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I componenti dell'inquinamento atmosferico

L'inquinamento atmosferico: concentrazioni ed emissioni

Come definito all'art.2 del DPR 203/88, per inquinamento atmosferico si intende 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; alterare le risorse biologiche e gli ecosistemi ed i beni materiali pubblici e privati.

Nel quantificare il "grado di inquinamento" atmosferico è importante distinguere le emissioni dalle concentrazioni di sostanze inquinanti.
Per emissione si intende la quantità di sostanza inquinante introdotta in atmosfera, da una certa fonte inquinante e in un determinato arco di tempo; generalmente essa viene espressa in tonnellate anno-1.
Per concentrazione si intende invece la quantità di sostanza inquinante presente in atmosfera per unità di volume; generalmente essa viene espressa in (g mc-1 e viene utilizzata per esprimere valori di qualità dell'aria.

Inquinanti e loro effetti

Le sostanze inquinanti emesse in atmosfera dalle attività umane sono responsabili di diversi problemi ambientali, alcuni già evidenti altri ritenuti potenzialmente molto pericolosi. Sono ormai generalmente discusse le problematiche relative alle piogge acide, all'effetto serra, all'impoverimento dell'ozono stratosferico, agli episodi di degrado della qualità dell'aria che hanno avuto in diverse occasioni riflessi diretti sulla vita quotidiana di milioni di persone.
Gli inventari delle emissioni considerano generalmente i seguenti inquinanti atmosferici: ossidi di zolfo (SO2); ossidi di azoto (NOx); composti organici volatili non metanici (NMVOC); idrocarburi (HC); metano (CH4); monossido di carbonio (CO); anidride carbonica (CO2); ammoniaca (NH3); protossido d'azoto (N2O); polveri totali sospese (PTS) o polveri con diametro inferiore ai 10 m (PM10); metalli pesanti (As, Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Se e Zn); composti organoclorurati (diossine, PCB, ecc.). Essi possono essere suddivisi in:
- inquinanti primari, che vengono cioè emessi direttamente in atmosfera da fenomeni naturali o da fonti antropiche, come ad esempio SO2, H2S, NO, NH3, CO, CO2;
- inquinanti secondari, che si formano nell'atmosfera attraverso reazioni chimiche o fisiche di inquinanti primari, come ad esempio NO2, SO3, O3, acidi vari, aldeidi, chetoni.

SO2 - Biossido di Zolfo

Caratteristiche fisico chimiche: E'un gas incolore, non infiammabile dall'odore pungente, molto solubile in acqua. Deriva dall'ossidazione dello zolfo presente nei combustibili fossili, carbone e petrolio.

Origine: Piccole quantità derivano, in natura da emissioni vulcaniche e da processi biochimici microbici.
Le fonti principali sono antropiche: centrali termoelettriche, impianti industriali (fonderie e raffinerie di petrolio), impianti di riscaldamento domestico non alimentati a gas naturale, traffico veicolare, in particolare diesel.

Effetti sull'uomo e sull'ambiente: A basse concentrazioni è un gas irritante per la pelle, gli occhi e le mucose dell'apparato respiratorio, mentre a concentrazioni più elevate può provocare patologie respiratorie come asma e bronchiti.
In atmosfera l'SO2 si ossida ad anidride solforica e, in presenza di umidità, si trasforma in acido solforico, responsabile del fenomeno delle piogge acide, con conseguenti danni sugli ecosistemi acquatici e sulla vegetazione.

NOx - Ossido di Azoto

Caratteristiche fisico chimiche: In atmosfera sono presenti sia il monossido di azoto (NO) sia il biossido di azoto (NO2), quindi si considera come parametro rappresentativo la somma pesata dei due, definita ossidi di azoto (NOx).
Il biossido di azoto è un gas di colore rosso bruno, dall'odore pungente ed altamente tossico e corrosivo. E' un inquinante secondario che si produce per ossidazione del monossido di azoto, di limitata tossicità.

Origine: Le emissioni di ossido di azoto da fonti antropiche derivano da processi di combustione in presenza d'aria e ad elevata temperatura (centrali termoelettriche, impianti di riscaldamento, traffico).

Effetti sull'uomo e sull'ambiente: L'inalazione del biossido di azoto determina una forte irritazione delle vie aeree. L'esposizione continua a concentrazioni elevate può causare bronchiti, edema polmonare, enfisema.
L'NO2 contribuisce alla formazione dello smog fotochimico, in quanto precursore dell'ozono troposferico, e concorre al fenomeno delle piogge acide, reagendo con l'acqua e originando acido nitrico

NMVOC - Composti Organici Volatili Non Metanici

Caratteristiche fisico chimiche: Sono una classe di composti organici molto vari: idrocarburi alifatici, aromatici (benzene, toluene, xileni), ossigenati (aldeidi, chetoni), ecc. Lo stato di aggregazione (solido, liquido e gassoso) in cui possono presentarsi e la loro reattività dipendono dalla diversa struttura molecolare.
Come gli NOx sono i precursori dell'ozono troposferico.

Origine: Si originano da evaporazione dei carburanti durante le operazioni di rifornimento nelle stazioni di servizio, dai serbatoi e dagli stoccaggi, e dalle emissione di prodotti incombusti dagli autoveicoli e dal riscaldamento domestico . Fonti secondarie, ma non trascurabili, sono le emissioni di solventi da attività di grassaggio, lavaggio a secco e tinteggiatura.

Effetti sull'uomo e sull'ambiente: Gli effetti sull'uomo e sull'ambiente sono molto differenziati in funzione del composto. Tra gli idrocarburi aromatici volatili il benzene è il più pericoloso perché risulta essere cancerogeno per l'uomo.

CO - Monossido di Carbonio

Caratteristiche fisico chimiche: E' un gas incolore, inodore, infiammabile e molto tossico che si forma dalla combustione incompleta degli idrocarburi presenti in carburanti e combustibili.

Origine: Inquinante tipico delle aree urbane, proviene principalmente dai gas di scarico degli autoveicoli e aumenta in relazione a condizione di traffico intenso e rallentato. E' inoltre emesso dagli impianti di riscaldamento e da processi industriali come la raffinazione del petrolio, la produzione di acciaio e ghisa, l'industria del legno e della carta.
In natura è prodotto dalle attività vulcaniche e dalle scariche elettriche nei temporali.

Effetti sull'uomo e sull'ambiente: L'elevata pericolosità e tossicità di questo gas è dovuta alla sua affinità con l'emoglobina, che risulta essere circa 200-300 volte maggiore di quella dell'ossigeno. Questa caratteristica gli consente di legarsi facilmente con l'emoglobina del sangue e di ostacolare così l'ossigenazione dei tessuti, dei muscoli e del cervello, con conseguenti effetti acuti (senso di affaticamento, sonnolenza, mal di testa) e alla lunga effetti cronici (diminuzione delle prestazioni fisiche ed intellettuali, aumento di cardiopatie e di disturbi circolatori).

PTS - Polveri Totali Sospese

PM10 - Polveri con diametro inferiore ai 10 m
Caratteristiche fisico chimiche: Il particolato, o polveri sospese, è costituito da microscopiche particelle e goccioline di origine organica ed inorganica in sospensione nell'aria.
Hanno una composizione molto varia: metalli (Pb, Cd, Zn, Ni, Cu), fibre di amianto, sabbie, ceneri, solfati, nitrati, idrocarburi policiclici pesanti, polveri di carbone e di cemento.

Origine: In natura derivano dall'attività vulcanica e dall'azione del vento su rocce e terreno. Le principali fonti antropiche sono gli impianti termici, i motori diesel, il risollevamento causato dallo sfregamento dei pneumatici sull'asfalto.

Effetti sull'uomo e sull'ambiente: La tossicità del PTS è legata alla sua composizione chimica, al suo potere adsorbente e alla sua dimensione.
La frazione più fine ( PM10 ) risulta quella più pericolosa in quanto in grado di superare tutte le barriere naturali del nostro sistema respiratorio e di penetrare direttamente nei polmoni.
L'inalazione di particelle metalliche può danneggiare il sistema nervoso e quello circolatorio. Sostanze organiche come gli IPA o di amianto possono avere azione carcinogenica, mentre quelle inorganiche possono fungere da vettori per virus e batteri.

H2S - Acido Solfidrico

Caratteristiche fisico chimiche: E' un gas incolore, idrosolubile, dal caratteristico odore di uova marce. E' un acido debole e presenta una soglia olfattiva molto bassa.

Origine: In natura è prodotto dalla decomposizione anaerobica di composti organici e dalle emissioni derivanti da fenomeni vulcanici e geotermici.
Le fonti antropiche sono costituite da vari processi industriali: raffinazione del petrolio, concia delle pelli, produzione di carbone coke, di fertilizzanti, di coloranti e pigmenti, di processi di depurazione delle acque.

Effetti sull'uomo e sull'ambiente: E' un gas molto tossico, poiché è irritante per occhi e mucose e inibisce la respirazione cellulare.
Nelle acque, per la sua azione riducente, sequestra l'ossigeno disciolto provocando fenomeni di anossia.
Mostra una discreta aggressività nei confronti dei materiali, in particolare dei metalli.

O3 - Ozono

Caratteristiche fisico chimiche: L'ozono è un gas incolore dall'odore acre, tipico inquinante secondario, non è emesso da nessuna sorgente diretta, ad eccezione delle stampanti laser, delle fotocopiatrici e delle scariche elettriche durante i temporali.

Origine: In natura si origina da più molecole d'ossigeno per azione della radiazione ultravioletta ed è concentrato nella stratosfera, una fascia compresa tra 20 e 40 Km dal suolo, fungendo da filtro dei raggi ultravioletti dannosi per la biosfera. Negli ultimi decenni questo "scudo protettivo" ha subito un parziale danneggiamento a causa dell'azione di sostanze come i clorofluorocarburi e gli ossidi di azoto.
Negli strati più bassi dell'atmosfera (troposfera), l'ozono è normalmente presente in basse quantità, ma, soprattutto nel periodo estivo, in presenza di alte temperature, forte irraggiamento solare ed elevata concentrazione dei cosiddetti "precursori" (idrocarburi e NO2), che attivano e alimentano le reazioni fotochimiche, si verifica un notevole incremento delle concentrazioni di ozono. Tale formazione ha la sua origine nell'ambiente urbano, dove si possono verificare episodi acuti di inquinamento da smog fotochimico.

Effetti sull'uomo e sull'ambiente: A causa del suo elevato potere ossidante reagisce con ogni tipo di sostanza biologica ed esercita la sua azione per contatto diretto, in forma gassosa. L'ozono è irritante per le mucose e per gli occhi e a causa della sua elevata tossicità provoca difficoltà respiratorie, attacchi d'asma e mal di testa.
Può provocare anche grossi danni alla componente vegetale degli ecosistemi (invecchiamento fogliare, ingiallimento e necrosi) e al patrimonio storico-artistico.

HC - Idrocarburi

Caratteristiche fisico chimiche: Sono composti formati solo da atomi di idrogeno e carbonio. Il loro stato di aggregazione dipende dal numero di atomi di C presenti nella struttura molecolare. Sono i precursori di inquinanti secondari come l'ozono ed altri ossidanti.

Origine: In natura derivano da decomposizione di materia organica, in misura minore da attività geotermica e da combustioni spontanee.
Le fonti antropiche principali sono il traffico, diversi processi industriali e gli impianti di combustione.

Effetti sull'uomo e sull'ambiente: Gli idrocarburi in atmosfera interagiscono con gli NO e gli atomi di ossigeno formando composti ossidati e radicali liberi, che a loro volta, reagendo con gli NO, provocano la formazione di ozono troposferico.

Diossine

Caratteristiche fisico chimiche: Con il termine "diossine" si considera un'ampia classe di microinquinanti, comprendente 75 composti congeneri di policlodibenzodiossine (indicati come PCDDs o CDDs) e 135 composti congeneri di policlorodibenzofurani (PCDFs o CDFs). Si tratta di composti organici aromatici alogenati, indicati con il termine PCDD/Fs, con proprietà fisico - chimiche simili e variabili con il numero e la posizione degli atomi di alogeni sostituenti.

Origine: Le principali fonti di diossine sono: l'incenerimento rifiuti, i forni ad arco elettrico per la produzione di acciaio, le combustioni diesel e di benzina con piombo, la fusione secondaria di alluminio, le combustione di legno residenziale e i forni per la produzione del cemento.

Effetti sull'uomo e sull'ambiente: La diossina più ampiamente studiata è la 2,3,7,8-tetraclorodibenzo-p-diossina (2,3,7,8 TCDD), che rappresenta il congenere più tossico e costituisce il composto di riferimento per questa classe di inquinanti. Si ritiene che essa abbia attività teratogena e cancerogena e che possa provocare danni ai sistemi immunitario, endocrino e riproduttivo (US-EPA, 1994; WHO, 1999; NIEHS, 2001); a causa della sua liposolubilità e della relativa resistenza alla degradazione metabolica, è un contaminante ambientale persistente ed è quindi in grado di accumularsi lungo la catena alimentare, costituendo una minaccia su grande scala ed a lungo termine per la salute pubblica e la qualità dell'ambiente.
Le diossine sono presenti generalmente come miscele complesse di congeneri e per descrivere in modo aggregato la tossicità equivalente della miscela sono assegnati, ai singoli congeneri, Fattori di Tossicita' Equivalente (TEF o I-TEF), che rappresentano una stima della tossicità delle varie diossine rispetto alla tossicità della 2,3,7,8 -TCDD, a cui è quindi assegnato un TEF pari a 1; i TEF dei diversi congeneri, variabili fra 0.5 a 0.001.

Fonte: www.regione.lombardia.it