Scarica il documento per vederlo tutto.
Scarica il documento per vederlo tutto.
Scarica il documento per vederlo tutto.
Scarica il documento per vederlo tutto.
Scarica il documento per vederlo tutto.
Scarica il documento per vederlo tutto.
Scarica il documento per vederlo tutto.
Scarica il documento per vederlo tutto.
vuoi
o PayPal
tutte le volte che vuoi
Danni da ozono troposferico
Il problema dello smog fotochimico è la formazione di inquinanti secondari: ci sono vari inquinanti coinvolti, ma quello che viene preso di riferimento tipicamente è l'ozono. L'ozono a bassa quota causa problemi essenzialmente a livello polmonare, perché inalato provoca irritazioni e danni ai polmoni.
Effetti dannosi immediati causati dall'ozono includono:
- difficoltà respiratorie
- tosse e mal di gola, infiammazione e danneggiamento delle vie respiratorie
- aggravamento di malattie polmonari (asma, enfisema, bronchiti croniche, ecc.)
- rende i polmoni più vulnerabili alle infezioni, danneggia il tessuto polmonare
Individui particolarmente sensibili: persone con malattie polmonari, bambini, anziani.
Conseguenze per la società: incremento delle assenze da scuola, uso di medicinali, visite mediche e di pronto soccorso, ospedalizzazioni. Aumento del rischio di morte.
L'uno nell'altro. Quindi, nel caso di questi ossidi di azoto non ci interessa se emettiamo NO o emettiamo NO2, ma semplicemente il fatto che emettiamo ossidi di azoto. Al di là di quale emettiamo delle due specie in atmosfera si può formare quell'altra. Le concentrazioni atmosferiche sono legate non tanto a quale dei due emettiamo ma al fatto che li emettiamo.
Guardando la reazione: NO si può trasformare in NO2 ma una molecola di NO fa una molecola di NO2, quindi si mantiene la quantità. Questo è il motivo per cui quando andiamo a vedere i limiti di emissioni li troviamo come limiti NOx.
In atmosfera NO si trasforma in NO2 e viceversa, ma la concentrazione complessiva di NOx è costante.
Guardando nel dettaglio il ciclo di reazioni:
Reazione 1: NO può interagire con un fotone (fenomeno fotochimico). In questo caso non è un fotone ultravioletto ad alta energia perché quelli sono stati già filtrati dall'ozono stratosferico,
questo è un fotone di quelli che si trovano in situazioni di irraggiamento solare estivo (UV-A ad esempio). Questo fotone riesce a rompere dalla molecola di NO un ossigeno monoatomico. 2L'energia di questo fotone non sarebbe stata in grado di separare una singola molecola di ossigeno, come è successo prima nel caso dell'ozono con gli UV-C. La molecola di NO è diciamo chimicamente più propensa a scindersi in questa maniera.
Reazione 2: come abbiamo visto precedentemente, l'ossigeno monoatomico può reagire con l'ossigeno biatomico e formare quindi l'ozono. Ed ecco qui la formazione dell'ozono.
Ci sono poi delle altre reazioni: in particolare, se io mi fermassi alle reazioni 1 e 2 dovrei semplicemente produrre dell'ozono. C'è un limite però a questa produzione di ozono che è data dal fatto che esiste una terza reazione che tende a consumare l'ozono. In particolare, l'ozono
può reagire con il monossido di azoto per formare NO e O2. Questo sistema di reazioni ad un certo punto raggiunge un suo equilibrio: le prime due reazioni tendono a formare l'ozono e la terza che invece tende a distruggerlo. A seconda delle velocità relative con cui avvengono si va ad instaurare una certa quantità di ozono nella troposfera. I due ossidi di azoto danno due comportamenti diversi nei confronti della formazione di ozono: NO2 attraverso reazioni 1 e 2 tende a formare l'ozono, se abbiamo più NO la prima reazione tende a venire più facilmente e quindi poi anche la seconda. Mentre NO tende ad abbattere l'ozono. Più NO emettiamo in atmosfera più consumiamo dell'ozono e lo trasformiamo in ossigeno biatomico. Ovviamente, la cosa è complicata dal fatto che quando usiamo NO produciamo anche NO2 e quando usiamo NO2 produciamo anche NO. Quindi le cose raggiungono un certo equilibrio. In linea di principio però, i due ossidi hanno un’azione una a favore e una contraria alle grandiconcentrazioni di ozono.Se il sistema fosse solo questo appena visto formeremmo ozono ma in quantitativi che sono relativamentelimitati, cioè in quantitativi che portano alle concentrazioni di ozono di massimo un centinaio di parti permiliardo.
Notiamo in questo grafico che più NO ci sono e più ozono si forma.
Se gli NO fossero tutti NO si forma il massimo dell’ozono, più NO ci sono e meno si forma l’ozono.
Curve di questo genere vengono costruite modellando le reazioni, in particolare studiandone la lorovelocità.
Gli ossidi di azoto sicuramente possono formare ozono però da solo non ne formano tanto quanto neincontriamo nell’episodio di smog fotochimico. C’è infatti altro coinvolto: composti organici volatili.
Il ruolo dei VOC (composti organici volatili)
Questi sono composti organici, cioè composti del carbonio, volatili.
Esempiodi COV sono gli idrocarburi, il metano stesso, anche il butano, propano; vapori che evaporano da combustibili liquidi (es. dalla benzina); solventi organici usati nell'industria (es. quelli usati nelle vernici). L'etanolo, l'acetone sono anche COV. In casi di combustioni non complete possono rimanere nei fumi di combustioni delle tracce di composti organici (idrocarburi non completamente combusti). Questi composti reagiscono secondo delle reazioni che i chimici considerano reazioni radicaliche, ovvero delle reazioni che coinvolgono particolari specie chimiche molto reattive dette radicali, che sono così reattive perché hanno un contenuto energetico molto alto di cui si vogliono "sbarazzare" andando a reagire con qualcos'altro. Sono specie che avendo degli elettroni spaiati (sono in numero dispari e non pari) e quindi quando trovano un'altra molecola con cui reagire sono molto propensi a farlo. Queste reazioni radicaliche vanno ad ossidare.
questi composti organici volatili. Se ho ossigeno atomico(fatto dal NO nella reazione 1) questo può ossidare una molecola di acqua nell'atmosfera formando un 2radicale ossidrile:Il puntino finale sta a spiegare appunto che si tratta di un radicale.I radicali ossidrili possono ossidare un COV generico. Ricordiamo che i COV hanno strutture di carbonio a cui sono connessi atomi di idrogeno, quindi vengono indicati con RH in maniera sintetica. Il radicale ossidrile può strappare l'idrogeno al composto organico creando un radicale organico:Il radicale organico può, a sua volta, ossidarsi, creando un radicale perossido e poi può continuare ad ossidarsi. Il radicale perossido ha la capacità di ossidare NO a NO e poi ad ossidarsi per conto suo.2La presenza di COV in atmosfera interagisce con le razioni che presiedono lo smog fotochimico (usano l'O formato precedentemente) ossidando questi composti organici e trasformandoli in altri
composti(inquinanti secondari). Alcuni di questi composti hanno tossicità maggiore di quelli dei composti organici. Inquesto sistema di reazioni radicaliche i composti organici volatili convertono NO in NO2. Questo ha un2impatto sulla formazione di ozono (ricordiamo che NO tende a formare ozono).2Quindi possiamo dire che i COV aiutano una più intensa formazione di ozono ad opera degli ossidi di azoto.Gli ossidi di azoto, quindi, servono per formare l’ozono troposferico, ma la presenza di composti organicivolatili li rende ancora più efficaci e gli fa produrre ancora più ozono.E in più formano altri composti ossidati (es. PAN molto tossico), che a loro volta hanno ripercussioni sullasalute umana e quindi vengono attenzionati. 98Tuttavia, si considera l’ozono come marcatore del fenomeno di smog perché è più facile misurarlo etracciarlo, ma non è solo l’ozono.Volendo adesso riassumere il quadro generale:Ci
Sono inquinanti primari: ossidi di azoto e composti organici volatili, emessi da varie attività che avvengono nel contesto urbano (in primis la combustione, come fonte sia degli NO che COV, ma anche altre attività, ad esempio l'uso di solventi).
Queste sostanze vengono convertite nella bassa atmosfera, ad opera della luce solare, in inquinanti secondari (ozono e tanti altri) che causano problematiche alla salute umana.
Diagramma ad isoplete per l'ozono
La quantità e la tipologia di ozono e di altri inquinanti secondari che si formano dipendono molto dalle emissioni e da altre condizioni al contorno (ad esempio la temperatura). Quindi una predizione accurata si può fare, ma non è facile, non è deterministica, non ha senso studiarla spesso: si monitorano le emissioni degli inquinanti primari e si vanno a vedere alcuni inquinanti secondari di riferimento, in particolare l'ozono.
Il grafico seguente è un grafico possibile ma non è un grafico
no di spostarci lungo una delle linee isoplete, la concentrazione di ozono rimarrà costante. Se invece partiamo da alte concentrazioni di NO e basse di COV (ci troviamo quindi nella parte alta del grafico), le linee isoplete sono tutte parallele all'asse verticale: anche in questo caso, spostandoci lungo una delle linee isoplete, la concentrazione di ozono rimarrà costante. In generale, possiamo dire che le concentrazioni di ozono sono influenzate principalmente dalle concentrazioni di COV e NO. Alte concentrazioni di entrambi gli inquinanti primari portano ad alte concentrazioni di ozono, mentre basse concentrazioni di entrambi gli inquinanti primari portano a basse concentrazioni di ozono. Questo grafico ci permette quindi di comprendere meglio la relazione tra i diversi inquinanti e la formazione di ozono nell'atmosfera.
Accedi a tutti gli appunti
Tutor AI: studia meglio e in meno tempo
