Teorinė medžiaga

Oro tarša – tai kenksmingų žmonėms bei kitiems organizmams arba pažeidžiančių aplinką medžiagų (dažniausiai dujinių) išmetimas į atmosferą. Pagrindiniai oro teršalai yra:

Anglies oksidai – anglies(II) oksidas (anglies monoksidas, smalkės) CO ir anglies(IV) oksidas (anglies dioksidas) CO₂.

CO yra bespalvės, bekvapės, lengvesnės už orą (tankis 1,14 g/dm³, kai temperatūra 0 °C ir slėgis 101,325 kPa), nuodingos dujos. CO dujos susidaro anglies turinčio kuro nevisiško arba nepilno degimo metu, kai nepakanka deguonies O_2, bei aukštoje temperatūroje reaguojant angliai C su anglies dioksidu CO₂:

Norint išvengti CO susidarymo bei apsinuodijimo (ypač uždarose patalpose), būtina užtikrinti pakankamą oro deguonies tiekimą degančiam kurui bei gerai vėdinti patalpas.

Gerokai didesnė nei vidutinė CO₂ koncentracija ore paprastai būna arti šiluminių elektrinių, katilinių, gamyklų, transporto magistralių, vandens ir oro uostų. Čia į orą „išmetami“ ypač dideli CO₂ kiekiai degant įvairiausiam anglies turinčiam kurui, t.y. akmens anglims, medienai, durpėms, gamtinėms dujoms, perdirbtos naftos produktams (benzinui, dyzelinui, aviaciniam kurui, mazutui) bei anglies monoksidui CO.

Sieros oksidai – sieros(IV) oksidas (sieros dioksidas) SO₂ ir sieros(VI) oksidas (sieros trioksidas) SO₃.

SO₂ į atmosferą patenka deginant sieringą kurą (akmens anglyse, naftoje būna 2–3 % S, mazute iki 3,5 % S) bei metalurgijos gamyklose perdirbant (apdeginant ore) metalų sulfidų rūdas (mineralus):

Dalis į atmosferą patekusio SO₂ yra oksiduojama oro deguonies iki SO₃:

Siekiant sumažinti oro taršą sieros oksidais, naftos perdirbimo metu iš jos yra šalinama siera ir gaminami mažo sieringumo degalai (dyzelinas, aviacinis kuras). Metalurgijos gamyklose susidarantis SO₂ ten pat panaudojamas sieros rūgšties H₂SO₄ gamybai.

Azoto oksidai – azoto monoksidas NO, diazoto trioksidas N₂O₃, azoto dioksidas NO₂ (bendrai žymimi formule NO_x).

Šie oksidai yra fiziologiškai veiklios medžiagos, nepatvarūs ir nuodingi. Orą teršiančių NO_x daugiausia susidaro degant bet kokiam kurui, kai aukštoje temperatūroje, o vidaus degimo ir reaktyviniuose varikliuose dar ir esant aukštam slėgiui, oro azotas N₂ reaguoja su oro deguonimi O₂. Natūraliai atmosferoje perkūnijos metu taip pat susidaro azoto monoksidas NO, kuris veikiamas oro deguonies virsta NO₂.

Šiuolaikinio transporto, varomo vidaus degimo varikliais ir naudojančio benziną bei dyzeliną, išmetamosiose dujose susidarę NO_x yra nukenksminami dujų išmetimo sistemoje įrengtuose kataliziniuose konverteriuose Kadangi vidaus degimo varikliuose vyksta labai greitos kuro degimo (sprogimo) reakcijos, dalis kuro nepilnai sudega ir išmetamosiose dujose taip pat būna maži kiekiai anglies monoksido CO bei mažos molekulinės masė angliavandenilių (pvz. etano, eteno, propano, propeno), kurie bendrai žymimi CH_x. Kataliziniame konverteryje aukštoje temperatūroje, ant specialiame filtre esančių tauriųjų metalų-katalizatorių platinos Pt, paladžio Pd, rodžio Rh mikro- ir nanodalelių paviršiaus vyksta pagreitintos NO_x, CO ir CH_x oksidacijos-redukcijos reakcijos: 

              _Pt/Rh                           
NO_x(d)    →   N₂(d)   +    xO₂(d)

                             _{Pt/Pd
2CO(d)  +   O2(d)   →  2CO2(d)} 
   

                               _Pt/Pd
C₂H₄(d)  +  3O₂(d)   → 2CO₂(d)  +  2H₂O(s)