La risorsa aria
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242 Unità 7 243 Lezione 26 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- 248 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 249 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.
