la micrometeorologia e la dispersione degli inquinanti ... - ARPA Lazio

la micrometeorologia e la dispersione degli inquinanti ... - ARPA Lazio la micrometeorologia e la dispersione degli inquinanti ... - ARPA Lazio

arpalazio.net
from arpalazio.net More from this publisher
05.01.2015 Views

INQUINAMENTO, INQUINANTI E MODELLI 1.3.2 Ossidi di Azoto In termini di inquinamento atmosferico, gli ossidi di azoto (in forma gassosa) che destano più preoccupazione sono l'NO e l'NO 2 provenienti dalla reazione tra due gas (N 2 e O 2 ) comunemente presenti nell'aria nelle percentuali di circa 80% e 20% rispettivamente. I due gas reagiscono, però, solo ad elevate temperature (più di 1210°C) formando monossido di azoto che, ossidandosi a sua volta, forma biossido di azoto secondo le seguenti reazioni: La quantità di NO prodotta dipende dalla temperatura di combustione, dal tempo di permanenza a tale temperatura dei gas durante la combustione e dalla quantità di ossigeno libero contenuto nella fiamma. La produzione di NO 2 invece, aumentando col diminuire della temperatura, ha luogo durante il raffreddamento. Essa inoltre è direttamente proporzionale alla concentrazione di O 2 ed al quadrato della concentrazione di NO. Così, poiché durante il raffreddamento la concentrazione di O 2 aumenta mentre quella di NO diminuisce, l'effetto globale porta ad una limitata produzione di NO 2 , stimata pari al 10% dell'NO presente nei fumi. Altri quantitativi di NO si convertono in NO 2 una volta giunti nell'atmosfera, per il verificarsi del ciclo fotolitico, conseguenza diretta della interazione tra la luce solare e l'NO 2 . In Fig. 1.1 è possibile seguire le fasi di tale ciclo: • NO 2 assorbe energia dal sole sotto forma di luce ultravioletta; • l'energia assorbita scinde le molecole di NO 2 in molecole di NO ed atomi di ossigeno O; l'ossigeno atomico prodotto è molto reattivo; • gli atomi di ossigeno atomico reagiscono con l'ossigeno atmosferico (O 2 ) per produrre ozono (O 3 ), un inquinante secondario; • l'ozono reagisce con l'NO per dare N0 2 e O 2 e così il ciclo si chiude. Fig.1.1: Ciclo fotolitico degli ossidi di azoto (Finzi, Brusca, 1991) 23

INQUINAMENTO, INQUINANTI E MODELLI Se il ciclo avvenisse effettivamente così, 1'NO 2 si convertirebbe in NO per poi convertirsi nuovamente in NO 2 senza modifiche nelle concentrazioni dei due composti. Ma gli idrocarburi presenti nell'atmosfera interferiscono nel ciclo permettendo che l'NO si converta in NO 2 più rapidamente di quanto l'NO 2 venga dissociato in NO e O, con un conseguente accumulo di NO 2 e di ozono. La fonte principale di ossidi di Azoto (NO x ) è l'azione batterica che ne produce un quantitativo di un ordine superiore a quello di origine antropico. Quest'ultimo però ha la caratteristica di essere presente in alte concentrazioni in aree limitate. Infatti si è riscontrato che nelle città la concentrazione di NO 2 è 10-100 volte maggiore che al di fuori di queste dove influisce sopratutto l'azione batterica. Dalla Tab.1.2 si può vedere come la maggior fonte di inquinamento di origine antropica siano i trasporti. Si è riscontrato in particolare che i motori diesel producono più ossidi di azoto dei motori a benzina, questo perché utilizzano miscele molto povere. 24 Tab. 1.2 - Emissione di ossidi di azoto negli USA nel 1974. Molto elevata è anche l'emissione dalla combustione in impianti fissi (53%), di cui più della metà è dovuta a impianti termoelettrici. Infine si nota come processi industriali che non contemplano combustioni, come le fabbriche di acido nitrico, producano quantità relativamente piccole di NO x ma che influiscono molto sull'ambiente in quanto altamente concentrate e localizzate. Il tempo medio di permanenza degli ossidi di azoto nell'atmosfera è di circa tre giorni per l'NO 2 ,e di circa quattro per l'NO; ciò fa pensare che possano intervenire meccanismi di rimozione naturali tali da eliminare gli ossidi di Azoto dall'atmosfera trasformandoli in acido nitrico (HNO 3 ), il quale poi precipita sotto forma di nitrati o con la pioggia o con la polvere. L 'NO 2 pare essere circa quattro volte più tossico dell'NO, ma entrambi rappresentano potenziali pericoli per la salute umana in quanto l'NO è in grado di ossidarsi facilmente in NO 2 una volta nell'atmosfera. Gli effetti degli ossidi di Azoto sui materiali sono dovuti essenzialmente alla loro acidificazione una volta giunti nell'atmosfera (formazione di HNO 3 ), che ha portato a casi di sbiadimento di tessuti colorati, perdita di resistenza delle fibre tessili e corrosione di leghe al nichel e ottone. 1.3.3 Idrocarburi ed Ossidanti fotochimici Tra questi due tipi di inquinanti esiste una stretta relazione, in quanto gli idrocarburi sono inquinanti primari immessi direttamente nell'aria, mentre gli ossidanti fotochimici sono inquinanti secondari, che nascono in atmosfera da reazioni in cui gli idrocarburi sono interessati sia direttamente che indirettamente.

INQUINAMENTO, INQUINANTI E MODELLI<br />

1.3.2 Ossidi di Azoto<br />

In termini di inquinamento atmosferico, gli ossidi di azoto (in forma gassosa) che<br />

destano più preoccupazione sono l'NO e l'NO 2 provenienti dal<strong>la</strong> reazione tra due<br />

gas (N 2 e O 2 ) comunemente presenti nell'aria nelle percentuali di circa 80% e 20%<br />

rispettivamente. I due gas reagiscono, però, solo ad elevate temperature (più di<br />

1210°C) formando monossido di azoto che, ossidandosi a sua volta, forma biossido<br />

di azoto secondo le seguenti reazioni:<br />

La quantità di NO prodotta dipende dal<strong>la</strong> temperatura di combustione, dal tempo<br />

di permanenza a tale temperatura dei gas durante <strong>la</strong> combustione e dal<strong>la</strong> quantità<br />

di ossigeno libero contenuto nel<strong>la</strong> fiamma. La produzione di NO 2 invece, aumentando<br />

col diminuire del<strong>la</strong> temperatura, ha luogo durante il raffreddamento. Essa<br />

inoltre è direttamente proporzionale al<strong>la</strong> concentrazione di O 2 ed al quadrato del<strong>la</strong><br />

concentrazione di NO. Così, poiché durante il raffreddamento <strong>la</strong> concentrazione<br />

di O 2 aumenta mentre quel<strong>la</strong> di NO diminuisce, l'effetto globale porta ad una limitata<br />

produzione di NO 2 , stimata pari al 10% dell'NO presente nei fumi.<br />

Altri quantitativi di NO si convertono in NO 2 una volta giunti nell'atmosfera, per<br />

il verificarsi del ciclo fotolitico, conseguenza diretta del<strong>la</strong> interazione tra <strong>la</strong> luce<br />

so<strong>la</strong>re e l'NO 2 . In Fig. 1.1 è possibile seguire le fasi di tale ciclo:<br />

• NO 2 assorbe energia dal sole sotto forma di luce ultravioletta;<br />

• l'energia assorbita scinde le molecole di NO 2 in molecole di NO ed atomi di ossigeno<br />

O; l'ossigeno atomico prodotto è molto reattivo;<br />

• gli atomi di ossigeno atomico reagiscono con l'ossigeno atmosferico (O 2 ) per produrre<br />

ozono (O 3 ), un inquinante secondario;<br />

• l'ozono reagisce con l'NO per dare N0 2 e O 2 e così il ciclo si chiude.<br />

Fig.1.1: Ciclo<br />

fotolitico <strong>degli</strong><br />

ossidi di azoto<br />

(Finzi, Brusca, 1991)<br />

23

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!