Pierpaolo Cavallo

CICLO

DELL’OSSIGENO

Prof. Pierpaolo Cavallo

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RUOLI BIOLOGICI DELL’OSSIGENO

L’ossigeno è presente:� in molte combinazioni chimiche, � sotto forma di ossigeno molecolare, �nell'acqua, � in composti inorganici e organici.

Di fondamentale importanza per il ciclo èl'ossigeno atmosferico, che è prodotto dalla fotosintesi (quasi tutto) e dalla fotolisi dell’acqua (in minima parte).

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PRODUZIONE E CONSUMO DI O2

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OSSIGENO ED OZONO

Pressoché tutto l'ossigeno libero proviene dalla fotosintesi; la quantità prodotta dalla fotolisi ètrascurabile.

Negli strati alti dell'atmosfera l'ossigeno si trasforma in ozono che, assorbendo determinate lunghezze d'onda ad alta energia, dalla radiazione solare che arriva alla terra, costituisce uno schermo protettivo per gli esseri viventi.

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ATTIVITÀ CHE CONSUMANO OSSIGENO

L'ossigeno viene consumato in attività biologiche e geologiche.

Queste attività comprendono: � la respirazione, � l'alterazione superficiale delle rocce affioranti, � l'ossidazione del ferro, di altri metalli, dei gas

ridotti emessi nelle emanazioni vulcaniche e termali (ammoniaca, acido solfidrico),

� l'ossidazione di prodotti di origine antropica.

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COMPOSIZIONE DELL’ATMOSFERA

L'atmosfera è l'involucro di gas che circonda la terra ed è costituito da ossigeno, azoto ed altri componenti gassosi.

Si possono distinguere vari strati:

� la troposfera, da quota zero a circa 12 Km,

� la stratosfera, da 12 a 50 Km,

� la mesosfera da 50 a circa 90 Km.

Ognuno degli strati è formato da sottostrati.

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COMPOSIZIONE CHIMICA DELL'ARIA

(0° - 760 MMHG)

�N2 78,08%

�O2 20,95%

�ARGON 0,93%

�CO2 0,03%

�ALTRI tracce

(O3, ACQUA OSSIGENATA, RADON etc.)

L'uomo respira 6-9 litri di aria al minuto;

questo valore arriva fino a 100 l/min in

caso di attività fisica pesante.

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ARIA E CLIMA

Il clima è l’insieme di tutte le condizioni

meteorologiche che agiscono con una certa

regolarità in una determinata zona.

I fattori climatici sono quei parametri che

possono influenzare il clima:

� la latitudine

� l’altitudine

� la vicinanza al mare od a laghi estesi

� la natura ed il colore del terreno

� la posizione topografica e geografica8

FLUSSI DI OSSIGENO TRA COMPARTI

I flussi di ossigeno si svolgono tutte tra le

varie sfere: atmosfera, biosfera,

litosfera, idrosfera, che compongono

l’ambiente.

I flussi sono legati a processi che possono

essere chimici (reazioni ossidoriduttive e

biochimiche) o chimico-fisici

(dissoluzione del gas, ecc.).

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SCHEMA DEI FLUSSI DI O2

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FOTOLISI DELL’ACQUA

(PRODUZIONE DI OZONO)

Le radiazioni ultraviolette provenienti dal sole

scindono, nella parte superiore dell'atmosfera, un

piccolo numero di molecole di acqua in fase

gassosa, in idrogeno ed ossigeno.

Gli atomi di idrogeno possono sfuggire nello spazio,

data la loro piccola massa, mentre quelli di

ossigeno entrano a far parte dell'atmosfera

generando, per lo più, ossigeno molecolare e

ozono.

La velocità di produzione di ossigeno mediante

queste reazioni è così bassa che si può trascurare

completamente il loro contributo.

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Strati dell’atmosfera

Altezza totale circa 150 km

IONOSFERA (>>80Km)

(A 30-50 km: ozonosfera)

STRATOSFERA (da 7-16 a 80 km)

Tropopausa

TROPOSFERA (7-16 km)12

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OZONO:

SCHEMA

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L’OZONO

L'ozono (O3), molecola triatomica dell'ossigeno, pur costituendo solo 1 ppm (una parte per milione) dei gas dell'atmosfera, è l'unico in grado di assorbire le radiazioni ultraviolette di lunghezza d'onda tra 200 e 300 nm (nanometri, 10-9 m) provenienti dal sole, impedendo loro di raggiungere la superficie terrestre.

In questo modo esso assume un ruolo fondamentale di protezione, rendendo possibile la sopravvivenza delle specie viventi, che sarebbero pesantemente danneggiate da queste radiazioni ad alta energia.

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LOCALIZZAZIONE DELL’OZONO

La sua quantità varia con l'altitudine e arriva ad un massimo di 12 ppm (parti per milione) a 30 Km di quota.

Nella stratosfera, quindi, si concentra il 90% dell'ozono atmosferico.

L'equilibrio tra le reazioni di formazione e distruzione dell'ozono governa la quantità di questo gas presente nella stratosfera.

Attualmente questo equilibrio naturale viene disturbato da vari tipi di gas, tra i quali i piùimportanti sono i clorofluorocarburi (CFC).

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DISTRIBUZIONE QUANTITATIVA

DELL’OZONO

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BUCO DELL’OZONO: IL FENOMENO

Ogni anno, durante la primavera dell’emisfero

australe, la concentrazione dell’ozono

stratosferico nell’area situata in prossimità del

Polo Sud diminuisce a causa di variazioni

naturali.

Purtroppo, a causa degli inquinanti rilasciati in

atmosfera, sin dalla metà degli anni settanta

questa periodica diminuzione è diventata sempre

più grande.

Questi inquinanti sono i CFC, clorofluorocarburi,

usati come isolanti ovvero fluidi negli impianti di

refrigerazione/climatizzazione.

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MECCANISMO

DEL DANNO

DA CFC

SULL’OZONO

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CAUSE DEL BUCO DELL’OZONO

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IL BUCO DELL’OZONO- MODELLO 3D1

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CONSEGUENZE DEL BUCO

Aumento dei raggi UV che giungono sulla

superficie della Terra. Si potrebbero avere:

� aumento del rischio di cancro della pelle,

generato a seguito delle mutazioni indotte nel

DNA delle cellule epiteliali;

� inibizione parziale della fotosintesi delle piante,

causandone un rallentamento della crescita;

� diminuzione dell’attività fotosintetica del

fitoplancton che si trova alla base della catena

alimentare marina, con rischio di scompenso a

carico degli ecosistemi oceanici.

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UN SECONDO BUCO?

Recentemente si è comunque individuato un

assottigliamento della fascia di ozono

anche in una piccola zona al polo Nord,

sopra il Mare Artico, fatto che potrebbe

preludere alla formazione di un altro buco

dalla parte opposta.

In effetti il fenomeno non rappresenta

nient’altro che l’aspetto più evidente della

generale e graduale diminuzione

dell’ozono nella stratosfera.

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