L’ATMOSFERA E I SUOI INQUINANTI

UNA PRESENTAZIONE DI ALESSANDRO AMURRI

INDICE• L’ATMOSFERA• GLI INQUINANTI• ANIDRIDE CARBONICA• ANIDRIDE SOLFOROSA• BIOSSIDO DI AZOTO• METANO• LE POLVERI SOTTILI

• Pur essendo presenti in atmosfera diverse specie di ossidi di ozoto, per quanto riguarda l’inquinamento dell’aria si fa quasi esclusivamente riferimento al termine NOx che sta ad indicare la somma pesata del monossido di azoto (NO) e del biossido di azoto (NO2).

L’ossido di azoto (NO) è un gas incolore, insapore ed inodore; è anche chiamato ossido nitrico. E’ prodotto soprattutto nel corso dei processi di combustione ad alta temperatura assieme al biossido di azoto (che costituisce meno del 5% degli NOx totali emessi). Viene poi ossidato in atmosfera dall’ossigeno e più rapidamente dall’ozono producendo biossido di azoto. La tossicità del monossido di azoto è limitata, al contrario di quella del biossido di azoto che risulta invece notevole.

Il biossido di azoto è un gas tossico di colore giallo-rosso, dall’odore forte e pungente e con grande potere irritante; è un energico ossidante, molto reattivo e quindi altamente corrosivo. Esiste nelle due forme N2O4 (forma dimera) e NO2 che si forma per dissociazione delle molecole dimere. Il colore rossastro dei fumi è dato dalla presenza della forma NO2 (che è quella prevalente). Il ben noto colore giallognolo delle foschie che ricoprono le città ad elevato traffico è dovuto per l’appunto al biossido di azoto. Rappresenta un inquinante secondario dato che deriva, per lo più, dall’ossidazione in atmosfera del monossido di azoto. Il biossido di azoto svolge un ruolo fondamentale nella formazione dello smog fotochimico in quanto costituisce l’intermedio di base per la produzione di tutta una serie di inquinanti secondari molto pericolosi come l’ozono, l’acido nitrico, l’acido nitroso, gli alchilnitrati, i perossiacetililnitrati, ecc. (per maggiori informazioni consiglio di fare riferimento alla parte del sito che tratta dello smog fotochimico).Si stima che gli ossidi di azoto contribuiscano per il 30% alla formazione delle piogge acide (il restante è imputabile al biossido di zolfo e ad altri inquinanti). Da notare che gli NOx vengono per lo più emessi da sorgenti al suolo e sono solo parzialmente solubili in acqua, questo influenza notevolmente il trasporto e gli effetti a distanza.

L’ATMOSFERA. L’atmosfera è l’involucro aeriforme che circonda il

nostro pianeta costituito da molti gas diversi tra i quali azoto,anidride carbonica,ossigeno,vapore acqueo, elio,idrogeno e altre quantità minori di altri gas insieme al pulviscolo atmosferico.. È formata da 5 strati gassosi chiamate sfere ognuno diverso dall’altro:

A partire dal basso la troposfera, la stratosfera, la mesosfera, la termosfera, e l’esosfera.

• Troposfera=h 12 -20 km costituita principalmente da vapore acqueo 0 gradi

• Stratosfera=50-60km• La temperatura aumenta e non

sono presenti le precipitazioni -70 a 17 gradi

• Mesosfera=60-80 km sono presenti idrogeno, elio e ioni.17-80 gradi

• Termosfera o ionosfera=100-400km, si manifesta la ionosizzazione dell’aria -80 a 0 gradi

• Esosfera= 500-2500 km, parte esterna finale , le particelle son sono più attratte dalla gravità.

GLI INQUINANTI.

Purtroppo,oggigiorno,il nostro pianeta è in grave pericolo: grazie soprattutto all’effetto serra, che a sua volta è condizionato dal bilancio termico globale, la nostra atmosfera si sta riscaldando sempre più sciogliendo i ghiacci e estinguendo molte specie vegetali e animali.

• L’uomo ne è la maggiore causa, grazie all’emissione di gas nocivi dalle ciminiere e dalle sue attività, come l’ anidride carbonica, gli ossidi di azoto, il metano, le polveri sottili e l’ anidride solforosa,che oltre a devastare l’ambiente in cui viviamo provocano anche malattie molto gravi.

Il bilancio termico globale e l’effetto serraIl bilancio termico globale è la differenza tra la radiazione solare in entrata e quella terrestre in uscita. In fatti il sole produce una enorme quantità di energia e la irradia nello spazio sottoforma di onde elettromagnetiche, con una poca misura d’onda,(onde corte) ma la Terra ne cattura solo una minima parte grazie alla nostra pesante atmosfera e si riscalda producendo anche lei del calore che avendo una lunghezza d’onda maggiore(onde lunghe) non riescono comunque però a riattraversare l’atmosfera (che si comporta come una specie di specchio) e genera l’effetto serra che comunque è quell’effetto naturale che permette tutt’oggi la vita.

L’ANIDRIDE CARBONICA• L'anidride carbonica è un'anidride (ossido di non metallo associato ad un

ossiacido) formata da un atomo di carbonio legato a due atomi di ossigeno. E' una sostanza fondamentale nei processi vitali delle piante e degli animali. E' inoltre il principale gas serra presente nell'atmosfera terrestre.

• . La sua formula chimica è CO2.• Produzione dell'anidride carbonica• L'anidride carbonica è il risultato della combustione di un composto organico in

presenza di una quantità di ossigeno sufficiente a completarne l'ossidazione. In natura, viene anche prodotta da batteri durante il processo di fermentazione ed è il sottoprodotto della respirazione.

• Le piante la utilizzano per la fotosintesi che, combinandola con l'acqua e per azione della luce solare e della clorofilla, la trasforma in glucosio liberando ossigeno come sottoprodotto.

• E' presente a basse concentrazioni nell'atmosfera della Terra, dove agisce come gas serra. La correlazione tra il rapido aumento della sua concentrazione nell'atmosfera nell'ultimo secolo - principalmente dovuto all'intenso uso di combustibili fossili - ed il fenomeno di riscaldamento globale con la conseguente contrazione dei ghiacciai ed espansione delle aree desertiche della Terra sembra ormai essere un fatto assodato.

• L'anidride carbonica è un gas incolore e inodore; non è tossica in sé, ma non è respirabile e quindi può provocare la morte per asfissia.

• Respirare un'atmosfera particolarmente ricca di CO2 produce un sapore acidulo in bocca ed un senso di irritazione nel naso e nella gola; ciò è dovuto al suo reagire con l'acqua per formare acido carbonico.

• Utilizzi• L'anidride carbonica solida, ossia il ghiaccio secco, viene usata per raffreddare e negli effetti

speciali per creare la nebbia. Viene prodotta comprimendo l'anidride carbonica fino a farla liquefare, quindi raffreddandola e lasciandola espandere velocemente. L'espansione causa una rapida caduta della temperatura che la fa ghiacciare in cristalli simili a neve, che vengono quindi compressi.

• In un'atmosfera di anidride carbonica il fuoco si spegne, per questo alcuni tipi di estintore contengono anidride carbonica liquida sotto pressione. Anche i giubbotti salvagente spesso contengono capsule di anidride carbonica liquida, usate per ottenere un rapido gonfiaggio in caso di emergenza.

• Le acque minerali frizzanti e le bibite gassate devono la loro effervescenza all'aggiunta di anidride carbonica. Alcune bibite, tra cui la birra ed i vini frizzanti contengono anidride carbonica come conseguenza della fermentazione che hanno subito.

• Ancora, è l'anidride carbonica che fa lievitare gli impasti; molti lieviti, naturali o chimici, sviluppano anidride carbonica per fermentazione o per reazione chimica.

• Anidride carbonica ed acqua sono le materie prime della fotosintesi; spesso l'aria all'interno delle serre è arricchita di anidride carbonica per stimolare la crescita delle piante; inoltre un'atmosfera contenente circa l'1% di anidride carbonica risulta letale per molti parassiti.

• Infine, l'anidride carbonica è impiegata in alcuni tipi di laser industriali.

L’ANIDRIDE SOLFOROSA• L’anidride solforosa o biossido di zolfo è un gas incolore, irritante, non infiammabile,

molto solubile in acqua e dall’odore pungente. Dato che è più pesante dell’aria tende a stratificarsi nelle zone più basse. Rappresenta l’inquinante atmosferico per eccellenza essendo il più diffuso, uno dei più aggressivi e pericolosi e di gran lunga quello più studiato ed emesso in maggior quantità dalle sorgenti antropogeniche.

• Deriva dalla ossidazione dello zolfo nel corso dei processi di combustione delle sostanze che contengono questo elemento sia come impurezza che come costituente fondamentale.

• FONTI INQUINANTI• Le emissioni naturali di biossido di zolfo sono principalmente dovute all’attività

vulcanica (circa 20 milioni di tonnellate l’anno). Le emissioni antropogeniche rappresentano più di 150 milioni di tonnellate all’anno e sono dovute principalmente ai processi di combustione dei combustibili fossili e liquidi (carbone, petrolio, gasolio); oltre il 90% del biossido di zolfo viene prodotto nell’emisfero Nord. Oltre il 90% dello zolfo presente nel combustibile viene trasformato in biossido.L’emissione di biossido di zolfo in Italia è approssimativamente dovuta per il 5% al riscaldamento domestico, per il 40% ai processi industriali comprese le combustioni e per il 50% alla produzione di energia elettrica ad opera delle centrali termoelettriche; assieme le altre sorgenti contribuiscono per un valore pari al 5%.

• Per l’elevata solubilità in acqua il biossido di zolfo viene facilmente assorbito dalle mucose del naso e del tratto superiore dell’apparato respiratorio L’alta reattività lo rende un composto estremamente irritante. EA basse concentrazioni gli effetti del biossido di zolfo sono principalmente legati a patologie dell’apparato respiratorio come bronchiti, asma e tracheiti e ad irritazioni della pelle, degli occhi e Brevi esposizioni di 10’ a concentrazioni di 3 mg/mc provocano un aumento del ritmo respiratorio e del battito cardiaco; concentrazioni di 25 mg/mc provocano irritazioni agli occhi, al naso ed alla gola, oltre ad un aumento della frequenza cardiaca. Concentrazioni maggiori di 5 g/mc producono asfissia tossica con morte per collasso cardiocircolatorio.

• L’azione principale operata ai danni dell’ambiente da parte degli ossidi di zolfo consiste nell’acidificazione delle precipitazioni meteorologiche con la conseguente compromissione dell’equilibrio degli ecosistemi interessati. Gli effetti corrosivi dell’acido solforico si riscontrano anche sui materiali da costruzione, sui metalli e sulle vernici. L’acido solforico trasforma i carbonati insolubili dei monumenti e delle opere d’arte in solfati solubili che vengono dilavati per azione della pioggia. .Il biossido di zolfo a basse concentrazioni provoca un rallentamento nella crescita delle piante, mentre ad alte concentrazione ne provoca la morte alterandone la fisiologia in modo irreparabile. Nelle foglie il biossido di zolfo viene trasformato in acido solforoso e solfiti, da questi per ossidazione si generano i solfati (la forma in cui lo zolfo viene metabolizzato nelle piante). Quando il livello di anidride solforosa nell’aria diviene insostenibile, nelle foglie si accumulano inutilizzati i solfiti che ad alta concentrazione causano la distruzione della clorofilla, il collasso delle cellule e la necrosi dei tessuti. Le foglie presentano fra i margini e le nervature delle aree irregolari di colore bianco, giallo o marrone, che presentano necrosi; negli aghi delle conifere diviene marrone l’apice delle foglie. Questi effetti aumentano quando si è in presenza di un’umidità relativa elevata, vi sono alte temperature, c’è un’intensa luminosità ed anche nel caso in cui le piante siano vecchie. L’effetto di una esposizione prolungata a concentrazioni di anidride solforosa incapaci di causare sintomi evidenti è più difficile da rilevare: consiste in una serie di alterazioni fisiologiche fra le quali la riduzione della crescita e della riproduzione e la senescenza anticipata. L’effetto sulle piante è particolarmente accentuato quando l’anidride solforosa si trova in presenza di ozono (sinergismo).

IL GAS METANO• Il metano è il risultato della decomposizione di alcune sostanze organiche in assenza di

ossigeno. È quindi classificato anche come biogas. La maggior parte del metano viene ottenuta per estrazione dai suoi giacimenti sotterranei, dove spesso è abbinato ad altri idrocarburi, frutto della decomposizione di sostanze organiche sepolte in profondità in tempi preistorici.

• Le principali fonti di emissione di metano nell'atmosfera sono:• decomposizione di rifiuti solidi urbani nelle discariche• fonti naturali (paludi): 23%• estrazione da combustibili fossili: 20%• processo di digestione degli animali (bestiame): 17%• batteri trovati nelle risaie: 12%• riscaldamento o digestione anaerobica delle biomasse.• Dal 60% all'80% delle emissioni mondiali è di origine umana. Esse derivano principalmente

da miniere di carbone, discariche, attività petrolifere , gasdotti e agricoltura.[5]

• Oltre a ciò, si stima che esistano grandi quantità di metano in forma di clatrati di metano sui fondali oceanici.

• Il metano nell'atmosfera terrestre • Il metano è un gas serra presente nell'atmosfera terrestre in concentrazioni molto

inferiori a quelle della CO2 ma con un potenziale di riscaldamento globale ben 21 volte superiore[6].

• La sua concentrazione in atmosfera è aumentata da 700 ppb (parti per miliardo) nel periodo 1000-1750 a 1.750 ppb nel 2000, con un incremento del 150%[7].

• Il metano è responsabile del 18% dell'incremento dell'effetto serra[8].• È USATO TUTT’OGGI MAGGIORMENTE COME COMBUSTIBILE.

LE POLVERI SOTTILI

• Le polveri sottili sono particelle di materia allo stato solido o liquido che si trovano sospese nell'aria. Le polveri sottili sono conosciute anche con l'acronimo inglese PM (Particulate Matter). Le particelle sono classificate in base alla loro composizione, provenienza e dimensione. Quanto più sono piccole le polveri sottili, tanto più queste diventano un pericolo per la salute umana.

• Date le loro minuscole dimensioni, le polveri sottili – in particolare le componenti più fini – possono penetrare nelle ramificazioni più sottili dei polmoni, per poi raggiungere, in parte, i vasi linfatici e sanguigni.

• Fonti importanti polveri fini sono il traffico motorizzato, la combustione del legno, i cantieri edili . Anche all'interno delle nostre abitazioni o dei nostri uffici siamo esposti alle polveri sottili provenienti principalmente dal fumo di sigaretta, oltre che da stufe e da fornelli.

• Chi è a rischio e quali sintomi provocano le polveri sottili?• Chi è affetto da malattie cardiovascolari o polmonari, sia adulti che anziani che bambini sono considerati

soggetti ad alto rischio specialmente durante lo svolgimento di attività fisiche L'esercizio fisico, inoltre, può aggravare i sintomi in quanto l'aumento del ritmo e della profondità della respirazione determina una maggiore inalazione di polveri sottili.

• Chi è affetto da asma o Bronchite Cronica Ostruttiva è estremamente a rischio in quanto le polveri fini possono determinare un peggioramento di tali patologie.

• Anziani :rappresentano un gruppo sensibile in quanto possono presentare patologie cardiovascolari o polmonari e diabete non diagnosticati .Quanto sopra viene confermato da numerosi studi epidemiologici dai quali risulta che l’aumentare delle concentrazioni di PM10 determina un aumento dei ricoveri ospedalieri.

• I bambini sono un gruppo ad alto rischio in quanto il loro apparato respiratorio è in fase di sviluppo e sono spesso impegnati in intense attività fisiche all’aperto.

• I fattori che determinano un aumentano del rischio di infarto , quali alta pressione sanguigna ed alti livelli di colesterolo, possono determinare un aumento del rischio.

• Sembra che il livello di rischi vari in funzione dell’età .Generalmente è molto alto durante l’infanzia , diminuisce nell’adolescenza e l’età adulta per poi aumentare di nuovo.

• In individui in buon salute possono manifestarsi sintomi temporanei quali irritazioni degli occhi , naso e gola, infiammazioni locali delle vie respiratorie che causano tosse, dispnea e bronchiti.

• I sintomi di cui sopra possono acutizzarsi in individui che soffrono di patologie quali:• insufficienza polmonare, che possono presentare sintomi qualiinsufficienza respiratoria, tosse ed un non

comune affaticamento. In presenza di questi sintomi è consigliabile ridurre l’esposizione alle polveri e contattare un medico

• asma: quando sono previsti aumenti della concentrazione di polveri sottili è consigliabile seguire il “piano di controllo asma”

• patologie cardiovascolari: l’esposizione al particolato può causare gravi problemi, quali infarti , anche per esposizioni di brevi periodo, senza che si manifesti alcun preavviso sintomatico.Sintomi quali palpitazioni , dolore allo sterno o un non comune affaticamento possono indicare l’insorgere di una grave patologia.