Geochimica - relazione effetto serra

Relazione EffettoSerra

L’effetto serra

Cos’è l’effetto serra

L'effetto serra è un fenomeno naturale, ed utile, che assicura il riscaldamento del nostro pianeta grazie

ad alcuni gas naturalmente presenti nell'atmosfera come l'anidride carbonica, l'ozono, il vapore

acqueo e il metano. Questi gas agiscono come una sorta di vetro trasparente che avvolgendo la Terra

fa passare le radiazioni provenienti dal Sole, ma trattiene parte delle radiazioni, e quindi del calore

emesso a sua volta dalla Terra. Come in una serra la temperatura tende a salire. Senza l'effetto serra,

la temperatura terrestre potrebbe avere una media inferiore anche di 30°C rispetto a quella attuale.

Fanno parte dei gas serra oltre a quelli appena citati il protossido d’azoto e gli alocarburi, che sono

essenzialmente il prodotto d’attività umane. A partire dalla rivoluzione industriale la concentrazione

dei gas serra nell’atmosfera è progressivamente aumentata da 280 ppm a 360 ppm, valore pressoché

uniforme su tutto il pianeta, a causa del rimescolamento orizzontale e verticale attuato a scala globale

dalla circolazione generale dell'atmosfera. 2

I gas che causano l’effetto serra

• Anidride carbonica

L’anidride carbonica è forse il più importante dei gas serra ed è responsabile per circa il 60%

dell’innalzamento dell’effetto serra. E’ presente sulla Terra da oltre 4 miliardi d’anni in proporzioni

anche maggiori del presente, con la rivoluzione industriale, però la sua concentrazione è cresciuta di

circa il 30% soprattutto nell’emisfero Nord. L’anidride carbonica, che permane in atmosfera per circa

un centinaio di anni, è prodotta e immessa in atmosfera da alcune fonti naturali: principalmente dalla

putrefazione delle piante (umificazione), dalle eruzioni vulcaniche, come prodotto di scarto della

respirazione animale, dalla respirazione delle piante, da processi di combustione e dall'evaporazione degli

oceani. E’ invece assorbita dagli oceani e nei processi di fotosintesi clorofilliana. Le maggiori riserve del gas

sono negli oceani, nei combustibili fossili, nel suolo, nella vegetazione. La combustione di carbone, petrolio

e metano fa ritornare il carbonio (come biossido) nell’atmosfera, aumentando l’effetto serra. Il biossido di

carbonio si scioglie facilmente in acqua, ma l’aumento di temperatura (dovuto all’effetto serra) diminuisce la

sua solubilità liberando nuovo gas nell’atmosfera e accelerando il fenomeno.

Nell'immagine NASA: andamento della CO nell’atmosfera.

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• Metano

Anche se meno presente della CO , il metano produce 21 volte il calore di quest’ultima ed è responsabile

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per il 20% dell’innalzamento dell’effetto serra. Il metano è prodotto dai batteri responsabili della

decomposizione della materia organica, dalle discariche e dalla normale attività biologica di molti

animali. Si emette metano anche durante la produzione e il trasporto di carbone e gas naturale. Il

metano rimane in atmosfera per 11-12 anni, meno di molti altri gas serra.

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• Protossido di azoto

Il protossido di azoto costituisce una piccolissima parte dell’atmosfera, ed è mille volte meno presente della

CO ma quasi 300 volte più potente nel trattenere il calore. Si forma prevalentemente per attività batterica

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nel suolo, ma vi è una componente antropica legata all'uso dei combustibili fossili e ai fertilizzanti azotati.

• Ozono troposferico

L’ozono è un componente essenziale dell’atmosfera, ma se negli strati più alti è utile perché capace di filtrare

la radiazione ultravioletta del Sole verso la Terra; negli strati più bassi, nella troposfera, è da considerasi un

inquinante. L’ozono è naturalmente creato e distrutto dalle radiazioni ultraviolette. La formazione dell'ozono

in prossimità del suolo è in genere modesta, eccetto che sulle aree urbane molto inquinate dove il gas è,

almeno nel periodo estivo, il maggiore responsabile del cosiddetto “smog fotochimico”. Infatti nelle

combustioni ad elevata temperatura , come quelle nei veicoli a motore o nella combustione del metano, le

molecole di azoto e ossigeno dell'atmosfera interagiscono tra di loro dando luogo a NO e NO . Gli NO

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raggiungono ovviamente la massima intensità durante le prime ore del mattino, quando sono al massimo gli

effetti del traffico e del riscaldamento. Al mattino l'NO tende a trasformarsi in NO eliminando tutte le

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molecole di O disponibili

3

NO + O = NO + O

3 2 2

Ma l'NO , abbastanza reattivo nei confronti degli UV, si dissocia di nuovo parzialmente, lasciando libero un

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atomo di O

NO + fotone = NO + O

2

L'ossigeno atomico, poi, si ricombina con l'ossigeno molecolare, dando luogo alla formazione di ozono

O + O = O

2 3.

Come si vede, la produzione dell'ozono è resa possibile solo dalla presenza degli inquinanti NO . Perché si

x

abbia la formazione di ozono occorre che siano presenti come catalizzatori, oltre che gli NOx, anche

composti organici volatili provenienti sia da sorgenti naturali (emissione da parte della vegetazione, dal suolo

e dagli oceani) e dalle attività umane (solventi, trasporti, attività industriali). La maggior parte del protossido

di azoto in atmosfera deriva da processi microbiologici. Nei terreni e nelle acque, le maggiori fonti di

emissione di N O sono invece i processi di nitrificazione e denitrificazione, quest’ultimo è il principale

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responsabile delle emissioni di N O in ambienti sotterranei.

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• Alocarburi 4

Gli alocarburi non derivano da processi naturali, la loro presenza in atmosfera è attribuibile per la

maggior parte alle attività umane. I più conosciuti tra questi gas sono i CFC, clorofluorocarburi, gli

HCFC, idroclorofluorocarburi, e gli HFC, idrofluorocarburi. I CFC sono composti di cloro, carbonio e

fluoro e sono prodotti di sintesi introdotti una settantina di anni fa e usati come refrigeranti nei frigoriferi e

condizionatori, come propellenti nelle bombolette spray e negli schiumogeni e come detergenti per i

componenti elettronici. La concentrazione di questi gas in atmosfera è molto bassa, ma il loro potenziale di

riscaldamento è da 3.000 a 13.000 volte superiore della CO . Oltre ad essere molto potenti, questi gas

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permangono in aria per periodi molto lunghi, fino a 400 anni.

• Vapore acqueo

E’ il maggior responsabile del naturale effetto serra del nostro pianeta. La sua concentrazione in atmosfera è

molto variabile: nelle regioni polari, poiché l’aria fredda trattiene poca acqua, l’atmosfera ne contiene

pochissimo, ai tropici, al contrario, è molto umido e l’atmosfera può quindi contenere fino a 4% di

vapore acqueo. Il vapore acqueo è un elemento importante nei processi di cambiamento climatico; una

crescita nelle temperature può portare ad un aumento del vapore acqueo globale, che conduce, a sua volta, a

un innalzamento dell’effetto serra. In generale le attività umane hanno un basso impatto sui livelli di vapore

acqueo in atmosfera.

Le principali conseguenze dell’effetto serra

La massiccia presenza di gas serra nell’atmosfera terrestre sta facendo innalzare la temperatura media del

pianeta a causa principalmente dell’utilizzo dei combustibili fossili. La continua crescita delle emissioni

e della concentrazione di gas serra sta portando verso un aumento della temperatura globale

quantificabile tra 1,4 e 5,8 °C entro il prossimo secolo. Gli effetti del riscaldamento globale generato

dall’intensificarsi dell’effetto serra, sono difficili da prevedere con esattezza, anche se molti segnali

sono già osservabili da alcuni anni:

un innalzamento del livello dei mari;

 un aumento delle precipitazioni nell'emisfero Nord;

 una crescita della siccità nell'emisfero Sud;

 quindi una estremizzazione degli eventi meteorologici. Per la conformazione geografica dell’Italia,

 l'effetto più dannoso è l'innalzamento del livello del mare;

un assottigliamento dei ghiacci del Polo nord di circa il 40% nei mesi estivi e invernali degli scorsi

 decenni, accompagnato da una diminuzione del 10-15% della loro estensione nel periodo estivo e

primaverile a partire dagli anni cinquanta.

Dal 1860 la maggior parte del globo ha avuto un aumento di temperatura della superficie di 0,3 - 0,6 °C ,

riscaldamento verificatosi soprattutto tra il 1910 e il 1940 e dopo il 1970; inoltre la maggior parte delle

annate più calde del secolo si sono concentrate negli ultimi 15 anni ed il 1998 è stato l' anno più caldo da

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quando si hanno registrazioni strumentali (dal 1861). I nuovi dati ottenuti con i carotaggi dei ghiacci polari ,

dimostrano che l'incremento del riscaldamento negli ultimi 100 anni è stato il più veloce nei 10.000 anni

passati. Il mare è salito di 10 - 25 cm e l'aumento della temperatura non interessa solo la superficie ma sta

raggiungendo maggiori profondità. L'IPCC (Intergovernamental Panel On Climate Change) riporta alcuni

recenti studi che rivelano un incremento della temperatura negli ultimi 20 anni di 0,3 °C nell'Oceano Indiano

fino ad una profondità di 800 metri ed aumenti simili in alcune aree del Pacifico.

Le proiezioni dell' andamento climatico globale fino al 2100

Le proiezioni dell' IPCC, effettuate con metodi molto migliorati rispetto al passato, indicano forti incrementi

della concentrazione di CO nell' atmosfera dovute alle attività umane, con notevoli conseguenze climatiche.

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Si registrerà non solo un aumento della temperatura superficiale globale media, ma anche della velocità di

riscaldamento rispetto al 20° secolo. Il riscaldamento dovrebbe essere più pronunciato in alcune aree del

pianeta (parte nord del Nord America, Asia del Nord e centrale) con ondate di calore, siccità, suoli più aridi.

L’evaporazione dell' acqua sarà più intensa, con più energia nell' atmosfera: tempeste, tornadi, uragani più

violenti e frequenti. A causa del riscaldamento si verificherebbe un’espansione termica degli oceani con un

innalzamento prevedibile del livello dei mari di 15-90 cm. Regioni come la Forida, la zona costiera

giapponese, il Delta del Po, Paesi come il Bangladesh o l’Egitto, città come Boston, Atene, Tokyo, Nuova

Delhi, Londra, Venezia o Trieste potrebbero venire parzialmente sommerse.

Quanto più crescerà la temperatura sulla Terra, tanto più aumenterà anche l’incidenza e la diffusione di

malattie tropicali. Secondo alcune stime se non verrà f