Polveri sottili

di Marco Mancini 4

Polveri sottili

Le “particelle”, note come polveri sottili, particolato o PM, sono una miscela complessa di particelle estremamente piccole e goccioline liquide. L’inquinamento da particolato è costituito da un numero di componenti, tra cui gli acidi (come i nitrati e solfati), prodotti chimici organici, metalli, e particelle di suolo o di polvere.

La dimensione delle particelle è direttamente legata alla loro capacità di causare problemi di salute. L’EPA (l’Agenzia per l’ambiente americana), e l’Agenzia europea si sono dette preoccupate per le particelle che hanno 10 micrometri di diametro (PM10) o sono ancora più piccole. Il motivo della preoccupazione è dovuto al fatto che queste sono talmente piccole da essere in grado di passare attraverso il naso e la gola e penetrare nei polmoni. Una volta inalate, queste particelle possono influenzare il cuore e i polmoni e causare seri effetti sulla salute.

L’EPA raggruppa le polveri sottili in due categorie:

  • “Particelle inalabili grossolane”, come quelle trovate nelle vicinanze di strade e industrie polverose, sono più grandi di 2,5 micron e inferiori a 10 micrometri di diametro;
  • “Particelle fini”, come quelle che si trovano nel fumo e nella foschia, hanno 2,5 micrometri di diametro o anche meno. Queste particelle possono essere direttamente emesse da sorgenti come gli incendi boschivi, oppure possono formarsi quando i gas emessi dalle centrali elettriche, industrie e automobili reagiscono con l’aria.

Esistono anche altri sottogruppi legati alla grandezza del diametro che sono:

  • PM10 (10 o meno micrometri);
  • PM2,5 (2,5 o meno micrometri);
  • PM1 (1 o meno micrometri);
  • Polveri Ultrafini (meno di 0,1 micrometri di diametro).

Per renderci conto di quanto sono piccole queste polveri, basti pensare che un capello umano medio è di circa 70 micrometri di diametro, quindi il PM2,5 è circa 30 volte più piccolo di un capello, il PM10 7 volte più piccolo. Queste particelle si trovano in molti formati e possono essere composte da centinaia di sostanze chimiche diverse. Alcune particelle, note come particelle primarie, vengono emesse direttamente da una fonte, come i cantieri, strade sterrate, campi, ciminiere o incendi. Altre forme provengono da complicate reazioni nell’atmosfera tra sostanze chimiche come biossido di zolfo e ossidi di azoto che vengono emesse dalle centrali elettriche, industrie e automobili. Queste particelle, note come particelle secondarie, costituiscono la maggior parte delle polveri sottili nei Paesi Occidentali.

Composizione: la composizione delle polveri sottili dipende dalla loro origine. La polvere minerale trasportata dal vento tende ad essere fatta di ossidi minerali e altro materiale che si stacca dalla crosta terrestre. Questo tipo è in grado di assorbire la luce. Il sale marino è considerato il secondo più grande contributore nel bilancio globale degli aerosol, e consiste principalmente in cloruro di sodio originato dagli spruzzi del mare e magnesio, solfato, calcio, potassio, ed altri componenti minori. Inoltre questa tipologia potrebbe contenere composti organici, che influenzano la loro chimica. Il sale marino non assorbe la luce del sole.

Le particelle secondarie derivano dalla ossidazione dei gas primari come lo zolfo e ossidi di azoto in acido solforico (liquido) e acido nitrico (gassoso). I precursori di questi gas sono di origine antropica (da combustibili fossili) e di origine naturale. In presenza di ammoniaca, gli aerosol secondari spesso prendono la forma di sali di ammonio, solfato di ammonio e cioè nitrato di ammonio (entrambi possono essere a secco o in soluzione acquosa), in assenza di ammoniaca, i composti secondari prendono una forma acida come acido solforico e acido nitrico (gas atmosferici). Il solfato secondario e gli aerosol nitrati sono forti diffusori di luce.

La materia organica può essere primaria o secondaria, l’ultima parte derivante dall’ossidazione di composti organici volatili; il materiale organico in atmosfera può essere sia di origine antropica che biogenica. La sostanza organica influenza il campo di radiazione dell’atmosfera sia riflettendo che assorbendo la luce. Un altro tipo importante di aerosol è costituito dal carbonio elementare (CE, noto anche come black carbon): questo tipo di aerosol contiene materiale che assorbe la luce e si pensa ceda radiazioni. La materia organica ed il carbonio elementare insieme costituiscono la frazione carboniosa degli aerosols. La composizione chimica degli aerosol influenza direttamente il modo in cui interagisce con la radiazione solare. I costituenti chimici all’interno dell’aerosol modificano l’indice di rifrazione complesso. L’indice di rifrazione determina quanta luce viene diffusa e assorbita.

Effetti sulla salute: la dimensione delle particelle è direttamente legata alla loro capacità di causare problemi di salute. Piccole particelle inferiori ai 10 micrometri di diametro pongono i maggiori problemi, perché possono arrivare in profondità nei polmoni, e alcune possono anche entrare nel flusso sanguigno. L’esposizione a tali particelle può colpire sia i polmoni che il cuore. Numerosi studi scientifici hanno messo in relazione l’esposizione all’inquinamento delle particelle con una serie di problemi, tra cui:

  • Un aumento dei sintomi respiratori, come l’irritazione delle vie respiratorie, tosse e difficoltà respiratorie;
  • Diminuzione della funzionalità polmonare;
  • Asma aggravata;
  • Bronchite cronica;
  • Battito cardiaco irregolare;
  • Attacchi non fatali di cuore;
  • Morte prematura nelle persone con malattie cardiache o polmonari.

Le persone con malattie cardiache o polmonari, i bambini e gli anziani sono i più suscettibili ad un’esposizione alle particelle inquinanti. Tuttavia, anche se si è sani, possono sorgere sintomi temporanei da esposizione a livelli elevati di inquinamento.

Effetti ambientali: l’effetto più evidente è una riduzione della visibilità. Le particelle fini (PM2,5) sono la principale causa di ridotta visibilità (nebbia) in molte aree industrializzate, ma anche nei parchi nazionali e nelle riserve naturali. Le particelle possono essere trasportate su lunghe distanze dal vento e poi stabilirsi sul suolo o nell’acqua. Gli effetti sono l’aumento dell’acidità dell’acqua; la modifica dell’equilibrio dei nutrienti nelle acque costiere e dei bacini idrografici di grandi dimensioni, riduzione dei nutrienti nel suolo, danneggiamento delle foreste e colture agricole sensibili. L’inquinamento da polveri sottili può macchiare le pietre e danneggiare anche altri materiali, compresi gli oggetti culturalmente importanti come statue e monumenti.

Il particolato può ostruire le aperture degli stomi delle piante e interferisce con le funzioni di fotosintesi. In questo modo le particelle ad alta concencentrazione nell’atmosfera possono portare all’arresto della crescita o alla morte di alcune specie vegetali. Gli effetti sul clima possono essere estremamente catastrofici. Il biossido di zolfo espulso dall’eruzione del vulcano Huaynaputina probabilmente ha causato la carestia russa del 1601-1603, portando alla morte di due milioni di persone. Le particelle possono influenzare il clima in due modi diversi: l’effetto diretto è causato dalla dispersione delle particelle e dall’assorbimento della radiazione solare ed infrarossa nell’atmosfera; l’effetto indiretto è più complesso e difficile da valutare. Le variazioni di concentrazione del numero di aerosol nell’atmosfera provocano variazioni nella densità e nelle dimensioni delle goccioline delle nubi. Vi è una certa quantità di acqua disponibile nelle nuvole. L’acqua può formare goccioline di grandi dimensioni all’interno delle nuvole, che causano precipitazioni. L’aggiunta di PM nell’atmosfera causa la condensazione delle particelle nell’acqua. Ciò si traduce in un maggior numero di goccioline che aumentano il numero delle nuvole. La conseguenza è l’incremento delle precipitazioni.

Per ovviare ai problemi sopra esposti, l’Organizzazione Mondiale della Sanità ha abbassato i livelli di concentrazione massima consigliata nelle città da 20 a 10 microgrammi per metro cubo per PM10 e PM2,5, mentre l’Europa ha fissato i limiti a 20 microgrammi come media annuale ed un valore massimo di 50 microgrammi giornaliero per non più di 7 giorni all’anno. I giorni consentiti erano 35 dal 2005, ma una direttiva del febbraio 2010 li ha ridotti drasticamente.

Per approfondire:

[Fonti: Epa; Wikipedia]

Commenti (4)

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