la micrometeorologia e la dispersione degli inquinanti ... - ARPA Lazio
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INQUINAMENTO, INQUINANTI E MODELLI I materiali che sono maggiormente danneggiati dall'SO 2 sono le vernici, i metalli e i materiali da costruzione. Per le vernici si ha che il loro tempo di essiccazione ed indurimento aumenta dopo esposizione a SO 2 , per cui alcune pellicole di vernici diventano più molli ed altre più fragili se essiccate in presenza di SO 2 ,fatto questo che influisce sulla loro durata. Nei metalli invece la velocità di corrosione viene accelerata in ambienti inquinati da SO 2 quali sono le zone industriali e quelle con emissioni dovute all'uso di combustibili per il riscaldamento. Conferma di questo è che la velocità di corrosione si presenta più alta in autunno e in inverno, quando appunto gli inquinanti sotto forma di particelle e di anidride solforosa sono più concentrati. I metalli più attaccati sono il ferro, l'acciaio e lo zinco. Ma i danni maggiori causati dall'SO x sono quelli dovuti all'acido solforico prodotto dalla reazione dell'SO 3 con il vapor d'acqua atmosferico. I materiali da costruzione (e specialmente quelli contenenti carbonati come il calcare, il marmo, l'ardesia e la malta) vengono attaccati dalle alte concentrazioni di acido solforico con conseguente conversione dei carbonati in solfati. Poiché questi sono solubili in acqua e quindi asportabili dalla pioggia ne consegue una diminuzione della resistenza meccanica del materiale. La reazione che avviene è la seguente: CaCO 3 + H 2 S0 4 CaS0 4 + CO 2 + H 2 O 1.3.5 Il materiale particolato I particolati consistono in particelle solide e liquide di diametro variabile fra 100 e 0.1µm. Le particelle più grandi di 10 µm sono in genere polveri o ceneri volatili derivanti da processi industriali ed erosivi.Attorno a tale dimensione si hanno particolati che restano più a lungo sospesi in aria, mentre attorno ai 5 µm si hanno particelle che costituiscono quell'insieme denominato comunemente con fumi e nebbie. Gli aerosol sono invece caratterizzati da dimensioni inferiori a 1 µm. Questo insieme di particelle solide e di goccioline liquide volatili costituisce, il più delle volte, un serio problema di inquinamento atmosferico. Le sostanze chimiche che possono essere presenti in atmosfera come particolati sono molto numerose ed anche per prodotti provenienti da una sola fonte di emissione, la variabilità è elevata. Tab. 1.4 - Composizione delle ceneri volatili (combustione di carbone) In Tab. 1.4 si è presa in considerazione ad esempio la combustione di carbone e la conseguente emissione di ceneri volatili. Le proprietà di interesse predominante sono: 29
INQUINAMENTO, INQUINANTI E MODELLI 30 • la dimensione delle particelle, • la capacità delle particelle di agire da centro di addensamento o di assorbimento, • le proprietà ottiche. Il periodo in cui le particelle rimangono in sospensione varia da pochi secondi a molti mesi (il tempo di permanenza in troposfera è di solo pochi giorni mentre, in stratosfera, possono girare attorno al globo terrestre anche per parecchi anni ed avere così un consistente impatto sul clima). La seconda proprietà è invece da mettere in relazione all'area superficiale, grande in generale per la maggior parte delle molecole. Con il termine assorbimento si indica il fenomeno per cui una molecola, urtandone un'altra, si incorpora con essa. Ciò può avvenire in tre modi diversi: 1. la molecola incidente viene fisicamente attratta, aderendo alla particella (adsorbimento); 2. avviene un'interazione chimica tra le due molecole (assorbimento chimico); 3. la molecola incidente si dissolve nella particella senza che avvengano reazioni chimiche (absorbimento). Le proprietà ottiche, infine, sono legate agli effetti delle particelle volatili sulle radiazioni solari e sulla visibilità. In particolare se il diametro è inferiore a 0.1 µm, le particelle sono così piccole rispetto alla lunghezza d'onda della luce visibile da reagire in maniera simile alle molecole (con effetto di rifrazione della luce). Se invece il diametro è molto maggiore di 1 µm, le particelle obbediscono alle stesse leggi degli oggetti macroscopici intercettando o disperdendo la luce approssimativamente in proporzione alla loro sezione trasversale. I particolati presenti in atmosfera provengono in buone parte anche da processi naturali quali le eruzioni vulcaniche e l'azione del vento sulla polvere e sul terreno, processi che non sono comunque la causa dell'inquinamento da particolati (a meno di fenomeni di concentrazione locale elevata). La causa è infatti da ricercarsi nelle ceneri volatili e nei processi di combustione incompleta (fumi). In particolare sia la combustione in impianti fissi che i processi industriali sono responsabili ciascuno di quasi un terzo del totale. Per quanto riguarda gli impianti fissi, il maggior contributo è fornito dalle centrali termoelettriche, mentre tra i processi industriali quelli metallurgici occupano il primo posto nella emissione di polveri inquinanti, seguiti dalle industrie di lavorazione delle pietre e del cemento; al terzo posto si ha l'industria della lavorazione e stoccaggio del grano. Un fatto curioso da notare è che il traffico urbano contribuisce all'inquinamento dell'aria da particolati attraverso la lenta polverizzazione della gomma dei pneumatici. Il diametro delle particelle in sospensione è indicativamente così correlato alla fonte di provenienza: • diametro > l0 µm: processi meccanici (es. erosione del vento, macinazione e diffusione), polverizzazione di materiali da parte di veicoli; • l µm < diametro < l0 µm: provenienza da particolari tipi di terreno, da polveri e prodotti di combustione di determinate industrie e da sali marini in determinate località; • 0.1µm < diametro < l µm: combustione e aerosol fotochimici, • diametro < 0.1 µm: particelle non sempre identificabili chimicamente, origi-
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INQUINAMENTO, INQUINANTI E MODELLI<br />
I materiali che sono maggiormente danneggiati dall'SO 2 sono le vernici, i metalli<br />
e i materiali da costruzione. Per le vernici si ha che il loro tempo di essiccazione<br />
ed indurimento aumenta dopo esposizione a SO 2 , per cui alcune pellicole di vernici<br />
diventano più molli ed altre più fragili se essiccate in presenza di SO 2 ,fatto<br />
questo che influisce sul<strong>la</strong> loro durata. Nei metalli invece <strong>la</strong> velocità di corrosione<br />
viene accelerata in ambienti inquinati da SO 2 quali sono le zone industriali e quelle<br />
con emissioni dovute all'uso di combustibili per il riscaldamento. Conferma di<br />
questo è che <strong>la</strong> velocità di corrosione si presenta più alta in autunno e in inverno,<br />
quando appunto gli <strong>inquinanti</strong> sotto forma di particelle e di anidride solforosa sono<br />
più concentrati. I metalli più attaccati sono il ferro, l'acciaio e lo zinco. Ma i danni<br />
maggiori causati dall'SO x sono quelli dovuti all'acido solforico prodotto dal<strong>la</strong> reazione<br />
dell'SO 3 con il vapor d'acqua atmosferico. I materiali da costruzione (e specialmente<br />
quelli contenenti carbonati come il calcare, il marmo, l'ardesia e <strong>la</strong> malta)<br />
vengono attaccati dalle alte concentrazioni di acido solforico con conseguente<br />
conversione dei carbonati in solfati. Poiché questi sono solubili in acqua e quindi<br />
asportabili dal<strong>la</strong> pioggia ne consegue una diminuzione del<strong>la</strong> resistenza meccanica<br />
del materiale. La reazione che avviene è <strong>la</strong> seguente:<br />
CaCO 3 + H 2 S0 4<br />
CaS0 4 + CO 2 + H 2 O<br />
1.3.5 Il materiale partico<strong>la</strong>to<br />
I partico<strong>la</strong>ti consistono in particelle solide e liquide di diametro variabile fra 100 e<br />
0.1µm. Le particelle più grandi di 10 µm sono in genere polveri o ceneri vo<strong>la</strong>tili<br />
derivanti da processi industriali ed erosivi.Attorno a tale dimensione si hanno partico<strong>la</strong>ti<br />
che restano più a lungo sospesi in aria, mentre attorno ai 5 µm si hanno particelle<br />
che costituiscono quell'insieme denominato comunemente con fumi e nebbie.<br />
Gli aerosol sono invece caratterizzati da dimensioni inferiori a 1 µm. Questo insieme<br />
di particelle solide e di goccioline liquide vo<strong>la</strong>tili costituisce, il più delle volte,<br />
un serio problema di inquinamento atmosferico. Le sostanze chimiche che possono<br />
essere presenti in atmosfera come partico<strong>la</strong>ti sono molto numerose ed anche per<br />
prodotti provenienti da una so<strong>la</strong> fonte di emissione, <strong>la</strong> variabilità è elevata.<br />
Tab. 1.4 - Composizione delle ceneri vo<strong>la</strong>tili (combustione di carbone)<br />
In Tab. 1.4 si è presa in considerazione ad esempio <strong>la</strong> combustione di carbone e <strong>la</strong><br />
conseguente emissione di ceneri vo<strong>la</strong>tili. Le proprietà di interesse predominante<br />
sono:<br />
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