Corso di laurea triennale in Tecnologie per la conservazione e

il restauro dei beni culturali

Prof. Paolo Andreani

AA 2006 - 2007

Precipitazioni atmosferiche con valore di PH inferiore a 5,6:

GAS che si combinano con ACQUA a formare ACIDI:

ACIDO SOLFORICO

ACIDO NITROSO (HNO2) ACIDO NITRICO

ACIDO CARBONICO

3 NO2 + H2O 2 HNO3+NO

S02+H20 H2SO3H2SO3 ossida a

H2SO4

CO2+H2O H + HCO3

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

piogge acide

processo di ricaduta dall’atmosfera di particelle, gas e precipitazioni acide

deposizione umidadeposizione secca

piogge, neve, nebbie, rugiade, ecc polveri

ossidi di zolfo (SOx) ossidi d'azoto (NOx)

goccioline d’acqua particolati acidi deposizione umida

piogge acide

suolo

suolo

polveri

deposizione secca

umiditàparticolati acidi

- acidificazione di laghi e corsi d’acqua- danni alla vegetazione (soprattutto ad alte quote) e suoli forestali- decadimento dei materiali da costruzione, delle vernici (edifici, statue,

sculture)- peggioramento della visibilità ed attentato alla salute pubblica.

INCREMENTO DELLE PIOGGE ACIDE

RIVOLUZIONE INDUSTRIALE

AUMENTO di GAS inquinanti:

Diffusione mondialeDanneggiamento vegetazione

Concentrazione su centri urbani

ATENE: Città europea più inquinata

•Diretta•Indiretta

Patrimonioboschivo

Rivoluzione industriale

crescente consumo dei combustibili fossili

I composti a base di zolfo si depositano entro 2-4 giorni dall'emissione

In Italia l’azione delle piogge acide viene in parte tamponata dalla In Italia l’azione delle piogge acide viene in parte tamponata dalla particolare costituzione geologica del terreno per cui non si raggiungono particolare costituzione geologica del terreno per cui non si raggiungono gli effetti drammatici, il fenomeno interessa quasi esclusivamente la zona gli effetti drammatici, il fenomeno interessa quasi esclusivamente la zona

della pianura padana.della pianura padana.

Maggiori emissioni prevalenza ai depositi secchi di SO2 maggiori deposizioni

elevate precipitazionielevate precipitazionimaggiori deposizioni aree montuose

Ricaduta relativamente vicina alla fonte di emissione

Gli ossidi azoto tendono a restare più a lungo nell'atmosfera

deposizioni lontano alle fonti di emissione

In Germania più dell’8% dell’intero patrimonio boschivo è stato gravemente danneggiato, se non compromesso

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

il Canada che riceve le piogge acide statunitensi

PRINCIPALI REAZIONI IN ATMOSFERA

Acqua pH pari circa a 7,0

CO2 acido carbonico

H2O + CO2 > H2CO3 Pioggia pH naturale pari a 5,5

SO3 + H2O > H2SO4 NO2 + H2O > HNO3

2SO2 + O2 + MeO + hv -> 2SO3 + MeO.

ossidi metallici (MeO) che fungono da catalizzatori sono costituiti principalmente da manganese, ferro e vanadio

radiazioni luminose

SO2 + V2O5 -> SO3 + 2VO2

VO2+O2 -> V2O5

Formazione dell’anidride solforosa

Nel 1979 la neve caduta in Virginia occidentale (USA) aveva un pH pari a 1,7.

1) OH+SO2+O2 -> SO3+HO2

2) HO2+HO2 -> H2O2 + O2

3) SO2+H2O2 -> H2SO4

4) SO3+H2O -> H2SO4 -> H2O2+O2

COMPOSTI DELLO ZOLFO

COMPOSTI DELL’AZOTO5) NO2+O3 -> O2+NO3

6) NO3+NO2 -> N2O5 (anidride nitrica)

7) N2O5+H2O -> 2HNO3

Il principale bersaglio delle piogge acide è la pietra calcarea

H2SO4 + CaCO3 -> CaSO4 + H2O + CO2

acido solforico + carbonato di calcio ->solfato di calcio (gesso)

sostanze catalizzatriciPolvere

Carbone

ossidi di vanadio o di ferrosmog

acido solforico

base forte (la calce)

acido debole (l’acido silicico)cemento armato

solfatazionedegradazione

La reazione è favorita da varie sostanze catalizzatrici come la polvere, il carbone, gli ossidi di vanadio o di ferro che sono spesso presenti nello smog.

1. Aumento del volume del gesso rispetto alla calcite

MECCANISMI DI DEGRADO DELLE PIOGGE ACIDE

3. Costituzione del legante per i depositi di polvere e sostanze grasse

2. Aumento del coefficiente di espansione termico

•Tensioni meccaniche interne•Polverizzazione della pietra

•Tensioni meccaniche per differenza espansiva•Fratturazione disgregazione caduta

•incrostazione

azione di tipo corrosivo azione meccanica

germania 1908 1968

Danni all’ecosistema

entro 10-20 anni molte foreste nel mondo saranno completamente distrutte

questo provocherà localmente l'espansione del fenomeno carsico (cioè la penetrazione dell'acqua nel sottosuolo)

la siccità, la progressiva aridità dei suolil'aumento della possibilità di inondazioni e il

cambiamento del clima.

Gli organismi più attaccati sono i vegetali

Le foglie rappresentano le parti della pianta più esposte e vulnerabili all’azione

degli inquinanti dell’aria in quanto rappresentano la sede degli scambi

gassosi.

Gli effetti di gran lunga più dannosi sono dovuti all’anidride solforosa.

Attraversando gli stomi i gas penetrano all’interno delle foglie dove vanno a

sciogliersi nel velo liquido intercellulare che permea le pareti delle cellule del mesofillo.

Da qui si diffondono nella foglia dove si possono accumulare in concentrazioni

tossiche

Danni diretti alla vegetazione

acidificazione del suolo Mobilizzazione dello ione alluminio trivalente

Sostituzione del calcio dai suoi siti di legame sui peli radicali

diminuzione dell’apporto dei nutrienti

Indebolimento della pianta

esposizione all’attacco di insetti

Malattie

variazioni climatiche eccessive

Danni indiretti alla vegetazione

Elevata tossicità diretta

compromissione dell’azotofissazione

I maggiori problemi si hanno:nelle zone dove il suolo è più sottilenelle 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

Effetti sui pesciGli effetti degli inquinanti acidi sugli

ecosistemi variano a seconda delle caratteristiche delle aree interessate.

Nei suoli poveri o totalmente privi di calcare gli inquinanti acidi causano l’impoverimento del terreno per la

perdita di ioni calcio, magnesio, potassio

e sodio

le rocce calcaree sono in grado di neutralizzare direttamente l’acidità per

la presenza dei carbonati che permettono di

mantenere costante il pH

bioaccumulo di metalli tossici (alluminio, manganese, zinco, mercurio, cadmio)

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

Effetti dell’acidificazione su diverse specie ittiche