Smog fotochimico: la chimica del lato meno conosciuto dell’inquinamento dell’aria

Quest’ultimo è spesso associato a grandi aree urbane e industrializzate, trovando nella Pianura Padana un terreno particolarmente favorevole, grazie alla sua elevata densità abitativa, il traffico veicolare e le condizioni meteorologiche.

Cos’è lo smog fotochimico e perché rappresenta un problema per le nostre città?

Lo smog fotochimico è un fenomeno di inquinamento atmosferico che si verifica quando alcuni inquinanti primari, come gli ossidi di azoto (NOx) e i composti organici volatili (COV), reagiscono in presenza della luce solare.

Vediamo brevemente cosa sono queste sostanze. Gli NOx comprendono sia molecole estremamente tossiche come il biossido d’azoto che molecole innocue come il protossido d’azoto, usato come propellente nella panna spray e conosciuto per l’effetto di gas esilarante. Vengono emessi principalmente da fonti antropiche come il traffico dei veicoli a motore, i processi di combustione industriali e dai riscaldamenti domestici.

I COV invece sono una classe di più di 600 molecole organiche che vengono emesse in atmosfera sia naturalmente che a seguito delle attività umane. Un interessante esempio di COV naturale è il limonene, la molecola appartenete alla classe dei terpeni che conferisce il profumo classico agli agrumi. Esempi di fonti antropiche sono i residui incombusti dei veicoli, i solventi delle vernici, l’acetone (esattamente come quello che si usa per rimuovere lo smalto dalle unghie) ampiamente usato come solvente dalle industrie e i gas propellenti delle bombolette spray come butano e propano. I COV tendono ad accumularsi negli ambienti chiusi, come le case e gli uffici. Arieggiare regolarmente questi spazi è quindi un’ottima idea e permette di disperde rapidamente queste sostanze, oltre agli eventuali cattivi odori!

La vera insidia di questi inquinanti si manifesta dalla loro interazione. Nelle giuste condizioni, essi sono responsabili della produzione di un’inquinante secondario dannoso: l’ozono. Si tratta di una molecola composta da tre atomi di ossigeno (O3), un gas tossico per l’uomo ma senza il quale la vita sulla terra non sarebbe possibile. L’ozono è naturalmente presente in grandi quantità nell’ozonosfera, ovvero quello strato dell’atmosfera posto a 15-35 km di altezza.

Si tratta di un gas fondamentale per la vita, poiché assorbe una grossa porzione delle radiazioni ultraviolette ad alta energia provenienti dal sole (UV-C e parte dell’UV-B) proteggendo gli organismi viventi in superficie. Parte della radiazione UV riesce comunque a raggiungere il suolo, quindi ricordiamoci sempre di proteggerci con la crema solare per evitare i comprovati effetti cancerogeni che provoca sulla pelle.

Una piccola parte di ozono è tuttavia presente anche nella bassa troposfera (la regione dell’atmosfera dove viviamo) e svolge un ruolo posto su un delicato punto di equilibrio. L’ozono si forma continuamente durante il giorno. In pratica la luce solare innesca una serie di reazioni chimiche che, attraverso l’interazione con diverse molecole presenti nell’aria, va a produrre questa molecola.

La quantità di luce solare e la temperatura influenzano quanto ozono viene prodotto. Nell’arco dell’anno il picco della sintesi avviene durante le giornate estive mentre la produzione è molto ridotta durante l’inverno. Dato il suo forte potere ossidante, l’ozono reagisce con i sopracitati NOx trasformandoli in sostanze meno pericolose. Si instaura così un delicato equilibrio dove gli NOx e l’ozono si consumano a vicenda mantenendo una bassa concentrazione.

I problemi iniziano quando i livelli di inquinamento da COV e le temperature aumentano. Infatti, i COV reagiscono in maniera competitiva con gli NOx, perturbando l’equilibrio instaurato e privando l’ozono di una molecola con cui reagire e consumarsi. Questo fa sì che i livelli di ozono, che ricordiamo essere tossico per l’uomo, aumentino considerevolmente. I livelli di inquinamento da ozono iniziano a diminuire al calar del sole, poiché la fonte di energia che alimenta queste reazioni viene a mancare. Il ciclo ricomincia da capo al sorgere del sole, e continua così finché le condizioni di inquinamento atmosferiche e climatiche rimangono tali da favorirne nuovamente l’accumulo.

Lo smog fotochimico nella Pianura Padana

L’inquinamento da smog fotochimico è un fenomeno che coinvolge periodicamente tutta la Pianura Padana poiché fortemente favorito dalla combinazione di due fattori caratteristici del territorio. Il primo è l’alta densità di popolazione combinata con le elevate concentrazioni di traffico veicolare e l’elevato tasso di industrializzazione. Questi fattori producono elevate emissioni di NOx e COV. Il secondo fattore è l’assenza di venti significativi dovuta alla geografia montuosa circostante che ne ostacola il continuo ricambio d’aria, accostato con le temperature estive elevate. Combinando questi fattori si ottiene l’ambiente perfetto per il verificarsi delle reazioni fotochimiche che producono smog e ozono.

Per quanto riguarda la provincia di Bergamo negli ultimi anni si sono registrati diversi episodi di smog fotochimico, con concentrazioni di ozono spesso superiori ai limiti fissati dall’Unione Europea. Durante le ondate di calore estive, molte stazioni di monitoraggio dell’aria nella regione riportano superamenti dei livelli di guardia. Come illustrato nel report annuale sulla qualità dell’aria della provincia di Bergamo redatto dall’ARPA, nelle ultime due decadi si sono fatti grandi progressi sull’abbattimento dei livelli di molti inquinanti, ma c’è ancora parecchio lavoro da fare, e il contenimento dei livelli dell’ozono è ancora ben lontano dagli obbiettivi fissati dall’unione Europea.

Gli effetti sulla salute e sull’ambiente

Lo smog fotochimico ha un impatto significativo sulla salute umana. L’ozono, il principale prodotto di questo fenomeno, è altamente irritante per le vie respiratorie e può provocare sintomi come tosse, difficoltà respiratorie e aggravamento di patologie come l’asma e la bronchite cronica . Gli effetti non si fermano qui: lo smog fotochimico danneggia anche l’ambiente, riducendo la produttività agricola e causando danni alle piante. Inoltre, come se non bastasse, contribuisce al degrado dei materiali, accelerando la corrosione di edifici e monumenti.

C’è speranza per il futuro di liberarsi da questo fenomeno?

Abbiamo brevemente esplorato il tema dello smog fotochimico, uno dei tipi di inquinamenti atmosferici meno noti con i quali dobbiamo fare i conti periodicamente. La situazione dell’inquinamento da ozono non è ancora stata risolta, complici le crescenti temperature medie estive, che favoriscono questo fenomeno. Debellare l’inquinamento da smog fotochimico richiederà ancora grandi sforzi e impegno collettivo, poiché richiede di risolverne le cause da cui deriva.

Per terminare su una nota positiva va sottolineato che considerando la situazione nel complesso, ad oggi la qualità dell’aria nella bergamasca è tra le migliori da quando si è iniziato a misurare i valori degli inquinanti. Ponendo i temi di cura e salvaguardia dell’ambiente ed il raggiungimento degli obbiettivi fissati dall’UE come punti cardini dell’impegno collettivo, ci stiamo lentamente riconquistando il diritto a respirare un’aria migliore.