Ecologia

ATMOSFERA

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Siamo strettamente vincolati dall’ambiente aereo ma che è una fonte di esposizione di inquinanti

Involucro gassoso di varia composizione e natura che avvolge la Terra

> l’atmosfera è un miscuglio di gas e vapore acqueo

> filtro protettivo (assorbimento raggi cosmici, radiazioni solari)

> trasmette radiazioni vicino all’UV (visibile) e onde radio

> riassorbe gran parte delle radiazioni infrarosse dalla terra, stabilizzandone la temperatura (effetto serra)

> fonte di CO2 per fotosintesi e di O2 per respirazione

> fonte di N2 per batteri fissatori e piante

> partecipa al ciclo idrogeologico

> ‘discarica’ di inquinanti -> variazione della composizione

Suddivisione dell’atmosfera: l’atmosfera è suddivisa in strati sulla base della relazione tra temperatura e densità che

risulta dalle interazioni tra processi fisici e fotochimici

Troviamo: - Esosfera (>190 Km)

- Termosfera (80-190 Km)

- Troposfera (0-10 Km)

- Stratosfera (10-50 Km)

- Mesosfera (50-80 Km)

Le ultime due sono le più interessanti perché ospitano la vita degli organismi e sono le più influenzate dalle attività

antropiche. Stratosfera importante perché nello strato superiore troviamo lo strato di ozono

Man mano che aumenta la quota, la temperatura diminuisce fino alla stratosfera, dopodiché aumenta

Evoluzione composizione chimica

2,8 miliardi di anni fa primi organismi fotosintetici

2-2,5 miliardi di anni fa comparsa dell’O2

schermo di O3

possibilità vita fuori dall’acqua

La temperatura si è stabilizzata sui 15 gradi medi attuali

Composizione chimica Composizione (in volume %)

- Componenti Principali: azoto (78,08 %) ossigeno (20,95 %)

- Componenti Secondari: argon (0,934 %) biossido di carbonio (0,035 %)

- Componenti in traccia < 0,002%: neon (1,818 · 10-3 %), elio (5,24 · 10-4 %) kripton

(1,14 · 10-4 %), xenon (8,7 · 10-6 %)

- Acqua (0,1-5%) Attività antropiche determinano variazioni di composizione

Si creano squilibri nei cicli biogeochimici e la loro alterazioni determinano

ripercussioni ambientali non sono a livello atmosferico ma per esempio anche in

ambiente acquatico (es eutrofizzazione)

Sorgenti gas

Le emissioni di gas determinano variazioni di composizione in atmosfera

Le sorgenti possono essere:

- Biologiche: organismi come per esempio le piante possono emettere sostanze (terpeni sono VOC)

Processi di degradazione materia organica

- Geochimiche: i vulcani per esempio emettono grandi quantità di gas

Una via di mezzo possono essere invece gli incendi boschivi -> emissione di co2 IPA particolato etc

- Atmosferiche: in atmosfera alcune molecole possono interagire tra loro a seguito di catalizzazione da radiazione UV

creando molecole anche più pericolose di quelle parentali

- Antropiche: qualsiasi attività generalmente ha un impatto

INQUINAMENTO ATMOSFERICO

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«Ogni modificazione della normale composizione o stato fisico dell'aria atmosferica, dovuta alla presenza nella stessa di

una o più sostanze in quantità e con caratteristiche tali da alterare le normali condizioni ambientali e di salubrità

dell'aria, da costituire pericolo ovvero pregiudizio diretto o indiretto per la salute dell'uomo, da compromettere le

attività ricreative e gli altri usi legittimi dell'ambiente, da alterare le risorse biologiche e gli ecosistemi ed i beni materiali

pubblici e privati»

E’ un problema globale che causa la morte di 7 milioni di persone/anno essendo il principale fattore di rischio per la

salute umana. Tuttavia può essere limitato con provvedimenti opportuni.

La consapevolezza delle conseguenze per la salute dal 1952 con studi sul particolato, non si conosce tuttavia ancora il

meccanismo

Tra le regioni più inquinate troviamo: - Pianura Padana regione più inquinata d’Europa

- Pianura indo-gangetica regione più inquinata al mondo

Storia:

- 400 a.C. Ippocrate: costruire in luoghi salubri

- Antica Grecia: abitanti di Atene vs inquinamento ‘produttivo’

- I secolo d.C. Seneca: meglio la campagna che Roma…

- 535 d.C. Imperatore Giustiniano, Corpus iuris civilis: acqua e aria pulita diritto di tutti i cittadini

- 1780-1950 Rivoluzione Industriale: «età dei fumi»

- 1956 UK Clean Air Act: prima regolamentazione emissioni industriali e domestiche, uso combustibili meno inquinanti,

attività industriali lontano da centri abitati

Gli inquinanti atmosferici possono essere suddivisi in :

> Inquinanti primari (non subiscono variazioni tra produzione e emissione)

> Inquinanti secondari (si originano di reazioni una volta immessi in atmosfera)

che a loro volta sono stati distinti in:

> Inquinanti convenzionali (normative perché sono i più presenti e pericolosi). Sono soggetti a piani di monitoraggio

> Inquinanti non convenzionali (non sono ancora inseriti nei piani di monitoraggio tradizionali)

e in funzione della concentrazione con cui vengono immessi in atmosfera si possono classificare in:

> macroinquinanti: sostanze le cui concentrazioni nell'atmosfera sono dell'ordine dei mg/m3 o dei µg/m3 come CO, CO2,

NO, NO2 , SO2 , O3 , particolato

> microinquinanti: sostanze le cui concentrazioni in atmosfera sono dell'ordine dei ng/m3 come gli idrocarburi policiclici

aromatici e le diossine

Gli inquinanti convenzionali che devono essere monitorati in atmosfera sono:

• Particolato atmosferico

• Anidride solforosa e anidride solforica (SO2 e SO3 )

• Ossidi di azoto (NOx )

• Monossido di carbonio (CO)

• Composti organici volatili (COV)

• Idrocarburi (alifatici e aromatici)

• Metalli pesanti (Pb, Cd, As, Ni)

• Ozono (O3 )

Sono otto classi di molecole

Come si possono monitorare? Vengono utilizzate centraline di monitoraggio gestite da ARPA

Le centraline non sono dislocate ovunque a causa di costi e problemi gestionali e la loro numerosità non è costante in

ogni città (es a Milano ci sono 6-7 centraline di monitoraggio)

Alcune possono essere fisse (permanenti) e ci forniscono misure orarie e giornaliere (dati quantitativi) oppure mobili

spostate in base alle criticità

Centraline diverse possono monitorare contaminanti diversi,

DI solito tutte le centraline monitorano il particolato atmosferico, anche se comunque può essere suddiviso in 3 classi

PM 10 PM2.5 PM0.1 dove PM= particulate matter e la misura in micrometri

Tutte le centraline misurano il PM10. Piu sono piccole le dimensioni del particolato più è difficle fare una quantificazione

L’ozono non viene misurato in quasi nessuna centralina perché le concentrazioni sarebbero sempre basse

Esistono metodi alternativi ecologici che possono compensare problemi legati alla distribuzione delle centraline in ottica

di costruire mappe di distribuzione del contaminante

(grafico)

Relazione tra sostanze chimiche e effetti ambientali

Ci suggerisce come i contaminanti contribuiscano tutti insieme a una molteplicità di effetti

Ossidi dell’azoto in atmosfera reagiscono con il vapore acqueo generando acidificazione delle piogge

Metalli pesanti, idrocarburi e composti volatili rappresentano un pericolo per gli ecosistemi e la salute umana

I VOC sono importanti per la contaminazione sia outdoor ma anche indoor (contenuti in prodotti utilizzati in casa)

Da dove derivano tutti i contaminanti?

Fonti diversificate (grafico)

Emissioni dirette = camini, tubi di scarico

Emissioni fuggitive = provengono da perdite da tubature (involontarie) Contributo % di ogni singola fonte di emissione

per ogni tipologie di contaminanti

Riscaldamento domestico e trasporti sono le

principali fonti di emissione diffuse tra tutti i

contaminanti

Concentrazioni di ammoniaca metano e biossido

di azoto sono fortemente influenzate dall’attività

agricola e zootecnica

// CICLI BIOGEOCHIMICI

Possono essere gassosi, sedimentari (fosforo) oppure misti

• Ciclo del carbonio:

Processi fotosintetici e di respirazione all’interno degli ecosistemi

In condizioni non alterate (Non più quelle attuali) ci sarebbe un equilibrio tra rilascio e cattura di carbonio

Le attività antropiche vanno ad aumentare significativamente la concentrazione di co2 negli ecosistemi, determinando

uno squilibrio nelle concentrazioni in atmosfera/ecosistemi

Altri fattori che determinano un aumento della co2 nell’ambiente aereo sono per esempio la deforestazione

1/3 della co2 immessa in atmosfera sembrerebbe non venire captata dagli ecosistemi, rimanendo in atmosfera

Alterazione del bilancio energetico della terra essendo la co2 un gas serra

(mappa CO2)

23% cina a causa principalmente dagli impianti ancora a carbone

20% nord america

14% europa

Pochi paesei contribuiscono quasi per il 60% delle emissioni globali e sono gli stessi che stanno cercando di ridurre le

emissioni con politiche

Principali fonti di emissione di CO2:

-produzione elettricità e calore

-trasporti

-industria

• Ciclo dello zolfo:

Rilascio di ossidi di zolfo

Ciclo biogeochimico misto, sia zolfo in forma organica/inorganica ma anche in forma gassosa

IN atmosfera deriva da combustione combustibili fossili, eruzioni e dagli ecosistemi acquatici

In atmosfera troviamo diossido di azoto (anidride solforosa) e acido solfidrico

Possibile reazione con il vapore acqueo generando acido solforico

Può depositarsi con deposizione secche o umide

E’ importante perché le sorgenti atmosferiche derivano principalmente dalla combustione di combustibili fossili e quindi

delle attività antropiche

Ossidi di azoto

Normalmente gli ossidi di zolfo presenti in atmosfera sono l’anidride solforosa (SO2 ) e l’anidride solforica (SO3 ) e

vengono anche indicati con il termine comune SOx

SO2 - è un gas incolore, irritante, molto solubile in acqua e dall’odore pungente

SO3 – è prodotto soprattutto dall’ossidazione dell’anidride solforosa

SO3 reagisce con l’acqua originando rapidamente l’acido solforico (H2SO4 ), un

responsabile del fenomeno delle piogge acide

Primo caso di lotta politica alle emissioni -> principio di “chi inquina paga”

• 1905 Consolidated Mining and Smelting Company (Cominco, Canada)

• Acquisto complesso industriale vicino al confine USA al fine di estrazione

• Produzione metalli e…inquinamento

• Dopo vent’anni emergono danni alle coltivazioni e alle persone oltreconfine

• 1925 indennizzi economici e acquisto terreni inquinati

• 1941 indennizzo economico ma impegno a risolvere problema

• Primo caso di inquinamento transfrontaliero

L’inquinamento generato da industrie sul territorio di una nazione determina danni anche al