Nei contributi precedenti, abbiamo analizzato le cause e gli effetti dell’inquinamento atmosferico, l’impatto sull’atmosfera e di conseguenza sulla qualità dell’aria.
Ora ci concentriamo proprio sull’analisi di alcuni fra i principali inquinanti atmosferici, di cui sentiamo quotidianamente parlare.
Lo scopo di questo ed altri articoli è quello di dare al lettore alcune indicazioni sulle loro caratteristiche, per informare e conoscere più da vicino queste sostanze, aumentandone la consapevolezza.
In prima battuta e ricapitolando, abbiamo visto come la concentrazione degli inquinanti atmosferici, le dinamiche delle grandi masse d’aria e gli eventi meteorologici sono fattori strettamente interconnessi, che rendono possibile porre le cause dell’inquinamento atmosferico su 3 pilastri:
- emissione delle sostanze inquinanti da sorgenti naturali e antropiche ,ed eventuali reazioni chimico-fisiche secondarie;
- la loro diffusione ed il loro trasporto per opera del movimento delle masse d’aria;
- successiva deposizione su organismi e su superfici.
Inoltre, proprio alcuni fenomeni meteorologici come ad esempio la stabilità atmosferica e l’inversione termica permettono un aumento significativo degli inquinanti in atmosfera ed il loro superamento dei limiti di legge, che ovviamente significa peggioramento della qualità dell’aria.
Teniamo sempre presente che l’atmosfera terrestre è – simbolicamente – paragonabile ad un grande “reattore chimico”, in cui componenti interagiscono costantemente con gli esseri umani, gli animali, la vegetazione e gli ecosistemi.
Un sistema dinamico, come già altrove accennato, i cui movimenti perturbativi si possono estendere su scale che variano da pochi centimetri a migliaia di chilometri, a livello continentale o planetario. La conseguenza di ciò è la possibile permanenza nella troposfera degli inquinanti atmosferici in un lasso temporale mutevolissimo, da pochi secondi a milioni di anni.
Date queste premesse, iniziamo con una piccola premessa che ci servirà a dare un quadro generale.
Premessa: cosa sono gli idrocarburi?
Nel seguito parleremo precisamente di idrocarburi, ovvero dei composti organici (ovvero la cui base è il carbonio C) costituiti da atomi di carbonio e idrogeno che hanno una grandissima importanza economica, geopolitica, scientifica, tecnologica e industriale.
Infatti sono materie strategiche sia dal punto di vista della produzione dell’energia, sia dal lato merceologico, poiché da essi si ricavano moltissimi prodotti di largo consumo. Ad esempio, il petrolio greggio ed il gas naturale sono formati da miscele di idrocarburi, e molti idrocarburi sono ottenibili dalla lavorazione del carbone.
Per queste ragioni, le industrie chimiche primarie e secondarie (fine, di specialità, parachimica) e quelle petrolchimiche basano le loro fondamenta in questa tipologia di sostanze, che si suddividono in tante categorie in relazione alle caratteristiche chimico-fisiche.
Vedendo l’altra faccia della medaglia di questo importante ruolo, gli idrocarburi forniscono un preciso contributo negativo, costituendo una preoccupazione dal lato dell’inquinamento atmosferico e della qualità dell’aria.
Si distinguono pertanto tre grandi rami degli idrocarburi: alifatici, naftenici, aromatici. Noi ci interesseremo per ora solo di alcuni di quest’ultimo gruppo, fra cui ritroviamo il benzene.
Identikit del benzene (C6H6)
Il benzene, o anche benzolo, cicloesatriene, si presenta in forma liquida e incolore, altamente infiammabile e poco solubile in acqua. È una materia molto volatile, e già a temperatura ambiente passa con molta facilità da essere liquido a gassoso, producendo quindi vapori che sono più pesanti dell’aria e si stratificano dunque al suolo.
Possiede un caratteristico odore dolciastro pungente ed è il capostipite della famiglia degli idrocarburi cosiddetti “aromatici monociclici”.
Il benzene è un composto chimico tossico, inserito nel gruppo 1 nella classificazione dell’Agenzia internazionale per la ricerca sul cancro – International Agency for Research on Cancer, di Lione (IARC) tra le sostanze che hanno una sufficiente evidenza di cancerogenicità per l’uomo.
Pertanto, è un carcinogeno umano certo.
Il benzene a lungo termine provoca una significativa riduzione delle componenti del sangue come globuli rossi, globuli bianche e le piastrine, interferendo nella loro produzione e spesso associato a leucemie ed effetti sul midollo osseo. A contatto con la pelle, può creare effetti indesiderati come secchezza e screpolature essendo un irritante, così come può esserlo per gli occhi.
Gli effetti dell’intossicazione da benzene, conosciuta anche come benzolismo, sono ben noti, e colpiscono inoltre il sistema nervoso centrale. Si possono manifestare vari sintomi, che in base anche alle concentrazioni includono stordimento e sonnolenza, emicranie, difficoltà respiratorie, debolezza, convulsioni, e causare polmonite chimica.
Non è da trascurare nemmeno il rischio chimico, in quanto reagisce violentemente con alcune sostanze come l’acido nitrico, l’acido solforico e gli alogeni.
Il benzene viene emesso innanzitutto in natura da incendi boschivi e dai gas vulcanici. In più, assieme ad altre sostanze come toluene e xilene, è aggiunto alla benzina per le sue proprietà antidetonanti, sostituendo il piombo tetraetile altamente dannoso. Nei carburanti venduti nell’Unione Europea la sua concentrazione deve essere inferiore all’1,0% in volume
Dunque il traffico veicolare ne costituisce un importante modalità di emissione, assieme agli stabilimenti industriali ed alle raffinerie.
Negli spazio chiusi, il benzene viene generato dai fumi di sigaretta, dai fumi di combustione di camini e stufe, ed anche da oggetti comuni come deodoranti, bastoncini d’incenso e diffusori per l’ambiente; non solo, anche colle, vernici e detergenti possono contribuire in tal senso.
Storicamente il benzene, che è un componente naturale del petrolio greggio, veniva usato come sgrassante di metalli e solvente per materiali organici. Poiché con il tempo si sono scoperti i vari effetti deleteri summenzionati, il suo utilizzo è diminuito nel corso del tempo.
Attualmente la sostanza è usata principalmente come materia prima per la sintesi di altri composti chimici organici. Il benzene viene perciò utilizzato principalmente per produrre stirene, fenolo, cicloesano, anilina, acetone, anidride maleica, alchilbenzeni e clorobenzeni.
È una sostanza intermedia nella produzione di particolari prodotti chimici come l’antrachinone, l’idrochinone, l’esacloruro di benzene, e altri prodotti usati poi nei farmaci, nei coloranti, negli insetticidi e nelle materie plastiche.
Identikit degli Idrocarburi policiclici Aromatici (IPA)
Gli IPA, in inglese noti come Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAH), sono idrocarburi costituiti da due o più anelli aromatici (benzenici) uniti strutturalmente fra di loro.
Fra i tantissimi IPA, quello di maggior importanza è il benzo(a)pirene (C20H12), che viene preso perciò come punto di riferimento per il monitoraggio della qualità dell’aria. Il benzo (a) pirene proprio come il benzene, è stato incluso nello stesso gruppo 1 dello IARC.
Ricordiamo comunque anche altri IPA di preminente importanza per la qualità dell’atmosfera ed il controllo dell’inquinamento, come naftalene, acenaftilene, acenaftene, fluorene, fenantrene, antracene, fluorantene, pirene, benzo[a]antracene, crisene, benzo[b]fluorantene, benzo[k]fluorantene, dibenz[a,h]antracene, benzo[g,h,i]perilene e indeno[1,2,3-cd]pirene.
Gli IPA sono sostanze ad alto punto di fusione e di ebollizione, sono scarsamente solubili in acqua, ma sono altamente lipofile, ovvero si amalgano abbastanza bene nelle materie grasse.
Questi composti hanno inoltre una bassa tensione di vapore e sono adsorbiti su particelle nell’aria, nel suolo, nell’acqua e nei sedimenti. Di solito, non vengono rilasciati nell’ambiente come singole entità, ma spesso si presentano come miscele, la cui composizione dipende dal tipo di sorgente.
Gli IPA possono subire processi di fotodecomposizione se esposti alla luce ultravioletta della radiazione solare. Quando presenti in atmosfera inoltre, gli IPA possono reagire con inquinanti come ozono, ossidi di azoto, cloro e anidride solforosa.
Le particelle contenenti IPA hanno accesso facilitato agli alveoli polmonari, al sangue ed in generale ai tessuti, dimostrandosi così sostanze mutagene e cancerogene e provocando irritazioni della gola, degli occhi e del naso.
È stata evidenziata anche una correlazione positiva fra cancro al seno ed ai polmoni, tumori infantili ed esposizione agli IPA, così come la loro associazione a malattie polmonari ostruttive e cardiovascolari.
Gli IPA sono creati principalmente, come inquinanti, da fenomeni di combustione incompleta ed ad alta temperatura di materiale organico, come la legna, carbone, rifiuti e derivati del petrolio.
Pertanto la loro immissione in atmosfera dipende dalle azioni umane come la combustione di biomassa per riscaldamento o la cottura domestica (in special modo i cibi alla griglia), il traffico veicolare, il fumo di tabacco, le pratiche agricole, nonché le emissioni di stabilimenti industriali e delle centrali termoelettriche.
Ciononostante, anche alcuni eventi naturali danno origine agli IPA, come incendi forestali ed eruzioni vulcaniche.
Storicamente, possiamo ricordare due grandi eventi della storia recente che hanno immesso nell’atmosfera ed in generale nell’ambiente enormi quantità di IPA, oltre che di altre sostanze nocive.
Il primo è il tragico attentato alle Torri gemelle di New York del 2001, mentre il secondo è il disastro ambientale della piattaforma petrolifera Deepwater Horizon, il più grande sversamento di petrolio della storia umana.
Conclusioni
La permanenza degli sostanze inquinanti nell’aria è un problema sempre più pressante, specialmente in alcune zone europee come la nostra Pianura Padana. Essa risulta, ben noto, come una delle zone con i più alti livelli di inquinamento atmosferico d’Europa. Quali sono le soluzioni per porre fine a queste problematiche?
Fra le tante strade percorribili, l’ingegneria propone ritrovati all’avanguardia della tecnica, come ad esempio l’asfalto foto catalitico e materiali edili “mangia smog”.
Anche l’agricoltura risulta di vitale importanza, con alcune proposte di colture vegetali che contribuiscono all’aumento della qualità dell’aria e si propongono anche come “battistrada” per alcune filiere produttive.
Nei futuri contributi, daremo ulteriori spunti in questo senso.
Bibliografia ed approfondimenti
- Luigi Campanella, Inquinamento ambientale, in Enciclopedia della Scienza e della Tecnica, Istituto dell’Enciclopedia Italiana, (2007).
- Alessandro Di Menno di Bucchianico, Aria, Qualità dell’, in Enciclopedia Italiana – IX Appendice, Istituto dell’Enciclopedia Italiana, (2015).
- Voce Antropausa, in Vocabolario on line, Istituto dell’Enciclopedia Italiana (2021).
- Air quality and health, in who.int, dell’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS – WHO World Health Organization), https://www.who.int/teams/environment-climate-change-and-health/air-quality-and-health/health-impacts/types-of-pollutants.
- Davide Moscatelli, Idrocarburi, in Enciclopedia della Scienza e della Tecnica, Istituto dell’Enciclopedia italiana, (2007).
- Nebbia G. Lezioni di Merceologia, Gius. Laterza & Figli Spa, Roma-Bari, 1995.
- Inquinanti atmosferici, in arpa.veneto.it , ultimo aggiornamento 06-12-2022, dell’Agenzia Regionale per la Prevenzione e Protezione Ambientale Veneto (ARPAV),
https://www.arpa.veneto.it/temi-ambientali/aria/approfondimenti/inquinanti-atmosferici. - Orellano, Pablo & Reynoso, Julieta & Quaranta, Nancy. (2021). Short-term exposure to sulphur dioxide (SO2) and all-cause and respiratory mortality: A systematic review and meta-analysis. Environment International. 150. 106434. 10.1016/j.envint.2021.106434.
- Siglinda Perathoner, Gabriele Centi, Desolforazione, in Enciclopedia della Scienza e della Tecnica, Istituto dell’Enciclopedia Italiana, (2008).
- Biossido di zolfo, in arpalombardia.it, dell’Agenzia Regionale per la Prevenzione Ambientale Lombardia, https://www.arpalombardia.it/Pages/Aria/Inquinanti/Biossido-di-Zolfo.aspx.
- Huangfu P, Atkinson R. Long-term exposure to NO2 and O3 and all-cause and respiratory mortality: A systematic review and meta-analysis. Environ Int. 2020 Nov;144:105998. doi: 10.1016/j.envint.2020.105998. Epub 2020 Oct 5. PMID: 33032072; PMCID: PMC7549128.
- Benzene, in issalute.it, 28 febbraio 2018 – ultimo aggiornamento il 6 novembre 2020, dell’Istituto Superiore di Sanità (ISS), https://www.issalute.it/index.php/la-salute-dalla-a-alla-z-menu/b/benzene#:~:text=Il%20benzene%20costituisce%20circa%20l,ricadere%20e%20deporre%20al%20suolo.
- Benzene, in arpalombardia.it, dell’Agenzia Regionale per la Prevenzione Ambientale Lombardia,
https://www.arpalombardia.it/Pages/Aria/Inquinanti/Benzene.aspx?firstlevel=Inquinanti. - Monografia IARC (2018), Benzene , Vol. 120.
