L’ATMOSFERA TERRESTRE La Terra è circondata e protetta da un involucro gassoso che rarefacendosi sfuma verso gli spazi interplanetari: l’atmosfera. Essa ha permesso lo sviluppo della vita sul nostro pianeta, grazie alla sua funzione di termoregolazione e di filtro nei confronti della radiazioni dannose proveniente dallo spazio. L’ atmosfera è la riserva di ossigeno necessaria alla sopravvivenza di tutti gli esseri viventi ed è direttamente responsabile od interferisce con 1) il ciclo delle acque, 2) processi di fotosintesi, 3) processi di decomposizione, 4) alterazione chimica delle rocce, 5) composizione delle acque naturali, 6) erosione, 7) moto ondoso e correnti marine...
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L’ATMOSFERA TERRESTRE
La Terra è circondata e protetta da un involucro gassoso che rarefacendosisfuma verso gli spazi interplanetari: l’atmosfera. Essa ha permesso lo sviluppodella vita sul nostro pianeta, grazie alla sua funzione di termoregolazione e di
filtro nei confronti della radiazioni dannose proveniente dallo spazio.
L’ atmosfera è la riserva di ossigenonecessaria alla sopravvivenza di tutti gli esseriviventi ed è direttamente responsabile odinterferisce con 1) il ciclo delle acque, 2) processi di fotosintesi, 3) processi di decomposizione, 4) alterazione chimica delle rocce, 5) composizione delle acque naturali, 6) erosione, 7) moto ondoso e correnti marine...
La concentrazione dei gas presenti nell'aria viene espressa comunemente in unitàdiverse dalle moli per litro (molarità). La scala di concentrazioni è basata su molecoleo volumi piuttosto che sulla massa.Le unità più comunemente usate sono espresse come «parti per __ o ». Così, unaconcentrazione pari a 100 molecole di un gas quale il biossido di carbonio disperse inun milione (106) di molecole di aria sarà espressa come «100 parti per milione», cioè«100 ppm».
ppm � «parti per milione» (106) in inglese millionppb � «parti per miliardo» (109) in inglese billionppt �«parti per trilione» (1012) in inglese trillion.
talvolta nell'abbreviazione dell'unità compare una v (per volume); per esempio, 100ppmv o ppm.Occasionalmente,pphm � «parti per cento milioni» (108, dall'inglese hundred million).
È importante sottolineare che, per i gas, queste unità esprimono il numero di molecole di una specie chimica(cioè, in termini chimici, del «soluto») presenti in un milione o in un miliardo di molecole di aria. Poiché,secondo la legge dei gas ideali, il volume di un gas è proporzionale al numero di molecole in esso contenute, lescale espresse in termini di «parti per» rappresentano anche il volume che di una specie chimica occuperebberispetto ad un determinato volume di aria se la specie chimica stessa potesse essere isolata e compressa aduna pressione uguale a quella dell'aria.
UNITÀ DI CONCENTRAZIONE DEI GAS IN ARIA
ORIGINE ED EVOLUZIONE DELL’ ATMOSFERA
L'atmosfera primordiale, fu generata da "contributi"esterni di materiale, portati da meteoriti e comete.Conteneva biossido di carbonio (CO2), metano(CH4), ammoniaca (NH3) e vapore acqueo.L’elevata T della proto-terra determinò ladispersione nello spazio di queste specie gassose.
Man mano che il raffreddamento procedeva,l’intensa attività vulcanica liberava gas quali H2O,CO2, SO2, H2S, HCl. Il vapore acqueo condensòformando i pro-oceani. L’anidride carbonica (CO2)si dissolse nell’acqua e venne parzialmenteintrappolata con la formazione di roccecarbonatiche (CaCO3), consentendo all’azoto, gasinerte nell’acqua, di accumularsi nell’atmosfera.
L’evoluzione successiva dell’atmosfera èessenzialmente dovuta allo sviluppo di esseriviventi e lo sviluppo dei processi di fotosintesi erespirazione che determinarono la composizioneattuale dell’atmosfera.
EVOLUZIONE dell’OSSIGENO NELL’ ATMOSFERA1) ∼∼∼∼3.2 Ga alcuni organismi acquaticiprocarioti iniziarono a produrre ossigenoper fotosintesi.Tale processo chimico complesso è operatoda organismi che hanno clorofilla. Lafotosintesi converte anidride carbonica +acqua in sostanza organica e ossigeno:
CO2 + H2O � CH2O + O2(formula semplificata)
• l’ossidazione del Fe red beds
2) ∼∼∼∼2.7 Ga le cellule eucarioti iniziarono ilprocesso della respirazione: ossidazionedella sostanza organica con liberazioned’energia:
CH2O+O2 � CO2 + H2O(formula semplificata)
3) ∼∼∼∼1 Ga ossidazione completa rocce difondo marino � accumulazione ossigenonell’atmosfera. Iniziò quindi a formarsiozono nella troposfera e la Terra venneschermata dai raggi ultravioletti. Ciò haconsentito la colonizzazione dellaterraferma da parte delle piante e l’esplosione di specie animali.
Variazione della concentrazione dell’ossigeno inatmosfera dalla formazione della Terra ad oggi
EVOLUZIONE dell’OSSIGENO NELL’ ATMOSFERA
STRUTTURA DELL’ATMOSFERAL’atmosfera attuale è suddivisa in stratidisomogenei per temperatura e densità.Dal basso:TROPOSFERA (0 - 14 Km): è la parte piùdensa dell'atmosfera, sede della maggiorparte dei fenomeni meteorologici; latemperatura decresce con l'altezza;STRATOSFERA (14 - 60 km): contiene lostrato di ozono; la temperatura cresce conl'altezza;MESOSFERA (60 - 90 km): il gas diventamolto più rarefatto; la temperatura decrescecon l'altezza;TERMOSFERA (90 km – 500 km): latemperatura aumenta con gradientecostante;IONOSFERA (fino a 400/500 km): è ricca diparticelle ionizzate; questo strato filtra laradiazione solare, lasciando passaresoltanto certe bande spettrali, come quellaottica o radio, ed è sede delle aurore polari;ESOSFERA (dai 400/500 km in su): è laparte meno conosciuta della nostraatmosfera, essa decresce in densità fino aperdersi nello spazio.
atmosfera
COMPOSIZIONE CHIMICA DELL’ATMOSFERA
L’anidride carbonica (CO2) è in concentrazioni pari al 0.040% (400ppm) nella bassaatmosfera. Nell’atmosfera sono inoltre presenti molte altre specie chimiche sia sottoforma di gas che di microparticelle solide (particolato atmosferico).In quantità variabile si trovano anche vapor d’acqua, H2, O3 (ozono). La variabilità dicomposizione deriva dalla dinamicità dell’atmosfera e le sue molteplici interazioni conla biosfera, la litosfera e l’idrosfera.
La variabilità inoltre è influenzata dalla temperatura e pressione e dal tempo di
residenza dei costituenti dell’atmosfera.
I principali componenti del’atmosfera sono:
COMPONENTI MINORI DELL’ATMOSFERA E CONCENTRAZIONI TIPICHE
Componenti minori Fonti Concentrazioni tipiche
Anidride carbonica (CO2)
Decomposizione di materia organica; combustioni
370 ppm in tutta la troposfera
Ossidi di carbonio (CO)Decomposizione di materia organica; combustione di
combustibili fossili
0,05 ppm nell’aria non inquinata; 1-50 ppm nelle
aree di traffico urbano
Metano (CH4)Decomposizione di materia
organica; emissioni di gas naturale1-2 ppm in tutta la troposfera
Ossidi di azoto (NOx)Scariche elettriche; motori a
combustione interna; Combustione di materia organica
0,01 ppm nell’aria non inquinata; 0,5 ppm nello
smog atmosferico
Ozono (O3)Scariche elettriche; smog
fotochimico
Fino a 0,01 ppm nell’aria non inquinata; 0,5 ppm nello
smog fotochimico
Anidride solforosa (SO2)
Gas vulcanici; incendi di boschi; combustibili fossili; arrostimento di
minerali
0-0,01 ppm nell’aria non inquinata; 0,1-2 ppm nell’ambiente urbano
inquinato
OSSIGENO
Produzione e consumo di ossigeno.L'ossigeno presente nell'atmosfera attuale è in quantità tale, rispetto a quello immesso perfotosintesi, che basterebbe per altri 2000 anni, anche se tutto il processo di fotosintesi sibloccasse.
L'atmosfera esercita nei confronti della radiazione elettromagnetica proveniente dallo spazioun'azione di disturbo, limitando così le bande osservabili (finestre) solo a quella della luce edelle onde radio, e sbarrando quindi il passo ai raggi gamma, ultravioletti ed infrarossi.Tuttavia anche i raggi luminosi attraversandola saranno sottoposti a delle distorsioni, cambiandodirezione e venendo dispersi od assorbiti dagli strati atmosferici, che per loro natura sonodisomogenei a causa delle differenze di temperatura, densità ed altezza.
ATMOSFERA: EFFETTO FILTRO
filtered filtered
Importanti reazioni fotochimiche si verificano nell’alta atmosferaper effetto della radiazione solare. Ciò porta alla ionizzazionedell’O e N, che assorbono in questa reazione parte delleradiazioni ultraviolette (hv), dannose per l’uomo.
A circa 400 km di altezza (termosfera) ¼ delle molecole di N2 sidissocia per l’interazione con la radiazione solare (vento solare).
azoto molecolare N2 + hv ���� N + N azoto elementare
O2 + hv ���� O + O
Oltre alla dissociazione avviene anche la ionizzazione di N e O:
N2 + hv ���� N2+ + e perdita di un’elettrone
O2 + hv ���� O2+ + e
Queste reazioni producono la fascia atmosferica ionizzata(IONOSFERA).
REAZIONI FOTOCHIMICHE
Il fenomeno è causato dall'interazione di particellecariche (protoni ed elettroni) di origine solare (ventosolare) con la ionosfera terrestre (atmosfera tra i 100-500 km). Tali particelle eccitano gli atomi dell'atmosferache diseccitandosi in seguito emettono luce di varielunghezze d'onda. A causa della geometria del campomagnetico terrestre, le aurore sono visibili in dueristrette fasce attorno ai poli magnetici della terra, detteovali aurorali.
BUCO NELL’OZONOSFERANegli ultimi decenni, secondo rilevamenti eseguiti nell' atmosfera, lo strato di ozono sta diventandopiù sottile, specialmente sopra l' Antartide (foto NASA; il rosa indica scarsità di ozono).Il "buco" nello strato di ozono è stato scoperto negli anni ‘80 da ricercatori britannici. Non si trattatecnicamente di un "buco" in cui l' ozono totalmente assente, ma di una regione con livello diozono eccezionalmente basso, che si forma sopra l' Antartide all' inizio della primavera (Agosto -Ottobre).Un vortice senza fine di venti stratosferici chiamato "vortice polare" isola in inverno l' area sopral’Antartide. Il buco di ozono cresce all' inizio della primavera finché l' atmosfera si scalda e il vorticepolare si indebolisce, ponendo fine all' isolamento dell' aria. Allorché l’aria dalle latitudini circostantipenetra nella regione polare, lo strato di ozono si stabilizza fino alla primavera successiva.
I raggi ultravioletti provenienti dal Sole colpiscono una molecola di ossigeno biatomico (O2)scindendola in due atomi (O + O); questi a loro volta si combinano facilmente con altre molecole diO2 formando molecole di ozono (O3). Anche la molecola di ozono poi, per effetto dei raggiultravioletti, si divide in O2 e O.
OZONOSFERA
Quando un atomo di cloro collide con una molecola di ozono si appropria del terzo atomo diossigeno per cui si vengono a formare una molecola di O2 e un radicale di monossido di cloro(ClO). Tale radicale è notevolmente attivo per cui si combina facilmente con atomi di ossigenoliberando ancora il cloro che resta disponibile per ricominciare il ciclo di distruzione dell'ozono.
Si estende dai 15 a 60 Km di altezza e costituisce una fascia protettiva nei confronti dellaradiazione ultravioletta di origine solare.
Questa situazione di equilibrio dinamico fraformazione e distruzione dell'ozono vienemodificata dal cloro, un gas presente insostanze dette cloroflurocarburi (CFC, es freon).
OZONO NELLA BASSA TROPOSFERAL'ozono è un gas tossico, quindi se presente introposfera in concentrazione troppo elevata haeffetti negativi sulla salute dell'uomo, sulle piante,sui materiali plastici ed anche sul clima.L'ozono in troposfera è un inquinante secondario,che si forma quando si innescano fenomeni dismog fotochimico: "inquinamento dell'aria dovutosoprattutto agli scarichi degli autoveicoli cheprovoca foschia con particelle in sospensionecontenenti derivati degli scarichi e lorosottoprodotti“ in condizioni di basso ricambio d’aria(alta pressione che trasporta verso il basso diozono stratosferico ), temperature >18°.
Immagine del 23 Giugno 2010Reazioni di distruzione e produzione in troposfera, regolate dall'intensità della radiazione solare e dalla quantità di ossidi di azoto. NO2 (biossido di azoto) forma ozono ed NO (monossido di azoto) lo distrugge.
In aria inquinata da scarichi di autoveicoli ecioè in presenza di VOC incombusti, NO vienesequestrato e contemporaneamente si formaNO2. Si forma più ozono e la reazione didistruzione di ozono non avviene: si haaccumulo di ozono.
Fo
rma
zio
ne
di O
3
Distruzione di O3
REAZIONI DI SPALLAZIONENell’alta atmosfera avvengono anche reazioni tra le specie gassose presenti e la radiazionecosmica primaria. Quest’ultima è costituita da nuclidi di quasi tutti gli elementi, anche se circal’87% sono protoni (1H). Tali particelle hanno alta energia per cui la loro collisione con gli atomi ele molecole dell’alta atmosfera producono una radiazione cosmica secondaria composta daprotoni (p), neutroni (n), e mesoni. L’impatto tra i nuclei delle molecole gassose presenti nell’altaatmosfera con la radiazione cosmica (primaria e secondaria), produce la loro disintegrazione:questa è una reazione di SPALLAZIONE che genera nuovi elementi.
Le reazioni che portano alla formazione di 14C sono di tipo n o p, simili a quelle che avvengononell’esplosione di una supernova. Cioè l’impatto di un neutrone con il nucleo di un atomoproduce l’espulsione di un protone che viene sostituito dallo stesso neutrone. Si formerà unatomo con una carica in meno ma stesso peso atomico.
Per spallazione di Ar si formano altri nuclidi (che possono essere stabili o radioattivi) quali:22Na, 32P, 32Si, 39Cl.
AZOTO
L’azoto è un gas inerte ma è un elemento chiave nell’evoluzione cellulare. La maggiorparte dell’azoto presente nella parte superficiale della Terra è contenuto nell’atmosfera,sebbene la riserva più grande risiede nel mantello terrestre. L’attività vulcanica ne haconsentito il parziale rilascio. Nel ciclo attivo dell’azoto partecipa solo una percentualebassissima dell’azoto totale. La quasi totalità degli esseri viventi possono assimilareazoto solo sotto forma di ammoniaca. Solo i cianobatteri (e organismi fissatori diazoto) sono in grado di assimilare azoto atmosferico (N2) e convertirlo in ammoniaca(NH3).
CONCETTO DI CICLO BIO-GEOCHIMICO:è il percorso seguito da un determinato elemento chimico all'interno della biosfera.
CICLO DELL’AZOTOIl ciclo dell’azoto può essere suddiviso in 4 fasi principali: ammonificazione, nitrificazione,fissazione, assimilazione.
1. Ammonificazione: batteri e funghi utilizzano lasostanza organica in decomposizione persintetizzare proteine, liberando l’eccesso di Nsotto forma di NH3 e NH4
+.
2. Nitrificazione: i batteri ossidano NH3.
2NH3+3O2 = 2NO2-+2H++2H2O
2NO2-+O2 = 2NO3 [nitrobacter]
3. Assimilazione: i nitrati vengono ridotti a ioniNH4
+ dalle cellule vegetali per formareamminoacidi e composti azotati utili per lapianta.
4. Fissazione operata da batteri del genereClostridium e Azotobacter consiste nellariduzione (nitrogenasi) dell'azoto molecolare(N2) in azoto ammonico (NH3). I batteri sonosimbionti generalmente negli apparati radicaliad esempio nelle Leguminose.
OSSIDI DI AZOTO (NOX)
La specie molecolare N2 costituisce quasi l’ 80% dell’atmosfera, ma l’azoto è presente anche inaltre forme in funzione del suo stato di ossidazione:
o N2O (+1)o NO (+2) NOxo NO2 (+4)o HNO3 (+5) Acido Nitricoo NH3 (-3) Ammoniaca
N2O (ossido nitroso) è il più abbondante (310 ppb) ed è prodotto dall’attività batterica nelprocesso di denitrificazione. Gli altri NOx sono prodotti naturali o da attività antropiche, in primisattività di combustione.Infatti la reazione N2+O2 ���� 2NO è favorita dalle alte temperature (700-800°C) tipiche deiprocessi industriali. Con il raffreddamento però NO tende a riformare le molecole bi-atomiche dipartenza.
HNO3 (acido nitrico) si forma per la reazione OH + NO2 ���� HNO3, è molto solubile e in atmosferaviene rimosso dalle goccioline d’acqua, o in presenza di ammoniaca forma particelle solide dinitrato d’ammonio.
NH3 (ammoniaca) deriva dalla decomposizione della sostanza organica, da emissioni industriali eda fertilizzanti.
ZOLFOLo zolfo in atmosfera ha avuto un incremento sostanziale dopo la rivoluzione industriale con lacombustione di carbone ed idrocarburi. Infatti la sola sorgente naturale di S è l’attività vulcanica.Lo zolfo in atmosfera si trova sotto forma di ossidi (SOx), acido solforico ed in altri composti con ilcarbonio.
SO2
SO3
Anidride solforica
Gli SOx sono inquinanti primari. In genere SO2 >> SO3
Nell’aria non inquinanta SO2 < 20 ppb.Nelle zone industriali SO2 può arrivare a 600 ppb.Nella combustione avviene:
S+O2 � SO2
2SO2 + O2 � 2 SO3
SOx reagiscono velocemente in atmosfera con l’umidità:SO2 + OH � HSO3
HSO3 + OH ���� H2SO4
Ed ancheHSO3 + O2 � SO3 + OOHSO3 + H2O ���� H2SO4
Acido solforico
Si formano così aerosol di acqua con dissolto acido solforico.Maggiore è l’inquinamento atmosferico (OH più elevato) maggiore è laquantità di SOx che si trasforma in acido.
ZOLFOIdrogeno solforato H2S:ha il tipico odore di uova marce anche a concentrazioni inferiori a 1 ppm.Viene comunemente emesso da vulcani e si forma durante la decomposizione della sostanzaorganica in ambiente riducente biodigestione e desolforazione
In atmosfera l’idrogeno solforato viene ossidato:
H2S + OH � HS +H2OHS + O2 � HO + SOSO + O2 � SO2 + O
Solfuro di Carbonile O=C=SQuesto composto dello zolfo è presente nella troposfera in concentrazioni fino a 500 ppb. Siforma per l’ossidazione di CS2, dagli oceani e dalla combustione di biomassa. A scala globale è ilgas di zolfo più abbondante per la sua scarsa reattività e lungo tempo di residenza.
Il solfato di calcio idrato (gesso) formatosi è molto più solubile in acqua quindi viene rimossofacilmente dalle acque meteoriche, esponendo nuovo materiale alterabile da acido solforico.
ZOLFO
L'azione delle piogge acide risulta
particolarmente evidente su questastatua realizzata in Westphalia (Ger); lafoto a sinistra è stata scattata nel 1908,
mentre la foto a destra è del 1968: sonotrascorsi solo 60 anni!
Con il termine piogge acide si intende generalmente il processo diricaduta dall’atmosfera di particelle, gas e precipitazioni acide. Lepiogge acide sono causate essenzialmente dagli ossidi di zolfo (SOx)e, in parte minore, dagli ossidi d'azoto (NOx), presenti in atmosfera siaper cause naturali che per effetto delle attività umane.Nel caso in cui questi gas entrino in contatto con l’acqua atmosfericaallora si originano degli acidi prima della deposizione. In presenza diacqua gli ossidi di zolfo originano l’acido solforico (H2SO4), mentre gliossidi di azoto si trasformano in acido nitrico (HNO3); di conseguenzaqueste sostanze causano un’acidificazione delle precipitazioni.
In molte zone del pianeta, da alcuni decenni, si sono registrateprecipitazioni piovose, nevose, nebbie e rugiade con valori di pHsignificativamente più bassi del normale (pH 5,5), cioè compresi tra 2 e5. L’azione degli acidi che si formano direttamente in sospensioneoppure al suolo provoca l’acidificazione di laghi e corsi d’acqua,danneggia la vegetazione (soprattutto ad alte quote) e molti suoliforestali. Oltre a questo, le piogge acide accelerano il decadimento deimateriali da costruzione e delle vernici; compromettono poi la bellezzaed il decoro degli edifici, delle statue e delle sculture patrimonioculturale di ogni nazione.
PIOGGE ACIDE
PIOGGE ACIDE
Le piogge acide danneggiano l’intero patrimonio vegetale del pianeta: in molte parti dell'Europa edel Nord America, come anche in Brasile, le piante vengono danneggiate in modo più o menograve. Se non interverranno delle inversioni di tendenza entro 10-20 anni molte foreste nelmondo saranno completamente distrutte, e questo provocherà localmente l'espansione delfenomeno carsico (cioè la penetrazione dell'acqua nel sottosuolo), la siccità, la progressivaaridità dei suoli, l'aumento della possibilità di inondazioni e il cambiamento del clima.
OSSIDI DI CARBONIO
I due ossidi principali del C presenti come gas in atmosfera sono il monossido di carbonio(CO) e il biossido di carbonio o anidride carbonica (CO2).
MONOSSIDO DI CARBONIOIl CO ha una concentrazione nella troposfera che varia da 40 a 200 ppb (parti per miliardo), ed èprodotto dalla combustione incompleta o prodotto intermedio, di composti organici (es.ossidazione fotochimica del CH4, incendi boschivi, emissioni vulcaniche). Il CO non si accumulanell’atmosfera, perché viene rimosso in poche settimane anche grazie all’azione di funghi ebatteri:
CO + ½ O2 = CO2
CO + OH = CO2 + H
Il monossido di carbonio è un’inquinante letale per l’uomo. I suoi effetti tossici sono dovuti allasua elevata capacità di legarsi all’emoglobina del sangue e sostituirsi all’ossigeno.
Le concentrazioni medie di CO nella media-alta troposfera aumentano nelle aree urbane dovepuò raggiungere alcune decine di ppm, cioè 50-100 volte la concentrazione naturale.
In atmosfera il CO2 ha una concentrazione dicirca 370 ppm. Tale concentrazione è inevoluzione dalla rivoluzione industriale: nel 1850la concentrazione di CO2 in atmosfera era circa280 ppm, come evidenziato in figura.L’aumento in atmosfera di anidride carbonica èaccompagnato anche dall’aumento di metano edegli ossidi di azoto. Questo indica chel’incremento di CO2 è legato all’utilizzo delcarbone e dei prodotti petroliferi per produrreenergia.Attualmente la sorgente principale di CO2 è lacombustione di prodotti petroliferi, produzione dicementi, e deforestazione. La respirazione ha uncontributo nel complesso ininfluente nelincremento della CO2.
L’anidride carbonica viene però sottrattaall’atmosfera tramite il processo di fotosintesi,cattura da parte degli oceani, formazione dirocce carbonatiche.
CO2 DIOSSIDO DI CARBONIO
2000
1850
EFFETTO SERRA
Variazione della Temperatura media delpianeta confrontata con la variazione dellaconcentrazione di CO2 negli ultimi 1000anni. Nel corso del XX secolo la T media èaumentata di 0.6 °C.
CO2 ed EFFETTO SERRA
Proiezione statistica dell’aumento della temperatura dell’aria nellabassa troposfera nel secolo tra il 1960 ed il 2060.
La riduzione della banchisa dell'Artico tra il 1979(foto sopra) e il 2003 (sotto). La rilevazione dalsatellite è dell'Osservatorio Terra della Nasa.
INQUINANTI ATMOSFERICI: PARTICOLATO
Particolato, particolato sospeso, pulviscolo atmosferico, polverisottili, polveri totali sospese (PTS), sono termini che identificanocomunemente l'insieme delle sostanze sospese in aria (fibre, particellecarboniose, metalli, silice, inquinanti liquidi o solidi).
Si definisce aerosol atmosferico il materiali solido o liquido disperso inaria.
Il particolato atmosferico è la frazione solida di questo aerosol ed ècostituito in gran parte da particelle carboniose molto piccole, costituiteda carbone molto poroso, su cui sono adsorbiti i gas formati nelprocesso di combustione. La comunità scientifica designa questeparticelle con le iniziali PM (particulate matters), classificandole secondola loro grandezza in:
Grossolane• PM10 hanno un diametro inferiore a 10 micron,Fini• PM 2.5 diametro inferiore a 2,5 micron• PM 1 diametro inferiore a 1 micron.
Le particelle inalate si possono depositare in qualchetratto dell'apparato respiratorio, oppure essere espulsesuccessivamente. Se le particelle depositate sono liquideo solubili possono essere assorbite dai tessuti inqualsiasi punto dove si depositano e provocare deidanni intorno a tale punto; le particelle insolubili possonoessere trasportate, in base alle loro dimensioni, versoaltre parti del tratto respiratorio o del corpo, dovepossono essere assorbite o provocare danni biologici.
RISCHIO SANITARIO del PARTICOLATO ATMOSFERICO
Più le particelle sono piccole, maggiore è il rischio per lasalute.particelle grossolane: si fermano nelle prime vierespiratorie;particelle fini (PM10): dette anche polveri inalabili,penetrano nel tratto superiore delle vie aeree o trattoextratoracico (cavità nasali, faringe e laringe);particelle finissime (PM2,5): dette anche polverirespirabili, possono giungere fino alle parti inferioridell'apparato respiratorio o tratto tracheobronchiale(trachea, bronchi, bronchioli e alveoli polmonari).
Gli effetti sanitari del particolato atmosferico possono essere sia a breve termine (irritazione dei polmoni, broncocostrizione, tosse e mancanza di respiro, diminuzione della capacità polmonare, bronchite cronica,...) che a lungo termine (un'esposizione di lungo periodo a basse concentrazioni può indurre il cancro).
Alla categoria di inquinanti dei metalli pesantiappartengono circa 70 elementi anche se quelli importantidal punto di vista dell’inquinamento atmosferico sonocirca venti e quelli più importanti sono: Ag, Cd, Cr, Co,Cu, Fe, Hg, Mn, Pb, Mo, Ni, Sn, Zn.La principale fonte antropica di metalli pesanti è quelladerivante dalle attività minerarie, dalle fonderie a e dalleraffinerie e dagli inceneritori di rifiuti.
Il particolato atmosferico, soprattutto quello più fine, agisce da veicolo per sostanze ad elevatatossicità, quali ad esempio alcuni metalli tossici (Piombo, Cadmio ed Nichel) e gli IdrocarburiPoliciclici Aromatici (I.P.A.) che sono adsorbiti dal particolato.
METALLI PESANTI
Il piombo tetraetile. Alcuni tipi di benzine, le cosiddette benzine super, contengono vari additiviper evitare il battito in testa del motore. Il piombo tetraetile è il prodotto commerciale più usato atale scopo. Il piombo tetraetile reagisce nel motore con l’ossigeno secondo la reazione:
Pb(C2H5)4 + 14O2 = PbO2 + 8CO2 + 10H2OIl biossido di piombo va a depositarsi sul terreno e finisce per entrare nella catena alimentare,venendo assimilato dai bovini, ovini, api, per cui si ritrova in molti prodotti quali latte, miele, ecc.Le benzine verdi non contengono più Pb tetraetile.
INQUINANTI ATMOSFERICI: RADONIl radon (simbolo Rn) ha numero atomico 86 ed è un gasnobile, quindi inerte, pesante, che si forma perdecadimento radioattivo del radio (Ra) prodotto intermediodel decadimento dell’uranio.Il radon è un gas radioattivo ed il suo isotopo più stabile è222Rn, che ha vita media di 3,8 giorni. A temperatura epressione atmosferiche il radon è inodore e incolore.
Il radon è solubile in acqua, la sua concentrazione in atmosfera è in genere estremamentebassa. Le acque superficiali quali sorgenti, fiumi, laghi, falde rilasciano Rn in continuazione pervolatilizzazione. La quantità emessa è in genere bassa. Le acque di falda profonde invecepossono avere un’elevata concentrazione di 222Rn. Poiché il radon è un gas radioattivo, puòrisultare cancerogeno se inalato, in quanto emettitore di particelle alfa. La principale fonte diquesto gas risulta essere il terreno, i materiali di costruzione (specialmente se di originevulcanica o ignea come il tufo o il granito) e l'acqua. Da questi reservoirs fuoriesce e si disperdenell'ambiente. In ambienti isolati può accumularsi fino a raggiungere concentrazioni pericoloseper la salute. Infatti uno dei principali fattori di rischio del radon è legato al fatto cheaccumulandosi all'interno di abitazioni diventa una delle principali cause di tumore al polmone(secondo solo al fumo di sigarette).
INQUINANTI ATMOSFERICI: AMIANTO
L'amianto (o asbesto) è un minerale silicatico appartenente alle serie mineralogiche dell’olivina(si trova nelle rocce serpentiniiche) e degli anfiboli.
Nome Nome comune Formula chimica Note
Crisotilo Amianto bianco Mg3Si2O5(OH)4 dal greco: "fibra d'oro"
Amosite Amianto bruno (Mg,Fe)7Si8O22(OH)2
acronimo di "Asbestos Mines ofSouth Africa", nome commerciale dei minerali grunerite e cummingtonite
Crocidolite Amianto blu Na2Fe2+3Fe3+
2Si8O22(OH)2
dal greco: "fiocco di lana", varietà fibrosa del minerale riebeckite
Tremolite Ca2Mg5Si8O22(OH)2dal nome della Val Tremola, in Svizzera
Antofillite (Mg,Fe)7Si8O22(OH)2 dal greco: "garofano"
Actinolite Ca2(Mg,Fe)5Si8O22(OH)2 dal greco: "pietra raggiata"
L’asbesto è un materiale molto comune, è per lasua resistenza al calore e la sua struttura fibrosalo rendono adatto come materiale per indumentie tessuti da arredamento a prova di fuoco.L'amianto è stato utilizzato fino agli anni ottantaper produrre la miscela cemento-amianto (il cuinome commerciale era Eternit) per lacoibentazione di edifici, tetti, navi, treni; comemateriale per l'edilizia (tegole, pavimenti,tubazioni, vernici), nelle tute dei vigili delfuoco, nelle auto (vernici, parti meccaniche), maanche per la fabbricazione di corde, plastica ecartoni. Inoltre, la polvere di amianto è statalargamente utilizzata come coadiuvante nellafiltrazione dei vini.
← SEM image of Anthophyllite da USGS
Le polveri di amianto, respirate, provocano l'asbestosi,nonché tumori della pleura, ovvero il mesoteliomapleurico e dei bronchi, ed il carcinoma polmonare.Una fibra di amianto è 1300 volte più sottile di uncapello umano. Non esiste una soglia di rischio al disotto della quale la concentrazione di fibre di amiantonell'aria non sia pericolosa; teoricamente l'inalazioneanche di una sola fibra può causare il mesotelioma edaltre patologie mortali, tuttavia un'esposizioneprolungata nel tempo o ad elevate quantità aumentasensibilmente le probabilità di contrarle.L'impiego dell'amianto è fuori legge in Italia dal 1992.La legge n. 257 del 1992, oltre a stabilire termini eprocedure per la dismissione delle attività inerentil'estrazione e la lavorazione dell'asbesto, è stata laprima ad occuparsi anche dei lavoratori espostiall'amianto. Dal 1994 non si usa più materialecontenete amianto per nessuno scopo.
