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25/02/2013 1 Il pianeta terra Aria Acqua Suolo
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Il pianeta terra
Aria
Acqua
Suolo
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22 Agosto 2012
Earth Overshoot Day
E la data approssimativa in cui il nostro consumo di risorse per un dato anno supera la capacit del pianeta di ricostituirlepianeta di ricostituirle
22 Ottobre 19923 Ottobre 2002
http://www.footprintnetwork.org
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Quali sono i misuratori dello stato dellambiente?
Quali sono gli elementi essenziali per la vita sul pianeta terra?
Quali sono le risorse che il pianeta offre ?Quali sono le risorse che il pianeta offre ?
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World Health Organization
Air pollution is contamination of the indoor or outdoorenvironment by any chemical, physical or biological agentthat modifies the natural characteristics of the atmosphere.Household combustion devices, motor vehicles, industrialfacilities and forest fires are common sources of airpollution.
Pollutants of major public health concern includeparticulate matter, carbon monoxide, ozone,nitrogen dioxide and sulfur dioxide.
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Standard per la qualit dellaria esterna (a lungo termine)
Biossido di Zolfo 80 g/m3
PM10 50 g/m3
Biossido di Azoto 100 g/m3
Piombo 1,5 g/m3
Particelle con diametro superiore a 10 m sono bloccate dalle alte vie respiratorie
Particelle con diametro compreso tra 2,5 e a 10 m penetrano in bronchi e bronchioli
Particelle con diametro inferiore a 2,5 m penetrano sino agli alveoli
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Giudizio di qualit e concentrazioni di riferimento:Pessima: maggiore di 100 g/m3
Scadente: tra 50 e 100 g/m3
Buona: minore o uguale 50 g/m3
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Giudizio di qualit e concentrazioni di riferimento:Pessima: maggiore di 50 g/m3
Scadente: tra 25 e 50 g/m3
Buona: minore o uguale 25 g/m3
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Lozono
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La maggiore fonte d'inquinamento atmosferico nei centri urbani(inquinamento atmosferico urbano) costituita dal traffico veicolare,mentre in misura minore contribuiscono il riscaldamento degliinsediamenti civili e le emissioni delle zone industriali:
- oltre il 60% degli ossidi di azoto presenti nelle aree urbane dovuto alle emissioni da traffico veicolare;- oltre il 90% del monossido di carbonio presente nelle areeurbane dovuto al traffico veicolare;urbane dovuto al traffico veicolare;-il traffico veicolare responsabile del 75% delle emissionicomplessive di benzene su scala nazionale, di queste oltre il 65%sono originate in aree urbane
(Fonte: "Le fonti di inquinamento atmosferico nelle citt", M. C. Cirillo ANPA - Arie di
citt, Atti del Convegno del 28-30 Novembre 2000 Bologna - I Quaderni di Arpa)
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L'acqua un composto chimico di formula molecolareH2O.
In condizioni di temperatura e pressione normali sipresenta come un sistema bifase, composto da un liquidoincolore e insapore (che viene chiamato "acqua" in sensostretto) e un gas invisibile (detto vapore acqueo), maanche come un solido (detto ghiaccio) qualora letemperature diventino rigide (inferiori a 0C allapressione atmosferica).pressione atmosferica).
L'acqua un ottimo solvente, per cui le acque naturalicontengono disciolte moltissime altre sostanze, perquesto motivo con il termine "acqua" si intendecomunemente sia il composto chimico puro di formulaH2O, sia la miscela (liquida) formata dallo stesso, conaltre sostanze disciolte al suo interno
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Si stima che la Terra contenga circa 1 400 milioni di km3 d'acqua, dicui 35 milioni di km3 (2,5 per cento) sono d'acqua dolce.
La grande quantit di acqua dolce contenuta nelle calotte glaciali,nei ghiacciai e nelle profondit della terra, non fruibile.
L'acqua dolce utilizzabile deriva essenzialmente dalle precipitazionisul suolo generate dal ciclo idrologico.
L'acqua si ricicla continuamente grazie all'evaporazione provocatadall'energia solare. In questo modo, il ciclo dell'acqua consuma indall'energia solare. In questo modo, il ciclo dell'acqua consuma inun giorno pi energia di quella utilizzata dal genere umano nelcorso di tutta la sua storia.
Le precipitazioni medie annue al suolo ammontano a 119 000 km3,dei quali circa 74 000 km3 tornano nell'atmosfera per evaporazione;i rimanenti 45 000 km3 confluiscono in laghi, bacini e scorrono o siinfiltrano nel terreno a rimpinguare gli acquiferi.
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Ripartizione delle risorse idriche mondiali
Volume
d'acqua
(milioni di km3)
Percentuale di acqua dolce
Percentuale del totale di acqua
Acqua totale 1386 100
Acqua dolce 35 100 2,53Acqua dolce 35 100 2,53
Ghiacciai e calotte glaciali
24,4 69,7 1,76
Acqua sotterranea 10,5 30,0 0,76
Laghi, fiumi, atmosfera
0,1 0,3 0,01
Acqua salata 1351 97,47
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Questa frazione rappresenta ci che comunemente indicatocome "risorse idriche".
Non accessibile la totalit di questi 45 000 km3 perch partedell'acqua convogliata in fiumi inaccessibili o dispersa durantele piene stagionali.
Si stima che 9 000 - 14 000 km3 siano tutto ci di cui l'uomopu disporre a costi accettabili, ossia un cucchiaino da caff inuna vasca da bagno se rapportato al volume totale d'acqua sullauna vasca da bagno se rapportato al volume totale d'acqua sullaterra.
L'uomo preleva ogni anno circa 3 600 km3 d'acqua per variutilizzi.
Fonte: www.fao.org
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L'ammontare esatto della portata minima di un fiume varier infunzione del periodo dell'anno e di molti altri fattori specificid'ogni bacino fluviale; sebbene non sia ancora possibile capiresino in fondo il complesso ecosistema dei fiumi, si stima che ildeflusso minimo vitale necessario sia di circa 2 350 km3 l'anno.
Aggiungendo questo quantitativo a quello prelevato dall'uomo siottengono 5950 km3 di risorse d'acqua dolce facilmenteaccessibili che sono gi state impegnate.
Tenendo conto delle proiezioni demografiche e della domandad'acqua, si ha un quadro mondiale che mostra una situazione diprogressiva ristrettezza di risorse idriche. Dal momento che sial'acqua che la popolazione sono distribuite in maniera nonuniforme, la situazione gi critica in vari paesi e regioni. Areesempre pi vaste al mondo sono afflitte da penuria endemicad'acqua dolce e la competizione fra i vari utenti va crescendo.
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Fonti di inquinamento idrico
Tra le fonti principali di inquinamento idrico si ricordano:
gli SCARICHI URBANI: residui metabolici (feci, urine) e residui di attivit domestiche (saponi, detersivi...);
gli SCARICHI INDUSTRIALI: residui o scarti provenienti dalla lavorazione di un determinato prodotto (residui a dalla lavorazione di un determinato prodotto (residui a volte tossici);
i FERTILIZZANTI e tutte le sostanze che favoriscono una crescita eccessiva di alghe e piante acquatiche;
i PESTICIDI
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I principali inquinanti contenuti nelle acque reflue sono i compostidell'azoto (nitrati, nitriti, ammoniaca), il fosforo, i metalli, i batterie i virus.
Il fosforo e i composti dell'azoto sono molto pericolosi soprattuttoper i laghi, in quanto se presenti in abbondanza causano ilfenomeno dell'EUTROFIZZAZIONE, originato anche dall'eccessivoapporto di fertilizzanti, dilavati dai terreni agricoli.
Attraverso questo processo si ha una crescita smoderata della floraacquatica: le alghe crescono rigogliose e coprono la superficiedell'acqua, privando le piante sottostanti della luce; di conseguenzadell'acqua, privando le piante sottostanti della luce; di conseguenzala luce, indispensabile per la vita, non pu raggiungere gli strati piprofondi e causa la morte di tutte le forme di vita.
La presenza di metalli nelle acque reflue dovuta soprattutto alleattivit industriali.
I metalli presenti nei corpi idrici possono essere ingeriti dai pesci edi conseguenza entrare nella catena alimentare, contaminandoanche l'uomo. I metalli sono sostanze tossiche che possonocausare malattie molto gravi (ad esempio tumori).
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Alcune considerazioni.
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The water footprint is anindicator of water use thatlooks at both direct andindirect water use of aconsumer or producer.The water footprint ofan individual,community or businessis defined as the totalvolume of freshwaterthat is used to producethat is used to producethe goods and servicesconsumed by theindividual or communityor produced by thebusiness
(www.waterfootprint.org)
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Dallenergia primaria allenergia utilizzabile
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Le risorse
Attualmente la produzione di petrolio copre circa il 33% dei consumimondiali di energia
L Oil Market Report indica che la domanda mondiale di petrolio scesadel 3,3% e del 2,7% nei primi due trimestri del 2009 (rispetto allannoprecedente), per poi mostrare una diminuzione pi lieve nel terzotrimestre (-0,6%) e una ripresa nellultimo trimestre (0,8%).
Le riserve di questa fonte non sono uniformemente distribuite nelmondo, ma concentrate in alcuni Paesi: il solo Medio Oriente nepossiede il 66%, l'America del Sud il 10%, lEuropa e lAfricarispettivamente il 7 e l8%.
A livello mondiale, le riserve finora accertate si esauriranno tra 40 anni,se saranno mantenuti invariati gli attuali consumi annuali.
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riserve accertate
la quantit di idrocarburi che si ritiene possa essere estratta a costi economicamente sostenibili - da giacimenti gi scoperti;
riserve stimate (o probabili)
le quantit stimate sulla base di dati geologici e di ingegneria di giacimento, ma non ancora accertate. di giacimento, ma non ancora accertate.
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La dipendenza energetica europea
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Il carbone , dopo il petrolio, il combustibile pi importante nelladomanda di energia primaria mondiale, con una quota pari al 27%nel 2008. La quota dei Paesi OCSE nella domanda mondiale dicarbone diminuita in modo consistente dal 1980 al 2008, dal 54%al 34%.Nel 2009 le prime stime sugli investimenti nel settore del carboneindicano un forte calo rispetto ai livelli particolarmente elevatiraggiunti nel 2007-2008 (World Energy Outlook 2009).
Il gas ha una quota pari al 21% nella domanda di energia primaria mondiale. Nonostante il 2009 sia stato linverno pi freddo degli ultimi 20 anni, il World Energy Outlook 2009 indica una diminuzione della domanda di gas in Europa, del 9% rispetto allanno precedente, in particolare in Italia, Spagna e Regno Unito (rispettivamente -14%, -13% e -11%).
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Uso dei materiali per famiglia per peso e per volume
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Le riserve minerarie di ferro sarebbero destinate adesaurirsi nel giro di 80 anni, intorno al 2087. Questi i dati diuno studio condotto dallUNCTAD (United Nations Conferenceon Trade and Development) e riportati nel saggio The IronOre market 2009-2011.
Da qualche anno c stato un forte aumento nellestrazionedel ferro: nel 2010 nel mondo sono state estratte1.588.000.000 tonnellate (contro l1,3 miliardi di tonnellate1.588.000.000 tonnellate (contro l1,3 miliardi di tonnellateestratte nel 2005).
Il consumo di ferro rimasto stabile fino al 1990, ma esploso dal 2000 in poi, grazie alla crescita dellasiderurgia cinese che produce 1/3 dellacciaio mondiale eimporta la met del ferro estratto nel mondo.
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Pochi elementi in natura si prestano a costituire un numero coselevato di leghe come l'Alluminio.Per migliorare le caratteristiche meccaniche si aggiungonoallAlluminio determinati quantitativi di elementi alliganti.
Quando si combina con altri elementi, le caratteristiche di questometallo, che allo stato puro tenero e duttile, cambianoradicalmente.
Basta un solo esempio: l'ossido di Alluminio (Al2O3) o corindone (icristalli trasparenti della migliore qualit sono pi conosciuti comezaffiri e rubini), la sostanza naturale pi dura dopo il diamante,zaffiri e rubini), la sostanza naturale pi dura dopo il diamante,con durezza relativa 9 nella scala Mohs.
Per quanto riguarda le leghe metalliche formate dallAlluminio, lepeculiarit in comune per tutte sono:
Bassa temperatura di fusione compresa tra i 510 ed i 650C Basso peso specifico, compreso tra 2,66 e 2,85 g/cm3
Elevatissima conducibilit elettrica e termica Contenuto di Alluminio maggiore del 95%
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Il ferro per solo lultima tra le risorse destinate ad esaurirsi.
Tra queste ricordiamo criolite, terbio, afnio, argento eantimonio (2022); palladio, oro, zinco e indio (2023-2025);stagno, piombo, rame e tantalio (2028-2039); uranio, zinco,petrolio, nickel e platino (2040-2064); gas naturale (2072).
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Funzione di crescita
Aumento esponenziale: dC/dt=aC,
la soluzione si presenta nella forma
C(t)=Coeat (1)
Crescita logistica: esiste un feedback negativo che diventa importantequando C diviene elevato
dC/dt = aC bC2 (2)
La coluzione si presenta nella forma
C(t)=a/[b+((a-bCo)/Co)e -a(t-to)] (2a)
Per t ,C a/b (si verifica in (2) che ne segue dC/dt=0)
Si definisce tale limite come Consumo ultimo, Cu (ovvero Cu = a/b).
E possibile riscrivere la soluzione (2a) come:
C(t)=Cu/[1+(Cu-Co)/Co)e -a(t-to) ]
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Variazione del tasso di estrazione di una risorsa E e dellestrazione
cumulata C come modellata dalla funzione di crescita logistica
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C
u
m
u
l
a
t
i
v
e
(
C
)
(
a
r
b
i
t
r
a
r
y
u
n
i
t
s
)
0.04
0.05
0.06
A
n
n
u
a
l
(
E
)
(
(
a
r
b
i
t
r
a
r
y
u
n
i
t
)
/
(
t
i
m
e
)
)
CumulativeAnnual
C
0
5
0 100 200 300 400 500
Time (arbitrary units)
C
u
m
u
l
a
t
i
v
e
(
C
)
(
a
r
b
i
t
r
a
r
y
u
n
i
t
s
)
0.00
0.01
0.02
0.03
0.04
A
n
n
u
a
l
(
E
)
(
(
a
r
b
i
t
r
a
r
y
u
n
i
t
)
/
(
t
i
m
e
)
)
Annual
dC/dt = E
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Variazione del rapporto del tasso di estrazione sullestrazione
cumulata nel caso in cui il tasso di estrazione segua la funzione
logistica
0.010
0.015
0.020
0.025E
/
C
(
(
t
i
m
e
)
-
1
)
0.000
0.005
0 2 4 6 8 10 12Cumulative Consumption (arbitrary units)
E
/
C
(
(
t
i
m
e
)
Il punto dellasse X in cui E/C va a zero, fornisce una stima del
Consumo ultimo Cu
(quando E=dC/dt=0 non c pi consumo)
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Previsione della domanda di Petrolio secondo IEA fatta nel 2008 and breakdown of
projected supply meeting the 2008 demand forecast
100
125
150M
i
l
l
i
o
n
s
o
f
b
a
r
r
e
l
s
p
e
r
d
a
y
New discoveriesNonconventional oilEnhanced oil recovery (EOR)Further development of existing reservesExisting capacities
X 2000
X 20002004 X
2004 X
0
25
50
75
1980 1990 2000 2010 2020 2030
Year
M
i
l
l
i
o
n
s
o
f
b
a
r
r
e
l
s
p
e
r
d
a
y
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Hubberts model of US oil production, actual production, price of
oil, and rate of drilling of wells
60
50
40
30
6
8
10
Hubberts model,predicted oil production
Actual oil productionPre-HubbertPost-Hubbert
l or
Tho
usa
nds
o
f wel
ls
192019101900 195019401930 201020001990198019701960
30
20
10
00
2
4
Price per barrel
Wellsdrilled
Year
1996
D
olla
rs pe
r ba
rrel
Source: Kaufman (2006, World Watch 19, 19-21)