22.1 l'ecologia: una scienza...

SSPSS Chimica ambientale

22.1 L'ecologia: una scienza interdisciplinareIl termine "ecologia" fu coniato dal biologo tedesco Ernst Heinrich Haeckel (1834-1919) e derivadal greco oikos: casa, e logos: trattazione. L’ecologia può essere considerata come !'insieme delleconoscenze integrate che riguardano il mondo vivente (biotico) e il mondo non vivente (abiotico)interconnessi in un unico sistema in equilibrio. In sintesi:

l'ecologia è una disciplina che studia le interazioni reciproche tra l'ambiente, inteso come insiemedei fattori chimico-fisici e biologici, e gli organismi presenti in esso.

L’unità base dell'ecologia è l'ecosistema. L’ecosistema è formato da una comunità, dall'ambientefisico in cui essa vive e dalle relazioni che tra questi si stabiliscono.

Esistono ecosistemi specifici come il mare, il lago, la montagna. L'ecosistema montano, peresempio, comprende gli organismi viventi, il terreno e l'atmosfera sovrastante. L'ecosistema puòavere anche piccole dimensioni (uno stagno, una siepe), dimensioni intermedie (una valle, un fiume,una collina) o grandi (l'oceano, il deserto). Nei grandi ecosistemi sono contenuti ovviamente gliintermedi e i piccoli ecosistemi. Tutti gli ecosistemi naturali, indipendentemente dalle lorodimensioni, si mantengono in equilibrio se non intervengono forze esterne a rompere la catena deirapporti presenti. L’insieme di tutti gli ecosistemi costituisce la biosfera, cioè quella parte dellaTerra che è abitata dagli esseri viventi.

Nel corso del XIX secolo fino ai giorni nostri la civiltà moderna ha profondamente alteratol'ambiente. Con riferimento specifico alla società umana, il termine ambiente ha assunto unsignificato più mirato: per "ambiente" si intende infatti tutto ciò che riguarda l'uomo e che lo puòinfluenzare o essere dall'uomo a sua volta influenzato.

Oggi ci si è resi conto di come sia necessario prevenire le modificazioni irreversibili inevitabilmenteindotte dallo sviluppo industriale e tecnologico. In particolare si è cominciato, grazie alla creazionedi normative internazionali più attente ai problemi ecologici, a porre freno alle emissioninell'ambiente di composti chimici come piombo, zolfo e idrocarburi. Questo mette in evidenza !'importanza della chimica e delle altre discipline scientifiche nell'approccio a moltissimi processi,sia naturali sia artificiali. La chimica in particolare diviene indispensabile nel controllo e nellaprevenzione dell'inquinamento attraverso strategie che prevedono minor consumo di materie prime,massimo utilizzo di sottoprodotti e minor produzione di rifiuti, oltre alla messa a punto di nuovetecnologie e nuovi processi produttivi compatibili con le risorse disponibili.

Per inquinamento si intende !'insieme delle alterazioni provocate nell'ambiente dall'immissionenell'atmosfera, nelle acque e nel suolo di sostanze o fattori fisici nocivi e contaminanti, in dosieccedenti la naturale capacità. di autodepurazione degli ecosistemi.

Ecosistemi inquinati. L'immissione in un corso d'acqua di sostanze nocive può provocare la mortedei pesci in esso presenti come è successo nel febbraio 2000 in un affluente del Danubio. I vaporiinquinanti, l'eccessivo rumore presente in alcuni ambienti e i campi magnetici dovuti alle modernereti di comunicazione possono provocare danni alla salute e al territorio.

L’approccio all'ecologia e allo studio dell'ambiente è, come già affermato, necessariamenteinterdisciplinare, richiedendo l'apporto, oltre che della chimica, della biologia, della matematica,della fisica ecc. Infatti se la chimica permette di comprendere i meccanismi attraverso i quali lesostanze inquinanti si formano e agiscono, la biologia è indispensabile per capire i processiattraverso i quali gli organismi viventi interagiscono con l'ambiente e i suoi cicli di trasformazione,la matematica consente di visualizzare e quantificare i fenomeni in termini numerici e la fisica

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definisce le condizioni di base dell'ambiente e l'azione di inquinanti, come il rumore, e di vari tipi diradiazioni.

I cicli biogeochimici: nulla si crea, nulla si distrugge, tutto si trasformaL’esistenza della sottile pellicola di materia vivente sulla Terra è consentita da cicli di energia e dimateria molto complessi. In essi esiste un equilibrio che permette il continuo trasferimento deglielementi dal mondo vivente a quello non vivente e viceversa, rendendo così possibile il procedere eil continuo rinnovamento delle attività vitali. Il principio di Lavoisier, che abbiamo volutamentecitato nel titolo trova pertanto piena applicazione nella realtà del nostro pianeta. All'interno diqueste trasformazioni si inserisce l'opera dell'uomo, che a volte può modificare gli equilibriesistenti, con danni per l'ecosistema generale. Le naturali trasformazioni sono descritte dai ciclibiogeochimici: quelli degli elementi più importanti riguardano l'ossigeno, il carbonio e l'azoto.

Ciclo dell'ossigeno e del carbonioL’ossigeno è un costituente fondamentale di quasi tutte le molecole vitali rappresentando circa 1/4degli atomi della materia vivente. L’ossigeno libero permette il mantenimento della vita e vieneesso stesso prodotto attraverso attività vitali. Quello presente sulla Terra è tutto di origine biologica.Parte di esso è trasformata in ozono dall'attività delle radiazioni ultraviolette. Sulla Terra l'ossigenosi combina con numerosi altri elementi. Esso è presente nell'aria per il 21 % circa e proviene dallascissione delle molecole di acqua provocata dall'energia solare durante la fotosintesi e in piccolaparte dalla foto lisi dell'H20 negli alti strati dell'atmosfera per azione delle radiazioni UV.

L’ossigeno prodotto dalla fotosintesi fa parte temporaneamente dello strato atmosferico, in quanto sirimette in ciclo più o meno ogni 2000 anni. L’anidride carbonica prodotta con la respirazione dagliorganismi viventi vegetali e animali si associa alle piccole quantità già presenti nell'atmosfera(0,03%), che sono in equilibrio con la CO2 degli oceani e di tutta l'idrosfera. Essa può essereeliminata come CaCO3 che precipita dalle soluzioni. Questa CO2 può ritornare in ciclonell'atmosfera in conseguenza della dissoluzione del calcare delle rocce per opera delle piogge.

Attraverso questa breve sequenza di passaggi si può intuire che aria, rocce e vita interagiscono leune con le altre e si scambiano i componenti.

Tutta la materia organica della biosferaodierna ha origine direttamente oindirettamente dal processo di fotosintesi, incui le piante utilizzano l'energia solare per farreagire l'anidride carbonica con l'acqua esintetizzare glucosio:

6 CO2 + 6 H2O + energia solare ------>C6H12O6 + 6 O2

Nelle cellule delle piante e in quelle deglianimali che si nutrono di glucosio, esso èsoggetto a numerose trasformazioni chimicheche, alla fine, restituiscono all'atmosfera CO2

e H2O.

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L’ossidazione biologica delle molecole di carboidrati (respirazione) può essere scritta esattamente alcontrario della reazione complessiva di fotosintesi:

C6H12O6 + 6 O2 --------> 6 CO2 + 6 H2O + energia

Anche il ciclo del carbonio inizia con la fissazione della CO2 atmosferica attraverso la fotosintesi,che ha sede nelle parti verdi delle piante, e in alcuni batteri che contengono particolari pigmenticapaci di catturare le radiazioni solari. Una parte dei carboidrati prodotti attraverso la fotosintesiviene direttamente consumata dalle piante stesse per rifornirsi di energia e la CO2 derivante dallarespirazione cellulare ritorna nell'atmosfera. Un'altra parte viene consumata dagli animali che larimettono in circolo sotto forma di CO2 Le piante e gli animali dopo la morte vengono decompostidai microrganismi presenti nel terreno. Il carbonio contenuto nei loro tessuti viene ossidato a CO2 erestituito all'atmosfera o depositato in sedimenti che vanno incontro a lenta fossilizzazioneoriginando carbon fossile e petrolio.

Il ciclo dell'ossigeno e quellodel carbonio sono quindiintimamente connessi.

L’elemento più condizionantedi questi complessi equilibri èl'uomo. Infatti egli, oltre checonsumare ossigeno eprodurre anidride carbonicanei processi respiratori, comequalsiasi animale, riduce inmodo abnorme la quantità diO2 e aumenta la formazione diCO2 bruciando combustibilifossili e riducendo il mantovegetale.

22.2.2 Ciclo dell' azotoL’azoto costituisce il 78% dell'atmosfera, ma la sua utilizzazione diretta da parte delle piante e deglianimali non è possibile.

L’azoto elementare presente nell'atmosfera è un gas inerte. La sua trasformazione può essere operatain minima parte da fenomeni ionizzanti, quali le radiazioni cosmiche, tracce di meteore e fulmini,che forniscono l'energia necessaria perché l'azoto possa reagire con l'ossigeno o con l'idrogeno.

I principali responsabili della fissazione dell'azoto atmosferico sono comunque i microrganismipresenti nel terreno e quelli operanti in simbiosi con le piante (batteri azotofissatori) F 22.5 .

La fissazione dell'azoto atmosferico avviene in due fasi ed è attuata dai batteri azotofissatoripresenti nelle radici delle leguminose, alle quali si deve la maggior parte dell'apporto di azoto nelterreno:

N2 + 3H2 -----> 2NH3

Altro azoto ammoniacale viene introdotto nel terreno per opera dei batteri saprofiti chedecompongono gli amminoacidi dei resti di piante o animali:

2 NH2CH2COOH + 3O2 -----> 4 CO2 + 2H2O + 2NH3

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L’azoto ammoniacale può essere trasformato in azoto nitroso e nitrico per mezzo del processo dinitrificazione attuato per opera di microrganismi del genere Nitrosomonas e Nitrobacter:

Nitrosomonas: 2 NH3 + 3 O2 ------> 2 HNO2 + 2H2O

Nitrobacter: 2 HNO2 + O2 ------> 2 HNO3

L’azoto nitrico, rispetto a quello ammoniacale, è quello assorbito più facilmente dalle radici dellepiante.

Le piante e gli animali, con la morte, restituiscono l'azoto fissato al terreno, dal quale rientra in cicloattraverso nuove piante o viene restituito all'atmosfera. Nel terreno sono infatti presenti numerosespecie di batteri denitrificanti (Pseudomonas denitrificans) che, in assenza di ossigeno, sono ingrado di utilizzare gli ioni nitrato riducendoli a protossido di azoto e azoto elementare F 22.6 :

C6H12O6 + 6 KNO3 ------> 6 CO2 + 3 H2O + 6 KOH + 3 N2O

5 C6H12O6 + 24 KNO3 ------> 30 CO2 + 18 H2O + 24 KOH + 12 N2

L'uomo è intervenuto nel ciclo naturale coltivando su larga scala le leguminose fissatrici di azoto,con l'introduzione nel terreno di concimi azotati, mediante procedimenti industriali come la sintesidi NH3 e con la combustione nei motori a scoppio, dove si ha una produzione abnorme di ossido diazoto.

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22.3 l'aria: ciò cherespiriamo

L'aria è di importanzaessenziale per gli esseri viventiperché rappresenta la riservadegli elementi fondamentali:carbonio (sotto forma di CO),ossigeno e azoto, che vengonoscambiati con l'ambientecircostante attraverso i ciclibiogeochimici che vi sisvolgono.

L'aria costituisce quella partedi atmosfera (troposfera) che sitrova più a contatto con lasuperficie del nostro pianeta.La composizione dell'aria variada luogo a luogo e secondol'altitudine.

L’atmosfera è un miscuglio digas e vapori che si puòsuddividere in 4 zone:troposfera, stratosfera,mesosfera e ionosfera,ciascuna caratterizzata dadifferenti gradienti termici e dadiversi fenomeni chimico-fisici.

Come si vede dalla tabella i principali gas presenti nell'atmosferasono l'azoto, l'ossigeno, l'argon e l'anidride carbonica. L'ariacontiene anche vapore acqueo in concentrazioni molto variabiliche dipendono dal clima.

In condizioni normali la temperatura dell'aria diminuisce conl'aumentare dell'altezza di 6-10 °C per ogni km, il che consenteun costante rimescolamento dell'aria a causa della spontanearisalita di quella più calda.

In particolari situazioni però, come nel caso del raffreddamentodel terreno, si verifica il fenomeno dell'inversione termica, in cuilo strato inferiore dell'aria si raffredda più di quello superiore.

Questo fenomeno non comporta conseguenze nel caso diun'atmosfera pulita, ma nel caso in cui vi siano immissioni difumi inquinanti, questi non potranno più essere dispersi negli altistrati, con il conseguente ristagno alle basse quote.

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L'aria nei suoi strati più bassicontiene anche il pulviscoloatmosferico formato daparticelle solide insospensione. Questediminuiscono la trasparenzadell'aria e favoriscono laformazione di nubi e nebbiefungendo da centri dicondensazione del vaporeacqueo. Il pulviscolo accentuainoltre la colorazione rosso-arancio del cielo al tramonto.

L'aria della troposfera costituisce un serbatoio di risorse, particolarmente per quanto riguardal'ossigeno, perché prende parte a tutte le reazioni di combustione ed è una preziosa materia primaper molti processi industriali.

22.4 L'inquinamento dell'aria: cause e conseguenzeNell'atmosfera vengonoimmesse molte sostanzederivanti sia dai processinaturali, quali ladecomposizione organica e ilvulcanismo, sia dall'attivitàumana, quali i processiindustriali, l'impiego deicombustibili fossili utilizzatiper il riscaldamento degliambienti, il traffico veicolare,talune pratiche agricole, gliimpianti di incenerimento deirifiuti ecc.

Mentre le immissioni naturali sono fenomeni tendenzialmente stazionari nel tempo, quelle connesseall'attività umana tendono a crescere in modo continuo, tanto da compromettere il normaleequilibrio dell'ecosistema generale.

L'inquinamento atmosferico viene normalmente espresso in termini di. concentrazioni dideterminate sostanze presenti nell'atmosfera e la stima della qualità dell'aria viene effettuata sullabase di rilevazioni strumentali da parte di apposite centraline, collocate nei diversi punti nevralgicidi traffico. Prendiamo ora in considerazione i principali inquinanti dell'atmosfera quali CO2, CO,SO2, NOx (ossidi di azoto), CFC (clorofluorocarburi), O3 (ozono) e materiale particolato (cioècostituito da polveri), la loro provenienza e gli effetti sull'ambiente e sulla salute.

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L'anidride carbonicaL’anidride carbonica è uncomponente naturaledell'atmosfera quale prodottoprincipale della respirazione deiviventi. Le attività umanecontribuiscono all'aumento di CO2

con l'impiego di combustibilifossili (circa il 77%) e ladistruzione delle foreste tropicali(circa il 23 %) che provoca lariduzione della fotosintesi. Laconcentrazione della CO2 nellatroposfera, che era di 280 ppmprima della Rivoluzione Industriale, alle soglie del XXI secolo è salita a 353 ppm e continua adaumentare con un tasso annuo dello 0,5%.

L’anidride carbonica è in grado di assorbire le radiazioni infrarosse rafforzando l'effetto serra (vedischeda di approfondimento), con conseguente aumento della temperatura dell'atmosfera. Unaumento eccessivo di temperatura causa danni alla vita sulla Terra. Si potrebbe manifestare infattiun'alterazione del clima in termini di rapide fluttuazioni dello stesso, con gravi effetti sullasopravvivenza di molte specie viventi. I.:aumento di temperatura ha già causato un ritiro deighiacciai e tale tendenza continuerà ad accelerare. In assenza di provvedimenti adeguati il livello deimari potrebbe salire, con gravi conseguenze per le zone costiere (sommersione) F 22.13 .

22.4.2 Il monossido di carbonioIl monossido di carbonio si forma in seguito alla combustione incompleta dei carburanti. La suaconcentrazione nelle aree urbane è dovuta ai gas di scarico dei motori a combustione interna. Oggi,con l'utilizzo della marmitta catalitica, che favorisce la completa combustione dei carburanti, si èovviato in parte a questo inconveniente. Nell'ultimo decennio del XX secolo si è osservato, tuttavia,che un'altra fonte rilevante di monossido di carbonio deriva dall'incendio delle foreste pluviali. Ilmonossido di carbonio è un potente veleno, in quanto si lega stabilmente all'emoglobina del sangue,impedendo il trasporto di ossigeno ai tessuti. Un forte incremento di CO nell'atmosfera, inoltre,favorisce l'accumulo di gas inquinanti come l'ozono e il metano. Il valore limite di concentrazionemedia oraria è di 40 µg/m3.

11.4.3 l'anidride solforosaL:anidride solforosa presente nell'atmosfera proviene da emissioni vulcaniche (1,47. 1014 g/anno) edalla combustione di combustibili fossili contenenti zolfo come impurezza (1,04. 1014 g/anno): sivede come, pertanto, circa il 41 % dello zolfo immesso nell'atmosfera sia di origine antropica. Quasitutta l'anidride solforosa presente nell'atmosfera delle aree urbane e industriali proviene dallacombustione dello zolfo presente nei derivati del petrolio (gasolio per autotrazione e perriscaldamento e olio combustibile), secondo la reazione:

S + O2 -----> SO2

L’anidride solforosa comporta effetti negativi per la salute umana. Infatti concentrazioni anche solodi 0,1-0,2 ppm possono essere dannose per la salute. Il valore limite di concentrazione media

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giornaliera rilevata nell'arco di l anno è di 250 pg/m3.

A contatto con l'ossigeno dell'aria la SO2 si ossida a SO3

2 SO2 + O2 ----> 2 SO3

La reazione è molto lenta, ma viene accelerata, con un processo di catalisi eterogenea, dallapresenza nell'aria di materiale particolato. L’anidride solforica così formata può reagire con l'acquapresente nell'atmosfera per dare acido solforico:

SO3 + H2O -----> H2SO4

La presenza di SO3 e di H2SO4 nell'atmosfera determina le precipitazioni acide.

Le precipitazioni acide sono costituite dalla deposizione al suolo di acqua (sotto forma di pioggia,aerosol, nebbia) a concentrazioni anomale di specie acide quali H2S04 e HN03 dovute alle attivitàumane, che rendono il pH dell'acqua inferiore a 5,5.

Le precipitazioni acide hanno effetti deleteri su molti ecosistemi (foreste, laghi) ed effetti devastantisulle pietre calcaree:

CaCO3 + H2SO4 -----> CaSO4 + H2O + CO2

La trasformazione del calcare in solfato di calcio (gesso) polverulento causa infatti la disgregazionedelle strutture in pietra.

Anche gli effetti fitotossici dell'elevata acidità delle piogge sono molto pesanti, come si èriscontrato, per esempio, dalle patologie dello sviluppo della vegetazione da esse provocate in circail 50% delle foreste della Germania.

L’acidità delle precipitazioni può contribuire, infine, alla diminuzione del pH delle acquesuperficiali con conseguente dissoluzione dei metalli presenti nel suolo. Caratteristico è il caso dialcuni laghi del Nord Europa, la cui acidificazione ha comportato la quasi totale eliminazione dellespecie acquatiche animali e vegetali presenti

L'effetto serraCon questo termine si intende la conservazione dell'energia fornita dal Sole alla Terra attraverso ilfenomeno combinato del riscaldamento della superficie terrestre e dell'assorbimento selettivo di unaparte di questa per opera di alcune sostanze presenti nell'atmosfera. La superficie terrestre riceveinfatti dal Sole energia radiante: una parte di questa viene riflessa dal suolo verso lo spazio ecatturata dai "gas serra" presenti nell'atmosfera, per essere poi da questi restituita alla Terra. Questospiega la temperatura riscontrata al suolo, che è di circa 15°C, superiore di ben 33 °C rispetto aquella che si potrebbe avere in assenza di atmosfera e quindi dell'effetto serra. Infatti la superficieterrestre riemette radiazioni con un'intensità massimaalla lunghezza d'onda ricavabile dalla legge di Wien:

λmax x T = 2897,6 [µm x K]

Da qui si ricava che la superficie terrestre a 15°C (288K) emette soprattutto radiazioni infrarosse di 10micrometri.

Sostanze quali il vapore acqueo, l'anidride carbonica el'ozono sono in grado di assorbire tali radiazioni contribuendo a intrappolare una parte di questeall'interno dell'atmosfera terrestre.

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Qualora la concentrazione di specie chimiche in grado di assorbire radiazioni infrarosse (5-30 µm)venga ad aumentare, il calore irradiato dal pianeta verrebbe sempre più immagazzinato nellatroposfera con conseguente aumento della temperatura terrestre. Oltre alla CO2 l'immissione di altrespecie stabili, come N2O, CH4, CFC (clorofluorocarburi), in grado di assorbire radiazioni infrarosse,contribuisce a questo aumento.

L’accentuazione dell'effetto serra, in ultima analisi, determinerebbe un impatto sulla circolazioneatmosferica, sulla distribuzione della temperatura e sull'evaporazione delle acque. In questecondizioni si può facilmente prevedere un'esasperazione delle manifestazioni meteorologiche conconseguenze imprevedibili sugli ecosistemi, sull'agricoltura e sulle riserve d'acqua. Oggi la Terra ègià più calda di oltre 0,5 °C rispetto a un secolo fa. L'unico modo di controllare l'effetto serra èquello di ridurre l'impiego di combustibili fossili: la combustione infatti è la fonte più importante diCO2. Anche la tendenza alla deforestazione contribuisce a diminuire l'assorbimento di CO2 peropera del manto vegetale.

L’effetto serra. Le radiazioni solari che arrivano sulla Terra vengono in parte assorbite e in parteriemesse sotto forma di radiazioni IR (radiazioni termiche). Una parte di queste radiazioni vieneassorbita da gas quali CO2, vapore acqueo e altri, intrappolando quindi il calore sulla superficieterrestre con conseguente aumento della sua temperatura.

22.4.4 Ossidi di azotoIl monossido di azoto, NO, si forma durante i processi di combustione nei motori a scoppio perossidazione ad alta temperatura dell'azoto molecolare:

N2 + O2 ----> 2 NO

L’ossido di azoto così formato reagisce ulteriormente con l'ossigeno dell'aria per formare il biossidodi azoto:

2 NO + O2 ----> 2 NO2

Il biossido di azoto reagisce a sua volta con l'acqua per formare gli acidi nitrico e nitroso, checontribuiscono alla formazione delle precipitazioni acide.

2 NO2 + H2O ------> HNO2 + HNO3

Gli ossidi di azoto sono irritanti in particolare per le vie respiratorie e danno anche luogo, nelle areeurbane inquinate, a un complesso ciclo di reazioni chimiche, favorite dalla luce solare. In presenzadi idrocarburi incombusti (indicati nella reazione seguente come HC), emessi con i gas di scaricodegli autoveicoli, si ha la formazione di ozono troposferico (irritante e tossico sia per l'uomo e glianimali sia per le piante) e di perossiacetilnitrato (PAN: CH3CO2ONO2)' un composto organico adazione irritante e fitotossica (smog fotochimico). In presenza di luce avviene la seguente reazione:

HC + NOx ------> O3 + PAN

Per l'NO2 il valore limite di concentrazione media oraria è di 200 microgrammi/m3

22.4.5 I clorofluorocarburiQuesti composti, noti anche come Freon, sono largamente impiegati come propellenti nellebombolette spray e come liquidi refrigeranti all'interno di frigoriferi e impianti di condizionamento.

Nella tabella ne sono elencati alcuni con le rispettive sigle.

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Sigla Sigla FormulaFreon 11 FllFreon 12 F12 CF2Cl2

Freon 13 F13 CF3ClFreon 22 F22 CHClF2

Le immissioni annue di F11 e di F12 ammontano, rispettivamente, a 3,3 . 105 e 4,4 . 105 tonnellate.

l clorofluorocarburi sono chimicamente molto stabili, per cui rimangono a lungo inalteratinell'atmosfera, contribuendo all'aumento dell'effetto serra. Essi inoltre possono diffonderelentamente attraverso l'intera troposfera e raggiungere la stratosfera dove è presente l'ozono.

L'ozono, è una forma allotropica dell'ossigeno la cui presenza nella stratosfera è di fondamentaleimportanza per la vita sulla Terra. Esso si forma dalla dissociazione dell'ossigeno molecolare peropera delle radiazioni ultraviolette oltre i 22 km di altezza e prevalentemente alle basse latitudini.L'ossigeno atomico così prodotto è altamente reattivo e si combina immediatamente con l'ossigenomolecola re formando ozono. In sintesi:

O2 ----> 2 O

O + O2 ----> O3

Tale gas è in grado di assorbire radiazioni ultraviolette con lunghezza d'onda inferiore a 290 nm,impedendo a questo tipo di radiazione solare di arrivare sulla superficie terrestre. Una diminuzionedella fascia di ozono nella stratosfera provoca un aumentato flusso delle radiazioni ultraviolette conconseguenze dannose all'agricoltura e al clima e danni all'organismo umano come, per esempio,l'insorgenza di tumori della pelle (melanomi), dei quali si va registrando l'aumento.

l clorofluorocarburi sono i principali responsabili della diminuzione di ozono nella stratosfera.Questi composti in presenza di radiazioni ultraviolette formano cloro radicalico:

CFCl3 -----> .CFCl2 + .Cl

che reagisce con l'ozono secondo il seguente processo:

Cl. + O3 -------> .ClO + O2

.ClO + O ------> .Cl + O2

Come si può vedere, la reazione globale consiste in:

O3 + O ------> 2O2

Il risultato della sequenza di reazioni è quindi l'eliminazione di una molecola di ozono stratosferico.È stato stimato che ogni atomo di cloro può eliminare da 102 a 103 molecole di O3 prima di esserecatturato da altre reazioni con componenti diversi, quali per esempio il CH4'

CH4 + Cl. ----> .CH3 + HCl

Il biossido di azoto e il monossido di azoto interferiscono però nel ciclo catalitico della distruzionedi ozono, sia bloccando il cloro in composti, sia ripristinando O3 in presenza di radiazioni solari.Tuttavia siccome l'NO2 rimane negli strati bassi dell'atmosfera la sua presenza non contribuisce aridurre la distruzione dello strato di ozono nella stratosfera ma induce un ulteriore inquinamentodell'aria a carico dell'ozono negli strati bassi della troposfera; l'ozono di per sé infatti è un gas moltotossico ed irritante per le vie respiratorie. In particolare la formazione di ozono è favorita dalla lucesolare per cui le reazioni sottostanti e il problema dell'inquinamento da ozono si constata soprattutto

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d'estate.

NO2 -----> NO + O (appena formato l'NO reagisce nuovamente con l'O2 per riformare NO2!)

O + O2 ----> O3

Consumo e produzione di ozono nella stratosferaLa chimica delcloro comprendesia processi chepromuovono ladistribuzionedell'ozono, siaprocessi che laostacolano. Unatomo di cloropuò distruggerel'ozonocataliticamente,senza venireconsumato.Dapprima, essosottrae un atomodi ossigeno all'ozono, formando monossido di cloro (ClO) e una molecola di O2, Quando il ClO urtaun atomo isolato di ossigeno, i due atomi di ossigeno si combinano, liberando l'atomo di cloro, chetorna disponibile per eliminare un'altra molecola di ozono. Altri processi interferiscononegativamente in questo ciclo catalitico. Così, il biossido di azoto (NO2) si lega al monossido dicloro per formare un serbatoio di cloro (al centro); quando il cloro è così legato, non reagisce conl'ozono. Un'altra fonte di interferenza (in basso) è il monossido di azoto (NO), che sottrae l'atomo diossigeno al monossido di cloro, assorbe luce visibile e genera ozono.

I sostenitori dell'origine chimica del buco nell'ozono ipotizzano che le condizioni climatiche unicheal polo sud minimizzino le interferenze, dando efficienza al ciclo catalitico.

Tratto da Quaderno delle Scienze, n. 54, giugno 1990.

22.4.6 Materiale particolatoUn altro indice di qualità dell'aria è dato dalla presenza di materiale particolato sospeso (PTS:polveri totali sospese), costituito da particelle chimicamente complesse. Esse contengono centinaiadi composti organici provenienti essenzialmente da processi di combustione. Alcuni di questiappartengono alla classe degli idrocarburi aromatici policiclici, di cui è noto l'effetto cancerogeno. Ilbenzopirene, per esempio, risulta presente nelle particelle respirabili di diametro inferiore a 2,511m. Le particelle fini (diametro < 2,5 µm) causano inoltre una riduzione della visibilità per effettodella diffusione della luce. Il valore limite delle PTS calcolato come media giornaliera è di 300µg/m3. Questo parametro sta perdendo progressivamente interesse a favore di altri indici dipolverosità atti a rilevare le polveri fini con diametro < 10 µm (PM1O: polveri inalabili) e condiametro < 2,5 µm (PM2 5: polveri respirabili) data la loro elevata pericolosità per la salute umana.

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Domande di comprensione1. Perché la presenza di O3 è negativa nella troposfera e positiva nella stratosfera?

2.Qual è la ragione per cui i CF( sono in grado di arrivare nella troposfera e diminuire lo strato di O3

presente?

3.Quali sono i principali responsabili della formazione di precipitazioni acide?

4.Qual è la conseguenza più grave dell'effetto serra?

22.5 Inquinamento dell'aria: analisi e rimediLa moderna legislazione a livello nazionale e internazionale prevede un più accurato controllo dellaqualità dell'aria rispetto al passato. La maggior parte delle città possiede unità per il monitoraggiodella qualità dell'aria, dalle quali si rileva un bollettino redatto giornalmente che informa sullaquantità dei principali inquinanti presenti e ne indica i limiti di accettabilità. Ecco i dati registrati aVerona:

Postazione SO2 PTS N02 CO O3

media media media media media alle

giornalier

a

giornalier

a

oraria

max

oraria

max

oraria

maxore

g/m3 g/m3 g/m3 g/m3 g/m3

Il" Torricella <4 N.V. 46 0,8 12 14

Piazza Bernardi <4 91 75 1,9 -

Via S. Giacomo 9 168 LAT 65 3,2 -

C.so Milano <4 148 52 2,4 -

Loc. Cason - 97 64 - 16 14

Via Roveggia <4 99 78 2,8 9 15

M.M. Via

Mantovana*5 145 101 3,6 5 14

livello di attenzione

(LAT)125 150 200 15 180

livello di allarme

(LAL)250 300 400 20 360

Stato di qualità dell'aria: Mediocre

Tendenza rispetto al SIA precedente: In aumento

NOTA: Ai sensi del DM 25/11/94 si segnala il superamento del livello di attenzione per ilparametro PTS nella postazione di Via S. Giacomo

Stato della qualità dell'aria Descrizione

Buono Valori dei parametri tutti inferiori al 50% del livello di attenzione

Discreto Valori dei parametri tutti inferiori ai livelli di attenzione

Mediocre Un parametro raggiunge il livello di attenzione

Scadente Raggiunto lo stato di attenzione per almeno un parametro

Pessimo Ràggiunto lo stato di allarme per almeno un parametro

Bollettino dell'inquinamento atmosferico dalle ore 9,00 del 12/02/02 alle ore 8,00 del 13/02/02 sualcune zone del Comune di Verona redatto giornalmente dall'ARPAV (Azienda Regionale per laPrevenzione e protezione ambientale del Veneto) Dipartimento provinciale di Verona.

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Le analisi come quelle sopra mostrate vengono effettuate attraverso dispositivi completamenteautomatizzati che operano prelievi nelle 24 ore, fornendo, con un sistema computerizzato, i valorimedi giornalieri e quelli dei momenti critici della giornata.

L'esigenza che emerge dall'esame della situazione all'inizio del XXI secolo continua a essere quelladi vivere in un'aria più pulita, in special modo nelle città. Questo obiettivo può essere raggiunto invari modi:

• riduzione del consumo energetico sia a livello industriale sia domestico attraverso unamaggiore educazione all'uso delle risorse e alle scelte verso forme alternative di energia"pulita";

• miglioramento della tecnologia dei processi di combustione e depurazione delle emissionicontenenti sostanze inquinanti;

• riduzione del traffico urbano potenziando i servizi collettivi e promuovendo, dove èpossibile, l'uso di veicoli alternativi quali la bicicletta.

22.6 L'acqua: una risorsa insostituibileL’acqua è fondamentale per la vita: rappresenta infatti il principalecomponente della materia vivente e il "mezzo" in cui si svolge lamaggior parte dei processi biochimici.

Tutte le reazioni alla base del nostro metabolismo avvengono insoluzione acquosa. Le sostanze nutritive vengono veicolate alle celluleprincipalmente per mezzo dell'acqua, che provvede anche a trasportarein soluzione i gas (CO2, O2) che entrano ed escono dal nostro corpo.

Il 70% del nostro corpo è costituito da acqua, scambiata continuamentecon l'ambiente. L’uomo elimina con le urine, con le feci, con latraspirazione polmonare e cutanea in un giorno circa 2250 g di acqua incondizioni di riposo e 2950 g quando lavora.

Inoltre, l'uomo usa l'acqua anche per scopi molteplici: per bere, percuocere le vivande, per la pulizia personale, per lavare la biancheria, perconvogliare i rifiuti propri e degli animali, e così via.

L’acqua entra come componente fondamentale in tutti i processiindustriali ed è utilizzata anche per il raffreddamento degli impianti.

L’acqua è un composto molto stabile. Liquida a pressione e temperatura ambiente, grazie allapresenza di legami idrogeno possiede un elevato punto di ebollizione. Data la sua struttura polare èun ottimo solvente e può contenere grandi quantità di sostanze disciolte. L’acqua naturale infatticonduce elettricità, mentre non è così per l'acqua distillata.

In natura l'acqua è presente in grandi quantità nei tre stati di aggregazione: solido, liquido e gassoso.

Solo una piccola parte è però utilizzabile dall'uomo. Il suo consumo va continuamente aumentandoa causa della crescita di popolazione, dell'elevata richiesta nell'agricoltura e nell'industria, e deglisprechi. Il suo approvvigionamento diventa quindi sempre più difficile: da qui l'importanza disalvaguardare questa risorsa e di preservarla dall'inquinamento.

Sulla Terra esiste un vero e proprio ciclo dell'acqua: essa evapora dal mare, dai fiumi e dai laghi,ritornandovi poi sotto forma di pioggia, neve e grandine, penetrando quindi attraverso le rocce enegli strati di terreno da dove riemerge nelle sorgenti, si raccoglie nei fiumi sotterranei e nei pozzi.

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Quando si infiltra nelsottosuolo va a costituire le"acque di falda", superficiale oprofonda.

In queste trasformazionil'acqua viene a contatto conmolte sostanze. Durante leprecipitazioni assorbe gasdall'aria quali O2 CO2 maanche SO2 NO2, H2S,idrocarburi e polveri, e, perquesto, la pioggia non èchimicamente pura. A contattopoi con la superficie terrestre,

l'acqua assorbe altre sostanze a seconda della loro solubilità.

Nell'attraversamento degli strati di terreno si purifica dalle sostanze inquinanti, arricchendosi diminerali, ma in questa fase, soprattutto in terreni ad agricoltura intensiva, si carica di sostanze comepesticidi e diserbanti (ne è un classico esempio !'inquinamento da atrazina, un erbicida di cui è statolimitato l'uso).

22.7 Qualità dell'acqua: fonti di approvvigionamento e caratteristicheL’uomo utilizza l'acqua, oltre che in agricoltura e nell'industria, anche in ambiente domestico. Ledisposizioni normative relative alla qualità dell'acqua e alla sua tutela dall'inquinamento sono staterecentemente raccolte nel D.L. n. 152/1999 mentre il più recente D.L. n. 31/2001 sanciscel'attuazione della direttiva 98/83/CE relativa alla qualità delle acque destinate al consumo umano(acque potabili). A seconda del luogo in cui vengono prelevate, le acque possono essere distinte in:

• acque piovane (o meteoriche);

• acque superficiali;

• acque sotterranee (o telluriche).

Le acque meteoriche venivano raccolte e utilizzate comunemente come acqua potabile nei luoghi didifficile approvvigionamento, per esempio dove l'estrema permeabilità del terreno non rendeval'acqua disponibile sotto altra forma. Oggi ci si avvale ancora di questo sistema nelle zone tropicalio subtropicali.

L’acqua piovana, come detto, non può sempre essere considerata pura a causa delle sostanzeinquinanti che sono presenti nelle aree fortemente urbanizzate e industrializzate. Il suo pH naturaleè intorno a 5,5 + 5,6 per la presenza di CO2 ma può raggiungere valori inferiori in presenza diatmosfera molto inquinata.

Le acque superficiali si distinguono in acque dolci (fiumi, laghi) e acque salate (mari, oceani).

Le prime sono largamente impiegate per l'approvvigionamento idrico, ma non sono sempre potabiliperché facilmente esposte a pericoli di contaminazione. Sono sature di CO2 ricche di sospensioni, disostanze colloidali e soggette a forti variazioni di composizione.

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Le acque di mare sono caratterizzate da un elevatissimo contenuto di sali (35-40 g. L-l): cloruri(90%), solfati (10%) e carbonati. Sono povere di CO2 libera, presentano pH basico e possonocontenere sostanze organiche, sia di natura vegetale sia animale. Esse sono scarsamente utilizzateper l'approvvigionamento idrico a causa degli elevati costi di desalinizzazione.

Le acque sotterranee otelluriche si distinguono perla loro appartenenza a faldesuperficiali o profonde. Lefalde superficiali vengonogeneralmente chiamate faldefreatiche (dal greco frear:pozzo), sono ricoperte darocce permeabili e possonovariare liberamente di livelloin funzione dell'acquaimmagazzinata. Le faldeprofonde, o falde artesiane,sono localizzate tra due stratidi roccia impermeabile e sitrovano in pressione.

Il loro nome deriva da quellodella città francese di Artois, dove sono state sfruttate la prima volta per l'approvvigionamento diacqua. Solo le acque appartenenti a falde profonde danno garanzia di potabilità, in quanto, prima discaturire alla sorgente, attraversano vari strati di terreno che ne garantiscono la depurazione. Alcontrario le acque di falda superficiale presentano un maggiore rischio di contaminazione, data laminore attività di autodepurazione. Le acque del sottosuolo hanno generalmente un contenuto salinocostante, sono povere di sospensioni. colloidali e di sostanze organiche, mentre sono ricche di SiO2

e CO2 libera.

Durezza delle acque: un importante parametroUn parametro utilizzato per definire la tipologia dell'acqua è la durezza.

La durezza di un'acqua indica la quantità di ioni Ca2+ e Mg2+ e può essere espressa in mg di CaCO3

presenti in 100 mL di campione (gradi francesi °F) o mg di CaO in 100 mL di acqua (gradi tedeschi°d).

Anche altri ioni pesanti come Fe2+, Al3+, Zn2+, Mn2+, sono apportatori di durezza, ma in genere illoro contributo non è rilevante. Gli ioni dei metalli alcalini e l'ammonio invece non hanno alcunainfluenza sulla durezza di un'acqua.

Acque con valori elevati di durezza non sono raccomandabili per l'uso domestico: con la cotturapossono dare sapori sgradevoli ad alcuni cibi e negli elettrodomestici causano incrostazioni che necompromettono il funzionamento. Inoltre l'assunzione di acqua di eccessiva durezza favorisce laformazione di calcoli renali e della colecisti. Le incrostazioni di carbonati di calcio e magnesioinsolubili sono anche la causa di danni nelle industrie.

L’acqua contiene normalmente i sali di calcio e magnesio sotto forma di bicarbonati solubili che,con il riscaldamento, si decompongono trasformandosi in carbonati insolubili e precipitano:

calore

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Ca(HCO3)2(aq) --------------> CaCO3(s) + CO2(g) + H2O(l)

La durezza può essere permanente o temporanea. La durezza temporanea è data dai bicarbonatisolubili di calcio e magnesio e si elimina con l'ebollizione, mentre quella permanente è data dai salidi calcio e magnesio sotto forma di cloruri, solfati e nitrati. La loro somma rappresenta la durezzatotale. In base alla loro durezza le acque possono essere classificate in:

Acque dolci 7-14°F 3,9-7,8 °d

Acque dure 32-54°F 17,9-30,2 °d

Acque molto dure > 54°F > 30,2 °d

Per l'acqua potabile i valori di durezza consigliati sono compresi tra 15 e 50 °F. Valorieccessivamente bassi di durezza conferiscono alle acque un maggior potere solvente nei confrontidei metalli pesanti. La durezza delle acque può essere determinata per via complessometricaattraverso una semplice titolazione (vedi scheda di laboratorio).

22.9 L'inquinamento dell'acqua: cause e rimediL’inquinamento dell'acqua puòavere diverse origini: naturale,domestica, agricola eindustriale.

L’inquinamento naturale èquello di origine non antropicae si verifica, per esempio,durante le piene: i corsid'acqua in queste circostanzetrasportano a valle sostanzesilicee finemente disperseoppure detriti organici animalio vegetali, che possono andareincontro successivamente afenomeni di putrefazione.

Gli scarichi domestici contengono scorie del metabolismo umano, residui di cibi, detergenti, oliminerali e rifiuti vari. Questo tipo di rifiuti provoca un inquinamento di tipo organico e biologicoper l'enorme quantità di microrganismi presenti.

Altri inquinanti sono il fosforo e l'azoto che possono provocare, una volta riversati in un corsod'acqua, il fenomeno dell'eutrofizzazione.

Quest'ultimo si verifica in seguito alla presenza di fosforo, azoto e zolfo, contenuti nei fertilizzanti,nei detersivi e nei liquami. Questi elementi costituiscono una fonte di nutrimento per microrganismie favoriscono la proliferazione di alghe, il cui sviluppo indiscriminato richiede molto ossigeno almomento della decomposizione. La forte diminuzione di ossigeno favorisce le fermentazionianaerobiche con sviluppo di sostanze tossiche e maleodoranti.

La valutazione dell'inquinamento di un'acqua di scarico viene effettuata determinando i valori diparametri significativi tra i quali: azoto (nitrico, nitroso e ammoniacale), fosfati, pH, sostanzesospese, BOD e COD. Se i loro valori superano i limiti posti dalla normativa, l'acqua in questione

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dovrà essere sottoposta a trattamento di depurazione prima di essere immessa nell'ambiente.

Alte quantità di azoto nitrico e di fosfati, per esempio, sono indesiderabili perché causano il giàcitato fenomeno dell'eutrofizzazione. La presenza di azoto nitroso, invece, è indice di un processo didecomposizione incompleta delle sostanze organiche, mentre la presenza di azoto ammoniacale èindice di inquinamento biologico recente.

Le sostanze solide sospese, mantenendo torbida l'acqua, limitano la penetrazione della lucerendendo più difficile lo svolgimento della fotosintesi. Anche valori anomali di pH modificanol'equilibrio idrobiologico del corso d'acqua e distruggono forme di vita. Valori elevati di BOD eCOD1 indicano inquinamento da sostanze organiche o sostanze comunque ossidabili.

I trattamenti di depurazione prevedono la riduzione o la completa rimozione delle sostanzeinquinanti descritte attraverso metodi fisici, biologici e chimici.

I solidi e i liquidi sospesi vengono eliminati per decantazione mentre i valori di COD e BODvengono ridotti attraverso l'ossigenazione dell’acqua e l'utilizzo di fanghi attivi. Questi sono cosìchiamati perché contengono una grande quantità di microrganismi , in grado di demolire le sostanzeorganiche. In questa fase anche l'azoto, presente nelle varie forme, viene trasformato in azoto nitricoe poi molecolare.

I fanghi residui di questi trattamenti possono essere sottoposti a fermentazione anaerobica conproduzione di bio-gas utilizzabile come fonte di energia.

Per l'acqua destinata al consumo umano i trattamenti sono differenti a seconda della fonte diapprovvigionamento. Per l'acqua che proviene da una sorgente mol:o ricca di calcare, a elevatogrado

di durezza, è necessario. operare un addolcimento con resine scambiatrici. In presenza di

carica batterica, invece, l'acqua deve essere trattata con cloro. clorazione). o ozono (ozonizzazione)o raggi ultravioletti al fine di renderla batterio logicamente pura. Per l'acqua del mare è necessariainfine una dissalazione

Il BOD (Biochemical Oxigen Demand) rappresenta la quantità di ossigeno richiesta daimicrorganismi aerobi per la degradazione delle sostanze organiche presenti nell'acqua. Esso vienecalcolato determinando la differenza tra la quantità di ossigeno presente nell'acqua all'atto delprelievo e la quantità di ossigeno presente dopo cinque giorni nello stesso campione, in questo casoindicato con BOD5.

Il COD (Chemical Oxigen Demand) indica la quantità di ossigeno necessaria per ossidare tutte lesostanze presenti. Si determina misurando la quantità di un apposito ossidante, il dicromato dipotassio, necessaria alla completa ossidazione delle sostanze presenti nell'acqua.

Il carsismoLa presenza di sali solubili di calcio e magnesio nelle acque è dovuta all'effetto solubilizzante che leacque meteoriche, ricche di CO2, esercitano sui carbonati di calcio e magnesio che costituiscono lerocce sedimentarie. La debole acidità carbonica è infatti sufficiente a provocare in tempi lunghi latrasformazione del carbonato di calcio in bicarbonato solubile:

CaCO3 + H2CO3 ----> Ca(HCO3)2

Tale reazione è responsabile di particolari forme di erosione sia superficiali sia sotterranee, cheprendono il nome di fenomeni carsici.

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Le manifestazioni più conosciute e suggestive di erosione delle rocce calcaree sono le doline, legrotte, gli inghiottitoi, le foibe.

Anche la formazione delle stalattiti e delle stalagmiti è conseguenza di questo fenomeno. L'acquaricca di bicarbonato di calcio penetra attraverso le fessurazioni della roccia. Quando arriva in unagrotta può, in particolari condizioni di temperatura e umidità, depositare gradualmente, attraversoun lentissimo stillicidio, il carbonato di calcio insolubile nella forma cristallizzata, responsabiledella spettacolarità di queste formazioni.

Ca(HCO3)2 -----> CO2 + H2O + CaCO3

In grotte di grande richiamo turistico questo equilibrio viene turbato dall'emissione di CO2 da partedei visitatori, per cui si è reso necessario limitarne l'accesso.

L'inquinamento del suolo: cause e conseguenzeIl suolo su cui quotidianamente cimuoviamo costituisce uno dei principalielementi che determinano l'ambiente. Essoinfatti non è, come molti ritengono, materiainerte atta a svolgere un semplice ruolo disupporto agli organismi, bensì è esso stessoun sistema vivente in grado di condizionarecon le sue caratteristiche l'esistenza di altreforme di vita.

L’inquinamento del suolo è dovuto ainnumerevoli sostanze poiché, essendo essoun mezzo poroso, diviene recettore di tuttele attività inquinanti che avvengono insuperficie. Nel terreno si possono ritrovare

sostanze provenienti dall'attività industriale, dall'inquinamento urbano e dall'agricoltura.

Gli inquinanti provenienti dall'attività industriale variano in relazione ai diversi tipi di lavorazione.Molte sostanze gassose emesse dalle ciminiere si diffondono prima nell'atmosfera per ricadere poial suolo. Gli scarichi industriali riversano nel terreno sostanze tossiche, come per esempio i sali dicromo dalle concerie, metalli pesanti (Pb, Cu, Zn, Hg ecc.) provenienti da varie lavorazioni, o altricomposti chimici quali oli e solventi. I rifiuti solidi organici e i fanghi provenienti da impianti didepurazione di acque reflue costituiscono un'altra fonte di inquinamento del terreno. In particolarela presenza di discariche non controllate può provocare gravi danni perché le sostanze inquinanti,penetrando nei vari strati di terreno, vanno a contaminare le falde acquifere.

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L’attività agricola immette nel suolo numerose sostanze, come i pesticidi, che a causa della lorolenta trasformazione rimangono inalterate per molto tempo, accumulandosi nell'ambiente. Altrifattori, come le precipitazioni acide e i fertilizzanti, possono modificare il pH del terreno il cuivalore è particolarmente importante per la vita delle piante e dei microrganismi in esso presenti.

I rifiuti: un problema apertoUno dei fattori di alterazione del suolo in particolare e dell'ambiente in generale è lo smaltimentodei rifiuti. Per una corretta gestione dei rifiuti è importante considerare sia la diminuzione del lorovolume sia le possibilità di riutilizzo. Nel nostro Paese i rifiuti da imballaggio costituiscono il 35-40% del peso totale e il 40-50% del volume dei rifiuti urbani prodotti. La raccolta differenziata,finalizzata al recupero e al riciclaggio dei materiali, assieme a una strategia atta a favorire lariduzione a monte dei rifiuti, può costituire una risposta adeguata al problema. Nella tabella èriportata una classificazione dei vari tipi di rifiuti basata sulla loro provenienza e sulla loro tossicità.Lo smaltimento dei rifiuti prevede varie possibilità.

Chi ha bevuto nel mio maglione?Molti sostengono, produttori in testa, che della plastica non possiamo fare più a meno. È comoda,resistente, pulita, pressoché indistruttibile. È diventata compagna indispensabile della nostra vitaquotidiana, però è difficile liberarsene nel momento in cui essa diventa un "rifiuto".

L’ultima trovata dell'industria tessile è quella di trasformare bottiglie e contenitori di plastica infibre tessili, come per esempio il "pile", con cui si realizzano capi di abbigliamento anche di gran

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moda. Per fare un maglione in poliestere riciclato servono circa venticinque bottiglie da un litro. Lebottiglie vengono accuratamente lavate, selezionate, triturate e, mediante un processo dirigranulazione, con l'utilizzo delle alte temperature, trasformate in palline. Con un successivopassaggio si ottiene un fiocco, un'ovatta e, con un ulteriore processo di affinamento, il filato.

In questo modo si ottiene il duplice vantaggio del risparmio di materia prima, evitandol'eliminazione della plastica come rifiuto.

Il costo complessivo è lo stesso di quello ottenuto con materiale nuovo, tenendo conto che il costomaggiore della trasformazione viene bilanciato dal risparmio di energia necessaria per lapolimerizzazione e dal minor impatto ambientale.

L’accumulo dei rifiuti in discarica controllata consiste nel loro interramento in strati ricoperti diterra o di un altro materiale. Nelle discariche di maggiori dimensioni viene recuperato il bio-gasottenuto dalla fermentazione anaerobica della fase organica. Queste discariche possono peròcomportare il rischio di perdite e di percolazione di sostanze tossiche nella falda acquifera e nelterreno sottostante.

Attraverso l'incenerimento sieffettuano una stabilizzazionemicrobica e una riduzione dipeso del materiale del 70% inpeso e del 90% in volume. Imoderni inceneritori sonodotati di filtri che impedisconol'immissione di fumi tossicinell'atmosfera, oltre che di unsistema di recupero del caloredei fumi.

Il compostaggio vieneapplicato alla frazione

organica dei rifiuti solidi urbani e ai fanghi di depurazione delle acque. Il materiale prodotto vienestabilizzato e può essere utilizzato come fornitore di humus al terreno.

La pietrificazione dei fanghi industriali, infine, è un processo atto a stabilizzare i fanghi ricchi disostanze tossiche. Essi vengono miscelati con un legante di tipo cementizio e trasformati inaggregati molto simili alle pietre, che possono essere immesse nell'ambiente senza arrecare danni.Quello che acquisisce maggiore importanza è ricorrere a soluzioni volte a

recuperare il più possibile i materiali di rifiuto, cosa che è stata facilitata dal!'introduzione dellaraccolta differenziata.

I materiali riciclabili dai rifiuti solidi urbani sono l'alluminio, la carta, i diversi tipi di plastica, ilvetro, i materiali ferrosi e i rifiuti di giardino. Queste frazioni, recuperate separatamente, possonoessere riutilizzate direttamente o trasformate in altri prodotti utili.

Nel recupero della plastica è importante differenziarne i vari tipi, poiché solo così essa può venireriutilizzata in modo significativo.

Per quanto riguarda materiali particolari, come le pile esaurite, il cui contenuto di ed e Hg le rendeparticolarmente pericolose una volta immesse nell'ambiente, non è ancora stato messo a punto unsistema di recupero conveniente. Per il momento vengono prima rese inerti con calcestruzzo, esuccessivamente i blocchi ottenuti vengono smaltiti in adeguate zone della discarica.

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Gli indicatori biologiciLa valutazione di impatto ambientale utilizza varie strategie diindagine: una di queste, forse la più importante, è l'''indicatorebiologico". Gli indicatori biologici hanno la prerogativa di forniredati sintetici di situazioni complesse permettendo di aggirareproblemi estremamente complicati come quelli di sinergia, dimetabolismo e di antagonismo, propri di molte sostanze inquinantie, nella maggior parte dei casi, non individuabili in altro modo.

Qualsiasi organismo, condizionato dalle caratteristiche chimico-fisiche, biotiche ecc. dell'ambiente in cui vive, può fornire rispostebiologiche sulla qualità di quel determinato territorio; è tuttavianecessario individuare quegli organismi che, grazie ad alcunepeculiarità come l'adattamento, la reperibilità e l'economicità,possono essere utilizzati come indicatori biologici.

Una delle caratteristiche fondamentali degli indicatori è che essinon reagiscono a un solo fattore di squilibrio, ma a situazionicomplesse di perturbazione. Attraverso la loro crescita, presenza oassenza, e in ogni modo a seguito di variazioni di popolazione, sipossono stabilire gli agenti inquinanti introdotti nell'ecosistema e ifattori biotici e abiotici che li hanno favoriti. Questi indicatoribiologici, inoltre, hanno la facoltà di fornire dati relativi non solo alpresente, ma anche al recente passato, in quanto possiedono unasorta di "memoria" del danno inflitto dall'inquinante, a differenzadelle analisi chimico-fisiche che offrono una risposta relativa alsolo momento e al solo luogo della campionatura. I due metodipossono integrarsi in quanto forniscono, l'uno, un'alta capacità disintesi e, l'altro, un'alta precisione analitica. Esistono ancheindicatori che, a seguito del contatto con l'agente inquinante,subiscono modificazioni morfologiche e strutturali, rispondendo inmodo proporzionale alla dose di inquinante incontrata. Ibioindicatori di accumulo sono in grado di concentrare gliinquinanti, per loro non letali, rendendoli disponibili per l'analisi.Macroinvertebrati. chimica. Gli indicatori biologici hanno trovatoapplicazione in diversi ambiti di ricerca: uno dei più significativi èl'indagine sulla qualità delle acque dolci correnti di superficie, dicui si studiano la popolazione di macroinvertebrati e la composizione della comunità. Lavalutazione dello stato del corso d'acqua viene fornita dall'identificazione delle specie campionatecorrelata con l'applicazione del metodo EBI (Extended Biotic Index), che fornisce un punteggio inrelazione con la sensibilità all'inquinamento degli organismi campionati. Questa metodologiapermette la realizzazione di carte di qualità di interi reticoli idrografici con lo scopo di attuare, doveè necessario, piani di risanamento.

Anche per le acque marine si possono impiegare, per saggi biologici in loco o in ac: quario, diversiorganismi molto diffusi nel Mediterraneo, come policheti (Capitella capitata), molluschi (Mytilusgalloprovincialis), copepodi (Tisbe bulbisetosa), isopodi (/dotea balthica) ecc.

Per catturare idrocarburi e metalli pesanti sono state invece individuate specie accumulatrici, in

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particolar modo macroalghe, come Fucus vesciculosus, Fucus serratus, Laminaria digitata, emolluschi bivalvi come Mytilus edulis e galloprovincialis, Crassostrea virginica e gigas, Uniopidorum.

Per quanto riguarda l'inquinamento atmosferico, a partire dagli ultimi decenni del XX secolo si sonocominciate a studiare numerose forme vegetali. La loro elevata sensibilità e la capacità di accumulosi prestano ottimamente come mezzi d'indagine, sia allo scopo di riprodurre le sintomatologiecaratteristiche provocate dai contaminanti con cui vengono a contatto, sia per la capacità diconcentrarli e quindi renderli individuabili con mezzi analitici.

Gli esempi di piante indicatrici sono numerosi: una delle più famose è la varietà BelW3 diNicotiana tabacum per quanto riguarda l'ozono. Le necrosi fogliari prodotte da questo elementosono quasi sempre correlate alla concentrazione di esposizione della pianta. In Olanda, specieaccumulatrici come Cladiolus gandavensis, Tulipa gesneriana, Lolium multiflorum sono stateimpiegate per allestire una rete di stazioni biologiche per il monitoraggio di diversi inquinantiatmosferici. In numerose città del Nord Europa, invece, i licheni si sono dimostrati ottimibioindicatori dell'anidride solforosa e di altri inquinanti. Essi infatti associano all'elevata sensibilitàe a un'attività metabolica continua e lenta un notevole potere di accumulo.

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22.1 l'ecologia: una scienza...

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