Ozono Troposferico: Formazione, Effetti e Prevenzione
L'ozono troposferico è un gas presente nello strato più basso dell'atmosfera terrestre, chiamato anche "ozono a livello del suolo". È un inquinante atmosferico secondario prodotto da reazioni chimiche con altri gas e non direttamente dall'attività umana. La sua formula chimica è O3, perchè è composto da tre atomi di ossigeno.
Si trova nella troposfera, che si estende dal livello del suolo fino a un'altitudine di circa 10-15 km, anche se la sua presenza varia geograficamente e stagionalmente. La sua formazione avviene attraverso complesse reazioni chimiche che coinvolgono ossidi di azoto, composti organici volatili e la luce solare.
Gli effetti dell'ozono troposferico sull'ambiente includono danni alla vegetazione, contributo al riscaldamento globale e formazione di smog estivo nelle aree urbane. Per ridurre questo gas, è necessario limitare le emissioni antropiche da industrie, trasporti e agricoltura, adottare tecnologie più pulite e promuovere l'uso di energie rinnovabili. Inoltre, il coinvolgimento del pubblico tramite campagne di sensibilizzazione è fondamentale per promuovere pratiche eco-sostenibili.
In questo articolo vediamo nel dettaglio cos'è l'ozono, dove si trova, come si forma e quali effetti ha sulla salute delle persone e dell'ambiente.
Cos'è l'ozono troposferico?
L'ozono troposferico, è un gas che si trova nella troposfera, lo strato più basso dell'atmosfera terreste.
Questo gas è chiamato anche "ozono a livello del suolo" ed é considerato un inquinante atmosferico secondario, in quanto non è prodotto direttamente dall'attività dell'uomo, ma da reazioni chimiche con altri gas. Questo inquinante, o "ozono cattivo", è definito così in quanto dannoso per la salute dell'uomo e dell'ambiente, anche se presente in basse quantità (0.06 ppm).
Qual'è la formula dell'ozono troposferico?
La formula chimica dell'ozono troposferico è O3. Essa rappresenta una molecola composta da tre atomi di ossigeno (O), diversamente dalla forma più comune di ossigeno, l'ossigeno molecolare, che consiste di due atomi di ossigeno (O2).
Dove si trova l'ozono troposferico?
L'ozono troposferico si trova nella troposfera, che è lo strato dell'atmosfera terrestre più vicino alla superficie del pianeta. Si estende dal livello del suolo (o livello del mare) fino a un'altitudine di 10-15 chilometri (km), con una media di 12 km.
La troposfera non ha uno spessore costante e varia in altezza a seconda della posizione geografica. Per esempio, l'altezza della troposfera ai poli è inferiore a quella dell'equatore, a causa delle diverse condizioni atmosferiche e alla temperatura dell'aria. Inoltre, la quota della troposfera variare anche per colpa delle stagioni e delle fluttuazioni climatiche.
Nella troposfera, l'ozono è presente in quantità relativamente bassa, che varia tra 0,03 e 0,07 ppm. Purtroppo però, la concentrazione di ozono a livello del suolo aumenta di anno in anno del 1-2% a causa dell'inquinamento prodotto dall'uomo.
Come si forma l'ozono troposferico?
L'ozono troposferico si forma attraverso una serie di reazioni chimiche complesse che coinvolgono principalmente i precursori dell'ozono, ovvero gli ossidi di azoto (NOx) e i composti organici volatili (VOC), e le radiazioni della luce solare.
Ecco un processo dettagliato di come si forma l'ozono troposferico.
- Emissione di precursori: Gli ossidi di azoto e i composti organici volatili sono emessi nell'atmosfera principalmente attraverso attività umane e naturali. Le fonti antropiche includono l'industria, il traffico veicolare, l'agricoltura e l'uso di combustibili fossili. Le fonti naturali comprendono, ad esempio, emissioni da vegetazione, fulmini e incendi boschivi.
- Reazioni di fotolisi: Nell'atmosfera, i precursori dell'ozono vengono sottoposti a reazioni di fotolisi, cioè sono scissi in molecole più piccole da radiazioni ultraviolette (UV) provenienti dal Sole. Queste reazioni producono radicali come il monossido di azoto (NO) e il radicale ossidrile (OH).
- Formazione di ossigeno atomico: Il monossido di azoto (NO) reagisce con l'ossigeno molecolare (O2) per formare ossigeno atomico (O) secondo la seguente reazione.
NO + O2 → NO2 + O - Reazione a catena: L'ossigeno atomico (O) generato nella reazione precedente reagisce con il biossido di azoto (NO2) per produrre ossigeno molecolare (O2) e un ossido di azoto (NO). Quest'ultimo può poi reagire con altre molecole di ossigeno molecolare per formare nuovamente monossido di azoto (NO), ricominciando così una reazione a catena.
O + NO2 → NO + O2
NO + O2 → NO2 + O - Reazioni con VOC: I radicali ossidrile (OH) formati nelle reazioni di fotolisi reagiscono con i composti organici volatili (VOC) presenti nell'atmosfera. Queste reazioni producono perossidi organici (RO2), che possono reagire ulteriormente con ossidi di azoto (NOx) generando altro ossigeno atomico (O) e radicali ossidrile (OH).
OH + VOC → RO2
RO2 + NO → NO2 + RO + O2
O + RO2 → RO + O2 - Formazione di ozono: Infine, l'ossigeno molecolare (O2) e il biossido di azoto (NO2) possono reagire per formare l'ozono (O3).
O2 + NO2 → O3 + O
Questo ciclo di reazioni chimiche continua costantemente nell'atmosfera e produce ozono troposferico.
Quali sono gli effetti dell'ozono troposferico?
L'ozono tropsferico ha diversi effetti negativi se presente in alte concentrazioni. Nella troposfera, l'ozono è un inquinante atmosferico fa male alle persone e all'ambiente. Inoltre, si comporta come un gas serra e contribuisce ad aumentare il riscaldamento globale.
Qui sotto, sono elencati gli effetti dell'ozono troposferico sull'ambiente e sulle persone.
Rovina l'ambiente
L'elevata concentrazione di ozono troposferico ha effetti negativi sugli ecosistemi terrestri. La vegetazione è particolarmente vulnerabile all'ozono, poiché questo gas reattivo può danneggiare le foglie, ridurre la crescita delle piante e alterare la fotosintesi. Questo può portare a una riduzione della resa agricola e della biodiversità, con conseguenti effetti negativi sulla catena alimentare e sugli ecosistemi in generale.
L'ozono è anche un gas ad effetto serra, il che significa che contribuisce al riscaldamento globale e ai cambiamenti climatici. Sebbene la sua durata nella troposfera sia relativamente breve rispetto ad altri gas serra come il diossido di carbonio (CO2), l'ozono può avere un potenziale di riscaldamento molto maggiore per unità di massa. Pertanto, ridurre le concentrazioni di questo gas nella troposfera aiuta ad attenuare il riscaldamento climatico.
Le concentrazioni di ozono troposferico sono spesso più elevate nelle aree urbane densamente popolate, dove le emissioni di precursori di ozono sono più elevate. Questo fenomeno è noto come "smog estivo" ed è particolarmente diffuso durante le giornate calde e soleggiate. Gli elevati livelli di ozono possono peggiorare la qualità dell'aria nelle città e portare a problemi di salute pubblica.
Danneggia la salute delle persone
L'esposizione all'ozono troposferico è stata associata a una serie di problemi respiratori. L'ozono può irritare le vie aeree e provocare sintomi come tosse, gola irritata, difficoltà respiratorie e respiro sibilante. Inoltre, l'ozono può peggiorare le condizioni di persone con asma, bronchite cronica e altre malattie polmonari, aumentando il rischio di esacerbazioni e ricoveri ospedalieri.
Studi epidemiologici hanno anche evidenziato un legame tra l'esposizione all'ozono e l'aumento delle malattie cardiovascolari. L'ozono può innescare infiammazione sistemica, aumentare la pressione arteriosa e influenzare negativamente la funzione endoteliale, che è cruciale per la salute del sistema cardiovascolare.
L'esposizione cronica ad alti livelli di ozono può avere effetti a lungo termine sulla salute. Ad esempio, alcuni studi hanno suggerito che l'esposizione prolungata all'ozono potrebbe essere associata a un declino della funzione polmonare nel tempo, specialmente in individui più vulnerabili, come i bambini e gli anziani.
Alcune categorie di persone sono particolarmente vulnerabili agli effetti di questo gas. I bambini hanno un rischio maggiore perché i loro polmoni sono ancora in via di sviluppo e possono essere più sensibili agli effetti dell'inquinamento atmosferico, mentre gli anziani sono a rischio a causa di eventuali problemi cardiovascolari e polmonari preesistenti. Le persone con condizioni respiratorie o cardiovascolari già esistenti possono sperimentare un peggioramento dei sintomi a causa dell'esposizione all'ozono.
È importante notare che l'ozono troposferico può anche interagire con altri inquinanti atmosferici, come le particelle sottili (PM2.5), aumentando ulteriormente l'impatto sulla salute. Le particelle PM2.5 possono trasportare sostanze chimiche che, quando inalate insieme all'ozono, possono aggravare gli effetti negativi sulla salute polmonare e cardiovascolare.
Come ridurre l'ozono troposferico?
Per ridurre l'ozono troposferico è necessario controllare le emissioni antropiche provenienti da industrie, trasporti, centrali e attività agricole, adottando tecnologie di combustione più pulite, limitando l'uso di prodotti chimici ad alto contenuto di COV e promuovendo il trasporto pubblico sostenibile.
Per far questo, sono necessarie pratiche di monitoraggio costante delle concentrazioni di ozono e l'applicazione di nuove leggi più rigide per diminuire gli inquinanti. Coinvolgere il pubblico attraverso campagne di sensibilizzazione aiuterebbe a ridurre le emissioni personali, incoraggiando pratiche eco-sostenibili e l'uso di fonti di energia rinnovabile.
Inoltre, è necessario investire sulll'innovazione tecnologica per sviluppare metodi più efficaci di controllo delle emissioni e di produzione di energia pulita.
Differenza tra ozono troposferico e stratosferico?
L'ozono troposferico e stratosferico non sono la stessa cosa. Mentre il primo si trova nella troposfera (lo strato più basso dell'atmosfera), il secondo si trova nella stratosfera, che è uno strato dell'atmosfera che si trova tra i 15 e i 50 chilometri (km) di altezza.
Anche se nella troposfera l'ozono è considerato un gas inquinante (ozono cattivo), nella stratosfera svolge un ruolo fondamentale per la salvaguardia della vita sulla Terra (ozono buono), dato che filtra i raggi ultravioletti (UV) del Sole.
Nella stratosfera, l'ozono riesce a bloccare le radiazioni nocive del Sole in quanto la concentrazione di ozono stratosferico è molto più alta rispetto di quella della troposfera, raggiungendo valori dell'ordine di parti per milione (ppm).