Nella Mia Città si Respira!

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1 Nella Mia Città si Respira! Un Programma Scolastico per le Scuole Medie Superiori della Provincia di Torino Unità didattica 5 Inquinamento atmosferico: cause ed effetti Nota: Dai concetti più generali delle unità didattiche precedenti, adesso cominciamo a restringere l argomento per acquistare una conoscenza e consapevolezza dell impatto del trasporto sull ambiente. Non è nostra intenzione trascurare gli altri aspetti dell ambiente ed dell inquinamento. Tuttavia, in questa unità si approfondisce il tema dell inquinamento atmosferico e della qualità dell aria, perché questo rappresenta la forma di inquinamento più legata trasporto. Nel corso di questa unità didattica, potrebbe essere utile ricordare agli studenti il principio di precauzione studiato nella terza unità didattica ( Sviluppo e sostenibilità: verso una città vivibile ). Molti dei fenomeni e delle teorie (ad es. l effetto serra) collegati all inquinamento atmosferico sono tuttora oggetto di dibattito scientifico. Un sito (in italiano) molto chiaro e ben organizzato sul tema si trova all indirizzo: Parte di questa unità è tratta da questo sito. Che cos è l inquinamento atmosferico? L atmosfera è la miscela di gas che avvolge la Terra. L atmosfera terrestre contiene circa il 78% di azoto molecolare, il 20,9% di ossigeno, lo 0,93% di argon, lo 0,036% di anidride carbonica e altri gas in tracce. L atmosfera può essere suddivisa in una serie di strati sovrapposti sulla base della sua composizione o dei moti, generalmente determinati dalla temperatura. La fascia più vicina alla Terra è la troposfera, che raggiunge un altezza di circa 8km nelle regioni polari e 15 km a livello dell Equatore. La stratosfera, che raggiunge un altezza di circa 50km, sovrasta la troposfera. La mesosfera si estende dai 50 agli 80-90km di altezza. Sopra di essa, si trova la termosfera (che comprende la ionosfera). Al di sopra dei 400km di altezza, si estende l esosfera che gradualmente si dirada fino allo spazio esterno. Lo scambio di gas fra i vari strati atmosferici è relativamente ridotto. Per inquinamento, si intende un cambiamento nelle caratteristiche fisiche, chimiche o biologiche dell aria, dell acqua o del suolo, che può avere un effetto nocivo accidentale sulla salute o sulle attività umane. Lo stesso termine per estensione viene anche utilizzato quando gli effetti nocivi si ripercuotono su altre forme di vita o sui materiali. Unità Didattiche - 49

2 Si può definire come inquinamento atmosferico la presenza, nell atmosfera, di sostanze che causano un effetto misurabile sull essere umano, sugli animali, sulla vegetazione o su diversi materiali; queste sostanze, di solito, non sono presenti nella normale composizione dell aria, oppure lo sono a concentrazioni inferiori. Esse possono comparire negli strati più prossimi alla Terra (ad es. lo smog) oppure negli strati più alti (ad es. l effetto serra). Gli inquinanti vengono solitamente distinti in due gruppi principali: quelli di origine antropica, cioè prodotti dall uomo, e quelli naturali. I contaminanti atmosferici possono essere classificati in primari, cioè liberati nell ambiente come tali (ad es. il biossido di zolfo ed il monossido di azoto), e secondari (ad es. l ozono), che si formano successivamente in atmosfera attraverso reazioni chimico-fisiche. Finora sono stati catalogati circa 3000 contaminanti dell aria, prodotti per lo più da attività umane in vari processi industriali, nell l utilizzo di mezzi di trasporto o in altre circostanze. I fenomeni di inquinamento atmosferico: cause ed effetto NOTA: IN QUESTA UNITÀ CI OCCUPIAMO PRINCIPALMENTE DEGLI INQUINANTI DI ORIGINE ANTROPICA, PERCHÉ SONO QUESTI CHE POSSIAMO CERCARE DI LIMITARE, ATTRAVERSO L AZIONE DEI SINGOLI INDIVIDUI, DELLE COMUNITÀ E DELLE NAZIONI. PER UNA DESCRIZIONE DEGLI INQUINANTI DI ORIGINE NATURALE, CONSULTARE Abbiamo visto nelle unità precedenti come lo sviluppo umano si basi sullo sfruttamento delle risorse naturali del pianeta risorse limitate, e spesso nonrinnovabili. I processi civili ed industriali necessari per trasformare queste risorse in prodotti e servizi, oltre a consumare le risorse stesse, producono inquinamento. I vari processi di combustione utilizzati per cuocere cibi, per riscaldarsi (o rinfrescarsi), per alimentare i veicoli a motore altri i macchinari, producono gli inquinanti più diffusi. L inquinamento dell aria proviene da sorgenti fisse (grandi: industrie, impianti per la produzione di energia elettrica, inceneritori e piccoli impianti di riscaldamento domestico), e da sorgenti mobili (il traffico veicolare). Molte di queste sorgenti sono strettamente legate alla produzione ed al consumo di energia, specialmente i combustibili fossili. La concentrazione degli inquinanti nell aria è determinata da diversi fattori: o Dalla quantità dei contaminanti presenti nelle emissioni; o Dal numero e dalla concentrazione delle sorgenti inquinanti o Dalla distanza dai punti di emissione; o Dalle trasformazioni chimico-fisiche alle quali sono sottoposte le sostanze emesse; o Dall eventuale velocità di ricaduta al suolo; o Dalla situazione morfologica delle aree interessate all inquinamento; o Dalle condizioni meteorologiche locali e su grande scala. Il fattore meteorologico è molto importante quando si studia la concentrazione e l effetto dell inquinamento dell aria. Su scala locale, il fattore che più influenza il trasporto e la diffusione atmosferica degli inquinanti è l intensità del vento, e le Unità Didattiche - 50

3 precipitazioni che contribuiscono a pulire l aria dai contaminanti presenti. Di solito, sono le zone urbane ed industriali ad essere più soggette ai fenomeni di inquinamento atmosferico, soprattutto se queste zone si trovano in aree dove sono presenti dei naturali impedimenti alla circolazione dell aria (es. strette valli tra le montagne). In città, edifici alti e strade strette tendono ad aggravare il fenomeno di ristagno dell aria in basso. Le inversioni termiche sono fenomeni atmosferici che impediscono il normale rimescolamento delle masse d aria: in genere, la temperatura dell aria decresce man mano che aumenta l altezza (circa 7 C per km) e questo fa sì che le masse d aria più calde, essendo meno dense, salgano e prendano il posto dell aria più fredda che scende. Dato che quest aria è anche quella più inquinata, perché si trova nella zona delle maggiori emissioni inquinanti, il rimescolamento tende a portare via anche l inquinamento. In alcuni casi, però, si possono formare degli strati di aria più calda a decine o centinaia di metri di altezza (inversione termica), quindi lo strato sottostante non sale e ristagna al suolo, con conseguente accumulo delle sostanze inquinanti. Questo fenomeno naturale è stato la causa degli episodi storici di smog (è il caso di Londra, dove tra il 5 ed il 9 dicembre 1952 morirono più di 4000 persone per intossicazione, spingendo il governo ad introdurre, qualche anno dopo, una norma per limitare l uso del carbone nei camini domestici, chiamato il Clean Air Act ). Effetti sull uomo L inquinamento atmosferico ha numerose conseguenze sulla salute, soprattutto nei casi in cui si verifichi un brusco innalzamento delle concentrazioni dei comuni contaminanti dell aria (fasi di inquinamento acuto). In questi casi, l accresciuta esposizione a vari irritanti atmosferici provoca la riduzione della funzionalità polmonare, l aumento delle malattie respiratorie nei bambini, gli attacchi acuti di bronchite e l aggravamento delle malattie asmatiche. Sono le persone più vulnerabili ad essere più colpite (ad es. anziani, bambini e persone affette da malattie respiratorie e cardiovascolari). Alcuni degli effetti negativi sulla salute verranno analizzati più in dettaglio nella prossima unità, Il trasporto e la qualità dell aria. Effetti sull ambiente Tra gli effetti sull ambiente causati dall inquinamento atmosferico si possono citare: o Gli effetti negativi sul patrimonio animale, forestale ed agricolo o Il degrado degli ecosistemi o I danni provocati alle strutture metalliche, alle opere d arte, ai fabbricati, ai materiali tessili ecc. o La riduzione della visibilità Il meccanismo di aggressione degli inquinanti può essere estremamente rapido oppure prolungato nel tempo. Gli inquinanti possono agire a livello locale, magari distruggendo un area boschiva relativamente piccola, oppure possono agire a livello globale, interessando varie popolazioni della terra. Unità Didattiche - 51

4 I fenomeni di maggiore rilievo sono descritti sotto. Ma prima, viene presentata una panoramica sugli inquinanti principali. Per questa parte si consiglia una lettura del capitolo Inquinamento e qualità dell aria nella guida all insegnamento. Gli inquinanti atmosferici principali Ossidi di Zolfo: normalmente gli ossidi di zolfo presenti in atmosfera sono l anidride solforosa (SO 2 ) e l anidride solforica (SO 3 ). Questi composti spesso vengono indicati con il termine comune SO x. L anidride solforosa (o biossido di zolfo) è un gas incolore, irritante, non infiammabile, molto solubile in acqua e dall odore pungente. Dato che è più pesante dell aria tende a stratificarsi nelle zone più basse. È senza dubbio l inquinante atmosferico più pericoloso. Deriva dalla ossidazione dello zolfo nel corso dei processi di combustione delle sostanze che contengono questo elemento (es. i carburanti fossili). Le emissioni naturali di biossido di zolfo sono principalmente dovute all attività vulcanica (circa 20 milioni di tonnellate l anno). Le emissioni antropogeniche rappresentano più di 150 milioni di tonnellate l anno e sono dovute principalmente ai processi di combustione dei combustibili fossili e liquidi (carbone, petrolio, gasolio). Oltre il 90% del biossido di zolfo viene prodotto nell emisfero Nord del pianeta. Nell uomo, l elevata solubilità in acqua fa sì che il biossido di zolfo venga facilmente assorbito dalle mucose del naso e del tratto superiore dell apparato respiratorio (fortunatamente, altrimenti la quantità che raggiungerebbe il polmone sarebbe molto maggiore). Causa difficoltà respiratorie ed irritazioni agli occhi. L azione principale a danno dell ambiente consiste nell acidificazione delle precipitazioni meteorologiche (sempre per l elevata solubilità in acqua), creando una pioggia corrosiva sia per le piante sia per gli edifici. E la cosiddetta pioggia acida. Il biossido di zolfo a bassa concentrazione rallenta la crescita delle piante, mentre a livelli più elevati può causarne la morte. Per le leggi e linee di guida che limitano le emissioni SOx, consultare la parte legislazione nella guida all insegnamento. Ossidi di Azoto (NOx): pur essendo presenti in atmosfera diverse specie di ossidi di ozoto, per quanto riguarda l inquinamento dell aria si fa quasi esclusivamente riferimento al termine NOx, che indica la somma pesata del monossido di azoto (NO) e del biossido di azoto (NO 2 ). L ossido di azoto (NO) è un gas incolore, insapore ed inodore; è anche chiamato acido nitrico. È prodotto soprattutto nel corso dei processi di combustione ad alta temperatura assieme al biossido di azoto (che costituisce meno del 5% degli NOx totali emessi). Viene poi ossidato in atmosfera dall ossigeno producendo biossido di azoto. La tossicità del monossido di azoto è limitata, ma quella del biossido di azoto è notevole. Il biossido di azoto è un gas tossico di colore giallo-rosso, dall odore forte e pungente e con grande potere irritante; è un energico ossidante, molto reattivo e quindi altamente corrosivo. Il ben noto colore giallognolo delle foschie che ricoprono le città ad elevato traffico è dovuto a questo gas. Rappresenta un inquinante Unità Didattiche - 52

5 secondario dato che deriva, per lo più, dall ossidazione in atmosfera del monossido di azoto. Il biossido di azoto svolge un ruolo fondamentale nella formazione di smog foto-chimico. Su scala globale, si stima che le emissioni di ossidi di azoto naturali ed antropogeniche siano dello stesso ordine di grandezza (circa 200 milioni di tonnellate). Le sorgenti naturali sono essenzialmente le decomposizioni organiche anaerobiche, che riducono i nitrati a nitriti. La principale fonte antropogenica è data dalle combustioni ad alta temperatura, come quelle che avvengono nei motori degli autoveicoli. L ossido di azoto non provoca grandi effetti nocivi sulla salute dell uomo, ma il biossido di azoto è altamente irritante per le mucose e può contribuire all insorgere di varie alterazioni delle funzioni polmonari, bronchiti croniche, asma ed enfisema polmonare. Gli effetti del biossido di azoto si manifestano generalmente molte ore dopo l esposizione, cosicché spesso le persone non si rendono conto che il loro malessere è dovuto all aria inquinata che hanno respirato. L inquinamento da biossido di azoto ha un impatto sulla vegetazione minore rispetto al biossido di zolfo. Tuttavia, può provocare la senescenza e la caduta delle foglie più giovani. Il meccanismo principale di aggressione è dato dall acidificazione del suolo (piogge acide) che impoverisce il terreno. Per le leggi e linee di guida che limitano le emissioni NOx, consultare la parte legislazione nella guida all insegnamento. Monossido di Carbonio (CO): il 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 d aria (cioè per mancanza di ossigeno). Le emissioni naturali e antropogeniche sono dello stesso ordine di grandezza. Il monossido di carbonio è estremamente diffuso soprattutto nelle aree urbane a causa dell inquinamento prodotto dagli scarichi degli autoveicoli. Gli effetti sull ambiente sono minime, mentre gli effetti sull uomo sono particolarmente pericolosi. 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; ad alte concentrazioni, può provocare la morte. Le principali fonti naturali sono gli incendi delle foreste, le eruzioni dei vulcani, le emissioni da oceani e paludi e l ossidazione del metano e degli idrocarburi in genere, rilasciati naturalmente in atmosfera. La fonte principale antropogenica è l uso di combustibili fossili per i motori a scoppio degli autoveicoli e per le attività industriali (es. impianti siderurgici e raffinerie di petrolio). Per le leggi e linee di guida che limitano le emissioni di monossido di carbonio, consultare la parte legislazione nella guida all insegnamento. Unità Didattiche - 53

6 Particolato Atmosferico: spesso il particolato atmosferico rappresenta l inquinante a maggiore impatto ambientale nelle aree urbane, tanto da indurre le autorità competenti a disporre blocchi del traffico per ridurne il fenomeno. Le particelle sospese sono sostanze allo stato solido o liquido che, a causa delle loro piccole dimensioni, restano sospese nell atmosfera per tempi più o meno lunghi; le polveri totali sospese (PTS) vengono anche indicate come PM (Particulate Matter). Il particolato nell aria può essere costituito da diverse sostanze: sabbia, ceneri, polveri, fuliggine, sostanze silicee di varie natura, sostanze vegetali, composti metallici, fibre tessili naturali e artificiali, sali, elementi come il carbonio o il piombo, ecc. Le fonti del particolato atmosferico sono molteplici (naturali e antropogeniche). Le polveri fini derivano principalmente da processi di combustione (particolato primario) e da prodotti di reazione dei gas (particolato secondario). La frazione grossolana delle polveri si origina in genere da processi meccanici. Il particolato primario di origine antropica è dovuto ancora una volta all utilizzo di combustibili fossili (riscaldamento domestico centrali termoelettriche, ecc.); alle emissioni degli autoveicoli; all usura dei pneumatici, dei freni e del manto stradale; a vari processi industriali (fonderie, miniere, cementifici ecc.). Da segnalare anche le grandi quantità di polveri che si possono originare dalle attività agricole. Le polveri secondarie antropogeniche sono invece dovute essenzialemente all ossidazione degli idrocarburi e degli ossidi di zolfo e di azoto emessi dalle varie attività umane. A prescindere dalla tossicità, le particelle più dannose per la salute dell uomo sono quelle di dimensioni ridotte. Le particelle con dimensione maggiore (15 micron o più) vengono generalmente filtrate nel naso. Il particolato che si deposita nel tratto superiore dell apparato respiratorio (cavità nasali, faringe e laringe) può generare vari effetti irritativi (infiammazione e secchezza del naso o della gola), peggiori se le particelle hanno assorbito sostanze acide (come il biossido di zolfo, gli ossidi di azoto ecc). Per la particolare struttura della superficie, le particelle possono anche assorbire dall aria sostanze chimiche cancerogene, trascinandole nei tratti respiratori dove possono rimanere a lungo. Le persone più vulnerabili sono gli anziani, gli asmatici, i bambini e chi svolge un intensa attività all aperto sia di tipo lavorativo che sportivo. Gli effetti del particolato sul clima locale sono piuttosto evidenti. Il particolato dei fumi e delle esalazioni provoca una diminuzione della visibilità atmosferica ed anche della luminosità (per assorbimento o riflessione della luce solare). Negli ultimi 50 anni, si è notata una diminuzione della visibilità del 50%, ed il fenomeno è più grave più ci si avvicina ai grandi centri urbani. Le polveri sospese favoriscono la formazione di nebbie e nubi, costituendo i nuclei attorno ai quali si condensano le gocce d acqua. Di conseguenza esse favoriscono il verificarsi del fenomeno delle piogge acide. Il particolato inoltre danneggia i circuiti elettrici, e può depositarsi sulle foglie delle piante e formare una patina opaca che, schermando la luce, ostacola il processo della fotosintesi. Unità Didattiche - 54

7 Gli effetti del particolato sul clima terrestre in generale sono invece piuttosto discussi. Sicuramente un aumento del particolato in atmosfera comporta una diminuzione della temperatura terrestre per un effetto di riflessione e schermatura della luce solare. È stato comunque dimostrato che negli anni immediatamente successivi alle più grandi eruzioni vulcaniche di tipo esplosivo, sono seguiti degli anni con inverni particolarmente rigidi. Alcune ricerche affermano che un aumento di 4 volte della concentrazione del particolato in atmosfera comporterebbe una diminuzione della temperatura globale della terra pari a 3,5. Per le leggi e linee di guida che limitano le emissioni di particolato atmosferico, consultare la parte legislazione nella guida all insegnamento. Ozono Troposferico: L ozono è un gas tossico di colore bluastro, costituito da molecole instabili formate da tre atomi di ossigeno (O 3 ); queste molecole si scindono facilmente liberando ossigeno molecolare (O 2 ) ed un atomo di ossigeno estremamente reattivo (O 3 O 2 + O). Per questo motivo, l ozono è un energico ossidante in grado di demolire sia materiali organici che inorganici. L ozono è presente nella stratosfera per più del 90% dove costituisce una fascia protettiva nei confronti delle radiazioni ultravioletti generate dal sole. Per effetto della circolazione atmosferica, esso viene in piccola parte trasportato anche negli strati più bassi (la troposfera), nei quali si forma anche per effetto di scariche elettriche durante i temporali. Nella troposfera, in genere, è presente a basse concentrazioni e rappresenta un inquinante alquanto insidioso. Viene prodotto nel corso di varie reazioni chimiche, in presenza di luce solare, a partire dagli inquinanti primari, soprattutto il biossido di azoto. Gli effetti sull uomo di un esposizione eccessiva all ozono riguardano l apparato respiratorio e gli occhi; da segnalare anche l azione nociva nei confronti della vegetazione e dei materiali. Per le leggi e linee di guida che limitano l ozono troposferico consultare la parte legislazione nella guida all insegnamento. Radon (Rn): Il radon è un gas radioattivo naturale estremamente pericoloso: rappresenta la seconda causa di morte per tumore ai polmoni dopo il fumo di sigaretta. Si stima che causi il decesso di più di 50 mila persone in tutto il mondo ogni anno (più di mille solo in Italia). Per i suo effetti e stato inserito dalla Commissione Internazionale per la Ricerca sul Cancro (IARC) nel Gruppo 1 degli agenti cancerogeni riconosciuti. Chimicamente, è un gas nobile, come l elio o l argon, è inodore, incolore, insapore e reagisce difficilmente con gli altri composti chimici. Il radon è pericoloso per inalazione: tanto maggiore è la sua concentrazione nell aria, tanto più alta è la possibilità di sviluppare un tumore. Questo gas si può liberare anche da alcuni materiali da costruzione (es. il tufo) o dall acqua sorgiva o prelevata dal sottosuolo. Per le leggi e linee di guida che limitano le emissioni di radon, consultare la parte legislazione nella guida all insegnamento. Benzene: il benzene è un idrocarburo aromatico (formula C 6 H 6 ), che, a temperatura ambiente, si presenta come un liquido incolore che evapora all aria Unità Didattiche - 55

8 molto velocemente. È caratterizzato da un odore pungente e dolciastro che la maggior parte delle persone può già percepire alla concentrazione di 1,5-4,7 ppm. Il benzene è altamente infiammabile, ma la sua pericolosità è dovuta principalmente al fatto che è un cancerogeno riconosciuto per l uomo (leucemia). Esposizioni a lungo termine e a concentrazioni relativamente basse possono colpire il midollo osseo e la produzione del sangue; ad alti livelli, provoca sonnolenza, giramenti, perdita di coscienza e morte. Molte industrie usano il benzene per produrre altri composti chimici (lo stirene, il cumene ed il cicloesano per produrre il nylon ed altre fibre sintetiche). Il benzene viene anche utilizzato per produrre gomme, lubrificanti, coloranti, inchiostri, collanti, detergenti, solventi e pesticidi. La produzione mondiale annua di benzene supera oramai i 30 milioni di tonnellate ed è dovuta, per la maggior parte, alla distillazione del petrolio. Le principali cause di emissione di benzene da attività umana sono il fumo di tabacco, le combustioni incomplete del carbone e del petrolio, i gas esausti dei veicoli a motore e le emissioni industriali. A Firenze, quando è stato chiuso il centro storico alla circolazione di autoveicoli, è stato notato un aumento drammatico nei livelli del benzene nell aria. In seguito è stato accertato che questo era dovuto all aumento del numero di motorini entranti in città, in seguito al divieto alle auto. Per le leggi e linee di guida che limitano le emissioni del benzene, consultare la parte legislazione nella guida all insegnamento. Asbestos (amianto): Asbestos o amianto è il nome dato ad un gruppo di minerali altamente fibrosi, che si possono trovare naturalmente nell ambiente. Questi minerali non hanno alcun odore o sapore e sono molto resistenti al calore, oltre ad essere facilmente lavorabili. Sono stati utilizzati in un ampia gamma di prodotti (es. isolanti nei tetti delle case), ma col tempo si è scoperto che il loro deterioramento provoca il rilascio nell ambiente di una quantità di fibre inalabili che, una volta nel polmone, possono provocare dei danni come l asbestosi, il mesotelioma ed il tumore dei polmoni. Per tutti questi motivi, fin dal 1994 l amianto è stato abbandonato e ne è vietata per legge l estrazione, la lavorazione ed il commercio. Oggi il pericolo persiste nei prodotti ancora in circolazione, che vengono lentamente smaltiti in aree appositamente predisposte. IPA (Idrocarburi Policiclici Aromatici): è una classe di composti organici che si formano nel corso delle combustioni incomplete di prodotti organici come il carbone, il petrolio, il gas o i rifiuti. Esistono più di 100 IPA, ma quelli più a rischio di causare danni alla salute di uomini e di animali sono : l acenaftene, l acenaftilen, l antracene, il benzo(a)antracne, il dibenzo(a,h)antracene, il crisene, il pirene,il benzo(a)pirene, l ineno(1,2,3,c,d)pirene, il fenantrene, il fluorantene, il benzo(b)fluoroantene, il benzo(k)fluoroantene, il benzo(g,h,i)terilene e il fluorene. L esposizione alle miscele IPA comporta un aumento dell insorgenza del cancro. Unità Didattiche - 56

9 Per le leggi e linee di guida che governano le emissioni di IPA, consultare la parte legislazione nella guida all insegnamento. I fenomeni principali dell inquinamento atmosferico Effetto serra L effetto serra è un fenomeno senza il quale la vita non sarebbe possibile: consiste nel riscaldamento del pianeta per effetto dei cosiddetti gas serra, che permettono alle radiazioni solari di passare attraverso l atmosfera, mentre ostacolano il passaggio verso lo spazio di parte delle radiazioni infrarosse provenienti dalla superficie della Terra e dalla bassa atmosfera (il calore riemesso). In pratica, si comportano come i vetri di una serra e favoriscono la regolazione ed il mantenimento della temperatura terrestre ai valori odierni. Questo processo è sempre avvenuto naturalmente, e fa sì che la Terra sia circa 33 C più calda di quanto lo sarebbe senza la presenza di questi gas. Alcuni scienziati ritengono che il clima della Terra sia destinato a cambiare, perché le attività umane stanno alterando la composizione chimica dell atmosfera. Le enormi emissioni antropogeniche di gas serra stanno causando un aumento della temperatura terrestre, determinando di conseguenza dei profondi mutamenti climatici sia a livello planetario che locale. Il Comitato Intergovernativo sui Cambiamento Climatici (IPCC) ritiene che la temperatura media del pianeta sia aumentata di circa 0,6 C dal Sulla base delle tendenze attuali di emissione dei gas serra, vi è la stima di un ulteriore aumento della temperatura terrestre tra 1,4 e 5,8 C nel periodo fra il 1990 e il Il conseguente cambiamento climatico comporterebbe delle implicazioni estremamente significative a carico della salute dell uomo e dell integrità dell ambiente. Bisogna sottolineare che il fenomeno dell effetto serra e le sue cause sono oggetto di discussione. La tendenza verso un aumento della temperatura terrestre è dimostrata, ma c è chi sostiene che sia un fenomeno del tutto naturale come quello dell era glaciale. Per questo motivo e per motivi anche legati agli interessi economici opposti alla legislazione che ne conseguirebbe non tutti i paesi hanno aderito al Protocollo di Kyoto (vedi la parte legislazione della guida all insegnamento). In considerazione dei potenziali effetti disastrosi, ci sono delle motivazioni forti per agire con cautela (secondo il principio di precauzione), per ridurre il contributo antropogenico a questo fenomeno. Unità Didattiche - 57

10 La figura 1 qui sotto illustra quali sono questi gas serra e le loro origini: CO 2 Anidride Carbonica 60% N 2 O Protossido di Azoto 6% CH 4 Metano 20% CFC Clorofuorocarbur i 10% Distruzione di terreni e foreste Case, riscaldamento, elettricità Traffico Industria ed Impianti tecnici Agricoltura Il metano è un prodotto della putrefazione naturale degli organismi morti e degli escrementi e rifiuti naturali. Il Protossido di azoto è originato per la maggior parte dalla combustione, dai veicoli ed altri motori a combustione interna. I CFC erano usati per l aria condizionata ed i frigoriferi, e negli spray ad aerosol. Il Biossido di Carbonio o Anidride Carbonica (CO2) è il gas più importante nel contesto dell effetto serra. Alcuni scienziati stimano che la concentrazione di questo gas raddoppierà nei prossimi cento anni. Questo potrebbe causare un aumento della temperatura media globale da 4 a 6 C. 1 Fonte: Unità Didattiche - 58

11 La tabella 2 seguente illustra le quantità di gas inquinanti emesse dai paesi europei: Gas Concentrazioni attuali (ppm) Aumento concentrazioni (%) dal 1750 Contributo al global warming (%) Fonti principali CO % 64% CH4 1,72 145% 20% N2O 0,312 15% 6% Alogenati (HCFC, HFC, PCF,SF6) Non applicabile Non applicabile 10% Combustione di combustibili, deforestazione e cambiamento dell'uso del suolo, produzione di cemento Produzione ed uso di energia (inclusa la biomassa), allevamenti, rifiuti organici in discarica Uso di fertilizzanti, produzione di acido nitrico, combustione di combustibili fossili Industria chimica, refrigerazione, condizionatori d'aria, produzione di alluminio Il Contributo dell'italia alle emissioni di gas di serra in Europa è 14% Piogge Acide 3 Le piogge acide hanno un ph inferiore a 5,6, che rappresenta il ph assunto dell acqua distillata quando raggiunge l equilibrio con il biossido di carbonio atmosferico (CO 2 ). Normalmente quindi, l acqua piovana ha un ph tra quello del latte (6,5) e quello del vino (4,5). Se nell atmosfera aumentano le quantità di sostanze gassose quali l anidride solforica (SO 2 ) e solforosa (SO 3 ), il monossido e biossido di azoto (NO e NO 2 ), o semplicemente il CO 2, queste sostanze reagiscono con l acqua o con l ossidrili (OH) seguendo varie reazioni chimiche e portando alla formazione di acidi quali: S0 2 + H 2 0 -> H 2 S0 3 (acido solforoso ) SO 3 + H 2 0 -> H 2 SO 4 (acido solforico) 2NO 2 + H 2 0 -> HNO 2 + HNO 3 (acido nitroso e nitrico) NO 2 + OH -> HNO 3 (acido nitrico) CO 2 + H 2 0 -> H 2 CO 3 (acido carbonico) 2 Fonte Rapporto sullo stato dell'ambiente in Lombardia, Regione fonte: Fulvio Stel, Unione Meteorologica del Friuli-Venezia Giulia Unità Didattiche - 59

12 In questo modo viene aumentata non solo l'acidità delle precipitazioni (pioggia e neve), ma anche delle deposizioni (brina e rugiada) e delle nebbie. Le molecole di SO 2, SO 3, NO 2 e della CO 2 vengono prodotte per cause naturali, quali eruzioni vulcaniche (SO 2 e SO 3 ) o fulmini (NO 2 e NO 3 ), ma soprattutto dagli insediamenti industriali, in particolare dall'uso dei combustibili fossili, quali il petrolio e i suoi derivati. Poiché queste sostanze sono volatili, possono giungere anche a distanze notevoli dagli insediamenti che li hanno prodotti. Ad esempio, piogge con ph di 3,8 sono state osservate nell'oceano Indiano tra l'australia e l'africa. Mediamente, comunque, le piogge acide sono più frequenti in prossimità delle zone industrializzate, quali l'europa settentrionale e la costa orientale degli Stati Uniti, anche se zone con piogge particolarmente acide sono presenti in Alaska e in Brasile. Uno dei principali effetti delle piogge acide, osservato per la prima volta in Baviera negli anni settanta, è quello sulla vegetazione. Il meccanismo che produce questo effetto non è totalmente noto; sembra comunque assodato che l'acidità delle piogge renda le piante più vulnerabili ai parassiti e quindi ne comporti un generale indebolimento. Sembra che le piogge acide agiscano soprattutto sull'apparato foliare visto che i terreni, in molti casi, possono mettere in atto dei "sistemi tampone" per mantenere costante la loro acidità. Le piogge acide possono avere effetti anche sulle acque dolci superficiali, soprattutto in quelle contenute in bacini non calcarei (che possono contare su un buon effetto tampone). La progressiva riduzione del ph nei bacini superficiali causa, in primo luogo, la scomparsa dei girini, delle salamandre e di piccoli crostacei (basta un ph inferiore a 5,6) seguita, per ph inferiori a 5, dalla scomparsa di trote e lucci. Le piogge acide non sembrano avere effetti diretti sull'uomo, ma sono comunque possibili effetti indiretti difficilmente quantificabili. L'acidità dell'acqua piovana, infatti, provoca il rilascio di metalli pesanti (rame, zinco, cadmio, alluminio, mercurio ecc.) che così possono entrare nel ciclo alimentare umano. Un altro effetto delle piogge acide, purtroppo non secondario, è quello sui monumenti e quindi sul patrimonio artistico. Lo SMOG Quando subentra una condizione meteorologica che si chiama inversione delle temperature, lo smog non riesce a disperdersi nell atmosfera, creando una situazione di rischio per gli abitanti del posto. Nello smog sono presenti centinaia di sostanze chimiche che possono provocare degli effetti nocivi sull uomo (da un semplice fastidio alle vie respiratorie e agli occhi, ad un vero rischio di gravi sintomi di infiammazione dei polmoni e problemi respiratori). Episodi acuti e drammatici ripetutisi nelle città del mondo, durante il secolo scorso, hanno portato i governi e le autorità comunali ad introdurre delle misure per evitare l insorgere di questi episodi. Ma non sono solo gli episodi acuti che pongono un problema per i cittadini. Anche i livelli bassi di inquinamento d aria a cui siamo esposti tutti i giorni possono avere degli effetti nocivi. Unità Didattiche - 60

13 L inquinamento dell aria interna è un problema nei paesi sviluppati dove i materiali isolanti nelle nostre case impediscono agli inquinanti di diffondersi nell atmosfera. Nei paesi sottosviluppati la mancanza di sistemi idraulici nelle case può incoraggiare il diffondersi di infezioni respiratorie. Il Buco nell Ozono Recentemente si è scoperto un altro effetto dell inquinamento dell aria: il buco nell ozono sopra l Antartide. Come si è visto prima, a differenza dell ozono che si forma vicino al suolo ed è considerato altamente inquinante, l ozono atmosferico è uno strato protettivo che funziona come un filtro per le radiazioni ultraviolette del sole. Un livello crescente di radiazioni ultraviolette che raggiungono il suolo può danneggiare la vegetazione e le coltivazioni, con effetti sulla salute umana che possono essere il cancro della pelle e cataratta. L attacco allo strato dell ozono è stato lanciato per la gran parte dalle emissioni di clorofluorocarburi (CFC) dai frigoriferi, dai condizionatori e dagli spray aerosol. Di conseguenza, il Protocollo di Montreal del 1987 ha stabilito che le nazioni sviluppate non producessero livelli di CFC più elevati di quelli dell anno precedente. Altri incontri dal 1990 al 1997 hanno provveduto alla graduale eliminazione degli inquinanti responsabili per il buco dell ozono. facoltativa Attività Didattica 1 Discussione in classe: Il fenomeno dell effetto serra è peggiorato dalle attività umane? importante Attività Didattica 2 Nella cartella di lavoro create una tabella dove si indica quali inquinanti dell aria contribuiscono a quale fenomeno dell inquinamento atmosferico. Inserite nella tabella le fonti principali (antropogeniche e naturali) degli inquinanti. Unità Didattiche - 61

14 facoltativa (ma consigliata) Attività Didattica 3 INDAGINE: ALLA SCOPERTA DELLE FONTI DELL INQUINAMENTO DELL ARIA 4 Per questa attività gli studenti sono invitati ad identificare su una mappa della loro città le aree principali a rischio di inquinamento dell aria. Gli obiettivi sono di identificare le fonti possibili e i tipi di inquinamento dell aria nella comunità facendo riferimento alle informazioni di questa unità, e la loro conoscenza del luogo in cui vivono. L attività sviluppa le capacità di ricerca, di osservazione, di organizzazione ed interpretazione delle informazioni raccolte, e di formulazione delle previsioni. Come altre, questa attività può essere adoperata come parte dell Analisi della Situazione in preparazione al piano finale. Potrebbe servire anche come base per una visita (ad es. monitoraggio dell aria). Materiale necessario: Una mappa grande della comunità Puntine colorate Cosa fare 1. Distribuire il foglio di lavoro (vedi sotto). Chiedere agli studenti se pensano che l inquinamento dell aria sia un fenomeno presente nella loro comunità (vicino a casa oppure nelle vicinanze della scuola). Se rispondono di no, chiedere se l inquinamento dell aria è sempre visibile. Se rispondono di sì, chiedere come sanno quando è presente. Quali sono i segni visibili dell inquinamento dell aria? 2. Fare una lista dei segni visibili dell inquinamento identificati dagli studenti, inserendola sul foglio di lavoro sotto Segni di Inquinamento. Se necessario, stimolare la discussione dando il fumo come un esempio di inquinamento visibile. Quando completa, la lista dovrebbe includere: fumo, odori, piante ed alberi appassiti o scoloriti, edifici e monumenti danneggiati o scoloriti. 3. Sotto il titolo Effetti sulla salute chiedere agli studenti di inserire alcuni effetti nocivi provocati dagli inquinanti dell aria 4. Chiedere agli studenti da dove, secondo loro, proviene l inquinamento nella loro comunità? Quali sono le fonti dell inquinamento? Dovranno essere inseriti sotto il titolo Fonti d inquinamento. Se necessario, stimolare la discussione proponendo traffico veicolare come fonte di inquinamento. La lista completa dovrebbe includere, tutte le fonti illustrate nella figura sulla 1 pagina. Non dimenticate gli inquinanti che vengono portati dal vento da altre località! 4 Attività adattata dal Project A.I.R.E. della USA Environment Protection Agency Unità Didattiche - 62

15 5. Sistemare la mappa su un muro oppure su un cavalletto da pittore. Portare l attenzione degli studenti su alcuni punti di riferimento (la vostra scuola, il comune, le fabbriche, e strade principali, centri commerciali). Chiedere agli studenti di indicare alcune delle fonti principali di inquinamento nella località. Spiegare che la mappa potrebbe servire come punto iniziale per una discussione con un rappresentante della Provincia, oppure con commercianti o cittadini che parteciperanno negli sondaggi e questionari che faranno parte della vostra Analisi della Situazione. 6. Dividere la classe in piccole squadre. Assegnare ad ogni squadra la responsabilità di raccogliere informazioni più dettagliate sulle possibili fonti di inquinamento elencate prima. Sulla mappa, quindi, si può collegare un certo tipo di inquinamento ad una fonte specifica, illustrando allo stesso tempo gli effetti di questa sostanza sulla salute. Suggerire che le A.S.L locali, il comune e alcune ONG (come per esempio Legambiente) ed agenzie come l ARPA possono dare informazioni locali sulle fonti di inquinamento nella comunità. Suggerire anche di cercare sui siti internet soprattutto quella della Provincia di Torino e del Comune. 7. Chiedere agli studenti di fare una breve presentazione delle informazioni raccolte (i segni, gli effetti e le fonti dell inquinamento dell aria). Durante la loro ricerca, hanno scoperto altri tipi di inquinamento? Le presentazioni potrebbero essere fatte in occasione di una visita da un rappresentante della Provincia, o altra organizzazione. 8. Le conclusioni a cui arrivano gli studenti possono essere integrate nelle Analisi della Situazione (anche come un poster). Magari diverse persone possono lavorare insieme per disegnare dei poster su temi diversi, es. fonti di inquinamento, tipi di inquinanti, effetti sulla salute, sull ambiente ecc. Unità Didattiche - 63

16 Foglio di Lavoro ALLA SCOPERTA DELLE FONTI DELL INQUINAMENTO DELL ARIA Segni di Inquinamento Effetti dell Inquinamento sulla Salute e sull Ambiente Fonti di Inquinamento Unità Didattiche - 64