氮氧化物（NOx）是大气中最重要的污染物之一，它们导致烟雾、酸雨和地面臭氧的形成。正因为如此，燃烧研究人员和发动机公司从20世纪80年代以来就一直致力于研究这些气体是如何在燃烧过程中产生的，以便找到减少这些气体的方法。

在《能源与燃烧科学进展》发表的一篇新的综述论文中，美国能源部Argonne国家实验室和丹麦技术大学的研究人员解释了他们如何合成了十多年的燃烧研究成果，从而建立了一个新的氮氧化物生成的总体模型。

“NOx的生产是发动机公司主要关心的问题之一。”该论文的作者、Argonne化学家Stephen Klippenstein说。“我们对这些污染物是如何在不同的发动机环境下产生的了解已经显著加深。”

在发动机的燃料和空气的混合物中，发生了一系列不同的化学相互作用，新的模型确定了通向NOx生成的几种不同的途径。

大气中的氮和碳结合形成一个碳原子和两个氮原子的媒介，再最终与氧结合形成一氧化碳，称为即时一氧化氮（NO）。在另一种称为热NO的途径中，一氧化碳是由氮和氧直接产生的。在第三种称为燃料NO的物质中，一种由氮、碳和氧组成的化合物构成了通向一氧化碳的中间步骤。

该研究的另一位作者Argonne化学家Branko Ruscic说：“试图把这些途径整合起来，创造出一个能够准确再现实验观察结果的模型，这一直是个猜谜游戏。”“然而，由于来自世界各地的许多科学家提供了关于图片的不同部分的信息，我们比以往任何时候都更接近一个真正代表现实的模型。”

根据Klippenstein的说法，燃烧过程的一个主要特征——温度——会使产生的NOx的数量有很大的差别。“温度会影响混合物中分子的寿命。”他说。“能够精确地建模和预测一些寿命极短的分子的行为，对于决定反应的途径至关重要。”

“如果你能在较低的温度下运行你的引擎，你就能避免大部分氮氧化物的生成。”他补充说。

燃烧过程中另一个显著影响NOx生产的因素涉及到研究人员所称的燃料混合物的丰富性，即燃料与空气的比例，因为燃烧是在发动机中进行的。Ruscic说，引擎越好，其分子中的甲基含量就越多，这就会促进NOx的生成。

Ruscic说：“我们正接近一个能很好地理解氮氧化物生产的地方。”“这确实是社区科学取得胜利的一个很好的例子。”

Klippenstein说：“这就像是拼图游戏，其中一些看起来很合身，但还没有被绘制出来。”“我们的职责是想出如何再画几幅画，这样我们的合作者就能更好地拼凑出画面。”

这项名为“燃烧过程中的氮化学模拟”的研究发表在2月22日的《能源和燃烧科学进展》一书中。