la micrometeorologia e la dispersione degli inquinanti ... - ARPA Lazio
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INQUINAMENTO, INQUINANTI E MODELLI Tab. 1.1: Sorgenti, tempi di persistenza, rimozioni (da Finzi, Brusasca, 1991) 1.3.1 Monossido di Carbonio Il monossido di carbonio (Finzi, Brusca, 1991) è un componente inodore, incolore, insapore, gassoso a temperature superiori a -192°C, non apprezzabilmente solubile in acqua e con peso pari al 96.5% del peso dell'aria. La formazione di ossidi di carbonio può avvenire secondo tre processi: Processo 1: combustione incompleta di Carbonio o di composti contenenti Carbonio. Le reazioni coinvolte sono essenzialmente le seguenti: La prima è molto più veloce (circa l0 volte) della seconda. Si avrà quindi CO presente o come prodotto intermedio o come prodotto finale, qualora l'O 2 non sia sufficiente o sufficientemente miscelato con il combustibile. Processo 2: reazione a elevata temperatura tra CO 2 e composti contenenti Carbonio. Processo 3: dissociazione ad elevate temperature di CO 2 in CO e O. Nelle combustioni ad alte temperature l'equilibrio: si sposta a destra, ad esempio a 1745°C 1'1% della CO 2 prodotta dalla combustione, si dissocia in CO e O, mentre a 1940°C se ne dissocia il 5%. Se i fumi vengono poi bruscamente raffreddati, l'equilibro non riesce a spostarsi verso sinistra tanto rapidamente, così la CO 2 rimane dissociata. E’ ormai noto come la sorgente più importante sia costituita dai mezzi di trasporto (91.4%) in generale e dagli autoveicoli a benzina in particolare, dato che le emis- 21
INQUINAMENTO, INQUINANTI E MODELLI sioni di CO dai motori dipendono: • dal rapporto aria-combustibile (più è ricca la miscela, più CO viene emesso. Si spiega così perché il diesel, che utilizza miscele molto povere, ha emissioni di CO molto ridotte); • dalla temperatura dell'acqua di raffreddamento del motore; • dalle caratteristiche tecniche della camera di combustione; • dallo stato di usura del motore; • dalle condizione di marcia (al diminuire della velocità di marcia le emissioni di CO aumentano raggiungendo valori massimi con il motore al minimo). Le emissioni industriali di CO (2.76%) sono dovute essenzialmente ai processi siderurgici che consistono nell'arricchimento dei minerali in impianti di sinterizzazione, nella produzione della ghisa in altoforno e nell'attività di fonderia ed in parte alle raffinerie di petrolio soprattutto a causa della rigenerazione dei catalizzatori usati nei processi di trasformazione del petrolio. Si hanno poi le emissioni di CO dovute alla combustione in impianti fissi con l'impiego di carbone, olio combustibile, legno, mentre la combustione di gas naturale produce delle emissioni di CO in quantitativi pressoché trascurabili. Fin qui le emissioni di CO di origine antropica. Per un bilancio più corretto bisognerebbe considerare anche le emissioni dovute a processi geofisici e biologici come le attività vulcaniche, le emissioni naturali di gas, le scariche elettriche nel corso di temporali, il metabolismo delle meduse nei mari, la germinazione dei semi e sviluppo di piante, la produzione di metano, ma tali quantitativi sono del tutto trascurabili nelle zone urbane, se confrontate con l'apporto di CO dalle attività umane. Le emissioni complessive di CO ed il lungo tempo di persistenza nell'aria, sarebbero sufficienti a raddoppiare ogni 4-5 anni la concentrazione atmosferica mondiale, ma dato che ciò non si verifica si è ipotizzata la capacità di alcuni microorganismi, comunemente presenti nel suolo, di rimuovere molto rapidamente l'ossido di carbonio presente nell'atmosfera; pare che tale tipo di rimozione sia preponderante rispetto all'adsorbimento da parte delle piante e all'ossidazione del CO in atmosfera in presenza di ossigeno. Purtroppo il CO viene soprattutto prodotto dai motori delle autovetture in zone urbane, dove il terreno è asfaltato e quindi inadatto all'adsorbimento. Ciò porta all'impossibilità da parte dei microorganismi di procedere all'opera di rimozione del CO. L'inquinamento di ossido di carbonio è quindi un inquinamento tipicamente urbano e la sua concentrazione in aria è determinata soprattutto dal grado di emissione del gas in atmosfera da parte delle autovetture, dal grado di rimozione del terreno (nella città molto basso) e, come per ogni inquinamento atmosferico, dal grado di dispersione nell'atmosfera. La presenza di CO in atmosfera porta alla diminuzione della capacità dei batteri di fissare l'azoto nelle radici delle piante. Perché il CO possa danneggiare però le piante deve raggiungere concentrazioni superiori ai 100 ppm per lunghi periodi (mesi), ma le condizioni attuali sono ben lontane da questi livelli. Non si sono riscontrati particolari effetti del CO sui materiali. Per quanto riguarda, invece, l'effetto sugli uomini, è noto che inalazioni d'aria ad alta concentrazione (superiori a 100 ppm) possono portare alla morte, ma l'inquinamento non giunge a concentrazioni cosi elevate. 22
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sioni di CO dai motori dipendono:<br />
• dal rapporto aria-combustibile (più è ricca <strong>la</strong> misce<strong>la</strong>, più CO viene emesso. Si<br />
spiega così perché il diesel, che utilizza miscele molto povere, ha emissioni di<br />
CO molto ridotte);<br />
• dal<strong>la</strong> temperatura dell'acqua di raffreddamento del motore;<br />
• dalle caratteristiche tecniche del<strong>la</strong> camera di combustione;<br />
• dallo stato di usura del motore;<br />
• dalle condizione di marcia (al diminuire del<strong>la</strong> velocità di marcia le emissioni di<br />
CO aumentano raggiungendo valori massimi con il motore al minimo).<br />
Le emissioni industriali di CO (2.76%) sono dovute essenzialmente ai processi<br />
siderurgici che consistono nell'arricchimento dei minerali in impianti di sinterizzazione,<br />
nel<strong>la</strong> produzione del<strong>la</strong> ghisa in altoforno e nell'attività di fonderia ed<br />
in parte alle raffinerie di petrolio soprattutto a causa del<strong>la</strong> rigenerazione dei catalizzatori<br />
usati nei processi di trasformazione del petrolio. Si hanno poi le emissioni<br />
di CO dovute al<strong>la</strong> combustione in impianti fissi con l'impiego di carbone,<br />
olio combustibile, legno, mentre <strong>la</strong> combustione di gas naturale produce delle<br />
emissioni di CO in quantitativi pressoché trascurabili.<br />
Fin qui le emissioni di CO di origine antropica. Per un bi<strong>la</strong>ncio più corretto<br />
bisognerebbe considerare anche le emissioni dovute a processi geofisici e biologici<br />
come le attività vulcaniche, le emissioni naturali di gas, le scariche elettriche<br />
nel corso di temporali, il metabolismo delle meduse nei mari, <strong>la</strong> germinazione<br />
dei semi e sviluppo di piante, <strong>la</strong> produzione di metano, ma tali quantitativi sono<br />
del tutto trascurabili nelle zone urbane, se confrontate con l'apporto di CO dalle<br />
attività umane.<br />
Le emissioni complessive di CO ed il lungo tempo di persistenza nell'aria, sarebbero<br />
sufficienti a raddoppiare ogni 4-5 anni <strong>la</strong> concentrazione atmosferica mondiale,<br />
ma dato che ciò non si verifica si è ipotizzata <strong>la</strong> capacità di alcuni microorganismi,<br />
comunemente presenti nel suolo, di rimuovere molto rapidamente l'ossido<br />
di carbonio presente nell'atmosfera; pare che tale tipo di rimozione sia preponderante<br />
rispetto all'adsorbimento da parte delle piante e all'ossidazione del<br />
CO in atmosfera in presenza di ossigeno. Purtroppo il CO viene soprattutto prodotto<br />
dai motori delle autovetture in zone urbane, dove il terreno è asfaltato e<br />
quindi inadatto all'adsorbimento. Ciò porta all'impossibilità da parte dei<br />
microorganismi di procedere all'opera di rimozione del CO. L'inquinamento di<br />
ossido di carbonio è quindi un inquinamento tipicamente urbano e <strong>la</strong> sua concentrazione<br />
in aria è determinata soprattutto dal grado di emissione del gas in<br />
atmosfera da parte delle autovetture, dal grado di rimozione del terreno (nel<strong>la</strong><br />
città molto basso) e, come per ogni inquinamento atmosferico, dal grado di <strong>dispersione</strong><br />
nell'atmosfera. La presenza di CO in atmosfera porta al<strong>la</strong> diminuzione<br />
del<strong>la</strong> capacità dei batteri di fissare l'azoto nelle radici delle piante. Perché il CO<br />
possa danneggiare però le piante deve raggiungere concentrazioni superiori ai<br />
100 ppm per lunghi periodi (mesi), ma le condizioni attuali sono ben lontane da<br />
questi livelli. Non si sono riscontrati partico<strong>la</strong>ri effetti del CO sui materiali. Per<br />
quanto riguarda, invece, l'effetto sugli uomini, è noto che ina<strong>la</strong>zioni d'aria ad alta<br />
concentrazione (superiori a 100 ppm) possono portare al<strong>la</strong> morte, ma l'inquinamento<br />
non giunge a concentrazioni cosi elevate.<br />
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