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Emissioni e deposizioni atmosferiche




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EMISSIONI E DEPOSIZIONI ATMOSFERICHE

In questo paragrafo viene considerata l’evoluzione delle emissioni e delle deposizioni in Europa, dal 1980 al 2006, per ossidi di zolfo e azoto, ammonio (composti acidificanti) e metalli pesanti di origine antropica. Successivamente viene analizzata la situazione italiana più in dettaglio.



1 Il quadro generale europeo

1.1 Ossidi di zolfo

Dal quadro generale, emerge che nella maggior parte d’Europa si è registrato un calo costante e di ampie proporzioni delle emissioni di zolfo (Lövblad et al., EMEP 2004). La riduzione media complessiva è stata circa del 70% con marcate differenze fra i vari Paesi; vicina al 90% per Austria, Germania, Svizzera e Paesi del Nord Europa, mediamente intorno al 40% per le regioni del sud est Europa. In alcuni Paesi del bacino Mediterraneo si è avuto, al contrario, un incremento delle emissioni (Tab.3).

La maggiore riduzione si è verificata a partire dai primi anni ’90, grazie alla ripresa economica dell’est europeo. La diminuzione nelle emissioni ha avuto come risultato quello di ridurre i livelli di inquinamento atmosferico e, nel complesso, ambientale. La riduzione di solfato in aria e nelle deposizioni, che ha portato ad un incremento del pH delle piogge, è diminuita anche se non altrettanto marcatamente come le emissioni (Fig.5).

Per quanto riguardo il biossido di zolfo la tabella 4 mostra come nel periodo 1990-2004 più della metà  dei Paesi europei abbia ridotto di circa il 60% le emissioni in atmosfera, mentre circa un quarto di questi più dell’80%. Solo due Paesi riportano un incremento dei livelli di emissione (Turchia e Grecia), che può essere spiegato da un maggiore tasso di crescita della loro economia e una relativa aumentata domanda di energia.


Tab. 3 Riduzioni significative delle emissioni di composti dello zolfo nel periodo 1980-2000 (Lövblad et al., EMEP 2004).

Austria

90%

Bielorussia

80%

Republica Ceca

85-90%

Danimarca

90%

Estonia

65-70%

Finlandia

85-90%

Francia

80%

Germania

90%

Italia

75%

Lettonia

85%

Lituania

85%

Olanda

85-90%

Norvegia

80%

Polonia

60-65%

Republica Slovacca

85%

Svizzera

80-85%

Svezia

85-90%

Gran Bretagna

90%

Tab. 4 Riduzioni percentuali nelle emissioni di SO2 nel periodo 1990-2004 e previsioni al 2010.

1990-2004

%

2010

%

Partecipanti al protocollo di Gothenburg

Bulgaria

-53,7

-57,0

Danimarca

-86,9

-70,0

Finlandia

-68,0

-55,0

Germania



-89,4

-90,0

Gran Bretagna

-77,5

-83,0

Lettonia

-95,9

-10,0

Lituania

-84,8

-35,0

Lussemburgo

-84,6

-73,0

Paesi Bassi

-65,1

-75,0

Norvegia

-52,8

-58,0

Portogallo

-36,0

-53,0

Repubblica Ceca

-67,9

-85,0

Romania

-47,7

-30,0

Slovacchia

-82,1

-80,0

Slovenia

-72,2

-86,0

Spagna

-35,3

-65,0

Svezia

-59,8

-44,0

Svizzera

-59,9

-40,0

Firmatari protocollo di Gothenburg

Austria

-60,8

-57,0

Belgio

-57,3

-72,0

Croazia

-52,2

-61,0

Francia

-63,7

-68,0

Grecia

10,3

7,0

Ireland

-61,8

-76,0

Italy

-72, 4

-70,0

Ungheria




-76,3

-46,0

Altri

Albania

-56,8

-59,5

Federazione russa

-69,6

-59,7

Turchia

18,0

12,4

Ucraina

-70,8

-48,0


a)

b)

c)

Fig. 5 Distribuzione spaziale della riduzione di emissioni di SO2 (ty-1) in Europa.

a) 1980-1990, b)1990-2000, c) 2000-2004 (EMEP, 2007)

Al fine di raggiungere gli obiettivi fissati per fine 2010 dal Protocollo di Gothenburg sono previste, come si osserva in tabella 4, ulteriori rilevanti diminuzioni percentuali nelle emissioni ossido di zolfo per tutti i Paesi europei.

Contemporaneamente a queste riduzioni, tuttavia si osservano e sono previsti incrementi nelle emissioni e deposizioni di ossidi di zolfo, pari a circa il 20-30%, derivanti dal settore della navigazione internazionale (proiezioni tendenziali al 2020, Convenzione internazionale MARPOL 73/78 adottata nel 1997 ed entrata in vigore in data 19 maggio 2005 sulla riduzione del tenore di zolfo). L’International Maritime Organization ha stimato in 22,7 milioni di tonnellate le emissioni di ossidi di zolfo nel 2006, provenienti dal settore dei trasporti marittimi che utilizza combustibili ad alto tenore di zolfo, con un incremento a 26,2 milioni di tonnellate nel 2020, secondo uno scenario “Business-as-usual” (J. Alcampo, “Scenarios as Tools for International Environmental Assessments”). In Italia la navigazione è responsabile di 12.645 migliaia di tonnellatedi CO2, e di 198 migliaia di tonnellate di ossidi di azoto, rispettivamente pari al 9% e al 27% del totale emesso dal settore dei trasporti. Ma è soprattutto responsabile della quasi totalità (96%) delle emissioni di zolfo, sottoforma di SO2 (IMO, 2009).

E’ da sottolineare il fatto che il problema legato alle emissioni delle navi da trasporto non è incluso nel Protocollo di Gothenburg e nonostante siano stati presi alcuni provvedimenti il problema delle riduzioni delle emissioni di SO2 ed NOx è attualmente in discussione presso l’organo competente IMO (International Maritime Organization).

1.2 Ossidi di azoto

Per quanto riguarda gli ossidi di azoto il calo registrato nelle emissioni risulta generale, meno rapido rispetto alle emissioni di azoto, e solo a partire dal 1990 circa (Tab.5). La riduzione totale è stimabile intorno al 30-40% (Lövblad et al., 2004). La riduzione che si è avuta dai primi anni ’90 al 2006 è principalmente dovuta alla diminuzione delle emissioni derivanti da impianti di combustione industriali e domestici (circa il 40%), mentre la riduzione nel settore dei trasporti si aggira attorno al 25%. Grandi riduzioni nelle deposizioni di ossidi di azoto sono state registrate nei primi anni ’90 (Tab.5) e hanno coinvolto soprattutto Germania, Repubblica Ceca ed altri stati dell’est Europeo, quali Ucraina, Repubbliche baltiche e Bulgaria. Tuttavia, molti Paesi sono ancora lontani dal raggiungimento degli obiettivi prefissi dal Protocollo di Gothenburg. Soltanto due dei partecipanti al protocollo (la Romania e la Bulgaria) hanno ottenuto nel 2004 una riduzione nella deposizione degli NOx superiore alle previsioni modellistiche per il 2010.

 Più della metà dei firmatari e dei partecipanti al Protocollo di Gothenburg difettano del 20% o di più nella riduzione designata al 2010 e per molti Paesi si stima addirittura il 30-40%.

Le maggiori deposizioni di azoto, così come per lo zolfo, si verificano nelle regioni che presentano le emissioni più cospicue.

Tab. 5 Riduzioni significative delle emissioni degli ossidi di azoto nel periodo 1990-2000 (Lövblad et al., EMEP 2004).

Austria

10%

Bielorussia

50%

Republica Ceca

45-50%

Danimarca

25%

Estonia

40%

Finlandia

20%

Germania

40%

Italia

20-25%

Lettonia

65%

Lituania

70%

Norvegia

1%

Polonia

35%

Republica Slovacca

50%

Svizzera

30%

Svezia

30%

Gran Bretagna

45%

 L’azoto ossidato viene trasportato per distanze maggiori e contribuisce al problema dell’ozono troposferico poiché gli NOx sono importanti precursori della formazione dell’ozono.

In figura 6 sono presentati i risultati relativi alle deposizioni di ossidi di azoto in Europa per gli anni 1990, 1995, 2000, 2004 e la previsione secondo il Protocollo di Gothenburg al 2010 calcolati dall’EMEP (2006).

a) 1990

b) 1995

c) 2000

d) 2004

e) 2010 Protocollo di Gothenburg

Fig.6 Deposizioni di ossidi di azoto in Europa (mg Nm-2) (EMEP, 2006).



1.3 Ammoniaca

 Le emissioni di ammoniaca hanno origine prevalentemente da attività agricole (Buijsman et al., 1987). I gas si disperdono in atmosfera, con un tempo di residenza di circa sette giorni (Lorenzini & Nali, 2005), durante i quali vengono trasportati a grande distanza dai venti, causando effetti in zone lontane dal punto di emissione.

Le emissioni a livello Europeo, come si può osservare in tabella 6, sono calate di circa il 20% con ampie differenze fra i Paesi; le maggiori riduzioni sono state registrate negli stati dell’Europa centro-orientale, grazie ad un cambiamento delle attività e maggiori misure di controllo nel settore dell’agricoltura (EMEP, 2004), mentre in altre regioni i tassi di diminuzione si attestano intorno al 10% e nel bacino Mediterraneo le emissioni risultano costanti nell’ultimo decennio se non addirittura in aumento.

Tab. 6 Riduzioni delle emissioni di ammonio in Europa (Lövblad et al., 2004).

Republica Ceca, Hungheria, Polonia e republica Slovacca

-46%

Austria, Svizzera e Germania

-23%

Estonia, Lituania, Lettonia e Russia

-48%

Danimarca, Finlandia, islanda, Norvegia e Svezia

-10%

Belgio, Lussemburgo, Olanda, Irlanda e Gran Bretagna

-13%

Francia, Grecia, Italia, Portogallo e Spagna

+1%

Albania, Armenia, Bielorussia, Bosnia-Herzegovina, Bulgaria, Croazia, Cipro, Georgia, Kazakhistan, Republica Moldava, Romania, Slovenia, Macedonia,Turchia e Ucraina

-12%

TOTALE EUROPEO

~20%

Mediamente comunque il trend in Europa delle emissioni di ammonio resta costante e ne si ha la conferma confrontando le mappe in figura 7 che mostrano una distribuzione spaziale in atmosfera di ammonio totale del tutto simile, nel 1980 (a) e a distanza di dieci anni (b) (Fagerli e Hjelbrekke, EMEP 2004).

a) 1980

b) 1990

Fig. 7 Distribuzione spaziale in aria di ammonio gassoso e particolato in Europa Europa (mg Nm-2) (EMEP, 2004).

 

1.4 Metalli pesanti

I metalli pesanti di maggior interesse per il Programma EMEP, per via della loro tossicità, non solo ambientale ma anche per la salute umana, sono piombo, cadmio e mercurio.

Durante gli ultimi quarant’anni vi è stata una continua riduzione nelle emissioni di metalli pesanti in atmosfera, grazie soprattutto ad una migliore conoscenza riguardo alle sorgenti di emissione e ad una più avanzata tecnologia di contenimento applicata direttamente alle fonti antropiche.

I trend relativi alle emissioni antropiche di piombo, cadmio e mercurio nel periodo 1990-2006 sono indicati nella figura 8, dove si nota una riduzione per tutti e tre i metalli, rispettivamente dell’88% per piombo, 50% per cadmio e del 46 % per il mercurio. Si stima una ulteriore potenziale di riduzione relativo alle emissioni fino al 2010 pari circa al 40% per cadmio, cromo e nichel e di circa il 57% per piombo (Pacyna et al., 2007).

Nonostante ciò, il contributo del trasporto transfrontaliero rimane considerevole in molti Stati europei; ad esempio nel 2005 il contributo nelle deposizioni di piombo e cadmio attraverso masse d’aria convettive come fattore di trasporto varia dal 20 a quasi il 50% in diverse parti d’Europa (EMEP, 2007).

La combustione, specialmente del carbone, è ancora fonte principale di emissioni antropogeniche di tutti metalli pesanti studiati (Bowen 1979).

Fig. 8 Emissioni antropiche totali di piombo, cadmio e mercurio nelle regioni del Programma EMEP (escluse le regioni dell’Asia Centrale) nel periodo 1990-2006 (EMEP, 2008).

L’implementazione delle direttive comunitarie recepite dal D.Lgs. 152 in applicazione alla direttiva 2004/107/CE del 15/12/07 e di altri accordi internazionali, quali il protocollo di Aarhus sui metalli pesanti (UN/ECE 1998) ed il protocollo di Kyoto del 1997, possono essere intesi come validi strumenti al fine di ottenere forti riduzioni di emissioni antropiche in atmosfera.

Nonostante la riduzione generale, il contributo del trasporto transfrontaliero rimane considerevole per molti Paesi europei. La distribuzione spaziale delle deposizioni di piombo in Europa e nelle aree confinanti corrisponde in misura significativa ai modelli relativi alle emissioni per aree antropizzate e naturali (fig. 9). Le deposizioni per il 2005 in Europa variano da 0,2 a 2,5 kg km-2a-1.

Fig. 9 Distribuzione spaziale delle deposizioni di piombo (kg km-2a-1) in Europa nel 2005 (EMEP, 2007).

Fig. 10 Distribuzione spaziale delle deposizioni di cadmio (g km-2a-1) in Europa nel 2005 (EMEP, 2007).

I dati ufficiali relativi al totale delle emissioni antropogeniche nell’anno 2005 registravano circa 245 tonnellate di cadmio, pari al totale registrato nell’anno precedente. Per quanto riguarda le deposizioni, per le stesse Regioni dell’ambito EMEP, il totale è stato valutato circa 180 tonnellate (Ilyin et al., 2006).

La distribuzione spaziale di cadmio sulle regioni del Programma EMEP (EMEP, 2007) è mostrata in figura 10 dove si stima una variazione compresa tra 15 e 200 g km-2a-1. I flussi più alti sono stimati per la Macedonia, seguita dalla Polonia, Bulgaria e Slovacchia, a causa degli alti livelli di emissione a livello nazionale. Il contributo dei Paesi non-EMEP rispetto ai Paesi Europei varia dal 3% per la Polonia a quasi il 70% per l’Islanda. Tuttavia, nella maggior parte dei Paesi questo contributo è di meno del 25% della deposizione totale.

2 Il quadro italiano e la situazione nell’area di studio

2.1 Ossidi di zolfo, azoto e ammoniaca

La considerevole diminuzione delle emissioni di ossidi di zolfo in Italia (Fig. 11), così come quasi in tutti gli altri Paesi firmatari del protocollo UNECE, ha portato ad un generale loro decremento sia in atmosfera che nelle deposizioni atmosferiche.

In particolare, i trend nella chimica delle deposizioni atmosferiche nell’area di studio sono in accordo con quelli evidenziati in altre aree europee e sono da mettere in relazione alle variazioni intervenute nelle emissioni in atmosfera dei composti di zolfo e azoto. In figura 12 sono invece rappresentati i flussi di deposizione degli ioni solfato, ammonio e nitrato nella stazione di Verbania Pallanza, per la quale si possiede la serie storica di dati più lunga sulle deposizioni atmosferiche ed è quindi possibile valutare l’evoluzione a lungo termine.

L’avvenuta diminuzione dei solfati, da un picco massimo di 225 meq m-2 a-1 nel 1981 a circa 40 meq m-2 a-1 nel 2007, ha portato come conseguenza all’aumento dei valori medi annui di pH, rilevando una chiara diminuzione del fenomeno di acidità nelle piogge. Per quanto riguarda gli ioni nitrato ed ammonio non si evidenzia lo stesso trend tranne una lieve tendenza alla diminuzione a partire dal 2002.

Fig. 11 Emissioni antropogeniche in Italia dal 1980 al 2006 di SOx, NOx ed NH (ISPRA, 2008).

                                        

Fig. 12  Flussi di deposizioni atmosferiche annui nella stazione di Verbania Pallanza (meq m-2 a-1) (Tornimbeni, comunicazione personale, 2008).

2.2 Metali pesanti

A partire dagli anni ’90 le emissioni di piombo, ed in parte anche cadmio, hanno subito una considerevole riduzione (Fig. 13). Dalla figura 14 emerge inoltre come le emissioni italiane di questi due metalli contribuiscano al trasporto transfrontaliero, interessando soprattutto il bacino del mar Mediterraneo (Harmens et al., 2007,  Migon et al., 2007). All’incirca il 65% del piombo ed il 68% circa del cadmio emessi in Italia viaggiano oltre i confini, mentre a livello nazionale il contributo è pari a circa il 35% per il piombo ed il 32% per il cadmio.

Fig. 13 Trends delle emissioni di Pb e Cd (ta-1) in Italia 1990-2006 (ISPRA, 2009).

Fig. 14 Distribuzione annuale delle ricadute da deposizioni atmosferiche di Pb e Cd provenienti dall’Italia nel 2006 (EMEP, 2006).

Nell’area di studio le concentrazioni rilevate nelle deposizioni atmosferiche di piombo e soprattutto quelle di cadmio sono quasi sempre sotto il limite di rilevabilità (Tornimbeni, comunicazione personale, S.It.E. 2009).


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