Chimica ambientale - sbai.uniroma1.it ambientale... · Chimica ambientale Sostanze chimiche...

11
Chimica ambientale Sostanze chimiche nell’ambiente potenziale attività cancerogena alterazioni riproduttive/malformazioni congenite inquinanti persistenti (resistono nel tempo a luce, acqua, aria, microrganismi) (es. DDT, CFC, CO 2 ) ridurre l’immissione: green chemistry (riformulazione dei processi sintetici, obiettivo: «immissione zero») smaltimento/riciclo (es. raccolta differenziata) Chimica ambientale - Chimica dell’atmosfera (N 2 , 78%; O 2 , 21%; Ar, 1%; CO 2 , 0,03%) (più vapore acqueo variabile) - Sostanze organiche tossiche - Chimica dell’acqua - Combustibili e fonti energetiche Stratosfera: strato e buchi di ozono (tra 15 e 50 km) Troposfera: - smog fotochimico (fino a 15 km) - piogge acide - gas tossici/nocivi - effetto serra - pesticidi/diossine - PCB - IPA

Transcript of Chimica ambientale - sbai.uniroma1.it ambientale... · Chimica ambientale Sostanze chimiche...

Page 1: Chimica ambientale - sbai.uniroma1.it ambientale... · Chimica ambientale Sostanze chimiche nell’ambiente potenziale attività cancerogena alterazioni riproduttive/malformazioni

Chimica ambientale

Sostanze chimiche nell’ambiente potenziale attività cancerogena alterazioni riproduttive/malformazioni congenite

inquinanti persistenti (resistono nel tempo a luce, acqua, aria, microrganismi) (es. DDT, CFC, CO2)

ridurre l’immissione: green chemistry (riformulazione dei processi sintetici, obiettivo: «immissione zero»)

smaltimento/riciclo (es. raccolta differenziata)

Chimica ambientale

- Chimica dell’atmosfera (N2, 78%; O2, 21%; Ar, 1%; CO2, 0,03%) (più vapore acqueo variabile)

- Sostanze organiche tossiche

- Chimica dell’acqua - Combustibili e fonti energetiche

Stratosfera: strato e buchi di ozono (tra 15 e 50 km)

Troposfera: - smog fotochimico (fino a 15 km) - piogge acide - gas tossici/nocivi - effetto serra

- pesticidi/diossine - PCB - IPA

Page 2: Chimica ambientale - sbai.uniroma1.it ambientale... · Chimica ambientale Sostanze chimiche nell’ambiente potenziale attività cancerogena alterazioni riproduttive/malformazioni

ATMOSFERA -STRUTTURA A STRATI (scarso mescolamento => strati descritti separatamente!) dal punto di vista chimico, sistema complesso solo apparentemente non reattivo -IRRADIATA DAL SOLE (che emette luce in ampio intervallo di λ, massima intensità nel vis, ma anche nell’UV, con fotoni ad alta energia) -INTERAGENTE – in basso - CON TERRE EMERSE E OCEANI

Radiazioni ultraviolette (da 400 a 200 nm) UV-C 200-280 nm UV-B 280-320 nm UV-A 320-400 nm

Assorbite da DNA Mutazioni genetiche Cancro della pelle Interferenze con fotosintesi

GAS DELL’ATMOSFERA + LUCE REAZIONI FOTOCHIMICHE

Page 3: Chimica ambientale - sbai.uniroma1.it ambientale... · Chimica ambientale Sostanze chimiche nell’ambiente potenziale attività cancerogena alterazioni riproduttive/malformazioni

Termosfera

Mesosfera

aria bassa densità, intense UV-C elevata ionizzazione => [O] > [O2]

aria più densa UV-C meno intense [O2]>[O] -> OZONO

no UV-C solo O2 -> no OZONO

O2 + hν -> 2 O Fotodissociazione

O3

GAS DELL’ATMOSFERA + LUCE

REAZIONI FOTOCHIMICHE

O2

sopra la stratosfera O2 e N2 assorbono (per lo più) < 120 nm

O2 assorbe (per lo più) 120-220 nm

nella stratosfera O2 assorbe (in parte) 220-240 nm

O3 assorbe 220-320 nm

Tutto UV-C

UV-B

in parte arrivano sulla superficie terrestre

Page 4: Chimica ambientale - sbai.uniroma1.it ambientale... · Chimica ambientale Sostanze chimiche nell’ambiente potenziale attività cancerogena alterazioni riproduttive/malformazioni

Stratosfera: strato e buchi di ozono

STRATO di OZONO: schermo naturale dalle radiazioni solari (filtro totale UV-C e parziale UV-B) RIDUZIONE STRATO di OZONO: maggiore frazione di UV-B raggiunge la superficie terrestre

unità di misura: Dobson (DU) (strato di ozono puro di spessore 0,01 mm alla densità a P=1 atm) 350 DU nelle zone temperate, 250 DU nelle regioni tropicali, 450 DU nelle regioni subpolari

(all’Equatore lo strato è «naturalmente» più sottile!) con variazioni stagionali (buco «naturale» primaverile in Antartide)

Conseguenze biologiche: -cancro della pelle (melanoma) per eccessiva esposizione -effetti soppressivi sul sistema immunitario -danni al DNA -interferenza con efficienza della fotosintesi -induzione stress ossidativo su cornea e cristallino, cataratta e malattie degenerative della retina

OZONO

Assorbimento di un fotone specie elettronicamente eccitata

Urto con altro atomo o molecola (M) e seguente dissipazione E come calore Dissociazione Reazione diretta Luminescenza (emissione di luce) (fluorescenza, fosforescenza, chemiluminescenza Fotoionizzazione

Page 5: Chimica ambientale - sbai.uniroma1.it ambientale... · Chimica ambientale Sostanze chimiche nell’ambiente potenziale attività cancerogena alterazioni riproduttive/malformazioni

Luminescenza (emissione di luce) (fluorescenza, fosforescenza, chemiluminescenza)

Assorbimento di un fotone

Transizioni non radianti

Chemiluminescenza (bioluminescenza)

poche reazioni, ma reagenti di importanza ambientale

Page 6: Chimica ambientale - sbai.uniroma1.it ambientale... · Chimica ambientale Sostanze chimiche nell’ambiente potenziale attività cancerogena alterazioni riproduttive/malformazioni

FORMAZIONE E DISTRUZIONE NON CATALITICA DI OZONO

Termosfera, mesosfera e alta stratosfera aria bassa densità,

intense UV-C elevata ionizzazione

=> [O] > [O2]

Stratosfera aria più densa

UV-C meno intense [O2]>[O] -> OZONO Troposfera

no UV-C solo O2 -> no OZONO

STRATO DI OZONO !

Page 7: Chimica ambientale - sbai.uniroma1.it ambientale... · Chimica ambientale Sostanze chimiche nell’ambiente potenziale attività cancerogena alterazioni riproduttive/malformazioni

PROCESSI CATALITICI (distruzione ozono)

dicloroperossido

Page 8: Chimica ambientale - sbai.uniroma1.it ambientale... · Chimica ambientale Sostanze chimiche nell’ambiente potenziale attività cancerogena alterazioni riproduttive/malformazioni

QUINDI:

ANCHE SE:

nella stratosfera sono le forme prevalenti, non radicaliche e inattive alla catalisi

MA nella bassa stratosfera: inverno

primavera

NO2. + HO.

anche se lento!

Page 9: Chimica ambientale - sbai.uniroma1.it ambientale... · Chimica ambientale Sostanze chimiche nell’ambiente potenziale attività cancerogena alterazioni riproduttive/malformazioni

CFC (clorofluorocarburi) Aumento livello di Cl2 nella stratosfera, soprattutto i «forti» (no H)

MA: elevato numero di H -> infiammabili Inoltre no persistenti ma liberano cloro per decomposizione rapida

HFC-134a

Privi di cloro, vita più breve, per reazione con HO* liberano HF, legame molto forte, non decompone, quindi non libera F*

Rimedi temporanei: liberare etano e propano nell’atmosfera catturano Cl* trasformandolo in HCl (ma piogge acide, oltre alla produzione dei radicali liberi)

Page 10: Chimica ambientale - sbai.uniroma1.it ambientale... · Chimica ambientale Sostanze chimiche nell’ambiente potenziale attività cancerogena alterazioni riproduttive/malformazioni

Parte inferiore della stratosfera Bassi livelli di O atomico Processi catalitici che coinvolgono O poco significativi Distruzione di ozono via:

Per es. (catalitico)

e piuttosto lento

Inoltre:

Che rallenterebbe ulteriormente, con un effetto positivo sulla salvaguardia dello strato

Al contrario: O3 + NO* NO2 + O2 Ossia l’ NO liberato dalle auto elimina in parte l’ozono (zone rurali, minor inquinamento, esposte a livelli di ozono maggiori che zone urbane!)

Page 11: Chimica ambientale - sbai.uniroma1.it ambientale... · Chimica ambientale Sostanze chimiche nell’ambiente potenziale attività cancerogena alterazioni riproduttive/malformazioni

1. Reazioni Ossigeno atomico (legame con altri atomi elettronegativi, debole, rottura esotermica)

Y-O + O Y + O2

con Y-O = O3 HOO. ClO

. BrO

. NO2

. 2. Decomposizione fotochimica

Y-O + luce solare Y + O (UV-B)

3. Reazione con NO.

Y-O + NO. Y + NO2

. 4. Sottrazione ossigeno da ozono

O3 + X. O2 + XO

. Con X = HO

. Cl

. Br

. NO

. 5. Reazione di 2 Y-O (elevata concentrazione)

2 O3 3 O2

2 HOO. HOOH + 2 O2

HOO. + O3 HO

. + 2 O2

HOO.+ ClO

. HOCl + O2

O anche formazione di dimeri YOOY (2 NO2. N2O4 o 2 ClO

. ClOOCl)

che però in genere decompongono, sempre per via fotochimica

Riepilogo SISTEMATICA della CHIMICA della STRATOSFERA