Pioggia acida: differenze tra le versioni
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La '''deposizione acida umida''', anche nota come '''pioggia acida''', nella [[meteorologia]] consiste nella ricaduta dall'[[atmosfera]] sul [[suolo]] di particelle acide, [[acido|molecole acide]] diffuse nell'atmosfera che vengono catturate e
Una [[pioggia]] viene definita acida quando il suo [[pH]] è minore di 5;<ref>{{en}} [http://goldbook.iupac.org/A00083.html IUPAC Gold Book, "acid deposition in atmospheric chemistry"]</ref><ref>L'aggettivazione acida identifica la pioggia come veicolo per la deposizione degli acidi, nel corso degli anni sono stati infatti coniati diversi termini, si parla ad esempio di ''neve acida'' quando la deposizione acida umida viene veicolata dalla neve, di ''nebbia acida'' quando la deposizione acida umida viene veicolata dalle nebbie, più in generale l'appellativo ''acida'' può essere apposto a qualsiasi precipitazione che possa fungere da veicolo per la deposizione di acidi al suolo.</ref> In condizioni normali il pH della pioggia, costituita prevalentemente da acqua distillata e [[polveri fini|pulviscolo atmosferico]], assume valori compresi fra 5 e 6,5: nel 1880 ad esempio le precipitazioni sul pianeta avevano un pH stimato di 5,6<ref name=ChimicaIndustria>{{cita pubblicazione|cognome1=Tiezzi |nome1=Enzo |cognome2= marchettini|nome2=Nadia |anno=2008 |mese=ottobre |titolo=Il pianeta e le sue risorse |rivista=[[La Chimica & l'Industria]] |numero=8 |pp=94-99|editore=Società Chimica Italiana}}</ref> . La composizione delle ''deposizioni [[Acido|acide]] umide'' è data per circa il 70% da [[anidride solforica]], che reagisce in acqua dando [[acido solforico]]. Il rimanente 30% risulta principalmente costituito dagli [[NOx|ossidi di azoto]]<ref name=Piccolo/><ref>{{collegamento interrotto|1=[https://docs.google.com/viewer?a=v&q=cache:orqPYPdCjB8J:www.educarsialfuturo.it/pdf/Piogge%2520Acide.pdf Rilievi al suolo Scandinavia] |data=aprile 2018 |bot=InternetArchiveBot }}</ref>.
== Definizione scientifica ==
{{vedi anche|Acido|Acqua}}
Le deposizioni acide rappresentano la risultante delle alterazioni chimico-fisiche a cui vanno incontro alcuni gas presenti nell'atmosfera, i prodotti di tali reazioni ricadono sul suolo terrestre, se la ricaduta è dovuta a precipitazioni si definiscono ''deposizioni acide umide'', se invece la ricaduta dei prodotti di reazione è dovuta al normale fenomeno di deposizione gravitazionale del pulviscolo atmosferico si definiscono ''deposizioni acide secche''<ref name=Piccolo/>.
Solitamente l'opinione pubblica ed i media fanno coincidere il termine ''piogge acide'' con il fenomeno della ''deposizione acida umida''.
L'[[acqua distillata]], in assenza di anidride carbonica, ha un pH neutro, ovvero di 7. I liquidi con un pH inferiore a 7 sono per definizione denominati acidi, e quelli con un pH superiore a 7 sono definiti basici. La pioggia non inquinata ha un pH leggermente acido che oscilla fra 5 e 7, ciò è dovuto alla presenza di anidride carbonica e acqua in atmosfera, le quali reagiscono insieme a formare acido carbonico.<ref>Likens, G. E., W. C. Keene, J. M. Miller and J. N. Galloway. 1987. Chemistry of precipitation from a remote, terrestrial site in Australia. J. Geophys. Res. 92(D11):13,299-13,314.</ref>
:<math>H_2O + CO_2 \leftrightharpoons H_2CO_3</math>
L'acido carbonico così formatosi in cielo può quindi ionizzare in acqua con formazione di una bassa concentrazione di ioni idrogeno e carbonato:
:<math>H_2O + H_2CO_3 \leftrightharpoons HCO_3^- + H_3O^+</math>
Quando nell'atmosfera sono presenti ulteriori molecole acide che sommano la propria acidità a quella dell'acido carbonico, in concomitanza con l'aumento di anidride carbonica, la quale sposta la reazione verso un'aumentata produzione di acido carbonico, il pH delle precipitazioni si abbassa, ricadendo sul suolo dà origine a fenomeni di deposizione acida.
== Emissioni ==
L'immissione di alcuni gas in atmosfera può innescare un processo di acidificazione, il gas più importante che porta all'acidificazione è il biossido di zolfo SO<sub>2</sub>. Le emissioni di ossidi di azoto che vengono ossidati per formare acido nitrico sono di crescente importanza a causa di controlli più rigorosi sulle emissioni di composti contenenti zolfo. L'emissione stimata si aggira intorno ai 70 [[Teragrammo|Tg]] all'anno, sotto forma di SO<sub>2</sub> proveniente dalla combustione di combustibili fossili e dall'industria, 2,8 Tg da incendi e fra i 7 e gli 8 Tg per anno emessi dai vulcani<ref name="Berresheim 1995">Berresheim, H.; Wine, P.H. and Davies D.D., (1995). Sulfur in the Atmosphere. In Composition, Chemistry and Climate of the Atmophere, ed. H.B. Singh. Van Nostran Rheingold ISBN</ref>.
I principali fenomeni naturali che contribuiscono all'immissione di gas nell'atmosfera sono le emissioni dei vulcani; Nei casi di massiva attività vulcanica si sono osservate precipitazioni con acidità anche a pH 2.
La principale fonte biologica dei composti contenenti zolfo viene identificata nel solfuro di dimetile; L'acido nitrico in acqua piovana invece è una fonte importante di azoto fissato per la vita vegetale, a volte prodotto anche dall'attività elettrica nell'atmosfera, come per esempio le scariche dei fulmini, depositi acidi sono stati infine individuati nei ghiacci perenni<ref name="Likens, G. E. 1979">Likens, G. E., R. F. Wright, J. N. Galloway and T. J. Butler. 1979. Acid rain. Sci. Amer. 241(4):43-51.</ref>.
I suoli delle foreste di conifere risultano molto acidi, ciò si deve alla naturale decomposizione degli aghi, questo fenomeno non deve essere confuso con l'attività umana.
Composti di zolfo e di azoto possono anche essere immessi nell'ambiente da attività umane, quali per esempio: la produzione di elettricità, le fabbriche e veicoli a motore, le centrali elettriche a carbone risultano fra le più inquinanti. Inoltre, l'industria animale svolge un ruolo importante, in quanto risulta responsabile di quasi i due terzi di tutte le emissioni di ammoniaca prodotta da attività antropiche, la quale contribuisce significativamente al fenomeno dell'acidificazione<ref>{{Cita pubblicazione|url=http://www.fao.org/ag/magazine/0612sp1.htm|titolo=Livestock impacts on the environment|data=novembre 2006|rivista=Spolight|editore=[[United Nations]]|autore=[[Food and Agriculture Organization]]|accesso=31 gennaio 2010|urlmorto=sì|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20150828131058/http://www.fao.org/ag/magazine/0612sp1.htm|dataarchivio=28 agosto 2015}}</ref>.
== Formazione ==
Le piogge acide sono dovute all'abbassamento del pH (acidificazione) delle precipitazioni, la causa di tale acidificazione viene essenzialmente imputata ad un aumento dell'anidride carbonica, degli ossidi di zolfo (SOx) e, in parte minore, degli ossidi d'azoto (NOx), i cui valori possono innalzarsi in atmosfera sia per cause naturali che per effetto delle attività umane; Il processo che porta alla formazione delle piogge acide inizia dalla liberazione in atmosfera di anidride solforosa (SO<sub>2</sub>) e biossido di azoto (NO<sub>2</sub> ); Tali prodotti di combustione vengono convertiti in acido solforico e acido nitrico<ref name="CAA01">[https://www.sciencedaily.com/releases/1998/09/980928072644.htm Clean Air Act Reduces Acid Rain In Eastern United States], ''ScienceDaily'', Sept. 28, 1998</ref>. L'acido solforico e l'acido nitrico, in concomitanza con un'aumentata concentrazione di acido carbonico dovuta all'aumento di anidride carbonica, acidificano le precipitazioni abbassandone il pH.
=== Reazioni in fase gassosa ===
In atmosfera l'anidride solforosa viene ossidata dalla reazione ossidrilica radicalica con formazione di un intermedio di reazione<ref name="Seinfeld 1998">Seinfeld, John H.; Pandis, Spyros N (1998). Atmospheric Chemistry and Physics — From Air Pollution to Climate Change. John Wiley and Sons, Inc. ISBN 978-0-471-17816-3</ref>:
:SO<sub>2</sub> + OH• → HOSO<sub>2</sub>•
Essendo l'intermedio altamente reattivo a causa del proprio [[elettrone spaiato]] (•) si verifica immediatamente un ulteriore reazione:
:HOSO<sub>2</sub>• + O<sub>2</sub> → HO<sub>2</sub>• + SO<sub>3</sub>
In presenza di acqua, il triossido di zolfo (SO<sub>3</sub>) è rapidamente convertito in acido solforico (H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>):
:SO<sub>3</sub> (g) + H<sub>2</sub>O (l) → H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> (l)
Il diossido di azoto invece reagisce con il radicale dell'ossigeno (OH•) dando acido nitrico (HNO<sub>3</sub>):
:NO<sub>2</sub> + OH• → HNO<sub>3</sub>
=== Reazioni in fase liquida ===
In presenza di nubi, il tasso di perdita di SO<sub>2</sub> è più veloce di quanto possa essere spiegato con la chimica in fase gassosa. Ciò è dovuto alle reazioni che avvengono all'interno delle goccioline di acqua cioè in fase liquida:
L'anidride solforosa si scioglie nelle goccioline d'acqua portate dalle nubi, come l'anidride carbonica, in tali goccioline si idrolizza in una serie di reazioni di equilibrio:
:SO<sub>2</sub> (g) + H<sub>2</sub>O ⇔ SO<sub>2</sub>•H<sub>2</sub>O
:SO<sub>2</sub>•H<sub>2</sub>O ⇔ H<sup>+</sup> + HSO<sub>3</sub><sup>−</sup>
:HSO<sub>3</sub><sup>−</sup> ⇔ H<sup>+</sup> + SO<sub>3</sub><sup>2−</sup>
Sono presenti un gran numero di reazioni in fase acquosa in grado di ossidare lo zolfo da S(IV) a S(VI), tuttavia esse giungono alla formazione di acido solforico. Le reazioni di ossidazione più importanti avvengono per interazione con l'ozono, il perossido di idrogeno e l'ossigeno (le reazioni con l'ossigeno sono catalizzate da ferro e manganese nelle goccioline delle nubi)<ref name="Seinfeld 1998"/>.
=== Deposizione ===
{{vedi anche|Acidificazione delle acque dolci}}
[[File:Origine piogge acide.jpg|thumb|left|upright=2|Processi coinvolti nella formazione della pioggia acida (notare che solo SO<sub>2</sub> e NO<sub>x</sub> svolgono un ruolo determinante nelle piogge acide).]]
Gli acidi prodotti in fase gassosa o liquida vanno incontro a deposizione sul suolo, la quale può avvenire secondo meccanismi differenti dettati principalmente dalle dimensioni delle particelle (per impatto e gravità), dallo stato d'aria a contatto con la superficie ricevente e dalla struttura chimica e fisica della superficie stessa. In ogni caso i depositi secchi di SOx e di NOx conducono rapidamente alla formazione dei relativi acidi al suolo.
Nel caso in cui questi gas entrino in contatto con l'acqua atmosferica allora si originano degli acidi prima della deposizione. In presenza di acqua gli ossidi di zolfo originano l'acido solforico, mentre gli ossidi di azoto si trasformano in acido nitrico; di conseguenza queste sostanze causano un'acidificazione delle precipitazioni. In effetti da alcuni decenni in molte zone del pianeta si sono registrate precipitazioni piovose, nevose, nebbie e rugiade con valori di pH significativamente più bassi del normale (pH 5,5), cioè compresi tra 2 e 5. L'azione degli acidi che si formano direttamente in sospensione oppure al suolo provoca l'acidificazione di laghi e corsi d'acqua, danneggia la vegetazione (soprattutto ad alte quote) e molti suoli forestali.
Oltre a questo, le piogge acide accelerano il decadimento dei materiali da costruzione e delle vernici; compromettono poi la bellezza ed il decoro degli edifici, delle statue e delle sculture patrimonio culturale di ogni nazione.
Da notare che, prima di raggiungere il suolo, i gas SOx e NOx e i loro derivati, solfati e nitrati, contribuiscono ad un peggioramento della visibilità ed attentano alla salute pubblica.
== Storia ==
I primi effetti corrosivi delle deposizioni acide furono osservati nelle aree urbane da John Evelyn, il quale nel XVII secolo, identificò in tali deposizioni la principale causa del cattivo stato di conservazione di strutture in marmo e calcare<ref>E.S. de Beer, ed. ''The Diary of John Evelyn'', III, 1955 (19 September 1667) p. 495.</ref>. Dall'epoca della [[rivoluzione industriale]] in poi, le emissioni di anidride solforosa e ossidi di azoto nell'atmosfera sono aumentate in maniera consistente, non spiegabile con la sola attività vulcanica<ref name="NASA Glossary">[http://asd-www.larc.nasa.gov/biomass_burn/glossary.html New Science Directorate Bio Mass Burning Redirect<!-- Bot generated title -->] {{webarchive|url=https://web.archive.org/web/20110617154828/http://asd-www.larc.nasa.gov/biomass_burn/glossary.html |data=17 giugno 2011 }}</ref><ref>Weathers, K. C. and G. E. Likens. 2006. Acid rain. pp. 1549–1561. In: W. N. Rom (ed.). Environmental and Occupational Medicine. Lippincott-Raven Publ., Philadelphia. Fourth Edition.</ref>.
Nel 1852, Robert Angus Smith fu il primo a mostrare la relazione tra piogge acide e inquinamento atmosferico a Manchester, in Inghilterra<ref name="Seinfeld 1998"
Harold Harvey fu tra i primi a dedicare ampio spazio alla ricerca nel campo dei "laghi morti". La consapevolezza del pubblico e l'attenzione mediatica sul fenomeno delle piogge acide ebbero origine negli USA a partire dal 1970, dopo che il New York Times diffuse le relazioni dello ''Hubbard Brook Experimental Forest'' in New Hampshire, dando ampio risalto agli effetti deleteri di tali precipitazioni<ref>Likens, G. E. and F. H. Bormann. 1974. Acid rain: a serious regional environmental problem. Science 184(4142):1176–1179.</ref><ref>{{Cita web |url=http://www.hubbardbrook.org/pubs/pub_search.php |titolo=Search the HBES Publications |doi=10.1029/2005JG000157 |editore=Hubbardbrook.org |data= |accesso=18 novembre 2010 |urlarchivio=https://web.archive.org/web/20081108100104/http://www.hubbardbrook.org/pubs/pub_search.php |dataarchivio=8 novembre 2008 |urlmorto=sì }}</ref>.
Letture dei valori del pH in acque piovane e in nebbie inferiori a 2,4 sono state segnalate in aree industrializzate<ref name="NASA Glossary"/>. Viene anche rilevato che piogge acide di origine industriale stanno avendo un notevole impatto ambientale in Cina e in Russia<ref>Galloway, J. N., Zhao Dianwu, Xiong Jiling and G. E. Likens. 1987. Acid rain: a comparison of China, United States and a remote area. Science 236:1559–1562.</ref><ref>{{Cita web |autore=chandru |url=http://www.southasiaanalysis.org/%5Cpapers20%5Cpaper1944.html |titolo=CHINA: Industrialization pollutes its country side with Acid Rain |editore=Southasiaanalysis.org |data=9 settembre 2006 |accesso=18 novembre 2010 |urlmorto=sì |urlarchivio=https://web.archive.org/web/20101128094958/http://southasiaanalysis.org/papers20/paper1944.html |dataarchivio=28 novembre 2010 }}</ref> inoltre le aree geograficamente esposte sottovento alla Cina stanno subendo danni da deposizioni acide pur non avendo ancora raggiunto un grado di industrializzazione massivo. Viene riscontrato che l'impatto ambientale delle piogge acide, non solo è aumentato a seguito dell'espansione demografica e della crescita industriale, ma è sempre più diffuso anche in aree sottosviluppate. L'uso di alte ciminiere per ridurre l'inquinamento locale ha infatti paradossalmente contribuito alla diffusione delle deposizioni acide con il rilascio di gas in circolazione atmosferica<ref name="Likens, G. E. 1979"
== Effetti ==
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