REGIONAL KONSEKVENSUTREDNING, NORDSJØEN - Statoil

gassutvinningsvirksomhetens bidrag til forsuring og oksidantdannelse i Sør-Norge
og Nordsjøen.
2.2 Fotokjemiske prosesser i atmosfæren
Siden utslippene skjer i tilknytning til oljeinstallasjonene er det av spesiell
interesse å se på forhold som er spesielt knyttet til denne utslippssituasjonen, og til
avsetning på havoverflaten og i kystnære områder.
Ved forbrenning av olje og gass foreligger oftest 1-10 % av nitrogenoksidene i
utslippet som nitrogendioksid (NO 2) og resten som nitrogenmonoksid (NO).
Summen av NO og NO 2 kalles gjerne NO x. Nitrogenoksidenes kjemiske omvandlingsreaksjoner
er omtalt i flere bøker, oversiktsartikler og prosjektrapporter, se
f.eks. Seinfeld (1986); Grennfelt et al. (1987); Sandnes (1993).
Den viktigste reaksjonen for oksidasjon av NO til NO 2 er med ozon (O 3):
NO + O3 k ⎯ ⎯ 2→
NO2 + O2 (1)
Målte månedsmiddelkonsentrasjoner av ozon i Sør-Norge er 20-80 µg/m 3 (10-
40 ppb). Inntil 10-40 ppb NO 2 kan derfor dannes ved reaksjon (1).
NO 2 dissosieres til NO og atomært oksygen (O) av solstråling med bølgelengder
mindre enn 440 nm:
NO2 + hν k ⎯ ⎯ 3→
NO + O λ < 440 nm (2)
Atomært oksygen (O) reagerer svært raskt med molekylært oksygen (O 2) og
danner ozon (O 3):
O + O 2 → O 3
O 3 oksiderer imidlertid raskt NO til NO 2, og reaksjon (1) tilsvarer summen av
reaksjon (2) og (3) men med motsatt fortegn, uten nettodannelse av O 3. Disse
reaksjonene fører derfor til at det vil innstille seg en likevekt mellom NO, NO 2 og
O 3, uten videre dannelse av ozon. Likevekten påvirkes av strålingsintensiteten.
Nettodannelse av O 3 kan forklares ved at NO oksideres til NO 2 uten at O 3
forbrukes. Slik oksidasjon skjer ved reaksjoner med et hydroperoksylradikal
(HO 2) eller mer generelt av et vilkårlig peroksyradikal (RO 2). Peroksyradikaler
kan dannes ved nedbryting av hydrokarboner med hydroksylradikaler (OH), som
f.eks. illustrert for butan (C 4H 10):
C 4H 10 + OH + O 2 → C 4H 9O 2 + H 2O (4)
OH er svært reaktivt og den bestemmende komponenten for oksidasjonen i
atmosfæren. OH eksisterer bare om dagen når det er fotokjemisk aktivitet (UVstråling).
For videre oksidasjon av NO 2 til salpetersyre (HNO 3) er flere reaksjonsveier
mulige, enten via OH eller via nattreaksjoner med ozon ved høy luft-
19
(3)