質問: ディーゼル車等に起因する大気汚染(NOx等)について, 子供にわかりやすく教えるにはどのようにしたら良いでしょうか? 幼児から高校生位まで段階別に各々で提案ありましたらご教示下さい。
回答: ディーゼル車の問題は、NOxと煤煙の2つに大別出来ると思います。 実際、煤煙の排出量を減らそうとすれば、ディーゼルエンジン内の燃焼温度を上げればよいのですが、温度があがると通常の温度では、反応しにくい窒素N2が反応してNOxの生成量が多くなるという、ジレンマにさらされているのです。大ざっぱに書いてありますが、この点が、今のディーゼルエンジンの改良に大きな問題点としてのしかかってきていることです。 質問の回答ですが、幼児や小学生には、次のように説明して上げればよいのでは、ないでしょうか。 「(煤煙に関すること)トラックやバスの排気ガスは、真っ黒な煙をはいているよね。あの煙は、見えなくなるけど、その煙の黒いススは残っていて溜まっていくんだよ。(NOxに関すること)また、ふつうの車はが通りさってもあまり、臭くないよね。ところが、トラックなんかが通り過ぎると変なにおいがするよね。この臭いが人や生き物に悪いんだよ。(2つの問題の関連性について)でもね、臭いが出にくいようにすると、ススがたくさんでてしまうし、今度は、ススが出ないようにしようとすると、臭いがたくさん出てしまうんで、こまっているんだよ」 と、こんな感じでいかがでしょうか。 臭いのある気体は、基本的に人体に対して、有毒な気体です。アンモニアNH3(一部の虫さされの薬に含まれている。アンモニア水は気付け薬として市販されている。)、硫化水素H2S、二酸化硫黄SO2(この2つは温泉などで発生している。火山などでしてくる臭いです。)など、 いくつかよく知られているのもがあると思います。もちろん例外はありますが、例外としてよく知られているのが、一酸化炭素です。 中学生ぐらいの人に説明することを考えたことは、ないので、また、考えておきます。 高校生になって、ある程度化学を学習した人には、次のように説明してはいかがでしょうか。 「(煤煙に関して)ディーゼルエンジンは、ガソリンに比べて、燃焼しにくい軽油をつかっている。そのため、燃え残った炭素がススとして、生じている。(NOxについて)。また、燃えにくい軽油を使っているためにエンジン内部の温度は、ガソリンエンジンに比べて、高くなっている。しかし、温度が高くなると通常反応しない、空気中の窒素N2が、酸素と反応してNOやNO2などの一般にNOxと表されるような窒素酸化物が出来ている。これらは、人に対して直接毒性があるが、それだけではなくこの物質が水と反応し、硝酸となり酸性雨の原因の一つにもなっている。(煤煙とNOxとの関連について)いま、煤煙が結構問題になっているが、この煤煙を減らすためには、エンジン内の燃焼温度を上げるとよいといわれていたが、温度を上げるとNOxの生成量が増えてしまうので、いま、自動車メーカは、この対策に頭を痛めている。」と、こんな感じでどうでしょうか。 なお、参考になればと思い、下に、硝酸の工業的製法(オストワルト法)を示しておきます。もちろん、化学式中で、右下に小さく書くべき数値は、大きく書いてあります。 ============= (オストワルト法) (1)アンモニアに触媒として白金を用いて、800~900°Cで空気中の酸素を反応させる。これにより、一酸化窒素が生成する。 4 NH3 + 5 O2 → 4 NO +6 H2O (2)(1)で発生した一酸化炭素は、すみやかに、空気中の酸素と反応し、二酸化窒素に変化する。 2 NO + O2 → 2 NO2 (3)(2)で発生した二酸化窒素を水に吸収させると硝酸が生じる。 3 NO2 + H2O → 2HNO3 + NO (3)の反応で生じたNOは、(2)が生じ再び、(3)と利用される。