Influenza degli eventi sull'inquinamento atmosferico nella città di Palermo

Premessa 
 
L’inquinamento atmosferico è oggi un problema mondiale e costituisce un fenomeno i n 
continua crescita soprattutto nelle grosse aree urban e. Negli ultimi decenni, infatti, lo 
sviluppo industriale, in particolare dell'industri a chimica, la costituzione di agglomerati 
urbani sempre più estesi, l'utilizzo di fonti di riscaldamento e l'incremento dell'emissione 
dei prodotti della combus tione hanno causato un notevole aumento di tale fenomeno. 
L’inquinamento atmosferico inci de in varia misura sulla salute della popolazione in 
generale ed, in modo particolare, su quella di categorie a rischio come i bambini, gli 
anziani ed i portatori di patologie croniche card io-respiratorie. Studi scientifici rivelano che 
nei grossi agglomerati urbani industrializzati le malattie polmonari uccidono maggiormente 
rispetto ai piccoli centri o alle zone di campagna. 
L’inquinamento è la modificazi one della normale composizio ne dell'aria atmosferica ad 
opera di fumi, gas, polveri, odori e di tutte quelle sostanze che, al terandone la salubrità, 
pregiudicano lo stato di salute dei cittadini e danneggiano i beni pubblici e privati. 
L'aria può, dunque, divenire i nquinata per l'incremento della concentrazione dei suoi vari 
costituenti di base, oppure per la presenza di nuovi composti. Tale presenza dipende da 
una serie di variabili, quali le modalità di produzione e liberazi one del contaminante 
nell'ambiente, l’efficacia dei sistemi di rimo zione, la maggiore o minore distanza dalla 
sorgente dell'emissione, i meccanismi anti nquinamento eventualme nte applicati, le 
inversioni termiche. 
Gli inquinanti atmosferici conosciuti sono, per lo più, il risu ltato di attività umane. Anche 
eventi fisici naturali, come i terremoti e le eruzioni v ulcaniche, possono in vario modo 
intervenire nel determinismo dell’inquinamento ambientale. 
Gli inquinanti proveni enti da fonti esterne comprendono l'inquinamento da traffico 
autoveicolare, industriale e da riscaldam ento - monossido (NO) e biossido (NO
2
) di azoto, 
idrocarburi policiclici aromatici, monossido di carbonio (CO), fumi sulfurei, biossido (SO
2
) e 
triossido di zolfo (SO
3
), formaldeide - le emissioni per eventi accidentali o episodici 
(Seveso, Cernobil), l'esposizione professionale (silice, nickel, cloro, ammoniaca, uranio, 
plutonio, ecc.). 
Le sostanze inquinanti presenti nell'aria possono e ssere ancora suddivise in contaminanti 
gassosi e contaminanti solidi . Tra i primi occorre ricordar e l'ossido di zolfo (SOx) che 
deriva principalmente da proc essi di combustione del petrolio. E' generalmente 
considerato indicatore generale di inquinament o e, in quanto tale, monitorato nei grossi 
VII
centri urbani a più elevato tasso veicolare, in base a predeter minati valori soglia oltre i 
quali si stabiliscono i livelli di allarme per l'impatto sulla salute pubblica. Un altro inquinante 
è l'ossido di azoto (NOx), prodotto di comb ustione proveniente sia dagli impianti industriali 
che dai veicoli a motore. L'inquinante quantit ativamente più important e è il monossido di 
carbonio (CO), la cui produzione (90%) è princi palmente legata alle emissioni di gas di 
scarico dei motori a benzina. Uno dei maggiori inquinanti atmosferici, soprattutto nei paesi 
mediterranei, è rappresentato dall'ozono (O
3
) che si forma nell'atmosfera a partire da NOx 
e dagli idrocarburi in presenza di radiazioni ultraviolette (e quindi di forti radiazioni solari).  
I contaminanti solidi comprendono gli ossidi metallici ed i sali metallici di origine 
industriale, le polveri nere da combustione e l'amianto.  
L'entità dell'inquinam ento atmosferico dipende notevolm ente dal clima. E' superfluo 
precisare che i venti, l'umidità e la temperatura giocano un ruolo importante in tal senso. E' 
nota, ad esempio, la pericolosità dello sm og, risultato della commistione di fumi 
(dall'inglese smoke) e nebbia (fog). 
L'apparato respiratorio è sicuramente il sistema più esposto all'eff etto dannoso 
dell'inquinamento ambientale. La distinzione relativa alle dimensioni delle particelle 
inquinanti è essenziale per gli effetti che queste possono avere a livello respiratorio. Infatti, 
le particelle con diametro maggiore di 10 micron, essendo di "dimensioni maggiori", 
intaccano solo le vie aeree superiori (cavo orale e laringe); quelle con diametro compreso 
tra 5 e 10 micron si fermano nel le prime vie aeree (trachea e bronchi), mentre quelle con 
diametro inferiore a 5 micron, grazie alle loro ridotte dime nsioni, possono raggiungere la 
zona più periferica del polmone (gli alveoli) e qui determinare il loro danno. Studi scientifici 
hanno ormai dimostrato l'effettiva res ponsabilità dell'inquinamento atmosferico 
nell'incremento della morbilità (induzione di mala ttie) e della mortalità nella popolazione. I 
danni alla salute dell'uomo dovut i all'inquinamento sono molteplic i e di diversa natura. Si 
va da quelli meno gravi, come le infiammazioni delle prime vi e aeree, le bronchiti, e le 
allergie di vario tipo (che possono tuttavia croni cizzarsi nel tempo) fino ad arrivare a quelli 
più gravi e purtroppo, a volte, letali, come le malattie card iovascolari, l'insufficienza 
respiratoria, i tumori del polmone e delle altre vie aeree. 
Sicuramente bisogna fare ancora molto in termi ni di educazione alla cura dell'ambiente. 
Dobbiamo essere tutti più sensibili nei confr onti del problema e consapevoli del fatto che 
l'aria è un elemento vitale appartenente a tutti.  
 
Questo lavoro di ricerca nasce dall’interesse di ricavare informazioni di grande utilità nella 
gestione della qualità dell’aria fa cendo riferimento alle varie re ti di monitoraggio presenti 
VIII
nella città di Palermo e alla realizzazione di alcune campagne ecologiche che hanno reso 
disponibile una grande quantità di dati sull’inquinamento atmosferico. Lo studio sul campo 
ha avuto inizio in seguito ad un rapporto di collaborazione con i dirigenti dell’Ufficio Traffico 
di Palermo. Lo scopo di tale studio è stato quello di raccogliere dati relativamente agli 
eventi svoltisi nella città di Palermo negli ulti mi anni, al fine di trovare una qualche 
relazione tra questi ed una possibile conseguent e variazione dell’in quinamento. I dati 
raccolti riguardano gli anni 2000, 2001, 2002 e 2003; di questi, quelli relativi agli anni 2002 
e 2003 sono stati immessi su elaboratore elettronico. Gli eventi sono stati raccolti 
manualmente utilizzando una griglia prestampat a in excel, considerando le ordinanze 
sindacali riguardanti le manifestaz ioni. Sono state visionate 14 35 ordinanze sindacali alle 
quali corrispondono 3921 eventi. Sono stati utilizzati più di 100.000 dati dell’ AMIA relativi 
alle concentrazioni medie orar ie, giornaliere, medie orarie massime, valori medi mensili 
degli inquinanti CO, NO
2
, SO
2
, PTS, PM
10
, C
6
H
6
, O
3
; sono stati considerati anche 
parametri fisici quali pressione, temperat ura, radiazione solare, quantità di pioggia, 
umidità, direzione  e velocità del vento. 
Uno studio particolare ha riguardato l’iniziativa delle domeniche ecologiche dell’anno 2002. 
Il Comune di Palermo ha aderito alla campagna domeniche ecologiche 2002 promossa 
dal Ministero dell'Ambiente con il Decreto Ministeriale n. 1077 del 17 aprile 2002.  
Le domeniche interessate sono state il 26 M aggio, il 16 Giugno, la giornata europea 
senz'auto del 22 Settembre e il 24 novem bre 2002. Nelle suddette domeniche la 
circolazione al traffico veicolare nella ZTL, zona a traffico limitato, (381 ettari) è stata 
vietata dalle ore 10  alle ore 18. 
Il traffico a Palermo è una priorità, una vera e propria emergenza c he condiziona 
pesantemente la qualità della vita e lo sviluppo della città. 
Durante le giornate dedicate alle domenic he ecologiche, vaste aree urbane sono state 
destinate esclusivamente a pedoni, ciclisti, ve icoli elettrici o a ga s e mezzi pubblici, per 
offrire ai cittadini la possibi lità di sperimentare s enza pericoli l’uso della bicicletta e di 
veicoli elettrici o il piacere di passeggiare con le famiglie per le strade chiuse al traffico.  
La domenica ecologica ,oltre a dare una risposta alla pressante richiesta di migliore qualità 
della vita, intende favorire la sperimentazione di forme alternative di mobilità. In un periodo 
di elevato costo dei carburant i, l’adozione di misure che contengano l’utilizzo delle auto 
private consente anche un sia pur piccolo rispa rmio di energia; è stata un’ iniziativa del 
Ministero dell'Ambiente che invita i cittadini a lasciare per un giorno l' automobile a casa e 
riscoprire la propria città circolando a piedi, in bicicletta o sui mezzi pubblici.  
IX
E’ anche un mezzo di sensibilizzazione di tutti i cittadini al grave problema 
dell’inquinamento nelle città it aliane; serve anche a incoragg iare la fruizione dei beni 
culturali e a organizzare eventi che possano rendere ancora più vivibile la città. 
Per contenere l'uso delle auto private e ridurre cosi l’inquina mento, è necessario creare 
una rete di infrastrutture capace di soddisfare la domanda di mobilità urbana.  
Le domeniche ecologiche rappre senteranno un'occ asione per far vivere ai cittadini, 
l'esperienza della città libera dalle automobili.  
              
X
Capitolo I - L’ inquinamento atmosferico 
Capitolo I 
 
L’inquinamento atmosferico 
 
I.1 Definizione e caratteri generali 
 
Con il termine “inquinamento atmosferico” si intende quel complesso di effetti nocivi che si 
ripercuotono sulla biosfera e sull’uomo, dipendenti dall’azione di fattori di alterazione 
(inquinanti) degli equilibri esistenti, liberati per lo più come sottoprodotti dell’attività umana 
nell’aria. 
L’inquinamento atmosferico, pertanto, può essere definito come una variazione della 
composizione chimica dell’aria tale da modificare le proprietà chimico-fisiche della stessa 
e da essere potenzialmente nociva per chi vi si trova immerso. 
Le sostanze inquinanti liberate nella biosfera sono generalmente prodotte dall’attività 
umana nel suo vario svolgersi (inquinamento di origine antropica). 
In natura sono sempre esistiti fenomeni che possono essere definiti sorgenti naturali 
d’inquinamento; tuttavia, questi, pur alterando la composizione e le caratteristiche chimico-
fisiche dell’atmosfera stessa, non generano fenomeni acuti e localizzati d’inquinamento. 
Le attività antropiche, invece, hanno introdotto nell’atmosfera inquinanti in quantità tale da 
modificare il delicato e complesso equilibrio dell’aria e da produrre effetti dannosi non solo 
per la salute degli uomini e degli animali, ma anche per la vegetazione, il suolo, le acque e 
i materiali. 
Molti degli inquinanti generati dalle sorgenti antropiche sono gli stessi di quelli prodotti da 
eventi naturali, ma i fattori meteoclimatici, insieme alle caratteristiche morfologiche dei 
centri urbani, ne favoriscono l’accumulo raggiungendo in alcuni casi livelli di 
concentrazione elevati ed innescando la formazione di ulteriori inquinanti tramite 
trasformazioni chimiche. 
La porzione dell’atmosfera alla quale ci si riferisce quando si parla di inquinamento può 
essere definita “troposfera”; essa si estende fino a un'altitudine di circa 11 km al di sopra 
delle zone polari e di circa 16 km al di sopra delle regioni equatoriali. La troposfera 
contiene l'80% della massa gassosa che costituisce l'atmosfera, e il 99% di tutto il vapore 
acqueo. In essa, gli scambi di calore sono prodotti dalle turbolenze e dai venti, e gli 
1
Capitolo I - L’ inquinamento atmosferico 
scambi di acqua dall'evaporazione e dalle precipitazioni. L'intensità dei venti aumenta con 
l'altitudine e le nubi più alte raggiungono una quota di 10 km.  
Nella troposfera gli inquinanti, una volta immessi, permangono per un periodo di tempo 
che può variare da pochi giorni ad alcuni anni, in funzione della loro reattività e delle 
condizioni meteoclimatiche, dando origine a numerose reazioni chimiche. 
Gli effetti di queste reazioni  ed i tempi di rimozione degli inquinanti dipendono da diversi 
fattori quali la temperatura, le radiazioni solari, le precipitazioni e la reattività dei singoli 
inquinanti. 
E’ necessario rilevare che alcuni inquinanti vengono immessi anche nella “stratosfera”, 
cioè nello strato superiore dell'atmosfera terrestre che si estende approssimativamente fra 
i 15 e i 50 km di altitudine, dove permangono causando effetti di varia natura sull’intero 
globo (effetto serra, riduzione dello strato di ozono stratosferico, effetti sul clima). 
La stratosfera è quasi completamente priva di nubi o di altri fenomeni meteorologici. 
 
 
I.2  Gli inquinanti e la loro classificazione 
 
Con il termine “inquinante” si intende qualunque sostanza già presente nella 
composizione naturale dell’atmosfera o prodotta artificialmente dall’uomo che, per le 
elevate concentrazioni raggiunte o per il suo grado di tossicità, altera l’equilibrio 
dell’ambiente provocando effetti dannosi. 
Gli inquinanti si possono dividere in due grandi classi: primari e secondari. 
Vengono definiti “inquinanti primari” gli inquinanti direttamente emessi dalle sorgenti.                      
I principali inquinanti primari sono quelli emessi dai processi di combustione di qualunque 
natura, ovvero gli idrocarburi incombusti, il monossido di carbonio, gli ossidi di azoto 
(principalmente sotto forma di monossido) ed il materiale particellare. Nel caso in cui i 
combustibili contengano zolfo, si ha inoltre anche emissione di anidride solforosa. 
A seguito dell’emissione in atmosfera, gli inquinanti primari sono soggetti a processi di 
diffusione, trasporto e deposizione, nonché a processi di trasformazione chimico-fisica che 
possono portare alla formazione di nuove specie inquinanti, che in alcuni casi risultano più 
tossici e di più vasto raggio d'azione degli inquinanti originari. 
La dispersione degli inquinanti primari in atmosfera, come pure la loro rimozione, sono 
strettamente dipendenti dal comportamento dinamico dei bassi strati dell’atmosfera. Ne 
consegue che per lo studio di tali inquinanti è necessario conoscere sia il profilo 
qualitativo, quantitativo e temporale delle emissioni, sia i processi meteorologici che 
2
Capitolo I - L’ inquinamento atmosferico 
regolano il comportamento dinamico della bassa troposfera (classi di stabilità, direzione ed 
intensità del vento). 
Vengono definiti “inquinanti secondari” quelle specie inquinanti che si formano a seguito di 
trasformazioni chimico-fisiche degli inquinanti primari, ovvero delle specie chimiche 
direttamente emesse in atmosfera dalle sorgenti. Gli inquinanti secondari sono  i 
responsabili dello smog fotochimico. 
Lo “smog” è la combinazione di nebbia e particelle di fumo prodotte da reazioni di 
combustione, che si accumula nell’aria in assenza di vento e in presenza di umidità. Il 
termine deriva dalle parole inglesi smoke e fog, che significano rispettivamente “fumo” e 
“nebbia”. In aree urbane densamente popolate, lo smog aumenta soprattutto quando 
un’inversione termica produce un ristagno della circolazione atmosferica. 
Lo smog, oltre a fornire i nuclei di condensazione necessari al vapore acqueo per passare 
di stato e trasformarsi in acqua, favorisce le reazioni chimiche tra i gas presenti in 
atmosfera. A seconda che tali reazioni rientrino nella categoria delle riduzioni o delle 
ossidazioni, lo smog si dice riducente o ossidante. Quest’ultimo, detto anche “smog 
fotochimico”, si forma quando gli ossidi di azoto presenti nell'atmosfera entrano in 
reazione con gli idrocarburi per effetto della radiazione solare; particolarmente nocivo, 
rappresenta una delle forme di inquinamento più dannose per l’ecosistema. 
Dal momento che gli ossidi di azoto ed i composti organici volatili sono fra i componenti 
principali delle emissioni nelle aree urbane, le città poste nelle aree geografiche 
caratterizzate da radiazione solare intensa e temperatura elevata (es. aree mediterranee) 
costituiscono dei candidati ideali allo sviluppo di episodi di inquinamento fotochimico 
intenso. 
Le conoscenze che è necessario acquisire per poter comprendere gli eventi di 
inquinamento secondario riguardano i processi di trasformazione chimica e chimico-fisica 
degli inquinanti, i processi dinamici della bassa atmosfera e l’intensità della radiazione 
solare. 
 
 
I.3  Aspetti meteorologici 
 
La concentrazione degli inquinanti nell’atmosfera è determinata dal numero e dall'intensità 
delle sorgenti di inquinamento, dalla distanza da tali sorgenti e dalle trasformazioni 
chimico-fisiche cui vengono sottoposti, e soprattutto dalle condizioni meteorologiche locali 
(per i fenomeni di inquinamento a scala locale) e a grande scala (per i fenomeni di 
3
Capitolo I - L’ inquinamento atmosferico 
inquinamento a grande distanza dalle sorgenti), che spesso costituiscono il parametro 
chiave per la comprensione della genesi, dell’entità e dello sviluppo nel tempo di un 
evento di inquinamento atmosferico.  
Per i fenomeni di inquinamento a scala locale l'influenza maggiore sul trasporto e la 
diffusione atmosferica degli inquinanti è dovuta all'intensità del vento, all'incanalamento 
del vento in valli strette o nelle strade delle zone urbane, alle condizioni di turbolenza 
(meccanica e termodinamica) dei bassi strati atmosferici ed ad effetti meteorologici 
particolari quali le brezze di mare o di monte. 
Per i fenomeni di inquinamento a grande scala, l'influenza maggiore sul trasporto e sulla 
diffusione degli inquinanti è dovuta alle variazioni del vento con la quota (shear del vento) 
e alla turbolenza determinata dalle aree cicloniche e anticicloniche. In genere, a parità di 
emissione di inquinanti dalle sorgenti, le concentrazioni in aria a piccola scala (zone 
urbane, zone industriali, ecc.) sono minori quando il vento è moderato o forte e l'atmosfera 
è instabile nei bassi strati, oppure quando il vento è debole o assente ma vi è forte 
insolazione con cielo sereno e sole alto sull'orizzonte. Viceversa, le concentrazioni 
diventano elevate quando vi è inversione del gradiente termico verticale o in condizioni di 
alta pressione di notte e con vento debole, oppure in condizioni di nebbia persistente che 
provoca processi di accumulo.  
 
 
I.3.1  Le inversioni termiche 
 
Nei 10 km inferiori dell’atmosfera (troposfera) la temperatura dell’aria generalmente 
decresce con l’altezza di circa 7 °C per Km; le masse d’aria più calde, vicine alla superficie 
terrestre, a causa della loro minore densità tendono a salire verso l’alto e vengono 
sostituite da masse d’aria più fredde provenienti dall’alto. La conseguenza di questo 
processo è il rimescolamento degli strati inferiori della troposfera.  
Tuttavia, quando uno strato di aria fredda si incunea al di sotto di uno strato di aria calda si 
ha una situazione di inversione termica e l'aria fredda, essendo impossibilitata a salire, 
ristagna in prossimità della superficie. In questo modo viene ostacolata la dispersione 
delle sostanze inquinanti, la cui concentrazione, in condizioni di prolungati periodi di alta 
pressione stazionaria associata all'assenza di venti, può aumentare fino a livelli pericolosi 
per la salute. Questa zona, nota come “strato di inversione”, agisce come un ostacolo sugli 
strati inferiori di aria più freddi che, a causa della loro maggiore densità, non possono 
attraversarla. In queste condizioni, gli inquinanti prodotti al suolo non vengono 
4
Capitolo I - L’ inquinamento atmosferico 
rapidamente miscelati con l’intera troposfera, ma restano confinati nel volume di aria al di 
sotto dello strato di inversione. 
Un primo tipo di inversione termica che è spesso causa di eventi di inquinamento nei siti 
urbani è l’inversione di tipo radiativo. L’inversione radiativa è generata dal rapido 
raffreddamento sia della superficie terrestre che dello strato di aria immediatamente al di 
sopra di questa, dovuto all’emissione di radiazione infrarossa subito dopo il tramonto. La 
concentrazione di biossido di carbonio (CO
2
) nell'atmosfera ha la proprietà di influenzare il 
cosiddetto bilancio radiativo della Terra, in quanto lascia passare la radiazione proveniente 
dal Sole ma intrappola i raggi infrarossi riemessi dalla superficie terrestre. 
Durante le notti limpide, in condizione di alta pressione, questo raffreddamento può essere 
così rapido che lo strato d’aria adiacente alla superficie terrestre diviene più freddo dello 
strato immediatamente superiore, con formazione di uno strato di inversione in genere a 
quote piuttosto basse (50 metri). Questa condizione persiste fino a che il riscaldamento 
mattutino della superficie e dell’aria al di sopra di essa risulta sufficiente a "rompere" lo 
strato di inversione.  
Un altro tipo di inversione termica è l’inversione generata dalla brezza di mare, ovvero 
dallo spostamento orizzontale delle masse d’aria che si trovano al di sopra di una 
superficie più calda, quale il mare nelle ore notturne, verso una massa d’aria o una 
superficie più fredda, quale la terra. Questo tipo di inversione ha in genere un’altezza 
maggiore di quella di tipo radiativo (poche centinaia di metri) e la sua intensità e 
persistenza è spesso la causa dell’insorgere di fenomeni di inquinamento fotochimico di 
notevole intensità. L’inversione ha termine quando il riscaldamento mattutino della 
superficie terrestre è sufficientemente intenso per generare una efficace spinta verso l’alto 
delle masse d’aria sovrastanti; in caso contrario, l’inversione può persistere in quota anche 
per diversi giorni, innescando un fenomeno di smog fotochimico, che si prolunga, con 
intensità crescente, per più giorni consecutivi (multi-day smog episode).  
Altri parametri meteorologici che rivestono un’importanza notevole per i fenomeni di 
inquinamento urbano sono i campi di vento, che favoriscono il trasporto orizzontale degli 
inquinanti, e la temperatura ed intensità della radiazione solare, che hanno una 
importanza fondamentale nella genesi degli episodi di inquinamento fotochimico. 
 
 
I.3.2 Effetti sul clima 
 
L'aumento del tenore di anidride carbonica CO
2
 nella troposfera, in conseguenza 
5
Capitolo I - L’ inquinamento atmosferico 
dell'incremento del consumo di combustibili e del disboscamento attuato per far posto a 
nuovi spazi agricoli, non è insignificante. 
Dal momento che nella troposfera è soprattutto la presenza di anidride carbonica e di 
vapore acqueo a regolare la temperatura del globo, trattenendo la maggior parte del flusso 
di energia termica irradiata dal suolo in conseguenza del fenomeno noto come effetto 
serra, una variazione sensibile della percentuale di anidride carbonica ha ripercussioni 
climatiche.  
Nonostante l'anidride carbonica continui ad essere immessa nell'atmosfera in quantità 
sempre maggiori, la temperatura media mondiale ha mostrato una leggera diminuzione 
che è interpretata come conseguenza dell'aumentato potere riflettente o “albedo” della 
Terra, dovuto all'intensificarsi dell’intorbidamento atmosferico da parte dei fumi e delle 
polveri prodotti da attività industriali e agricole e da eruzioni vulcaniche particolarmente 
ricche di polveri. Le particelle di fumi e polveri, agendo da nuclei di condensazione per il 
vapore acqueo, favoriscono la formazione di nubi che aumentano ulteriormente l'albedo.  
Gli effetti della torbidità atmosferica si manifestano soprattutto negli strati più bassi e in 
particolar modo nelle aree altamente industrializzate con notevole riduzione della visibilità 
e aumento di foschie, nebbie, nuvolosità e precipitazioni, al punto che le città industriali 
hanno un numero di giornate nuvolose e piovose superiore a quello delle campagne 
circostanti.  
A causa dei contrastanti effetti dovuti all'aumento del tenore di anidride carbonica da una 
parte e alla nuvolosità e torbidità atmosferica dall'altra e inoltre delle attuali incomplete 
conoscenze del ruolo dei numerosi fenomeni geofisici che intervengono nel bilancio di 
radiazione della Terra, è impossibile stabilire con sicurezza quali siano le conseguenze a 
lunga scadenza di questi mutamenti indotti dall'uomo sull'atmosfera. 
Un'altra conseguenza dell'inquinamento è l'accumulo di calore di scarto liberato 
nell'atmosfera dalle varie attività produttrici di calore; per alcuni la quantità di calore 
somministrata all'ambiente è già superiore a quella smaltibile per irradiazione nello spazio 
e quindi la temperatura è destinata a salire con profonda alterazione del clima nell'arco di 
qualche decennio, per altri l'aumento di calore può essere compensato da attività che 
elevino l'albedo come l'espandersi delle superfici di cemento e di asfalto delle aree urbane 
o l'estendersi dei deserti. 
In definitiva, non si sa molto né sul complesso meccanismo di interazioni che regola 
l'ambiente fisico, né sulla portata delle interferenze climatiche prodotte dagli inquinamenti 
atmosferici. Solo il controllo sistematico della dispersione e delle modalità di trasporto 
degli inquinanti, delle variazioni dei valori di torbidità atmosferica, anidride carbonica e 
6
Capitolo I - L’ inquinamento atmosferico 
vapore acqueo, e di tutto ciò che ha effetti sull'albedo, condotto su scala mondiale con 
l'aiuto di adatti satelliti meteorologici, potranno fornire più precise indicazioni sull'effettiva 
portata dell'alterazione dell'ambiente fisico. 
 
 
 I.4 Gli inquinanti primari 
 
Monossido di carbonio (CO) 
 
Caratteristiche: il monossido di carbonio (CO) è un gas incolore, inodore e fortemente 
tossico; si forma durante la combustione delle sostanze organiche, quando questa è 
incompleta per difetto di ossigeno. 
Sorgenti naturali: i processi di ossidazione del metano, gli incendi boschivi, i gas di 
palude, le emissioni vulcaniche e le scariche elettriche nel corso di temporali. 
Sorgenti antropiche: le raffinerie di petrolio, gli impianti di produzione dell’acciaio e della 
ghisa, gli impianti termoelettrici ed, in ambiente urbano, soprattutto gli autoveicoli a 
benzina. Le concentrazioni urbane variano fra 20 e 60 mg/m
3
, con picchi mattina-sera, 
corrispondenti alle ore di punta del traffico. 
Effetti sulla salute: trattandosi di un gas altamente tossico, ad elevate concentrazioni è 
letale; esplica la sua azione sull’uomo formando con l’emoglobina un complesso 
irreversibile che inibisce il trasporto di ossigeno nel sangue, causando problemi al sistema 
respiratorio.  
L’esposizione ad elevate concentrazioni di CO causa cefalea, affaticamento, incoscienza 
ed infine morte. 
Gli individui affetti da cardiopatie, malattie polmonari, anemie e le donne in gravidanza 
sono i più sensibili. 
Effetti sull’ambiente: il monossido di carbonio, dopo ossidazione ad anidride carbonica 
(CO
2
), contribuisce all’incremento della temperatura nel globo terrestre (effetto serra); 
inoltre, in presenza di elevate concentrazioni di CO, sono stati osservati effetti dannosi 
nelle piante. 
Ruolo in atmosfera: la concentrazione atmosferica di CO è di circa 120 ppb
1
 nella 
troposfera non inquinata e di 1-10 ppm
2
 nell’aria inquinata di aree intensamente 
urbanizzate.  
                                                 
1
 ppb  : parts per billion (parti per miliardo) 
2
 ppm : parts per million (parti per milione) 
7
Capitolo I - L’ inquinamento atmosferico 
Il tempo medio di residenza del CO in atmosfera è di circa quattro mesi, e quindi il 
monossido di carbonio può essere utilizzato come tracciante dell’andamento temporale 
degli inquinanti primari al livello del suolo. 
 
 
Monossido di azoto (NO) 
 
Caratteristiche: gli ossidi di azoto, monossido (NO) e biossido (NO
2
), essendo presenti 
contemporaneamente nell’aria, sono comunemente indicati come NO
X
 e si formano 
durante le reazioni di combustione ad elevate temperature. Gli NO
X
 sono la principale 
fonte di O
3
 troposferico; reagiscono con gli idrocarburi sotto l’ azione dei raggi UV. Il 
monossido di azoto è un gas incolore ed inodore. L’ NO si produce in quantità maggiori 
dell’NO
2
 in dipendenza dalla temperatura di combustione e dalla quantità di ossigeno 
libero. 
Sorgenti naturali: comprendono i fulmini, gli incendi e le emissioni vulcaniche e dal suolo. 
Sorgenti antropiche: l’origine antropica è da attribuire ai trasporti, all’uso di combustibili 
per la produzione di elettricità e di calore ed, in misura minore, alle attività industriali. Forti 
quantità sono prodotte dai motori delle automobili, dagli impianti termici e dalle industrie 
che producono composti azotati. 
Effetti sulla salute e sull’ambiente: il monossido di azoto non è causa di danni diretti 
all’uomo e all’ambiente in generale. 
Ruolo in atmosfera: la concentrazione atmosferica del monossido di azoto è di 10-50 
ppt
1
 nella troposfera non inquinata e di 50-750 ppb nell’aria inquinata. L’importanza del 
ruolo del monossido d’azoto in atmosfera è legata alla reazione di ossidazione che 
produce biossido d’azoto, fondamentale nei processi di inquinamento secondario ed in 
particolare di smog fotochimico. 
 
 
Biossido di zolfo (SO
2
) 
 
Caratteristiche: è un gas pesante, incolore, dal caratteristico odore soffocante. Il biossido 
di zolfo viene liberato nell'atmosfera durante la combustione di combustibili fossili, come il 
gas naturale, il petrolio e il carbone, e costituisce uno dei più pericolosi inquinanti. 
                                                 
1
 ppt :   parts per thousand (parti per mille) 
8
Capitolo I - L’ inquinamento atmosferico 
Sorgenti naturali: le eruzioni vulcaniche, il fitoplancton marino, la fermentazione batterica 
nelle zone paludose. 
Sorgenti antropiche: sono costituite da centrali termoelettriche a carbone o olio 
combustibile, industrie, riscaldamento domestico e traffico stradale. 
Effetti sulla salute: a causa della sua elevata solubilità in H
2
O (per formare l’acido 
solforico H
2
SO
4
, uno dei componenti responsabili delle piogge acide), viene facilmente 
assorbito dalle mucose nasali; può causare costrizione dei bronchi in soggetti predisposti, 
anche a concentrazioni dell’ordine delle centinaia di ppb. Asmatici, bronchiti cronici, 
bambini ed anziani presentano maggiore suscettibilità. 
Effetti sull’ ambiente: l’acido solforico riflette le radiazioni solari (albedo), producendo un 
raffreddamento diretto della Terra e causa gravi danni ai laghi, alla vegetazione ed ai 
materiali per acidificazione delle precipitazioni. Anche la corrosione di molti monumenti e 
delle facciate degli edifici è provocata dalle piogge acide, o meglio dall'acido solforico in 
esse contenuto, che trasforma il calcare della pietra da costruzione in gesso. 
Ruolo in atmosfera: Il biossido di zolfo viene liberato nell'atmosfera durante la 
combustione di combustibili fossili, come il gas naturale, il petrolio e il carbone, e 
costituisce uno dei più pericolosi inquinanti. La concentrazione di biossido di zolfo nell'aria 
può variare da 0,01 a molte parti per milione. 
 
 
Idrocarburi 
 
Caratteristiche: in chimica organica, termine che individua una famiglia di composti 
costituiti interamente da atomi di carbonio e di idrogeno. Si tratta dei composti organici più 
semplici, dai quali possono essere derivati tutti gli altri. Vengono per comodità distinti in 
due grandi categorie, gli idrocarburi aciclici e gli idrocarburi ciclici. Nei primi, gli atomi di 
carbonio sono legati in modo da formare una catena di varia lunghezza che può 
presentare una o più ramificazioni laterali. Nei composti ciclici, invece, gli atomi di carbonio 
sono disposti a formare uno o più anelli chiusi. All'interno di questa suddivisione, viene 
definito saturo un legame semplice fra atomi di carbonio, insaturo un legame doppio o 
triplo. La principale suddivisione viene fatta fra idrocarburi contenenti e non l’anello del 
benzene, detti rispettivamente aromatici e alifatici.  
Sorgenti naturali: prodotti finali della decomposizione della materia organica ovvero 
immessi in atmosfera in seguito ad eruzioni vulcaniche o per combustione spontanea o 
direttamente dalle piante.  
9
Capitolo I - L’ inquinamento atmosferico 
Sorgenti antropiche: generalmente sono gli impianti di riscaldamento ed industriali nei 
quali si hanno processi di combustione incompleta e tutte le fasi di produzione, 
lavorazione, immagazzinamento e trasporto dei prodotti contenenti idrocarburi in cui può 
avere luogo l’evaporazione.  
Effetti sulla salute: alcuni componenti (benzene, toluene, xilene, ecc.) sono altamente 
cancerogeni. Altri, come gli idrocarburi aciclici ed aliciclici (se tutti gli atomi dell'anello sono 
atomi di carbonio), rappresentano un pericolo per la salute dell’uomo a concentrazione 
superiore a circa 500 ppm, provocando irritazione alle mucose ed asfissia. 
Effetti sull’ ambiente: i mezzi di trasporto rappresentano la fonte principale 
d’inquinamento da idrocarburi. Sulle piante si sono riscontrati effetti a carico dell’apparato 
fogliare. 
Ruolo in atmosfera: gli idrocarburi immessi in atmosfera permangono fino ad un periodo 
di circa 3 anni. La modalità di rimozione avviene per effetto del rimescolamento 
atmosferico al variare delle condizioni meteoclimatiche. 
 
 
Benzene (C
6
H
6
) 
 
Caratteristiche: il benzene è un liquido incolore, dall’odore caratteristico e molto forte; è il 
composto aromatico più semplice, altamente volatile, insolubile in acqua. E’ facilmente 
infiammabile e produce vapori esplosivi. 
Sorgenti naturali: prodotto commercialmente da petrolio, gas naturale e carbone. 
Sorgenti antropiche: le principali fonti sono dovute al traffico autoveicolare, ad alcuni 
processi industriali ed all’ evaporazione dei carburanti. 
Effetti sulla salute: se inalato in quantità elevate, è tossico e cancerogeno; 
l’intossicazione acuta si manifesta con sintomi neurologici: cefalea, stordimento, senso di 
costrizione al torace. Il benzene esercita un’ azione tossica sul midollo osseo con possibile 
induzione di leucemia.  
Effetti sull’ ambiente: la contaminazione dell’ambiente deriva principalmente dagli 
autoveicoli (80-90%). I livelli aumentano nei periodi invernali, in concomitanza 
dell’aumento del traffico, dell’accensione degli impianti di riscaldamento e dei fenomeni di 
inversione termica. 
Ruolo in atmosfera: il benzene è una molecola stabile e relativamente inerte; non ha un 
ruolo significativo nei processi d’inquinamento secondario. Proprio per la sua stabilità e 
per la prevalente antropicità delle sue sorgenti, questa specie può essere utilizzata come 
10
Capitolo I - L’ inquinamento atmosferico 
tracciante dell’ andamento temporale degli inquinanti primari al livello del suolo. La 
concentrazione di benzene nelle aree urbane varia fra le poche unità e le poche decine di 
ppb. 
 
 
Particolato sospeso (PTS, PM
10
) 
 
Caratteristiche: i PTS (particolato totale sospeso) sono particelle solide e liquide disperse 
nell’atmosfera, il cui diametro varia tra 0,1 e 100 µm; quelle con diametro superiore a 10 
µm sono scarse, fatta eccezione per località molto secche e ventose o in prossimità di una 
specifica fonte, in quanto tendono a depositarsi velocemente. Le condizioni 
meteorologiche come la temperatura, il vento, la pioggia, i fenomeni di inversione termica, 
hanno una grande influenza sulla distribuzione e la chimica delle polveri. 
Il particolato nell’aria può essere costituito da diverse sostanze: sabbia, ceneri, polveri, 
fuliggine, sostanze silicee di varia natura, sostanze vegetali, composti metallici, fibre tessili 
naturali e artificiali, sali, elementi come il carbonio o il piombo, ecc.  
In base alla natura e alle dimensioni delle particelle possiamo distinguere: 
- gli aerosol, costituiti da particelle solide o liquide sospese in aria e con un diametro 
inferiore a 1 micron (1 µm); 
-  le foschie, date da goccioline con diametro inferiore a 2 micron; 
-  le esalazioni, costituite da particelle solide con diametro inferiore ad 1 micron e rilasciate 
solitamente da processi chimici e metallurgici; 
-  il fumo, dato da particelle solide di solito con diametro inferiore ai 2 µm e trasportate da 
miscele di gas; 
- le polveri (vere e proprie), costituite da particelle solide con diametro fra 0,25 e 500 
micron; 
-  le sabbie, date da particelle solide con diametro superiore ai 500 µm.  
Le particelle primarie sono quelle che vengono emesse come tali dalle sorgenti naturali ed 
antropiche, mentre le secondarie si originano da una serie di reazioni chimiche e fisiche in 
atmosfera. Le particelle fini sono quelle che hanno un diametro inferiore a 2,5 µm, le altre 
sono dette grossolane. Da notare che il particolato grossolano è costituito esclusivamente 
da particelle primarie. 
Le polveri PM
10
 rappresentano il particolato che ha un diametro inferiore a 10 micron e 
vengono anche dette polveri inalabili perché sono in grado di penetrare nel tratto superiore 
dell’apparato respiratorio (dal naso alla laringe). 
11
Capitolo I - L’ inquinamento atmosferico 
Le polveri toraciche sono quelle in grado di raggiungere i polmoni. Le polveri PM
2,5
 
costituiscono circa il 60% delle PM
10
 e rappresentano il particolato che ha un diametro 
inferiore a 2,5 micron. Le PM
2,5
 sono anche dette polveri respirabili perché possono 
penetrare nel tratto inferiore dell’apparato respiratorio.  
Sorgenti naturali: le eruzioni vulcaniche, l’erosione delle rocce da parte del vento, la 
dispersione di materiali di origine vegetale. 
Sorgenti antropiche: il traffico, gli impianti di riscaldamento, gli impianti industriali 
(acciaierie, cementifici, inceneritori, ecc.) e più in generale qualsiasi processo di 
combustione. Le polveri derivano sia da fenomeni di abrasione superficiale e di erosione 
(dei manti stradali, dei pneumatici, ecc.) sia dai processi di combustione dei motori, 
principalmente diesel e ciclomotori a due tempi. 
Effetti sulla salute: la loro tossicità è dovuta alle caratteristiche chimico-fisiche e alle 
dimensioni delle particelle; infatti la capacità di penetrazione nell’apparato respiratorio è 
inversamente proporzionale alle loro dimensioni. Le polveri con diametro >10µm vengono 
bloccate nei primi tratti dell’apparato respiratorio dell’uomo mentre, quelle con diametro 
inferiore a 10µm (PM
10
) e a 2,5µm (PM
2,5
) raggiungono gli alveoli polmonari provocando 
infiammazioni o intossicazioni. Esse, inoltre, veicolano gas irritanti (SO
2
, NO
X
, ecc.), 
elementi tossici (ad es. il piombo) e sostanze cancerogene (idrocarburi policiclici aromatici, 
nitrocomposti, ecc.). 
Effetti sull’ ambiente: le polveri presenti nell'aria producono una nebbia densa e scura, il 
cosiddetto smog, riducendo la visibilità. Inoltre, determinano l’annerimento degli edifici e 
provocano un effetto corrosivo. 
Ruolo in atmosfera: gli spostamenti aerei troposferici hanno la capacità di movimentare 
con le polveri grandi quantità di inquinanti. Le polveri, se immesse direttamente nella 
stratosfera, possono ruotare attorno al globo terrestre anche per diversi anni ed avere così 
un consistente effetto sul clima. Il tempo di permanenza varia da pochi minuti a diversi 
giorni in funzione delle loro dimensioni e dello strato atmosferico interessato; le particelle 
più piccole, nel periodo freddo in cui si verificano fenomeni di inversione termica, possono 
rimanere in sospensione aerea per molte settimane. 
 
 
Piombo (Pb)   
 
Caratteristiche: elemento metallico denso, con colore grigio-bluastro, di simbolo Pb e 
numero atomico 82. Il piombo metallico è tenero, malleabile, duttile e, se riscaldato 
12
Capitolo I - L’ inquinamento atmosferico 
leggermente, può essere fatto passare attraverso piccoli fori. È poco resistente alla 
trazione ed è un cattivo conduttore di elettricità. Se esposto all'aria, varia rapidamente 
aspetto e assume una colorazione blu-grigiastra piuttosto opaca, molto diversa dalla 
consueta lucentezza metallica. 
Sorgenti naturali: eruzioni vulcaniche, incendi, ecc. Il piombo è abbondantemente diffuso 
in tutto il mondo sotto forma di solfuro, nel minerale chiamato galena e in minerali di 
secondaria importanza come la cerussite e l'anglesite.  
Sorgenti antropiche: inceneritori, combustibili per riscaldamento, materiali di scarto 
recuperati da vari processi industriali e quindi fusi, emissioni da traffico autoveicolare, 
consumo di pneumatici e freni, uso di anticrittogamici, ecc. 
Effetti sulla salute: i composti del piombo sono velenosi, tanto più quanto maggiore e la 
loro solubilità; la permanenza in ambienti contenenti polveri o vapori di piombo o suoi 
composti produce fenomeni di avvelenamento cronico detto “saturnismo”. Tali 
manifestazioni si verificano soltanto dopo che l’organismo ha accumulato una determinata 
quantità di questo metallo, e comprendono anemia, aumento della pressione sanguigna, 
debolezza, stipsi, coliche e, spesso, paralisi degli arti a livello dei polsi e delle caviglie. Il 
piombo può inoltre provocare fenomeni di amnesia, ovvero di perdita della memoria; se 
l’avvelenamento colpisce bambini, può ritardarne lo sviluppo motorio e causare problemi 
all'udito e all'equilibrio. 
Effetti sull’ ambiente: i composti del piombo esercitano un’attività tossica anche per le 
piante e gli animali; infatti alcuni di essi vengono largamente usati come componenti di 
anticrittogamici. 
Ruolo in atmosfera: il piombo, pur essendo presente in atmosfera in basse 
concentrazioni, per la sua elevata tossicità è altamente pericoloso.  
 
 
 
I.5 Gli inquinanti secondari 
 
Biossido di azoto (NO
2
)   
 
Caratteristiche: gli ossidi di azoto, monossido (NO) e biossido (NO
2
), essendo presenti 
contemporaneamente nell’aria, sono comunemente indicati come NO
X
 e si formano 
durante le reazioni di combustione ad elevate temperature. Il biossido di azoto ha un 
colore rosso-bruno ed  un odore pungente e soffocante. Viene prodotto sia durante la 
13
Capitolo I - L’ inquinamento atmosferico 
combustione sia per reazioni fotochimiche secondarie che avvengono in atmosfera in 
presenza di UV. 
Sorgenti naturali: sono legate alla denitrificazione batterica ed, in misura minore, 
all’attività vulcanica e ai fulmini. 
Sorgenti antropiche: l’origine antropica è da attribuire agli impianti di riscaldamento ed ai 
gas di scarico dei veicoli a motore (soprattutto diesel) in condizione di accelerazione ed a 
velocità elevate. 
Effetti sulla salute e sull’ambiente: il grado di tossicità dell’NO
2
 è quattro volte più 
elevato rispetto all’NO. Il biossido di azoto procura, a circa 13 ppm (24.400 ug/m
3
), 
irritazione alle mucose degli occhi e del naso. L’NO
2
 reagisce rapidamente con H
2
O per 
formare acido nitrico (HNO
3
), sia a livello delle mucose respiratorie che dell’ambiente, 
dove contribuisce alla formazione di piogge acide. Gli effetti sulle piante possono essere 
diretti ed indiretti, in seguito all’acidificazione delle piogge.  
Ruolo in atmosfera: il biossido di azoto gioca un ruolo centrale nei fenomeni di 
inquinamento fotochimico in quanto è l’intermedio fondamentale per la produzione di 
ozono, acido nitrico, acido nitroso e di tutta una serie di nitrocomposti tra cui gli idrocarburi 
policiclici aromatici nitrati. La concentrazione atmosferica di biossido di azoto varia tra 
alcune decine e circa 200 ppb. 
 
 
Ozono (O
3
)   
 
Caratteristiche: è un gas dall’odore pungente, molto reattivo e fortemente ossidante. Allo 
stato gassoso è di colore blu pallido; allo stato liquido assume colorazione più intensa ed è 
fortemente magnetico. E’ un inquinante secondario che ha origine dagli inquinanti primari 
(NO
X
, idrocarburi, ecc.) per effetto di complesse reazioni fotochimiche causate dalla 
radiazione solare. L'ozono è presente in piccole quantità in strati diversi dell’atmosfera. 
Nella stratosfera, in cui forma uno strato detto ozonosfera (strato dell'atmosfera terrestre 
compreso tra i 20 e i 30 km di quota), si forma per azione dei raggi ultravioletti emessi dal 
Sole sulle molecole di ossigeno, e svolge un ruolo essenziale per la vita sulla Terra, 
perché esercita un’azione filtrante nei confronti di queste radiazioni, fortemente penetranti 
e capaci di danneggiare il DNA degli organismi. Nella troposfera, ovvero nella fascia 
atmosferica più vicina alla superficie terrestre, la presenza dell’ozono è invece dovuta 
all’inquinamento dell’aria ed è legata soprattutto alle emissioni degli autoveicoli e delle 
industrie. Tipicamente l’ozono tende ad essere più elevato nelle aree suburbane nei giorni 
14
Capitolo I - L’ inquinamento atmosferico 
seguenti a quelli di traffico intenso, poiché è necessario un certo tempo per la sua 
formazione. 
Sorgenti naturali: in natura si produce in seguito a scariche elettriche nel corso di 
temporali e, soprattutto nel periodo estivo, per azione dell’irraggiamento solare. 
Sorgenti antropiche: dovute ad alcune attività lavorative quali ad esempio la saldatura, 
ed alla presenza di inquinanti primari che catalizzano la sua formazione. 
Effetti sulla salute: gli effetti irritanti dell’ozono (bruciore agli occhi e irritazione alla gola) 
si manifestano già alla concentrazione di 0,1 ppm. L’ozono in concentrazione superiore 
agli 80 ppb ha effetti acuti sui polmoni, le cavità nasali e la gola (ma i soggetti sensibili, ad 
esempio gli asmatici, risentono degli effetti dell’ozono anche a concentrazioni più basse. 
Effetti sull’ ambiente: l’ozono provoca danni ai materiali ed ai monumenti, causando un 
depauperamento de patrimonio culturale ed artistico, nonché ingenti perdite economiche. 
Tra gli effetti dell’ozono troposferico sull’ecosistema bisogna anche annoverare il suo 
contributo all’effetto serra, dovuto alla capacità di questa molecola di assorbire 
nell’infrarosso.                                                                                                                
Ruolo in atmosfera: la concentrazione di ozono può variare da qualche ppb a 200–
250ppb. La concentrazione di fondo di questo inquinante varia invece, alle nostre latitudini, 
fra i 30 e i 70 ppb, a seconda del periodo dell’anno. 
 
 
 
I.6 Le piogge acide 
 
Si tratta di un fenomeno dovuto all’inquinamento dell'aria, che consiste nella 
contaminazione dell’acqua piovana da parte delle sostanze tossiche presenti in atmosfera. 
E’ l’attività umana che, immettendo grandi quantità di inquinanti in modo localizzato nei 
centri urbani e nelle zone industriali, accentua il fenomeno delle piogge acide. 
La combustione del carbone, del petrolio e degli altri idrocarburi nei motori delle 
automobili, nelle centrali che producono energia termoelettrica o negli impianti di 
riscaldamento, oltre a produrre anidride carbonica (CO
2
) dà luogo anche alla produzione di 
altri agenti inquinanti, quali il piombo, l'anidride solforosa (SO
2
) e il biossido di azoto (NO
2
) 
e altri ossidi dell’azoto (detti genericamente NO
X
). In particolare, i combustibili fossili 
bruciando liberano ossidi (ovvero, composti in cui è presente l'ossigeno) non metallici che 
chimicamente sono anidridi acide; queste, venendo a contatto con l'acqua presente 
nell'atmosfera, producono diversi acidi quali l’acido solforoso (H
2
SO
3
), l’acido solforico 
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