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Inquinamento atmosferico L'inquinamento atmosferico è una forma di inquinamento, ovvero l'insieme di tutti gli agenti fisici, chimici e biologici che modificano le caratteristiche naturali dell'atmosfera terrestre. Gli effetti sulla salute umana dovuti alla scarsa qualità dell'aria coinvolgono principalmente il sistema respiratorio e il sistema cardiovascolare[1]. Le reazioni individuali agli inquinamenti atmosferici dipendono dal tipo di inquinante a cui una persona è esposta, dal grado di esposizione, dallo stato di salute dell'individuo e dalla genetica. L'inquinamento dell'aria interna e la scarsa qualità dell'aria urbana sono elencati come due dei peggiori problemi di inquinamento tossico al mondo nel rapporto del 2008[non chiaro]. L'inquinamento dell'aria esterna causa da 2,1 a 4,21 milioni di morti ogni anno. Complessivamente, l'inquinamento atmosferico provoca la morte di circa 7 milioni di persone in tutto il mondo ogni anno ed è il più grande rischio singolo per la salute ambientale del mondo.[2] DescrizioneNel 1973 Williamson ha proposto la distinzione tra inquinante e contaminante: un contaminante è "ogni cosa che viene aggiunta all'ambiente che causa una deviazione dalla composizione geochimica media"; l'inquinante, invece, è un contaminante che causa effetti nocivi all'ambiente.[3] I fenomeni di inquinamento atmosferico sono il risultato di una complessa competizione tra fattori, che portano ad un accumulo degli inquinanti, ed altri che invece determinano la loro rimozione e la loro diluizione nell'atmosfera. L'entità e le modalità di emissione (sorgenti puntiformi o diffuse, altezza di emissione), i tempi di persistenza degli inquinanti e il grado di mescolamento dell'aria sono alcuni dei principali fattori che producono variazioni spazio-temporali della composizione dell'aria. Questo è uno dei problemi maggiormente sentiti dalle popolazioni dei grandi agglomerati urbani, di cui ci si è iniziati a preoccupare solamente dagli anni settanta. Da quell'epoca, infatti, in alcuni paesi sono state via via attuate delle politiche per la riduzione degli agenti chimici e di numerose altre sostanze contaminanti presenti nell'aria; queste politiche hanno prodotto l'abbassamento delle concentrazioni di alcuni inquinanti come il diossido di zolfo, il piombo e il monossido di carbonio; ma per altri, ad esempio il diossido di azoto, l'ozono e il particolato atmosferico, agenti per i quali si è scoperto più recentemente la loro criticità per quanto riguarda la salute, non hanno portato i risultati sperati.[senza fonte] In genere, l'inquinamento atmosferico è maggiormente diffuso nelle grandi città per i gas di scarico degli autoveicoli pubblici e privati e del riscaldamento degli edifici,[4] ma è presente anche presso industrie (aziende metalmeccaniche, siderurgiche, farmaceutiche, chimiche, discariche) che non si dotano di impianti per l'abbattimento delle sostanze atmosferiche inquinanti. A causa della circolazione atmosferica e della diffusione chimica degli inquinanti, il fenomeno dell'inquinamento atmosferico tende a interessare anche zone non contaminate, distanti dalla sorgente primaria dell'inquinamento. Definizione di inquinante L'inquinante atmosferico è un fattore o sostanza che determina l'alterazione di una situazione stazionaria attraverso:
L'aria è una miscela eterogenea formata da gas e particelle di varia natura e dimensioni. La sua composizione si modifica nello spazio e nel tempo per cause naturali, cosicché risulta arduo definirne le caratteristiche di qualità. L'impossibilità di individuare le proprietà di un ambiente incontaminato di riferimento induce a introdurre il concetto di inquinamento atmosferico stabilendo uno standard convenzionale per la qualità dell'aria. Si ritiene quindi inquinata l'aria la cui composizione ecceda limiti stabiliti per legge allo scopo di evitare effetti nocivi sull'uomo, sugli animali, sulla vegetazione, sui materiali o sugli ecosistemi in generale. Il fatto che gli inquinanti reagiscano porta a distinguere tra inquinante:
Esistono inoltre inquinanti, come il particolato fine, in cui, secondo molti studi, si equivalgono numericamente le componenti primarie e secondarie. Principali cause  Le cause dell'inquinamento atmosferico possono essere distinte in naturali o antropiche.[5]
Cause antropicheLe principali cause antropiche di inquinamento sono:
I vari mezzi di trasporto possono impattare in modo differente sull'ambiente a seconda delle loro caratteristiche, innanzitutto maggiore è la dimensione e peso del mezzo e maggiore saranno le energie necessarie per accelerare e arrestare il mezzo, generando un impatto maggiore rispetto ad un mezzo piccolo di pari tecnologia, sia per quanto concerne gli inquinanti prodotti dal motore e dalla sua fonte d'alimentazione (benzina, gasolio, GPL, metano, elettricità, ecc) che dalle polveri prodotte da pneumatici e freni, ma anche l'impatto ambientale per produrre il mezzo varia molto sia dalle dimensioni che dalla tecnologia, oltre che dal processo produttivo adottato dalla relativa azienda, ultimo fattore è lo smaltimento a fine ciclo vitale del mezzo, alcune soluzioni che possono essere molto valide per ridurre la produzione d'inquinanti (i motori elettrici non producono CO₂ e polveri sottili) durante la fase di utilizzo nel ciclo vitale non sempre lo sono altrettanto per la produzione e dismissione del mezzo ed anche per quanto concerne la produzione del carburante o dell'elettricità[6], in alcuni casi si è visto come i mezzi a motore tradizionale, trasformati in veicoli a gas naturale possano essere competitivi con i veicoli elettrici nell'emissione di CO₂ e come questa vari enormemente a seconda di come viene prodotto il gas naturale (tradizionale, da rifiuti o biomasse oppure sintetico[7])[8]. Rimanendo alle motorizzazioni tradizionali benzina e gasolio, gli studi recenti di Transport&Environment (centro di studi ambientalisti con sede a Bruxelles), hanno analizzato queste 2 tipologie di motore, in particolar modo l'intero processo vitale, il risultato ha evidenziato una maggiore produzione d'inquinanti CO₂ nel caso del motore diesel pur avendo questo un emissioni minore ai gas di scarico dei motori a benzina[9]. L'inquinamento automobilistico quali le polveri sottili poi si ripercuotono nelle abitazioni, in cui si accumula assieme alle polveri prodotte da altre fonti, quali i camini e stufe, sigarette e la cucina, tuttavia l'impatto delle polveri prodotte dai veicolo è proporzionalmente minore rispetto ad altre fonti presenti in casa[10]. Principali inquinantiData la grande varietà di sostanze presenti in atmosfera, sono stati proposti numerosi metodi di classificazione: in primo luogo si può classificare in base alla composizione chimica, per cui si parla principalmente di composti che contengono zolfo, composti che contengono azoto, che contengono il carbonio e composti alogeni. In secondo luogo si può classificare in base allo stato fisico: gassoso, liquido o solido; infine si può suddividere in base al grado di reattività in atmosfera, in sostanze primarie o secondarie. Gli inquinanti primari possono essere di tipo gassoso o particolato.
Tra i gas si segnalano:[12]
Il particolato si classifica in ragione del diametro delle particelle; si considerano grossolane quelle con diametro maggiore di 2.5 µm e fini quelle con diametro inferiore a 2.5 µm. Si distinguono inoltre come inalabili le particelle con diametro minore di 10 µm (PM10). I principali inquinanti secondari di tipo gassoso sono:
Entrambi questi gas intervengono nei complessi meccanismi di reazione che costituiscono il cosiddetto "smog fotochimico" Il particolato secondario può derivare da reazioni chimiche e chimico-fisiche che coinvolgono inquinanti gassosi sia primari che secondari. I più noti sono:
Contaminanti gassosiContaminanti gassosi importanti sono:
ParticolatoIl particolato è un aerosol di piccole particelle solide classificate in base alle loro dimensioni. Le particelle atmosferiche sono di solito misurate in PTS (Polveri Totali Sospese): PM10 quando il diametro aerodinamico medio è minore di 10 micron (possono raggiungere i polmoni), PM2,5 quando il loro diametro aerodinamico medio è inferiore a 2,5 micron (più dannose perché possono passare attraverso i filtri delle vie aeree respiratorie superiori). L'attenzione si sta ora focalizzando sull'impatto sulla salute di particelle ancora più piccole, le PM0,1 e le cosiddette nanopolveri (ancora più fini), che penetrando ulteriormente a fondo, sono ritenute ancora più dannose. Aria internaPer Inquinamento atmosferico si definisce in generale quello dell'ambiente libero; la qualità dell'aria interna, parametro importante per la salute umana, viene ovviamente alterato oltre che dalle emissioni in casa anche dalla qualità dell'aria esterna all'ambiente considerato, base su cui si sovrappongono eventuali altri inquinanti. EffettiSull'ambienteI principali effetti che gli inquinanti provocano nell'ambiente sono l'effetto serra, e le piogge acide, poi naturalmente comportano anche altri problemi come il buco dell'ozono ed altri problemi meno visibili sulla flora e fauna. L'effetto serra: è un fenomeno climatico che consiste nel riscaldamento degli strati inferiori dell'atmosfera, per effetto della schermatura che offrono alcuni gas in essa contenuti (gas serra), questi ultimi risultano trasparenti alle radiazioni di lunghezza d'onda più corta ed opachi a quelle con lunghezza d'onda più ampia, questo fa sì che le radiazioni con lunghezza d'onda minore riescano ad attraversare questi gas arrivando alla superficie terrestre, dove vengono in parte assorbite ed in parte riflesse; la parte assorbita viene rilasciata sotto forma di infrarossi che hanno una lunghezza d'onda maggiore e quindi rimangono intrappolati dai gas serra. L'aumento dell'effetto serra in seguito alla rivoluzione industriale è stato causato soprattutto dall'immissione di Co2 fossile in atmosfera. Da precisare il fatto che l'effetto serra è in gran parte causato da sostanze non inquinanti, soprattutto dal vapore acqueo. Di per sé non è un fenomeno negativo perché senza di esso la superficie terrestre si presenterebbe con una temperatura media inferiore ai -18 °C invece degli attuali +15 °C, ma può diventare dannoso nel caso si continui ad emettere gas serra in modo incontrollato.  Le piogge acide: l'acqua piovana di norma ha un pH di circa 5,5 quindi leggermente acida a causa della presenza di anidride carbonica (CO2) che forma acido carbonico, a causa dell'inquinamento si disciolgono anche biossido di zolfo (SO2) e vari ossidi di azoto che formano rispettivamente acido solforico (H2SO4) ed acido nitrico (HNO3), che abbassano notevolmente il pH formando le piogge acide; le piogge acide hanno un impatto ambientale notevole, i principali effetti sono corrosione dei monumenti, danneggia le foglie delle piante impedendo la fotosintesi, interferisce sullo sviluppo degli embrioni degli animali acquatici, distrugge i batteri necessari alla decomposizione delle sostanze organiche con conseguente accumulo di sostanze tossiche nei fondali e aumentando l'acidità del suolo influenza il tipo di piante che vi possono crescere inoltre favorisce il passaggio in soluzione di metalli pesanti tossici come il mercurio. Nel 2017 si è notato come negli anni, grazie alle normative sui gas inquinanti, si sono ridotti gli impatti ambientali di tali sostante, le cui emissioni sono state progressivamente ridotte, ma questa riduzione non è stata omogenea tra NOx (ridotto notevolmente) e idrocarburi incombusti (ridotti parzialmente), questo ha portato alla formazione di una autossidazione in fase gassosa degli idrocarburi e alla formazione di idroperossidi organici (tale studio è stato guidato da Paul Wennberg del Caltech e da Henrik Kjaergaard dell'università di Copenaghen), fenomeno che normalmente si verifica già nelle aree rurali dove non vi è una significativa produzione di queste sostanze, notando tuttavia che tale fenomeno si sta riproponendo anche in zone inquinate dove è presente un forte squilibrio tra idrocarburi e NOx, tali idroperossidi costituiscono un elemento irritante e inquinante, che tende a formare particelle aerosol (sospese in aria). Data lo sviluppo recente del fenomeno non sono ancora chiari i rischi per la salute e come tale fenomeno impatterà sull'ambiente[14]. Sulla salute umanaNell'area europea, secondo l'OMS, l'inquinamento da particolato è responsabile della riduzione di 1 anno di vita in media.[15] Le patologie che mostrano un rischio significativamente maggiore sono quelle a carico dell'apparato cardiovascolare e respiratorio, tra cui i tumori al polmone (da notare che il rischio relativo di quest'ultimo resta comunque molto basso rispetto al tabacco). Monossido di carbonio, (CO): Gli effetti negativi del monossido di carbonio sulla salute umana sono legati alla capacità del CO di unirsi all'emoglobina del sangue formando la carbossiemoglobina (COHb). In questo modo il CO occupa il posto normalmente occupato dall'ossigeno, così da ridurre la capacità del sangue di trasporto dell'ossigeno e di conseguenza la quantità di ossigeno che il sangue lascia nei tessuti. Inoltre vi è la possibilità che il CO si unisca ad alcuni composti presenti nei tessuti stessi riducendo la loro capacità di assorbire ed usare ossigeno (Horowitz, 1982)[non chiaro]. La concentrazione di COHb presente nel sangue è naturalmente legata alla concentrazione di CO presente nell'aria che viene respirata (Cobrun et al., 1965)[non chiaro]. Sono molti gli studi fatti per capire il legame tra la percentuale di COHb nel sangue e gli effetti sanitari macroscopici. I danni arrecati dal COHb alla salute umana sono legati essenzialmente agli effetti sul sistema cardiovascolare e sul sistema nervoso.
Effetti sull'agricolturaIn India, nel 2014, è stato riferito che l'inquinamento atmosferico dovuto al carbonio nero e all'ozono a livello del suolo avevano ridotto i raccolti nelle aree più colpite di quasi la metà nel 2011 rispetto ai livelli del 1981. Effetti economiciL'inquinamento atmosferico costa all'economia mondiale € 4 trilioni di euro all'anno a causa delle perdite di produttività e del degrado della qualità della vita, secondo uno studio congiunto della Banca mondiale.[non chiaro] Queste perdite di produttività sono causate da decessi dovuti a malattie causate dall'inquinamento atmosferico. Nel 2013 un decesso su dieci è stato causato da malattie associate all'inquinamento atmosferico e il problema sta peggiorando. Il problema è ancora più acuto nei paesi in via di sviluppo. Il rapporto[non chiaro] afferma che ulteriori perdite economiche causate dall'inquinamento atmosferico, compresi i costi sanitari e gli effetti negativi sulla produttività agricola e di altra natura, non sono state calcolate nel rapporto, e quindi i costi effettivi per l'economia mondiale sono di gran lunga superiori a € 4 trilioni di euro. ContromisureDisastri storici rilevantiLa peggiore crisi di inquinamento civile a breve termine del mondo è stata il disastro di Bhopal del 1984 in India. I vapori industriali fuoriusciti rivelano che i decessi sono almeno 3787 persone e feriti da 150.000 a 600.000. Il Regno Unito subì il suo peggior evento di inquinamento atmosferico quando il Grande Smog del 4 dicembre del 1952 si formò su Londra. In sei giorni sono morti più di 4.000 e stime più recenti hanno portato la cifra a quasi 12.000. Si ritiene che una perdita accidentale di spore di antrace da un laboratorio di guerra biologica nell'ex Unione Sovietica nel 1979 vicino a Sverdlovsk abbia causato almeno 64 morti. Il peggior singolo incidente di inquinamento atmosferico negli Stati Uniti si è verificato a Donora, in Pennsylvania, a causa delle emissioni di una fabbrica di produzione di zinco alla fine di ottobre 1948, quando 20 persone sono morte e oltre 7000 sono stati feriti. Meteorologia dell'inquinamento atmosferico Pressoché la totalità dei fenomeni di inquinamento atmosferico avviene nella porzione più bassa dell'atmosfera chiamata "Planetary Boundary Layer" (Strato Limite Planetario), o PBL. Il PBL comprende la parte di troposfera nella quale la struttura del campo anemologico risente dell'influenza della superficie terrestre e si estende fino a oltre 1 km di altezza. I più importanti fattori meteorologici che interessano i fenomeni di inquinamento atmosferico sono:[12]
La stabilità atmosferica assume un ruolo fondamentale nella dispersione degli inquinanti. Nella troposfera la temperatura dell'aria normalmente decresce all'aumentare dell'altitudine. Il profilo di temperatura di riferimento per valutare il comportamento delle masse d'aria è quello osservato per una particella d'aria che si innalza espandendosi adiabaticamente. Quando il profilo reale coincide con quello di riferimento, una particella d'aria - a qualsiasi altezza venga portata - si trova in equilibrio indifferente, cioè non ha alcuna tendenza né a salire né a scendere (atmosfera neutra). Quando la temperatura decresce con l'altezza più velocemente del profilo di riferimento, le particelle d'aria ad ogni quota si trovano in una condizione instabile perché se vengono spostate sia verso il basso che verso l'alto continuano il loro movimento nella medesima direzione allontanandosi dalla posizione di partenza. Se invece la temperatura decresce con l'altezza più lentamente del profilo adiabatico, o addirittura aumenta (situazione detta di inversione termica), le particelle d'aria sono inibite sia nei movimenti verso l'alto che verso il basso e la situazione è detta stabile. Condizioni neutre si verificano tipicamente durante le transizioni notte-giorno, in presenza di copertura nuvolosa, o con forte vento. Condizioni instabili si verificano quando il trasporto di calore dal suolo verso l'alto è notevole, come accade nelle giornate assolate. Le condizioni stabili, che si verificano tipicamente nelle limpide notte continentali con vento debole, sono le più favorevoli ad un ristagno ed accumulo degli inquinanti. I più gravi episodi di inquinamento si verificano in condizioni di inversione termica; in questi casi infatti gli inquinanti emessi al di sotto della quota di inversione (a meno di possedere un'energia meccanica sufficiente a forare l'inversione), non riescono ad innalzarsi poiché risalendo si trovano ad essere comunque più freddi e dunque più pesanti dell'aria circostante.
Normativa italianaAlcune norme riguardanti gli inquinanti atmosferici per la Comunità Europea (CEE) e attuati in Italia sono elencati di seguito:
La direttiva CE 2008/50 definisce e riorganizza le normative precedenti in un testo unico, tiene in considerazioni e linee guida sviluppate dall'OMS su base di studi scientifici, definisce un elenco di inquinanti normati, fornisce le definizioni di aria e ambiente, inquinanti e livelli, delinea gli obbiettivi da ottenere in futuro, definisce i limiti, i livelli critici soglie di allarme e di informazione ecc. Il Decreto Legislativo 155 del 2010 recepisce l'ultima direttiva europea e ne costituisce l'applicazione a livello italiano. tra le sue finalità, il mantenimento della qualità dell'aria ambiente, laddove buona ,ed il suo miglioramento negli altri casi.[16] Scenari futuriSi prevede che l'Africa possa rappresentare la metà delle emissioni inquinanti del mondo entro il 2030. Secondo un rapporto[non chiaro], l'Africa sub-sahariana sta vivendo un inquinamento in rapido aumento, derivato da molte cause, tra cui la combustione della legna per cucinare e dei rifiuti abbandonati, il traffico, le industrie agroalimentari e chimiche, la polvere di sabbia del Sahara trasportata dai venti attraverso l'area del Sahel, tutto ciò rafforzato da una maggiore crescita demografica e densità urbana. Note
Bibliografia
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