Alberto   Brunello  (3 D let)

Piogge acide

 Le piogge acide

Tra le forme di impatto ambientale prodotte dall'uomo una delle più nocive è sicuramente data dalla contaminazione dell'ambiente naturale con sostanze inquinanti quali erbicidi, pesticidi, concimi chimici, scarichi industriali e civili di ogni genere (rifiuti, liquami, emissioni gassose). Queste sostanze sono spesso invisibili e producono forme di inquinamento dell'aria e dell'acqua che possono avere effetti devastanti anche a distanza di tempo.

L'impatto delle piogge acide sugli ecosistemi acquatici e sulle foreste dell'Europa centrale e settentrionale è un esempio di come determinati fenomeni possono essere causa di gravi danni ambientali anche in aree distanti dalla fonte di inquinamento.

  Cause e conseguenze

 Questo particolare tipo di piogge sono dovute all'inquinamento dell'aria causato dagli scarichi industriali, e quindi alla contaminazione dell'acqua piovana da parte delle sostanze tossiche presenti in atmosfera.

Precisamente si formano quando ossidi di zolfo (anidride solforosa) e di azoto si combinano con il vapore acqueo atmosferico generando molecole di acido solforico e nitrico che hanno la caratteristica di avere un valore del pH molto basso. L'acqua piovana caratterizzata normalmente da un pH 6.5 passa così a livelli di acidità paragonabili a quelli dell'aceto, compresi tra 2 e 3.

Gli acidi che si formano possono venire trasportati anche per lunghi tratti dalla fonte inquinante dalle nubi e dai venti, prima di essere rilasciati insieme alla pioggia, trascinati a terra dalla neve, dalla nebbia o sotto forma di deposizioni secche.

Le principali conseguenze che queste sostanze portano nell'ambiente sono la contaminazione dell'acqua dei laghi e della relativa flora e fauna oltre a bruciare chimicamente le foglie delle piante. Un esempio, nel 1913 nell'Inghilterra nord - occidentale, precisamente a Leeds si è notato che alte concentrazioni di zolfo possono danneggiare la vegetazione ed è stato dimostrato uno stretto legame tra le quantità di solfato nell'aria nelle diverse zone delle città, e le differenti dimensioni e qualità della lattuga cresciuta. Più di recente, in molte aree circostanti i punti di emissioni di SO2 come le fonderie di alluminio in Norvegia si sono creati dei "deserti" ed evidenti chiazze di vegetazione; mentre nel raggio di circa 6 km rispetto alle fonderie gli alberi sono parzialmente se non del tutto, privi dei rami più alti ed a 25 km si incontrano pochissimi pini.

Danni da piogge acide nelle foreste dell’Europa centrale

Origini

 Il problema delle piogge acide ha inizio nell'era industriale o meglio ci si è   a ccorti soltanto nell'era industriale perché un livello di acidità naturale nelle piogge è sempre esistito ma specialmente negli ultimi 200 anni l'abitudine di bruciare combustibili fossili ha prodotto un notevole aumento delle emissioni di zolfo e ossidi di azoto e ad un aumento direttamente proporzionale dell'acidità delle precipitazioni. La principale testimonianza a questo fenomeno è custodita nelle nevi e i ghiacci polari dato che ogni nuovo strato di neve è incorporato nel ghiaccio, le sostanze contenute nell'aria sovrastante restano intrappolate in ciascuno di essi sotto forma di particelle di gas. Essendo possibile stabilire scientificamente l'età precisa dei diversi livelli di ghiaccio le calotte polari contengono la testimonianza dell'inquinamento verificatosi nell'arco di mezzo milione di anni. Procedendo in questa maniera si è scoperto in Groenlandia che a partire dal 1900 le concentrazioni di nitrato e solfato sono rispettivamente raddoppiati e triplicati. Inoltre, si sono scoperte delle modificazioni sulla qualità dell'aria, evidenziando la più diffusa distribuzione degli ossidi, che vengono dispersi dai venti prevalentemente negli strati più alti nell'atmosfera. In conclusione, è soltanto da breve tempo che si è capita la vera gravità di questa forma d'inquinamento, che ha ultimamente rivestito un'importanza planetaria per il quale è necessaria una soluzione a livello globale.

Provvedimenti

 Nel Nord - Europa dove il fenomeno è già stato ampiamente studiato le piogge acide hanno già danneggiato edifici e monumenti, boschi, coltivazioni e intere popolazioni di pesci lacustri.

Tuttavia, siccome la natura delle reazioni chimiche non è stata del tutto chiarita, gli industriali sminuiscono la propria responsabilità, sottolineando la necessità di ulteriori studi, e le autorità hanno spesso avvallato l'atteggiamento degli industriali dato l'alto costo dei provvedimenti contro l'inquinamento.

Nel 1988, stando a quanto deciso dalla conferenza delle Nazioni Unite sulla prevenzione e il controllo dell'inquinamento atmosferico di Ginevra nel 1979, 25 nazioni (tra cui tutte le nazioni dell' U.E.) hanno deciso di impegnarsi per abbassare il livello delle emissioni di ossidi registrati nel 1987. La disposizione che interessa un più vasto pubblico di cittadini è quella che obbliga il montaggio della marmitta catalitica per tutti gli autoveicoli immatricolati dopo il 1993.

 Piogge acide:gli effetti sugli ecosistemi 

Gli effetti degli inquinanti acidi sugli ecosistemi variano a seconda delle caratteristiche delle aree interessate.
In genere i suoli caratterizzati dalla presenza di rocce calcaree sono in grado di neutralizzare direttamente l’acidità per la presenza dei carbonati che permettono di mantenere costante il pH; in ogni caso il potere tampone del terreno alla lunga si esaurisce ed il suolo si acidifica. I terreni più sensibili sono quelli derivati da rocce cristalline come il granito e le quarziti. Nei suoli poveri o totalmente privi di calcare gli inquinanti acidi causano l’impoverimento del terreno per la perdita di ioni calcio, magnesio, potassio e sodio. In effetti nel suolo avviene lo scambio degli ioni idrogeno liberati dagli acidi con questi cationi, che possono così essere solubilizzati e trasportati via con le acque di percolazione.
Il processo comporta anche la liberazione nel terreno degli ioni metallici che risultano spesso tossici per le piante. In particolare il forte abbassamento del pH provoca la liberazione dell’alluminio trivalente, estremamente tossico.

L’abbassamento del pH nel terreno può anche causare la compromissione di molti processi microbiologici, fra i quali l’azotofissazione (il processo che comporta l’arricchimento del suolo di azoto tramite la fissazione dell’azoto molecolare atmosferico).
Anche i corpi idrici sono soggetti ai fenomeni di acidificazione, soprattutto nelle aree dove sono presenti suoli che non sono in grado di tamponare l’azione degli inquinanti acidi. Il fenomeno si è manifestato soprattutto nei laghi della Scandinavia, degli Stati Uniti nordorientali e del Canada sudorientale. Le conseguenze sugli organismi acquatici possono essere sia dirette, cioè dovute alla tossicità delle acque, che indirette, cioè

 dovute alla scomparsa dei vegetali o delle prede più sensibili all’acidificazione e che

costituivano parte della catena alimentare. L’acidità dei laghi può infatti modificare le popolazioni di diatomee e di alghe brune e può alterare sia la distribuzione che la varietà della fauna ittica: lo sviluppo embrionale di alcuni pesci viene bloccato già a valori di pH minori di 6 mentre ad un pH inferiore a 5 cessa la riproduzione della maggior parte dei pesci e cominciano a scomparire alcune specie, prime fra tutte i salmoni e le trote.

Come si può chiaramente vedere dal grafico, al diminuire del pH scompaiono diverse specie presenti nei corpi idrici

Piogge acide:effetti sui materiali

 La pioggia acida attacca quotidianamente le strutture edili, dai ponti di acciaio ai monumenti antichi migliaia di anni, arrecando danni anche enormi al patrimonio culturale del paese. L’azione corrosiva si esercita su molti materiali diversi e i suoi effetti si possono facilmente individuare col passare degli anni.
Le precipitazioni acide svolgono sia un’azione di tipo corrosivo che un’azione prettamente meccanica di dilavamento del materiale reso friabile e solubile dagli acidi. Una notevole importanza viene assunta anche dal processo di condensazione del vapor d’aqua sulle varie superfici interessate dall’inquinamento: gli inquinanti presenti nell’aria si sciolgono nell’acqua e vengono a diretto contatto con i materiali. Inoltre, nel caso in cui un aumento della temperatura favorisca l’evaporazione di quest’acqua di condensa, i contaminanti dell’aria si ritrovano a contatto delle superfici ad una concentrazione molto più alta, causando così anche maggiori danni.l principale bersaglio delle piogge acide risulta essere la pietra calcarea: l’acido solforico, presente nelle piogge acide, corrode il carbonato di calcio e lo trasforma in solfato di calcio, cioè in gesso (materiale solubile chiaramente meno resistente della pietra). Il tutto secondo la reazione chimica:
H2SO4 + CaCO3 -> CaSO4 + H2O + CO2
La reazione è favorita da varie sostanze catalizzatrici come la polvere, il carbone, gli ossidi di vanadio o di ferro che sono spesso presenti nello smog.
L’acido solforico è in grado di attaccare anche il cemento armato. Questa sostanza è costituita da un sale di una base forte (la calce) e di un acido debole (l’acido silicico). L’acido solforico tende a combinarsi con la parte basica del cemento armato, proprio perché è legata ad un acido debole. Avviene così una reazione di solfatazione che porta alla lenta degradazione del materiale.
Il biossido di zolfo attacca anche i mattoni e le malte. Reagendo in particolare con l’alluminato tricalcico della malta di cemento, si forma solfoalluminato di calcio. Il processo determina un aumento di volume che provoca la dilatazione e la disgregazione della malta.
Pure gli ioni dell’acido nitrico sono in grado di attaccare le murature in mattoni, dato che sono in grado di solubilizzare il calcio e precipitare come nitrati. Il conseguente aumento di volume provoca lo sgretolamento dei mattoni.

Anche i metalli sono soggetti all’azione corrosiva dell’acido solforico e dell’acido nitrico. L’inquinamento da SO2 e CO2 (con la formazione dei rispettivi acidi) corrode il rame: si formano tipiche patine verdastre costituite da carbonati basici e solfati basici di rame. Questa corrosione risulta evidente anche sul bronzo, dato che è una lega di rame, stagno e zinco. In realtà i carbonati costituirebbero una patina protettiva, ma la presenza dell’acido solforico fa sì che gli ossidi ed i sali prodotti dalla corrosione del rame (carbonati, cloruri e solfati basici) vengano trasformati gradualmente in composti via via più solubili (come ad esempio il solfato pentaidrato).
L’acido solforico è in grado anche di attaccare il ferro (e quindi l’acciaio). Se la concentrazione del biossido di zolfo permane alta nell’aria, la degrazione delle strutture in ferro risulta continua. Questo avviene secondo due reazioni fondamentali:
Fe + H2SO4 + O2 -> FeSO4 + H2O
FeSO4 + O2 + H2O -> FeO(OH) + H2SO4