Atmosfera atmòs = vapore

Senza atmosfera il cielo apparirebbe nero,

E il sole sarebbe visibile come un disco brillante più grande delle altre stelle, semplicemente perché più vicino

Composizione dell’aria attuale

Anidride carbonica 0.03%Ossigeno 21%Azoto 79%Temperatura media 13 °C

Composizione dell’aria prima della comparsa della vita

Anidride carbonica 98%Metano 1%Altri gas 1%Temperatura 290 °C

• I gas che compongono l’aria pura allo stato secco sono presenti nelle seguenti percentuali:

• Azoto78,08%• Ossigeno20,95%• Argon0,934%• Anidride carbonica0,0345%( è passata da

0,0275% del XVIII sec. allo 0,0345% attuale),

• Idrogeno 0,01%• Neon 0,0012%• Elio 0,0004%

Indispensabili agli esseri viventi, influenzano scarsamente la dinamica del tempo meteorologico

Schermando gli infrarossi consente il mantenimento delle temperature a livelli compatibili con l’esistenza della vita

Composizione odierna dell’atmosfera

• Inoltre sono sempre presenti nell'aria:• il vapor acqueo, (fino al 4 %), in concentrazioni che

variano a seconda della quota e della latitudine e anche da istante a istante nello stesso luogo;

• il pulviscolo atmosferico, che diminuisce con l'altitudine, dato che le particelle più pesanti tendono a cadere verso il basso:

di origine naturale di origine artificiale

Sferule vetrose provenienti dallo spazio,

Polveri vulcaniche

Pollini, spore ecc.

Residui di combustione

Abrasione dell’asfalto

Polveri di cemento…. ecc.

strato limite planetario: Secondo alcuni 1500 Km (dove non è più possibile distinguere tra gas dell’atmosfera terrestre e gas interplanetari)Secondo altri magnetopausa (64 000 km)

Lo studio della

atmosfera

Tra i 35 i 160 Km le quote sono troppo alte per i palloni e le sonde e troppo basse per i satelliti

• OMOSFERA (composizione costante) (fino a 80 – 100 km di quota)

• ETEROSFERA (diversa composizione). Gli elementi si trovano allo stato atomico e la loro concentrazione è fortemente dipendente dalla quota (stratificazione);

Fino a 800 km prevale l’ossigeno poi elio e idrogeno

Omosfera

•L’atmosfera può essere suddivisa in:

La pressione si riduce di 1/10 ogni 20

Km

• Dal 1962, su indicazione dell’Organizzazione Meteorologica Mondiale, si è deciso di dividere l’atmosfera in 5 involucri in relazione agli andamenti termici.

1.Troposfera sfera dei rivolgimenti

( t° scende con l’aumentare della quota)

contiene il ≃ 90% dei gas e il 75% del vapore acqueo atmosferico

in essa avvengono i cambiamenti che danno luogo alle formazioni meteorologiche su scala planetaria

È l’unico strato abitato da esseri viventi.

Gradiente termico verticale medio- 0,65°C ogni 100m

Ai suoi limiti superiori la temperatura

scende sino a circa -50 °C.

I movimenti verticali e orizzontali delle masse d’aria sono legati alla rotazione terrestre e alle disomogenee distribuzioni di P e T

tropopausa

Tra la troposfera e la stratosfera c’è la tropopausa, di spessore variabile con la latitudine e con le stagioni.

•La tropopausa è interrotta dalle correnti a getto (400-500 km/h) che si spostano stagionalmente in latitudine e in altezza.

La troposfera arriva a 17 km all'Equatore e a 7-8 km ai poli. Questo è dovuto alla rotazione terrestre e alla variazione di densità in relazione alle di fferenze di temperatura tra i poli e l’equatore.

2. Sratosfera ( t° sale con l’aumentare

della quota)

• si estende fino a circa 50 km di quota

• la temperatura, dopo un intervallo di relativa costanza, cresce con la quota, fino a +17°C a causa dell’ozonosfera

• Comprende l’ozonosfera

Notate l’andamento della temperatura

• nubi caratteristiche nubi madreperlacee, sono presenti tra i 10 e i 20 km di quota.

• Ciò dimostra la presenza di correnti orizzontali molto forti con inversioni, stagionali, di direzione.

2. Sratosfera

3. La mesosfera la temperatura diminuisce e raggiunge -73°C all’altitudine di 80 km.

• la composizione chimica dell’aria diventa fortemente dipendente dall’altitudine e l’atmosfera si arricchisce di gas leggeri.

• A grandi altitudini, i gas residui cominciano a stratificarsi in base alla loro massa molecolare, sotto l’azione della forza gravitazionale.

è lo strato dove noi vediamo le cosiddette "stelle cadenti", meteore che cadono verso la Terra e bruciano al contatto con l’atmosfera.

•da 50 a 90 km,

Nella mesosfera, all’alba o al tramonto, è

possibile osservare le nubi

nottilucenti formate da sottili

aghetti di ghiaccioNubi nottilucentiVisibili in estate al crepuscolo

4. Termosfera da 90 fino a 500Km ( t° sale con l’aumentare

della quota)• La temperatura raggiunge i

1200°C (temperatura cinetica) • Questo incremento della

temperatura è dovuto all’assorbimento della intensa radiazione solare da parte delle rimanenti molecole di ossigeno.

• Ad una altitudine di 100-200 km, i principali componenti dell’atmosfera sono ancora azoto e ossigeno.

• La termosfera è anche sede del fenomeno delle aurore polari: archi luminosi e colorati nel cielo notturno.

• Si formano in seguito ad interazioni tra protoni ed elettroni del vento solare con i gas (azoto ed ossigeno) presenti nell’atmosfera.

4. Termosfera da 90 fino a 500Km

la porzione più esterna della mesosfera e la termosfera costituiscono la

Sfruttando le proprietà della ionosfera Marconi effettuò la prima trasmissione transatlantica nel 12 dicembre 1901. Nella stazione ricevente di St. John, a Terranova, Marconi ricevette in cuffia un triplice segnale - la lettera 'S' dell'alfabeto Morse composta da tre punti - emesso dalla stazione trasmittente posta a Poldhu, in Cornovaglia.

Terranova

Cornovaglia.

Ionosfera (60-500 km)

• Ogni trasmissione radio utilizza due stazioni connesse da una tratta di onde elettromagnetiche che sono collegate per mezzo di due antenne.

ionosfera

• le radiazioni X e U.V. del Sole, e in misura molto minore i raggi cosmici provenienti dallo spazio, provocano la ionizzazione dei gas componenti.

•Si estende fra i 60 e i 500 km di altitudine, e può essere ulteriormente divisa in strati:

D, E, F1, F2

Strato D riflette le onde lunghe fino a 3 MHz: fra i 60 e gli 80 km . Gli ioni e gli elettroni si ricombinano velocemente e pertanto l'effetto netto della ionizzazione è piuttosto basso, di notte è praticamente nullo.

Strato E onde medie fino ai 10 MHz. 90 - 120 km . Il gas ionizzato è l'O2. La velocità di ricombinazione è minore rispetto allo strato D, e di notte permane una debole ionizzazione.

Strato Es onde corte fino a 200 MHzÉ uno strato sporadico, che compare talvolta alla quota di 100 km, per brevi intervalli di tempo (da pochi minuti a qualche ora) .

Strato F onde cortissimefra i 130 e i 500 km e. Il gas ionizzato è l'ossigeno atomico (O).

Durante il dì lo strato F si divide in due ulteriori sottostrati, F1 200-250Km(interno) ed F2 400-500Km(esterno), nei quali la ionizzazione assume proprietà differenti.

5. Esosfera• L’esosfera è la regione più distante dalla superficie della Terra. • Il confine superiore dello strato è relativamente indefinito.• L’esosfera è la zona di transizione tra l’atmosfera terrestre e lo spazio

interplanetario.

•La termosfera• e l’esosfera

insieme costituiscono l’alta atmosfera.

L’alta atmosfera contiene anche la magnetosfera.

• Dalla parte del lato illuminato della Terra la magnetosfera arriva ad un’altezza di 64.000 km circa, mentre dalla parte opposta si estende a distanze considerevoli.

• All’interno della magnetosfera si trovano le fasce di Van Allen, che si interrompono in corrispondenza delle zone polari.

• La magnetosfera intercetta e devia le radiazioni ionizzanti che sarebbero dannose per gli esseri viventi.

• Durante l'Anno Geofisico Internazionale (1957 e 1958) fu lanciato un satellite, l'Explorer 1, con a bordo un contatore geiger, costruito da Van Allen.

• L'apparecchio doveva servire a fare misure sui raggi cosmici ed ottenne buoni risultati ad altezze inferiori, mentre ad altezze maggiori non misurò alcuna particella.

•Un successivo satellite verificò che l'assenza di conteggi significava la presenza di una quantità di particelle talmente grande che lo strumento non era in grado di registrarle: questa è la zona delle fasce di radiazione o fasce di Van Allen. •Quest'ultimo satellite verificò anche che le fasce sono sempre presenti.

Le fasce di Van Allen

• una fascia interna, relativamente compatta, situata ad un'altezza di circa 3000 km e composta da protoni di alta energia prodotti dagli urti tra i raggi cosmici e gli atomi dell'atmosfera.

• Una fascia esterna si estende tra i 10.000–65.000 km di altitudine ed è particolarmente intensa tra i 14.500 km e i 19.000 km. E’ costituita da protoni ed elettroni, particelle alfa e ioni ossigeno O+.

• A differenza di quanto accade nella fascia interna, la popolazione fluttua notevolmente (il numero delle particelle non è costante nel tempo) in funzione dell'attività solare e della stagione.

• Quando le tempeste magnetiche trasferiscono dalla magnetosfera alla fascia forti flussi di particelle, il loro numero cresce per poi diminuire all'estinguersi della tempesta.

Le fasce di Van Allen sono due:

L’Ozono nell’Atmosfera Terrestre

ozonosfera

Ozonosfera: tra i 10 e i 50 Km di altezza con un massimo intorno a 25 Km

Nella stratosfera è presente l’ozonosfera

Distribuzione verticale di O3 in atmosfera

Ozono stratosfericoCostituisce il 90% dell’O3

dell’atmosfera terrestre

Ozono troposfericoCostituisce il 10% dell’O3

dell’atmosfera terrestre

REGIONE POLARE

MEDIE LATITUDINI

TROPICI

L'OZONO • L'ozono è un gas di colore blu

chiaro la cui molecola, relativamente instabile è formata da tre atomi di ossigeno.

• ha un odore caratteristico, in greco "ozein" che significa "odorare".

E’ importante distinguere tra:• ozono troposferico dannoso

perché a bassa quota e quindi a contatto con gli organismi viventi;

• E ozono stratosferico utile perché scherma i raggi U.V.

L’ozono si forma in vari modi:1. Per riscaldamento dell’ossigeno ad altissime temperature,2. facendo passare una scarica elettrica in atmosfera contenente ossigeno3. per effetto di raggi U.V.

Importanza dell’ozono nell’atmosfera terrestre

Effetto di schermo della radiazione solare nell’ultravioletto – l’ozono agisce da filtro sulla radiazione solare impedendo alla sue componenti con più alta energia, biologicamente dannose, di raggiungere la superficie terrestre.

Influenza sull’effetto serra – l’ozono si comporta come un gas-serra ed influenza il bilancio radiativo terrestre. Alterazioni nella sua distribuzione contribuiscono, di conseguenza, ai cambiamenti climatici a livello globale

Ozono troposferico e smog foto-chimico – Le sorgenti di ozono troposferico sono sia naturali sia legate all’attività umana: l’ozono in prossimità della superficie, ha un significativo impatto in termini di qualità dell’aria.

e si distrugge• Le neoformate molecole di ozono assorbono le radiazioni solari

con lunghezza d’onda compresa fra 242 e 340 nm (molli), • provocando una reazione di fotolisi che restituisce, in un

equilibrio dinamico, un atomo e una molecola di ossigeno

O3 —> O2+O• in modo che la concentrazione di Ozono resti costante e venga

schermato quasi il 90% di radiazioni U.V provenienti dal Sole.

soprattutto oltre i 30 Km di altezza laddove le radiazioni U.V., inferiori ai 242 nm (dure), dissociano l’ossigeno molecolare in ossigeno atomico che si combina rapidamente con un’altra molecola di ossigeno

O + O2 —> O3

L’ozono stratosferico si forma

Una diminuzione di appena l’1% di Ozono stratosferico causa un aumento del 2% di U.V. dannosi che raggiungono il suolo

Il buco nell'ozonosfera• è la riduzione temporanea

dello strato di ozono che avviene ciclicamente durante la primavera nelle regioni polari

• la diminuzione può arrivare fino al 70% nell‘Antartide e al 30% nella zona dell‘Artide.

•Per estensione il termine viene utilizzato per indicare il generico assottigliamento dell’ozonosfera che si è riscontrato a partire dalla fine degli ani ’70; stimato intorno al 5% dal 1979 al 1990.

La maggiore diminuzione si è avuta ad una altezza di circa 40 km in entrambi gli emisferi

Unità Dobson

colonnaatmosferica

Colonna totalenumero totale di molecole di un costituente in una colonna di sezione unitaria che va dalla superficie terrestre alla sommità dell’atmosfera

U D Unità DOBSONspessore in centesimi di millimetro(1/100)mm che avrebbe lo strato se tutto l'ozono fosse compresso a temperatura e pressione normali (a 0º C e ad 1 atmosfera di pressione ( 1013.25 millibar).

Se tutto l’ozono stratosferico fosse portato alla pressione di 1 atm il suo spessore sarebbe di 3 mm = 300 U D

DOBSON UNIT

200 300 400

Esiste un forte ciclo stagionale dell’ozono alle medie ed alte latitudini, con un massimo di O3 colonnare alle alte latitudini al termine della notte polare (inizio primavera).

Total Column – 1979 Average

Variazioni nella colonna totale di O3 si osservano principalmente al variare della latitudine: la colonna totale di ozono in genere aumenta spostandosi dall’equatore verso le regioni polari.

Valore medio per il mese di ottobre della quantità di ozono sull'Antartide dal 1981 al 1991, in unità Dobson (DU).

Notate le notevoli riduzioni, fino al 55%, nell’87, 89, 90, 91, con punte fino al 95% fra i 13 e i 21 km di quota.

2006

formazione di un vortice polare, durante l'inverno, che porta all'isolamento dell'aria al suo interno rispetto a quella delle medie latitudini;

forte abbassamento della temperatura all'interno del vortice tale da consentire la formazione delle nubi polari stratosferiche;

ritorno della luce solare all’inizio della primavera, sviluppo di reazioni sulla superficie delle nubi polari stratosferiche e conversione di specie di cloro inattive in specie attive;

Le condizioni per lo sviluppo del buco nell’ozonosfera sono:

innesco del ciclo catalitico di distruzione dell'ozono;

il processo è a questo punto rapidissimo e progressivo per i successivi due mesi.

Nubi Stratosferiche Polari

Le Nubi Stratosferiche Polari (PSC, Polar Stratospheric Clouds) si formano a quote comprese tra i 20 e i 30 km, a temperature sufficientemente basse, da consentire la condensazione in particelle di acido nitrico e ghiaccio, nonostante le condizioni di bassissima umidità della stratosfera.

Le PSC giocano un ruolo fondamentale nel fenomeno della deplezione del’ozono stratosferico, in quanto forniscono la superficie sulla quale possono avere luogo le reazioni che liberano i radicali attivi del Cloro e del Bromo

Gli U.V. C, una parte dei B e una parte degli A

Si calcola che la produzione di fitoplancton antartico si sia ridotta del 6-12%

Conseguenze su tutta la catena alimentare

Riduzione nella fissazione della CO2 (≃ 5 Gigatonellate

a) Cl  +  O3  --------> Cl O  +  O2

b) Cl O  +  O  -------->  Cl  +  O2

Ma i CFC non sono gli unici responsabili della distruzione dell’O3

• Halon ( CBrClF2, CBrF3 )

• CCl4• Cl3CCH3

• Idroclorofluorocarburi CwHxFyClz

• Idrobromofluorocarburi CwHxFyBrz

• CH3Br ( 40 volte più potente del cloro)

Altri composti sono:

Il protocollo di Montreal, siglato nel 1987 ( entrato in vigore nel nostro paese con L.393 l’1/1/1998), è stato il primo

documento internazionale che ha sancito l'obbligo di ridurre i clorofluorocarburi ( CCl3F e CCl2F2)

Nel 2007, 20° anniversario di questo successo, i 191 paesi firmatari hanno raggiunto un nuovo accordo che rafforza il precedente trattato.

agli halon,

al tetracloruro di carbonio,

al metilcloroformio,

al bromuro di metile,

agli HBFC e HCFC

L’obbligo è stato poi esteso

Strumentazione e tecniche per la misura dell’ozono stratosferico

La missione ENVISAT (ENVIronment SATellite)

ENVISAT è il più grande satellite per l’osservazione terrestre mai realizzato per effettuare rilevamenti dell’atmosfera, degli oceani, della Terra e delle calotte polari.

Lanciato dalla base ESAdi Kourou il 1 marzo 2002su orbita polare elio-sincrona

Ospita un carico utile di 10 strumenti, tre dei

quali sono dedicati allo studio della chimica

dell’atmosfera.

La radiazione solare e il bilancio termico

• L’energia arriva dal Sole prevalentemente sotto forma di onde corte (lunghezze d’onda comprese fra 400 e 700 nm):

Assorbimento totale dell’atmosfera 18% ( 16% dai gas N2, CO2, H2O; 2% dalle nubi),

Riflessione totale dell’atmosfera 31% ( 24% da nubi e pulviscolo atmosferico; 7% dal vapore acqueo),

Del restante 51%: il 4% viene riflesso dai ghiacciai, dalle nevi, dagli oceani, dalla vegetazione ecc.., il 47% viene assorbito dalla superficie terrestre.

• La radiazione solare assorbita dalla superficie terrestre viene riemessa sotto forma di onde lunghe (infrarossi con lunghezze d’onda comprese fra 4 e 80 µ), che danno il maggior contributo al riscaldamento dell’atmosfera.

La costante solare

è la quantità di radiazione che arriva sulla Terra dal Sole per unità di superficie (m2), misurata sulla superficie superiore

dell'atmosfera terrestre, su di un piano perpendicolare ai raggi. Le misure più recenti compiute dai satelliti forniscono un valore di

1366 W/m².

•Il 51% di radiazione che riesce ad arrivare fino alla superficie del pianeta vi giunge in parte sottoforma di raggi solari diretti (26%), in parte come luce diffusa dall'aria, dalle nubi e dal pulviscolo (25%).

•Di questo 51% la superficie terrestre ne riflette il 4% (albedo) e assorbe il restante 47%, riscaldandosi.

• L’energia assorbita viene successivamente irradiata verso l'atmosfera sottoforma di radiazioni infrarosse con lunghezza d'onda comprese tra 4 000 e 8 000 nm.

È quindi la superficie terrestre a scaldare, dal basso e per irraggiamento, l'atmosfera.

L'aria è infatti trasparente alle onde corte (spettro del visibile), di cui ne assorbe il 18%, mentre intercetta ben il 96% della radiazione infrarossa irradiata dalla superficie terrestre, mantenendo la temperatura costante e compatibile con la vita.

CO2, NOx, vapore acqueo, gas serra

formano uno schermoRaggi solari

Superficie terrestre

Effetto serra

Radiazioni infrarosse

18%31%

Radiazione infrarossa uscente 67%

Effetto serra 100%

Energia irradiata dalla Terra 114%

•L’energia arriva dal Sole prevalentemente sotto forma di onde corte (lunghezze d’onda comprese fra 400 e 700 nm):

La radiazione solare assorbita dalla superficie terrestre viene riemessa sotto forma di onde lunghe infrarossi

Radiazione Solare: energia emessa continuamente dal Sole

pari a 1,73x1017 J/sec.

Costante solare (1366 W/m²):quantità di energia che in un secondo

raggiunge, al limite superiore dell’atmosfera, una superficie di 1 m2,

orientata perpendicolarmente alla radiazione solare

TERRARiceve energia dal sole, la assorbe e la

converte in calore

L’energia solare giungealla Terra sotto forma di

onde corte luce

Anche la Terra emetteEnergia, ma sotto forma dionde lunghe infrarossi

Radiazione Terrestre

Il divario fra la radiazione Solare che entra e la radiazione terrestre che esce costituisce il

Bilancio Radiativo

Perché il clima cambia?Perché il clima cambia?

Poiché il clima è semplicemente il risultato dell’equilibrio energetico che si stabilisce tra energia che entra ed energia che esce dal nostro pianeta, il clima può cambiare:

• per cause esterne al sistema terrestre per cause esterne al sistema terrestre oppure oppure

• per cause interne al sistema terrestreper cause interne al sistema terrestre

Cause esterne di variazione dell’energia entrante Cause esterne di variazione dell’energia entrante (cause astronomiche)(cause astronomiche)

Cause esterne di variazione dell’energia entrante Cause esterne di variazione dell’energia entrante (cause astronomiche)(cause astronomiche)

Variazioni galatticheVariazioni galattiche

Rotazione della nostra galassia = 303 milioni di anni,Cambiamenti climatici, periodicità: 200 e 500 milioni di anni.

Variazioni galatticheVariazioni galattiche

Rotazione della nostra galassia = 303 milioni di anni,Cambiamenti climatici, periodicità: 200 e 500 milioni di anni.

Variazione dell’inclinazione dell’asse terrestreVariazione dell’inclinazione dell’asse terrestre Inclinazione attuale rispetto alla perpendicolare al piano orbitale = 23°27’ (osclillazione da 21°50’ a 24° 20’).

Eccentricità dell’orbita Eccentricità dell’orbita terrestreterrestreDa quasi circolare a ellittica: variazione di energia solare entrante⇒ fino al 30%. Cambiamenti climatici, periodicità: 96.000 anni e 413.000 anni

Cause esterne di variazione dell’energia entranteCause esterne di variazione dell’energia entrante (cause astronomiche)(cause astronomiche)

Cause esterne di variazione dell’energia entranteCause esterne di variazione dell’energia entrante (cause astronomiche)(cause astronomiche)

Precessione degli equinozi e regressione della linea degli apsidiPrecessione degli equinozi e regressione della linea degli apsidi

Cambiamenti climatici ogni 21 mila anni circa..Cambiamenti climatici ogni 21 mila anni circa..

Precessione degli equinozi e regressione della linea degli apsidiPrecessione degli equinozi e regressione della linea degli apsidi

Cambiamenti climatici ogni 21 mila anni circa..Cambiamenti climatici ogni 21 mila anni circa..

Cause esterne di variazione dell’energia entranteCause esterne di variazione dell’energia entrante (attività solare )(attività solare )

Cause esterne di variazione dell’energia entranteCause esterne di variazione dell’energia entrante (attività solare )(attività solare )

Oscillazioni solari Oscillazioni solari

Ciclo solare: 11 anni. Ciclo magnetico solare: ogni 22 anni circa Ciclo solare: 11 anni. Ciclo magnetico solare: ogni 22 anni circa

Costante solare Costante solare

Variazioni con le macchie solari: + o - 0,07% entrante, 0,008% termico Variazioni con le macchie solari: + o - 0,07% entrante, 0,008% termico atmosferaatmosfera

Oscillazioni solari Oscillazioni solari

Ciclo solare: 11 anni. Ciclo magnetico solare: ogni 22 anni circa Ciclo solare: 11 anni. Ciclo magnetico solare: ogni 22 anni circa

Costante solare Costante solare

Variazioni con le macchie solari: + o - 0,07% entrante, 0,008% termico Variazioni con le macchie solari: + o - 0,07% entrante, 0,008% termico atmosferaatmosfera

Cause interne di variazione dell’energia uscenteCause interne di variazione dell’energia uscente (geomorfologiche)(geomorfologiche)

Cause interne di variazione dell’energia uscenteCause interne di variazione dell’energia uscente (geomorfologiche)(geomorfologiche)

OrogenesiOrogenesi

L’orogenesi modifica la circolazione delle correnti aeree, l’albedo della superficie terrestre ed i meccanismi di feedback climatici.

Epirogenesi Epirogenesi

Il processo che origina la tettonica a placche. Tali movimenti modificano l’albedo planetaria, la circolazione oceanica, ed il trasporto di calore dall’equatore ai poli.

VulcanismoVulcanismo

Le grandi emissioni vulcaniche di polveri ed aerosol riducono l’intensità Le grandi emissioni vulcaniche di polveri ed aerosol riducono l’intensità della radiazione solare incidente e provocano un raffreddamento della radiazione solare incidente e provocano un raffreddamento terrestre. Le grandi emissioni vulcaniche di gas serra ne provocano, terrestre. Le grandi emissioni vulcaniche di gas serra ne provocano, invece, un riscaldamento, che spesso è controbilanciato dal invece, un riscaldamento, che spesso è controbilanciato dal raffreddamento concomitante prodotto degli alti gas emessi.raffreddamento concomitante prodotto degli alti gas emessi.

OrogenesiOrogenesi

L’orogenesi modifica la circolazione delle correnti aeree, l’albedo della superficie terrestre ed i meccanismi di feedback climatici.

Epirogenesi Epirogenesi

Il processo che origina la tettonica a placche. Tali movimenti modificano l’albedo planetaria, la circolazione oceanica, ed il trasporto di calore dall’equatore ai poli.

VulcanismoVulcanismo

Le grandi emissioni vulcaniche di polveri ed aerosol riducono l’intensità Le grandi emissioni vulcaniche di polveri ed aerosol riducono l’intensità della radiazione solare incidente e provocano un raffreddamento della radiazione solare incidente e provocano un raffreddamento terrestre. Le grandi emissioni vulcaniche di gas serra ne provocano, terrestre. Le grandi emissioni vulcaniche di gas serra ne provocano, invece, un riscaldamento, che spesso è controbilanciato dal invece, un riscaldamento, che spesso è controbilanciato dal raffreddamento concomitante prodotto degli alti gas emessi.raffreddamento concomitante prodotto degli alti gas emessi.

Cause interne di variazione dell’energia Cause interne di variazione dell’energia uscente uscente

(fluidodinamiche e chimico-fisiche)(fluidodinamiche e chimico-fisiche)

Cause interne di variazione dell’energia Cause interne di variazione dell’energia uscente uscente

(fluidodinamiche e chimico-fisiche)(fluidodinamiche e chimico-fisiche)

Variazione della circolazione oceanica Variazione della circolazione oceanica

Gli oceani sono un immenso serbatoio di energia: di conseguenza se cambia la circolazione oceanica, cambia anche l’equilibrio del sistema climatico e cambia il clima.

Variazioni della composizione dell’atmosferaVariazioni della composizione dell’atmosfera

La composizione dell’atmosfera regola la trasmissione, La composizione dell’atmosfera regola la trasmissione, diffusione ed assorbimento sia della radiazione solare diffusione ed assorbimento sia della radiazione solare incidente, sia della radiazione emessa dalla terra verso lo incidente, sia della radiazione emessa dalla terra verso lo spazio. Se cambia la composizione dell’atmosfera, cambia spazio. Se cambia la composizione dell’atmosfera, cambia anche l’equilibrio del sistema climatico e cambia il clima.anche l’equilibrio del sistema climatico e cambia il clima.

Variazione della circolazione oceanica Variazione della circolazione oceanica

Gli oceani sono un immenso serbatoio di energia: di conseguenza se cambia la circolazione oceanica, cambia anche l’equilibrio del sistema climatico e cambia il clima.

Variazioni della composizione dell’atmosferaVariazioni della composizione dell’atmosfera

La composizione dell’atmosfera regola la trasmissione, La composizione dell’atmosfera regola la trasmissione, diffusione ed assorbimento sia della radiazione solare diffusione ed assorbimento sia della radiazione solare incidente, sia della radiazione emessa dalla terra verso lo incidente, sia della radiazione emessa dalla terra verso lo spazio. Se cambia la composizione dell’atmosfera, cambia spazio. Se cambia la composizione dell’atmosfera, cambia anche l’equilibrio del sistema climatico e cambia il clima.anche l’equilibrio del sistema climatico e cambia il clima.

Cause complessive dei cambiamenti climaticiCause complessive dei cambiamenti climatici

Il clima può cambiare su differenti scale di tempo che variano da pochi anni a molte centinaia di milioni di anni, a causa di:

- fattori forzanti esterni, prevalentemente periodici (cause di origine astronomica - Milankovitch);

- fattori forzanti interni, prevalentemente aperiodici (cause di origine terrestre);

- fattori forzanti non lineari e feedback,prevalentemente casuali, derivanti da instabilità del sistema in relazione a sinergie dei fattori precedenti;

-- FATTORI FORZANTI UMANI,a partire da 8000 anni fa, ma soprattutto a partire dal 1850.

Immagini in falsi colori, della stessa area di foresta pluviale amazzonica. La foresta è colorata di rosso, mentre le aree deforestate, le strade, case e fattorie sono colorate di blu.

CAUSE ANTROPICHE

Gilberto Câmara -Director for Earth Observation, National Institute for Space Research, Courtesy: INPE/OBT

197319731991199119991999

E’ cambiato il bilancio energeticoE’ cambiato il bilancio energeticodel sistema climaticodel sistema climaticonegli ultimi 200 anni?negli ultimi 200 anni?

E’ cambiato il bilancio energeticoE’ cambiato il bilancio energeticodel sistema climaticodel sistema climaticonegli ultimi 200 anni?negli ultimi 200 anni?

Perché?Perché?

Le corrispondenti variazioni degli indicatori del sistema climatico sono coerenti?

La prima persona che previde l’eventualità che l’emissione di anidride carbonica delle combustioni

avrebbe potuto causare un surriscaldamento del pianeta

fu “ARREHENIUS (1859-1927).

Non dimentichiamo che alla presentazione della tesi di laurea volevano bocciarlo, ma poi lo promossero con il minimo dei voti per l’ottimo curriculum che aveva.

Nel 1896 pubblicò un articolo intitolato “L’influenza dell’ anidride carbonica dell’aria sulla temperatura del suolo”

Ignorato successivamente sia come problema di interesse scientifico sia come fonte di preoccupazione per le possibili influenze sul clima della terra

-effetto serra;- il buco nell’ozono:- le piogge acide.

5. 3 1 I tre maggiori problemi planetari relativi all’atmosfera:

Conferenze1992: Conferenza mondiale sull’Ambiente di Rio de Janeiro.

Per quell’occasione e in meno di 15 mesi, 150 Paesi si misero d’accordo sul testo della Convenzione

la Convenzione sui cambiamenti climatici viene firmata da 154 Stati (più la Comunità Europea) a Rio de Janeiro.

1994: la Convenzione entra in vigore. Con essa tutti i Paesi in via di sviluppo cominciano ad inviare i dati in loro possesso sui

mutamenti climatici nazionali.

Le decisioni sui primi interventi concreti sono state prese a Kyoto nel Dicembre 1997.

In questa sede si stila il Protocollo d’attuazione della Convenzione sul clima.

Il Protocollo impegna i paesi industrializzati e quelli a economia in transizione (i paesi dell'Est europeo) a ridurre complessivamente del 5,2% le principali emissioni antropogeniche di gas serra entro il 2010 e, più precisamente, nel periodo compreso tra il 2008 e il 2012.

Per l’Italia, - 6,5% pena una multa STRATEGIA EUROPEA 20 20 20

Obiettivi della UE per il 2020:

•Ridurre del 20% i gas climalteranti

•Aumentare del 20% l’efficienza energetica

•Portare al 20% la quota di energie rinnovabili nel consumo energetico.

PROTOCOLLO DI KYOTO (PK)

Entrato ufficialmente in vigore nel 2005

Italia e Kyoto

• L’Italia si è impegnata a ridurle del 6,5% le emissioni di gas serra

• L’Italia ha ratificato il Protocollo di Kyoto con la legge n. 120 del 2002

• Il 19 dicembre 2002 il CIPE ha approvato il Piano Nazionale per la diminuzione dei gas serra

Responsabili dell’effetto serra

• Vapore d’acqua• Anidride carbonica• Metano• CFC (e nuove formulazioni es. HFC)• Protossido di azoto• Esafluoruro di zolfo (SF6, un gas utilizzato come isolante

elettrico, per la refrigerazione e come materiale fonoassorbente).

• Usa 36%• UE 24,2%• Russia 17,4%• Giappone 8,5%

Effetto serra e gas climalterantiEffetto serra e gas climalteranti

350350

360360

340340

330330

320320

31031019601960 19651965 19701970 19751975 19801980 19851985 19901990

Conce

ntr

azi

one d

i C

OC

once

ntr

azi

one d

i C

O22

270270

310310

350350

19781978 19941994

1.51.5

1.651.65

1.61.6

1.551.55

19781978 19851985

290290

320320

300300

310310

19791979 19861986

COCO22

CFCCFC

CHCH44

NN22OO

21 GWP

5000 GWP

8500GWP

GWP = rapporto tra il riscaldamento globale causato in 100 anni da una sostanza e e il riscaldamento provocato da una uguale quantità di CO2

1 GWP

Emissioni di CO2 dall’uso di

combustibili fossili

Source: World Resources Institute, CAIT0

5

10

15

20

25

1850 1875 1900 1925 1950 1975 2000

Gt

CO

2

Come è stato modificato il ciclo del carbonioCome è stato modificato il ciclo del carbonioCome è stato modificato il ciclo del carbonioCome è stato modificato il ciclo del carbonio

IPCCIPCC

Emissioni industrialiEmissioni industriali

AgricolturaAgricoltura

OceanoOceano

VegetaliVegetali

Ciclo del carbonioCiclo del carbonio

I maggiori contributi di CO2

• CINA

• 6,2 MILIARDI t

• USA

• 5,8 MILIARDI t

Il contributo di COIl contributo di CO22 della motorizzazione della motorizzazione

1kg di benzina= 2kg di 1kg di benzina= 2kg di COCO221000kg di benzina= 1000kg di benzina= 2t 2t

di COdi CO22

su scala globalesu scala globale

CIRCA IL 20%DELLE EMISSIONICIRCA IL 20%DELLE EMISSIONI

…………. e sistema destabilizzante. e sistema destabilizzante

•Combustibili fossiliCombustibili fossili•Agricoltura Agricoltura •Cementifici Cementifici

•Attività vulcanicheAttività vulcanicheL’emissione deriva dalla gassificazione delle rocce carbonatiche; l’attività vulcanica attuale è piuttosto ridotta rispetto alle epoche passate

•DeforestazioneDeforestazione

Sistema tamponanteSistema tamponante

•BiotaBiota

•OceaniOceaniCO2 in equilibrio con il sistema dei carbonati CO2 HCO3

- CO3- -

Solubilità della CO2 dipendente dalla temperatura

5.5.1 fenomeni legati ai cambiamenti climatici IPCC Intergovernmental Panel on Climate Change

• Aumento della temperatura

• Riduzione dei ghiacciai

• Crescita del livello del mare

• Precipitazioni e siccità

• Circolazione atmosferica e oceanica

• Eventi climatici estremi

Fra (0,4 e 0,8) °C dal 1800, crescono soprattutto le minime, 1,7 °C in Italia

Soprattutto artici (- 8% in 10 anni) e alpini

10- 25 cm negli ultimi 100 anni

Le precipitazioni sono aumentate alle medie latitudini nell’emisfero Nord, sono diminuite nelle zone subtropicali

Anomalie nel Niño e nella NAO

Aumento dell’intensità dei cicloni tropicali ed extratropicali

1990-2005 Temperatura media annua +0.43°C

1960-1990 Periodo di riferimento

1880-1960 Temperatura media annua – 0.27 °C + 0.7 °C

i ghiacciai delle Alpi italiane sono circa ottocento.• Dalla seconda metà del XIX° secolo è in atto una fase di

accentuata contrazione che ha portato i ghiacciai italiani a perdere circa il 40% della loro superficie.

Il limite delle nevi si è innalzato di circa 100 m.

Molti piccoli ghiacciai sono scomparsi, mentre i maggiori si sono talora frazionati in individui minori, arretrando le loro fronti anche di 1-2 km.

•Dalla seconda metà del XIX° secolo il Ghiacciaio dei Forni (Gruppo Ortles-Cevedale) si è ritirato di oltre 2,5 km.

•La morena laterale che sbarra il laghetto indica il livello allora raggiunto dal ghiacciaio.

Aumento del livello del mare

• Si verifica un progressivo innalzamento del livello del mare, per la maggior frequenza o per la maggiore intensità delle tempeste.

• Un aumento dell’alluvionabilità, dell’erosione del terreno, della perdita di zone umide costiere e della penetrazione del cuneo salino in acque dolci.

• Questo costituisce una minaccia per l’ecosistema, per le infrastrutture costiere, per l’industria turistica e per la salute umana.

Zone costiere

El Niño" ( Il Bambinello) è stato chiamato così dai pescatori delle coste orientali dell'America Centrale riferendosi alle correnti calde che invadono le loro acque costiere durante il periodo di Natale. Questo evento climatico riduce la pescosità delle acque costiere e provoca severe condizioni climatiche in tutto il mondo.

.

In un anno normale  gli alisei soffiano verso ovest e spingono le acque superficiali calde verso l'Australia e la Nuova Guinea.

Mentre queste acque calde si accumulano nei settori occidentali dell'Oceano Pacifico, acque fredde e ricche di sostanze nutritive risalgono lungo la costa occidentale dell'America Meridionale favorendo la crescita delle popolazioni di pesci

• Le intense piogge, che sono vincolate alle acque calde, si muovono verso le regioni centrali dell'Oceano Pacifico e provocano condizioni di siccità in Indonesia e in Australia.

• Anche le correnti atmosferiche a getto sono alterate nei loro percorsi.

In un anno caratterizzato dal fenomeno "El Niño" i venti alisei si indeboliscono e le acque calde e povere di sostanze nutritive vanno ad occupare l'intera superficie della fascia tropicale dell'Oceano.

intense piogge,

siccità

siccità

Eventi climatici estremi

2005

l’uragano Katrina ha causato l’alluvione dell’80% di New Orleans

Aumento eventi estremi in Italia

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Nu

me

ro e

ve

nti

1950-1960

1960-1970

1970-1980

1980-1990

1990-2000

+ 60% di incrementodi ricoveri

Impatto sul disagio nella popolazione anziana

Estate 2003(Maschi <65 anni)

Osp. Careggi Firenze 1998-2000

• A causa dei cambiamenti climatici è prevedibile un aumento della diffusione di malattie, soprattutto tropicali

Strategie possibili

energeticoenergetico industrialeindustriale dei trasporti dei trasporti

la riduzione delle emissioni di gas-serra dovrà essere conseguita attraverso la drastica riduzione dei combustibili fossili nei settori

agricoloagricolo

Questo si può ottenere mediante i seguenti interventi:

la promozione dell'efficienza energetica in tutti i settori della produzione e del consumo; lo sviluppo di fonti rinnovabili per la produzione di energia e di tecnologie innovative per la riduzione delle emissioni; L’incremento dei Sink: quei processi che assorbono i gas serra o i precursori dei gas serra il riciclo dei materiali, la progettazione di veicoli più piccoli, con motori più efficienti e con combustibili alternativi, il ricorso a modalità di trasporto a più bassa intensità di energia, la promozione dell'agricoltura sostenibile; la limitazione delle emissioni di metano dalle discariche di rifiuti e dai settori energetici; l’ adozione di misure fiscali adeguate per disincentivare le emissioni di gas serra.

PK Strumenti di mercato volti ad agevolare gli impegni dei paesi Annex I

• JI Joint Implementation

permette alle imprese dei paesi con vincoli di emissione di realizzare progetti che mirano alla riduzione delle emissioni in altri paesi con vincoli di emissione e di spartire in base ad un accordo tra le parti i crediti relativi alle e missioni evitate

Paesi industrializzati o ad economia in transizione

I paesi Annex I possono realizzare nei paesi in via di sviluppo (non Annex I) progetti che conseguano un beneficio ambientale in termini di emissioni

di gas serra e trasferire tali benefici sull’obbligo relativo al proprio Paese

•CDM Clean Development Mechanism

•IET International Emission Trading

permette lo scambio di crediti d’emissione tra Paesi o società Annex I ricorrendo all’ET

•ET Emission Trading

A ciascun Paese della U E è assegnatoun tetto di emissioni annuali (cap) le quote eccedenti

possono essere cedute ad altri Paesi

1. La produzione di energia elettrica, 30%

2. I trasporti, 26%

Gas serra

i settori italiani maggiormente

responsabili delle emissioni sono:

Entrambi in crescita:

Dal 1990 al 2000

il 1 è cresciuto del 13%

il 2 del 19%

La situazione in Italiaquota di riduzione prevista -6,5%

L’Efficienza Energetica contribuisce per il 57% alla riduzione delle emissioni di CO2 al 2020 rispetto al 2005

Occorre un rilancio delle politiche: ⇒ sull’efficienza energetica, ⇒ sulle fonti rinnovabili, ⇒ sulla mobilità sostenibile

Molte delle vecchie centrali termoelettriche sono in corso di conversione in

impianti a ciclo combinato ad alto rendimento

Oltre il 45% dei consumi energetici è associato agli

edifici, per cui si rendeindispensabile migliorarel’efficienza energetica

delle abitazioni

La direttiva Europea sull’efficienza energetica degli edifici 91/2002

Obiettivi:• sfruttare il potenziale di risparmio energetico ancora

inattuato;• migliorare le prestazioni energetiche degli edifici;• promuovere l’efficienza energetica degli edifici con

attenzione al parametro costi/benefici;• far convergere gli standard di efficienza e qualità tra i vari

Paesi

Ogni Regione deve dotarsi della propriaprocedura di certificazione energetica

Decreto 115/08 Obblighi per il settore pubblico• Ricorso agli strumenti finanziari per il risparmio energetico e per gli

interventi di riqualificazione• Diagnosi energetiche in caso di interventi di riqualificazione (impianti

e involucro)• Certificazione energetica per edifici >1000m2 ed• affissione del certificato• Acquisto di apparecchi, impianti, autoveicoli ed attrezzature con

ridotto consumo energetico

Gli edifici occupati dalle pubbliche autorità o aperti al pubblicodovrebbero assumere un approccio esemplare nei confronti dell’ambiente e dell’energia assoggettandosi alla certificazione energetica ad intervalli regolari. I relativi dati sulle prestazioni energetiche andrebbero resi pubblici affiggendo gli attestati in luogo visibile.

Trasporto urbano

• Il car sharing è un servizio di mobilità che consente ai propri associati di condividere una flotta di veicoli, il cui uso è ad essi riservato e consentito anche per periodi di tempo molto brevi (1 ora).

• Il car pooling è un sistema programmato di utilizzo collettivo dell’auto che abbatte le spese per i viaggi sistematici, moltiplica le possibilità di parcheggio e riduce l’usura del mezzo privato.

• Il Road Pricing“ è l’ingresso a pagamento nei centri cittadini.

• Il Mobility Manager di azienda è una figura che ha l'incarico di ottimizzare gli spostamenti sistematici dei dipendenti. Egli ha l'obiettivo di ridurre l'uso dell'auto privata adottando, tra l'altro, strumenti come il Piano spostamenti casa-lavoro

Cambiamenti climatici in Italia

• Aumento di piogge ed alluvioni nel centro-Nord• Aridificazione con infiltrazione di acque salate

nelle falde acquifere nel centro-Sud

• Nell’ultimo secolo il Mediterraneo si è alzato di 15 cm; di 23 a Venezia, anche a causa della subsidenza.

• Il Sud d’Italia tende ad alzarsi, Il Nord tende ad abbassarsi.

• 32 aree costiere italiane rischiano di finire sott’acqua

• La più ampia è quella del Delta del Po

ENEA

Conferenza di Stoccolma 1972 ⇒si è preso coscienza a livello globale del problema delle piogge acide

Tra i paesi più colpiti:Canada Nord-orientaleAlcuni stati degli USAAlcune zone dell’Europa centrale e della

Scandinavia

Le piogge e nebbie acide

Sono la principale conseguenza di inquinamento transfrontaliero

il Canada che riceve le piogge acide statunitensi in Europa le nazioni più colpite sono quelle scandinave dove l’abbassamento del pH in migliaia di laghi ha provocato la scomparsa di numerose specie animali e vegetali

Precipitazioni atmosferiche con valore di PH inferiore a 5,6

ACIDO SOLFORICO

ACIDO NITROSO (HNO2) ACIDO NITRICO

ACIDO CARBONICO

3 NO2 + H2O 2 HNO3+NO

S02+H20 H2SO3

H2SO3 ossida a H2SO4

CO2+H2O H + HCO3

Le piogge e nebbie acide

GAS che si combinano con ACQUA a formare ACIDI:

Formazione delle piogge acide

Composizione chimica dell’atmosfera

Concentrazioni di sostanze nell’atmosfera:

1. Ossidi di zolfo (SOX)

2. Ossidi di azoto (NOX)

Origine NATURALE Origine ANTROPICA

Sorgente geochimica

Sorgente biogenica

•Vulcani•Oceani•Foreste

•Fotosintesi•Respirazione organismi•Foreste

•Uso di combustibili fossili•Combustione di biomasse•Deforestazione•“Arrostimento” della pirite•Centrali termoelettriche•Rifiuti

- acidificazione di laghi e corsi d’acqua

- danni alla vegetazione (soprattutto ad alte quote) e ai suoli forestali

- decadimento dei materiali da costruzione e delle vernici (edifici, statue, sculture)

- peggioramento della visibilità con rischi per la salute pubblica.

Effetti delle piogge acide

i corpi idrici sono soggetti ai fenomeni di acidificazione, soprattutto nelle aree dove sono presenti suoli che non

sono in grado di tamponare l’azione degli inquinanti acidi.

Effetti direttiEffetti indiretti

tossicità delle acque scomparsa dei vegetali

delle prede

Diatomee

alghe brune

sviluppo embrionale

riproduzione

sopravvivenza

Al diminuire del PH diminuisce la varietà degli organismi

SO2+ H2O = H2SO3

La pioggia è normalmente acida per la presenza della CO2+H2O = H2CO3

PH=5,6

NOx + H2O = HNO3

ACIDIFICAZIONE DEL SUOLO

NOx

CO2

SO2

Piante colpite dalle piogge acide

Le alte ciminiere per le centrali elettriche a carbone riducono l’inquinamento locale, ma diffondono inquinanti in aree incontaminate

I maggiori problemi si hanno:nelle zone dove il suolo è più sottile,nelle aree nelle quali le piante sono maggiormente esposte alle intemperie (come l’alta montagna).

Azione delle piogge acide su di una foresta dell’Europa  Settentrionale

In Italia l’azione delle piogge acide viene in parte tamponata dalla particolare costituzione geologica del terreno, il fenomeno interessa il Piemonte, la Lombardia, Il Lazio e la Toscana.

Le sostanze contenute nella pioggia acida hanno la capacità di accumularsi sulle foglie degli alberi, causando la distruzione della clorofilla, e di depositarsi sul terreno rendendolo meno fertile, perché riducono la disponibilità di sali minerali come calcio, magnesio e potassio.

Un altro effetto delle piogge acide è quello di aumentare la solubilità di metalli tossici come l'alluminio, il mercurio, il piombo, ecc..., che avvelenano il terreno stesso e che causano danni alle radici o inquinano le falde acquifere e, di conseguenza, i fiumi, i laghi e il mare, sconvolgendo la catena alimentare.

PIOGGE ACIDE

Nel Nord America e nel Nord Europa, a causa di questo fenomeno si è avuta una riduzione delle foreste. Ogni anno sul suolo svedese cadono, con la pioggia, migliaia di tonnellate di zolfo;più della metà dei boschi tedeschi e inglesi è gravemente malata; in Italia le piogge acide hanno già danneggiato il 10% del patrimonio boschivo.

Il fenomeno delle piogge acide rappresenta un grosso rischio anche per il patrimonio artistico, poiché provoca un deterioramento molto veloce dei monumenti.

- Il Protocollo di Göteborg e la direttiva NEC (National Emission Ceiling)

• fissano i nuovi limiti d'emissione per diversi inquinanti atmosferici in Europa, Stati Uniti e Canada.

• L'attuazione dell'accordo avrà conseguenze positive per il nostro Paese.

• La riduzione delle emissioni transfrontaliere di biossido di zolfo, ossidi di azoto, composti organici volatili (COV) e ammoniaca, da realizzare entro il 2010, farà diminuire l'ozono estivo e l'inquinamento da polveri fini.

definizione secondo la legislazione italiana: DPCM n. 145 del 28/5/1983

“Ogni modificazione della composizione o stato fisico dell’aria atmosferica dovuta alla presenza 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, da alterare le risorse biologiche e gli ecosistemi ed i beni materiali pubblici e privati”.

Inquinamento atmosferico

Inquinamento dell’aria

Il grado di nocività degli inquinanti dipende:• dalla loro natura• dalla loro concentrazione• e dalle modalità di emissione nell’atmosfera

Si possono avere due tipi di inquinamento

Di tipo acuto:

Elevate concentrazioni

Brevi periodi

Danni immediati e gravi

Di tipo cronico:

basse concentrazioni

lunghi periodi

Emissioni quantità totali di sostanze rilasciate da un impianto

Concentrazioni in aria: quadro dell’effettivo stato dell’aria

Inquinamento di tipo acutoSeveso 1976

• Il 10 Luglio 1976 alle 12.37, un’esplosione fa saltare la valvola di sicurezza del reattore chimico dell’ICMESA, fabbrica ubicata a ridosso di Seveso in Brianza.

• A seguito dell’incidente si sviluppò nell’atmosfera una nube di gas altamente tossico contenente circa 10-12 chili di diossina che colpì le persone e gli animali, inquinò gravemente il suolo ed estese i suoi effetti dannosi al patrimonio genetico delle persone colpite.

FONTIFONTI

NaturaliNaturali• attività vulcanica,

• processi di erosione del suolo,

• decomposizione di materia organica

Legate alle attività umaneLegate alle attività umaneProcessi di combustione: autoveicoli, impianti di riscaldamento domestici, impianti industriali, inceneritori, ecc.  Lavorazioni industrialiTraffico motorizzato: usura e dispersioni di materiali dal manto stradale, pneumatici, Fughe accidentali di materiali tossici e radioattivi

PRINCIPALI FONTI DI PRINCIPALI FONTI DI INQUINAMENTO ATMOSFERICOINQUINAMENTO ATMOSFERICO

Fonti di inquinamento atmosferico

fisse mobili

Impianti industriali

Centrali elettriche

Impianti riscaldamento Automezzi

Aerei

Navi e natanti

inquinantiIn base alla vigente legislazione si distinguono in:• Primari• Secondari

Tutti gli inquinanti possono essere classificati in

a) Particelle sospese

b) Gas

c) odori

Inversioni di temperaturaNESSUNA INVERSIONE

INVERSIONE DI TEMPERATURA

Le diossine sono una classe di composti organici aromatici

clorurati la cui struttura consiste di due anelli

benzenici legati da due atomi di ossigeno e con legati uno o

più atomi di cloro.

Nella terminologia corrente il termine diossina è spesso usato come sinonimo di TCDD o 2,3,7,8-tetracloro-dibenzo-

p-diossina (figura 2):

in realtà si conoscono 210 tipi diversi tra diossine (73 tipi) e furani, strettamente correlati per caratteristiche e tossicità

La TCDD allo stato cristallino è una sostanza solida inodore, di colore bianco, con punto di fusione di 307°C, termostabile fino

a 800°C, liposolubile, resistente ad acidi ed alcali.

È chimicamente degradabile in pochi giorni dalla radiazione solare ultravioletta in presenza di donatori di ioni idrogeno (ad esempio a

contatto con il fogliame verde delle piante): se invece viene dilavata nel terreno, si lega al materiale organico ivi presente e viene degradata

molto lentamente, nell’arco di parecchi mesi o anni.

• Inceneritori per rifiuti urbani (26%) • Fonderie (18%) • Inceneritori rifiuti ospedalieri (14%) • Attività metallurgiche diverse dal ferro (4%)

Il restante 38% è attribuito a:

• Impianti riscaldamento domestico a legna (legna trattata) • incendi • Traffico

Le diossine non esistono pure in natura ma vengono generate come sottoprodotti non voluti di numerosi processi di produzione, utilizzazione e smaltimento del cloro e dei suoi

derivati. Le emissioni industriali di diossine possono essere trasportate per grandi distanze dalle correnti atmosferiche, e, in misura minore, dai fiumi e dalle correnti marine.

le maggiori fonti industriali di diossine in Europa , in grado di coprire il 62% delle diossine immesse in atmosfera, sono:

Diossine nell’uomo

Le diossine”bio-ingrandiscono”,nel senso che, tramite la catena alimentare, passano da preda a predatore,

concentrandosi nella carne e nei prodotti caseari, per raggiungere infine l’uomo.

La quantità di diossine nell’ uomo è maggiore di tutti gli altri mammiferi in quanto l’uomo è l’ ultimo tassello della catena alimentare, quindi concentra le diossine nei propri grassi a

livelli maggiori di quelli che si trovano nel cibo con cui si alimenta, in particolare latticini, carne e pesce.

Si può fare l’esempio di uno studio condotto sul latte delle mucche tedesche e su quello delle mamme svedesi i risultati

sono:

mucche tedesche 2002 0.7 picogram/gr di grassomamme svedesi 2003 18 picogram/gr di grasso

le mamme non sono l’ ultimo anello della catena alimentare a base di diossine, questo primato spetta ai loro figli. Per questo motivo si

ritiene che la quantità maggiore di diossine che si assimila nel corso della vita sia proprio quella ricevuta attraverso l’ allattamento al

seno materno .

INCENERITORE TERRENO ERBA

ERBIVORIUOMO

Effetti: Riduzione della fertilità e delle capacità di sviluppo Diminuzione delle difese immunitarieinsorgenza di tumori

Principali SOSTANZE Principali SOSTANZE INQUINANTIINQUINANTI

BBiossido di zolfoiossido di zolfo:: provoca danni all’apparato respiratorio e circolatorio (attacchi d’asma, bronchiti, ecc.)

ossidi di azotoossidi di azoto:: provoca problemi all’apparato respiratorio simili a quelle provocati dall’ozono.

Monossido di carbonio COMonossido di carbonio CO:: interferisce con la capacità del sangue di trasportare ossigeno al cervello, al cuore e ai tessuti;

Idrocarburi incombusti,Idrocarburi incombusti, piombo,piombo, effetti sul SNC (in particolare dei bambini), sulla funzionalità renale, sul sist. immunit. forse cancerogeno;

BenzeneBenzene: agente cancerogeno e mutageno;

Ozono:Ozono: interferisce con i tessuti dell’apparato respiratorio creando infiammazioni, difficoltà respiratorie e provocare casi d’asma;

PST e PM10:PST e PM10: provocano patologie del tratto respiratorio..

biossido di zolfo viene facilmente assorbito dalle mucose del naso e del tratto superiore dell’apparato respiratorio A basse concentrazioni gli effetti del biossido di zolfo sono principalmente legati a patologie dell’apparato respiratorio come bronchiti, asma e tracheiti e ad irritazioni della pelle, degli occhi e delle mucose. Concentrazioni maggiori di 5 g/mc producono asfissia tossica con morte per collasso cardiocircolatorio.

Ossidi di azoto(NOX)

l'azoto molecolare (N2), presente nell'aria che brucia insieme al combustibile, si ossida a monossido di azoto (NO).

Nell'ambiente esterno il monossido si ossida a biossido di azoto (NO2), che è quindi un inquinante secondario,

Causa irritazioni alle vie respiratorie .

Contribuisce ad originare lo smog fotochimico e le piogge acide

Per lunghe esposizioni a dosi elevate, può causare enfisemi polmonari e diminuzione della resistenza alle infezioni batteriche.

•Si generano a causa dei processi di combustione,

• L’ossido di carbonio (CO) o monossido di carbonio è un gas incolore, inodore, infiammabile, e molto tossico. Si forma durante le combustioni delle sostanze

organiche, quando sono incomplete per difetto di aria (cioè per mancanza di ossigeno).

Viene prodotto anche dal fumo di sigaretta • La sua pericolosità è dovuta alla formazione con

l’emoglobina del sangue di un composto fisiologicamente inattivo, la carbossiemoglobina, che impedisce l’ossigenazione dei tessuti.

• A basse concentrazioni provoca emicranie, debolezza diffusa, giramenti di testa; a concentrazioni maggiori può provocare esiti letali.

• L’ozono è un gas tossico di colore bluastro, costituito da molecole instabili formate da tre atomi di ossigeno (O3).

• È un inquinante secondario che si origina per reazioni chimiche, favorite dalla radiazione solare, tra inquinanti primari che vengono immessi direttamente nell'atmosfera, quali gli ossidi di azoto e gli idrocarburi, che svolgono la funzione di precursori.

• Gli effetti sull’uomo di una eccessiva esposizione all’ozono riguardano essenzialmente l’apparato respiratorio e gli occhi.

È il principale indicatore della presenza di smog fotochimico.

L’ozono stratosferico è utile

L’ozono troposferico è dannoso

Aumenta in estate

IL PARTICOLATO Polveri inalabili (PM 10)

e Polveri respirabili (PM 2,5)

• Si formano nelle combustioni (particelle incombuste); nelle aree urbane sono generate dalle centrali termiche e dagli autoveicoli. Fanno parte di questa categoria anche le polveri prodotte dall'abrasione dei freni, degli pneumatici, del manto stradale.

• La loro pericolosità è però soprattutto dovuta alle sostanze nocive che contengono o che su di esse sono adsorbite: ad esempio, piombo, vanadio, cromo, amianto, Idrocarburi Policiclici Aromatici (IPA).

Deposizione dei PM nell’albero respiratorio

Fino a 10 μ: deposizione alte vie respiratorie(Naso, bocca, gola)

Tra 2,5 e 10 μ : bronchi<2,5 μ : bronchioli e alveoli polmonari

IMPATTO SULLA SALUTE Gli effetti sull’uomo dipendono dalla natura delle particelle e dal luogo di deposizione nell’albero respiratorio.

Determinano un incremento della mortalità e dei ricoveri ospedalieri per malattie cardiache e respiratorie, in particolare negli anziani, bambini, portatori di patologie cardiopolmonari, asma e malattie infettive respiratorie.

A livello mondiale si stima che il particolato aerodisperso sia causa di circa il:

 

5 % della mortalità per tumori della trachea, bronchi e polmone.

2 % della mortalità cardiorespiratoria.

1 % della mortalità per infezioni respiratorie.

EMISSIONI AUTOVEICOLARI

I diesel sono le principali sorgenti di particelle “fini” (0.1-2.5 mm) e “ultrafini” (<0.1mm) nelle aree urbane.

Il particolato autoveicolare è di matrice carboniosa sulla quale vengono adsorbiti centinaia di composti tossici mutageni e/o cancerogeni (es. IPA, benzene, formaldeide).

Tra i combustibili per autotrazione il metano non genera particelle ultrafini, mentre gasolio e biodisel (miscela di gasolio e olio vegetale) producono il 20% del particolato totale.

CENTRALINE DI MISURACENTRALINE DI MISURA

Centraline installate in

Emilia-Romagna

La caratteristica principale degli analizzatori degli inquinanti atmosferici

è quella di determinare, in modo automatico e continuo sulle 24 ore, la misura della sostanza in esame, con

elevata sensibilità, anche quando presente in basse concentrazioni

Valore limite :

livello fissato in base alle conoscenze scientifiche al fine di evitare, prevenire o ridurre gli effetti dannosi sulla salute umana o per l´ambiente nel suo complesso.

Livello di allarme :

livello oltre il quale vi è un rischio per la salute umana in caso di esposizione di breve durata e raggiunto il quale si deve immediatamente intervenire.

VALORI LIMITEVALORI LIMITE

SOSO22 Periodo di mediazione

Valore limite

Valore limite orario per la Valore limite orario per la protezione della salute umanaprotezione della salute umana 1 ora

350350 g/mg/m33

da non superare più di 24 volte in un annoda non superare più di 24 volte in un anno

Valore limite di 24 ore per la protezione della salute umana 24 ore

125 g/mg/m3 3

da non superare più di 3 volte in un annoda non superare più di 3 volte in un anno

NOx NOx Periodo di mediazione

Valore limite

Valore limite orario per la Valore limite orario per la protezione della salute umanaprotezione della salute umana 1 ora

200200 g/mg/m33

Da non superare più di 18 volte per un anno Da non superare più di 18 volte per un anno

civilecivile

Valore limite annuale per la protezione della salute umana 1 anno

40 g/mg/m3 3 per NOper NO22

30 30 g/m3 per NOg/m3 per NOxx

VALORI LIMITEVALORI LIMITE

PM10PM10 Periodo di mediazione

Valore limite

Valore limite di 24 ore per la Valore limite di 24 ore per la protezione della salute umanaprotezione della salute umana 24 ore

5050 g/mg/m33

da non superare più di 35 volte in un annoda non superare più di 35 volte in un anno

Valore annuale per la protezione della salute umana 1 anno 40 g/mg/m3 3

benzene

• è utilizzato come additivo antidetonante nelle benzine senza piombo ed anche nelle benzine "super".

• Il benzene è contenuto in concentrazioni abbastanza elevate anche nel fumo di sigaretta e in quantità non trascurabili in diversi cibi.

• danni di tipo tossicologico: anemia, linfopenia, trombocitopenia, pancitopenia;

• effetto cancerogeno: leucemie (e con meno evidenza epidemiologica mieloma multiplo e linfomi);

• danni genetici, a livello dei cromosomi.

SMOG FOTOCHIMICO

Lo smog fotochimico si verifica nelle giornate con particolari condizioni meteorologiche climatiche e con forte insolazione.Gli ossidi di azoto (NOx) e i composti organici volatili (VOC), in atmosfera vanno incontro ad un complesso sistema di reazioni fotochimiche indotte dalla luce ultravioletta presente nei raggi del sole.

Il tutto porta alla formazione di: Ozono ( O3 )Perossiacetil nitrato ( PAN )Perossibenzoil nitrato ( PBN )Aldeidi e centinaia di altre sostanze

Lo smog fotochimico è facilmente individuabile per il suo caratteristico colore che va dal giallo-arancio al marroncino, per il fatto che nell’aria sono presenti grandi quantità di biossido d’azoto.Il termine smog deriva da: SMOKE (fumo) e FOG (nebbia), A Londra tra il 4 e il 9 dicembre 1952 lo smog provocò la morte di 4000 persone.

CONDIZIONI AMBIENTALI Perché si manifesti lo smog fotochimico devono verificarsi precise condizioni ambientali che comprendono:

La presenza della LUCE SOLARE

Una temperatura di ALMENO 18° C, necessaria perché molte delle reazioni del processo di formazione dello smog fotochimica richiedono specifiche energie di attivazione.

La presenza di COMPOSTI ORGANICI VOLATILI (VOC).

La presenza di OSSIDI DI AZOTO.

LA FORMAZIONE

Asian Brown Cloud

Mix di ceneri, particolato (nano-micro) vapore, smog fotochimico, inquinanti gassosi acidi, vapore d’acqua.

Derivante dalle emissioni ndustriali, da gas di scarico veicolare, e combustioni a bassa tecnologia

•il radon viene generato in continuazione dagli elementi radioattivi presenti in tutti i costituenti della crosta terrestre, in modo particolare nelle rocce di origine vulcanica come le lave, le pozzolane, i tufi, il granito ed il porfido.

• il radon è un gas che può facilmente penetrare all’interno dei polmoni

•Nei polmoni le particelle alfa che si liberano in seguito al decadimento del radon e della sua progenie possono danneggiare il DNA e l’RNA delle cellule.

•Se i naturali meccanismi di riparazione degli acidi nucleici (DNA e RNA) non sono in grado di riparare tutti i danni causati da queste radiazioni alfa allora vi è la possibilità che il tutto possa portare alla formazione di un tumore ai polmoni.

indagine nazionale sulla esposizione al radon nelle abitazioni.

Il valore della concentrazione media è risultato:

70 Bq/m3

Valore relativamente elevato rispetto alla media mondiale valutata intorno a 40 Bq/m3 e a

quella europea di circa 59 Bq/m3.

Asbestosi

le fibre di amianto provocano una cicatrizzazione (fibrosi) del tessuto polmonare; ne conseguono irrigidimento e perdita della capacità funzionale.

Le fibre di asbesto arrivano agli alveoli polmonari.La pericolosità delle fibre di asbesto è legata al diametro molto piccolo e a una lunghezza superiore a cinque millesimi di millimetro.

Una parte dell'asbesto non riesce ad essere espulsa e resta negli alveoli dove provoca una irritazione (alveolite): sembra che questo sia il primo passo per l'instaurarsi di lesioni cicatriziali.

La malattia insorge dopo un periodo di latenza di molti anni

Nel corso degli anni si può giungere a quadri di insufficienza respiratoria gravissimi e infine mortali Non esiste una terapia specifica