може да претърпи процеси на нитрификация, което води до нитрати. Присъстващите в почвата микроорганизми могат да трансформират тези отложени нитрати в газообразен азот (N2) и азотен оксид (N2O), чрез процеса на денитрификация, като по този начин ги изхвърлят в атмосферата.

Парникови газове

Следните се считат за газове с най-голям принос за увеличаване на парниковия ефект:

Въглероден диоксид (CO2);
Водни пари (H2Ov);
Метан (СН4);
Азотен оксид (N2O);
CFC (CFxCly).

Много се говори за CO2 поради високата му концентрация в атмосферата и по-голямото му въздействие върху глобалното затопляне, но емисиите на другите изброени газове също са много тревожни. Концентрацията на азотен оксид в атмосферата става все по-тревожна, като се предприемат действия за намаляване на емисиите му.

Въздействия на излишния азотен оксид в атмосферата

Както всичко в природата, излишъкът от нещо може да промени баланса и стабилността на системата и дори на планетата като цяло. Излишъкът от газове, като тези, за които се смята, че потенциално причиняват парников ефект, е пример за въздействие в глобален мащаб.

Индустриализацията и групирането на цивилизацията в генерираните градове трябва да бъдат изпълнени в голям мащаб, като производството на храни, насърчаване на голям растеж в селското стопанство, главно в производството на зърнени култури за производство на фуражи за животни (научете повече за тази тема в материя: Интензивното отглеждане на животни за консумация на месо оказва въздействие върху околната среда и здравето на потребителите "). С тези нужди много газове започнаха да се произвеждат и изхвърлят в атмосферата в гигантски пропорции, като по този начин се натрупват в атмосферата и промяна на няколко земни цикъла, което също влияе върху средната температура на планетата.Един от тези газове е азотният оксид.

Азотният оксид (N2O) присъства в много по-малки пропорции от въглеродния диоксид (CO2), но ефектът му е много по-голям. Неговото присъствие в тропосферата е инертно, допринасяйки само за усвояването на топлинната енергия, но когато се намира в стратосферата, тя разгражда озоновия слой. Азотният оксид има свойството да задържа топлина в атмосферата около 300 пъти по-голяма от CO2, т.е. една молекула азотен оксид е еквивалентна на 300 молекули CO2 в атмосферата. Азотният оксид също има въздействие върху озоновия слой, допринасяйки за неговото разграждане, тъй като остава над 100 години в атмосферата, докато не се разгради естествено. Изчислено е, че за една година човек изпуска 5,3 тераграма (Tg) азотен оксид (1 Tg е еквивалентно на 1 милиард кг).

Източници на емисии

През ноември 2013 г. Програмата на ООН за околната среда (UNEP) публикува доклад за азотния оксид и неговото въздействие върху климата и озоновия слой на планетата. Според доклада азотният оксид е третият газ, излъчен от човешка дейност, който допринася най-много за глобалното затопляне и газът с най-голям ефект върху разграждането на озоновия слой. Въз основа на проведено изследване, анализиращо концентрацията на газове, присъстващи във въздушните мехурчета, уловени в ледени колони на полюсите, беше направено сравнение с настоящата концентрация на CO2 (части на милион - ppm) и N2O (части на милиард - ppb) и рисува се графика, показваща нарастването на тези газове с течение на времето.

Източник: Изтегляне N2O / unep.org

Наблюдава се голямо увеличение на концентрациите на CO2 и N2O след периода на индустриалната революция, от 18 век нататък. Докладът посочва основните човешки източници на емисии на азотен оксид като земеделие, промишленост и изкопаеми горива, изгаряне на биомаса, канализация и аквакултури, а сумата от последните три източника не достига до това колко земеделие отделя азотен оксид.

Източник: Изтегляне N2O / unep.org

Проблемът с емисиите на N2O във всеки сектор

селско стопанство

Азотът, който е от съществено значение за производството на храни, е жизненоважен елемент за молекулярните структури като ензими, витамини, аминокиселини и дори за ДНК. Добавянето на азот в земеделието чрез торове ускорява и увеличава добива на насажденията, но това също води до емисиите на N2O. Изчислено е, че около 1% от азота, нанесен върху почвата, директно ще излъчва N2O. 1% изглежда малко, но ако се замислите за общата площ, която земеделието заема в света и количеството торове, използвани годишно, може да не е толкова малко.

Сред секторите, които най-много отделят азотен оксид, селското стопанство е основната отговорност за годишните емисии: около 66% от общите емисии. За този сектор се отчитат не само преките емисии на N2O от внасянето на торове, но и преките и непреки емисии от производствения процес на синтетични торове, животински тор, животни, отглеждани на пасища, излугване и управление на оборския тор.

Някои мерки при внасянето и боравенето с торове и оборски тор могат да помогнат за намаляване на това въздействие:

Редовно тествайте механизма за подаване на тор / тор, за да сте сигурни, че внасянето е точно;
Уверете се, че лицето, което внася тор / оборски тор, е добре обучено да прилага необходимия минимум;
Проведете анализ на почвата, за да установите необходимото количество тор;
Опитайте се да използвате повече оборски тор, отколкото неорганични торове;
Подобряване на техниките за обработка на оборски тор.

Трябва постоянно да се провеждат изследвания за намаляване на емисиите на N2O от торове и ефективни алтернативни средства.

Изкопаеми горива и промишленост

Емисиите на азотен оксид от промишлеността и превозните средства се извършват по два основни начина. Първата се нарича хомогенна реакция, която е, когато реагират реагенти от същото физическо състояние, пример е изгарянето на газообразно гориво (газ с газ). В газообразното гориво може да присъства азотни съединения, които могат да се генерират по време на нагряването в процеса на горене. Втората среда се среща в хетерогенни реакции, където едната може да бъде газ, а другата твърдо вещество, пример е изгарянето на въглища или образуването на N2O в автомобилните катализатори.

Самолетите, леките и тежките превозни средства са основните източници на емисии на азотен оксид, въпреки че те не са много подходящи в сравнение с емисиите на CO2, които осигуряват - това не е оправдание, че не е притеснителен факт.

В индустрията двата основни източника на емисии на азотен оксид са производството на азотна киселина (HNO3) и адипинова киселина. Азотната киселина е ключова съставка за производството на торове, за производството на адипинова киселина, експлозиви, а също и за обработка на черни метали. Повече от 80% от цялата азотна киселина, произведена в света, е предназначена за производството на амониев нитрат и двойна сол на калций и амониев нитрат - 3/4 от амониевия нитрат се връща към производството на торове. По време на синтеза на HNO3, N2O може да се образува като незначителен реакционен продукт (около 5 g N2O за всеки 1 kg произведен HNO3).

Производството на адипинова киселина (C6H10O4) е вторият по големина източник на емисии на азотен оксид в промишления сектор. По-голямата част от произведената адипинова киселина е предназначена за производство на найлон и също се използва за производството на килими, дрехи, гуми, багрила и инсектициди.

Вече са налични технологии за намаляване на емисиите на N2O при производството на адипинова киселина, намаляващи около 90% от емисиите и приблизително 70% от индустриите за производство на адипинова киселина прилагат тези технологии.

Изгаряне на биомаса

Изгарянето на биомаса означава изгаряне на всякакви вещества от растителен или животински произход за производство на енергия. В обобщение, изгарянето на биомаса се отнася до естествено изгаряне или по човешки причини, главно на гори / дърва и дори въглища.

Трудно е да се измери средното количество N2O, излъчено при изгаряне на биомаса, тъй като зависи много от състава на изгарящия материал, но се смята, че това е третият по големина източник на емисии на азотен оксид. Повечето горски пожари са причинени от природни фактори, като мълния, но действието на човека също е доста тревожно. Изгарянето на гори за развитие на селското стопанство и животновъдството са сред най-големите притеснения относно изгарянето на гори, естествена растителност или дори остатъци от реколта, тъй като огънят е евтин и лесен начин за разчистване на районите.

Друг тревожен факт е използването на дърва и въглища за производство на енергия и дори печки. В много региони на света генерирането на растителна енергия и използването за някои задачи, като готвене, е много често и може също да бъде въздействащ източник в емисиите на N2O.

Трябва да се предприемат закони и действия за намаляване и предотвратяване на изгаряне, за да се намали емисията на N2O от изгаряне за "почистване" на райони, за селско стопанство или друг вид цел, както и за контрол и гасене на пожари по естествени причини. В допълнение към осигуряването на риск от неконтролирани пламъци, които могат да опустошат огромна зона, както се случи през ноември 2015 г. в Чапада Диамантина, емисиите на замърсяващи и токсични газове могат значително да засегнат региона.

По отношение на емисиите от използването на биомаса за производство на енергия и в печки, подобряването на техниките, така че да се използва по-малко гориво, с по-голяма ефективност и заместването с горива, които не отделят N2O, като петролни газове, са жизнеспособни алтернативи за намаляване на емисиите на N2O от тези източници. В случай на заместване с газове от нефт, ще имаме проблема с емисиите на CO2 - може да изглежда лудо, но е по-добре да се отделя CO2 вместо N2O, тъй като N2O, освен че допринася за разрушаването на озоновия слой, има и задържаща топлина мощност 300 пъти по-голяма от CO2.

Канализация и аквакултури

Заедно канализацията и аквакултурите представляват 4% от общите емисии на азотен оксид, причинени от човека. Може да изглежда малко в сравнение с другите източници, но въпреки това те са обезпокоителни. Отпадъчните води се характеризират като всяка изхвърлена вода, която съдържа замърсители и примеси, които трябва да бъдат преработени, за да не въздействат върху околната среда. Аквакултурата е отглеждане на водни организми в затворени или контролирани пространства, като отглеждане на риба за комерсиализация.

Емисията на азотен оксид от отпадъчните води може да се осъществи по два начина: чрез химическа и биологична трансформация по време на пречистването на отпадъчните води и чрез изхвърляне на отпадъчни води в отпадъчни води, при които азотът, съдържащ се във висока концентрация в отпадъчните води, ще бъде трансформиран в N2O от бактериите присъства в притоците.

Както при проблема с торовете, в аквакултурата проблемът е голямото количество азот. Голямото количество азот, присъстващо в храната на култивираните организми, води до високи нива на азот във водата, който ще се трансформира в азотен оксид чрез химичен и / или биологичен процес.

Основното средство за намаляване на азотния оксид, изпускан от отпадъчните води, са техниките за третиране, като по този начин се намалява количеството на разредения азот. Някои техники дори могат да отстранят около 80% от разредения азот. Политиките и технологиите за третиране трябва да бъдат приети и установени за намаляване на емисиите на азотен оксид.

Техниките в аквакултурите също могат да бъдат приложени за минимизиране на емисиите на N2O, които могат да бъдат: интеграция на земеделието и системата за аквакултури, повторно използване на богата на хранителни вещества вода за напояване на насажденията и водните растения за подхранване на водното земеделие, интеграция между водните видове, когато отпадъците от единия вид служат като храна за другия, модификация и оптимизация на храните и хранителните вещества, целящи минимизиране на разреждането на азота в средата.

Въздействията, причинени от употребата на азотен оксид, насочват вниманието към нещо важно: планетарните граници. За да разберете по-добре тази тема, погледнете статията: "Какво представляват планетарните граници?"