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Chimica dell'ambiente Chimica ambientale Rita Giovannetti.

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Presentazione sul tema: "Chimica dell'ambiente Chimica ambientale Rita Giovannetti."— Transcript della presentazione:

1 Chimica dell'ambiente Chimica ambientale Rita Giovannetti

2 Chimica dell'ambiente La Scienza ambientale

3 Chimica dell'ambiente La Scienza ambientale Latmosfera è il sottile strato di gas che circonda la superficie terrestre. Lidrosfera contiene lacqua terrestre. La geosfera è composta dalla terra solida, compreso il suolo che sostiene la vita della maggior parte delle piante. Tutti gli esseri viventi della terra compongono la biosfera.

4 Chimica dell'ambiente Chimica dellambiente La chimica dellambiente lo studio delle sorgenti, delle reazioni, del trasporto, degli effetti del destino delle specie chimiche in acqua, suolo e aria degli effetti della tecnologia su di essi. la chimica dellambiente: interazioni tra acqua,aria, terra, vita e tecnologia.

5 Chimica dell'ambiente Acqua, aria, suolo, vita, tecnologia Acqua Sostanza di importanza vitale in tutte le parti dell'ambiente. Copre il 70% circa della superficie della Terra. Si trova in tutte le sfere dell'ambiente. E parte essenziale di tutti i sistemi viventi ed è il mezzo dal quale la vita si è evoluta e in cui esiste. L'energia e la materia sono trasportate dall'acqua.

6 Chimica dell'ambiente Acqua, aria, suolo, vita, tecnologia Acqua L'acqua scioglie i costituenti solubili dei minerali e li trasporta Trasporta il nutrimento per le piante dal suolo all'interno di esse, attraverso le radici. L'energia solare assorbita nellevaporazione viene trasportata come calore latente e rilasciata sulla terra emersa. Il rilascio del calore latente fornisce l'energia che trasporta il calore dalle regioni equatoriali verso i poli terrestri causando fortissime tempeste.

7 Chimica dell'ambiente Acqua, aria, suolo, vita, tecnologia Aria ed atmosfera L'atmosfera è un mantello protettivo che alimenta la vita sulla Terra e la protegge dall'ambiente ostile dello spazio. è la sorgente di biossido di carbonio e di ossigeno fornisce l'azoto per i batteri fissatori come parte fondamentale del ciclo idrologico, trasporta l'acqua dagli oceani alla terra emersa ha una funzione protettiva per la vita, stabilizza la temperatura della Terra

8 Chimica dell'ambiente Acqua, aria, suolo, vita, tecnologia II suolo Litosfera: mantello più esterno e dalla crosta è estremamente sottile, se paragonata al diametro terrestre, e varia tra i 5 e i 40 Km di spessore.

9 Chimica dell'ambiente Acqua, aria, suolo, vita, tecnologia II suolo…. la geologia è la scienza della geosfera: parte minerale della crosta terrestre. l'acqua, coinvolta nella erosione delle rocce e nella formazione dei minerali, l'atmosfera e il clima, che hanno profondi effetti utilizza la chimica per spiegare la natura e il comportamento dei materiali geologici, la fisica per spiegare il loro comportamento meccanico la biologia per spiegare le mutue interazioni tra geosfera e biosfera.

10 Chimica dell'ambiente Acqua, aria, suolo, vita, tecnologia II suolo La tecnologia moderna ha una profonda influenza sulla geosfera. La parte più importante della geosfera, è il suolo Sul suolo crescono le piante e, virtualmente, tutti gli organismi terrestri dipendono da esso per la loro esistenza. La produttività del suolo è fortemente influenzata dalle condizioni ambientali e dagli eventuali inquinanti presenti.

11 Chimica dell'ambiente Acqua, aria, suolo, vita, tecnologia La vita La biologia è la scienza della vita. Essa è basata sulle specie chimiche sintetizzate biologicamente è una componente chiave della scienza e della chimica dell'ambiente. per guardare alla biosfera dal punto di vista delle popolazioni delle diverse specie

12 Chimica dell'ambiente Acqua, aria, suolo, vita, tecnologia La vita l'ecologia è lo studio dei fattori ambientali che influiscono sugli organismi e del modo in cui gli organismi interagiscono con questi fattori e tra di loro. Ecosistema: insieme degli organismi mutuamente interagenti e dell'ambiente in cui vengono scambiati materiali in modo essenzialmente ciclico, possiede componenti fisiche, chimiche e biologiche, insieme a fonti energetiche e percorsi di scambio di energia e materiali.

13 Chimica dell'ambiente Acqua, aria, suolo, vita, tecnologia La tecnologia La tecnologia tratta dei modi in cui gli uomini lavorano con i materiali e l'energia. usata per benessere e sopravvivenza. è essenziale nello studio della scienza dell'ambiente, a causa della sua enorme influenza su di esso. La sfida è adoperare la tecnologia tenendo conto dell'ambiente

14 Chimica dell'ambiente Acqua, aria, suolo, vita, tecnologia La tecnologia La tecnologia, applicata correttamente, può risultare enormemente positiva per la salvaguardia dell'ambiente. La più scontata delle sue applicazioni è il controllo dell'inquinamento dell'acqua e dell'aria nella prevenzione nella formazione degli inquinanti. La tecnologia dovrà essere sempre più utilizzata per sviluppare processi altamente efficienti.

15 Chimica dell'ambiente Energia e cicli energetici I cicli biogeochimici, e virtualmente tutti i processi che avvengono sulla Terra, sono azionati dall'energia proveniente dal sole. Il sole praticamente emette radiazioni come un corpo nero, trasmette energia alla Terra sotto forma di radiazione elettromagnetica L'energia nei sistemi naturali viene trasferita come calore Questi trasferimenti sono governati dalle leggi della termodinamica.

16 Chimica dell'ambiente Energia e cicli energetici La prima legge della termodinamica stabilisce che, anche se l'energia può essere trasferita o trasformata, essa viene conservata e non persa. La seconda legge della termodinamica descrive la tendenza al disordine nei sistemi naturali: ogni volta che l'energia viene trasformata, una parte viene dissipata

17 Chimica dell'ambiente Energia e cicli energetici Luce e radiazioni elettromagnetiche L'energia può essere trasportata attraverso lo spazio alla velocità della luce, come radiazione elettromagnetica Le radiazioni elettromagnetiche, in particolare la luce, sono di massima importanza nel considerare l'energia nei sistemi ambientali.

18 Chimica dell'ambiente Energia e cicli energetici Luce e radiazioni elettromagnetiche La radiazione elettromagnetica ha un carattere ondulatorio. Le onde si muovono alla velocità della luce, e, ed hanno lunghezza d'onda (λ), ampiezza, e frequenza ( ) caratteristiche. λ =c

19 Chimica dell'ambiente Energia e cicli energetici Luce e radiazioni elettromagnetiche le radiazioni elettromagnetiche hanno anche carattere di particelle: l'energia radiante può essere assorbita o emessa solo in pacchetti discreti chiamati quanti o fotoni. L'energia ogni fotone è data da: E = h dove h è la costante di Planck, 6,63x Js (joule x secondi). l'energia di un fotone è tanto maggiore quanto maggiore è la frequenza dell'onda ad esso associata (e quanto minore è la lunghezza d'onda).

20 Chimica dell'ambiente Energia e cicli energetici Flusso di energia e fotosintesi nei sistemi viventi Mentre i materiali vengono riciclati attraverso gli ecosistemi il flusso di energia utile può essere visto essenzialmente come un processo a senso unico. L'energia solare incidente può essere considerata come energia ad alta forza

21 Chimica dell'ambiente Energia e cicli energetici Flusso di energia e fotosintesi nei sistemi viventi l'energia solare catturata dalle piante verdi stimola la clorofilla, che permette quei processi metabolici che producono i carboidrati da acqua e biossido di carbonio. Assorbimento energia solare Sole Clorofilla energetica Acqua Trasferimento di energia attraverso ATP ad alta energia Biossido di carbonio Sintesi di carboidrati Carboidrati CH 2 O Ossigeno O 2

22 Chimica dell'ambiente Impatto umano e inquinamento L'inquinamento dell'ambiente può essere suddiviso in inquinamento dell'acqua, inquinamento dell'aria ed inquinamento del suolo. Queste tre aree sono tutte collegate tra loro. Per esempio, alcuni gas immessi nell'atmosfera possono essere convertiti in acidi forti attraverso processi chimici atmosferici, quindi ricadere sulla terra come piogge acide ed inquinare l'acqua abbassandone il pH. I rifiuti pericolosi, laddove impropriamente scaricati, possono permeare nell'acqua di falda, che può essere immessa come acqua inquinata nei fiumi.

23 Chimica dell'ambiente Impatto umano e inquinamento inquinante è quella di una sostanza presente in concentrazione maggiore rispetto a quella naturale, che ha un netto effetto dannoso sull'ambiente Le sostanze contaminanti, che non sono classificate come inquinanti a meno che non abbiano qualche effetto dannoso, comportano delle deviazioni dalla normale composizione dell'ambiente. Ogni inquinante ha origine da una sorgente. La sorgente è particolarmente importante perché generalmente è il luogo più logico per eliminare l'inquinamento. Dopo che un inquinante è stato rilasciato da una sorgente, esso può agire su di un recettore.

24 Chimica dell'ambiente Impatto umano e inquinamento Il recettore è qualsiasi cosa su cui l'inquinante ha effetto. se l'inquinante ha vita lunga, può essere immagazzinato in un sink (pozzo). un muro di calcare può essere un sink per l'acido solforico proveniente dall'atmosfera, a causa della reazione: CaCO 3 + H 2 SO 4 -> CaSO 4 + H 2 O + CO 2

25 Chimica dell'ambiente Tecnologia: problemi e soluzioni La moderna tecnologia ha fornito i mezzi per una massiccia alterazione dell'ambiente e per il suo inquinamento. Tuttavia essa, applicata in modo intelligente ed unitamente ad una buona conoscenza delle problematiche dell'ambiente, può anche fornire i mezzi per trattare i problemi dell'inquinamento e della degradazione dell'ambiente. Nonostante tutti i problemi che comporta, la tecnologia basata sulle solide fondamenta della scienza dell'ambiente può essere efficacemente utilizzata per risolvere i problemi dell'ambiente.

26 Chimica dell'ambiente Minimizzare limpatto ambientale un generico processo di produzione con una accurata progettazione in modo da minimizzare limpatto ambientale Processi produttivi Prodotti e sottoprodotti utili. Scarichi che possono richiedere trattamenti Mezzi di reazione (acqua, solventi organici) Catalizzatori Reagenti Contaminanti (impurezze) Emissioni atmosferiche Riciclo Sottoprodotti recuperati Acque di scaricoSolidi e liquami

27 Chimica dell'ambiente Minimizzare limpatto ambientale Sistemi di controllo computerizzati Uso di materiali che minimizzino i problemi di inquinamento Processi e materiali che consentano il massimo di riciclaggio e minima produzione di sottoprodotti. Trattamento biologico dei rifiuti. Uso di migliori catalizzatori.

28 Chimica dell'ambiente Cicli della materia Antroposfera Atmosfera Biosfera GeosferaIdrosfera Ciclo generale che mostra lo scambio di materia tra atmosfera, biosfera, antroposfera, geosfera e idrosfera. Ciclo generale che mostra lo scambio di materia tra atmosfera, biosfera, antroposfera, geosfera e idrosfera.

29 Chimica dell'ambiente Cicli della materia Infiltrazione verso acqua sotterranea Acqua sotterranea Massa di neve, ghiaccio

30 Chimica dell'ambiente Cicli della materia Scambio di materiali tra le possibili sfere dell'ambiente Da A AtmosferaIdrosferaBiosferaGeosferaAntroposfera Atmosfera-H2OH2O0202 H 2 S, partic.SO 2,CO 2 IdrosferaH2OH2O-{CH 2 0} Soluti minerali Inquinanti delle acque BiosferaO 2, CO 2 H2OH2O- Nutrienti minerali Fertilizzanti GeosferaH2OH2OH2OH2O Materiale organico Rifiuti pericolosi AntroposferaO 2, N 2 H2OH2OAlimentiMinerali-

31 Chimica dell'ambiente Cicli endogeni ed esogeni Cicli endogeni: rocce del sottosuolo di vario tipo Cicli esogeni: sulla superficie della Terra con componenti dell'atmosfera. Sedimenti e suolo: equamente ripartiti tra i due cicli e costituiscono l'interfaccia principale tra essi.

32 Chimica dell'ambiente Cicli endogeni ed esogeni Atmosfera Roccia sedimentaria Roccia Ignea Magma Biosfera Roccia metamorfica Idrosfera Sedimenti Suolo

33 Chimica dell'ambiente Cicli endogeni ed esogeni Cicli biogeochimici : carbonio, azoto, ossigeno, fosforo e zolfo. cicli esogeni: l'elemento in questione realizza parte del ciclo stesso nell'atmosfera (O2 per l'ossigeno, N2 per l'azoto, CO2 per il carbonio). Altri, in particolare il ciclo del fosforo, non possiedono componenti gassose e sono endogeni. Tutti i cicli di sedimentazione coinvolgono soluzioni saline o soluzioni del suolo che contengono sostanze rilasciate da minerali erosi: –si possono depositare come formazioni minerali –oppure possono essere assorbite dagli organismi come nutrienti.

34 Chimica dell'ambiente Cicli Biogeochimici Carbonio, idrogeno, ossigeno, fosforo, azoto, zolfo e tutti gli altri elementi essenziali per la vita: circolano tra lambiente fisico e quello vivente degli organismi Il flusso di energia attraverso gli ecosistemi è unidirezionale: ogni ecosistema ha bisogno di una fonte costante di energia fresca. Ogni elemento ha il suo ciclo e, questi cicli sono in relazione tra di loro

35 Chimica dell'ambiente Cicli Biogeochimici Nella Biosfera gli elementi chimici passano continuamente dagli esseri viventi allambiente fisico e viceversa. Passaggio di elementi da un organismo allaltro: catene alimentari, trasporto nellambiente fisico.

36 Chimica dell'ambiente Produttori Consumatori Decompositori Energia solare Aria TerraAcqua Serbatoi X in forma semplice X in forma complessa La natura ciclica del movimento di un ipotetico elemento X. Le linee tratteggiate indicano cammini alternativi o meno comunemente usati. Cicli Biogeochimici

37 Chimica dell'ambiente Produttori Consumatori Decompositori Energia solare Aria TerraAcqua Serbatoi X in forma semplice X in forma complessa La natura ciclica del movimento di un ipotetico elemento X. Le linee tratteggiate indicano cammini alternativi o meno comunemente usati. Cicli Biogeochimici

38 Chimica dell'ambiente Cicli Biogeochimici Cè una stretta interdipendenza dei componenti abiotici (non viventi) e biotici della biosfera. Gli organismi viventi: fanno avvenire maggior parte delle reazioni chimiche che trasformano un elemento essenziale durante il suo ciclo. mediano molte delle reazioni chimiche che così possono avvenire con efficienza. forniscono molti dei cammini di reazione.

39 Chimica dell'ambiente Cicli Biogeochimici Stabilità: più di un percorso in ogni ciclo fermate intermedie o cicli contenuti in altri cicli nei percorsi. i percorsi alternativi mantengono il funzionamento stabile di un ciclo e, se un percorso è impedito, il flusso può continuare attraverso altri percorsi. Più percorsi vi sono entro un ciclo, migliori sono le probabilità che non si abbia accumulo o carenza dellelemento in alcun punto. in un ciclo laumento o la diminuzione del moto di un elemento attraverso un cammino è compensato da variazioni di velocità di flusso attraverso altri cammini.

40 Chimica dell'ambiente Cicli Biogeochimici POOL DI RISERVA E POOL DI SCAMBIO Ciascun ciclo può essere diviso in due compartimenti o "pools, caratterizzati da vari tassi di scambio fra di loro: pool di riserva, che costituisce il componente più ampio,meno attivo e generalmente non-biologico pool di scambio (pool labile), una porzione più piccola, più attiva ed in rapido movimento tra gli organismi e l'ambiente POOL DI RISERVA POOL DI SCAMBIO

41 Chimica dell'ambiente Cicli Biogeochimici In base alla localizzazione del pool di riserva, i cicli biogeochimici vengono distinti in: gassosi, dove il pool di riserva è l'atmosfera o l'idrosfera es: ciclo dell'azoto ciclo dell'acqua ciclo del carbonio sedimentari, dove l'elemento è presente in una riserva localizzata nella litosfera es: ciclo del fosforo ciclo dello zolfo ciclo del ferro

42 Chimica dell'ambiente Cicli Biogeochimici Differenze tra cicli gassosi e sedimentari I cicli sedimentari: più semplici, meno percorsi diversi sono seriamente danneggiati più facilmente dei cicli gassosi. le sostanze nutrienti tendono a essere meno facilmente disponibili agli organismi viventi di quelle dei cicli gassosi. insufficiente riciclaggio meno bilanciati.

43 Chimica dell'ambiente Ciclo del carbonio CO 2 atmosferica Solubilizzazione e processi chimici C inorganico solubile prevalentemente HCO 3 - C fissato (CH 2 O) e C xenobiotico C inorganico insolubile prevalentemente CaCO 3 e CaCO 3 *MgCO 3 C organico fissato: idrocarburi, C x H 2x.. Precipitazione chimica e incorporazione del carbonio minerale nelle conchiglie Biodegradazione Fotosintesi Dissoluzione come CO 2 disciolta Xenobioti prodotti da materie prime di origine petrolifera Processi biogeochimici

44 Chimica dell'ambiente Ciclo del carbonio il carbonio viene trasferito in sistemi biologici e infine nella geosfera e nell'antroposfera in forma di carbon fossile e di combustibile fossile: –attraverso l'energia solare il carbonio organico o biologico, {CH2O}, è contenuto in molecole ricche di energia, che possono reagire con molecole di ossigeno, O 2, per riformare il biossido di carbonio e produrre energia: –in un organismo ciò può avvenire biochimicamente attraverso la respirazione aerobica, –oppure può avvenire attraverso una combustione, come quando viene bruciato del carbone o del combustibile fossile.

45 Chimica dell'ambiente Ciclo del carbonio Nel ciclo del carbonio sono fortemente coinvolti microrganismi mediatori in cruciali reazioni biochimiche…. Le alghe fotosintetiche fissano il carbonio predominante in acqua: –quando esse consumano CO 2 il pH dell'acqua sale, favorendo la precipitazione di CaCO 3 e di CaCO 3 *MgCO 3. Il carbonio organico fissato dai microrganismi: –viene trasformato da processi biogeochimici in petrolio fossile, kerogene, carbone e lignite.

46 Chimica dell'ambiente Ciclo del carbonio Nel ciclo del carbonio sono fortemente coinvolti microrganismi mediatori in cruciali reazioni biochimiche…… Il carbonio organico delle biomasse, del petrolio e delle sorgenti xenobiotiche –viene degradato da microrganismi e riportato in atmosfera come CO 2. Gli idrocarburi come quelli contenuti nel petrolio grezzo, e alcuni idrocarburi ottenuti per sintesi: –vengono degradati da microrganismi. –meccanismo importante nell'eliminazione degli idrocarburi inquinanti, come quelli che sono stati immessi accidentalmente in acqua o sul suolo.

47 Chimica dell'ambiente H2OH2O Riduzione catalizzata da enzimi Batteri ni- trificanti Riduzione catalizzata da enzimi in organismi superiori Ciclo dellazoto N2N2N2N2NO NO 2 NO 3 - NO 2 - NH 3 NH 4 + Proteine negli organismi fissatori Proteine vegetali e animali prodotti di rifiuto Organismi in decomposizione Fissazione biologica Fissazione industriale Scariche elettriche, combustione ad alta temperatura Sintesi di proteine e amminoacidi Organismi in decomposizione Batteri denitrificanti N2ON2O O2O2 La freccia tratteggiata rappresenta un cammino meno importante. Limportanza di ogni serbatoio e di ogni cammino dipende dal particolare ecosistema considerato.

48 Chimica dell'ambiente Ciclo dellazoto Stato di ossidazione FormulaNome N 2 O 5 HNO 3 NO 3 - NO 2 HNO 2 NO 2 - NO N 2 O N 2 NH 3 NH 4 + Pentossido di diazoto Acido nitrico Ione nitrato Diossido di azoto Acido nitroso Ione nitrito Ossido di azoto Ossido nitroso Azoto Ammoniaca Ione ammonio -ammino acidi Ammidi Proteine Forme ossidate Forme ridotte

49 Chimica dell'ambiente Ciclo dellazoto serie di reazioni di ossidazione e di riduzione dellazoto e di alcuni suoi composti. avvengono per azione degli organismi viventi (piante verdi, alghe, batteri, funghi) –che forniscono o lenergia per produrre molte reazioni o sostanze che accelerano le reazioni, o entrambi le cose. Il ciclo è pertanto uninterazione intima tra organismi viventi e lambiente fisico: –il benessere delluno dipende dallaltro.

50 Chimica dell'ambiente Ciclo dellazoto

51 Chimica dell'ambiente Ciclo dellazoto Chimica dellazoto e dei suoi composti Nel ciclo dellazoto, lazoto libero, o elementare, esiste quasi esclusivamente nellaria: –l'atmosfera è infatti costituita per il 78 % in volume di azoto elementare, N 2 Certi composti dellazoto sono localizzati nel terreno e nellacqua. L'azoto, è un costituente essenziale delle proteine. La molecola N 2 è molto stabile, –Per rompere una molecola di N2 occorrono 225 kcal di energia: –N kcal 2N –Ciò avviene quindi attraverso processi altamente energetici, come ad esempio scariche elettriche.

52 Chimica dell'ambiente Ciclo dellazoto Chimica dellazoto e dei suoi composti Fissazione Lazoto molecolare N 2 non può essere usato direttamente ma viene fissato, da processi biochimici mediati da microrganismi –lo trasformano in composti solubili in acqua (NO 3 -, NH 4 + e NH 3 ) e quindi assimilabili dagli organismi attraverso il ciclo biogeochimico –mediante luso di enzimi per accelerare le reazioni

53 Chimica dell'ambiente Ciclo dellazoto Chimica dellazoto e dei suoi composti Lazoto rientra nellambiente in parecchi modi –la via più ovvia è attraverso la morte degli organismi. I loro corpi vengono decomposti da funghi e batteri: – che rilasciano ammoniaca e ioni ammonio i quali poi con un processo chiamato nitrificazione –possono essere utilizzati per la formazione di nitrati

54 Chimica dell'ambiente Ciclo dellazoto Chimica dellazoto e dei suoi composti Nella nitrificazione si distinguono i batteri nitrificatori, – che trasformano l'ammoniaca in nitriti (NO 2 - ), i batteri nitratatori, – che, a loro volta, ossidano i nitriti e contribuiscono alla produzione dei nitrati (NO 3 -).

55 Chimica dell'ambiente Ciclo dellazoto Chimica dellazoto e dei suoi composti Nel corso della decomposizione avviene la denitrificazione, sempre a opera di batteri (anaerobi eterotrofi) – attraverso la quale gli ossidi di N sono ridotti ad azoto molecolare o a biossido di azoto – quindi restituiti allatmosfera.

56 Chimica dell'ambiente Ciclo dellazoto Autoregolazione Il ciclo dellazoto è auto-regolante: – può mantenere lequilibrio – vi è poco accumulo o impoverimento di azoto nei serbatoi dellecosistema. Lunico squilibrio nel bilancio: – riguarda la perdita di azoto organico che finisce nei sedimenti marini profondi e inaccessibili.

57 Chimica dell'ambiente Ciclo dellazoto Autoregolazione I nitrati formati in questi sedimenti per azione batterica: – possono nel tempo essere riportati alla superficie della terra per formare depositi concentrati di nitrati. – In altri casi, i meccanismi naturali del ciclo sono incapaci di ristabilire lequilibrio.

58 Chimica dell'ambiente Ciclo dellazoto Autoregolazione Lattività antropica ha creato disequilibri locali alterando la quantità di ione nitrato negli ecosistemi: – sia togliendo nitrati da alcuni ecosistemi – che aggiungendo troppi nitrati ad altri ecosistemi con inevitabile cattiva distribuzione e accelerazione di vari percorsi del ciclo – Influenzando anche altri cicli.

59 Chimica dell'ambiente Ciclo dellazoto Energia nel ciclo dellazoto muovendosi nel suo ciclo lazoto subisce una serie di ossidazioni e riduzioni. la riduzione dellazoto molecolare e combinato ad altre forme di azoto richiede energia –che è fornita direttamente o indirettamente da microrganismi associati nella trasformazione. Inversamente, lossidazione dellazoto combinato libera energia che può essere utilizzata dagli organismi; –questo perché reagisce con lossigeno molecolare che prende parte alla maggior parte delle reazioni redox. –In tali reazioni lossigeno molecolare riceve elettroni da un atomo meno elettronegativo come carbonio e azoto ossidandoli.

60 Chimica dell'ambiente Ciclo dellazoto Energia nel ciclo dellazoto In tali trasformazioni la perdita di energia come calore è inevitabile – quindi, per il funzionamento ininterrotto del ciclo è importante un continuo rifornimento di energia. Mentre lazoto circola in modo ciclico, – lenergia è dissipata come calore che non può essere utilizzato dagli organismi – Il flusso di energia è unidirezionale mentre quello dei nutrienti è ciclico.

61 Chimica dell'ambiente Ciclo dellossigeno

62 Chimica dell'ambiente Ciclo del fosforo

63 Chimica dell'ambiente Ciclo dello zolfo

64 Chimica dell'ambiente Riepilogo I cicli del carbonio, zolfo e azoto contengono composti gassosi –che permettono agli elementi di circolare attraverso un cammino atmosferico e sono legati tra loro attraverso i cicli dellossigeno e dellacqua. Se è attivo luno, sono attivi anche gli altri. Maggiore è il numero di cammini alternativi esistenti nel ciclo biogeochimico di un elemento tra un punto allaltro – meglio quel ciclo sarà capace di adattarsi a piccoli disturbi di breve durata, e più perfetto sarà quel ciclo. I cicli gassosi tendono ad essere autoregolanti mentre quelli sedimentari lo sono di meno: –a causa della loro natura più semplice e alla loro tendenza a perdere il loro elemento in sedimenti, dove lelemento è inaccessibile agli organismi e al riciclaggio.

65 Chimica dell'ambiente ATMOSFERA TERRESTRE INQUINAMENTO ATMOSFERICO

66 Chimica dell'ambiente

67 ATMOSFERA TROPOSFERA Va dal livello del mare fino a 11 km di altitudine a diretto contatto con litosfera e idrosfera. A questo livello avvengono i fenomeni climatici: movimenti orizzontali e verticali delle masse daria. Lo strato daria a più diretto contatto con la superficie terrestre fino ad 1Km di altezza è caratterizzato da un buon mescolamento dovuto ai moti convettivi. Durante la notte lo spessore è ridotto dalle maggiori condizioni di stabilità dellaria: la presenza di alcuni contaminanti in prossimità del suolo può essere maggiore durante la notte!!

68 Chimica dell'ambiente ATMOSFERA STRATOSFERA Arriva a 50 km circa Si verifica un aumento di temperatura che stabilizza il movimento delle particelle di aria verso lalto e quindi il mescolamento verticale. Il flusso di aria è prevalentemente orizzontale. Poiché non vi è pioggia per pulire latmosfera dai contaminanti, questi permangono per tempi molto lunghi e possono spostarsi per grandi distanze. E caratterizzata dalla presenza di un sottile strato di ozono responsabile dellassorbimento della radiazione ultravioletta proveniente dal sole.

69 Chimica dell'ambiente ATMOSFERA MESOSFERA Va da 50 a 85 km circa. Il gradiente di temperatura si inverte nuovamente. Si hanno rapidi mescolamenti verticali.

70 Chimica dell'ambiente ATMOSFERA TERMOSFERA Va da 85 a 500 km circa. Laria è altamente rarefatta.

71 Chimica dell'ambiente ATMOSFERA ESOSFERA Oltre i 500 km di altezza. Le molecole possono sfuggire allattrazione gravitazionale e perdersi nello spazio

72 Chimica dell'ambiente COMPOSIZIONE DELLATMOSFERA

73 Chimica dell'ambiente Nellatmosfera. l'acqua è variabile da 0.1 a 5%, materiale particellare o polveri. moltissime specie presenti a livelli di concentrazione che vanno da (ppb) fino a poche (ppt) hanno una grossa rilevanza nel determinare le proprietà chimiche, fisiche dellatmosfera stessa.

74 Chimica dell'ambiente INQUINAMENTO ATMOSFERICO presenza nell'atmosfera di sostanze che causano un effetto misurabile sullessere umano, sugli animali, sulla vegetazione o sui diversi materiali. Queste sostanze di solito non sono presenti nella normale composizione dellaria, oppure lo sono ad un livello di concentrazione inferiore. Gli inquinanti vengono solitamente distinti in due gruppi principali: quelli di origine antropica, cioè prodotti dalluomo, e quelli naturali.

75 Chimica dell'ambiente INQUINANTI Primari sono gli inquinanti che vengono immessi direttamente nellambiente in seguito al processo che li ha prodotti. Secondari sono invece quelle sostanze che si formano dagli inquinanti primari (sia antropogenici che naturali) a seguito di modificazioni di varia natura causate da reazioni che, spesso, coinvolgono lossigeno atmosferico e la luce.

76 Chimica dell'ambiente INQUINANTI PRIMARI I principali sono quelli emessi nel corso dei processi di combustione di qualunque natura: il monossido di carbonio, il biossido di carbonio, gli ossidi di azoto (NOx), le polveri, gli idrocarburi incombusti, anidride solforosa.

77 Chimica dell'ambiente TRASFORMAZIONI inquinanti primari Processi di diffusione, trasporto e deposizione. Processi di trasformazione chimico-fisica che possono portare alla formazione degli inquinanti secondari.

78 Chimica dell'ambiente DISPERSIONE, RIMOZIONE Dispersione: da fenomeni di diffusione turbolenta di trasporto delle masse daria. Rimozione: è determinata dai vari processi di deposizione. Dispersione e rimozione processi meteorologici che regolano il comportamento delle masse daria nella troposfera.


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