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Pioggia acida

meteorologia
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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, molecole acide diffuse nell'atmosfera che vengono catturate e deposteati, 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[1]. 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[2][3].

Nel 1852, Robert Angus Smith fu il primo a mostrare la relazione tra piogge acide e inquinamento atmosferico a Manchester, in Inghilterra[4]. Anche se la scoperta delle deposizioni acide risale al 1852, l'interesse scientifico e le analisi sistematiche sul fenomeno iniziano alla fine del 1960[5]. Il termine "piogge acide" è stato coniato nel 1872 da Robert Angus Smith[6].

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[7][8].

Letture dei valori del pH in acque piovane e in nebbie inferiori a 2,4 sono state segnalate in aree industrializzate[2]. Viene anche rilevato che piogge acide di origine industriale stanno avendo un notevole impatto ambientale in Cina e in Russia[9][10] 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[11][12]. Generalmente la deposizione avviene ad una notevole distanza sottovento rispetto ai luoghi di emissione; le zone montane tendono a catturare la frazione maggiore della deposizione, coerentemente con le maggiori precipitazioni a cui sono soggette queste regioni. Un esempio di questo fenomeno di dispersione atmosferica è il basso pH della pioggia che cade in Scandinavia, rispetto ai valori delle emissioni locali[13].

Effetti

Gli effetti delle deposizioni acide si manifestano a diversi livelli: sono stati riscontrati effetti negativi sulle foreste, sulle acque dolci e sui terreni, sugli insetti acquatici e più in generale sulle forme di vita vegetali ed acquatiche, sulla salute umana ed anche a livello urbanistico, col danneggiamento di edifici sia moderni che storici.

 
Gli effetti devastanti delle piogge acide sulle piante
  • A livello delle acque superficiali, gli animali acquatici vengono a ritrovarsi in un ambiente il cui pH risulta più basso in concomitanza ad una maggior concentrazione di alluminio nelle acque superficiali; ciò causa danni ai pesci ed altri animali acquatici. Il pesce, inoltre, entra nella catena alimentare, danneggiando così anche gli animali che se ne nutrono, uomo compreso. Con un pH inferiore a 5 le uova della maggior parte dei pesci non si schiudono, e pH inferiori a 5 possono arrivare ad uccidere anche pesci adulti. All'aumentare dell'acidità di laghi e fiumi la biodiversità si riduce. Laghi e fiumi risultano particolarmente interessati dai fenomeni di piogge acide, in quanto luoghi dove naturalmente defluiscono le precipitazioni (trascinando con sé anche la frazione acida). Sono state identificate diverse morie di animali acquatici imputate all'acidificazione di fiumi e laghi[14]. La misura in cui le piogge acide contribuiscono, direttamente o indirettamente, all'acidificazione di laghi e fiumi dipende dalle caratteristiche del bacino stesso. I bacini riforniti da sorgenti o fiumi sotterranei, a seguito dell'azione filtrante del terreno, risentono meno dei bacini aperti, i quali invece ricevono acqua dal dilavamento delle colline circostanti. Secondo le analisi dei laghi e corsi d'acqua presi in esame dall'EPA, le piogge acide hanno causato l'acidificazione nel 75% dei laghi acidi e nel 50% circa dei flussi acidi; tuttavia l'acidificazione del 25% dei laghi e di poco meno del 50% dei fiumi non sembra correlata alle precipitazioni[14].
  • A livello del terreno la biologia e la chimica dei suoli possono essere seriamente danneggiate dal fenomeno dell'acidificazione. Alcuni microbi non sono in grado di tollerare abbassamenti di pH e vengono uccisi; tale sterilizzazione del terreno colpisce anche i microorganismi saprofiti o simbionti con le piante, arrivando anche a danneggiare o ridurre l'efficienza dei raccolti[15]. Sempre a livello del suolo il processo di acidificazione mobilita gli ioni idronio; ciò comporta la conseguente mobilitazione di sostanze tossiche come l'alluminio. Inoltre la mobilitazione sottrae nutrienti essenziali e minerali come il magnesio al terreno[16]:
2 H+ (aq) + Mg2+ (clay) ⇔ 2 H+ (clay) + Mg2+ (aq)

Ciò comporta che la chimica del suolo possa essere drasticamente alterata, in particolare quando cationi basici, come calcio e magnesio, vengono dilavati dalle piogge acide, danneggiando o uccidendo le specie sensibili, come l'acero da zucchero (Acer saccharum)[17][18].

 
Una statua danneggiata dalle piogge acide
  • A livello della vegetazione le piante ad alto fusto possono essere danneggiate dalle piogge acide, ma l'effetto sulle colture alimentari è ridotto al minimo grazie all'applicazione di fertilizzanti per ripristinare i nutrienti persi. Le aree coltivate possono essere cosparse anche con soluzioni tampone per mantenere il pH stabile, ma questa tecnica è in gran parte inutilizzabile in caso di terre selvagge. In molte piante, come anche nel caso dell'abete rosso, le piogge acide alterano l'integrità strutturale, rendendo le piante meno resistenti al freddo; le piante compromesse generalmente non riescono a superare i rigori dell'inverno[19][20].
  • A livello della salute umana è stata ipotizzata una diretta correlazione fra persone che vivono in aree soggette a deposizioni acide e danni alla loro salute[21].
  • A livello urbano la pioggia acida può anche danneggiare edifici e monumenti storici, soprattutto quelli edificati con rocce come il calcare e il marmo, o comunque tutti quegli edifici contenenti grandi quantità di carbonato di calcio. Il danno diretto a queste strutture deriva dalla reazione che si innesca fra gli acidi portati dalle precipitazioni e i composti contenenti calcio nelle strutture:
CaCO3 (s) + H2SO4 (aq) ⇔ CaSO4 (aq) + CO2 (g) + H2O (l)

L'effetto di tale reazione può essere osservato su antiche lapidi, costruzioni o statue esposte alle intemperie. La pioggia acida aumenta anche il tasso di ossidazione dei metalli, in particolare il rame e il bronzo[22][23].

Zone colpite

Le aree geografiche nelle quali è stato accertato un impatto ecologico significativo dovuto al fenomeno dell'acidificazione includono:

  • La maggior parte dell'Europa nord-orientale, in particolare le aree corrispondenti all'attuale Polonia fino alla Scandinavia[24].
  • I territori orientali degli Stati Uniti e del sud-est del Canada[25].

Rimedi e prevenzione

A livello tecnico in molte centrali a carbone è stato messo in atto il procedimento di desolforazione dei gas di scarico (FGD). Tale metodo consente di rimuovere i gas contenenti zolfo dalle emissioni delle centrali. Riguardo alle obsolete stazioni elettriche a carbone, si stima che l'FGD rimuoverà il 95% o più di SO2 a livello fluviale[26].

A livello normativo, periodicamente vengono rivisti una serie di trattati internazionali in materia di trasporto a lunga distanza degli inquinanti atmosferici; sono stati concordati trattati internazionali in ambito di riduzione delle emissioni di zolfo e della convenzione sull'inquinamento atmosferico attraverso le frontiere. La maggior parte dei paesi europei ed il Canada hanno sottoscritto tali trattati, il più famoso dei quali è il Protocollo di Kyōto[27].

Nel corso degli anni diversi paesi hanno aderito ad uno schema di regolamentazione definito mercato di scambio delle emissioni, che risulta strutturato come un mercato aperto all'interno del quale è possibile scambiare, acquistare e vendere quote di emissioni per ogni unità di un determinato inquinante. A seconda delle quote in possesso ogni operatore potrà emettere un determinato quantitativo e tipo di inquinanti, e riceverà agevolazioni fiscali nell'installazione di apparecchiature di controllo dell'inquinamento. L'intenzione dichiarata è di offrire agli operatori incentivi economici per installare dispositivi di controllo dell'inquinamento. Il primo mercato di scambio delle emissioni fu fondato negli Stati Uniti grazie alla promulgazione del Clean Air Act nel 1990; esso si prefigge l'obiettivo generale di ottenere significativi benefici ambientali e di salute pubblica attraverso la riduzione delle emissioni di biossido di zolfo e ossidi di azoto (NOx), identificati come le cause principali delle piogge acide, attraverso un minimo costo a carico della società[28][29].

Note

  1. ^ E.S. de Beer, ed. The Diary of John Evelyn, III, 1955 (19 September 1667) p. 495.
  2. ^ a b New Science Directorate Bio Mass Burning Redirect Archiviato il 17 giugno 2011 in Internet Archive.
  3. ^ 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.
  4. ^ 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
  5. ^ Likens, G. E., F. H. Bormann and N. M. Johnson. 1972. Acid rain. Environment 14(2):33-40.
  6. ^ A Brief History, su epa.gov.
  7. ^ Likens, G. E. and F. H. Bormann. 1974. Acid rain: a serious regional environmental problem. Science 184(4142):1176–1179.
  8. ^ Search the HBES Publications, su hubbardbrook.org, DOI:10.1029/2005JG000157. URL consultato il 18 novembre 2010 (archiviato dall'url originale l'8 novembre 2008).
  9. ^ 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.
  10. ^ chandru, CHINA: Industrialization pollutes its country side with Acid Rain, su southasiaanalysis.org, 9 settembre 2006. URL consultato il 18 novembre 2010 (archiviato dall'url originale il 28 novembre 2010).
  11. ^ Likens, G. E., R. F. Wright, J. N. Galloway and T. J. Butler. 1979. Acid rain. Sci. Amer. 241(4):43-51.
  12. ^ Likens, G. E. 1984. Acid rain: the smokestack is the “smoking gun.” Garden 8(4):12-18.
  13. ^ http://www.emep.int/publ/common_publications.html
  14. ^ a b US EPA: Effects of Acid Rain - Surface Waters and own Aquatic Animals
  15. ^ Rodhe, H., et al. The global distribution of acidifying wet deposition. Environmental Science and TEchnology. vlo. 36, no. 20 (October) p. 4382-8
  16. ^ US EPA: Effects of Acid Rain - Forests
  17. ^ Likens, G. E., C. T. Driscoll, D. C. Buso, M. J. Mitchell, G. M. Lovett, S. W. Bailey, T. G. Siccama, W. A. Reiners and C. Alewell. 2002. The biogeochemistry of sulfur at Hubbard Brook. Biogeochemistry 60(3):235-316.
  18. ^ Likens, G. E., C. T. Driscoll and D. C. Buso. 1996. Long-term effects of acid rain: response and recovery of a forest ecosystem. Science 272:244-246.
  19. ^ DeHayes, D.H., Schaberg, P.G., and G.R. Strimbeck. 2001. Red Spruce Hardiness and Freezing Injury Susceptibility. In: F. Bigras, ed. Conifer Cold Hardiness. Kluwer Academic Publishers, the Netherlands.
  20. ^ Lazarus, B. E., P. G. Schaberg, G. Hawley and D. H. DeHayes. 2006. Landscape-scale spatial patterns of winter injury to red spruce foliage in a year of heavy region-wide injury. Can. J. For. Res. 36:142-152.
  21. ^ Introduction | Acid Rain | New England | US EPA, su epa.gov, 16 dicembre 2009. URL consultato il 18 novembre 2010.
  22. ^ ICP on effects on materials [collegamento interrotto], su springerlink.com. URL consultato il 18 novembre 2010.
  23. ^ Approaches in modeling the impact of air pollution-induced material degradation (PDF), su iiasa.ac.at. URL consultato il 18 novembre 2010 (archiviato dall'url originale il 16 luglio 2011).
  24. ^ Ed. Hatier, Acid Rain in Europe, su maps.grida.no, United Nations Environment Programm GRID Arendal, 1993. URL consultato il 31 gennaio 2010 (archiviato dall'url originale il 22 agosto 2009).
  25. ^ US Environmental Protection Agency, Clean Air Markets 2008 Highlights, su images.google.com, 2008. URL consultato il 31 gennaio 2010.
  26. ^ Tecniche per ridurre le emissioni di SO2 [1]
  27. ^ Direttive e norme europee, su nonsoloaria.com.
  28. ^ EPA Clean Air Act
  29. ^ EPA Acid Rain Program

Bibliografia

  • Ghoram E. (1998) Acid deposition and its ecological effects: a brief history of research: Environmental Science and Policy, 1:153-166.
  • Francaviglia R., Costantini A., Morselli L. (1995) Long term monitoring of atmospheric depositions in a Po Valley station. Evaluation of environmental effects. Chemosphere, 30:1513-1525.
  • Guerzoni S, Chester R., Dulac F., Herut B.; Loÿe-Pilot, Marie-Dominique, et.al. (1999) The role of atmospheric deposition in the biogeochemistry of the Mediterranean Sea. Progress in Oceanography, 44:147-190.
  • McColl J.G. (1981) Effects Of Acid Rain On Plants And Soils In California. ARB (Air Resources Board) Contract No., A8-136-31.

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