Le attività umane, specialmente negli ultimi decenni,
hanno causato l’immissione nell’atmosfera di un numero
praticamente incalcolabile di gas tossici, sia di natura
inorganica che organica. Risulta pertanto assai
difficoltoso assegnare un primato di tossicità a uno o
alcuni gas. Le difficoltà crescono enormemente se si
pensa che a volte gli effetti ambientali sono causati dal
sinergismo di fattori chimici e fisici; si pensi, a tal
proposito, al fenomeno dello smog fotochimico, scatenato
dalla concomitanza di vari fattori, riassumibili nei
seguenti punti:
- Immissione nell’atmosfera di ossidi di azoto (NO2,
NO); - presenza di idrocarburi insaturi, di origine
naturale (pinene, limonene) o antropica (gas
incombusti); - energia luminosa;
- inversione termica;
- condizioni di staticità nel ricambio d’aria.
In questo caso, la formazione dell’ozono, spesso
indice di smog fotochimico, è solo una delle conseguenze
di un processo chimico che vede anche la formazione di
altre sostanze gassose tossiche per l’ambiente, come i
radicali perossidici, soprattutto perossiacetilnitrato
(PAN).
Si puo’ comunque fare una breve elencazione dei gas
ritenuti piu’ tossici per l’ambiente, almeno alla luce
delle attuali conoscenze.
| PRINCIPALI GAS TOSSICI INORGANICI: |
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| PRINCIPALI GAS TOSSICI ORGANICI: |
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| CO: | Il monossido di carbonio, CO, causa problemi per la sua tossicità là dove sono presenti alte concentrazioni. La concentrazione media del monossido di carbonio nell’atmosfera è di circa 0,1 ppm. A causa delle emissioni di monossido di carbonio dalla combustione interna dei motori, nelle aree urbane si formano elevati livelli di questo gas tossico soprattutto nelle ore di punta quando molte persone sono esposte ad esso. In queste ore i livelli di monossido di carbonio atmosferici possono diventare maggiori di 50-100 ppm. Tali livelli nelle aree urbane sono direttamente proporzionali alla densità del traffico veicolare e inversamente proporzionali alla velocità del vento. Le atmosfere urbane, pertanto, possono avere livelli medi di monossido di carbonio dell’ordine di diversi ppm, livelli nettamente maggiori rispetto a quelli delle aree remote. La tossicità, per l’uomo e per gli animali, del monossido di carbonio risiede nella capacità di questo gas di legarsi all’emoglobina, causando uno stato di anossia che puo’ condurre alla morte. |
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| NOX: | L’ossido di azoto (NO), privo di odore e colore, e il biossido di azoto (NO2), rosso-bruno e di odore pungente, sono molto importanti nell’inquinamento dell’aria. Indicati globalmente con NOx , questi gas entrano nell’atmosfera da sorgenti naturali, come lampi e processi biologici, e da sorgenti inquinanti. Le ultime sono più significative a causa delle elevate concentrazioni regionali di NO2, che possono provocare un vero e proprio deterioramento della qualità dell’aria. Praticamente tutti gli NOx di origine antropica entrano nell’atmosfera attraverso la combustione dei combustibili fossili sia da sorgenti fisse che mobili. Globalmente vengono immesse ogni anno nell’atmosfera da queste sorgenti poco meno di 100 milioni di tonnellate di ossidi di azoto, valore questo che supera ampiamente quello delle sorgenti naturali. La maggior parte dell’NO2 che viene immesso nell’atmosfera dalle sorgenti inquinanti proviene dall’NO generato dalla combustione interna dei motori. A temperature molto elevate, avviene la seguente reazione: NO2 + O2 —> 2 NO Le reazioni chimiche dell’atmosfera convertono gli NOx ad acido nitrico, a sali nitrato inorganici, a nitrati organici ed a nitrato perossiacetilico. Questi composti chimici hanno molteplici effetti dannosi per l’ambiente, in particolare causano: piogge acide, nebbie che ostacolano la visibilità e che possono avere influenze sugli equilibri climatici, fenomeni di accentuazione dello smog fotochimico. Esposizioni acute all’ NO2 possono essere dannose per la salute umana. Per esposizioni che vanno da alcuni minuti fino ad un’ora, un livello di 50-100 ppm di NO2 causa infiammazioni polmonari per un periodo di 6-8 settimane dopo le quali il soggetto normalmente si ristabilisce. Esposizioni a 500 ppm e oltre di NO2 portano alla morte entro 2-10 giorni. |
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| SO2: | Approssimativamente vengono immesse ogni anno nell’atmosfera attraverso attività antropiche, 100 milioni di tonnellate di zolfo principalmente come SO2 proveniente dalla combustione del carbone e del gasolio. Come molti altri inquinanti gassosi, il biossido di zolfo reagisce formando il materiale particolato, che in seguito staziona o viene rimosso dall’atmosfera attraverso pioggia o altri processi. E’ noto che elevati livelli di inquinamento atmosferico sono di solito accompagnati da un consistente incremento delle particelle di aerosol che portano ad una riduzione della visibilità; la maggior parte del biossido di zolfo nell’atmosfera viene alla fine ossidato ad acido solforico e solfati, in particolare solfato di ammonio e solfato acido di ammonio, responsabili di piogge acide e fenomeni nebbiosi. Anche se non molto tossico per la maggior parte delle persone, bassi livelli di biossido di zolfo nell’aria producono alcuni effetti dannosi alla salute. L’effetto principale è sul tratto respiratorio, dove viene prodotta irritazione e resistenza al passaggio dell’aria, soprattutto per quelle persone che soffrono di insufficienza respiratoria da asma. Pertanto, l’esposizione al gas può aumentare lo sforzo richiesto per respirare. L’esposizione ad aria contaminata da biossido di zolfo può anche stimolare secrezione di muco. Nonostante l’SO2 sia mortale per l’uomo a livelli di 500 ppm, non sono stati riscontrati danni agli animali da laboratorio per livelli di 5 ppm. |
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| Altri gas inorganici: NH3, N2O, N2O5, H2S, Cl2, HCl, HF. |
Tra questi inquinanti inorganici gassosi, l’ammoniaca, NH3, e’ responsabile di fenomeni di nebbia, specialmente in sinergia con emissione di SO2, con formazione di solfato d’ammonio, un solido aerodisperso di colore bianco che riflette la luce solare. Cl2 e HCl possono provocare problemi di tossicità a causa del loro carattere aggressivo; in alcuni fenomeni di inquinamnto acuto, l’acido cloridrico e’ risultato responsabile di fenomeni di piogge acide di considerevole entità. Il solfuro di idrogeno viene prodotto dal decadimento microbico dei composti solforati e dalla riduzione microbica dei solfati , dai vapori geotermici, dalla pasta di cellulosa e da un numero di svariate sorgenti naturali e antropiche. La maggior parte del solfuro di idrogeno atmosferico viene convertito rapidamente a SO2 e a solfati. Altri composti dell’azoto, soprattutto N2O, infine, possono avere importanza notevole nel fenomeno della riduzione dell’ozono stratosferico, soprattutto se la loro azione è associata a quella dei clorofluorocarburi. |
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| Idrocarburi alifatici, saturi e insaturi |
L’uso dei combustibili fossili,
soprattutto derivati del petrolio, ha determinato l’immissione nell’atmosfera di un gran numero di sostanze organiche volatili (gas), molti dei quali tossici per l’uomo e per l’ambiente. Tra questi, rivestono una particolare importanza i cosiddetti idrocarburi insaturi, aventi cioè uno o più legami multipli nella loro struttura molecolare. Alcuni esempi vengono riportati quì sotto. Gli effetti tossici possono essere diretti, cioè determinati direttamente dalla specie, oppure indiretti, in seguito a trasformazione dei composti organici in composti più tossici. Un esempio di effetto indiretto è quello della formazione di specie radicaliche da idrocarburi insaturi negli episodi di smog fotochimico. Una cosa piuttosto interessante è sapere che alcuni prodotti naturali, come il pinene emesso da alcune conifere o il limonene, un composto dal gradevole odore emesso da alcune piante mediterranee, possono essere precursori di radicali estremamente pericolosi nella formazione dello smog fotochimico. Va detto che l’effetto negativo in questo caso è la combinazione di più fattori, tra i quali (fondamentale) è l’emissione di ossidi di azoto generati dai gas di scarico delle automobili. Una cosa da non fare è cercare di risolvere il problema dello smog fotochimico piantando alcune specie di alberi sul ciglio delle strade (la frase non piacerà agli ambientalisti, ma esiste ormai una corposa letteratura che prova questa tesi). |
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| Idrocarburi aromatici
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I composti organici aromatici più tossici , per l’uomo e per gli animali, sono il benzene e alcuni idrocarburi policiclici aromatici (IPA), accertati cancerogeni (tra questi: il benzopirene, e l’antracene).
Questi composti derivano quasi interamente |
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| Composti organoalogenati: CFC, diossine, dibenzofurani, pesticidi clorurati |
I clorofluorocarburi (CFC) sono
responsabili della distruzione dell’ozono stratosferico che ci protegge dalle radiazioni solari UV più penetranti. Il fenomeno è purtroppo ancora in corso, nonostante queste sostanze gassose siano state bandite da numerose convenzioni internazionali. La loropersistenza ambientale è infatti molto elevata. Agiscono con un meccanismo a catena, che coinvolge la luce solare:
Le dibenzo-p-diossine policlorurate (PCDD) e i
dibenzofurani policlorurati (PCDF) sono composti inquinanti che hanno formule generali del tipo qui mostrate:
Vengono generate da processi di combustione (ad esempio negli impianti di incenerimento) e sono estremamente tossiche, anche a basse concentrazioni. Alcuni composti organici clorurati sono stati usati, in passato, come pesticidi; tra questi, il DDT. Alcuni di questi pesticidi sono volatili; altri sono in grado di legarsi al particolato atmosferico, distribuendosi per tutta l’atmosfera del pianeta (sono stati trovati poersino nelle nevi dell’Antartide). La loro tossicità è legata soprattutto al fenomeno della bioaccumulazione attraverso la catena alimentare. |
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| Pesticidi organofosfati e carbammati |
Attualnmente i pesticidi più utilizzati sono gli organofosfati e i carbammati, che stanno sostituendo i clorurati. Sono meno persistenti, ma potenzialmente più tossici: sono in grado infatti di neutralizzare un enzima fondamentale per il corretto funzionamento degli stimoli nervosi (enzima acetilcolinaesterasi); sullo stesso meccanismo d’azione sono basate alcune armi chimiche usate soprattutto nel mediooriente. Anche questi composti diffondono e si distribuiscono nell’atmosfera attraverso il particolato. Rivestono una notevole importanza anche nella contaminazione delle acque. |
