UOMO
CHIMICA
TERRA
ECOLOGIA
Disciplina che studia le interazioni reciproche tra l’ambiente
[ insieme di fattori chimico – fisici e biologici ]
e gli organismi in esso presenti
BIOSFERA
Parte della Terra abitata dagli esseri viventi
Insieme di più ECOSISTEMI
[ un ecosistema è formato da una comunità, dall’ambiente fisico in cui essa vive e dalle relazioni che si
stabiliscono tra essi ]
Nel corso del XIX secolo la civiltà moderna ha profondamente alterato l’ambiente , soprattutto a causa
dello sviluppo industriale e tecnologico.
INQUINAMENTO
Insieme delle alterazioni provocate nell’ambiente
dall’immissione in atmosfera , nelle acque e nel suolo di
sostanze o fattori fisici nocivi e contaminanti, in dosi
eccedenti la naturale capacità di autodepurazione degli
ecosistemi
APPROCCIO INTERDISCIPLINARE
 BIOLOGIA : permette di capire i processi attraverso i quali gli organismi viventi interagiscono con
l’ambiente ed i suoi cicli di trasformazione
 FISICA : definisce le condizioni di base dell’ambiente e l’azione di inquinanti come il rumore e le
onde elettromagnetiche
 MATEMATICA : consente di quantificare i vari fenomeni in termini numerici
 CHIMICA : permette di comprendere i meccanismi attraverso i quali le sostanze inquinanti si
formano ed agiscono
La CHIMICA è indispensabile nel controllo e nella prevenzione
dell’inquinamento attraverso :




minore consumo di materie prime
massima utilizzazione di sottoprodotti
minore produzione di rifiuti
messa a punto di nuove tecnologie e di nuovi processi produttivi compatibili con le risorse
disponibili
CICLI BIOGEOCHIMICI
Rappresentano trasformazioni naturali con continuo trasferimento
degli elementi [ ossigeno, carbonio, azoto, fosforo …] dal mondo
vivente a quello non vivente e viceversa , con continuo
rinnovamento delle attività vitali
L’inserimento dell’uomo [ attività antropica ] in queste trasformazioni naturali può modificare gli
equilibri esistenti
con conseguenti danni per l’ecosistema generale
CICLO DEL CARBONIO
CICLO DELL’AZOTO
CICLO DEL FOSFORO
L’ARIA : ciò che respiriamo
Rappresenta la riserva degli elementi fondamentali
[ carbonio sotto forma ci CO2 , ossigeno ed azoto ]
che vengono scambiati con l’ambiente circostante attraverso
i cicli biogeochimici
COMPOSIZIONE :
•
•
•
•
•
Variabile a seconda dell’altitudine
N2 = 78 %
O2 = 21 %
Ar = 0,93 %
CO2 = 353 ppm
Vapore acqueo = 0 – 4 % [ a seconda del clima ]
In condizioni normali , la temperatura dell’aria diminuisce con
l’aumentare dell’altezza di 6 – 10 °C per ogni Km consentendo così
un suo costante rimescolamento a causa della spontanea risalita
dell’aria più calda.
In situazioni particolari [ come nel caso del raffreddamento del
terreno ] si verifica il fenomeno dell’ INVERSIONE TERMICA
[ lo strato inferiore dell’aria è più freddo di quello superiore ] che ,
in caso di immissione di fumi inquinanti, provoca il ristagno degli
stessi a quote molto basse.
Aria più fredda
Aria più calda
Aria più calda
Aria più fredda
Negli strati più bassi è presente anche il PULVISCOLO ATMOSFERICO
che diminuisce la trasparenza dell’aria favorendo la formazione di
nubi e nebbie [ le particelle solide in sospensione agiscono come
centri di condensazione del vapore acqueo ] .
INQUINAMENTO DELL’ARIA
CAUSE E CONSEGUENZE
Nell’atmosfera vengono immesse molte sostanze derivanti da
processi naturali [ decomposizione della materia organica e
vulcanismo] e dall’attività umana [ processi industriali , impiego di
combustibili fossili , traffico veicolare , impianti di incenerimento
dei rifiuti … ] . Le immissioni naturali sono tendenzialmente stabili
nel tempo , mentre quelle antropiche tendono a crescere in modo
Continuo compromettendo il normale equilibrio dell’ecosistema.
PRINCIPALI INQUINANTI DELL’ARIA
CO2
CO
SO2 NOX
CFC
O3
Particolato
ANIDRIDE CARBONICA
È prodotta principalmente dalla respirazione degli organismi viventi.
Le attività umane contribuiscono all’aumento di CO2 con l’impiego di
combustibili fossili [ 77 % ] e con la deforestazione [ 23 % ] che
provoca la riduzione della fotosintesi [ che impiega CO2 ed acqua in
presenza di energia luminosa per la produzione di sostanze
organiche e O2 ].
L’anidride carbonica assorbe le radiazioni IR rafforzando l’effetto
serra con conseguente aumento della temperatura dell’atmosfera.
EFFETTO SERRA
Conservazione dell’energia fornita dal Sole alla Terra
attraverso il fenomeno combinato del riscaldamento
della superficie terrestre e dell’assorbimento selettivo
di una parte di questa energia ad opera di alcune
sostanze presenti nell’atmosfera [ vapore acqueo ,
anidride carbonica e ozono ]
MONOSSIDO DI CARBONIO
È un potente veleno che si lega irreversibilmente
all’emoglobina del sangue , impedendo il trasporto di
ossigeno ai tessuti.
Deriva dalla combustione incompleta dei carburanti
e la sua concentrazione nelle aree urbane è dovuta ai
gas di scarico dei veicoli [ attualmente la sua
immissione nell’ambiente è parzialmente diminuita
grazie all’impiego delle marmitte catalitiche ].
Valore limite : 40 mg / m3
[ Concentrazione media oraria ]
SO2
ANIDRIDE SOLFOROSA
Proviene da emissioni vulcaniche e dalla combustione di combustibili
fossili contenenti zolfo come impurezza [ petrolio e suoi derivati ].
Circa il 41 % dello zolfo immesso in atmosfera è do origine antropica.
S + O2  SO2
Concentrazioni di 0,1 – 0,2 ppm sono
dannose per la salute umana
2SO2 + O2  2SO3 Reazione accelerata in presenza di
particolato [ catalisi eterogenea ]
SO3 + H2O  H2SO4
PIOGGIE ACIDE
Valore limite : 250 mg / m3 [ Concentrazione media giornaliera ]
OSSIDI DI AZOTO
Il monossido di azoto , NO , si forma
durante la combustione dei motori a scoppio
e subisce le stesse reazioni viste per l’anidride solforosa:
NOx
N2 + O2  2 NO
2 NO + O2  2NO2
2NO2 + H2O  HNO2 + HNO3
PIOGGIE ACIDE
Gli ossidi di azoto sono irritanti delle vie respiratorie e , nelle aree urbane inquinate [ presenza di
idrocarburi incombusti emessi con i gas di scarico degli autoveicoli ] , conducono alla formazione di
ozono [ irritante e tossico ] e
PAN [ perossiacetilnitrato ]
SMOG FOTOCHIMICO
Valore limite NO2 : 200 mg / m3 [ Concentrazione media oraria]
PIOGGE ACIDE
CFC - CLOROFLUOROCARBURI
Detti anche FREON , erano impiegati come propellenti nelle bombolette
spray e come liquidi refrigeranti di frigoriferi ed impianti di
condizionamento. Sono chimicamente molto stabili per cui rimangono
a lungo nell’atmosfera, contribuendo ad aumentare l’effetto serra.
Inoltre , essi salgono nella alta atmosfera andando a diminuire la
concentrazione di ozono tramite una reazione fotochimica che lo
degrada in ossigeno molecolare.
L’ozono O3 è di fondamentale importanza per la vita sulla Terra poiché
assorbe le radiazioni UV più penetranti, impedendone così l’arrivo sulla
superficie terrestre : la diminuzione dello strato di ozono provoca un
aumento di queste radiazioni UV con conseguenti danni all’agricoltura
ed al clima , nonché all’organismo umano [ insorgenza di melanomi ].
PARTICOLATO
Consiste in polveri sospese che contengono centinaia di composti
organici provenienti da processi di combustione [ come gli IPA ,
idrocarburi aromatici policiclici , altamente cancerogeni ].
PM 10 : polveri inalabili con diametro minore di 10 mm
PM 2,5 : polveri respirabili con diametro minore di 2,5 mm
Entrambi questi indicatori mostrano un’elevata pericolosità per la
salute umana.
Analisi e rimedi
Le analisi della qualità dell’aria vengono effettuate mediante
centraline automatizzate che operano prelievi nelle 24 ore
fornendo i valori medi giornalieri e quelli relativi ai momenti critici
della giornata.
I rimedi contro l’inquinamento atmosferico consistono essenzialmente:
•
•
•
nella riduzione del consumo energetico sia industriale sia domestico attraverso una maggiore educazione
all’uso delle risorse ed a scelte verso forme di ENERGIA PULITA ;
nel miglioramento della tecnologia dei processi di combustione e di depurazione;
nella riduzione del traffico veicolare promuovendo l’uso di veicoli alternativi.
L’ACQUA : risorsa insostituibile
Componente principale della materia vivente, è il mezzo in cui si
Svolge la maggior parte dei processi biochimici. Costituisce circa il
70 % del corpo umano ed è scambiata continuamente con l’ambiente :
veicola le sostanze nutritive alle cellule e trasporta i gas [ossigeno
ed anidride carbonica ] all’interno dell’organismo.
CONDIZIONI DI RIPOSO : 2250 g di acqua eliminati attraverso urine,
feci, traspirazione polmonare e cutanea.
CONDIZIONI DI LAVORO : 2950 g di acqua eliminati attraverso urine,
feci, traspirazione polmonare e cutanea.
CICLO DELL’ACQUA
Durante il suo ciclo l’acqua viene a contatto con molte sostanze:
 durante la precipitazione atmosferica assorbe dall’aria ossigeno, anidride carbonica , ma anche
anidride solforosa , ossidi di azoto , solfuro d’idrogeno , idrocarburi e polveri
[ fattori inquinanti per la pioggia non è acqua pura ] ;
 a contatto con la superficie terrestre assorbe ulteriori sostanze in base alla loro solubilità ;
 Attraversando gli strati di terreno , l’acqua si purifica da sostanza inquinanti , arricchendosi di
minerali , ma in terreni ad agricoltura intensiva si arricchisce anche di pesticidi e diserbanti che
passano poi nelle falde freatiche con conseguente inquinamento dell’acqua potabile di falda.
Le acque , in base al luogo dove sono prelevate , si distinguono in:
 acque piovane [ o meteoriche ] che non sono più pure a cuasa della presenza di sostanze
inquinanti , soprattutto nelle aree urbanizzate ed industrializzate [ pH di circa 5,5 unità , ancora
molto minore se l’atmosfera è molto inquinata ;
 acque superficiali distinte in acque dolci [ fiumi, laghi ] ed acque salate [ mari, oceani ] ;
 acque sotterranee [ o telluriche ] provenienti da falde superficiali [ falde freatiche ] o profonde [
falde artesiane ].
Solo le acque appartenenti a falde profonde danno la garanzia di
potabilità , poiché prima di scaturire dalla sorgente attraversano
vari strati di terreno che ne garantiscono la depurazione , al
contrario delle acque di falde superficiali e delle acque dolci che
presentano un maggiore rischio di contaminazione.
Cause e rimedi
L’inquinamento dell’acqua può essere di origine naturale [ origine
non antropica , ad esempio durante le inondazioni ] , domestica ,
agricola e industriale.
Gli scarichi domestici provocano un inquinamento di tipo organico e
biologico per l’enorme quantità di microrganismi presenti nelle
scorie del metabolismo umano, nei residui di cibo e nei vari rifiuti.
Altri inquinanti sono il fosforo , l’azoto e lo zolfo contenuti in
fertilizzanti , detersivi e liquami che provocano il fenomeno
dell’ EUTROFIZZAZIONE.
La valutazione dell’inquinamento di un acqua di scarico si effettua
determinando i seguenti parametri:
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azoto ammoniacale [ indice di inquinamento recente ] , azoto nitroso [ indice di un processo di
decomposizione incompleta delle sostanze organiche ] e azoto nitrico [ indice di inquinamento non
recente ] ;
fosforo [ indice di eutrofizzazione , assieme all’azoto nitrico ]
solidi sospesi : mantenendo l’acqua torbida, limitano la penetrazione della luce rendendo difficile lo
svolgimento della fotosintesi con conseguente minore produzione di ossigeno ;
pH ;
BOD e COD [ domanda biochimica e chimica di ossigeno] che sono indicatori della presenza in
acqua di sostanze organiche più o meno biodegradabili.
RIMEDI : depurazione delle acque prima della loro immissione nella
rete di distribuzione dell’acqua potabile e diminuzione del carico
inquinante con comportamenti adeguati.
L’inquinamento del SUOLO
Il suolo è un sistema vivente in grado di condizionare l’esistenza di
altre forme di vita ed il suo inquinamento è dovuto ad innumerevoli
sostanze poiché. , essendo un mezzo poroso , esso diviene un
recettore di tutte le attività inquinanti che avvengono in superficie
[ attività industriale , agricola e inquinamento urbano ].
Gli scarichi industriali riversano nel terreno sostanze come sali di
cromo , piombo , zinco , mercurio , cadmio … [ metalli pesanti
altamente tossici che possono penetrare nella catena alimentare ],
nonché oli e solventi.
L’attività agricola immette nel suolo numerose sostanze [ pesticidi,
Fertilizzanti … ] che si accumulano nel terreno andando a mutare le
condizioni di vita di piante e microrganismi.
Altra fonte di inquinamento del suolo è rappresentata dai rifiuti
solidi organici e dai fanghi provenienti da impianti di depurazione
delle acque reflue.