출처: 마가렛 노동자와 킴벌리 프라이의 실험실 - 데폴 대학

대구권에서는 햇빛이 이산화질소를 분할할 때 오존이 자연스럽게 형성됩니다(NO_2):

NO₂ + 햇빛 → NO + O

O + O₂ → O₃

오존(O3)은 산화질소(NO)와 반응하여 이산화질소(NO₂₎및 산소를 형성할 수 있습니다.

NO + O₃ → NO₂ + O₂

이로 인해 오존(O_3)의순이익이 없습니다. 그러나, 화석 연료의 연소를 통해 오존 형성 전구체(NO, NO₂및 휘발성 유기 화합물)의 인위적인 생산과 함께, 대류권에서 오존의 높은 수준이 발견되었다. 자동차 배기는 전구체를 형성하는 이러한 오존의 중요한 공급원입니다 : NO, NO₂및 휘발성 유기 화합물 (VOC). 예를 들어 모바일 소스는 NO + NO₂ 배출량의 거의 60%를 차지합니다.

자동차의 연소실에서 발견되는 고온에서 공기 중의 질소와 산소는 산화질소(NO) 및 이산화질소(NO_2)를형성하기 위해 반응합니다.

N_{2 (g)} + O_2(g)→ 2 NO_(g)

2 NO_(g) + O_{2 (g)}→ 2 NO_{2 (g)}

자동차 배기에서 방출되는 산화질소(NO)는 주변 공기 에서 이산화질소(NO_2)로점차 산화된다. NO와 NO_2의 이 혼합물을 종종 NO_x라고합니다. NO_x가 햇빛이 있는 대기 중의 휘발성 유기 화합물과 반응하면, 이 단순화된 화학 반응에서 볼 수 있듯이 열대성 오존 형태:

NO_x + VOC + 햇빛 → O₃ + 기타 제품

알데히드, 퍼옥사세틸 질산염, 오존, VOC 및 NO_x를포함할 수 있는 대기 오염의 유해 혼합물은 광화학 스모그라고 합니다. 오존은 광화학 스모그의 가장 큰 성분이다. 이 스모그는 모든 현대 도시에서 발견되지만, 특히 맑고 따뜻하며 건조한 기후와 많은 수의 자동차가있는 도시에서 발견됩니다. 공기 중의 스모그의 황갈색 색은 이산화질소가 존재하는 것으로 인해 400nm(도1)에가까운 가시광선을 흡수하기 때문이다.

단기 NO₂ 노출 (30 분 에서 1 일) 건강한 사람들에 있는 불리한 호흡 효력 및 천식을 가진 사람들에 있는 증가한 호흡 현상으로 이끌어 냅니다. NO_x는 암모니아 및 기타 화합물과 반응하여 미립자를 형성합니다. 이 작은 입자는 폐를 관통하고 폐기종과 기관지염을 포함하여 호흡 문제를 일으키는 원인이 될 수 있습니다. 도로에서 많은 시간을 보내거나 도로 근처에 사는 개인은 NO_2에상당히 높은 노출을 경험합니다.

미국 환경보호국(EPA)은 인간의 건강과 환경에 미치는 영향으로_{NO 2를} 기준 오염물질로 분류하고 100ppb(1-h 일일 최대 농도의 98번째 백분위수, 평균 3년 이상)와 53ppb(연평균 평균)로 1차 표준을 설정했습니다. 미국 내 경우 차량 배출량이 약 1/3을 차지한다는 점을 감안할 때, 자동차 배기가스 배출은 청정공기법을 통해 규제됩니다. 현재 Tier 2 배출 표준은 제조업체가 0.07 g/mile 이하의 차량 평균 NO_x 배출을 가져야 한다고 규정하고 있습니다.

제조업체가 이 표준을 충족하는 한 가지 방법은 자동차에 촉매 변환기를 사용하는 것입니다. 이 장치는 엔진과 단부 파이프 사이에 배치됩니다. 배기 스트림은 촉매 변환기를 통과하고 촉매에 노출됩니다. 백금 및 로듐의 환량 촉매는 배기에서 NO_x 농도를 감소시키는 데 사용된다. 배기 가스내의 NO 또는 NO₂ 분자가 촉매에 닿으면, 질소 원자는 분자를 잡아 촉매에 의해 붙들게 된다. 산소가 풀려나 O_2를형성합니다. 촉매의 질소 원자는 N_2를형성하기 위해 촉매에 보유된 다른 질소 원자와 결합한다.

촉매 변환기는 제대로 수행 할 때 자동차 배기에서 NO_x의 배출을 크게 감소 - 최대 80 % 감소. 그러나, 그들은 상당히 높은 온도에 도달 했을 때만 작동 합니다. 따라서 자동차의 차가운 시작을 할 때 촉매 변환기가 사실상 NO_x를제거하지 않습니다. 촉매 변환기가 더 높은 온도에 도달할 때까지 배기 스트림에서 NO_x를 효과적으로 제거합니다. 촉매 변환기는 그들이 운영하는 린 조건으로 인해 디젤 승용차에서 작동하지 않습니다. 또한, 디젤 연료의 유황도 촉매를 비활성화합니다. 디젤 엔진의 NO_x는 연소 가스의 온도를 냉각시키는 배기가스 재순환(EGR) 밸브를 통해 주로 감소됩니다. 그 결과, 디젤 자동차는 일반적으로 가솔린 자동차보다 더 많은_X를 방출합니다.

그림 1. 골든 게이트 브리지 뒤에 베이지 색 구름 은행에서 캘리포니아에서 스모그에 대한 특징적인 착색. 갈색 착색은 광화학 스모그에서 NO_x 때문입니다.