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Unità 7
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Lezione
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Inquinamento e salute
La risorsa aria
Concentrazioni di biossido di azoto in Europa. Le zone in rosso
corrispondono alle regioni più inquinate.
Una risorsa naturale insostituibile
Forse non ci pensiamo molto spesso, ma tutti
noi, insieme agli organismi della biosfera, viviamo immersi nei gas dell’atmosfera, proprio come i pesci di un acquario vivono nella loro vasca
d’acqua. Proprio sul fondo di questo strato di
gas di circa 1000 kilometri di spessore (poca cosa se lo paragoniamo agli oltre 6000 kilometri
del raggio della Terra!) si compiono le funzioni
vitali degli organismi, insieme a tutte le attività
realizzate dagli esseri umani per la loro sopravvivenza, come l’agricoltura, l’allevamento, le
produzioni industriali, i trasporti, le trasformazioni dei rifiuti e la produzione d’energia.
Non è difficile comprendere perché tutto
quello che avviene nella troposfera può avere
ripercussioni dirette sulla composizione dell’aria. Il fenomeno accade oggi, e lo chiamiamo
inquinamento, ma è accaduto anche altre volte
nella storia della Terra. Circa 2,5 miliardi di anni
fa, gli antenati degli attuali vegetali, i microscopici organismi fotosintetici che popolavano i
mari dell’era archeozoica, inquinarono di ossi-
geno l’atmosfera di allora, mettendo in serio pericolo la sopravvivenza delle primitive forme vita. L’adattamento alla nuova composizione dell’aria fu la risposta della maggior parte degli organismi, che seppero trarre un vantaggio da
questa forma di inquinamento imparando a respirare.
Anche oggi sono in atto progressivi cambiamenti della composizione dell’aria causati dalle
attività umane, che arricchiscono l’atmosfera di
anidride carbonica e di altre sostanze, alcune
molto dannose per la salute e l’ambiente. Adattarci rapidamente a queste nuove condizioni
nell’arco di qualche generazione è impossibile.
Trovare strategie per ridurre l’inquinamento è
invece l’unica strada percorribile per conservare
la “risorsa aria”.
Effetto serra in aumento
L’effetto serra, cioè il riscaldamento della
troposfera, è provocato da alcuni gas che fanno
parte della composizione della troposfera stessa,
detti appunto gas serra. Tra i principali respon-
L’inquinamento atmosferico è un problema complesso e difficile da
affrontare, perché le sue origini sono molte e di diversa natura, così
come diverse sono le conseguenze che provoca sugli organismi e
sull’intero sistema terrestre. L’aria delle grandi città è oggi
fortemente inquinata; principali responsabili sono i gas emessi
dagli impianti di riscaldamento, i fumi prodotti dalle
industrie, ma anche gli inquinanti liberati dalla combustione
dei carburanti delle automobili. In questi ultimi anni il numero
di automezzi in circolazione è straordinariamente aumentato,
tanto che ricercatori ed esperti hanno lanciato l’allarme per i
rischi che i cittadini corrono ogni giorno respirando i gas di
scarico. Alcune delle sostanze chimiche contenute negli
scarichi delle autovetture sono particolarmente dannose per
la salute: monossido di carbonio, ossidi di azoto, biossido di
zolfo e IPA, miscele di idrocarburi aromatici a forte azione
cancerogena. A queste sostanze si aggiungono le polveri
sottili, minutissime particelle che, una volta inalate, si
fissano ai tessuti che formano l’apparato respiratorio,
provocando malattie anche gravi.
sabili del riscaldamento vi sono il vapor d’acqua
e l’anidride carbonica a cui si aggiungono altri
gas come il metano e gli ossidi di azoto.
Oggi siamo portati a considerare l’effetto serra come un fenomeno negativo, ma non bisogna
dimenticare che esso è sempre esistito, fin dalle
origini del nostro pianeta e che si è anzi rivelato
assai benefico: basta pensare che senza effetto
serra la vita non avrebbe mai potuto evolversi.
Quello che oggi preoccupa maggiormente non
è dunque l’effetto serra, bensì il suo aumento.
Molte ricerche indicano che dal 1880 a oggi la
temperatura media terrestre è aumentata di 0,5 °C
e che potrebbe ulteriormente aumentare da 1,5 a
La concentrazione di CO2
è in aumento
Aumento della concentrazione
di anidride carbonica nell’aria
negli ultimi cinquant’anni.
Le fluttuazioni sono dovute
alle differenze stagionali
nell’attività fotosintetica
delle piante.
244
Unità 7 Lezione 26
4,5 °C entro il 2100. Inoltre, le attività umane
sembrano essere la causa principale di questo
preoccupante “surriscaldamento”, perché fanno
aumentare la concentrazione dei gas serra.
Petrolio, carbone e metano sono bruciati per
produrre energia e dalla loro combustione si libera una grande quantità di anidride carbonica, che
si aggiunge a quella già presente nell’aria. Anche
le attività agricole e l’allevamento contribuiscono
all’aumento dell’effetto serra: l’uso dei fertilizzanti azotati in agricoltura ha provocato un aumento della concentrazione degli ossidi d’azoto,
mentre gli allevamenti hanno fatto crescere le
concentrazioni di gas metano nell’atmosfera.
Anche i clorofluorocarburi (abbreviati in
CFC, noti anche con il nome commerciale freon), composti di cloro, fluoro e carbonio, in uso
da circa sessant’anni in diverse produzioni industriali, si sono rivelati, oltre che dannosi per
l’ozono, pericolosi gas serra.
Nel corso della sua storia, la Terra ha già conosciuto numerose variazioni della temperatura superficiale, ma esse si sono verificate in
tempi molto lunghi. Oggi invece il
ritmo di produzione di anidride
carbonica è così elevato che entro
qualche decina di anni si potrebbero verificare profondi cambiamenti
245
ambientali dovuti all’aumento della temperatura
media del Pianeta.
I ghiacciai continentali già cominciano a fondere, provocando l’innalzamento del livello dei
mari. Secondo alcuni studiosi, in un secolo le acque dei mari potrebbero alzarsi di circa 2 m,
inondando tutte le aree costiere.
I venti potrebbero cambiare la loro direzione,
modificando quella delle correnti oceaniche e
causando mutamenti nella distribuzione delle
precipitazioni. Le maggiori conseguenze ricadrebbero sull’agricoltura, perché territori fertili
s’inabisserebbero, mentre intere regioni desertiche rischierebbero di diventare umide e piovose.
Soluzioni al grave problema dell’aumento
dell’effetto serra esistono, ma non sono facili da
mettere in atto. Bisognerebbe riconvertire il modo di produrre energia, limitando progressivamente l’uso dei combustibili fossili a favore di
forme di energia “pulite”, come l’energia solare o
foto
QUIZ
Mari acidi
L’aumento delle emissioni di CO2 nell’atmosfera sta
modificano il pH delle acque marine che stanno
diventano sempre più acide. Quali sono gli effetti sugli
ecosistemi marini e sugli organismi?
Le principali fonti di gas serra
La mappa delle emissioni di CO2
La mappa, pubblicata dal quotidiano britannico Guardian,
mostra con grande immediatezza i quantitativi di CO2
immessi nell’atmosfera nell’anno 2009, nazione per
nazione. Prima nella classfica è la Cina, seguita dagli
Stati Uniti.
hanno sottoscritto un documento nel quale si
impegnano a ridurre, entro il 2008-2012, le
emissioni di gas serra del 5,2% rispetto ai livelli
del 1990.
Negli anni successivi si sono succedute molte
altre conferenze internazionali dedicate ai cambiamenti climatici, ma i dati raccolti hanno rivelato che, malgrado un leggero calo delle emissioni di anidride carbonica nei paesi europei, gli
impegni internazionali relativi alla riduzione
dell’effetto serra non sono stati rispettati.
Ozono “buono” in pericolo, ozono
“cattivo” in aumento
quella eolica. Inoltre, sarebbe necessario ridurre
la deforestazione, avviando invece una vasta
azione di riforestazione delle aree spoglie.
Nel dicembre del 1997 i rappresentanti di oltre 160 nazioni si sono riuniti a Kyoto, in Giappone, per tenere la terza conferenza mondiale
sul clima: al termine del convegno, i Paesi industrializzati, con l’eccezione degli Stati Uniti,
L’aumento dell’effetto serra non è l’unico problema che affligge l’atmosfera terrestre. Ve ne
sono altri; tra questi, uno dei più preoccupanti è
l’assottigliamento dello strato d’ozono, specialmente al di sopra delle regioni antartiche.
L’ozono è una molecola formata da tre atomi
d’ossigeno. La sua forma è particolarmente
adatta a intercettare le radiazioni solari ultraviolette, che sono molto pericolose per tutti gli esseri viventi. Lo strato d’ozono che si forma nella
stratosfera, tra i 15 e i 50 km, protegge la Terra
dal pericolo di queste radiazioni. È in questo
246
Unità 7 Lezione 26
247
parla l’immagine
foto
QUIZ
Come si forma il “buco nell’ozono”
Fase due: il cloro
attacca l’ozono
Fase uno: il cloro
si libera dal CFC
Le radiazioni ultraviolette colpiscono il CFC,
liberando un atomo di
cloro dalla molecole.
O3
Il cloro libero sottrae un
atomo di ossigeno alla
molecola di ozono; si formano una molecola di ossigeno (O2) e una di monossido di cloro (ClO).
O2
radiazioni
ultraviolette
Perché si chiama “buco
nell’ozono”?
Perché la ricostruzione in
grafica 3D realizzata al
computer attraverso
l’elaborazione dei valori in
DU dello spessore dello
strato di ozono assume
questa forma?
delle benzine) e l’ossigeno presente nell’aria. Il
fenomeno,chiamato anche “smog estivo” diventa
particolarmente rilevante nelle aree urbane durante i mesi estivi quando le radiazioni ultraviolette colpiscono con maggiore intensità la superficie terrestre. 1
L’ozono troposferico produce gravi danni agli
esseri viventi: i vegetali portano i segni dell’attacco dell’ozono sulle loro foglie, che appaiono
1
Cl
Il CFC entra
nell’atmosfera
ClO
Bombolette spray, impianti
frigoriferi, cicli produttivi di
polistirolo espanso sono le
principali fonti di CFC.
CFC
O2
strato dell’atmosfera che avvengono le complesse reazioni chimiche che continuamente distruggono e riformano l’ozono e che consentono
a questo strato di non assottigliarsi mai troppo.
Purtroppo le attività umane hanno compromesso questo equilibrio, immettendo nell’atmosfera i CFC, gas largamente utilizzati fino a pochi anni fa come refrigeranti, nella fabbricazione di isolanti termici e come propellenti delle
bombolette spray. La caratteristica di queste molecole è quella di essere particolarmente stabili,
cioè di non reagire chimicamente con altre sostanze; grazie a questa caratteristica, i CFC hanno una vita lunghissima, da 50 a 100 anni.
La scoperta dell’assottigliamento dello strato
di ozono, un fenomeno noto anche come buco
nell’ozono, venne fatta nel 1978 esaminando
particolari fotografie scattate dal satellite Nimbus 7. Al di sopra del Polo Sud l’assottigliamento
O
Fase tre: reazione
a catena
La molecola di ClO si
scinde in Cl e O e il
cloro ritorna libero,
pronto per aggredire
una nuova molecola
di ozono: un solo atomo di cloro può distruggere fino a 40 000
molecole di ozono.
Il buco nell’ozono, da satellite
La sequenza di immagini riprese da satelite mostra
le variazioni dello spessore dello strato di ozono
sulla regione antartica da 1995 al 2007. Per misurare
lo spessore dello strato di ozono si usano le unità
Dobson: (1 DU) corrisponde a uno spessore di 0,01
mm di ozono a 0 °C e alla pressione di 1 atmosfera.
radiazioni
ha superato in certi anni il
ultraviolette
50%, anche se lo strato si è
terza fase
smog
successivamente ricostituito, ma in tempi più lunghi
prima fase
del normale.
idrocarburi
formazione di
Il buco nell’ozono per
ossidi di azoto
ozono
ora interessa solo il Polo
Sud e le regioni dell’emisfero australe. Tuttavia, reseconda fase
centi studi hanno dimostrato che anche le regioni
del Polo Nord sono a rischio a causa dei CFC immessi nell’atmosfera negli
ultimi decenni.
Ma che cosa potrebbe accadere se non si riubruciate in più punti a causa dell’esposizione al
scisse a frenare del tutto l’immissione di CFC?
gas; negli esseri umani colpisce le cellule delGli esperti prevedono un aumento dei tumori
l’apparato respiratorio, produce tosse violenta e
della pelle, il diffondersi della cataratta, una grapuò provocare irritazioni agli occhi e forti emive malattia degli occhi, e una generale diminucranie. Inoltre la sua presenza nell’aria provoca
zione delle difese immunitarie. Danni più gravi
la formazione di idrocarburi ancora più pericotoccherebbero a piante e animali: molte specie
losi dell’ozono perché cancerogeni.
vegetali coltivate potrebbero diventare meno
Per quanto riguarda i sistemi di previsione
produttive e numerosi microrganismi potrebbedel fenomeno, essi appaiono ancora di complesro progressivamente scomparire.
sa realizzazione, anche se è stato accertato che
Per limitare i danni provocati dai CFC, a parla quantità di ozono troposferico dipende dalla
tire dal 1985 sono stati raggiunti accordi interquantità di radiazioni ultraviolette che colpisconazionali che prevedono la progressiva riduziono la Terra. Il buco nello strato di ozono stratone della produzione di questi gas e la sostituziosferico è dunque responsabile in buona parte
ne con gas non dannosi per l’ozono. Il loro livelanche della formazione dell’ozono al suolo.
lo è comunque ancora molto alto e per riportare
l’ozono ai livelli originari occorreranno oltre
Miscele di particelle
cento anni.
Accanto all’ozono della stratosfera che dobGli inquinanti atmosferici coprendono non
biamo in ogni modo preservare, esiste l’ozono
solo sostanze gassose, ma anche le particelle in
troposferico che si forma in prossimità del suosospensione nell’aria che formano il pulviscolo
lo risultato di complesse reazioni chimiche tra
atmosferico. Si tratta di una miscela di framgli ossidi di azoto (prodotti dalla combustione
menti di origine sia naturale sia artificiale: sab-
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Unità 7 Lezione 26
bia, ceneri, polveri, pollini, spore insieme a composti metallici, fibre tessili naturali e artificiali,
sali, elementi come il carbonio e il piombo.
Tra queste particelle, le più dannose per la
salute sono le polveri sottili.
Esse sono indicate con le sigle PM10, PM 2,5
e PM1: i numeri indicano le dimensioni dei granelli microscopici inferiori o uguali rispettivamente a 10 micron, 2,5 micron, 1 micron. Una
volta inalate, le polveri sottili si fissano ai tessuti dell’apparato respiratorio, provocando malattie respiratorie di diversa natura e
gravità.
La maggior parte delle polveri fini prodotte dalle attività umane derivano principalmente dalla combustione dei combustibili fossili per
il riscaldamento domestico, dalle
emissioni degli autoveicoli, dall’usura dei pneumatici, dei freni e
del manto stradale, da processi industriali e dalle attività agricole.
Per affrontare il problema e ridurre le concentrazioni di polveri
nell’aria sono stati messe in atto
molte iniziative, tra cui i temporanei blocchi del traffico. Una soluzione più efficace è quella di incentivare l’uso di veicoli più ecologici,
come quelli con motore elettrico, a idrogeno oppure che utilizzano gas metano, il combustibile
fossile a minor impatto ambientale.
Le precipitazioni acide
Le polveri e i gas prodotti dalle attività industriali e dai veicoli a motore, una volta nell’atmosfera, possono facilmente combinarsi con il
vapor d’acqua, formando così gli aerosol, minuscole gocce che rimangono sospese nell’aria.
Principali responsabili di questo fenomeno
sono l’anidride solforosa e gli ossidi d’azoto che,
sciogliendosi nell’acqua, formano acido solforico
e acido nitrico. Queste sostanze ricadono poi al
suolo sotto forma di deposizioni secche oppure
di precipitazioni acide, cioè pioggia acida, neve
acida, nebbia acida, interessando località anche
assai distanti dai luoghi di produzione delle sostanze inquinanti.
Questo fenomeno è stato studiato a partire
dagli anni Sessanta nelle regioni industrializzate
dell’Europa e dell’America settentrionale, dove
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piogge particolarmente acide avevano provocato
un aumento della corrosione dei metalli, il deterioramento delle pietre da costruzione di monumenti ed edifici, oltre che il cambiamento della
composizione delle acque di laghi e fiumi e la
scomparsa di alcune specie di piante, colpite da
una gravi malattie provocata dall’acqua acida.
C
IN
SOSTANZA
INQUINANTE
Gli effetti delle piogge
acide sulla vegetazione.
C COMPETENZE IN COSTRUZIONE
COME SI FORMA
SOGLIA
DI ALLARME
si forma durante la combustione di
combustibili fossili, quali il carbone e l’olio
combustibile, che contengono zolfo come
impurezza; il gasolio e la benzina ne
contengono percentuali più basse
125 μg/m3
di aria
500 μg/m3
di aria
è prodotto da processi di combustione in
impianti industriali e di riscaldamento, e
nei motori a scoppio
200 μg/m3
di aria
400 μg/m3
di aria
si forma nei processi di combustione
incompleta (nel riscaldamento domestico
e industriale, nei motori a scoppio e in
numerose altre attività e processi
industriali)
10 μg/m3
di aria
non viene immesso direttamente nell’aria,
ma si forma in seguito a complesse
reazioni chimiche attivate dalle radiazioni
solari e da temperature elevate
180 μg/m3
di aria
particelle inferiori a 10 micron prodotte
da processi antropici e naturali, oppure
formate a partire dalle emissioni di altri
inquinanti
50 μg/m3
di aria
La tabella, costruita sulla base delle direttive dell’Unione Europea,
presenta le principali sostanze che inquinano l’aria dei grandi centri
abitati e la descrizione della loro origine. Completala, dopo una
lettura attenta del testo della lezione
1 Colloca nelle caselle corrette i nomi delle sostanze inquinanti
dell’elenco:
a. biossido di zolfo
c. polveri sottili
VALORE
LIMITE
b. monossido di carbonio
d. ozono troposferico e. biossido di azoto
240 μg/m3
di aria
i
– Nel sito http://europa.eu sono contenute le sintesi della legislazione
dell’Unione europea, tra le quali
quelle relative all’ambiente. Leggi
con attenzione la pagine “Aria pulita
in Europa” per individuare quali indicazioni vengono date ai paesi membri nel caso di superamento delle soglie di allarme dei diversi inquinanti.
– Realizza una ricerca ben documentata realtiva ai provvedimenti che sono,
secondo il tuo parere, più efficaci per
ridurre l’inquinamento atmosferico.
– Visita il sito dell’Agenzia regionale
Prevenzione e Ambiente della regione
dove vivi; confronta i dati sulla qualità
dell’aria relativi ad una giornata precisa o ad un periodo di tempo definito
con quelli riportati nella tabella.
– Fai una ricerca in rete per scoprire le
relazioni tra le condizioni meteorologiche presenti in una località e i livelli
di inquinamento atmosferici.
