Stickstoffoxide oder auch Stickoxide (NO_x) sind Sammelbezeichnungen für verschiedene gasförmige Verbindungen, zu denen auch NO (Stickstoffmonoxid) und NO₂ (Stickstoffdioxid) zählen.

Die Hauptquellen von Stickstoffoxiden sind Verbrennungsmotoren und Feuerungsanlagen für Kohle, Öl, Gas, Holz und Abfälle. In Ballungsgebieten ist der Straßenverkehr die bedeutendste NO_x-Quelle, wobei Personenwagen mit Dieselmotoren mit 72,5 % den höchsten Anteil haben.

In Städten und dort besonders an stark verkehrsbeeinflussten Orten hat der Anteil des NO₂ am NO_x seit 2000 kontinuierlich zugenommen. An über der Hälfte der städtischen verkehrsnahen Messorte liegen die NO₂-Jahresmittelwerte über dem ab dem 1.1.2010 einzuhaltenden Grenzwert von 40 µg/m³.

NO_x (Stickoxide), dazu zählt auch Stickstoffmonoxid (NO) ist ein farb- und geruchloses, giftiges Gas, das an der Luft sofort zu Stickstoffdioxid (NO₂) reagiert.

NO₂ entsteht bei der Verbrennung fossiler Energieträger, wie Gas, Kohle und Öl, und ist daher unter anderem Bestandteil des Abgases von Kraft- und Luftfahrzeugen, von Öl- und Gas-Heizkesseln sowie von Gas- und Kohlekraftwerken.

NO₂ in höheren, dauerhaften Konzentrationen kann Gesundheitsschädlich sein und zum Beispiel  zu Entzündungsreaktionen in den Atemwegen führen sowie die Reizwirkung anderer Luftschadstoffe zusätzlich verstärken. In der Folge können Atemnot, Husten, Bronchitis, sowie steigende Anfälligkeit für Atemwegsinfekte sowie Lungenfunktionsminderung auftreten.

Besonders gefährdet sind Menschen, die in der Stadt leben. Denn gerade Ballungsgebiete sind im Vergleich zum Umland stärker mit Luftschadstoffen belastet. Der Straßenverkehr ist im urbanen Raum die Hauptquelle für Stickstoffoxide: Die höchsten Konzentrationen werden vorwiegend an viel befahrenen Straßen mit einer hohen Bebauung gemessen.

Verkehrsbezogene Stickoxide werden vorwiegend in den Städten mit Umweltzonen an über 500 Messstationen mehrmals täglich erfasst. Die Daten werden tagesaktuell Online durch das Umweltbundesamt für die verschiedensten Messstationen veröffentlich.

Die höchsten Stickoxidbelastungen treten vorwiegend in den Wintermonaten bei hohem Luftdruck auf. Da kalte Luft schwerer als warme ist, sammelt sich diese vorwiegend in Bodennähe. Da ein Luftaustausch mit den höheren Luftschichten während dieser Wetterperiode kaum mehr stattfindet, verbleiben die Luftschadstoffe in der unteren Luftschicht. Nebel oder trübe Luft sind ein typisches Phänomen.

Dieselmotoren von Personenwagen gelten als die Hauptquelle für die hohen Stickoxidwerte auf den Straßen und in den Städten. Dieselmotoren haben im Vergleich zu Benzinmotoren einen höheren Wirkungsgrad, was im Wesentlichen auf das Verbrennungsverfahren des Dieselmotors zurückzuführen ist. Da Dieselkraftstoff eine um ca. 10 % höhere Energiemenge bereitstellt, erfordert dies bei der Verbrennung einen höheren Luftanteil.

Bei der Entwicklung moderner Dieselmotoren stand meist der Verbrauchsvorteil und damit die Einsparung von CO2 im Vordergrund, was wiederum mit einem deutlich höheren Stickoxidausstoß in Kauf genommen werden musste. Besonders deutlich wird dies bei den EURO5-Dieselmotoren von Personenwagen, welche in den wenigsten Fällen bereits über eine moderne Abgasreinigung verfügen, die sog. AdBlue-Technologie, welche Harnstoff in den Abgasstrang einspritzt um Stickoxide zu reduzieren.
Bei diesen EURO5-Diesel-Pkws wurde ab Herbst 2015 eine wesentliche Diskrepanz zwischen den Stickoxidemissionen im realen Fahrbetrieb und den Messungen im Labor nachgewiesen. ADAC und viele weitere Prüfinstitute stellten bei diesen Fahrzeugen deutliche Abweichungen fest. Nicht wenige Fahrzeugmodelle zeigten im realen Fahrbetrieb (RDE = Real Drive Emission) Stickoxidwerte von über 1.000 mg/km, obwohl nur 180 mg/km im Labortest zulässig waren.

AdBlue, welches aus einer wässrigen Harnstofflösung besteht (32,5 Prozent Harnstoff und 67,5 Prozent destilliertes Wasser), wird in einem Extra-Tank im Fahrzeug mitgeführt und in den Abgasstrom eingespritzt. Unter Einwirkung von Hitze entsteht Ammoniak, der wiederum mit den Stickoxiden reagiert, die in einem SCR-Katalysator (SCR=selektive katalytische Reduktion) in harmlosen Stickstoff und Wasserdampf umgewandelt werden. Die Reduktion der Stickstoffemissionen soll bis zu 90 Prozent betragen.

Die selektive katalytische Reduktion bezeichnet ein Verfahren zur Minimierung des Stickoxid-Gehalts in den Abgasen. Eine Harnstoff-Wasserlösung wird vor dem SCR-Katalysator in den Abgasstrom eingespritzt. So entstehen während der selektiven katalytischen Reduktion Stickstoff und Wasser.

Der Begriff SCR (englisch selective catalytic reduction) bezeichnet eine Technik zur Reduktion von Stickoxiden in Abgasen von Feuerungsanlagen, Müllverbrennungsanlagen, Gasturbinen, Industrieanlagen und auch Verbrennungsmotoren. Die chemische Reaktion am SCR-Katalysator ist selektiv, das heißt, dass bevorzugt die Stickoxide (NO, NO2) reduziert werden, während unerwünschte Nebenreaktionen wie die Oxidation von Schwefeldioxid zu Schwefeltrioxid weitgehend unterdrückt werden.

Für die Reaktion von Stickoxid (NO, NO2) im Abgas von Dieselmotoren wird Ammoniak (NH3) benötigt, welches dem Abgas zugemischt wird. Dieses reagiert mit dem Stickoxid und wandelt dieses in Wasser (H2O) und Stickstoff (N2) um. Bei der Reaktion handelt es sich um eine sog. "Komproportionierung" der Stickoxide mit Ammoniak zu Stickstoff.

AdBlue® ist ein Markenname für eine wässrige, ungiftige und geruchlose Harnstofflösung, bestehend aus 32,5 Prozent Harnstoff und 67,5 Prozent demineralisiertem Wasser. Mit dieser Lösung kann der Ausstoß von Stickoxiden (NO_x) bei Dieselmotoren wesentlich reduziert werden.

Die wasserklare Lösung wird bedarfsgerecht in den Abgasstrom eingespritzt und führt zu einer selektiven katalytischen Reduktion (SCR) im SCR-Katalysator. Stickoxid reagiert dabei mit dem Ammoniak und wird zu Wasser und Stickstoff umgewandelt.