Ozono O 3. Gas bluastro, odore pungente agliaceo Altamente reattivo e energico ossidante

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Florindo Paoletti
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1 Ozono O 3 Gas bluastro, odore pungente agliaceo Altamente reattivo e energico ossidante

2 Ozono troposferico Inquinante secondario Ossidante fotochimico Componente dello smog fotochimico Impiegato nella disinfezione

3 Effetti dell ozono Danni alle vie respiratorie e oculari irritazione vie aeree, riduzione capacità polmonare Danni alla vegetazione blocca fotosintesi Danni ai materiali cracking gomma Gas serra

4 Effetti di O 3 Effetti sull uomo Concentrazione presenza avvertibile secchezza delle fauci irritazione agli occhi oppressione toracica mancanza di coordinazione edema 0,05 ppm 0,1 ppm 1-3 ppm 9 ppm A livello troposferico la [c] di O 3 è di 0,03-0,07 ppm

oppressione toracica mancanza di coordinazione edema 0,05 ppm

5 Analizzatore di O 3 Norma tecnica di riferimento: UNI EN Metodo normalizzato per la misurazione della concentrazione di ozono mediante fotometria ultravioletta. Principio di misura: assorbimento UV (chemiluminescenza) Modalità di funzionamento: l analizzatore di ozono sfrutta l assorbimento di questo gas nell UV a=254 nm e poi ne calcola la concentrazione mediante la legge di Lambert-Beer. Nella camera di misura entra in modo alternato aria ambiente tal quale ed aria ambiente preventivamente passata attraverso un filtro selettivo per l ozono. Una lampada UV, in grado di emettere alla lunghezza d onda appropriata, fa sì che parte della radiazione venga assorbita dalle molecole di ozono, causando una diminuzione di intensità che viene registrata da un detector. Dall alternanza delle misure con e senza ozono, lo strumento ne determina la concentrazione in aria ambiente.

mediante la legge di Lambert-Beer. Nella camera di misura entra in modo alternato aria ambiente tal quale ed aria ambiente preventivamente passata attraverso un filtro selettivo per l ozono.

6 Smog Smoke + Fog Smog riducente Smog fotochimico Stato di smog severa irritazione agli occhi visibilità < 3 miglia umidità < 60 %

7 Smog solforoso Smog classico Smog di Londra Smog riducente Caratterizzato dalla presenza di SO 2 Tipicamente invernale Comune nei climi umidi e freddi

8 Smog ossidante Smog attuale Smog di Los Angeles Smog fotochimico Caratterizzato dalla presenza di ossidanti fotochimici come O 3 Tipicamente estivo Comune nei climi caldi e asciutti

10 Ossidante fotochimico Sostanza capace di ossidare lo ioduro a iodio : O 3 ozono H 2 O 2 acqua ossigenata ROOR perossidi ROOH idroperossidi Perossiacilnitrati (PAN) R-CO-O-O-NO 2 Esclusione NO 2

11 Formazione dello smog fotochimico Luce ultravioletta sole Idrocarburi da automobili e naturali Ossidi di azoto da automobili e naturali NO 2 + hv NO + O λ < 420 nm O + O 2 O 3

12 Formazione dello smog fotochimico Ciclo fotolitico del biossido di azoto NO 2 + hv NO + O k 1 O + O 2 M O 3 k 2 O 3 + NO NO 2 + O 2 k 3 [ ] k k [ NO ] [ NO] 1 2 O3 = 3

13 Formazione dello smog fotochimico NO 2 + hv NO + O O + O 2 M O 3 O 3 + NO NO 2 + O 2 RH + (HO, O 3, O) ROO ROO + NO RO + NO 2 [ ] k k [ NO ] [ NO] 1 2 O3 = 3

14 Effetti dello smog fotochimico Effetti sulla salute umana (irritazione agli occhi O 3, aldeidi, acilnitrati) Effetti sui materiali (cracking della gomma O 3 ) Effetti sull atmosfera (riduzione della visibilità aldeidi) Effetti sulle piante (blocco della fotosintesi acilnitrati e O 3 )

della gomma O 3 ) Effetti sull atmosfera (riduzione della visibilità

16 Nelle aree urbane la concentrazione di NO comincia ad aumentare nelle prime ore della mattina (autoveicoli, accensione impianti termici); dopo alcune ore la concentrazione di NO inizia a diminuire ed aumenta quella di NO2 a causa del processo di ossidazione dell NO Durante le ore centrali della giornata, a mano a mano che aumenta la radiazione solare, aumenta anche la frazione di NO2 che si converte in NO, originando l ossigeno monoatomico che produce poi l ozono Sfasamento dei processi di produzione di NO, NO2 e O3 Effetti nocivi smog fotochimico:irritazione vie respiratorie,affaticamento, edemi polmonari. Danni vegetazione (necrosi foglie dovuta all ozono)

aumenta la radiazione solare, aumenta anche la frazione di NO2 che si converte in NO, originando l ossigeno monoatomico che produce poi l ozono Sfasamento dei

18 LE PIOGGE ACIDE Con il termine piogge acide processo di ricaduta dall atmosfera di particelle, gas e precipitazioni acide. Se questa deposizione acida avviene sotto forma di precipitazioni (piogge, neve, nebbie, rugiade, ecc.) si parla di deposizione umida, in caso contrario il fenomeno consiste in una deposizione secca. Chimica dell'ambiente

Se questa deposizione acida avviene sotto forma di precipitazioni (piogge, neve,

19 LE PIOGGE ACIDE Le piogge acide sono causate essenzialmente dagli ossidi di zolfo (SOx) in parte minore, dagli ossidi d'azoto (NOx), presenti in atmosfera sia per cause naturali che per effetto delle attività umane. Se non entrano in contatto con delle goccioline d acqua, questi gas e soprattutto i particolati acidi che da loro si formano pervengono al suolo tramite deposizione secca. Chimica dell'ambiente

20 LE PIOGGE ACIDE Questa deposizione può avvenire secondo meccanismi differenti dettati principalmente: dalle dimensioni delle particelle (per impatto e gravità), dallo stato d aria a contatto con la superficie ricevente dalla struttura chimica e fisica della superficie stessa. Chimica dell'ambiente

impatto e gravità), dallo stato d aria a contatto con la superficie

21 LE PIOGGE ACIDE: accelerano il decadimento dei materiali da costruzione e delle vernici; compromettono poi la bellezza ed il decoro degli edifici, delle statue e delle sculture patrimonio culturale di ogni nazione. Prima di raggiungere il suolo, i gas SOx e NOx e i loro derivati, solfati e nitrati, contribuiscono ad un peggioramento della visibilità con danni alla salute umana. Chimica dell'ambiente

22 LE PIOGGE ACIDE ph < 5 Precipitazioni significativamente più acide della pioggia normale, già di per se moderatamente acida per la presenza di CO 2 atmosferica disciolta che forma acido carbonico CO 2 + H 2 O (aq) H 2 CO 3 (aq) H 2 CO 3 (aq) H + + HCO 3 - ph = 5.6 Chimica dell'ambiente

23 LE PIOGGE ACIDE Le due specie acide che predominano in una pioggia acida sono: H 2 SO 4 (da SO 2 ) HNO 3 (da NO x ) Tali acidi si formano durante il trasporto della massa d aria che contiene gli inquinanti primari. Chimica dell'ambiente

24 LE PIOGGE ACIDE SO x Normalmente gli ossidi di zolfo presenti in atmosfera sono: l anidride solforosa (SO 2 ) l anidride solforica (SO 3 ); questi composti vengono anche indicati con il termine comune SOx. Chimica dell'ambiente

25 Deposizioni acide Deposizioni umide Inquinanti acidi deposti sono disciolti in un mezzo acquoso Pioggia, neve, nebbia, brina, rugiada Deposizioni secche Inquinanti acidi deposti sono assorbite/adsorbite senza essere prima sciolti nell acqua atmosferica Gas, particolato

26 Formazione SO 2 (g)+ HO M HOSO 2 H 2 O H 2 SO 4 {O}(aq) + S(IV)(aq) 2 H + + SO 4 2- NO 2 + HO M HNO 3

27 Idrometeore Pioggia Precipitazione di gocce d acqua con diametro superiore a 0,5 mm e con velocità di caduta superiore a 3 m/s. Pioviggine Precipitazione di numerosissime microscopiche goccioline d acqua di diametro inferiore a 0,5 mm che spesso volteggiano nell aria e con una velocità di caduta molte debole. Neve Precipitazione solida formata da cristalli di ghiaccio a struttura stellata (fiocchi). Si verifica quando la temperatura a 1 metro dal suolo misura circa 2 C o meno. Velocità di caduta è molto lenta. Se i fiocchi hanno un diametro di 1 mm circa, avremo nevischio

28 Idrometeore Grandine Precipitazione piuttosto violenta di chicchi di ghiaccio, con diametro che oscilla tra i 5 ai 50 mm Nebbia Ha una struttura fisica identica a quella delle nubi, però avviene a diretto contatto con il suolo. Nebbia visibilità inferiore a metri; Foschia visibilità compresa tra e metri. Rugiada è un deposito di piccole goccioline d acqua su una superficie causato dalla condensazione del vapore acqueo presente nell'aria quando questa si raffredda al di sotto del punto di rugiada Brina è un deposito di uno strato di cristalli di ghiaccio su una superficie causato dal congelamento del vapore acqueo presente nell'aria al di sotto di 0 C

29 Nebbie acide Nuvola : acqua liquida 1 g/m 3 Nebbia: acqua liquida 0,1 g/m 3 Nebbia acida ph fino a 2-3

30 Estensione del problema Problema regionale Difficoltà nella stima delle deposizioni acide

31 Effetti delle deposizioni acide sugli ecosistemi Danni a corpi d acqua d alta quota (molto sensibili) moria di pesci e altre forme di vita acquatica Danni alle foreste e all agricoltura perdita di nutrienti e metalli dal suolo rilascio di alluminio dalle rocce dissoluzione di metalli come rame e piombo nelle condutture dell acqua Abbassamento del ph di laghi insistenti su fondali a base di rocce silicee

32 Effetti delle deposizioni acide sui materiali Danni a materiali calcarei di edifici e monumenti dissoluzione superficiale, aumento porosità materiale, diminuzione resistenza meccanica Danni ai manufatti di bronzo microfratture, indebolimento struttura, depositi di solfato e ossido di rame

33 Effetti delle deposizioni acide sull uomo Non corrosive Irritanti per le vie respiratorie (soprattutto le nebbie acide)

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