Translate

lunedì 28 aprile 2014

I misteri dell'ozono a Taranto e non solo...

Figura 1: Monte Cimone, andamento della concentrazione media mensile di ozono dal 1996 al 2010


L'ozono è una strana bestia.

La sua molecola è decisamente strana .

In un mondo chimico, in cui gli atomi simili (ossigeno, idrogeno, azoto..) vanno tutti in coppia, l'ozono ha deciso di formare un "triangolo", con ben tre atomi di ossigeno: O3.

Questo lo rende molto reattivo e l'ozono ossida rapidamente tutto ciò che incontra.

Ad esempio, è l'ozono che ha scolorito le foto a colori del matrimonio dei vostri genitori ed è sempre l'ozono che, in pochi mesi, rende inservibili gli elastici.

E ovviamente, una volta respirato, l'ozono ossida anche le cellule del polmone e provoca un precoce invecchiamento di tutto il nostro organismo.

Di qui, il motivo di tenerlo sotto controllo, anche se la cosa è difficile.

L'ozono è strano perchè non è emesso da nessun camino o tubo di scappamento e per questo motivo si definisce come un inquinante "secondario"; è strano perchè lo si trova in abbondanza ben lontano dal luogo in cui si forma ed è strano perchè non è una molecola per tutte le stagioni: ama l'estate e odia l'inverno.

La Figura 1 mostra l'andamento delle medie mensili della concentrazione di ozono misurate presso l'Osservatorio del Clima "O. Vittori" del CNR, sul monte Cimone dal 1996 al 2010.

Come si può vedere, le concetrazioni più elevate di ozono si registrano sempre in piena estate e i valori minimi si trovano sempre in pieno inverno.

Figura 2. Andamento della concentrazione di ozono e di biossido di azoto in una giornata estiva
La Figura 2 mostra l'andamento di contemporanee misure orarie di ozono (O3), in nero e di biossido di azoto (NO2), in rosso.

Non notate nulla di strano?

Le concentrazioni minime dell'ozono corrispondono alle concentrazioni massime di NO2 e quando l'ozono raggiunge le sue più alte concentrazioni, l'NO2 fa registrare le sue concentrazioni più basse.

Questa figura ci fa intuire che ozono e ossidi di azoto sono, in qualche modo, dipendenti l'uno dall'altro.

Inoltre, la Figura 2 ci conferma che l'ozono ama il Sole.

Infatti, la massima concentrazione di ozono si registra durante le ore di massima insolazione, intorno alle ore 12.

Tutte queste stranezze derivano dal fatto che l'ozono, per formarsi, richiede il rispetto di alcune condizioni: una forte irradiazione solare e la contemporanea presenza di molecole di ossigeno e di altre molecole, definite "precursori dell' ozono".

Tra i "precursori dell'ozono" si trovano gli ossidi di azoto (NO2) , l'ossido di carbonio (CO), gli idrocarburi, ovvero composti che, come abbiamo visto nel precedente post sono, in parte emessi dalle cokerie (in particolare il CO) e più in generale dalle attività che si svolgono in una acciaieria a ciclo integrato come l' ILVA di Taranto, ma anche dal traffico veicolare e dalle raffinerie, entrambi presenti a Taranto.

Figura 3. Schema della reazioni di formazione e distruzione dell'ozono

La Figura 3 ci da una visione schematica di quello che avviene in una giornata di sole nell'aria delle nostre città.

Una molecola di biossido di azoto (NO2) uscito, ad esempio, dal tubo di scappamento di una autovettura, interagisce con un "quanto" di energia solare con un alto contenuto di energia (raggi ultravioletti).  Da questo incontro si forma una molecola di monossido di azoto (NO) e un atomo libero di ossigeno (O)  che, da solo è molto reattivo e se questo atomo incontra una molecola di ossigeno (O2), si forma una molecola di ozono (O3).

Nella Figura 3 si vede come sia possibile la "distruzione" chimica dell'ozono, a seguito della sua reazione con una molecola di NO.

Analogamente, l'ozono formato puo "distruggersi" reagendo con altre molecole "riducenti" presenti in atmosfera quali idrocarburi e ossido di carbonio (CO).

In estrema sintesi, le radiazioni solari più energetiche interagendo con i precursori emessi dalle attività umane  (traffico, acciaieria, raffineria...) producono atomi molto reattivi (ossigeno atomico) i  quali trasformano l'ossigeno (O2) in ozono (O3). E l'ozono, a sua volta, si consuma reagendo  con gli idrocarburi e l'ossido di azoto trasformandoli in composti pericolosi per la salute, ad esempio in perossi-acetil-nitrati.

Insomma, negli ambienti inquinati dalle emissioni veicolari e da attività industriali i raggi solari innescano reazioni molto complesse che trasformano l'atmosfera in un gran calderone chimico dove le molecole si trasformano in continuazione.

Nei luoghi più inquinati, gran parte dell'ozono che si forma ha una elevata probabilità di reagire con gli inquinanti già presenti  e per questo motivo, di fatto, qui l'ozono si trova a concentrazioni molto basse.

Per questo motivo l'ozono non si misura lungo le strade trafficate e vicino a fonti inquinanti.

Invece, a distanza di decine di chilometri sottovento alle fonti inquinanti, con l'inquinamento di fondo più basso, l'ozono ha maggiori probabilità di sopravvivere e le sue concentrazioni aumentano, man mano che ci si  allontana dalle fonti degli inquinanti primari, raggiungendo livelli pericolosi per chi lo respira.

Figura 4. Andamento della produzione di ozono con concentrazioni crescenti di ossidi di azoto (NOx)
La Figura 4 mostra, in modo semplificato, come varia la concentrazione di ozono, in funzione di concentrazioni crescenti di ossidi di azoto (NOx), con una contemporanea concentrazione costante di composti organici volatili (ad esempio idrocarburi).

In un ambiente "pulito" (a sinistra del valore massimo della curva), con basse concentrazioni di ossidi di azoto, un aumento delle concentrazioni di questi inquinanti (NOx) provoca un aumento, sempre più accentuato di ozono.

Raggiunta la massima concentrazione di ozono, se la concentrazione di NOx aumenta, la concentrazione di ozono diminuisce!

Un simile andamento si registra se, al posto degli ossidi di azoto (NOx), subentra l'ossido di carbonio (CO).

Questo fenomeno si spiega con il fatto che con una elevata presenza di composti "riducenti" (CO, NO) la velocità di "distruzione" dell'ozono prevale rispetto alla velocità della sua formazione.

Questo strano comportamento potrebbe spiegare i misteri dell'ILVA di Taranto.

Con le acciaierie e le cokerie in piena funzione, l'inquinamento intorno alla fabbrica (in particolare ossido di carbonio e idrocarburi) era tanto alto da neutralizzare con efficacia l'ozono che si poteva formare nei giorni più soleggiati.

In questo caso ci trovavamo nel lato destro della curva: alto livello di inquinamento di CO e idrocarburi, basso inquinamento da ozono.

Con la parziale chiusura delle cokerie, gli inquinanti primari emessi dalla cokeria (CO e idrocarburi) si sono ridotti, seguendo l'andamento della curva verso sinistra.

Di conseguenza la concentrazione di ozono è aumentata!

A quanto pare, oggi, siamo in questa situazione.

In sintesi, la chiusura di alcune cokerie ha ridotto le emissioni di CO e idrocarburi (policiclici aromatici, benzene)  ma la quantità di inquinanti primari ancora presenti nell'area tarantina corrisponde alla situazione in cui il bilancio dell'ozono è a favore della sua formazione (lato sinistro della curva di Figura 4).

In base al modello, per far rientrare nella normalità anche l'ozono, occorrerebbe  provvedere ad una ulteriore riduzione dell'emissione di inquinanti primari, prendendo in considerazione tutte le fonti civili ed industriali ancora attive nella piana di Taranto ( traffico, raffineria, centrale elettrica ILVA..)

E' un'ipotesi che merita di essere valutata con attenzione, con l'obiettivo di fare le scelte più corrette a tutela della salute di chi abita nelle aree d'impatto della zona industriale di Taranto.