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Ozonosfera. LATMOSFERA è linvolucro gassoso che circonda il globo terrestre e che si estende, rarefacendosi progressivamente, fino ad una altezza di centinaia.

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Presentazione sul tema: "Ozonosfera. LATMOSFERA è linvolucro gassoso che circonda il globo terrestre e che si estende, rarefacendosi progressivamente, fino ad una altezza di centinaia."— Transcript della presentazione:

1 Ozonosfera

2 LATMOSFERA è linvolucro gassoso che circonda il globo terrestre e che si estende, rarefacendosi progressivamente, fino ad una altezza di centinaia di chilometri. E formata da diversi strati concentrici caratterizzati da diversi parametri : composizione gassosa, andamento della temperatura con la quota, stato di ionizzazione, contenuto di ozono, ecc. Partendo dallinterno i diversi strati, distinti in relazione al modo in cui in essi varia la temperatura, assumono le denominazioni di - TROPOSFERA -STRATOSFERA - MESOSFERA, - TERMOSFERA Le fasce in cui ciascuna sfera sfuma in quella successsiva sono chiamate PAUSE

3 Ha uno spessore di circa 8 (poli)- 16(equatore)km. E la parte più densa dellatmosfera. La temperatura decresce con laltezza di circa 6°C per ogni Km. Nella tropopausa si raggiungono temperature inferiori ai -60°C È caratterizzata dalla presenza degli organismi viventi e sede dei diversi fenomeni climatici e meteorologici. Vapor dacqua : proviene essenzialmente dallevaporazione delle superfici liquide. Pulviscolo atmosferico: costituito da svariati elementi provenienti dal suolo, dal disfacimento di sostanze organiche e pollini, dai microrganismi ( virus, batteri,..) La maggior parte degli inquinanti atmosferici rimane confinata nella troposfera, alcuni concentrati vicino alla superficie terrestre, altri come O 3, CO 2, CH 4, sono distribuiti in modo più uniforme.

4 Il restante 1% è costituito da tracce di gas, di cui il più importante è lAr (0,93%) ed altri due che,sebbene presenti in piccolissime quantità, sono molto importanti per la vita sulla terra: CO 2 (0,03%) ozono O 3. Essi hanno grande importanza per i processi atmosferici Importantissimo anche il vapore acqueo, la cui quantità è variabile e diminuisce rapidamente man mano che si procede verso lalto Due elementi, Azoto e Ossigeno, costituiscono il 99% dellintera composizione dellaria.

5 Si forma e si trova qui lo strato di ozono, (ozonosfera) che assorbe e diffonde la radiazione ultravioletta solare evitando che raggiunga la terra. Lassorbimento della radiazione UV spiega aumento di T° Si estende in altezza fino a 50 chilometri. Rispetto alla troposfera,questa parte è più secca e meno densa. Qui, la temperatura riprende a salire con laltezza fino ad un valore di oltre 10°C in corrispondenza della STRATOPAUSA (a circa 50Km di altezza.

6 Qui la luce solare scinde le molecole presenti (ad esempio lH 2 O è scissa in atomi di idrogeno e ioni ossidrili ) Estesa dai 50 agli 80 km di altezza è lo strato in cui la temperatura ricomincia a scendere fino a raggiungere i - 80°C in corrispondenza della MESOPAUSA

7 chiamata anche ionosfera, è situata ad oltre 80 km di quota, contiene particelle di gas ionizzate o dissociate, è molto calda (fino ad alcune centinaia di gradi Celsius) ed è quasi completamente rarefatta.

8 INQUINAMENTO E PROBLEMI SU SCALA PLANETARIA BUCO OZONO EFFETTO SERRA PIOGGE ACIDE CAMBIAMENTI CLIMATICI

9 Che cosè lozono? L'ozono è una molecola che contiene tre atomi di ossigeno, uno in più rispetto alla molto più abbondante molecola biatomica O 2. A causa dell'atomo "in più" l'ozono è una specie estremamente reattiva: l'ozono in stratosfera interagisce con la luce solare, assorbe la radiazione UV-B ed UV-C e svolge una funzione fondamentale di schermo nei confronti delle radiazioni nocive per la pelle; l'ozono in troposfera, invece, se in eccesso risulta tossico ed irritante per molte piante ed animali ed è in grado di danneggiare materiali plastici.

10 Distribuzione ozono

11 Troppo ozono in troposfera, troppo poco in stratosfera Esistono due importantissime problematiche ambientali riguardanti l'ozono: la diminuzione di ozono stratosferico e l'aumento di ozono troposferico, due fenomeni apparentemente di tipo opposto ma entrambi controllati dall'immissione in atmosfera di sostanze inquinanti da parte dell'uomo. Lozono stratosferico: Il BUCO DELLOZONO Formazione e distruzione di ozono La concentrazione di ozono in stratosfera è il risultato del bilanciamento fra reazioni di formazione e distruzione. Se non intervengono altri fattori, la quantità di ozono raggiunge quindi un cosiddetto stato stazionario soggetto a normali oscillazioni stagionali poichè regolato dalla quantità di luce e di ossigeno presente. Per effetto delle correnti stratosferiche l'ozono inoltre viene trasportato dalle regioni tropicali a quelle polari dove è quindi presente in quantità superiore

12 Reazioni formazione e distruzione ozono

13 i RAGGI UVC, con lunghezza donda fino a 280 nm. sono i più dannosi, ma non riescono a superare latmosfera terrestre. Per questo i più pericolosi per la salute sono in realtà i RAGGI UVB ( nm.), che causano infiammazione e malattie oculari. I RAGGI UVA ( nm.) sono quelli che ci abbronzano, ma in dosi eccessive invecchiano la pelle e sono cancerogeni La radiazione Solare può essere distinta in 3 componenti principali a seconda della lunghezza donda : ULTRAVIOLETTO ( nanometri) 10% VISIBILE ( nm.) 45% INFRAROSSO ( nm.) 45%

14 La diminuzione dell'ozono stratosferico, molto più di un'oscillazione stagionale A partire dalla metà degli anni '70 è stata notata una progressiva e consistente diminuzione della quantità stratosferica di ozono misurata ogni mese di ottobre sopra l'Antartide, un vero e proprio "buco" nel già sottile strato di ozono della primavera antartica.

15 L a causa della formazione del "buco" dell'ozono è stata individuata nell'immissione in atmosfera di massicce quantità di composti di origine antropogenica, i clorofluorocarburi (CFC). I CFC e la diminuzione di ozono stratosferico I clorofluorocarburi sono composti chimici di origine sintetica composti da carbonio, cloro e fluoro, non tossici e chimicamente inerti. Proprio per queste ottime caratteristiche, il loro utilizzo è stato massiccio: sono stati impiegati come liquidi refrigeranti nei frigoriferi e nei condizionatori CFC12 (Freon), come solventi, negli estintori, come isolanti termici CFC11, come propellenti, nella produzione di schiume espanse. Questi composti sono però estremamente persistenti ed inerti nei confronti dei normali processi di degradazione che naturalmente provvedono a ripulire l'atmosfera dalla maggior parte degli inquinanti. I CFC una volta immessi in troposfera vi rimangono per anni, si distribuiscono su tutto il pianeta, raggiungono inalterati la stratosfera e qui, per effetto della forte radiazione solare, liberano atomi di cloro radicale.

16 Il cloro radicale è il vero catalizzatore della distruzione di ozono Un catalizzatore è una specie chimica che è in grado di aumentare la velocità di una reazione senza essere consumato alla fine della reazione stessa, quindi un solo radicale cloro è capace di promuovere la distruzione di moltissime molecole di ozono. Cl° + O 3 ClO + O 2 ClO + O 3 ClO 2 + O 2 ClO 2 + raggi UV Cl° + O 2raggi UV

17 Il cloro radicale è il vero catalizzatore della distruzione di ozono Un catalizzatore è una specie chimica che è in grado di aumentare la velocità di una reazione senza essere consumato alla fine della reazione stessa, quindi un solo radicale cloro è capace di promuovere la distruzione di moltissime molecole di ozono. Meccanismi di autodifesa Fortunatamente la maggior parte di cloro radicale formatosi dai CFC viene trasformato in stratosfera in acido cloridrico HCl e cloronitrato ClONO2, composti innocui per l'ozono.

18 Altri composti responsabili assottigliamento strato ozono sono gli HALON: Termine generico ad indicare diversi gas di sintesi formati da carbonio e alogeni: - Tetracloruro di carbonio CCl 4 -Metilcloroformio CH 3 CCl 3 1,1,1 tricloroetano -HCFC -HBFC -Bromuro di metile CH 3 Br da attività agricole (fumigazioni) e gas auto benzine con piombo

19 Perché il buco dell'ozono è proprio in Antartide? Per quale motivo allora i clorofluorocarburi provocano una diminuzione primaverile così massiccia di ozono sull'Antartide? La causa risiede nelle particolari condizioni climatiche che si instaurano durante l'inverno: temperature bassissime e formazione di PSC (nubi stratosferiche polari) e vortici. All'interno di queste nubi, viene promossa la formazione di grandi quantità di cloro molecolare gassoso che al primo sole primaverile si dissocia formando cloro monoatomico radicale ed innescando così la reazione di distruzione di quasi tutto l'ozono stratosferico sopra l'Antartide. In tarda primavera le PSC scompaiono, i meccanismi di distruzione catalitica si arrestano ed il "buco" si richiude.

20 A partire dagli anni'80 e soprattutto dopo gli accordi del protocollo di Montreal, la produzione ed il consumo di CFC sono rapidamente diminuiti. I clorofluorocarburi sono stati sostituiti nei loro impieghi con altri composti meno pericolosi per l'ozono: i perfluorocarburi PFC, composti che non contengono cloro e gli idroclorofluorocarburi HCFC, composti che oltre a carbonio, cloro e fluoro contengono anche idrogeno. Gli HCFC sono meno pericolosi per l'ozono stratosferico perché meno persistenti e più degradabili dei primi CFC. Il buco dell'ozono si sta richiudendo? Vi sono indizi che fanno sperare che il buco dell'ozono, seppur lentamente, si stia richiudendo.

21 PROBLEMI CONNESSI AL BUCO DELLOZONO Penetrazione radiazione UV comporta EFFETTI NOCIVI SALUTE UOMO EFFETTI NOCIVI PRODUTTIVITA ECOSISTEMI ACQUATICI E TERRESTRI - Problemi vista -- cancro alla pelle -- soppressione sistema immunitario Influenza metabolismo azoto e fotosintesi Riduzione produzione FITOPLANCTON Effetti rete alimentare Riduzione popolazioni pesci Riduzione CO 2 fissata

22 Lozono in troposfera L'ozono è un gas tossico, quindi se presente in troposfera in concentrazione troppo elevata ha effetti negativi sulla salute dell'uomo, sulle piante, sui materiali plastici ed anche sul clima. L'ozono in troposfera non è un inquinante primario ma bensì un inquinante secondario. La sua formazione è legata ad episodi di smog fotochimico: "inquinamento dell'aria dovuto soprattutto agli scarichi degli autoveicoli che provoca foschia con particelle in sospensione contenenti derivati degli scarichi e loro sottoprodotti". Sappiamo che i composti organici, fatti di carbonio (C) e idrogeno (H), sono presenti in tutti gli organismi viventi, nelle piante, negli animali e nei nostri corpi. Oltre a C e H questi composti possono anche contenere ossigeno (O), azoto (N), zolfo (S) e fosforo (P). Le principali strutture dei composti organici sono composte da carbonio, ed hanno generalmente legami C-C singoli e doppi C=C. I doppi legami C=C si possono trovare ovunque; negli acidi grassi non saturi, nell'emoglobina, nelle proteine, sulla superfice degli alveoli polmonari, nella mucosa polmonare e in molte altre biomolecole. L'ozono reagisce con i doppi legami C=C e spezza la molecola in radicali molto reattivi. Questi radicali reagiscono ulteriormente ed il risultato finale ad esempio può essere un'infiammazione dei polmoni. Questa causa problemi respiratori in persone anche sane ed è particolarmente pericoloso per le persone con l'asma. L'ozono attacca il nostro sistema respiratorio

23 I VOC ed i NOx Essendo l'ozono un inquinante secondario, la sua presenza dipende da inquinanti primari e fattori ambientali: intensità radiazione solare; livelli di concentrazione di ossidi di azoto NOx; livelli di concentrazione di composti organici volatili (VOC, volatile organic compounds).

24 La quantità di ozono presente in troposfera dipende quindi dal trasporto verso il basso di ozono stratosferico e dalle reazioni di distruzione e produzione in troposfera, regolate dall'intensità della radiazione solare e dalla quantità di ossidi di azoto. Si può dire che NO2 (biossido di azoto) formi ozono ed NO (monossido di azoto) lo distrugga.

25 Se l'aria è inquinata l'ozono si accumula In aria inquinata da scarichi di autoveicoli e cioè in presenza di VOC incombusti, NO viene sequestrato e contemporaneamente si forma NO2. Si forma più ozono e la reazione di distruzione di ozono non avviene: si ha accumulo di ozono. Oltre alla formazione di ozono, in quel grande reattore chimico che è la troposfera, si ha anche la formazione di altri inquinanti spesso tossici. I meccanismi sono complessi e coinvolgono il radicale OH (lo spazzino dell'atmosfera). Strategie per il controllo di ozono troposferico L'ozono è un inquinante secondario, la sua presenza dipende da inquinanti primari e fattori ambientali, le strategie per il controllo dell'ozono troposferico sono quindi complesse e devono mirare alla diminuzione degli inquinanti primari. Solo alcuni esempi: innovazioni tecnologiche sui veicoli (motori più efficienti e marmitte catalitiche) e sugli impianti di riscaldamento; uso di carburanti alternativi che migliorino l'efficienza dei motori; ispezione e manutenzione periodiche dei veicoli e degli impianti di riscaldamento; razionalizzazione del traffico.

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