1.

Introduzione

Inquinamento atmosferico Contaminazione dell’aria per immissione di sostanze gassose, liquide o solide che ne alterano la naturale composizione. Queste sostanze sono nocive per la salute dei viventi, provocando effetti tossici acuti a breve termine o cronici a medio e lungo termine; possono alterare il clima terrestre; corrodono materiali da costruzione e monumenti; possono essere sgradevoli all’olfatto e rendere malsani gli ambienti.

La concentrazione nell’atmosfera delle sostanze inquinanti è misurata in microgrammi per m³ d’aria o, nel caso degli inquinanti gassosi, in parti per milione (ppm), ovvero in numero di molecole di inquinante per milione di molecole d’aria.

2.

Fonti di inquinamento

Si distinguono sorgenti di inquinamento naturali e antropiche. Infatti, sebbene l’idea stessa di “inquinamento” sia solitamente associata agli effetti delle attività umane, va ricordato che composti virtualmente contaminanti derivano anche da fenomeni naturali. In quest’ultimo caso, tuttavia, le modificazioni ambientali possono essere in una certa misura riequilibrate dalla capacità dell’ambiente di tamponare le variazioni. Le attività umane, invece, hanno spesso effetti a lungo termine meno prevedibili e possono generare modificazioni irreversibili: le sostanze inquinanti prodotte dall’uomo spesso vengono immesse nell’ambiente in quantità ingenti e in tempi relativamente brevi.

3.

Principali indicatori di qualità dell’aria

1.

Ossidi di zolfo

Alcuni composti dello zolfo, chiamati genericamente SO_X (biossido di zolfo o anidride solforosa, SO₂; anidride solforica, SO₃, generata dall’ossidazione di SO₂), sono inquinanti particolarmente aggressivi per la loro elevata reattività chimica. Basse concentrazioni di anidride solforosa, gas dall’odore caratteristico e incolore, producono nell’uomo disturbi dell’apparato respiratorio come asma e bronchiti, e irritazione della pelle e degli occhi; concentrazioni molto elevate possono aumentare la frequenza cardiaca e causare, in casi estremi, l’asfissia.

Con una reazione di ossidazione, l’anidride solforosa diviene anidride solforica, che reagisce con l’acqua producendo acido solforico; questo composto è molto reattivo e, disciogliendosi nelle piogge, contribuisce al fenomeno delle piogge acide.

Le piante assorbono l’anidride solforosa attraverso le foglie trasformandola in solfiti e, per ossidazione, in solfati, che a loro volta possono essere metabolizzati; se i solfiti sono in quantità eccessiva, creano accumuli tossici per la pianta.

La SO₂ è immessa nell’atmosfera dalle eruzioni vulcaniche e dalle attività umane. In questo caso, la fonte principale è la combustione di carbon fossile, petrolio e gasolio che libera SO₂ per più del 90%, SO₃ fino al 2% e solfati; per la quasi totalità è a carico dei paesi industrializzati dell’emisfero boreale. Le combustioni avvengono negli impianti di riscaldamento, negli inceneritori, nelle centrali termoelettriche, durante l’arrostimento dei solfiti (vedi Metallurgia), nella produzione di materie plastiche. Gli SO_X prodotti dalle attività umane superano largamente quelli naturali e ammontano a circa 150 milioni di tonnellate annue contro 20 milioni.

2.

Ossidi di azoto

Il monossido di azoto, NO, e il biossido di azoto, NO₂, sono indicati genericamente con la sigla NO_X. Il monossido di azoto, inodore e incolore, di per sé non è particolarmente nocivo ma nell’atmosfera viene facilmente ossidato dall’ossigeno e dall’ozono, convertendosi in NO₂, molto tossico. NO₂ si riconosce per il colore giallastro e l’odore pungente, e ha forte azione ossidante e alta reattività. Nell’uomo l’esposizione prolungata a basse concentrazioni di NO₂ può favorire disturbi respiratori, come asma e bronchite.

Nell’atmosfera NO₂, entrando in soluzione nella pioggia, contribuisce al fenomeno delle piogge acide (anche se in misura inferiore rispetto agli SO_x); ricadendo al suolo, lo rende progressivamente più acido, fenomeno che influenza il comportamento chimico di alcuni elementi metallici del terreno rendendoli pericolosi per le piante. NO₂ nell’atmosfera può anche formare acido nitroso e acido nitrico, e composti organici più complessi, che contribuiscono alla formazione dello smog: è all’NO₂ che si deve il tipico colore giallastro della nebbia nelle città in cui si registra un elevato traffico veicolare e inquinamento atmosferico.

Le fonti naturali degli NO_X sono le eruzioni vulcaniche; in misura minore, questi composti sono immessi nell’atmosfera anche da reazioni di decomposizione, operate dai batteri denitrificanti, e indirettamente dai fulmini che, agendo su composti atmosferici, contribuiscono alla formazione di NO.

L’uomo immette NO nell’atmosfera con le combustioni che si verificano nei motori a scoppio (in piccola percentuale, circa il 4-5%, si libera anche NO₂); la temperatura elevata della combustione fa reagire l’azoto e l’ossigeno dell’aria e determina la formazione del monossido di azoto.

3.

Microinquinanti: piombo e benzene

Il piombo viene liberato nell’atmosfera dalla combustione della benzina; questo metallo pesante infatti, addizionato al carburante, serve da antidetonante. Fuoriesce dal tubo di scappamento dei veicoli come cloruro di piombo o ossido di piombo; può depositarsi al suolo o aderire alle polveri sospese ed essere trasportato dal vento. Questo metallo pesante è estremamente dannoso per l’uomo: è neurotossico, cioè dannoso per il sistema nervoso, in particolare il cervello; si accumula nelle ossa, nelle ghiandole e nel fegato. L’introduzione nei primi anni Settanta del Novecento di “benzine senza piombo” (o “benzine verdi”) ha ridotto le emissioni del metallo pesante; tuttavia, alcuni dei composti che possono essere addizionati alle benzine come sostituti del piombo (come il benzene, il toluene e altri aromatici, o le olefine), hanno anch’essi effetti nocivi.

Del benzene, in particolare, è stata riconosciuta la cancerogenicità, cioè la capacità di provocare tumori (soprattutto leucemie, tumori del rene e del fegato). Si libera dalla combustione incompleta del carburante ed è immesso nell’atmosfera soprattutto dai veicoli che non hanno marmitta catalitica, e anche da alcune lavorazioni industriali.

4.

Particolato: PTS e PM 10

Sospese nell’atmosfera vi sono anche polveri di origine naturale, che si sollevano dalle regioni desertiche come il Sahara, o derivano da processi di erosione del suolo, e vengono trasportate dai venti anche a migliaia di chilometri di distanza. Anche i vulcani possono immettere nell’aria ceneri e particelle; in realtà, ciò avviene occasionalmente, nel corso di eruzioni particolarmente violente come quella del monte Saint Helens, nello stato di Washington, avvenuta nel 1980. Di solito, queste particelle hanno un diametro superiore a 10 µm; quanto più le particelle sono piccole, tanto più possono essere inalate e trattenute dalle vie respiratorie dell’uomo, causando disturbi come tosse, attacchi d’asma, bronchite.

Per questo motivo, sono inquinanti (e considerate un importante parametro per valutare la qualità dell’aria) le cosiddette PTS o polveri totali sospese, liberate durante i processi di combustione, e quindi di origine antropica. Particolare attenzione merita la frazione delle PTS detta PM10, che comprende le particelle di diametro inferiore ai 10 µm, spesso contenente piombo e altri metalli pesanti, e idrocarburi aromatici; la tipologia del particolato è comunque molto variabile.

Attualmente si stanno compiendo studi anche su frazioni più piccole delle polveri sospese, con diametro inferiore a 5 µm (PM5) e a 1 µm (PM1): le dimensioni microscopiche rendono queste particelle capaci di insediarsi fino all’interno degli alveoli polmonari, e quindi molto nocive.

5.

Monossido di carbonio

È sempre la combustione incompleta dei combustibili fossili a provocare l’immissione nell’aria del monossido di carbonio, CO, soprattutto nei veicoli privi di marmitta catalitica. Questo gas, incolore e inodore, è l’inquinante più presente nelle aree urbane, a causa del traffico veicolare, ma è immesso nell’atmosfera anche da lavorazioni industriali come la produzione dell’acciaio e della ghisa e la raffinazione del petrolio. Nell’uomo è molto pericoloso perché si lega alla emoglobina e rende insufficiente il trasporto di ossigeno ai tessuti; è responsabile di una vera e propria forma di avvelenamento.

6.

Ozono

L’ozono, O₃, è normalmente presente nella stratosfera, dove svolge un ruolo fondamentale per la vita sulla Terra, perché “filtra” le radiazioni UV del Sole, nocive per gli organismi. Tuttavia anche nella troposfera (lo strato d’aria in cui viviamo) dei centri urbani con intenso traffico veicolare si registra la presenza di ozono: il gas deriva da reazioni chimiche tra NO₂ e alcuni composti organici liberati da processi di combustione.

L’ozono troposferico è nocivo per l’apparato respiratorio e può causare disturbi come tosse e asma.

4.

Circolazione atmosferica e inquinamento

Generalmente, le sostanze inquinanti si disperdono nell’aria “diluendosi”. Il loro grado di concentrazione dipende da fattori quali le condizioni climatiche e meteorologiche, la temperatura, la velocità dei venti, lo spostamento dei grandi sistemi di alta o bassa pressione e la topografia locale. Normalmente, salendo in quota a partire dal livello del mare la temperatura diminuisce. Tuttavia, quando uno strato di aria fredda si incunea al di sotto di uno strato di aria calda si ha una situazione di inversione termica e l’aria fredda, essendo impossibilitata a salire, ristagna in prossimità della superficie. In questo modo viene ostacolata la dispersione delle sostanze inquinanti, la cui concentrazione, in periodi prolungati di alta pressione associata all’assenza di venti, può aumentare fino a livelli pericolosi per la salute.

Nelle aree fortemente industrializzate o urbanizzate possono essere sufficienti tre giorni consecutivi di alta pressione stazionaria per far salire la concentrazione delle sostanze nocive oltre la soglia di allarme. Nel 1948 a Donora, in Pennsylvania, a causa di un’inversione termica la concentrazione degli inquinanti nell’aria crebbe a tal punto che più di 6000 persone accusarono disturbi all’apparato respiratorio e 20 addirittura morirono. A Londra l’eccessivo inquinamento atmosferico causò la morte di 3500-4000 persone nel 1952 e di altre 700 nel 1962.

5.

La “Direttiva Seveso”

Tra i casi di contaminazione dell’aria con sostanze tossiche, se ne ricordano alcuni in modo particolare, per le tragiche conseguenze sulla popolazione e sull’ambiente. Il 10 luglio 1976 la città di Seveso, e alcuni paesi limitrofi della Brianza, furono contaminati da una nube di diossina sollevatasi dopo l’esplosione dello stabilimento chimico. Simbolo di quell’incidente (segnato dall’evacuazione della popolazione, da lunghe e costose operazioni di bonifica dei terreni e da effetti sulla salute ancora oggi in fase di studio) fu l’immagine di bambini con il volto deturpato dalla cloracne (formazione di pustole di difficile cicatrizzazione).

La gravità dell’accaduto e le polemiche che ne seguirono sancirono la necessità di stabilire una normativa adeguata in materia di sicurezza degli impianti chimici, valida a livello europeo. A ciò si arrivò nel 1982 con la direttiva europea 82/501/CE, nota come “Direttiva Seveso” sul rischio industriale, recepita in Italia con il DPR 175 del 1988. Quel documento fu seguito dalla “Direttiva Seveso II” 96/82, recepita in Italia con D.L. 334/99: tra i contenuti di maggior rilievo, vi è l’obbligo per il gestore dello stabilimento di redigere schede di informazione per i cittadini e i lavoratori, e la programmazione di un piano di emergenza.

1.

Il caso di Bhopal

Nel dicembre del 1984 a Bhopal, in India, da un’industria di fertilizzanti chimici fuoriuscirono grandi quantità di isocianato di metile, proprio mentre sopra la zona persisteva un campo di alta pressione: circa 3300 persone persero la vita subito dopo l’incidente e 20.000 accusarono disturbi più o meno gravi. Si calcola che altre 18.000 persone siano morte nel tempo per gli effetti dell’isocianato di metile e dei suoi componenti.

6.

Possibili soluzioni

L’emissione di sostanze inquinanti nell’atmosfera può essere ridotta mediante particolari tecnologie. Una prima soluzione può essere quella di rivolgersi a fonti alternative di energia, come quella solare ed eolica. Il livello degli inquinanti contenuti nei gas di scarico delle automobili può essere ridotto facendo in modo che i carburanti vengano bruciati completamente e dotando i veicoli di marmitte capaci di trasformare i gas di scarico in miscele di sostanze meno inquinanti. L’Unione Europea ha emanato vari provvedimenti in tal senso, per adeguare i veicoli a nuovi standard; in particolare, tutte le automobili immatricolate a partire dal 1° gennaio 2006 devono avere il dispositivo Euro4, che consente di mantenere le emissioni inquinanti entro i valori fissati dalla normativa comunitaria.

Inoltre, al carburante diesel e alla benzina possono essere preferiti il gas GPL e il gas naturale compresso GNC, che hanno prodotti di combustione meno nocivi e sviluppano assai meno monossido di carbonio; in alcuni paesi è già diffuso l’uso di biocombustibili come l’etanolo per autotrazione, e anche in Italia si comincia a discutere con maggiore attenzione sull’adozione di questo carburante. Il futuro “ecologico” dei veicoli sembra risiedere nel motore a idrogeno ma, al di là di alcuni prototipi, questa opzione non è ancora disponibile sul mercato.

Le polveri emesse dagli impianti industriali possono essere filtrate e trattenute da speciali depuratori (vedi Filtro elettrostatico); gli inquinanti contenuti nei fumi e nelle emissioni gassose possono essere abbattuti mediante il lavaggio con sostanze liquide o solide, o inceneriti e ridotti in sostanze quasi inerti

7.

L’azione dei governi

In molti paesi si è già provveduto a valutare a quali concentrazioni determinate sostanze possano provocare danni alla salute e a fissare, quindi, valori soglia che non devono essere superati. Per quanto riguarda le emissioni di inquinanti, sono state varate, inoltre, normative che ne fissano i limiti massimi ammissibili. Dato che l’inquinamento atmosferico, evidentemente, non rispetta i confini tra uno Stato e l’altro, esso può essere affrontato solo adottando piani d’azione internazionali.

Due trattati, in particolare, sono considerati di particolare importanza nell’ambito della gestione dell’inquinamento atmosferico. Nel 1987, a Montréal, 35 paesi siglarono il trattato noto come “Protocollo di Montréal” sulla protezione dell’ozonosfera, con il quale si sono impegnati a ridurre gradualmente la produzione e l’uso dei principali clorofluorocarburi (ponendosi come obiettivo una riduzione del 50% entro il 1998). Il protocollo fu rinegoziato a Londra nel 1990 ed è in vigore nei paesi dell’Unione Europea dal gennaio 1991.

Dieci anni dopo Montréal, nel 1997, fu la volta del “Protocollo di Kyoto”, che sanciva l’impegno dei paesi firmatari a ridurre le proprie emissioni entro determinati valori entro il 2008-2012. Di fatto, la ratifica e l’attuazione nei singoli paesi del trattato internazionale si è presentata irta di ostacoli; oggi molti esponenti della comunità scientifica ritengono di difficile realizzazione il raggiungimento dei suoi obiettivi.