Clean Air Act - Dipartimento di Chimica

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Clean Air Act
• 1948 Donora – Pennsylvania
20 morti – 6.000 intossicati
• 1952 Londra
3.000 morti – centinaia di migliaia di intossicati
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1963 Originale Clean Air Act
1970 Legge Federale Clean Air Act
1970 Creazione EPA
1990 Revisione ed espansione C.A.A. e
aumento poteri EPA
Effetti del Clean Air Act
• Investimenti di miliardi di dollari per supportare
la legge Clean Air Act
Dal 1970
• I 6 inquinanti più comuni sono diminuiti più del
50%
• Auto sono 90% più pulite
• Cessata la produzione di sostanze dannose per
l’ozono stratosferico
Criteri di qualità dell’aria
• Inquinanti mediante la misura dei quali è possibile
ottenere informazioni circa la qualità, la salubrità
dell’aria
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Monossido di carbonio CO
Diossido di zolfo SO2
Ozono O3
Biossido di azoto NO2
Idrocarburi eccetto metano NMHC
Particolato PM
Piombo Pb
Standard di qualità dell’aria
• Concentrazioni massime permesse dei criteri di
qualità dell’aria
• Variano da stato a stato a seconda di fattori
politici, economici e tecnologici
• Primari – per la salute pubblica
• Secondari – per il benessere generale
• TLV – Threshold Limit Value (valore limite di soglia): livello fissato in base
alle conoscenze scientifiche, incluse quelle relative alle migliori tecnologie
disponibili, al fine di evitare, prevenire o ridurre gli effetti nocivi per la
salute umana o per l’ambiente nel suo complesso, che deve essere
raggiunto entro un limite prestabilito e che non deve essere
successivamente superato.
• TLV-C (ceiling): concentrazione che non deve essere superata durante
qualsiasi momento dell'esposizione lavorativa.
• TLV-TWA (time-weightened average): concentrazione limite, calcolata
come media ponderata nel tempo (8 ore/giorno; 40 ore settimanali), al di
sotto della quale tutti i lavoratori possono essere esposti, giorno dopo
giorno senza effetti avversi per la salute per tutta la vita lavorativa.
• TLV- STEL (short-term exposure limit): è il valore massimo consentito per
esposizioni brevi (non oltre 15 minuti) ed occasionali (non oltre quattro
esposizioni nelle 24 ore, intervallate almeno ad un'ora di distanza l'una
dall'altra).
MONOSSIDO DI CARBONIO ( CO)
Caratteristiche tecniche: il monossido di carbonio è un
gas incolore, inodore, ed insapore, più leggero dell’aria,
che si forma per combustione incompleta di composti
contenenti il carbonio.
Mentre nella combustione ottimale il carbonio viene
completamente trasformato in anidride carbonica (CO2), in
condizioni di insufficiente quantità di ossigeno o di insufficiente
tempo per far avvenire la reazione di combustione, si ha la
formazione di una certa quantità di monossido di carbonio.
Il CO rappresenta quindi un primo stadio di ossidazione del
carbonio: in pratica nei processi di combustione si formano sia
CO che CO2.
Origine del CO
• Formato durante la combustione
incompleta di combustibili organici
• Ossidazione fotochimica del metano (70 %)
• Degradazione clorofilla in autunno (20 %)
• Origine antropica (6 %)
CHIMICA DELLA COMBUSTIONE
COBUSTIONE COMPLETA :
C
carbonio
+ O2
ossigeno
= CO2
anidride carbonica
COMBUSTIONE INCOMPLETA.
C
carbonio
+O
ossigeno
= CO
monossido di carbonio
Destino del CO
• Permanenza in atmosfera ~ 3-4 mesi
• CO + HO• ⇨ CO2 + H
O2 + H + M ⇨ HOO• + M
HOO• + CO ⇨ CO2 + HO•
• Microorganismi del suolo
Effetti del CO
• Riduzione capacità di fissare l’azoto
• Riduzione capacità di sviluppo della
vegetazione
• Pericoloso per la salute umana – killer
micidiale
Tossicità: Nel corpo umano l’ossigeno viene trasportato da
una proteina contenuta nei globuli rossi chiamata
EMOGLOBINA.
L’emoglobina favorisce la veicolazione dell’O2 ai tessuti del
corpo umano dove, fissa il prodotto di scarto del processo
di respirazione (anidride carbonica) per riportarlo ai
polmoni e ricominciare il ciclo.
La pericolosità del CO per l’organismo umano deriva dalla
sua grande affinità per l’emoglobina.
Nel caso in cui venga respirato monossido di carbonio,
questo si lega in massima parte (85 %) all’emoglobina (con
affinità 200-250 volte superiore all’ossigeno) formando
CARBOSSIEMOGLOBINA (COHb)
L’emoglobina cosi non è più in grado di trasportare ossigeno
e anidride carbonica e di fatto non è più utilizzabile per la
respirazione per cui ne risulta un “soffocamento” dei tessuti.
Sintomatologia di intossicazione:
non esiste una corrispondenza tra i livelli ematici di
Carbossiemoglobina e gli effetti clinici e pertanto è difficile
identificare dei valori con significato diagnostico.
I seguenti dati devono quindi essere considerati indicativi:
Intossicazione lieve: ( CO tra i 120 e 150 p.p.m. e
livelli ematici di COHb intorno al 20-30%) può dar
luogo a CEFALEA, DISPNEA, VASODILATAZIONE,
NAUSEA, VOMITO, VERTIGINI, DISTURBI ALLA
VISTA
Intossicazione media: ( CO tra i 400 e 600 p.p.m. e livelli
ematici di COHb intorno al 40-50%) può dar luogo oltre a
quanto già descritto a IPOTENSIONE, TACHICARDIA, ARITMIA.
Intossicazione elevata: ( CO superiore a 1000 p.p.m. e
livelli ematici di COHb superiori al 60 %) può dar
luogo a COMA, CONVULSIONI, INSUFFICIENZA
RESPIRATORIA, ISCHEMIA MIOCARDICA, EDEMA
POLMONARE, ARRESTO CARDIORESPIRATORIO.
Terapia: se si sospetta una intossicazione da monossido di
carbonio il soccorritore deve:
• aerare i locali mediante l’apertura di finestre
• prestare attenzione a non respirare la stessa aria
• se possibile eliminare la fonte di inquinamento
• spostare l’infortunato in luogo sicuro
Se il soggetto respira ed è cosciente, incitarlo a respirare
profondamente, se invece è incosciente e sono assenti le
funzioni vitali, si rimanda alle nozioni di primo soccorso.
N.B.: anche in caso di intossicazioni lievi il soggetto va avviato a
centri specializzati
L’ossigenoterapia dovrà essere praticata il più precocemente
possibile con tecniche strumentali proporzionate al grado di
compromissione della funzione respiratoria (maschera
facciale, pallone manuale autoespandibile “Ambu”)
Il legame del CO con l’emoglobina è di tipo REVERSIBILE, per
cui alte pressioni parziali di O2 possono a loro volta
spiazzare il CO
Indici di esposizione e pericolosità:
Vengono forniti come linee guida per agevolare il controllo
dei rischi per la salute
Vengono espressi da qualificati Enti Internazionali e vengono
adottati, al fine di esprimere un giudizio sulla gravità di una
esposizione lavorativa.
Tali valori indicano, per ognuna delle sostanze, le
concentrazioni al di sotto delle quali si ritiene che la maggior
parte degli individui possa rimanere esposto ripetutamente
giorno dopo giorno senza effetti negativi per la salute.
IDLH : Concentrazione immediatamente pericolosa
per la vita e la salute.
Rappresenta la concentrazione massima che si può
respirare per 30’ senza avere pericolo immediato per
la vita.
Rappresenta inoltre il tempo massimo entro il quale
una persona debba abbandonare una zona
contaminata.
Indici di pericolosità del Monossido di Carbonio
TWA
TLV – C
IDLH
25 p.p.m. (29 mg/m3)
200 p.p.m. (230 mg/m3)
1000 p.p.m. 1150 (mg/m3)
Fonte: ARPA
Domanda: Come si fa a proteggersi dal MONOSSIDO DI
CARBONIO ?
Risposta :
FISSI
1 - Attraverso i Dispositivi di RILEVAZIONE
2 – Attraverso i DISPOSITIVI DI PROTEZIONE
3 – Attraverso i DISPOSITIVI DI FUGA
PORTATILI
DISPOSITIVO DI RIVELAZIONE PORTATILE
Avvisatore
acustico
Lo strumento è dotato di
due livelli di allarme:
BASSO: 25 ppm
Avvisatori
luminosi
Cella di
analisi
Display
indicatore
ALTO: 100 ppm
Pulsante
di TEST
Lo strumento è attivo per un periodo di 24 mesi.
La durata residua la si può verificare premendo il pulsante di
TEST.
Lo strumento verificherà il funzionamento delle segnalazioni
acustiche e luminose e successivamente indicherà sul display il
numero dei mesi residui.
24
Quando lo strumento rileva una concentrazione di 25 ppm,sul
display comparirà la scritta “Lo”.
Al raggiungimento della soglia di concentrazione di 100 ppm.
Sul display comparirà la scritta “Hi”.
Lo
Hi
Lo strumento di RILEVAZIONE in dotazione agli
equipaggi, è da considerarsi come un DISPOSITIVO di
PROTEZIONE
di tutta la squadra impegnata nelle
operazioni di soccorso, quindi va portato con se ad ogni
servizio INDIPENDENTEMENTE dalla tipologia del
servizio da compiere e tenuto ben in vista e il più
possibile vicino alla testa.
Il rilevatore di CO, deve tassativamente essere portato
dal soccorritore che per primo accede al luogo
dell’intervento.
Controllo delle emissioni di CO
• Miscela aria-carburante povera
⇨ > 16:1
• Marmitta catalitica
Analizzatore di CO
Norma tecnica di riferimento: UNI EN 14626 “Metodo normalizzato per la
misurazione della concentrazione di monossido di carbonio mediante spettroscopia
a raggi infrarossi non dispersiva”.
Principio di misura: Assorbimento I.R.
Modalità di funzionamento: Gli analizzatori di CO operano secondo il principio
dell’assorbimento IR in accordo alla legge di Lambert-Beer; sfruttando un massimo di
assorbimento del CO a 4.67 µm. Alla medesima lunghezza d’onda assorbono anche
composti assai comuni come l’acqua e l’anidride carbonica. Per eliminare tali
interferenze, viene impiegato un dispositivo chiamato “Ruota di correlazione”,
costituito da una ruota divisa in due mezzelune: una contiene azoto e l’altra una
miscela di CO in azoto a concentrazione nota.
Nella camera di misura, facendo girare tale ruota con una certa frequenza, i raggi IR
passano alternativamente nelle due mezze lune arrivando poi al detector. Dalla
differenza dei segnali e la successiva elaborazione si ottiene quindi la sola misura del
CO, eliminando le interferenze e consentendo inoltre una elevata sensibilità.
Diossido di zolfo – SO2
• Gas incolore, odore acre e pungente
• Altamente solubile in acqua
… SO2 …
Deriva dalla ossidazione dello zolfo
nel corso dei processi di combustione delle sostanze che
contengono questo elemento sia come impurezza (come i
combustibili fossili) che come costituente fondamentale.
Rappresenta l’inquinante atmosferico per eccellenza essendo il più
diffuso, uno dei più aggressivi e pericolosi e di gran lunga quello
più studiato ed emesso in maggior quantità dalle sorgenti
antropogeniche.
Chimica dell'ambiente
Origine di SO2
• Naturale (~ 20 Tg)
– Emissioni vulcaniche
– Incendi boschivi
– Ossidazione composti volatili dello zolfo (CS2 COS H2S)
– Processi biogenici (⇨ H2S ⇨ SO2)
H2S + HO• ⇨ HS• + H2O
HS• + O2 ⇨ HO• + SO
SO + O2 ⇨ SO2 + O
Origine di SO2
• Antropica (~ 150 Tg)
– Combustione materiali contenti zolfo
(carbone, petrolio, gasolio)
4 FeS2 + 11 O2 ⇨ 2 Fe2O3 + 8 SO 2
– Impianti produzione H2SO4
– Impianti di desolforazione
FONTI INQUINANTI SOx …
Il carbon fossile ha un contenuto di zolfo che varia dallo 0,1 al 6% e il
petrolio greggio dallo 0,05 al 4,5%.
Oltre il 90% dello zolfo presente nel combustibile viene trasformato
in biossido di zolfo (lo 0,5-2% viene trasformato in anidride solforica
ed il resto rimane nelle ceneri sotto forma di solfati).
Rilevanti sono anche le emissioni:
• nei processi di produzione dell’acido solforico,
• nella lavorazione di molte materie plastiche,
• nella desolforazione dei gas naturali,
• nell’arrostimento delle piriti,
• nell’incenerimento dei rifiuti;
l’apporto inquinante dato dalle emissioni dei mezzi di trasporto
appare invece trascurabile.
L’emissione di biossido di zolfo in Italia è approssimativamente
dovuta:
• per il 5% al riscaldamento domestico,
• per il 40% ai processi industriali comprese le combustioni
• per il 50% alla produzione di energia elettrica ad opera delle
centrali termoelettriche;
• insieme le altre sorgenti contribuiscono per un valore pari al 5%.
Fonte: ARPA
Destino di SO2
⇨ Deposizione secca e umida
⇨ Ossidazione ad H2SO4, NH4HSO4, (NH4)2SO4
• Reazioni fotochimiche
• Reazioni chimiche e fotochimiche in presenza di
NOx e idrocarburi (alcheni)
• Processi chimici nelle goccioline d’acqua
• Reazioni su particelle solide aerodisperse
Destino di SO2
• Ossidazione fotochimica (~ 0,1%)
SO2 + hv ⇨ SO2*
SO2* + ½ O2 + H2O ⇨ H2SO4
• Ossidazione catalizzata dal particolato
atmosferico
Destino di SO2
• Ossidazione chimica e fotochimica
fase gassosa (20%)
SO2 + HO• ⇨ HOSO2•
HOSO2• + O2 ⇨ SO3 + HOO•
HOO• + NO ⇨ HO• +NO2
SO2 + O2 + NO ⇨ SO3 + NO2
in
Destino di SO2
• Ossidazione in fase liquida (80%)
{O}(aq) + S(IV)(aq) ⇨ 2 H+ + SO42– O2 reazione lenta
– H2O2 reazione con HSO3– O3 reazione con SO32-
– Catalisi ammoniaca e Fe (III) e Mn (II)
NH3 + SO2 + H2O ⇨ NH4+ + HSO3-
Effetti di SO2
• Danni alle vie respiratorie
– Irritazione corde vocali
– Resistenza al passaggio dell’aria
• Irritazioni oculari e cutanee
• Effetto sinergico col particolato atmosferico
• Coinvolto in diversi incidenti acuti di
inquinamento dell’aria
Effetti di SO2
Effetti sull’uomo
Concentrazione
presenza avvertibile
0,3 ppm
primi effetti sanitari
1 ppm
broncocostrizione
1,6 ppm
irritazione occhi naso gola
10 ppm
edema morte
100 ppm
A livello troposferico la [c] di SO2 è 0,2 ppb
Effetti ambientali di SO2
• Precursore piogge acide
– Compromissione equilibrio ecosistemi
– Corrosione materiali
• Danni alla vegetazione
– Rallentamento crescita
– Clorosi
– Necrosi tessuti vegetali
Controllo delle emissioni di SO2
• Rimozione dello zolfo e degli ossidi di zolfo dai
carburanti prima della combustione
• Rimozione del biossido di zolfo dalle ciminiere
dopo la combustione
Controllo delle emissioni di SO2



Rimozione fisica o chimica della pirite
Combustione in letto di calcare/dolomite
CaCO3 ⇨ CaO + CO2
CaO + SO2 ⇨ CaSO3
Lavaggio delle ciminiere
–
–
–
–
–
impasto di calce Ca(OH)2 (enorme scarto)
impasto di calcare CaCO3 (meno efficiente)
ossido di magnesio Mg(OH)2 (assorbente rigenerabile)
base sodica Na2SO3 (elevati costi)
doppio trattamento alcalino NaOH e Ca(OH)2 (la soda è
rigenerata nel processo)
Analizzatore di SO2
misurazione della concentrazione di diossido di zolfo mediante fluorescenza
ultravioletta”.
Principio di misura: fluorescenza
Modalità di funzionamento: Nella camera di misura, attraversata dal flusso di aria
campione, una lampada UV emette, con una certa frequenza, una radiazione alla
lunghezza d’onda di 214 nm. Le molecole di SO2 assorbono energia, a questa
lunghezza d’onda, passando ad uno stato eccitato e permanendo in tale stato per
delle frazioni di secondo. Successivamente, parte di queste molecole eccitate ritorna
allo stato fondamentale con emissione di radiazione alla lunghezza d’onda di circa
330 nm (fluorescenza): SO2 + hν1 (λ1 = 214 nm) → SO2*
SO2* → SO2 + hν2 (λ2 = 330 nm)
La radiazione emessa viene misurata da un detector ed elaborata insieme al segnale
registrato in assenza di radiazione eccitante. Si ha così la misura della concentrazione
di SO2.
NOx …
Pur essendo presenti in atmosfera diverse specie di ossidi di azoto,
per quanto riguarda l’inquinamento dell’aria
esclusivamente riferimento al termine NOx
si
fa
quasi
che sta ad indicare la somma pesata del monossido di azoto (NO) e
del biossido di azoto (NO2).
L’ossido di azoto è un gas incolore, insapore ed
inodore; è anche chiamato ossido nitrico.
NO …
E’ prodotto soprattutto nel corso dei processi di combustione ad alta
temperatura assieme al biossido di azoto (che costituisce meno del
5% degli NOx totali emessi).
La tossicità del monossido di azoto è limitata, al contrario di quella
del biossido di azoto che risulta invece notevole.
L’ossido di azoto viene poi ossidato in atmosfera
dall’ossigeno e più rapidamente dall’ozono
producendo biossido di azoto.
NO2 …
è un gas tossico
di colore giallo-rosso,
dall’odore forte e pungente
con grande potere irritante
è un energico ossidante,
molto reattivo
altamente corrosivo.
Esiste nelle due forme N2O4 (forma dimera) e NO2 che si forma
per dissociazione delle molecole dimere.
… NO2 …
Rappresenta un inquinante secondario dato che deriva,
per lo più, dall’ossidazione in atmosfera del monossido di
azoto.
Svolge un ruolo fondamentale nella formazione dello smog
fotochimico
è l’intermedio di base per la produzione di tutta una serie di
inquinanti secondari molto pericolosi come:
l’ozono,
acido nitrico,
acido nitroso,
gli alchilnitrati,
i perossiacetililnitrati.
Origine naturale di NO2
• Naturale (~ 100 Tg)
– Fulmini
– Incendi
– Eruzioni vulcaniche
– Decomposizioni organiche anaerobiche dei
nitrati
Origine antropica di NO2
• Antropica (~ 100 Tg)
– Combustione ad elevata temperatura
– Autoveicoli
– Impianti di riscaldamento
– Produzione di fertilizzanti
– Produzione di HNO3
– Produzione di esplosivi
Origine di NO2
• N2 + O2 ↔ 2 NO
reazione fortemente endodermica
avviene a temperature elevate
• 2 NO + O2 ⇨ 2NO2
termodinamicamente favorita, ma lenta
• NO + {HOO•, ROO•, O3} ⇨ NO2
rapida
Destino di NO2
⇨ Deposizione secca e umida
⇨ Ossidazione a nitrati e HNO3
• NO2 + hv ⇨ NO + O (λ < 398 nm)
• NO2 + HO• (+ M) ⇨ HNO3 (+ M)
Effetti di NO2
• Irritante per le mucose
• Danni alle vie respiratorie
• Distrugge l’idrogenasi lattica e altri sistemi
enzimatici
• Forma radicali che determinano
perossidazione lipidica
Biossido di azoto – NO2
Effetti sull’uomo
Concentrazione
presenza avvertibile
0,12 ppm
irritazione occhi e mucose
15 ppm
risentimento polmonare
25-80 ppm
problemi respirazione edema
100 ppm
morte per fibrosi polmonare
150-200 ppm
A livello troposferico la [c] di NO2 è 0,5-4 ppb
Effetti ambientali di NO2
• Precursore piogge acide
NO2 + HO• (+ M) ⇨ HNO3 (+ M)
• Precursore smog fotochimico
NO2 + hv ⇨ NO + O (λ < 398 nm)
• Danni alla vegetazione (PAN)
Chiazze e collasso tessuto vegetale
• Deplezione ozono stratosferico
Ossidi di azoto emessi da aerei
Controllo delle emissioni di NO2
• Sorgenti fisse
Combustione a 2 livelli
Riduzione catalitica
• Sorgenti mobili
Marmitta catalitica
Analizzatore di NO-NO2- -NOx
misurazione della concentrazione di diossido di azoto e monossido di azoto
mediante chemiluminescenza
Principio di misura: chemiluminescenza
Modalità di funzionamento: in questo analizzatore si sfrutta la reazione di
(1)
chemiluminescenza tra l’NO e l’ozono: O3 + NO → NO2* +O2
NO2* → NO2 + hν(≈ 700 nm) (2)
Nella camera di misura entrano contemporaneamente l’aria ambiente ed un
flusso di ozono generato a parte dall’analizzatore. Ozono e monossido di
azoto reagiscono istantaneamente per produrre NO2* eccitato (1), che
successivamente torna nel suo stato fondamentale (2) emettendo una
radiazione elettromagnetica nella regione dell’UV (chemiluminescenza).
La radiazione emessa per chemiluminescenza è correlata con la
concentrazione di NO e viene quindi registrata da un detector.
Per poter misurare anche NO2, l’aria campione, prima di giungere in camera di
misura, viene alternativamente fatta passare attraverso un convertitore
catalitico in grado di ridurre l’NO2 presente in NO. In questo modo si ottiene
in camera di misura la concentrazione totale degli ossidi di azoto, NOx. Dalla
differenza tra gli ossidi totali e il solo NO si ottiene infine la misura di NO2.
Dove intervenire per ridurre emissione
inquinanti da autoveicoli
•
•
•
•
•
Qualità dei combustibili
Caratteristiche dell’alimentazione
Processo di combustione
Sistema di propulsione
Sistemi di depurazione dei gas di scarico
a valle del motore
⇨
marmitta catalitica
Motori a combustione interna
• Combustione avviene in modo esplosivo
⇨ formazione CO CxHy
• Combustione avviene ad alte temperature
e pressioni
⇨ formazione NO
⇨ Emissione di inquinanti in atmosfera
CO CxHy NOx
Reazioni che avvengono nella marmitta
• 1° reazione: riduzione NOx
NOx + CO ⇨Rh N2 + CO2
• 2° reazione: ossidazione CxHy e CO
CxHy + CO + O2 ⇨Pt/Pd CO2 + H2O
⇨ efficienza di rimozione ~ 90%
Marmitta catalitica,
una scelta costosa
• Realizzazione marmitta
• Formulazione dei combustibili
• Revisione sistema alimentazione delle
automobili
Composti organici volatili - COV
Sono composti ad alta tensione di vapore. Si tratta di idrocarburi, chetoni,
aldeidi, alcoli, acidi, esteri, terpeni. Questi ultimi, abbondanti nel regno
vegetale, costituiscono molte essenze di uso comune in profumeria.
Il contributo naturale e quello antropico alla presenza di COV in atmosfera
sono quasi uguali. Nell’atmosfera entrano nel meccanismo di formazione dello
smog fotochimico. Tra gli idrocarburi ricordiamo il benzene.
Effetti sull’ambiente
Entrano nel meccanismo di formazione dello smog fotochimico.
Effetti sulla salute
I COV aromatici sono cancerogeni. Tra essi il benzene è il più diffuso: entra in
innumerevoli produzioni industriali e costituisce circa l’1 % della benzina
verde.
Idrocarburi policiclici aromatici
Questi composti, spesso indicati con la sigla IPA, sono idrocarburi caratterizzati
da anelli aromatici condensati. In prevalenza sono di origine antropica dato
che si formano in seguito a combustione incompleta di idrocarburi.
Chimicamente sono piuttosto stabili. In atmosfera condensano e vengono
adsorbiti su particelle carboniose (nerofumo). Per questo sono veicolati dalle
polveri sottili.
Quelli più pericolosi per la salute sono
costituiti da quattro o più anelli condensati. Tra
questi molto noto è il benzo[a]pirene, uno dei
primi inquinanti classificati come cancerogeni e
l’unico monitorato per legge in Italia (ma gli IPA
classificati come cancerogeni sono ben sette).
In associazione con CO e altri inquinanti
provocano il blocco della catena respiratoria.
Benzo[a]pirene
Il petrolio: benzina
• Motori a benzina: C7 e C8
• Motori diesel: C9-11
Tutte le benzine devono essere formulate in
modo tale da contenere sostanze
antidetonanti
Numero di ottano è la capacità di un motore di
generare potenza senza che il motore batta in testa
La benzina derivante dal petrolio greggio ha numero di
ottano 50
Utilizzo di antidetonanti nelle benzine
Benzina rossa piombo tetrametile
Benzina verde BTX (40%)
Benzina verde modificata BTX riduzione di
benzene
MTBE
o
metil-ter-butil-etere
Formula bruta
Formula di struttura
Formula funzionale
CH3-O-C(CH3)3
GRUPPO
ETEREO
CARATTERISTICHE PRINCIPALI:
• Etere alifatico
• A temperatura ambiente è un liquido incolore, volatile dall'odore acre
• Miscibile con altri solventi organici e in piccola quantità in acqua,
• Facilmente infiammabile ed irritante per la pelle.
• Deriva dalla sintesi del metanolo e isobutene.
• Additivo nelle benzine senza piombo
UTILIZZI:
>ADDITIVO NELLA BENZINA
• Migliora alcune caratteristiche della benzina
Antidetonante: aumenta il numero di
ottano della benzina
aumenta la volatilità
• migliora la combustione (liberando ossigeno)
EFFETTI SULL’AMBIENTE
DIRETTI
INDIRETTI
>COME SOLVENTE
• Minore tendenza a formare perossidi esplosivi
• Alto punto di ebollizione
• Costo basso di produzione
industriale nei composti
organici apolari
PROBLEMI AMBIENTALI
CONTAMINAZONE
DELLE ACQUE DI FALDA
Per le seguenti proprietà
• Alta solubilità
• Alto coefficiente di diffusione in falda
• Scarsa degradabilità
Alterazione delle proprietà organolettiche
Limite minimo 10 μg/l
SOLUZIONI PER LA
DECONTAMINAZIONE
TECNOLOGIE PROPOSTE
• Air sparging
• Soil vapour extraction
• Trattamenti termici
Contaminazione
solo nel suolo
• Barriera permeabile reattiva
• Ossidazione avanzata
• Pump & treat
• Adsorbimento
• Biorisanamento
Contaminazione
anche in falda
TOSSICOLOGIA
• Potenziale agente cancerogeno
• Disordini neurologici
• Problemi di respirazione
• Disturbi allergici
• Irritazione alla pelle e agli occhi
Metodo di misura del benzene
Modalità di funzionamento: il monitoraggio del benzene (C6H6)
viene realizzato mediante strumentazione automatica
(analizzatore BTEX) che effettua il campionamento dell’aria
ambiente con frequenza oraria e successiva analisi
gascromatografica o mediante campionamento dell’aria su fiale
di carbone per un periodo di 24 h, successivo desorbimento del
campione raccolto mediante desorbimento chimico o termico e
infine analisi gascromatografica da realizzarsi in laboratorio.
Diossine
Sono una serie di composti organici clorurati a struttura triciclica, il più noto
dei quali è il 2,3,7,8-tetraclorodibenzo-p-diossina, noto semplicemente come
diossina, di formula C12H4Cl4O2. Questi composti possono formarsi nel
processo di preparazione del triclorofenolo, intermedio nella produzione di
erbicidi e antibatterici, quando la temperatura sale a livelli troppo alti.
Le diossine possono prodursi anche in
seguito all’incenerimento di materie
plastiche clorurate, come il PVC, o non
clorurate se in presenza di cloro.
Le diossine sono cancerogene e probabilmente mutagene. Provocano danni
al cuore, ai reni, al fegato, allo stomaco e agli organi e tessuti linfatici e la
dermatite nota come cloracne.
Radon - Rn
Il radon, gas nobile incolore, è radioattivo e a sua volta prodotto del
decadimento di tre nuclidi capostipiti che danno luogo a tre diverse famiglie
radioattive: 232Th, 235U e 238U.
Nella tabella a lato e' riportata la sequenza
del decadimento del nuclide più abbondante
in natura, 238U, responsabile della produzione
dell'isotopo 222Rn, anch’esso quindi più
abbondante degli altri isotopi naturali del
radon, anche in virtù della sua emivita di 3,82
giorni: 220Rn e 219Rn (prodotti rispettivamente
da 232Th e 235U) hanno emivite inferiori al
minuto.
Dato che l’uranio è presente quasi ovunque
nella crosta terrestre, il gas radon è
largamente diffuso sia nel terreno che nei
materiali da costruzione.
Isotopo
Radiazione
Emivita
Uranio 238
alfa
4.5x109 anni
Torio 234
Beta
24.1 giorni
Protoattinio
234
Beta
1.2 minuti
Uranio 234
alfa
2.5x105 anni
Torio 230
alfa
7.5x104 anni
Radio 226
alfa
1600 anni
Radon 222
alfa
3.8 giorni
Polonio 218
alfa
3 minuti
Piombo 214
beta
27 minuti
Bismuto 214
alfa e beta
20 minuti
Polonio 214
alfa
1.5x10-4
secondi
Piombo 210
beta
25 anni
Bismuto 210
beta
5 giorni
Polonio 210
alfa
136 giorni
Piombo 206
Stabile
Nella cartina in figura è rappresentata la
situazione italiana relativamente alla
concentrazione del radon. Come si vede i
problemi maggiori si riscontrano in
Lombardia, Lazio, Campania e Friuli.
Lazio e Campania sono particolarmente
colpiti dal problema radon per il frequente
utilizzo in edilizia di materiali di origine
vulcanica, principalmente il tufo: il radon,
prodotto per decadimento radioattivo
dentro i muri delle case o proveniente dal
sottosuolo, tende a concentrarsi all’interno
dei locali e può così essere inalato più
facilmente. Per questo un’efficace
contromisura è arieggiare frequentemente
i locali.
Il radon si forma dentro le rocce, in particolare quelle vulcaniche, e raggiunge
l’aria aperta passando attraverso fenditure delle rocce stesse.
La concentrazione è ovviamente massima nel sottosuolo. Non a caso tra i
minatori l’incidenza del cancro polmonare è cinque volte maggiore rispetto
al resto della popolazione.
La concentrazione del radon nell’atmosfera si misura in Becquerel su metro
cubo (Bq/m3): 1 Bq = 1disintegrazione/s. Può essere espressa anche in
[Il Becquerel ha sostituito il Curie: 1 Bq = 2,7 x 10-11 Ci]
Curie su metro cubo (Ci/m3).
In ambienti chiusi la concentrazione media è di circa 80 bq/m3, molto
superiore a quella che si riscontra all’aperto, ma si possono superare valori
anche dieci volte più grandi. Come già detto le massime concentrazioni si
hanno in edifici costruiti con materiali di origine vulcanica, come il tufo. A
parità di altre condizioni la concentrazione del radon diminuisce
all’aumentare della distanza dal suolo, anche in virtù della sua elevata
densità (oltre otto volte maggiore di quella dell’aria).
Effetti del radon sulla salute
Gli effetti sulla salute dipendono dalla sua radioattività. Un atomo 222Rn può
decadere all’interno del polmone emettendo una particella α, che penetrando
in una cellula può danneggiare il DNA. Anche gli atomi che si producono nel
decadimento radioattivo del radon possono a loro volta emettere particelle α.
Se i danni al patrimonio genetico non vengono riparati può insorgere un
tumore a carico del polmone. Per i fumatori il rischio è maggiore perché è stato
provato che esiste una sinergia tra il radon e gli inquinanti contenuti nel fumo.
Salvo casi estremi che richiedono interventi di specialisti, per proteggersi è
sufficiente cambiare spesso l’aria dei locali chiusi.
In Italia non esiste una legislazione specifica relativa al radon negli edifici
residenziali. L’Euratom (Comunità europea dell’energia atomica – 1957) nel
1990 ha proposto come limite oltre il quale intervenire una concentrazione di
400 Bq/m3 per gli edifici esistenti e di 200 Bq/m3 per quelli in progettazione.
In Italia si è in ritardo anche per gli ambienti di lavoro. Dal 2001 l’Euratom ha
fissato in 500 Bq/m3 il limite oltre il quale intervenire.
Per gli ambienti di lavoro il TLV per la dose assorbita equivalente è di 20 mSv
(media annuale calcolata su 5 anni) e di 50 mSv (in un solo anno).
Alcune grandezze e unità di misura relative alle radiazioni ionizzanti
Dose assorbita: energia assorbita dall’unità di massa; la sua unità di
misura è il Gray (Gy) 1 Gy = 1 J/kg
• Dose assorbita equivalente: come la dose assorbita, ma con riferimento
agli effetti biologici della radiazione. Infatti ogni tipo di radiazione ha un
effetto diverso. Ad esempio, i raggi α hanno effetti molto maggiori rispetto
ai raggi γ. La sua unità di misura è il Sievert (Sv) 1 Sv = 1 J/kg (stesse
dimensioni SI del Gy).
• Becquerel (Bq): 1 disintegrazione (decadimento) per ogni secondo.
• Curie (Ci): è pari a 3,7x1010 Bq; corrisponde approssimativamente
all’attività di 1 g dell’isotopo 226 del radio.
•
Ecco alcuni esempi di dose equivalente assorbita (si tengano presenti i TLV
citati in precedenza, 20 e 50 mSv):
 10 Sv – morte nell’arco di tempo di giorni o settimane
 4 Sv – rischio di morte (50 %)
 2 ÷ 5 Sv – nausea, perdita dei capelli, emorragie
 1 Sv – alterazioni dell’emoglobina; rischio (5 %) di insorgenza di un cancro
nell’arco della vita
 100 mSv – rischio (5 ‰) di insorgenza di un cancro nell’arco della vita
 10 ÷ 40 mSv – dose assorbita equivalente in una radioterapia
 10 ÷ 20 mSv – idem in una scintigrafia o una PET
 2 ÷ 15 mSv – idem in una TAC
 ~ 2 mSv/anno – idem a causa della radioattività naturale
 < 1 mSv – idem in una radiografia.
Amianto
E’ il nome comune di un gruppo di minerali fibrosi
(amosite, crocidolite, tremolite ed altri).
In virtù dello loro grande lavorabilità, unita alla
resistenza al calore e agli agenti chimici, in passato
questi minerali sono stati ampiamente utilizzati in un
gran numero di prodotti sia da soli che in associazione
con altri materiali.
Purtroppo proprio la struttura fibrosa dell’amianto, alla
base della sua versatilità, si è rivelata un grave
problema. Infatti i materiali a base di amianto sono
diventati una fonte di fibre microscopiche
estremamente pericolose soprattutto per inalazione.
Le principali patologie legate all’inalazione delle fibre di
amianto sono l’asbestosi, il mesotelioma e il tumore del
polmone.
Le dimensioni delle fibre di amianto sono messe bene
in evidenza dalla foto a lato in cui sono confrontate con
un capello.
Le fibre di amianto sono presenti anche nell’aria non
inquinata. In questo caso la loro concentrazione risulta
inferiore a 100 fibre/m3. Questo dato può anche
triplicare nelle città (si pensi, ad esempio, che i ferodi
dei freni e delle frizioni delle auto erano ottenuti
impastando l’amianto con resine sintetiche).
Le concentrazioni di fibre di amianto aumentano anche di un ordine di
grandezza (2000 fibre/m3) nelle zone minerarie e possono arrivare a valori
elevatissimi (migliaia di fibre per litro) nei luoghi dove viene lavorato.
In Italia è emblematico il caso di Casale Monferrato, sede di una fabbrica
della Eternit: si sono verificati innumerevoli casi di mesotelioma (tumore
della pleura) e di tumore al polmone da amianto sia tra i lavoratori sia tra i
cittadini, in particolare tra i familiari dei lavoratori. E’ ancora in corso il
processo ai dirigenti e ai proprietari della società.
Effetti dell’amianto sulla salute
Le fibre di amianto possono entrare nel nostro organismo per ingestione e per
inalazione. Gli effetti delle fibre ingerite non sono ancora del tutto certi, anche
se si è riscontrata una maggiore incidenza di alcuni tumori dell’apparato
digerente in popolazioni che usano acqua inquinata da fibre di amianto.
I danni dovuti alle fibre inalate sono invece ben conosciuti fino dagli anni ‘60
del ‘900. Le fibre più pericolose sono quelle che arrivano più in profondità,
fino agli alveoli polmonari. Le più piccole possono insediarsi anche nella
pleura, la membrana che riveste i polmoni, o entrare nel circolo sanguigno. I
problemi più seri si hanno proprio a carico della pleura e dei polmoni, con
l’insorgenza di malattie molto gravi come l’asbestosi, il mesotelioma e il
tumore del polmone.
La malattia si manifesta dopo un tempo piuttosto lungo, dai quindici
(asbestosi) fino ai trent’anni (mesotelioma).
Dal 1992 l’uso, la produzione e la commercializzazione dell’amianto sono
vietati. Per gli ambienti di lavoro il TLV-TWA è fissato a 10 fibre/L.
Altri inquinanti
•
•
•
•
•
Solfuro di idrogeno, H2S, dovuto ai processi di desolforazione dei
petroli in genere (delle benzine in particolare) e del gas naturale.
Tiofene e mercaptani emessi da raffinerie e cokerie, facilmente
individuabili a causa del loro sgradevole odore di uovo marcio.
Acidi inorganici e organici (solforico, cloridrico, fluoridrico,
bromidrico, acetico, fumarico, tannico, ecc.) liberati nelle combustioni
o in cicli industriali diversi.
Prodotti radioattivi artificiali dovuti, oltre che alle esplosioni
atomiche, a lavorazione di sostanze radioattive per l'utilizzazione
pacifica dell'energia nucleare, all'impiego di nuclidi radioattivi nella
ricerca scientifica, nell'industria, in campo medico e in agricoltura.
Cloro, acido cloridrico e microinquinanti organoclorurati (vedere
anche la voce “diossine”) liberati dalla decomposizione dovuta ad
incenerimento di materie plastiche clorurate.

Clean Air Act - Dipartimento di Chimica

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