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Smog
Lo smog è un miscuglio di nebbia e fumo causato dall’inquinamento e tipico delle zone urbanizzate. Questo fenomeno atmosferico può essere di due tipi:
- riducente
- fotochimico Lo smog riducente è caratterizzato dalla presenza di sostanze riducenti (come il biossido di zolfo SO 2 ) e si verifica in inverno, in zone a clima freddo e umido. Lo smog fotochimico è caratterizzato dalla presenza di sostanze ossidanti di origine fotochimica (come l’ozono O 3 e l’acido nitrico HNO 3 ) e si verifica in estate, in zone a clima caldo e secco. Lo smog fotochimico è definito come “strato dell’ozono nel posto sbagliato”, poiché l’ozono è fondamentale nella stratosfera ma dannoso nella troposfera. I reagenti che producono questo tipo di smog sono monossido di azoto (NO), idrocarburi incombusti e composti organici volatili (COV), che partecipano a determinate reazioni innescate dalla luce solare. L’ozono e l’acido nitrico, infatti, costituiscono gli inquinanti secondari legati a questo fenomeno: COV + NO + O 2 + luce solare → O 3 + HNO 3 + sostanze organiche I COV più reattivi sono gli alcheni e le aldeidi, che reagiscono velocemente con il radicale OH. Un processo di smog fotochimico si innesca fondamentalmente in presenza di ossidi di azoto, composti organici volatili e luce solare. Le reazioni che portano alla formazione degli inquinanti secondari (ozono, acido nitrico e altri) sono favorite da alte temperature e poco movimento dell’aria. Gli effetti nocivi dello smog fotochimico sono numerosi:
- irrita gli occhi
- riduce la visibilità
- rovina alcuni materiali
- danneggia la vegetazione bloccando la fotosintesi L’ozono troposferico, inoltre, è un gas serra, che va a influire negativamente sul fenomeno del riscaldamento globale artificiale.
Piogge acide
Le piogge acide sono un processo di ricaduta dall’atmosfera di particelle e gas acidi. Si parla di deposizione umida quando queste particelle entrano a contatto con l’acqua (pioggia, neve, nebbia, rugiada) e, viceversa, di deposizione secca. Normalmente la pioggia ha un pH di 5.6. Le piogge acide, invece, hanno un pH minore di 5. Le specie acide che predominano in questo tipo di precipitazioni sono gli ossidi di zolfo (per via dello loro elevata solubilità in acqua) e, in parte minore, gli ossidi di azoto. Le piogge acide hanno numerose ricadute negative:
- decadimento di materiali da costruzione e vernici
- aumento di dissociazione superficiale e porosità dei materiali
- indebolimento dei manufatti in bronzo
- morie di pesci nei corpi d’acqua ad alta quota
- danni al suolo e all’agricoltura (perdita di nutrienti e metalli)
- dissoluzione di metalli nelle condutture
Effetto serra
L’effetto serra consiste nel riscaldamento del pianeta dovuto all’effetto dei cosiddetti gas serra ed è fondamentale per il mantenimento della vita sulla Terra. Questi gas permettono alle radiazioni solari di entrare nell’atmosfera, ma bloccano parte delle radiazioni infrarosse in uscita (riflesse dalla superficie terrestre), favorendo la regolazione e il mantenimento della temperatura atmosferica. Poiché alcuni gas presenti nell’aria possono assorbire provvisoriamente determinate lunghezze d’onda della radiazione IR termica, non tutta la radiazione IR emessa dall’atmosfera e dalla superficie terrestre sfugge nello spazio. L’assorbimento di radiazioni da parte di una molecola di gas provoca una conseguente emissione di energia in tutte le direzioni in modo casuale. Questa radiazione, quindi, rimane sulla Terra sotto forma di calore. La radiazione elettromagnetica assorbita nella regione dell’infrarosso, infatti, non è abbastanza energetica per innescare reazioni chimiche, ma fa sì che le molecole recettrici guadagnino energia vibrazionale e rotazionale. L’energia assorbita come radiazione infrarossa, alla fine, viene dissipata come calore e innalza la temperatura dell’intera atmosfera. I principali gas serra sono: vapore acqueo , anidride carbonica , ozono , ossido nitroso , metano e gas fluorurati. Il vapore acqueo e l’anidride carbonica sono presenti nell’atmosfera in concentrazioni più alte rispetto agli altri gas, ma sono meno efficaci nell’intrappolare il calore. I gas fluorurati, tra cui in particolare i CFC (clorofluorocarburi, interamente di origine antropica), possono intrappolare fino a 22000 volte più calore rispetto all’anidride carbonica.
Riscaldamento globale
Il fenomeno che preoccupa gli scienziati è l’aumento dei gas serra presenti in tracce nell’atmosfera, che potrebbe causare il ritorno alla superficie terrestre di una maggiore quantità di radiazione aumentando ulteriormente la temperatura della. Questo fenomeno è chiamato aumento dell’effetto serra o riscaldamento globale artificiale. Gli aerosol di nerofumo vengono immessi in grandi quantità, soprattutto nei paesi in via di sviluppo, tramite la combustione incompleta di carbone e biomassa. Queste polveri causano un raffreddamento a livello locale, ma globalmente contribuiscono al fenomeno del riscaldamento globale. Il nerofumo, infatti, assorbe la luce solare e distribuisce il calore alle molecole circostanti. Il riscaldamento globale è invece mitigato dall’ albedo (il potere riflettente della Terra), che è in aumento a causa dell’aumento della desertificazione, della nuvolosità e delle polveri presenti in atmosfera. Gli aerosol raggiungono la parte superiore dell’atmosfera in seguito a forti eruzioni vulcaniche e vengono immessi nella parte inferiore dell’atmosfera in seguito alle attività industriali umane. Questi provocano effetti che modificano il clima: le particelle di aerosol, infatti, riflettono la luce solare e raffreddano la massa d’aria. Le temperature al di sopra della terraferma si sono innalzate più di quelle al di sopra dei mari. La regione dell’Artide si è riscaldata più di tutte, il ghiaccio marino sta comparendo molto velocemente e questo provoca un effetto di retroazione positiva: il ghiaccio riflette la luce solare più dell’acqua liquida. L’evaporazione dell’acqua, di contro, ha favorito la formazione di nuvole (retroazione negativa). Le nubi possono riscaldare o raffreddare l’atmosfera:
- le nubi a bassa quota sono calde ed emettono in tutte le direzioni l’energia assorbita, invece di trasformarla in calore. Poiché una parte della radiazione IR viene riemessa verso il suolo, la superficie terrestre viene comunque riscaldata. Tuttavia, il fatto che la radiazione IR venga riemessa, fa sì che le nubi non provochino un riscaldamento netto della terra, motivo per il quale dopo un giorno di copertura nuvolosa la Terra si raffredda;
- le nubi ad alta quota sono fredde e assorbono la radiazione IR emessa dalla terra senza riemetterne una quantità significativa, quindi tutta l’energia assorbita genera calore, provocando un riscaldamento netto della Terra. Il riscaldamento globale causa siccità (per via dell’aumento dell’evaporazione), scioglimento dei ghiacci (quindi aumento del livello dei mari) e proliferazione di infestanti di piante e animali (che prosperano a temperature più alte).
Il meccanismo chimico attraverso cui il cloro atomico catalizza la decomposizione dell'ozono, negli strati inferiori della stratosfera sopra il Polo Sud, è costituito dalla seguente reazione: Cl + O 3 → ClO + O 2 Poche settimane dopo che le PSC e il vortice sono scomparsi, i cicli di distruzione catalitica si arrestano e la concentrazione dell'ozono sale nuovamente fino ai normali livelli. L'effetto di tutto questo è che il buco dell'ozono si chiude per un altro anno. Prima che questo accada, una parte della massa di aria povera di ozono può spostarsi dall'Antartide mescolandosi con l'aria limitrofa, causando una temporanea diminuzione della concentrazione di ozono stratosferico nelle regioni vicine (Australia, Nuova Zelanda e le regioni più meridionali del Sud America).
