Chimica ambientale. - Chimica dell atmosfera (N 2, 78%; O 2, 21%; Ar, 1%; CO 2, 0,03%) (più vapore acqueo variabile) - Sostanze organiche tossiche

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Pio Volpi
4 anni fa
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1 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 Stratosfera: (tra 15 e 50 km) Troposfera: (fino a 15 km) - Chimica dell acqua - Combustibili e fonti energetiche strato e buchi di ozono - smog fotochimico - piogge acide - gas tossici/nocivi - effetto serra - pesticidi/diossine - PCB - IPA

2 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) Radiazioni ultraviolette (da 400 a 200 nm) UV-C UV-B UV-A nm nm nm Assorbite da DNA Mutazioni genetiche Cancro della pelle Interferenze con fotosintesi -INTERAGENTE in basso - CON TERRE EMERSE E OCEANI GAS DELL ATMOSFERA + LUCE REAZIONI FOTOCHIMICHE

3 GAS DELL ATMOSFERA + LUCE REAZIONI FOTOCHIMICHE aria bassa densità, intense UV-C elevata ionizzazione => [O] > [O 2 ] Termosfera Mesosfera aria più densa UV-C meno intense [O 2 ]>[O] -> OZONO no UV-C solo O 2 -> no OZONO O 3 Tutto UV-C O 2 + hν -> 2 O Fotodissociazione O 2 sopra la stratosfera O 2 e N 2 assorbono (per lo più) < 120 nm O 2 assorbe (per lo più) nm UV-B nella stratosfera O 2 assorbe (in parte) nm O 3 assorbe nm in parte arrivano sulla superficie terrestre

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

4 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 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 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) Urto con altro atomo o molecola (M) e seguente dissipazione E come calore Assorbimento di un fotone specie elettronicamente eccitata Dissociazione Reazione diretta Luminescenza (emissione di luce) (fluorescenza, fosforescenza, chemiluminescenza Fotoionizzazione

5 Assorbimento di un fotone Luminescenza (emissione di luce) (fluorescenza, fosforescenza, chemiluminescenza) Transizioni non radianti Chemiluminescenza (bioluminescenza) poche reazioni, ma reagenti di importanza ambientale

6 FORMAZIONE E DISTRUZIONE NON CATALITICA DI OZONO Termosfera, mesosfera e alta stratosfera aria bassa densità, intense UV-C elevata ionizzazione => [O] > [O 2 ] Stratosfera aria più densa UV-C meno intense [O 2 ]>[O] -> OZONO Troposfera no UV-C solo O 2 -> no OZONO STRATO DI OZONO!

7 PROCESSI CATALITICI (distruzione ozono) dicloroperossido

8 QUINDI: ANCHE SE: nella stratosfera sono le forme prevalenti, non radicaliche e inattive alla catalisi MA nella bassa stratosfera: inverno primavera NO 2. + HO. anche se lento!

CFC (clorofluorocarburi) Aumento livello di Cl 2 nella stratosfera, soprattutto i «forti» (no H) MA: elevato numero di H -> infiammabili Inoltre no persistenti ma liberano cloro per decomposizione

9 CFC (clorofluorocarburi) Aumento livello di Cl 2 nella stratosfera, soprattutto i «forti» (no H) MA: elevato numero di H -> infiammabili Inoltre no persistenti ma liberano cloro per decomposizione rapida Rimedi temporanei: liberare etano e propano nell atmosfera catturano Cl* trasformandolo in HCl (ma piogge acide, oltre alla produzione dei radicali liberi) HFC-134a Privi di cloro, vita più breve, per reazione con HO* liberano HF, legame molto forte, non decompone, quindi non libera F*

10 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: O 3 + NO* NO 2 + O 2 Ossia l NO liberato dalle auto elimina in parte l ozono (zone rurali, minor inquinamento, esposte a livelli di ozono maggiori che zone urbane!)

11 Riepilogo SISTEMATICA della CHIMICA della STRATOSFERA 1. Reazioni Ossigeno atomico (legame con altri atomi elettronegativi, debole, rottura esotermica) Y-O + O Y + O 2 con Y-O = O 3 HOO. ClO. BrO. NO Decomposizione fotochimica Y-O + luce solare Y + O (UV-B) 3. Reazione con NO. Y-O + NO.. Y + NO2 4. Sottrazione ossigeno da ozono Con X = HO. Cl. Br. NO. O 3 + X. O 2 + XO. 5. Reazione di 2 Y-O (elevata concentrazione) 2 O 3 3 O 2 2 HOO. HOOH + 2 O 2 HOO. + O 3 HO. + 2 O 2 HOO. + ClO. HOCl + O 2 O anche formazione di dimeri YOOY (2 NO 2. N2 O 4 o 2 ClO. ClOOCl) che però in genere decompongono, sempre per via fotochimica

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