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0,1µm-0,01µm “nucleation mode” o particelle ultrafini, il loro tempo di permanenza nell’atmosfera è relativamente breve per l’elevata mobilità dovuta alla loro diffusività Browniana, che promuove un rapido processo di coagulazione. Le particelle al di sotto dei 100nm sono anche definite particelle ultrafini. Infine sono state identificate particelle di dimensioni inferiori ai 10nm hanno fatto nascere un’ulteriore classe di nanoparticelle iperfini (Preining, O.J. 1998; D’alessio,A., et al. 1992) oggi denominate NOC (Nanosize Organic Carbon). La composizione chimica tipica degli aerosol atmosferici è schematizzata nella seguente figura: L’aerosol carbonioso nell'atmosfera può essere diviso in due categorie: il carbonio elementale (EC) ed il carbonio organico (OC).
Il carbonio elementale (black carbon) ha una struttura essenzialmente di tipo grafitico, è prodotto nei sistemi di combustione sotto forma di fuliggine costituita da particelle primarie con una dimensione tipica di 30-50nm e si presenta sotto forma di cluster di 200-500nm. Esso è caratterizzato spettroscopicamente da un assorbimento che va dall’ultravioletto all’infrarosso. Il carbonio organico è costituito da una miscela di componenti organici, può essere di tipo primario e secondario (quest’ultimo si forma per condensazione di composti poco volatili o per fotossidazione di idrocarburi) inoltre è più idrofilo ed ha un contenuto di particelle ultrafini maggiore rispetto all'EC. La caratterizzazione chimico fisica degli aerosol organici, che rappresentano una parte rilevante dell’aerosol atmosferico, ha incontrato maggiori difficoltà sia per la mancanza di informazioni sistematiche sulle sorgenti sia perché solo una piccola percentuale della massa analizzata mediante tecniche GC/MS (Gas-Cromatografiche e Spettroscopia di Massa) è stata risolta ed identificata. Le particelle in atmosfera possono cambiare le proprie dimensioni attraverso diversi meccanismi come la condensazione di specie che si trovano in fase vapore o evaporazione, coagulazione con altre particelle, reazioni chimiche, attivazione in presenza di condizioni di sovrasaturazione dell’acqua per diventare nebbie o gocce di nuvole. Le particelle possono eventualmente essere rimosse dall’atmosfera attraverso deposizione sulla superficie della terra, dry deposition, o sono incorporate da gocce di pioggia durante la formazione di precipitazioni, wet deposition. A causa dei meccanismi di rimozione e della non uniforme distribuzione delle sorgenti, gli aerosol troposferici variano ampiamente in composizione e concentrazione nelle varie zone del pianeta. Una frazione significante dell’aerosol troposferico è di origine antropica. Gli aerosol toposferici contengono solfati, nitrati, sodio, tracce di metalli, materiale carbonioso, elementi sotto forma di cristalli e acqua (Seinfeld and Pandis, 1998). Gli aerosol e l’atmosfera Tra le diverse componenti che influenzano il clima della Terra, oltre ai gas serra anche gli aerosol giocano un ruolo importante. I gas serra riducono l’emissione di radiazione termica verso lo spazio e quindi riscaldano l’atmosfera. Gli aerosol principalmente riflettono ed assorbono la radiazione solare (effetto diretto degli aerosol) e modificano le proprietà delle nubi (effetto indiretto degli aerosol) raffreddando l’atmosfera.
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