UOMO CHIMICA TERRA

ECOLOGIA Disciplina che studia le interazioni reciproche tra l’ambiente [ insieme di fattori chimico – fisici e biologici ] e gli organismi in esso presenti BIOSFERA Parte della Terra abitata dagli esseri viventi Insieme di più ECOSISTEMI [ un ecosistema è formato da una comunità, dall’ambiente fisico in cui essa vive e dalle relazioni che si stabiliscono tra essi ]

Nel corso del XIX secolo la civiltà moderna ha profondamente alterato l’ambiente , soprattutto a causa dello sviluppo industriale e tecnologico. Insieme delle alterazioni provocate nell’ambiente dall’immissione in atmosfera , nelle acque e nel suolo di sostanze o fattori fisici nocivi e contaminanti, in dosi eccedenti la naturale capacità di autodepurazione degli ecosistemi INQUINAMENTO

APPROCCIO INTERDISCIPLINARE BIOLOGIA : permette di capire i processi attraverso i quali gli organismi viventi interagiscono con l’ambiente ed i suoi cicli di trasformazione FISICA : definisce le condizioni di base dell’ambiente e l’azione di inquinanti come il rumore e le onde elettromagnetiche MATEMATICA : consente di quantificare i vari fenomeni in termini numerici CHIMICA : permette di comprendere i meccanismi attraverso i quali le sostanze inquinanti si formano ed agiscono

La CHIMICA è indispensabile nel controllo e nella prevenzione dell’inquinamento attraverso : minore consumo di materie prime massima utilizzazione di sottoprodotti minore produzione di rifiuti messa a punto di nuove tecnologie e di nuovi processi produttivi compatibili con le risorse disponibili

CICLI BIOGEOCHIMICI Rappresentano trasformazioni naturali con continuo trasferimento degli elementi [ ossigeno, carbonio, azoto, fosforo …] dal mondo vivente a quello non vivente e viceversa , con continuo rinnovamento delle attività vitali L’inserimento dell’uomo [ attività antropica ] in queste trasformazioni naturali può modificare gli equilibri esistenti con conseguenti danni per l’ecosistema generale

CICLO DEL CARBONIO

CICLO DELL’AZOTO

CICLO DEL FOSFORO

L’ARIA : ciò che respiriamo Rappresenta la riserva degli elementi fondamentali [ carbonio sotto forma ci CO2 , ossigeno ed azoto ] che vengono scambiati con l’ambiente circostante attraverso i cicli biogeochimici COMPOSIZIONE : N2 = 78 % O2 = 21 % Ar = 0,93 % CO2 = 353 ppm Vapore acqueo = 0 – 4 % [ a seconda del clima ] Variabile a seconda dell’altitudine

In condizioni normali , la temperatura dell’aria diminuisce con l’aumentare dell’altezza di 6 – 10 °C per ogni Km consentendo così un suo costante rimescolamento a causa della spontanea risalita dell’aria più calda. In situazioni particolari [ come nel caso del raffreddamento del terreno ] si verifica il fenomeno dell’ INVERSIONE TERMICA [ lo strato inferiore dell’aria è più freddo di quello superiore ] che , in caso di immissione di fumi inquinanti, provoca il ristagno degli stessi a quote molto basse. Aria più fredda Aria più calda Aria più calda Aria più fredda

Negli strati più bassi è presente anche il PULVISCOLO ATMOSFERICO che diminuisce la trasparenza dell’aria favorendo la formazione di nubi e nebbie [ le particelle solide in sospensione agiscono come centri di condensazione del vapore acqueo ] .

INQUINAMENTO DELL’ARIA CAUSE E CONSEGUENZE Nell’atmosfera vengono immesse molte sostanze derivanti da processi naturali [ decomposizione della materia organica e vulcanismo] e dall’attività umana [ processi industriali , impiego di combustibili fossili , traffico veicolare , impianti di incenerimento dei rifiuti … ] . Le immissioni naturali sono tendenzialmente stabili nel tempo , mentre quelle antropiche tendono a crescere in modo Continuo compromettendo il normale equilibrio dell’ecosistema. PRINCIPALI INQUINANTI DELL’ARIA CO2 CO SO2 NOX CFC O3 Particolato

ANIDRIDE CARBONICA È prodotta principalmente dalla respirazione degli organismi viventi. Le attività umane contribuiscono all’aumento di CO2 con l’impiego di combustibili fossili [ 77 % ] e con la deforestazione [ 23 % ] che provoca la riduzione della fotosintesi [ che impiega CO2 ed acqua in presenza di energia luminosa per la produzione di sostanze organiche e O2 ]. L’anidride carbonica assorbe le radiazioni IR rafforzando l’effetto serra con conseguente aumento della temperatura dell’atmosfera.

EFFETTO SERRA Conservazione dell’energia fornita dal Sole alla Terra attraverso il fenomeno combinato del riscaldamento della superficie terrestre e dell’assorbimento selettivo di una parte di questa energia ad opera di alcune sostanze presenti nell’atmosfera [ vapore acqueo , anidride carbonica e ozono ]

[ Concentrazione media oraria ] MONOSSIDO DI CARBONIO È un potente veleno che si lega irreversibilmente all’emoglobina del sangue , impedendo il trasporto di ossigeno ai tessuti. Deriva dalla combustione incompleta dei carburanti e la sua concentrazione nelle aree urbane è dovuta ai gas di scarico dei veicoli [ attualmente la sua immissione nell’ambiente è parzialmente diminuita grazie all’impiego delle marmitte catalitiche ]. Valore limite : 40 mg / m3 [ Concentrazione media oraria ]

SO2 ANIDRIDE SOLFOROSA Proviene da emissioni vulcaniche e dalla combustione di combustibili fossili contenenti zolfo come impurezza [ petrolio e suoi derivati ]. Circa il 41 % dello zolfo immesso in atmosfera è do origine antropica. S + O2  SO2 Concentrazioni di 0,1 – 0,2 ppm sono dannose per la salute umana 2SO2 + O2  2SO3 Reazione accelerata in presenza di particolato [ catalisi eterogenea ] SO3 + H2O  H2SO4 PIOGGIE ACIDE Valore limite : 250 mg / m3 [ Concentrazione media giornaliera ]

NOx OSSIDI DI AZOTO Il monossido di azoto , NO , si forma durante la combustione dei motori a scoppio e subisce le stesse reazioni viste per l’anidride solforosa: N2 + O2  2 NO 2 NO + O2  2NO2 2NO2 + H2O  HNO2 + HNO3 PIOGGIE ACIDE Gli ossidi di azoto sono irritanti delle vie respiratorie e , nelle aree urbane inquinate [ presenza di idrocarburi incombusti emessi con i gas di scarico degli autoveicoli ] , conducono alla formazione di ozono [ irritante e tossico ] e PAN [ perossiacetilnitrato ] SMOG FOTOCHIMICO Valore limite NO2 : 200 mg / m3 [ Concentrazione media oraria]

PIOGGE ACIDE

CFC - CLOROFLUOROCARBURI Detti anche FREON , erano impiegati come propellenti nelle bombolette spray e come liquidi refrigeranti di frigoriferi ed impianti di condizionamento. Sono chimicamente molto stabili per cui rimangono a lungo nell’atmosfera, contribuendo ad aumentare l’effetto serra. Inoltre , essi salgono nella alta atmosfera andando a diminuire la concentrazione di ozono tramite una reazione fotochimica che lo degrada in ossigeno molecolare. L’ozono O3 è di fondamentale importanza per la vita sulla Terra poiché assorbe le radiazioni UV più penetranti, impedendone così l’arrivo sulla superficie terrestre : la diminuzione dello strato di ozono provoca un aumento di queste radiazioni UV con conseguenti danni all’agricoltura ed al clima , nonché all’organismo umano [ insorgenza di melanomi ].

PARTICOLATO Consiste in polveri sospese che contengono centinaia di composti organici provenienti da processi di combustione [ come gli IPA , idrocarburi aromatici policiclici , altamente cancerogeni ]. PM 10 : polveri inalabili con diametro minore di 10 mm PM 2,5 : polveri respirabili con diametro minore di 2,5 mm Entrambi questi indicatori mostrano un’elevata pericolosità per la salute umana.

Analisi e rimedi Le analisi della qualità dell’aria vengono effettuate mediante centraline automatizzate che operano prelievi nelle 24 ore fornendo i valori medi giornalieri e quelli relativi ai momenti critici della giornata. I rimedi contro l’inquinamento atmosferico consistono essenzialmente: nella riduzione del consumo energetico sia industriale sia domestico attraverso una maggiore educazione all’uso delle risorse ed a scelte verso forme di ENERGIA PULITA ; nel miglioramento della tecnologia dei processi di combustione e di depurazione; nella riduzione del traffico veicolare promuovendo l’uso di veicoli alternativi.

L’ACQUA : risorsa insostituibile Componente principale della materia vivente, è il mezzo in cui si Svolge la maggior parte dei processi biochimici. Costituisce circa il 70 % del corpo umano ed è scambiata continuamente con l’ambiente : veicola le sostanze nutritive alle cellule e trasporta i gas [ossigeno ed anidride carbonica ] all’interno dell’organismo. CONDIZIONI DI RIPOSO : 2250 g di acqua eliminati attraverso urine, feci, traspirazione polmonare e cutanea. CONDIZIONI DI LAVORO : 2950 g di acqua eliminati attraverso urine,

CICLO DELL’ACQUA

Durante il suo ciclo l’acqua viene a contatto con molte sostanze: durante la precipitazione atmosferica assorbe dall’aria ossigeno, anidride carbonica , ma anche anidride solforosa , ossidi di azoto , solfuro d’idrogeno , idrocarburi e polveri [ fattori inquinanti per la pioggia non è acqua pura ] ; a contatto con la superficie terrestre assorbe ulteriori sostanze in base alla loro solubilità ; Attraversando gli strati di terreno , l’acqua si purifica da sostanza inquinanti , arricchendosi di minerali , ma in terreni ad agricoltura intensiva si arricchisce anche di pesticidi e diserbanti che passano poi nelle falde freatiche con conseguente inquinamento dell’acqua potabile di falda.

Le acque , in base al luogo dove sono prelevate , si distinguono in: acque piovane [ o meteoriche ] che non sono più pure a cuasa della presenza di sostanze inquinanti , soprattutto nelle aree urbanizzate ed industrializzate [ pH di circa 5,5 unità , ancora molto minore se l’atmosfera è molto inquinata ; acque superficiali distinte in acque dolci [ fiumi, laghi ] ed acque salate [ mari, oceani ] ; acque sotterranee [ o telluriche ] provenienti da falde superficiali [ falde freatiche ] o profonde [ falde artesiane ]. Solo le acque appartenenti a falde profonde danno la garanzia di potabilità , poiché prima di scaturire dalla sorgente attraversano vari strati di terreno che ne garantiscono la depurazione , al contrario delle acque di falde superficiali e delle acque dolci che presentano un maggiore rischio di contaminazione.

Cause e rimedi L’inquinamento dell’acqua può essere di origine naturale [ origine non antropica , ad esempio durante le inondazioni ] , domestica , agricola e industriale. Gli scarichi domestici provocano un inquinamento di tipo organico e biologico per l’enorme quantità di microrganismi presenti nelle scorie del metabolismo umano, nei residui di cibo e nei vari rifiuti. Altri inquinanti sono il fosforo , l’azoto e lo zolfo contenuti in fertilizzanti , detersivi e liquami che provocano il fenomeno dell’ EUTROFIZZAZIONE.

La valutazione dell’inquinamento di un acqua di scarico si effettua determinando i seguenti parametri: azoto ammoniacale [ indice di inquinamento recente ] , azoto nitroso [ indice di un processo di decomposizione incompleta delle sostanze organiche ] e azoto nitrico [ indice di inquinamento non recente ] ; fosforo [ indice di eutrofizzazione , assieme all’azoto nitrico ] solidi sospesi : mantenendo l’acqua torbida, limitano la penetrazione della luce rendendo difficile lo svolgimento della fotosintesi con conseguente minore produzione di ossigeno ; pH ; BOD e COD [ domanda biochimica e chimica di ossigeno] che sono indicatori della presenza in acqua di sostanze organiche più o meno biodegradabili. RIMEDI : depurazione delle acque prima della loro immissione nella rete di distribuzione dell’acqua potabile e diminuzione del carico inquinante con comportamenti adeguati.

L’inquinamento del SUOLO Il suolo è un sistema vivente in grado di condizionare l’esistenza di altre forme di vita ed il suo inquinamento è dovuto ad innumerevoli sostanze poiché. , essendo un mezzo poroso , esso diviene un recettore di tutte le attività inquinanti che avvengono in superficie [ attività industriale , agricola e inquinamento urbano ]. Gli scarichi industriali riversano nel terreno sostanze come sali di cromo , piombo , zinco , mercurio , cadmio … [ metalli pesanti altamente tossici che possono penetrare nella catena alimentare ], nonché oli e solventi. L’attività agricola immette nel suolo numerose sostanze [ pesticidi, Fertilizzanti … ] che si accumulano nel terreno andando a mutare le condizioni di vita di piante e microrganismi.

Altra fonte di inquinamento del suolo è rappresentata dai rifiuti solidi organici e dai fanghi provenienti da impianti di depurazione delle acque reflue.