COS’E’ L’INQUINAMENTO?

Presentazione sul tema: "COS’E’ L’INQUINAMENTO?"— Transcript della presentazione:

1 COS’E’ L’INQUINAMENTO?
L'inquinamento è un'alterazione dell'ambiente, di origine antropica o naturale, che produce disagi o danni permanenti per la vita di una zona e che non è in equilibrio con i cicli naturali esistenti. Non esiste una sostanza di per sé inquinante: è inquinamento tutto ciò che è nocivo per la vita o altera in maniera significativa le caratteristiche fisico-chimiche dell'acqua, del suolo o dell'aria,

2 INQUINAMENTO ANTROPICO
L’inquinamento è per lo più prodotto dall’attività industriale, agricola e urbana, raggiungendo poi i diversi comparti ambientali. E’ per questo che, per valutare il livello raggiunto dal degrado ambientale, è necessaria un’approfondita conoscenza dell’ambiente per essere in grado di rilevarne i cambiamenti nel tempo. Per analizzare la qualità dell’ambiente si ricorre ad indicatori ambientali, cioè a fattori osservabili o calcolabili che descrivono un fenomeno e i suoi effetti sui sistemi naturali. Gli indicatori possono essere di tipo: economico; sociale; chimico-fisico; biologico.

3 Involucro gassoso del nostro pianeta.
Delicatissimo strato che fa da collettore e distributore dell’energia solare e da ostacolo a quelle reazioni cosmiche che renderebbero inabitabile la superficie terrestre. L'atmosfera è costituita dall'insieme dei gas che circondano la terra ed è suddivisa in varie regioni a seconda dell'altitudine. Fra i suoi vari sistemi di classificazione, il più comune consiste nel prendere come base di riferimento, la temperatura, per cui si fa distinzione tra: Chimica dell'ambiente

4 COMPOSIZIONE DELL’ATMOSFERA
Chimica dell'ambiente

5 Nell’atmosfera. 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 dell’atmosfera stessa. Chimica dell'ambiente

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

7 INQUINANTI Primari sono gli inquinanti che vengono immessi direttamente nell’ambiente 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 l’ossigeno atmosferico e la luce. Chimica dell'ambiente

8 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. Chimica dell'ambiente

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

10 TIPOLOGIA DEGLI INQUINANTI
Gli inquinanti vengono solitamente distinti in due gruppi: primari e secondari. Primari sono gli inquinanti che vengono immessi direttamente nell’ambiente in seguito al processo che li ha prodotti. Gli inquinanti secondari sono invece quelle sostanze che si formano dagli inquinanti primari a seguito di modificazioni di varia natura causate da reazioni che, spesso, coinvolgono l’ossigeno atmosferico e la luce. INQUINANTI PRIMARI Ossidi di Carbonio; Ossidi di Azoto; Anidride solforosa; Idrocarburi incombusti; Polveri sottili; Metalli Pesanti. INQUINANTI SECONDARI Acido nitrico; Anidride solforica; Ozono; Aldeide formica.

11 INQUINANTI PRIMARI I principali inquinanti primari sono quelli emessi nel corso dei processi di combustione incompleta, Monossido di Carbonio: è un gas incolore, inodore, infiammabile, e molto tossico. Si forma durante le combustioni delle sostanze organiche, quando sono incomplete per difetto di aria (cioè per mancanza di ossigeno). E’ perciò estremamente diffuso soprattutto nelle aree urbane, a causa dell’inquinamento prodotto dagli scarichi degli autoveicoli. Un’altra importante fonte di emissione è rappresentata dalle attività industriali, soprattutto impianti siderurgici e raffinerie di petrolio. Le principali emissioni naturali sono invece dovute agli incendi delle foreste, alle eruzioni dei vulcani, alle emissioni da oceani e paludi e all’ossidazione del metano e degli idrocarburi in genere emessi naturalmente in atmosfera.

12 INQUINANTI PRIMARI Anidride carbonica: Il biossido di carbonio è un ossido acido formato da un atomo di carbonio legato, mediante un legame covalente doppio, a due atomi di ossigeno. È una sostanza fondamentale nei processi vitali delle piante e degli animali. È ritenuta uno dei principali gas serra presente nell'atmosfera terrestre. A temperatura e pressione ambiente è un gas incolore e inodore; non è tossico in sé, ma non è respirabile e quindi può provocare la morte per asfissia . Il biossido di carbonio 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 aerobici _fermentazione alcolica è il sottoprodotto della respirazione. Esposte alla luce, le piante assorbono biossido di carbonio dall'atmosfera attraverso la fotosintesi, tramite la quale biossido di carbonio ed acqua vengono convertiti in glucosio e ossigeno. In assenza di luce, anche le piante emettono biossido di carbonio in conseguenza della respirazione cellulare.

13 ASPETTI BIOLOGICI PRINCIPALI UTILIZZI
Il biossido di carbonio è un prodotto di rifiuto degli organismi che ottengono l'energia dall'ossidazione degli zuccheri o dei grassi, il biossido di carbonio si muove nel sangue (in soluzione) andando dai tessuti del corpo ai polmoni, Un'atmosfera che contiene oltre il 5% di biossido di carbonio è tossica per gli esseri umani e per gli animali, dato che va a saturare l'emoglobina del sangue impedendole di legarsi all'ossigeno e bloccando quindi l'ossigenazione dei tessuti. Il biossido di carbonio è molto meno tossico del monossido di carbonio PRINCIPALI UTILIZZI ghiaccio secco; usato nei processi di raffreddamento e negli effetti speciali per la nebbia. Le acque minerali frizzanti e le bibite gassate devono la loroeffervescenza all'aggiunta di biossido di carbonio. Alcune bibite, tra cui la birra ed i vini frizzanti contengono biossido di carbonio come conseguenza della fermentazione che hanno subito. fa lievitare gli impasti; molti lieviti, naturali o chimici, sviluppano biossido di carbonio per fermentazione o per reazione chimica.

14 Il biossido di carbonio viene prodotto principalmente da 6 processi:
ANIDRIDE CARBONICA Il biossido di carbonio viene prodotto principalmente da 6 processi: Come prodotto secondario da impianti di produzione di ammoniaca e idrogeno, in cui il metano è convertito in biossido di carbonio; Da combustione di carburanti carboniosi; Come sottoprodotto della fermentazione; Da decomposizione termica di CaCO3; Come sottoprodotto della produzione di fosfato di sodio; Direttamente dai pozzi naturali di biossido di carbonio.

15 INQUINANTI PRIMARI Monossido di Azoto: è un gas incolore, insapore ed inodore. 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). All’interno dei motori a combustione le elevate temperature permettono di bruciare non soltanto il combustibile, ma anche l’azoto per l’appunto, con formazione del composto NO; trattandosi però di una reazione esotermica, maggiore è la temperatura minore è la quantità di NO prodotta. L’NO 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. Le sorgenti naturali sono costituite essenzialmente dalle decomposizioni organiche anaerobiche che riducono i nitrati a nitriti; i nitriti in ambiente acido formano acido nitroso che, essendo instabile, libera ossidi di azoto. Da segnalare anche l’azione dei fulmini, degli incendi e delle emissioni vulcaniche.

16 INQUINANTI PRIMARI Anidride solforosa: è un gas incolore molto solubile in acqua. E’ prodotta dalle industrie, e in particolare dalle centrali termoelettriche, tramite il processo di combustione dello zolfo in presenza di aria: S + O2 → SO2 L’attuale normativa impone l’abbattimento dell’anidride solforosa da parte degli stessi stabilimenti che la producono, per cui la sua immissione in atmosfera è sicuramente limitata rispetto al passato. È costituita da molecole a forma di V il cui vertice è occupato dall'atomo di zolfo:

17 INQUINANTI PRIMARI Idrocarburi incombusti: Gli idrocarburi incombusti, in generale, sono composti chimici derivanti da una combustione incompleta di molecole contenenti carbonio e idrogeno. Appartengono a questa categoria il metano, il benzene, i cloro-fluoro-carburi (CFC), gli idrocarburi policiclici aromatici (IPA) e le diossine, prodotti dal traffico veicolare e dall’attività degli inceneritori.

18 INQUINANTI PRIMARI Polveri sottili (PM): Spesso il particolato rappresenta l’inquinante a maggiore impatto ambientale nelle aree urbane, tanto da indurre le autorità competenti a disporre dei blocchi del traffico per ridurne il fenomeno. Le particelle sospese sono sostanze allo stato solido o liquido che, a causa delle loro piccole dimensioni, permangono in atmosfera per tempi più o meno lunghi. Possono essere costituite da diverse sostanze: sabbia, ceneri, polveri, fuliggine, sostanze silicee di varia natura, sostanze vegetali, composti metallici, fibre tessili naturali e artificiali, sali, elementi come il carbonio o il piombo, ecc, e in base alla loro natura e alle loro dimensioni possiamo distinguerle in: - aerosol: costituiti da particelle solide o liquide sospese in aria, aventi un diametro inferiore a 1 µm; - foschie: costituite da goccioline con diametro inferiore a 2µm; - esalazioni: costituite da particelle solide con diametro inferiore ad 1µm e rilasciate solitamente da processi chimici e metallurgici; - fumo: dato da particelle solide di solito con diametro inferiore ai 2 µm e trasportate da miscele di gas; - polveri (vere e proprie): costituite da particelle solide con diametro fra 0,25 e 500 µm; - sabbie: date da particelle solide con diametro superiore ai 500 µm.

19 INQUINANTI PRIMARI: PM
particelle primarie sono emesse come tali dalle sorgenti naturali ed antropiche, particelle secondarie si originano da una serie di reazioni chimiche e fisiche in atmosfera. particelle fini diametro inferiore a 2,5 µm, le altre sono dette grossolane Le polveri PM10 rappresentano il particolato che ha un diametro inferiore a 10 micrometri, le PM2,5, che costituiscono circa il 60% delle PM10, rappresentano il particolato che ha un diametro inferiore a 2,5 micrometri. fonti naturali di particolato sono eruzioni vulcaniche, incendi boschivi, l’erosione e la disgregazione delle rocce, le piante (pollini e residui vegetali), le spore, lo spray marino e i resti degli insetti. Fonti di particolato di origine antropica combustibili fossili (riscaldamento domestico, centrali termoelettriche, ecc.), emissioni degli autoveicoli, all’usura dei pneumatici, dei freni e del manto stradale vari processi industriali (fonderie, miniere, cementifici, ecc

20 INQUINANTI PRIMARI Metalli pesanti:
Il termine metallo pesante si riferisce a tutti gli elementi chimici metallici che hanno una densità relativamente alta e sono tossici in basse concentrazioni. Tra i metalli immessi in atmosfera si riconoscono Platino, Iridio e Palladio, rilasciati dalle marmitte catalitiche in cui fungono appunto da catalizzatori. In particolare, circa un quintale di Platino viene ogni anno emesso dagli autoveicoli in forma clorata, cloroplatinati, responsabili dell’insorgenza di dermatiti e problemi all’apparato respiratorio. I metalli pesanti sono pericolosi perché tendono a bioaccumularsi. Bioaccumulazione significa un aumento nella concentrazione di un prodotto chimico in un organismo biologico col tempo, ogni volta che viene assimilato ed immagazzinato più velocemente di quanto non sia scomposto (metabolizzato) o espulso. 

21 INQUINANTI SECONDARI Acido nitrico: 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. 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 nitroso, gli alchilnitrati, i perossiacetililnitrati, ecc.

22 INQUINANTI SECONDARI Anidride solforica: Il triossido di zolfo o anidride solforica è un composto corrosivo che reagendo con l’acqua produce acido solforico, secondo la seguente reazione: SO3 + H2O → H2SO4 E’ prodotta dall’ossidazione dell'anidride solforosa, generata normalmente dalla combustione della pirite o dello zolfo, a temperature comprese tra i °C e in presenza dei catalizzatori di vanadio o platino. S + 3/2 O2 → SO3

23 INQUINANTI SECONDARI è presente per più del 90% nella stratosfera
Ozono: L’ozono è un gas tossico di colore bluastro, costituito da molecole instabili formate da tre atomi di ossigeno (O3); queste molecole si scindono facilmente, per effetto di radiazioni solari di piccola lunghezza d’onda, liberando ossigeno molecolare (O2) ed un atomo di ossigeno estremamente reattivo, perché caratterizzato da due cariche negative libere: O3 —> O2+O è un energico ossidante in grado di demolire sia materiali organici che inorganici. Ciascun atomo di O prodotto dalla reazione sopra descritta è ovviamente in grado di reagire con una molecola O2, formando O3; si tratta quindi di una reazione di equilibrio che permette di mantenere costante le concentrazioni di O2 e O3, a meno dell’intervento dell’uomo. è presente per più del 90% nella stratosfera quantità di ozono viene anche prodotta nel corso delle ossidazioni degli idrocarburi presenti nell’aria. traffico automobilistico, i processi di combustione, l’evaporazione dei carburanti, i solventi, ecc.

24 INQUINANTI SECONDARI Aldeide formica: La formaldeide è la più semplice delle aldeidi, con formula chimica HCHO. In soluzione acquosa al 37% è commercialmente nota anche con il nome di formalina. L'atomo di carbonio occupa il centro di un triangolo circa equilatero, ai cui vertici si trovano i due atomi di idrogeno e quello di ossigeno. E’ prodotta dalla decomposizione fotolitica delle sostanze organiche, grazie naturalmente all’azione delle radiazioni solari, oppure attraverso l’ossidazione catalitica del metano, tramite particolari procedimenti industriali. La formaldeide è un potente battericida; le soluzioni acquose di formaldeide trovano largo impiego come disinfettanti per uso domestico e nella produzione di tessuti a livello industriale. Nella formalina vengono anche conservati campioni di materiale biologico. A contatto con l’aria libera il radicale OH, per mezzo dell’interazione con i raggi solari, il quale risulta il principale responsabile della pulizia dell’aria, poiché è in grado di reagire con quasi tutti gli elementi chimici presenti in atmosfera, rendendoli innocui.

25 EFFETTI SULL’AMBIENTE
Il meccanismo di aggressione operato dagli inquinanti può essere estremamente rapido o prolungato nel tempo, a seconda del gran numero di fattori che possono essere implicati nel fenomeno. Gli inquinanti possono agire a livello locale magari distruggendo un’area boschiva relativamente piccola, oppure possono agire a livello globale, interessando tutte le popolazioni della terra. smog fotochimico interessano generalmente solo le aree a grande urbanizzazione, piogge acide Gli ossidi di zolfo e quelli di azoto, una volta immessi in atmosfera, possono venire a contatto con l'acqua delle nubi, trasformandosi rispettivamente in acido solforico e acido nitrico effetto serra coinvolge tutte le nazioni, sia quelle civilizzate che quelle in via di sviluppo,

26 L’ACIDIFICAZIONE ACIDO SOLFORICO: SO3 + H2O -> H2SO4 ACIDO NITRICO:
Nell’atmosfera l’acqua è presente sotto forma di vapore che condensando determina la formazione delle gocce; queste, essendo costituite da sola acqua, hanno un pH pari circa a 7,0. La dissoluzione dell’anidride carbonica (CO2), presente naturalmente nell’atmosfera, produce l’acido carbonico [H2O + CO2 —> H2CO3] che causa un abbassamento del pH delle gocce a valori intorno a 5,5 e cioè a valori considerati naturali. In presenza di anidride solforica e di biossido di azoto l’acqua reagisce formando rispettivamente acido solforico e nitrico, che essendo acidi forti determinano un ulteriore abbassamento del pH a valori estremamente bassi. ACIDO SOLFORICO: SO3 + H2O -> H2SO4 ACIDO NITRICO: NO2 + H2O -> HNO3 SO2+O2 -> SO3+O NO+O2 -> NO2+O Le sostanze a base di zolfo tendono a ricadere al suolo mediante la pioggia, per cui si registrano elevate concentrazioni nelle zone a maggiore precipitazione piovosa. La restante parte dei composti a base di zolfo si deposita vicino ai luoghi di emissione entro pochi giorni, mediante deposizione secca. Le sostanze a base di azoto restano per molto tempo nell'atmosfera. La ricaduta al suolo quindi non coincide con il luogo di origine delle emissioni inquinanti. Il ruolo dei venti diventa quindi fondamentale per comprendere la distribuzione delle sostanze acide.

27 EFFETTI

28 Azione delle piogge acide su di una foresta dell'Europa Settentrionale
EFFETTI Al   diminuire del pH   scompaiono   diverse specie   presenti nei corpi   idrici.  Azione delle piogge  acide su di una  foresta dell'Europa  Settentrionale

29 Posizione dello strato d’ozono

30 Formazione e distruzione dell’ozono

31 IL BUCO DELL’OZONO Si definisce comunemente buco dell'ozono il generico assottigliamento dello strato di ozono della stratosfera, riscontrato a partire dai primi anni ottanta. Quando un raggio ultravioletto colpisce una molecola di ozono, questa lo assorbe scindendosi in O2 + O. L'ossigeno monoatomico formato reagisce con una molecola di O2 per formare ancora ozono e il ciclo quindi ricomincia. In seguito le radiazioni solari dissociano una molecola di ozono in una di ossigeno biatomico ed una in ossigeno monoatomico: O3 + radiaz. UV -> O2 + O L'equilibrio di queste reazioni fotochimiche è facilmente perturbato da molecole che possono interferire, come i composti clorurati, i bromurati e gli ossidi di azoto prodotti dall'attività antropica. In particolare i clorofluorocarburi (o CFC, utilizzati nei circuiti di refrigerazione dei frigoriferi e negli impianti di condizionamento) sono considerati fra i principali responsabili del buco dell'ozono. Sono stati perciò sostituiti dagli idroclorofluorocarburi (HCFC), in grado di deteriorare la fascia di ozono, ma meno efficacemente dei CFC poiché parte degli atomi di Cl sono rimpiazzati da H.

32 CAUSE NATURALI CICLO SOLARE: variazione ciclica di durata pari a 11 anni legata all’attività solare; VARIABILITA’ NATURALE INTRINSECA: oscillazioni annuali pari anche al 40%; FENOMENI CASUALI: possono provocare variazioni pari fino al 10%; un esempio è offerto dalle eruzioni vulcaniche. CONDIZIONI METEREOLOGICHE: variazioni pari al 30-50% che possono presentarsi in particolari periodi dell’anno e hanno un durata di pochi giorni. comporta una fluttuazione dell’ozono pari all’1-2%.

33 CAUSE ANTROPICHE A partire dal 1979, alle latitudini più popolate del globo si è osservata una diminuzione dell’ozono pari al 5% ogni 10 anni. Nel periodo inverno-primavera nella fascia dell’emisfero settentrionale fra i 60° e gli 80° di latitudine la diminuzione è stata superiore del 7,5% ogni dieci anni. Le zone equatoriali hanno invece registrato solo una riduzione decennale dell’1,8%, probabilmente a causa degli effetti dell’eruzione del Monte Pinatubo (1991). Il cosiddetto “buco dell’ozono” situato sopra l’Antartide si ripresenta periodicamente all’inizio della primavera, nel periodo settembre-ottobre, e consiste in un brusco assottigliamento (anche del 60%) che dura per un paio di mesi; purtroppo dopo questo periodo il buco non si richiude totalmente ed in genere ogni anno si ripresenta di dimensioni ancora maggiori. L’assottigliamento risulta più marcato in questa zona del globo soprattutto per l’azione determinante che ha il freddo nei meccanismi di degradazione dell’ozono e per effetto dell’azione delle correnti atmosferiche, che distribuiscono gli inquinanti su tutto il pianeta. L’accumulo di queste sostanze si registra proprio in corrispondenza del Polo Sud perché è qui che esiste una differenza di temperatura pari a 50gradi tra mare e banchisa. Questa differenza produce particolari correnti ascensionali …

34 EFFETTI SULL’AMBIENTE
IL BUCO DELL’OZONO EFFETTI SULL’UOMO Mutazioni genetiche con sviluppo del cancro; Indebolimento del sistema di difesa immunitario; Aumento delle malattie. EFFETTI SULL’AMBIENTE Danni a carico della flora e della fauna; Rallentamento della crescita delle foglie; Riduzione della resa dei raccolti.

35 LO SMOG FOTOCHIMICO Lo smog fotochimico è un particolare inquinamento dell’aria che si produce nelle giornate caratterizzate da condizioni meteorologiche di stabilità e di forte insolazione. Gli ossidi di azoto (NOx) e i composti organici volatili (VOC) vanno incontro ad un complesso sistema di reazioni fotochimiche indotte dai raggi ultravioletti del sole; il tutto porta alla formazione di ozono (NO2 + O2 → NO + O3), uno dei principali costituenti dello smog fotochimico. L’ozono reagisce a sua volta con le sostanze organiche degradate a radicali liberi dai raggi ultravioletti, formando perossiacetil nitrato (PAN), perossibenzoil nitrato (PBN), aldeidi e centinaia di altre sostanze, tutte estremamente tossiche e nocive. Questo particolare smog si può facilmente individuare per il suo caratteristico colore che va dal giallo-arancio al marroncino, colorazione dovuta alla presenza nell’aria di grandi quantità di biossido di azoto.

36 EFFETTI SULL’UOMO L’esposizione prolungata ad alte concentrazioni di smog è assolutamente da evitare in quanto può causare: - asma, bronchiti, tosse e senso di oppressione al petto; - l’aumento della suscettibilità alle infezioni respiratorie; - una diminuzione della funzionalità e della performance polmonare; - l’aumento del rischio di contrarre un cancro ai polmoni; - fibrosi (che comportano una perdita nell’elasticità polmonare e nella funzionalità dei tessuti); - l’invecchiamento precoce dei polmoni ed il rischio di una diminuzione permanente nella capacità polmonare; - il danneggiamento del tessuto polmonare; - un continuo ed assillante mal di testa.

37 EFFETTI SULL’AMBIENTE
Gli effetti ambientali dello smog fotochimico sono particolarmente evidenti sui vegetali: diminuzione della produttività agricola e della qualità dei prodotti; riduzione della fotosintesi e della velocità di crescita delle piante; le piante diventano più suscettibili all’attacco di insetti e parassiti vari, più sensibili alla mancanza di nutrienti e meno resistenti alle avverse condizioni climatiche. L’ozono può causare il deterioramento delle gomme e delle plastiche, una riduzione nella resistenza dei composti tessili ed il danneggiamento delle vernici. L’ozono può anche danneggiare opere d’arte e libri, per cui vari musei e librerie hanno da tempo preso delle precauzioni per minimizzarne gli effetti. Tutte le altre sostanze presenti nello smog fotochimico hanno degli effetti più o meno pronunciati a carico dell’ambiente, ma la loro presenza è solitamente di importanza secondaria, anche se non si possono escludere vari effetti sinergici.

38 L’EFFETTO SERRA L’effetto serra è un fenomeno senza il quale la vita come la conosciamo adesso non sarebbe possibile. Questo processo consiste in un riscaldamento del pianeta per effetto dell’azione dei cosiddetti gas serra, composti presenti nell’aria a concentrazioni relativamente basse; comprendono: anidride carbonica vapor acqueo metano, ecc. I gas serra permettono alle radiazioni solari di passare attraverso l’atmosfera mentre ostacolano il passaggio verso lo spazio di parte delle radiazioni infrarosse provenienti dalla superficie della Terra e dalla bassa atmosfera (il calore riemesso), favorendo la regolazione ed il mantenimento della temperatura terrestre intorno ai 15°C circa. Le enormi emissioni antropogeniche di gas serra stanno causando un aumento della temperatura terrestre determinando, di conseguenza, dei profondi mutamenti a carico del clima, sia a livello planetario che locale.

39 IL MECCANISMO Le radiazioni provenienti dal sole non raggiungono la superficie terrestre nella loro totalità: nella misura del 25% vengono assorbite dal pulviscolo, dal vapor acqueo, dall’ozono e da molti altri gas presenti nell’atmosfera, mentre per il 30% vengono riflesse nello spazio dal pulviscolo atmosferico, dalle nuvole e dalla superficie terrestre. La frazione della radiazione solare totale che viene riflessa da un corpo qualsiasi viene anche definita albedo. La radiazione solare rimanente viene assorbita dai materiali e dagli organismi presenti sulla superficie terrestre. L’energia ricevuta complessivamente dalla superficie terrestre e dalla troposfera viene poi riemessa sottoforma di energia termica, attraverso raggi infrarossi. I gas serra presenti in atmosfera assorbono gran parte di questa radiazione per poi reirradiarla in tutte le direzioni. Circa il 6% di questa energia si perde nello spazio, parte viene riassorbita nuovamente dai composti atmosferici, mentre la quantità maggiore dell’energia viene restituita alla terra, riscaldandola.

40 I GAS SERRA I gas serra sono i gas atmosferici che assorbono le radiazioni infrarosse con una lunghezza d’onda pari a 10-12nm, capaci di trasportare la maggio parte del calore proveniente dal sole. Possono avere sia un’origine naturale che antropica: NATURALI vapore acqueo (H2O); Evaporazione biossido di carbonio (CO2); ossido di diazoto (N2O); metano (CH4); ozono (O3). ANTROPOGENICI Biossido di carbonio; Monossido di carbonio; Ossido di diazoto; Metano; CFC; HCFC Combustione di combustibili fossili, rifiuti solidi, legno e suoi derivati; deforestazione. Oceani, sedimenti fossili, respirazione. Produzione e trasporto di carbone, gas naturali e oli minerali; decomposizione dei rifiuti organici. Degradazione materiale organico in ambiente anaerobico Refrigeranti, propellenti, gas per elettrochimica. I gas che favoriscono l'effetto serra sono quelli che hanno una struttura molecolare asimmetrica: in generale quindi tutti i gas biatomici che si trovano nell’atmosfera non sono buoni gas serra (proprio perché hanno una struttura sicuramente lineare) mentre il metano (CH4), l’ozono (O3), il vapore acqueo (H2O), l’ossido nitroso (N2O), i gas fluorurati (CFC, HCFC) sono buoni gas serra proprio perché hanno una struttura asimmetrica. Caso particolare è l’anidride carbonica (CO2) che pur avendo una struttura lineare (con i tre atomi in fila O-C-O), è tuttavia molto più abbondante in atmosfera rispetto ad altri gas ed è per questo considerato uno dei maggiori responsabili dell’effetto serra. I gas serra mostrano però tra loro un differente potere di assorbimento, il cosiddetto “potenziale serra”. Ad esempio, il metano mostra un potenziale serra 23 volte maggiore rispetto a quello caratterizzante l’anidride carbonica, ma resta comunque questa il maggior responsabile del fenomeno, per le ragioni in precedenza esposte.

41 EFFETTI SULL’AMBIENTE
L’incremento della temperatura della Terra può provocare una serie di effetti ambientali di notevoli proporzioni: - L’aumento del calore e quindi dell’evaporazione dai grandi bacini idrici comporta un aumento corrispondente della quantità d’acqua in atmosfera e quindi un aumento delle precipitazioni. Alcuni ricercatori ritengono che queste siano cresciute di circa l’uno per cento su tutti i continenti nell’ultimo secolo, con un conseguente aumento delle inondazioni e dell’erosione a carico del terreno. - Il riscaldamento globale comporta anche una diminuzione complessiva delle superfici glaciali: le grandi masse di ghiaccio della Groenlandia e dei ghiacciai continentali stanno arretrando notevolmente. - L’aumento del volume oceanico a causa della temperatura più alta e lo scioglimento dei ghiacci provocano anche l’innalzamento del livello medio del mare: negli ultimi cento anni è cresciuto approssimativamente di cm. - In molte zone tropicali si assiste ad una riduzione dell’umidità del suolo che comporta una diminuzione nella resa agricola; molte aree, anche in Europa, sono a rischio di desertificazione: - Inquinamento biologico delle acque per proliferazione dei vari organismi infestanti; - Fenomeni di eutrofizzazione delle acque

42 EFFETTI SULL’UOMO L’aumento delle temperature a causa del riscaldamento globale provocato dall’incremento della concentrazione dei gas serra nell’atmosfera può comportare sia effetti diretti che indiretti per la salute dell’uomo: Problemi cardiaci e respiratori per aumento della temperature e della quantità di O3 in prossimità della superficie; Aumento delle malattie infettive.

43 CLATRATI DI METANO Il ghiaccio presenta una struttura molecolare molto particolare, in cui le molecole d’acqua risultano legate mediante 4 legami a ponte di idrogeno. Tra molecole contigue si individua la presenza di spazi vuoti di forma esagonale, che possono essere eventualmente occupati da molecole apolari. Difatti, quando una molecola non polare è posta in acqua, si ha la rottura di alcuni ponti a idrogeno; tali molecole vengono perciò intrappolate in una struttura rigida e ordinata chiamata CLATRATO. Riassumendo, i clatrati sono solidi in cui le molecole di gas occupano gli spazi vuoti presenti tra le molecole d’acqua costituenti cristalli di ghiaccio. Un esempio è offerto dal “clatrato di metano” presente nel permafrost e lungo le scarpate oceaniche. L’ammontare di metano potenzialmente intrappolato è pari a circa 100 volte rispetto a quello contenuto nelle riserve naturali poste sotto la superficie terrestre (giacimenti di carbone, petrolio e gas naturali). Essi, quindi, costituiscono un’eccezionale riserva di gas metano e potrebbero perciò essere sfruttati per ottenere combustibili, ma ancora non sono state individuate tecniche di estrazione idonee. Va però ricordato che, essendo il metano un potente gas serra con un elevato potenziale serra, il possibile scioglimento dei ghiacciai per effetto del riscaldamento terrestre potrebbe comportare l’immissione di notevoli quantità di metano in atmosfera, oltre che nelle acque superficiali, concorrendo ad un ulteriore incremento delle temperature globali.

44 FONTI ALTERNATIVE Per contenere l’effetto serra sarebbe necessario ridurre i consumi, utilizzando l’energia in modo più razionale! Si potrebbe quindi optare per: Costruzione di macchine e apparecchi con alti rendimenti; Utilizzo di metano come combustibile fossile (riduce immissioni di CO2); Sfruttamento di energie rinnovabili; Investimenti nella ricerca energetica; Informazione e sensibilizzazione della popolazione mondiale. Una fonte alternativa di energia, utilizzabile nel sistema dei trasporti, è rappresentata dalla CELLA CATALITICA, dotata di un anodo e un catodo in palladio, che non reagisce perché inerte. L’anodo è alimentato con H gassoso e il catodo con O2. Tramite reazioni di ossido-riduzione si assiste alla formazione di acqua (processo opposto all’elettrolisi) e calore, quest’ultimo convertito in energia elettrica. L’unico problema riguarda la disponibilità di H!

45 ABBATTIMENTO La necessità di limitare la presenza delle sostanze inquinanti nell’aria comporta spesso l’utilizzo di svariati sistemi di abbattimento. A seconda della loro funzione, le tecnologie di abbattimento degli inquinanti presenti nelle emissioni industriali si suddividono in tre grandi categorie: Processi che permettono il recupero e l’eventuale riciclo dell’inquinante, nel caso in cui ad esso sia associato un valore economico rilevante: adsorbimento e condensazione; Processi di incenerimento per il recupero dell’energia, sotto forma termica, caratterizzante gli inquinanti con un buon potere calorifico: combustione; Processi di abbattimento a carico di composti gassosi ricchi di particolato: filtrazione tessile, precipitazione elettrostatica, abbattimento ad umido, adsorbimento, biofiltrazione e predepurazione.

46 I clorofluorocarburi (CFC)
I CFC sono una classe di composti aeriformi non esistenti in natura, che una volta prodotti, non trovando meccanismi naturali di rapida degradazione o di assorbimento permangono in atmosfera per lungo tempo.

47 Utilizzo dei CFC Essendo dei gas inerti e per nulla pericolosi in termini Immediati, i clorofluorocarburi furono ampiamente Utilizzati in numerosissimi settori. Fra le primissime applicazioni dei CFC vi è Sicuramente quella come fluido refrigerante nei Circuiti frigoriferi. Altri utilizzi sono quelli come schiume isolanti, Propellenti di bombolette spray, solvente per la pulizia Dei microchip. Nel 1986 la produzione di CFC superava il milione di Tonnellate.