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La chimica del carbonio

Inquinamento dell'atmosfera

Le principali fonti di inquinamento atmosferico sono gli impianti di riscaldamento domestico, i motori degli autoveicoli a combustione interna, gli impianti termici industriali, le centrali termoelettriche e gli impianti di incenerimento di rifiuti solidi. A queste fonti, cui si deve la liberazione nell'atmosfera di diossido di carbonio, monossido di carbonio, diossido di zolfo, ossidi di azoto, piombo, particelle sospese, idrocarburi, vanno anche aggiunti numerosi settori industriali (chimico, metallurgico, estrattivo) e di consumo finale responsabili dell'emissione di sostanze quali, per esempio, composti organici di varia natura (tra cui clorofluorocarburi) (v. tab. 21.1).

Quando una sostanza gassosa viene immessa nell'atmosfera, può dare luogo a differenti effetti (alcuni molto complessi e non del tutto chiariti) a seconda della sua reattività e/o della sua capacità di trattenere il calore terrestre.

Piogge acide

È un tipo di inquinamento causato dalla presenza nell'acqua piovana di acido solforico e acido nitrico, che si formano in seguito a reazioni di ossidazione, in seno all'atmosfera, del diossido di zolfo e degli ossidi di azoto provenienti dalla combustione di combustibili fossili. Come effetto si determina l'aumento dell'acidità delle precipitazioni a valori anormalmente elevati (confrontabili con quelli dell'aceto, ma talvolta superiori). Le pioggie acide colpiscono soprattutto gli ecosistemi forestali e lacustri e inoltre provocano danni a carico del patrimonio architettonico (disgregano le pietre da costruzione calcaree).

Smog fotochimico

È un tipo di inquinamento provocato dall'azione della luce solare su composti quali gli ossidi di azoto e gli idrocarburi e favorito da particolari condizioni meteorologiche. La fotodissociazione causata dalla luce solare sugli ossidi di azoto provoca la formazione di specie molto reattive che innescano complesse reazioni a catena (tra i prodotti secondari figura l'ozono).

Buco dell'ozono

È legato all'immissione nell'atmosfera di sostanze poco reattive, come i clorofluorocarburi, che possono diffondere nella troposfera e raggiungere la stratosfera dove interagiscono con l'ozono distruggendolo in seguito alla liberazione di cloro atomico, Cl (che si lega all'ozono, O3, liberando ossigeno, O2).

Intensificazione dell'effetto serra

Viene chiamato effetto serra il fenomeno per cui l'energia che viene emessa dalla superficie terrestre verso lo spazio (in prevalenza come radiazione infrarossa), per bilanciare il flusso di energia ricevuta dal Sole, è parzialmente assorbita da alcuni gas presenti nell'atmosfera (detti gas-serra) e da questi rinviata nuovamente verso la Terra. In tal modo viene ritardata la dispersione di energia e si instaura una temperatura media alla superficie terrestre maggiore di quella che si verificherebbe in assenza di atmosfera. Il principale gas responsabile dell'effetto serra è il diossido di carbonio, di cui è stato rilevato un sensibile aumento di concentrazione nell'atmosfera durante il nostro secolo.

Tale aumento è conseguente all'uso di combustibili fossili e, in parte, alla deforestazione. Si è anche constatato che altri gas, in gran parte legati all'attività umana, esercitano effetto serra: tra questi figurano il metano, il protossido di azoto e i clorofluorocarburi. Come risultato, si ipotizza una intensificazione dell'effetto serra, che comporterebbe un aumento della temperatura media terrestre, con conseguente parziale scioglimento dei ghiacci delle calotte polari e innalzamento del livello dei mari; inoltre, potrebbero verificarsi modificazioni climatiche (per ora difficilmente valutabili).

Tab. 21.1: I principali inquinanti atmosferici

Tabella 21.1 I PRINCIPALI INQUINANTI ATMOSFERICI
inquinante origine ed effetti
diossido di carbonio (CO2) si forma in ogni processo di combustione di sostanze contenenti carbonio. La sua concentrazione atmosferica è passata dalle 280-290 parti per milione all'inizio del secolo, alle attuali 350 all'incirca. Le conseguenze di questo aumento sono essenzialmente connesse al intensificazione dell'effetto serra
monossido di carbonio (CO) si forma in seguito alla combustione incompleta dei combustibili contenenti carbonio. La fonte principale di CO sono gli autoveicoli. L'ossido di carbonio è una sostanza velenosa, in quanto ha un'affinità per l'emoglobina del sangue 240 volte superiore a quella dell'ossigeno
diossido di zolfo (SO2) si forma nella combustione del carbone e del petrolio, in seguito all'ossidazione dello zolfo e di suoi componenti in essi presenti come impurezze e in altri processi industriali. Le centrali termoelettriche e gli impianti termici industriali sono ritenuti le fonti principali di SO2, che è un inquinante molto pericoloso per la salute umana, perché esercita un'azione irritante sulle vie respiratorie. Nell'atmosfera l'SO2 dà origine all'acido solforico, che contribuisce alle piogge acide.
ossidi di azoto: monossido di azoto (NO) e diossido di azoto (NO2) gli ossidi di azoto, si formano nei processi di combustione a elevata temperatura, specialmente se avvengono a pressione superiore a quella atmosferica, come nei motori a combustione interna. Sono entrambi pericolosi per la salute, essendo irritanti delle vie respiratorie. Concorrono, inoltre, a provocare lo smog fotochimico e le piogge acide (originano l'acido nitrico)
piombo le emissioni gassose di piombo nell’atmosfera derivano dalla combustione di benzina che lo contiene come additivo antidetonante. Il piombo può provocare una forma di avvelenamento detta saturnismo. Per tale motivo, una direttiva della UE ha vietato, dal 1° gennaio 2000, la commercializzazione, nei Paesi membri, delle benzine contenenti piombo
clorofluorocarburi sono composti derivati dal metano, dall'etano e da altri idrocarburi per sostituzione totale o parziale di atomi di idrogeno con atomi di fluoro e di cloro, caratterizzati da elevata inerzia chimica (hanno vita media superiore ai 65 anni); trovano vari impieghi (fluidi frigorigeni per impianti frigoriferi, agenti espandenti per materie plastiche, solventi in elettronica). Sembra dimostrato che essi provocano la diminuzione dell'ozono stratosferico in seguito al distacco di cloro atomico che reagisce con l'ozono; è comunque in corso la loro sostituzione graduale con prodotti meno dannosi, come previsto da accordi internazionali
particelle sospese si tratta di particelle solide o liquide costituite da elementi o composti chimici provenienti da processi di combustione o da altre attività industriali (fonderie, cementifici, fabbriche di ceramiche) e che rimangono in sospensione per tempi più o meno lunghi nell’atmosfera. Le particelle sospese sono dannose, in quanto possono penetrare nell’apparato respiratorio e provocare vari disturbi. Contribuiscono, inoltre, all’imbrattamento degli edifici e concorrono a formare quella dispersione atmosferica di “fumo” e nebbia nota come smog. Particolarmente pericolose sono le polveri sottili, le cosiddette PM10, particelle microscopiche il cui diametro è uguale o inferiore a 10 μm (10 millesimi di millimetro); esse diventano più nocive al diminuire delle loro dimensioni, perché così raggiungono parti sempre più interne dell’apparato respiratorio, fino agli alveoli polmonari
composti organici volatili vengono così designati gli idrocarburi provenienti dalla combustione incompleta soprattutto di combustibili liquidi. I composti organici volatili contribuiscono a formare lo smog fotochimico

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