Chimica ambientale

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Introduzione

Chimica ambientale Branca della chimica che studia le sostanze e le loro proprietà in rapporto alle funzioni che esse svolgono negli ecosistemi terrestri.

La maggior parte di ciò che ci circonda è costituito in prevalenza da pochi elementi chimici: idrogeno, ossigeno, carbonio e azoto. Tuttavia, numerosi altri elementi, come fosforo, zolfo, calcio e ferro, svolgono un ruolo fondamentale per l'equilibrio dell'ambiente e per la sopravvivenza degli organismi viventi. Gli elementi si combinano fra loro per formare milioni di composti diversi: ad esempio, le proteine dei muscoli e dei capelli negli esseri viventi, i gas – come il biossido di carbonio – presenti nell'aria, il carbonato di calcio e il diossido di silicio nelle rocce. La chimica ambientale cerca di comprendere i complicati schemi della natura seguendo le trasformazioni che tali elementi e composti subiscono durante i cicli naturali: ad esempio, il ciclo dell'acqua, il ciclo dell'azoto e il ciclo del carbonio.

Gli studi di chimica ambientale hanno reso possibile, ad esempio, la determinazione dell'intero ciclo di un atomo di carbonio appartenente in origine a un frammento di carbone che brucia sul fuoco. Il carbonio della fiamma si combina rapidamente con l'ossigeno dell'aria, formando biossido di carbonio. Questo composto gassoso può sciogliersi nell'acqua piovana e ricadere al suolo, che lo restituirà all'atmosfera; oppure può essere assorbito da una pianta che, tramite la fotosintesi, lo trasforma in zucchero, il quale a sua volta è un nutrimento per la pianta stessa. Quando la pianta muore e si decompone, il carbonio che essa contiene penetra nel terreno: qui, in un tempo che dura millenni, sotto il peso di vari strati di roccia, la materia di cui erano costituite le piante, ricca di carbonio, si modifica lentamente in carbon fossile, riportando l'atomo di carbonio all'inizio del suo ciclo.

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Campi di applicazione

La chimica dell'ambiente ha un vasto campo di applicazione: dallo studio delle cause e dei livelli di inquinamento del suolo e dei fiumi, alla valutazione dei livelli di radon (elemento radioattivo) negli edifici civili e nelle rocce; dall’analisi degli inquinanti emessi dai veicoli a motore, alle previsioni dei possibili effetti benefici che si otterrebbero sullo strato di ozono, sostituendo l'uso dei clorofluorocarburi (CFC) con quello di composti meno nocivi. Uno dei principali campi di applicazione della chimica ambientale consiste nel controllo dell’inquinamento atmosferico. Sicuramente, nelle zone altamente industrializzate o ad alta densità di traffico, la qualità dell’aria è già seriamente compromessa.

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Effetti dei gas di scarico

Gli effetti della massiccia emissione di gas di scarico da parte degli autoveicoli costituiscono un campo di studi di interesse sempre crescente. Infatti, benché i combustibili contenenti piombo siano ormai quasi totalmente in disuso, i loro sostituti, le cosiddette benzine senza piombo, contengono comunque benzene e altri composti altamente tossici per ottenere il necessario effetto antidetonante, e quindi un numero di ottano sufficientemente alto. Lo studio di combustibili meno dannosi e di qualità migliore rappresenta un importante settore di ricerca della chimica ambientale.

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Effetto serra

Uno degli inquinanti atmosferici principali è il biossido di carbonio (CO₂). Secondo alcune teorie, tuttora controverse, il costante aumento della percentuale di questo gas nell'atmosfera, iniziato con la rivoluzione industriale, sta causando un globale aumento di temperatura della superficie terrestre. La presenza dell'anidride carbonica – e di altri gas quali il metano – nell'atmosfera impedirebbe infatti alle radiazioni solari, una volta raggiunta la Terra, di fluire nuovamente verso lo spazio aperto, come dovrebbe normalmente accadere. Il diossido di carbonio dunque modificherebbe il cosiddetto 'effetto serra' naturale. Sembra comunque che abbondanti quantità di CO₂ vengano prodotte anche dai cicli naturali, ed è oggetto di un acceso dibattito tra i chimici ambientali la valutazione di quanto l'inquinamento abbia realmente aggravato l'evoluzione del processo naturale.