Fenomeni di Inquinamento del Comparto Atmosferico ... · inquinanti gassosi inquinanti non gassosi...

Università degli Studi di SalernoDipartimento di Ingegneria Industriale

Fenomeni di Inquinamento del Comparto Atmosferico

Giovanni De Feo ([email protected])

www.greenopoli.it

Respirare� Da quando siamo nati, respirare è il

gesto più spontaneo e naturale che compiamo ogni giorno.

� Possiamo rimanere senza cibo per delle settimane, senza bere per alcuni giorni, ma non riusciamo a sopravvivere se non respiriamo anche solo per qualche minuto.

� Il respiro è il modo più semplice con cui il nostro organismo si nutre per continuare a vivere e, inoltre, circa il 70% del sistema di disintossicazione del corpo umano dipende dal respiro.

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Respirare� Un individuo medio adulto respira

mediamente 0,83 m3/h, corrispondenti a circa 20 m3/d.

� Alcuni grandi atleti, si pensi a Fausto Coppi nel ciclismo, devono le loro grandi performance proprio alla capacità di respirare maggiori quantitativi d’aria rispetto ad un individuo normale.

� Una maggiore portata d’aria inalata, infatti, determina un più elevato tasso di ossigeno nel sangue!

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L’atmosfera� La massa d’aria che circonda la Terra.� Più in generale: l’involucro gassoso che circonda i corpi celesti.� Atmosfera = atmós (“vapore” in greco) + sfera.� Atmosfera, pertanto, stava originariamente ad indicare la sfera di vapore

che circonda la terra.

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Struttura, proprietà e composizione� Circa il 50% dell’aria atmosferica è concentrata nei primi 5-6 chilometri di

quota.� Nei primi 16 chilometri, invece, si trova il 90% di tutta l’aria.� L’aria che respiriamo è una miscela di gas.� I composti gassosi presenti in misura maggiore sono:

� azoto (78,08%), � ossigeno (20,95%), � argon (0,93%)� anidride carbonica (0,0355%).

� In misura minore sono presenti altri gas:� neon, elio, metano, cripto, idrogeno, xeno, ozono, ammoniaca,

biossido di zolfo, ecc.

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Struttura, proprietà e composizione� Composizione media dell’aria secca troposferica.


Struttura, proprietà e composizione� Tracce d’aria atmosferica sono presenti anche oltre i 100 km di quota,

tanto che si può osservare che il limite superiore dell’atmosfera è stabilito convenzionalmente dove la densità dell’aria rarefatta è uguale a quella della corona solare (atmosfera esterna del Sole).

� Le differenti caratteristiche di densità, pressione, temperatura e composizione permettono la suddivisione dell’atmosfera in zone concentriche più o meno omogenee, separate da intervalli di discontinuità, detti pause.

� Dal basso verso l’alto, si succedono:� Troposfera�Stratosfera�Mesosfera� Termosfera�Esosfera.

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I principali fenomeni di inquinamento� Schema concettuale di un fenomeno di inquinamento atmosferico.


portate massiche

(kg/d, t/anno, ecc.)

concentrazioni

(µg/m3, mg/m3, ecc.)

I principali fenomeni di inquinamento� Principali problematiche di inquinamento atmosferico:

� fenomeni di inquinamento atmosferico a scala urbana e regionale da � monossido di carbonio (CO), � ossidi di azoto (NOx), � ossidi di zolfo (SOx), � ozono troposferico (O3), � idrocarburi (CxHy), � composti organici volatili (COV), � particolato (PM), ecc.;

� acidificazione (piogge acide) ed eutrofizzazione;� riscaldamento globale;� diminuzione del livello di ozono stratosferico.


Le principali fonti d’inquinamento� Principali sorgenti di inquinamento atmosferico:

� natura� trasporto su strada� altre forme di trasporto� combustione nell’industria manifatturiera� impianti di combustione non industriale� processi di produzione� combustione per la produzione di energia e industrie di

trasformazione� trattamento e smaltimento dei rifiuti� altri processi.


Le principali fonti d’inquinamento� Principali sorgenti di inquinamento atmosferico:

� natura� attività di trasporto� attività industriali� attività estrattive e di produzione energetica� trattamento e smaltimento dei rifiuti� altri processi.

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Le principali fonti d’inquinamento� Le sorgenti inquinanti si possono ulteriormente classificare in

� sorgenti fisse e� sorgenti mobili

oppure in� sorgenti puntuali,� sorgenti lineari e� sorgenti areali (o diffuse).


Sorgenti e Inquinanti� A ciascuna tipologia di sorgente (utenza), inoltre, sono legati uno o più

inquinanti caratteristici.

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I principali inquinanti atmosferici� Gli inquinanti atmosferici sono tipicamente suddivisi in:

� inquinanti gassosi � inquinanti non gassosi (particolato sospeso).

� (Alcuni tra i ) Principali composti gassosi:�monossido di carbonio� (anidride carbonica -> NON È UN INQUINANTE)� ossidi di azoto� ossidi di zolfo� idrocarburi� ozono troposferico� composti organici volatili� diossine e furani� policlorobifenili.


Il monossido di carbonio� Il monossido di carbonio (CO) è un gas incolore e inodore.� In natura è prodotto da:

� attività vulcaniche,� scariche elettriche nei temporali,� germinazione di semi� sviluppo delle piante.

� Può derivare anche dalla combustione incompleta del carbonio:

2 CH4 + 3 O2 → 2 CO + 4 H2O

� Proprio a causa di ciò, in particolare, nelle aree urbane, il traffico veicolare è la sua fonte principale di produzione (90%).

� Altre sorgenti di emissione di CO sono:� le industrie della lavorazione del legno, della carta, della ghisa e dell’acciaio� le raffinerie di petrolio.


Il monossido di carbonio� La sua tossicità è essenzialmente legata alla sua affinità con l’emoglobina.� Il monossido di carbonio riesce a sostituirsi all’ossigeno nel legame con

l’emoglobina, formando la carbossiemoglobina e diminuendo, di conseguenza, la capacità del sangue di trasportare ossigeno ai tessuti.

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L’anidride carbonica� L’anidride carbonica (CO2) è un gas incolore ed inodore, prodotto

naturalmente durante la respirazione e le eruzioni vulcaniche, nonché dalla combustione completa di idrocarburi saturi

CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O

� La CO2 non è considerata un inquinante.� L’anidride carbonica non influisce direttamente sulla salute dell’uomo.

� Insieme con altri “gas serra” contribuisce in maniera significativa ai cambiamenti climatici globali.

� Negli ultimi 200 anni, le attività antropiche hanno contribuito ad aumentare le concentrazioni di CO2 ben oltre il range naturale.

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Monossido e Biossido di azoto� Il monossido di azoto (NO) è un gas incolore, inodore e insapore.� Il biossido di azoto (NO2), invece, è un gas di colore arancio o marrone,� dall’odore forte e pungente.� L’NO2 è un energico ossidante, molto reattivo e corrosivo e svolge un ruolo

essenziale per la formazione di una serie di inquinanti secondari (l’ozono, in particolare).

� Gli ossidi di azoto, indicati complessivamente con la sigla NOx, provengono principalmente da processi di decomposizione organica anaerobica, da incendi, eruzioni vulcaniche e da combustioni ad alte temperature, come quelle che avvengono nei motori degli autoveicoli (in particolare nei motori diesel), negli impianti di riscaldamento e negli inceneritori.

� Nel 2005, in Italia, ben il 65% di NOx è stato prodotto dal settore trasporti.


Monossido e Biossido di azoto� Gli NOx, penetrati nell’apparato respiratorio, entrano nella circolazione

sanguigna, generando una forma inattiva dell’emoglobina, la metaemoglobina, normalmente presente in percentuali minori dell’1%.

� Gli effetti prodotti consistono in una diminuzione delle funzionalità respiratorie e in un aumento della sensibilità nei confronti di infezioni batteriche e virali.

� L’NO2, in particolare, è irritante per le mucose e può contribuire all’insorgere di bronchiti croniche e asma.

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Ossidi di zolfo� Gli ossidi di zolfo si indicano complessivamente con la sigla SOx: anidride

solforosa (SO2) e anidride solforica (SO3).� SO2 è un gas incolore, di odore intenso, solubile in acqua dove forma

l’acido solfidrico (H2SO3).� Anche l’SO3 è un gas solubile in acqua dove forma l’acido solforico

(H2SO4) famoso per la sua alta corrosività e pericolosità.� La natura produce i 2/3 degli SOx globalmente presenti in atmosfera

attraverso l’attività vulcanica ed i processi biochimici.� Le emissioni di origine antropica, invece, sono da attribuire alle centrali

termoelettriche, alle raffinerie di petrolio, alle fonderie e agli impianti di riscaldamento.

� Gli effetti sulla salute umana riguardano ancora l’apparato respiratorio e i soggetti più esposti sono gli anziani e i soggetti affetti da malattie croniche alle vie respiratorie.


Idrocarburi� Gli idrocarburi (CxHy) sono i composti binari carbonio-idrogeno:

� idrocarburi saturi con tutti legami C-C semplici, detti alcani o paraffine;

� idrocarburi insaturi con uno o più legami doppi C=C, detti alcheni o olefine, o anche idrocarburi etilenici dal nome del termine più semplice CH2=CH2 (etilene);

� idrocarburi insaturi con uno o più legami C≡C tripli detti alchini o acetilenici dal nome del termine più semplice CH≡CH (acetilene);

� idrocarburi aromatici contenenti uno o più anelli esa-atomici con tre insaturazioni del tipo del benzene.

� Gli idrocarburi non aromatici si dicono genericamente alifatici.� Gli idrocarburi sono in genere emessi da industrie petrolchimiche,

inceneritori, produzione e uso di vernici, lavanderie a secco e dal traffico veicolare.


Ozono troposferico� L’ozono troposferico (O3) è prodotto per effetto delle radiazioni solari in

presenza di inquinanti primari quali NOx e COV.� L’O3 troposferico è un inquinante secondario (prodotto a seguito di una

trasformazione degli inquinanti direttamente emessi da altre fonti inquinanti).� L’ozono troposferico a sua volta reagisce con gli idrocarburi presenti in aria

per dare luogo alla formazione di una varietà di composti che comprendono aldeidi e acidi organici.

� L’ozono attacca le mucose e provoca forte tosse, irritazioni a occhi, naso, gola e, ovviamente, all’intero apparato respiratorio.

� Concentrazioni di pochi ppm possono produrre congestione (aumento patologico del sangue) polmonare, edema (accumulo di liquido sieroso) o emorragia polmonare.

� Sintomi di un’eccessiva esposizione all’ozono sono gola secca, emicrania, disorientamento e funzioni respiratorie alterate.


Composti organici volatili� I composti organici volatili (COV) sono una serie di sostanze sotto forma di

vapore in miscele complesse, con punto di ebollizione variabile tra 50-100°C e 240-260°C.

� Tra i circa 300 composti che rientrano in questa categoria, i più noti sono il benzene e derivati (toluene, clorobenzene, ecc.), alcoli, aldeidi, chetoni, ecc.

� Si trovano nei prodotti per la pulizia, pesticidi, disinfettanti, pitture e prodotti associati, cosmetici, colle, adesivi, fumo di tabacco.

� L’esposizione a questi composti può provocare effetti sia acuti sia cronici: irritazione ad occhi, naso, gola, mal di testa, nausea, vertigini, asma, cancro, danni ai reni, al fegato e al sistema nervoso centrale.

� I soggetti maggiormente predisposti ad ammalarsi sono le persone giovani, quelle con problemi respiratori (asma) e quelle sensibili ai composti chimici.


Diossine e Furani� Le diossine ed i furani (PCDD/PCDF) sono microinquinanti organo

clorurati persistenti e non biodegradabili che si accumulano nei tessuti degli organismi viventi.

� L’OMS (Organizzazione Mondiale per la Sanità) e l’EPA (Environmental Protection Agency, Agenzia per la Protezione Ambientale degli Stati Uniti) hanno riconosciuto queste sostanze come tossiche e cancerogene.


http://www.who.int/en/ http://www.epa.gov/

Diossine e Furani� L’OMS ha introdotto “limiti” di riferimento per tentare di “pesare” gli effetti

dell’esposizione umana a queste sostanze.� Il limite, inteso come livello di esposizione che, durante la vita media di

un individuo, non dovrebbe comportare – sulla base delle conoscenze scientifiche – un rischio “apprezzabile”:� 1 picogrammo di PCDD-PCDF/kg/giorno

(Indice di Tossicità Equivalente per kg di peso corporeo al giorno).� 1 picogrammo corrisponde a 0,000000000001 g (10-12 g).

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Diossine� Le diossine sono composti aromatici formati da due anelli benzenici

(C6H6) uniti da due atomi di ossigeno ed in cui alcuni atomi di idrogeno degli anelli benzenici sono sostituiti da atomi di cloro.� Secondo la posizione occupata dagli atomi di cloro si possono avere 75 diversi tipi di

diossine (policlorodibenzodiossine, PCDD).� Una delle diossine più famose, in quanto molto tossica, e per questo usata come

riferimento per esprimere la tossicità degli altri tipi, è la TCDD o 2,3,7,8-tetracloro-dibenzo-p-diossina.

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Diossine


Rappresentazione schematica della TCDD o 2,3,7,8- tetracloro-dibenzo-p-diossina.

Rappresentazione schematica dei 75 isomeri teorici delle poli-cloro-dibenzo-diossine (PCDD).

Furani� I furani differiscono dalle diossine per il fatto che i due anelli benzenici

sono uniti da un solo atomo di ossigeno.� In questo modo, si possono avere 135 diversi tipi di furani policlorodibenzofurani,

PCDF).


Rappresentazione schematica dei 135 isomeri teorici dei poli-cloro-dibenzo-furani (PCDD).

Policlorobifenili � I policlorobifenili (PCB) sono composti organici con una struttura assimilabile

a quella del bifenile ed i cui atomi di idrogeno sono sostituiti da atomi di cloro, fino ad un massimo di dieci (decaclorobifenile).

� La loro formula bruta generica è C12H10-xClx.� I PCB sono inquinanti persistenti e hanno una tossicità che, per alcuni

tipi, si avvicina a quella delle diossine.� La maggior parte dei PCB si presenta in forma di solidi cristallini incolori.� Le miscele di uso industriale sono liquidi viscosi. � Tutti i PCB hanno una bassa solubilità in acqua e una bassa volatilità. � Essi, inoltre, sono molto solubili nei solventi organici, negli oli e nei grassi,

sono molto stabili e possono essere trasformati solo per via termica o attraverso processi catalitici.


Policlorobifenili� Le miscele di PCB sono state usate in un’ampia gamma di applicazioni:

� fluidi dielettrici per condensatori e trasformatori, fluidi per scambio termico, fluidi per circuiti idraulici, lubrificanti e oli da taglio, nonché come additivi in vernici, pesticidi, carte copiative, adesivi, sigillanti, ritardanti di fiamma e fissanti per microscopia, ecc.

� Il loro ampio uso è dovuto all’elevata stabilità chimica.� La tossicità dei PCB varia da composto a composto. � Gli effetti più comunemente osservati sulla salute umana sono la

cloracne e le eruzioni cutanee. � Studi su lavoratori esposti hanno mostrato alterazioni nell’analisi di

sangue e urine correlabili a danni a carico del fegato.


Particolato� Il particolato sospeso (PM, particulate matter) è costituito da sostanze non

gassose di natura diversa.� La natura contribuisce alla sua produzione per effetto delle eruzioni

vulcaniche, gli incendi spontanei (anche quelli dolosi, ovviamente, ma in questo caso non si tratta più di fenomeni ascrivibili alla natura!) e l’azione del vento sul suolo.

� Ogni processo industriale, ovviamente, è una potenziale fonte di produzione di materiale particellare, come pure le attività agricole, di costruzione e demolizione e, ovviamente, il traffico veicolare.

� A tal proposito, nel 2005, in Italia, il 43% del PM10 è stato prodotto proprio dal settore trasporti


Particolato� Due sono i riferimenti più importanti: il PM10 ed il PM2.5.� Il PM10 esprime la concentrazione di tutte le particelle sospese che

hanno dimensioni non maggiori di 10 micron. � Il PM10, pertanto, si può definire come:

� Il PM2.5, invece, rappresenta la concentrazione di tutte le particelle sospese che hanno dimensioni non maggiori di 2.5 micron.

� Anche il PM2.5, pertanto, si può definire come:


Riscaldamento globale (effetto serra)

«L’effetto serra è un fatto positivo o

negativo per il genere umano?».


Riscaldamento globale (effetto serra)� La maggior parte degli interrogati risponderà: «È un fatto negativo».

�Nulla di più sbagliato.� Se non ci fosse l’effetto serra la stessa vita sulla Terra non sarebbe

possibile.


Riscaldamento globale (effetto serra)� L’effetto serra è un meccanismo, alquanto delicato, che consente di

mantenere la temperatura del sistema Terra-atmosfera a livelli compatibili con la vita degli abitanti del “pianeta azzurro”.

G. De Feo (2008), Fenomeni di inquinamento e controllo della qualità ambientale. Teoria, esercizi e aneddoti vari. Aracne Editrice, Roma. http://www.turistinelcosmo.it/wpimages/wp6317a6d6_14_1a.jpg

Riscaldamento globale (effetto serra)� La quantità di energia solare per unità di tempo e per unità di superficie

che raggiunge la parte superiore dell’atmosfera è pari a circa 1370 Watt/m2.

� Di questa potenza specifica mediamente circa un quarto, e cioè 342 Watt/m2, raggiunge la superficie terrestre.

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1370 Watt/m2

342 Watt/m2

Riscaldamento globale (effetto serra)� Circa il 30% della radiazione solare incidente (107 Watt/m2) è riflessa

verso lo spazio.� Tale fenomeno di riflessione globale media è noto come “albedo”.

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107 Watt/m2

Riscaldamento globale (effetto serra)� Approssimativamente circa i due terzi di questo fenomeno sono dovuti

alle nuvole e agli aerosol (“piccole particelle”) presenti in atmosfera (77 Watt/m2).

� Il restante terzo di radiazione solare (circa 30 Watt/m2) è riflesso per opera delle aree della superficie terrestre di colore chiaro (principalmente la neve, i ghiacciai ed i deserti).

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77 Watt/m2 30 Watt/m2

“albedo”

Riscaldamento globale (effetto serra)� La parte di energia solare incidente non riflessa (verso lo spazio) è

assorbita dalla superficie terrestre e dall’atmosfera (sistema Terra-atmosfera): circa 235 Watt/m2.


Riscaldamento globale (effetto serra)� La Terra, allo scopo di bilanciare l’energia incidente, deve irradiare nello

spazio all’incirca un’identica quantità di energia.� La Terra assolve questa funzione emettendo continuamente radiazioni ad

onda lunga.

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Riscaldamento globale (effetto serra)� Una generica superficie per emettere un quantitativo di circa 240 Watt/m2

dovrebbe avere una temperatura di circa -19°C.� Questa temperatura, evidentemente, è maggiore dell’attuale superficie

media globale della Terra, pari a circa 14°C.� La richiesta temperatura di -19°C, invece, si registra ad un’altitudine di circa

5 Km al di sopra della superficie terrestre.


Riscaldamento globale (effetto serra)� Il motivo di questo “riscaldamento globale” della superficie terrestre è la

presenza di gas ad effetto serra (“gas serra”) che agiscono creando una sorta di copertura parziale per le radiazioni ad onda lunga provenienti dalla superficie terrestre.

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Riscaldamento globale (effetto serra)� Questo fenomeno è, appunto, noto come “effetto serra naturale”.� I più importanti gas serra sono il vapore acqueo e l’anidride carbonica.� I due componenti più abbondanti dell’atmosfera (azoto ed ossigeno),

invece, non producono nessun effetto serra.

G. De Feo (2008), Fenomeni di inquinamento e controllo della qualità ambientale. Teoria, esercizi e aneddoti vari. Aracne Editrice, Roma. http://www.cliccascienze.it/files/serra.jpg

Riscaldamento globale (effetto serra)� Le nubi, altresì, esercitano un’azione di copertura molto simile a quello

dei gas serra; questo effetto, tuttavia, è controbilanciato dalla loro capacità di riflettere le radiazioni solari incidenti.

� In definitiva, sebbene localmente si è portati a considerare l’effetto notturno di riscaldamento della copertura nuvolosa, complessivamente le nubi hanno un effetto di raffreddamento sul clima.


Riscaldamento globale (effetto serra)� Le attività antropiche intensificano l’effetto di copertura attraverso il rilascio

di gas serra.� Il quantitativo di anidride carbonica in atmosfera è cresciuto del 35%

nell’era industriale.


Riscaldamento globale (effetto serra)� Secondo Finzi et al. (2001), i più importanti componenti atmosferici che

contribuisco all’effetto serra sono:� l’anidride carbonica (CO2)� il metano (CH4)� il protossido di azoto (N2O)� il vapor d’acqua� le nubi.

� Ad essi bisogna aggiungere i principali gas serra di origine esclusivamente antropica:� i clorofluorocarburi (CFC)� gli idroclorofluorocarburi (HCFC)� gli idrofluorocarburi (HFC)� i perfluorocarburi (PFC)� l’esafluoruro di zolfo (SF6).


Riscaldamento globale (effetto serra)� I gas serra contribuiscono in modo diverso al riscaldamento globale.� A tal proposito si usa il Global Warming Potential (GWP):

� rapporto tra il contributo all’effetto serra risultante dall’emissione di 1 kg di un gas e un’uguale quantità emessa di anidride carbonica in condizioni stazionarie.

� Il GWP, in pratica, rappresenta il potere radiativo cumulativo a partire dal presente e su un orizzonte dato, causato dall’emissione di una massa di gas ed espresso in funzione di quella della CO2.


Riscaldamento globale (effetto serra)


Valore del potere radiativo (per unità di concentrazione e complessivo) e del Global Warming

Potential (GWP) su tre orizzonti temporali per i principali gas serra.

“Il buco dell’ozono”� Nella stratosfera a quote fra circa 20 km (zone polari e alte latitudini) e

50 km (zone intertropicali e basse latitudini) esiste una elevata concentrazione di ozono in una fascia denominata ozonosfera, in grado di assorbire una quota rilevante della radiazione ultravioletta proveniente dal sole.

� L’eventuale aumento di tale radiazione UV-B (290-315 nm) risulta nocivo per la salute umana (aumento del cancro cutaneo, di malattie degli occhi e del sistema immunitario), per gli animali e per gli organismi acquatici, per la vegetazione (piante terrestri e acquatiche), con rilevanti effetti negativi sui cicli biogeochimici e sui materiali.


“Il buco dell’ozono”� L’ozono viene prodotto nella stratosfera:

� sia per l’azione delle radiazioni solari ultraviolette� che per concomitanti condizioni favorevoli di tipo fisico e chimico.

� La principale causa di variazione dell’ozono stratosferico è legata all’attività solare ed in particolare alle macchie solari, alle variazioni del vento solare e soprattutto alle variazioni del flusso solare incidente sull’alta atmosfera terrestre.

� Altre cause sono legate a:� anomalie meteorologiche� interazioni energetiche tra stratosfera� alternanza di venti da est e da ovest nella stratosfera alle latitudini equatoriali con

periodicità comprese tra 24 e 30 mesi che influenzano il trasporto atmosferico.


“Il buco dell’ozono”� Queste cause naturali non spiegano però la diminuzione marcata di ozono

stratosferico osservata negli ultimi decenni (a partire dal 1979):� sono state misurate, tramite strumenti di terra e via satellite, perdite

di ozono fino al 60% nella stratosfera antartica durante la primavera dell’emisfero sud (settembre-ottobre), e del 20-25% nelle regioni polari artiche da gennaio a marzo.

� È stata riconosciuta, in seguito a studi e ricerche internazionali finalizzate alla comprensione del fenomeno, l’importanza di cause legate alle attività umane ed in particolare alle emissioni di composti chimici artificiali quali gli idrocarburi alogenati, tra i quali i più dannosi per l’ozono stratosferico sono quelli clorurati e fluorurati (Clorofluorocarburi CFC).


“Il buco dell’ozono”� Una volta emessi in atmosfera, i CFC subiscono processi chimici di

fotodissociazione con liberazione di radicali liberi contenenti cloro e fluoro, i quali attraverso i processi di diffusione atmosferica e di trasporto raggiungono la stratosfera, dove avvengono altri processi chimici e fotochimici complessi di distruzione dell’ozono.

� Le maggiori emissioni di questi composti chimici provengono dai paesi più industrializzati, principalmente nell’emisfero nord della terra.

� Oltre ai CFC, esistono altre cause secondarie, ma non meno importanti, quali le emissioni derivanti dal carbonio (CO, CO2 e CH4), le emissioni derivanti dall’azoto (in particolare N2O) e le emissioni dei composti organici volatili parzialmente o interamente alogenati.


La dispersione degli inquinanti� Gli inquinanti, una volta emessi, si disperdono nell’atmosfera in funzione

delle modalità di circolazione dell’aria nella troposfera.� Il moto dell’aria è influenzato da:

� radiazione solare� irregolarità della superficie terrestre che determinano un assorbimento

disomogeneo di calore da parte della superficie stessa e dell’atmosfera, con conseguente formazione di zone ad alta e bassa pressione.

G. De Feo (2008), Fenomeni di inquinamento e controllo della qualità ambientale. Teoria, esercizi e aneddoti vari. Aracne Editrice, Roma. http://noticiasdelaciencia.com/upload/img/periodico/img_5550.jpg

La dispersione degli inquinanti� In una determinata area, la bassa pressione può essere determinata da

un aumento della temperatura atmosferica locale con conseguente tendenza all’espansione dell’aria e successiva diminuzione della pressione esercitata a livello del suolo.

� Ad un fronte d’aria calda, quindi, segue un fronte d’aria fredda.� Se la temperatura diminuisce, le molecole gassose tendono ad addensarsi e

la pressione esercitata dall’aria a livello del suolo tende di conseguenza a crescere determinando un aumento di pressione locale (zona di alta pressione).


La dispersione degli inquinanti� Un ruolo di grande importanza è giocato dall’umidità.

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La dispersione degli inquinanti� Localmente, inoltre, si possono produrre fenomeni legati ai movimenti di

masse d’aria: i venti.

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La dispersione degli inquinanti� Se in una certa zona, per esempio, la pressione si abbassa, mentre

intorno rimane alta, si viene così a creare un afflusso di aria dalle zone periferiche verso il centro dell’area di depressione.

� In questa situazione, nell’emisfero occidentale, il vento assume un moto ciclonico, con rotazione in senso antiorario.

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La dispersione degli inquinanti� Se, invece, un’area di alta pressione è circondata da una fascia a

pressione decrescente, si origina un moto anticiclonico, in senso orario.� Gli anticicloni corrispondono a condizioni meteorologiche di alta

stabilità, nelle quali la dispersione degli inquinanti risulta ridotta.

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La dispersione degli inquinanti

Sx: http://digilander.libero.it/diogenes99/Meteorologia/Bowditch10.gifDx: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/96/Ciclone.jpg

La dispersione degli inquinanti� La circolazione dei venti è strettamente legata alla rotazione terrestre.

� Se la terra, infatti, non ruotasse, i venti di superficie sarebbero diretti dai poli, dove il riscaldamento dell’aria è minimo, all’equatore.

� Poiché la rotazione terrestre espone al riscaldamento solare nuove superfici, la circolazione dei venti risulta “spezzata”.

� Essa, inoltre, è influenzata da una serie di fattori, quali la temperatura stagionale e locale, le condizioni di pressione e nuvolosità, l’orografia del luogo, ecc.

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� Caratteristiche rappresentate:� orientazione di ogni segmento, che

mostra la direzione di provenienza del vento;

� ampiezza di ogni segmento, che è proporzionale alla velocità;

� lunghezza di ogni segmento, che è proporzionale al tempo per cui il vento proviene da quella particolare direzione e con quella specifica velocità.

� La rosa dei venti varia in funzione del luogo e del tempo e i valori che riporta sono dati medi.

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� I dati relativi alle caratteristiche dei venti che soffiano verso un certo punto sono raffigurati nella “rosa dei venti”.

La dispersione degli inquinanti� Un concetto molto importante per valutare la tendenza alla dispersione

verticale degli inquinanti atmosferici è rappresentato dal gradiente o coefficiente adiabatico secco.

� Esso rappresenta la diminuzione di temperatura che un “volumetto” di aria subisce spostandosi con la quota, dal momento che, salendo, si troverà in condizioni di pressione sempre minori e quindi tenderà ad espandersi e, di conseguenza, a raffreddarsi.

� Il coefficiente è adiabatico, poiché si assume che il volumetto d’aria considerato non abbia scambi di energia termica con l’aria circostante; secco, perché si considera privo di umidità.




Andamento della temperatura secondo il gradiente adiabatico secco.



Gradienti di temperatura e gradiente adiabatico secco.



Forma del pennacchio per condizioni superadiabatiche.



Forma del pennacchio per condizioni neutre.



Forma del pennacchio per condizioni subadiabatiche.



Forma del pennacchio per condizioni di inversione termica.



Forma del pennacchio per condizioni di inversione termica in quota.



Forma del pennacchio per condizioni di inversione termica in quota e “allungamento” del camino.

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