Destino inquinanti

DESTINO INQUINANTI

Il testo fornisce informazioni sul modo in cui gli inquinanti possono entrare negli ecosistemi e sulle modalità di dispersione del contaminante.

Modalità di dispersione del contaminante:

• Se volatili → rilasciati nell'aria e trasportati dal vento
• Se non volatili → possono essere trasportati dalla polvere per mezzo del vento
• Se solubili in acqua → possono essere liscivati, infiltrare e percolare nelle acque di falda, possono sciogliersi in acqua di ruscellamento e scaricarsi in acque superficiali

Processi a cui può andare incontro una molecola di inquinante:

• Volatilizzazione
• Trasporto: liscivazione, dilavamento e trasporto via corrente
• Immobilizzazione: assorbimento (avviene principalmente nel biota), adsorbimento (sulle particelle di particolato, sedimenti e suolo)
• Degradazione: chimica (idrolisi, ossidazione e riduzione), fisica (fotolisi, dissociazione e ionizzazione), biologica (biodegradazione)

solubilità è uno dei più importanti fattori che determinano il trasporto degli inquinanti nel sottosuolo, rappresenta la capacità di una sostanza di sciogliersi in acqua viene indicata dal rapporto tra la quantità del soluto e il volume del solvente. Viene generalmente espresso in mg/L. Sostanze ioniche polari → si dissolvono in acqua Sostanze non polari o debolmente polari → si dissociano in acqua in percentuali basse Sostanze ambientalmente → come pesticidi sono debolmente disciolti in acqua. VOLATILITÀ La costante di Henry definita come la partizione tra aria e acqua di un determinato composto, è data dal rapporto tra la pressione parziale di un composto in fase gassosa e la sua solubilità, e mi permette di valutare la volatilità dall'acqua. KH = Pair/ Cw KH < 3 • 10^-7 → meno volatile dell'acqua 10^-7 < KH < 10^-5 → lentamente volatile 10^-5 < KH < 10^-3 → moderatamente volatile

volatileKH > 10^-3 → volatile in soluzione acquose

RIPARTIZIONE SOLIDO-LIQUIDO

La ripartizione tra queste due fasi, presenti entrambe nel suolo o sedimenti è regolata dalla:

Isoterma di Freundlich Csolido = kd • C(H2O)

Si chiama isoterma perchè varia al variare della T, all'aumento di T un gas è meno solubile, un solido più solubile.

• se il composto inquinante considerato è più solubile in acqua viene trasportato e non inquina le falde

• se il composto inquinante è idrofobo viene adsorbito dal terreno, la sua mobilità è diminuita e la sua trasformazione rallenta, momentaneamente reso inattivo, ma conservato in loco nel tempo. L'acqua percolante viene filtrata e quindi purificata.

Questa relazione ci permette quindi di determinare la ripartizione tra il suolo e l'acqua dell'inquinante, ma non tiene conto di tutto il carbonio organico quindi utilizziamo il parametro koc che invece tiene conto

di tutto il carbonio organico e quindi è un indicatore più attendibile per la misura della ripartizione dell'inquinante tra suolo e acqua. Il koc rappresenta la tendenza di una sostanza ad essere assorbita in una fase solida. Lo misuriamo in funzione del kd: koc = kd / foc dove f è la concentrazione di tutto il carbonio organico oppure lo possiamo misurare in funzione della kow che invece è la ripartizione di un inquinante tra acqua e ottanolo dove l'ottanolo, grazie alla sua somiglianza ai tessuti grassi ci va ad indicare se un inquinante è liposolubile o meno, e quindi tenderà o meno al bioaccumulo. Log koc = a • logkow + b dove a e b sono dei parametri che dipendono dalle caratteristiche chimico-fisiche del suolo e dell'inquinante. Se il valore è basso abbiamo un'alta mobilità e quindi tenderà a stare in acqua, se il valore è alto avremo una bassa mobilità e quindi tenderà a stare nel suolo.

Il suolo. RELAZIONE TRA ASSORBIMENTO E KOW

Vi è una stretta relazione tra idrofobicità e assorbimento su C organico. Il rapporto tra ottanolo e acqua è uno dei parametri chimico-fisici più utilizzati nel caratterizzare il pericolo delle sostanze chimiche. kow(o P) = [sost.]ottanolo / [sost.]H2O nel biota si considera il logP o logkow. Questo parametro indica la tendenza di un prodotto chimico a ripartirsi nella fase organica o nella fase acquosa, misura l'idrofobicità di una sostanza. L'ottanolo viene usato perché simula i fosfolipidi della membrana cellulare. Viene usato l'ottanolo perché è simile ai lipidi contenuti nel compartimento biotico, simula la sostanza grassa. Es. DDT ha un kow=10^6 → completamente adsorbito. Atrazina ha un kow=10^3 → poco adsorbito, la sostanza tende ad esistere in fase acquosa. Per tutte le sostanze con kow > 10^3 tendono ad essere adsorbite. La kow misura l'idrofobicità di una sostanza.

Non bisogna confondere con il coefficiente di adsorbimento C/H2O che riflette la tendenza di un inquinante a ripartirsi tra acqua e carbonio organico. Valori di kow bassi evidenziano alta solubilità, basso coefficiente di adsorbimento, basso fattore di bioconcentrazione nella vita in acqua.

BIOACCUMULO → stima la tendenza di un inquinante ad accumularsi nei viventi e la sua pericolosità. L'accumulo netto di contaminante nell'organismo da tutte le sorgenti includendo l'acqua, l'aria e la fase solida. Il bioaccumulo dipende dalla forma dell'inquinante, dalle caratteristiche dell'organismo e dalle condizioni ambientali. Per valori di kow inferiori a 1000 il composto non è bioaccumulabile.

BIOCONCENTRAZIONE → si intende l'accumulo netto di contaminanti solo dalla sorgente d'acqua. Con questo parametro si studia la tendenza del contaminante chimico ad essere accumulato in un organismo vivente a livelli maggiori di quelli presenti.

nell'ambiente in cui vive. Se la sorgente è l'acqua, in condizioni stazionarie o di equilibrio, vale il seguente rapporto: BCF = concentrazione del contaminante nell'organismo / concentrazione media di contaminante in acqua Sostanze che presentano un BCF maggiore di 100 sono classificate bioaccumulative. Per una sostanza neutra lipofilica la relazione tra BCF e kow può essere stimata: BCF = flip • kow dove flip è il contenuto di grassi nell'organismo, normalmente pari a un 5%. BIOMAGNIFICAZIONE → si intende l'aumento della concentrazione del contaminante nell'organismo da un livello trofico al successivo dovuto all'accumulo di cibo. Questo parametro descrive il processo secondo il quale la concentrazione di un contaminante in un organismo è molto maggiore rispetto all'ambiente in cui vive. Un modo semplice per quantificare la biomagnificazione è dividere la concentrazione del contaminante ad un livello

trofico immediatamente più basso (Cn-1) B=Cn/Cn-1

INSETTICIDI ORGANOCLORURATI

Stabili verso la decomposizione e degradazione ambientale. Poco solubili in acqua a meno che nellemolecole non siano presenti anche ossigeno e azoto, solubilità elevata in mezzi simili agliidrocarburi, come le sostanze grasse presenti nella materia vivente, bassa tensione di vapore,tossicità relativamente elevata verso gli insetti, bassa nell'uomo.

FUGACITÀ

Tendenza di una determinata sostanza o di un determinato inquinante a sfuggire da una determinatafase. Le fasi sono 6: acqua, aria, il suolo, i sedimenti, i solidi sospesi e gli organismi viventi.

Il coefficiente che lega la concentrazione alla fugacità è la capacità ZC = fZ dove C è la concentrazione, f è la fugacità e Z la capacità

Si calcola con la concentrazione di quel determinato inquinante in una determinata fase diviso z cheè una costante e si esprime in unità

di pressione, viene utilizzata per prevedere il destino di un inquinante. Quando una sostanza chimica, come ad esempio il DDT, è rilasciata nell'ambiente risulta dispersa nei diversi comparti ambientali (matrici o fasi): in parte disciolta nei corpi idrici, in parte presente nell'aria, nel suolo, nei sedimenti, nella materia vivente (biota). Esiste poi un costante interscambio della sostanza tra questi comparti ambientali. In ciascuna di queste matrici è possibile stimare la quantità e la concentrazione della sostanza, una volta che il rilascio del contaminante è terminato e sia passato un tempo sufficiente per instaurare un equilibrio tra le varie fasi. La fugacità all'equilibrio risulta uguale in tutti i comparti del sistema, mentre risultano diverse le concentrazioni che sono determinate dalle diverse affinità della sostanza per le varie fasi ambientali. La fugacità è misurata in unità di pressione (pascal). Quindi, quandotutto il DDT ambientale si è distribuito fra aria, acqua, sedimenti e biota, la concentrazione in ciascun comparto ambientale è tale che la sua tendenza a sottrarsi da qualsiasi fase ed entrare in ogni altra ha lo stesso valore per tutte le fasi. In generale quanto più alto è il valore di Z tanto maggiore è la tendenza di una sostanza chimica a concentrarsi in quella fase. Se vi è rilascio di DDT in un corpo d'acqua posso prevedere come si distribuirà? Il kow del DDT è circa 6 quindi tenderà ad essere bioaccumulato negli organismi. Che tipo di analisi devo fare per rilavare inquinamento delle acque? Vedere quanto ossigeno disciolto c'è in acqua, l'acidità dell'acqua ecc.. inoltre si possono analizzare i sedimenti organici e inorganici e organismi biologici come i bivalvi che filtrano l'acqua e bioaccumulano le sostanze inquinanti. Come si abbassa il pH del suolo? Dipende dal tipo di roccia.

(carbonatiche o silicee) e le conseguenze sono peggiori nelle rocce silicee perché non si crea un ambiente tamponato con conseguente impoverimento del suolo (pH suolo 7.5-8)

MIGRAZIONE INQUINANTI

Attraverso un processo globale di frazionamento (o distillazione), gli inquinanti migrano a velocità diverse depositandosi in varie regioni geografiche secondo le loro proprietà fisiche. Alle normali temperature ambientali, molti inquinanti organici persistenti presentano una volatilità tale da consentire loro di evaporare spesso piuttosto lentamente, dal sito provvisorio sulla superficie del suolo o sui corpi idrici. Dato che la pressione di vapore di qualsiasi sostanza chimica aumenta in modo esponenziale con la temperatura, l'evaporazione avviene piuttosto nelle aree tropicali o subtropicali per cui queste regioni geografiche difficilmente rappresentano il deposito finale degli inquinanti. Per contro, le temperature fredde dell'aria favoriscono la condensazione

l'adsorbimento dei composti gassosi sulle particelle atmosf