Inquinamento Automobilistico

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lezione
Inquinamento Automobilistico
Tipo di risorsa Tipo: lezione
Materia di appartenenza Materia: Scuola Guida
Avanzamento Avanzamento: lezione completa al 100%.
Il Lachine Canal, a Montreal

L'Inquinamento è un'alterazione dell'ambiente, naturale o antropico, e può essere altrettanto di origine antropica o naturale. Esso produce disagi temporanei, patologie o danni permanenti per la vita in una data area, e può porre la zona in disequilibrio con i cicli naturali esistenti. L'alterazione può essere di svariata origine, chimica o fisica.

Definizione in base al contesto[modifica]

Tutto può essere inquinante, in base a dosi e modi. In teoria tutte le attività e l'ambiente costruito dall'uomo costituiscono l'inquinamento dell'ambiente naturale, in quanto interagiscono con lo stesso, mutandone la sua conformazione originaria. Tuttavia in alcuni casi il costruito può coesistere armonicamente con la struttura naturale, nel senso che non altera gli equilibri preesistenti nell'ambiente naturale o addirittura può contribuire a preservarli. Bisogna però ricordare che anche sostanze apparentemente innocue possono compromettere seriamente un ecosistema: per esempio latte o sale versati in uno stagno. Inoltre ciò che è velenoso per una specie può essere vitale per un'altra: alcune tra le prime forme di vita immisero nell'atmosfera grandi quantità di ossigeno come prodotto metabolico, velenoso per tutte le specie anaerobie allora predominanti.

La definizione di inquinamento dipende dal contesto, ovvero dal sistema naturale preso in considerazione e dal tipo di alterazioni introdotte; ecco alcuni esempi:

  • lo sviluppo massiccio di alghe e la conseguente eutrofizzazione di laghi e zone costiere è considerata inquinamento in quanto è alimentata da sostanze nutrienti provenienti da scarichi industriali, agricoli o residenziali;
  • L'ossido d'azoto prodotto dall'industria è dannoso, viene considerato forte inquinante in quanto in seguito all'azione fotochimica della luce solare viene trasformato in composti ulteriormente pericolosi;
  • le emissioni di biossido di carbonio, peraltro indispensabile alla vita, sono talvolta considerate inquinamento sulla base del fatto che hanno portato a un cambiamento climatico globale, determinato dal fenomeno dell'effetto serra. In ambienti politici di alcuni paesi occidentali, come gli Stati Uniti, si preferisce invece riferirsi al biossido di carbonio con il termine di emissione.

Tipologia[modifica]

Esistono molti tipi di inquinamento, suddivisi a seconda dell'elemento inquinante o dell'area inquinata, con frequenti commistioni dovute alla contiguità o alla stretta correlazione degli stessi (l'inquinamento dell'atmosfera si propaga agli spazi confinati, che contribuiscono in proprio; l'inquinamento del terreno percola fino alle falde acquifere).

Inquinamento globale[modifica]

L'insieme dei processi fisici, chimici e biologici che regolano l'ambiente del pianeta è detto "sistema Terra". L'uomo fa parte di questo sistema e condiziona fortemente il suo funzionamento. A causa dei comportamenti umani sono in atto numerosi cambiamenti globali. L'aumento di CO2 ha alterato il ciclo naturale per la riserva di carbonio, intesa come interscambio tra i vari strati della terra e l'atmosfera. Le emissioni di CO2 nei paesi sviluppati è aumentata dell'8% fra il 1992 e il 2008. Lo scambio di carbonio tra gli oceani e l'atmosfera non è più in equilibrio, per cui l'aumento di CO2 che si dissolve negli oceani rende più acide le acque con implicazioni negative per la fauna marina. Il bilancio degli scambi di carbonio tra l'atmosfera e la vegetazione terrestre è ancora in pari, ma la deforestazione selvaggia, per far posto a colture e infrastrutture turistiche, mette a rischio anche questo interscambio. Intanto l'emissione di gas serra in atmosfera aumenta l'effetto serra naturale aumentando le temperature medie globali provocando lo scioglimento dei ghiacciai, l'espansione termica degli oceani, l'alterazione climatica e l'aumento di fenomeni meteorologici estremi (alluvioni, uragani, ecc.) con conseguente dissesto idrogeologico.

Suddivisione in base al sito inquinato[modifica]

Inquinamento atmosferico[modifica]

Si può definire l'inquinamento atmosferico come la presenza nell'atmosfera terrestre, che si propaga all'atmosfera degli ambienti confinati, di tutti gli agenti fisici, chimici e biologici modificanti le caratteristiche naturali atmosferiche potendo causare un effetto dannoso su esseri viventi e ambiente; questi agenti di solito non sono presenti nella normale composizione dell'aria, oppure lo sono ad un livello di concentrazione inferiore. Esempio di inquinanti per ognuna delle tre classi di agenti sono: particolato carbonioso, idrocarburi, spore di antrace.
In genere gli agenti possono influire associando tra loro, anche in maniera sinergica effetti delle diverse classi; un particolato (fisico), può avere effetti anche per la sua composizione (chimica), e per l'adesione superficiale ad esso di allergeni biologici.

L'inquinamento può realizzarsi sia a livello locale che a livello globale.

I principali inquinanti sono: ossidi di azoto, ossidi dello zolfo (SO2 e SO3), e del carbonio (CO e CO2); composti organici volatili e in particolare idrocarburi aromatici mono e policiclici, alogenuri organici come i freon, ozono, radicali liberi (a emivita breve, come prodotto di reazioni chimiche e fotochimiche), piombo e altri cosiddetti metalli pesanti, il particolato.

Gli inquinanti hanno un ruolo in molte patologie. Per quello che riguarda l'inquinamento atmosferico le più studiate sono quelle a carico dell'apparato polmonare, cardiocircolatorio e del sistema immunitario; tra le tante: tumori, disturbi del sistema immunitario, allergie, asma. Tra le principali fonti di rilascio di inquinanti nell'atmosfera si annoverano gli impianti chimici industriali, gli inceneritore, i motori a scoppio degli autoveicoli, le combustioni in genere.

Inquinamento urbano[modifica]

L'inquinamento urbano è dovuto alla concentrazione degli inquinanti presenti nell'aria (gas di scarico delle automobili combinati al clima) e alle caratteristiche urbanistiche. Una delle strategie finalizzata al miglioramento della qualità dell'aria nelle aree urbane è l'utilizzo di specie arboree, che attraverso la fotosintesi possono fissare la CO2 e immagazzinare l'eccesso come biomassa (carbon sequestration); inoltre attraverso l'ombreggiamento e la traspirazione contribuiscono a mitigare la temperatura dell'aria.

Suddivisione in base all'agente inquinante[modifica]

Inquinamento acustico[modifica]

L'inquinamento acustico è l'insieme degli effetti negativi prodotti dai rumori presenti negli ambienti acustici. Il rumore provoca sull'uomo effetti disturbanti non solo per il fisico ma anche per la psiche, condizionando lo studio, il lavoro, lo svago ed il sonno, può provocare lesioni all'orecchio e la perdita parziale o totale dell'udito. Di solito crea senso di stanchezza, nausea, ipertensione, nervosismo, disturbi gastrici, mal di testa, difficoltà a concentrarsi e a dormire, vertigini.

Inquinamento termico[modifica]

Per inquinamento termico si intende un'anomalia, di causa antropica, delle temperature registrate all'interno di un ecosistema.

Tipologie[modifica]

Vi sono due tipologie d'inquinamento termico:

  • l'inquinamento termico diretto: quando la sorgente inquinante agisce direttamente immettendo energia termica nell'ecosistema in cui si colloca, provocandone un innalzamento di temperatura immediato ed elevato;
  • l'inquinamento termico indiretto: quando gli effetti delle sorgenti inquinanti si ripercuotono a scala globale. In questo caso le sorgenti inquinanti sono essenzialmente gas che cambiano il clima come il metano, idrocarburi alogenati e anidride carbonica, responsabili dell'effetto serra.
Conseguenze dell'inquinamento diretto[modifica]

L'inquinamento termico diretto è spesso riconducibile alla situazione in cui un'industria riversa nel mare o in un fiume tonnellate di acque di raffreddamento con pesanti effetti sulla biologia sugli ecosistemi acquatici, come:

  • proliferazioni delle specie tolleranti il calore
  • proliferazioni di batteri e altri agenti patogeni
  • allontanamento o moria delle specie intolleranti al calore
  • la morte della flora batterica
  • alterazioni nella struttura delle comunità e nel funzionamento dell'ecosistema.

Inoltre è importante ricordare che un aumento della temperatura implica diminuzione della solubilità dell'ossigeno che può provocare la perdita di specie sensibili.

Anche l'isola di calore urbana può considerarsi un inquinamento termico diretto; nei centri urbani, infatti, la temperatura risulta essere maggiore di 3,5-8 °C rispetto alle periferie o alla campagna.

Conseguenze dell'inquinamento indiretto[modifica]

Il secondo tipo di inquinamento è considerabile come un aspetto del riscaldamento globale e dell'effetto serra.

L'effetto serra consiste in un riscaldamento del pianeta per effetto dell'azione dei cosiddetti gas serra, cioè composti presenti nell'aria a concentrazioni relativamente basse. Questi particolari gas permettono alle radiazioni solari di passare attraverso l'atmosfera, nello stesso tempo però ostacolano il passaggio verso lo spazio di parte delle radiazioni infrarosse provenienti dalla superficie della Terra e dalla bassa atmosfera.

Ci sono però conseguenze sia sull'ambiente che sull'uomo:

  1. L'aumento della concentrazione dei gas serra in atmosfera sta causando un incremento della temperatura globale della Terra, gli ultimi dodici anni infatti sono stati tra i più caldi mai registrati. Questo aumento è stato registrato soprattutto nelle aree urbane, sia a causa dei cambiamenti nelle coperture dei terreni che il maggior utilizzo di energia.
  2. Per le persone con problemi cardiovascolari le temperature alte provocano un maggior lavoro a carico del sistema respiratorio, e un'attività maggiore per mantenere costante la temperatura interna.
Leggi italiane[modifica]

Le vigenti leggi in materia di inquinamento termico (10.05.1976 n. 319 e 21.12.1979 n. 650) impongono, per gli scarichi superficiali in ambienti idrici, il rispetto dei seguenti punti:

  • 35 °C come valore massimo della temperatura dello scarico nel punto di immissione nel corpo ricevente;
  • 3 °C come massimo sovralzo termico, rispetto alla temperatura del corpo naturale, entro 1.000 m dal punto di immissione.

Tutte le principali normative emanate, a livello nazionale e locale, per far fronte a questa emergenza tendono a rimuovere i principali fattori causali del fenomeno.

Sostanze tossiche inquinanti[modifica]

In tutti i casi di inquinamento possiamo individuare delle sorgenti, i produttori, e dei recettori. Gli effetti sui recettori sono differenti per diverse concentrazioni e a seconda dei tempi di esposizione che possono essere:

  • brevi (secondi-minuti)
  • medi (ore-giorni)
  • lunghi (mesi-anni).
Lamine di piombo di una batteria abbandonata in un parco fluviale

Per quanto riguarda la tossicità acuta, uno dei parametri più utilizzati è la cosiddetta DL50, ovvero la dose che uccide il 50% di individui sottoposti a tale dose, generalmente testata su piccoli animali da esperimento (ratti, topi, conigli), citati nella definizione, come pure citata è la via di somministrazione. Le unità di misura dei DL50 sono milligrammi di sostanza per chilogrammo di peso dell'individuo: si tratta di una misura della tossicità acuta.

In base a questo parametro le sostanze si dividono in:

  • scarsamente tossiche (ad esempio l'alcool etilico): DL50 (ratto, orale)= 9500 mg/kg;
  • moderatamente tossiche (ad esempio il sale da cucina): DL50 (ratto, orale)= 3000 mg/kg;
  • molto tossiche (ad esempio il Diclorodifeniltricloroetano - DDT): DL50 = 113 (ratto, orale) mg/kg;
  • super tossiche (ad esempio alcune tossine del botulino): DL50 = 0,0001 mg/kg.

Tra gli elementi ed i composti chimici semplici, i più tossici, per ingestione, ci sono:

  • bario: dose letale media 250 mg/kg;
  • arsenico: dose letale media 45 mg/kg;
  • mercurio: dose letale media 23 mg/kg;
  • cianuro: dose letale media 10 mg/kg;
  • selenio: dose letale media 5 mg/kg;

Dal punto di vista della tossicità cronica, le sostanze possono essere suddivise in:

  • Sostanze cancerogene: in grado di provocare tumori. Quantunque molteplici sostanze, in studi correlazionali o in esperimenti di laboratorio su animali, siano risultate correlate alla formazione di tumori, sono relativamente meno quelle che sono state scientificamente dimostrate cancerogene per gli esseri umani; tra esse: fibre di amianto, composti del cromo esavalente, cloruro di vinile, benzo[a]pirene, diossina, catrame, benzene raggi X e raggi UV.
  • Sostanze teratogene: in grado di provocare malformazioni sui feti; tra queste: mercurio metile, composti del piombo, alcool etilico, dietilstilbestrolo (DES), talidomide, raggi X.
  • Sostanze mutagene: in grado di innescare mutazioni che possono portare al cancro; tra queste: composti di piombo e mercurio, benzo[a]pirene, gas nervino, raggi X e raggi UV

Inquinamento e salute[modifica]

L'effetto cancerogeno e l'effetto lesivo sull'apparato respiratorio sono già noti da diverso tempo, ulteriori studi hanno inoltre dimostrato un correlazione fra gas di scarico ed altre patologie di altri apparati: 

  • apparato cardiovascolare: ricercatori scozzesi e svedesi, in uno studio pubblicato nel 2007 sul New England Journal of Medicine, hanno dimostrato un effetto lesivo su pazienti con storia di precedente infarto cardiaco, dopo esposizione a gas di scarico con un aumento dell'ischemia miocardiaca valutabile anche all'elettrocardiogramma;
  • sistema nervoso: la sua manifestazione più nota è nel cosiddetto “mal di testa da traffico”. L'emicrania insorta dopo viaggi in autostrada non si correla solo alle lunghe code, ma all'effetto del particolato e delle polveri sottili. Da quanto emerge da un lavoro di  una squadra di scienziati olandesi pubblicato su Particle and Fibre Toxicology. Un gruppo di volontari per un'ora hanno respirato gas di scarico riportando oltre alla già note alterazioni respiratorie e circolatorie anche un'emicrania legata ad alterazioni delle funzioni cerebrali misurate attraverso elettroencefalogrammi seriati. Tale fenomeno che perdura anche dopo oltre mezzora dall'allontanamento dell fonte inquinante, interferisce anche nel processo di acquisizione delle informazioni e con i processi della memoria;
  • apparato oculare: una persistente lacrimazione da irritazione della congiuntiva si è anche notata durante il periodo invernale e sembra anche questa correlarsi con l'azione irritante degli inquinanti definendola “congiuntivite da traffico”. Alcune sostanze tossiche che si possono trovare atmosfera sono: arsenico, amianto, benzene, tetracloruro di carbonio, cromo, diossano, dibromuro e dicloruro di etilene, metalli pesanti (piombo, cadmio, nichel, arsenico, uranio), nitrosoammine, percloroetilene, idrocarburi policiclici aromatici (IPA), cloruro di vinile, clorofluorocarburi (CFC). Inoltre uno dei maggiori agenti inquinanti presenti nell'aria è il particolato prodotto dalle combustioni, che viene classificato in base al diametro medio delle particelle solide (in micron).

Tecnologie Contro l'inquinamento[modifica]

Varie sono le Novità Tecnologiche nel campo dei Veicoli Usate per contrastare l'Inquinamento eccone alcune.

Veicoli Euro VI[modifica]

Euro VI è un insieme di standard europei sulle emissioni inquinanti che si applica ai veicoli stradali nuovi venduti nell'UE. In particolare, tale norma è in vigore dal 1º settembre 2014 per le omologazioni di nuovi modelli mentre è diventata obbligatoria dal 1º settembre 2015 per tutte le vetture di nuova immatricolazione.

Nell'ambito di una politica volta a ridurre l'inquinamento atmosferico, e sulla base degli studi relativi alla chimica ambientale dell'aria sugli inquinanti di fonte veicolare, limita le emissioni secondo schemi diversi; alcuni parametri di riduzione percentuale di massima, per particolato, ossidi di azoto e Total petroleum hydrocarbon (TPH) arrivano a 80 mg gli ossidi di azoto e fino a 170 mg quelle di TPH e di ossidi di azoto da parte dei diesel.

Inoltre il passaggio da EU6b a EU6c comporta una diminuzione del PN (particle number) da 6 × 1012 a 6 × 1011.

Veicoli Ibridi[modifica]

Motore termico con alternatore e motore elettrico

Un Veicolo Ibrido, più propriamente veicolo a propulsione ibrida, è un veicolo dotato di un sistema di propulsione a due o più componenti, ad esempio motore elettrico con motore termico, che lavorano in sinergia fra di loro.

I veicoli in cui coesistano due o più forme di accumulo di energia, al fine della generazione di energia meccanica, sono detti veicoli ibridi. Da non confondere con i veicoli bimodali, che sono veicoli che possono funzionare con energia fornita dall'esterno oppure con un accumulatore a bordo, come ad esempio i filobus con batterie.

Veicolo Elettrico[modifica]

Tesla Roadster, l'auto elettrica prodotta dalla Tesla Motors in vendita dal 2008.

L' Auto Elettrica è un'automobile con motore elettrico che utilizza come fonte di energia primaria l'energia chimica immagazzinata in un "serbatoio" energetico costituito da una o più batterie ricaricabili e resa disponibile da queste al motore sotto forma di energia elettrica.

Comparsi i primi prototipi nella prima metà dell'Ottocento, la storia dell'auto elettrica ha registrato alcuni progressi tecnologici in parte comuni rispetto alla generale evoluzione del settore automobilistico e in parte derivati dalla peculiarità della presenza a bordo delle batterie come serbatoio di energia.

I veicoli elettrici hanno complessivamente una maggiore efficienza energetica rispetto a quasi tutti i motori a combustione interna. Un motore a benzina ha una efficienza energetica del 25-28%, un diesel si avvicina al 40%, mentre un motore elettrico a induzione in corrente alternata ha un'efficienza del 90% grazie anche a una notevole riduzione degli attriti interni. Per rendere equo e corretto il paragone tra i due tipi di propulsione energetica occorre però considerare l'intero ciclo di produzione e utilizzo dell'energia in gioco visto che l'energia elettrica è una fonte di energia secondaria ottenuta in massima parte a partire da fonti fossili (si veda paragrafo "efficienza").

I veicoli elettrici in commercio hanno un'autonomia che varia di molto, dai 150 km ai 250 km per le berline. I veicoli elettrici non utilizzano direttamente combustibili di origine fossile, e per produrre energia per il loro funzionamento possono essere utilizzate fonti alternative, riducendo la dipendenza dal petrolio. Sono più silenziosi rispetto ai motori a combustione interna e non producono fumi nocivi.

Come svantaggi si ha una limitata autonomia tra le ricariche, il tempo di ricarica e la scarsa durata della carica delle batterie, anche se con l'avanzare della ricerca nuovi tipi di batterie ricaricabili e nuove tecnologie ne hanno incrementato l'autonomia e la vita utile, riducendone contemporaneamente il tempo di ricarica.

Oltre ai veicoli elettrici "puri" esistono i veicoli ibiridi, che nell'ambito di un unico sistema di propulsione montano due differenti motori. I veicoli ibridi più diffusi sono quelli che combinano un motore elettrico e un motore a combustione interna.