Inquinamento atmosferico

Inquinamento atmosferico

IL CONCETTO

Si può definire l'inquinamento atmosferico come la presenza nell'atmosfera di sostanze che causano un effetto misurabile sull'essere umano, sugli animali, sulla vegetazione o sui diversi materiali; queste sostanze di solito non sono presenti nella normale composizione dell'aria, oppure lo sono ad un livello di concentrazione inferiore.
Gli inquinanti vengono solitamente distinti in due gruppi principali: quelli di origine antropica, vale a dire prodotti dall'uomo, e quelli naturali.
I contaminanti atmosferici, possono anche essere classificati in primari, quindi liberati nell'ambiente come tali (come ad esempio il biossido di zolfo ed il monossido di azoto) e secondari (come l'ozono) che si formano in seguito in atmosfera attraverso reazioni chimico-fisiche.

L'inquinamento causato da queste sostanze negli ambienti aperti viene definito esterno (o outdoor), mentre l'inquinamento nei luoghi confinati, come gli edifici, viene indicato come inquinamento interno o indoor. La qualità dell'aria negli ambienti confinati viene infatti spesso indicata come Indoor Air Quality.
Finora sono stati catalogati circa 3.000 contaminanti dell'aria, prodotti per lo più dalle attività umane con i vari processi industriali, con l'utilizzo dei mezzi di trasporto o in altre circostanze.
Le modalità di produzione e di liberazione dei vari inquinanti sono molto varie, allo stesso modo sono moltissime le variabili che possono intervenire nella loro diffusione in atmosfera.

L'inquinamento atmosferico comporta spesso numerose conseguenze a carico della salute, soprattutto nei casi in cui si verifichi un brusco innalzamento delle concentrazioni dei comuni contaminanti dell'aria (inquinamento acuto). In questi casi, l'aumentata esposizione a vari irritanti atmosferici provoca la riduzione della funzionalità polmonare, l'aumento delle malattie respiratorie nei bambini, gli attacchi acuti di bronchite e l'aggravamento dei quadri di asma; il tutto comporta un forte incremento nel numero dei decessi fra le persone più sensibili a determinati inquinanti, come gli anziani o le persone affette da malattie respiratorie e cardiovascolari. Famosi sono alcuni casi che si verificarono il secolo scorso: a Londra, ad esempio, fra il 5 ed il 9 dicembre 1952 morirono più di 4000 persone già sofferenti di malattie polmonari a causa di una densa coltre di smog che ristagnava in città.

L'effetto dell'inquinamento a bassi livelli e per lungo tempo risulta invece più subdolo e difficile da individuare. Si presume che provochi a breve termine disagio, irritazione, tossicità specifica, affezioni respiratorie acute e, in rari casi, mortalità, soprattutto fra gli anziani affetti da patologie croniche cardiovascolari o respiratorie. Gli effetti a lungo termine causati da un'esposizione ad inquinanti presenti a concentrazioni relativamente basse non sono ancora completamente chiari; in ogni caso si ritiene che fra i vari effetti vi sia la comparsa di malattie polmonari croniche aspecifiche (come la bronchite cronica, l'asma e l'enfisema), la formazione di varie neoplasie maligne (cancro polmonare, leucemie) ed un aumento della mortalità per malattie cardiovascolari e respiratorie.

L'aria inquinata delle grandi aree urbane ed industriali è ricca di contaminanti che possono manifestare la loro azione sia singolarmente che sinergicamente.

L'inquinamento atmosferico può effettivamente causare uno stato d'ansietà e paura. La percezione di una minaccia che non è ben chiara o che non è adeguatamente spiegata pubblicamente può determinare alcune malattie psicosomatiche e forme maniacali. Queste malattie, tra l'altro, si riscontrano con frequenza maggiore dove, soprattutto per scelta politica od economica, si tende a nascondere un eventuale pericolo o addirittura dei dati di fatto, al fine di tutelare più la propria posizione che l'intera comunità.

L'azione operata dagli inquinanti dell'aria nei confronti dell'ambiente è sotto gli occhi di tutti. Il

declino inesorabile del patrimonio animale, forestale ed agricolo, la degradazione degli ecosistemi, i danni provocati alle strutture metalliche, alle opere d'arte, alle pitture, ai fabbricati, ai materiali tessili ed in genere ai diversi materiali usati dall'uomo e per finire la riduzione della visibilità, sono tutti aspetti del complesso problema generato dall'inquinamento operato dall'uomo.
Il meccanismo di aggressione operato dagli inquinanti può essere veramente rapido o prolungato nel tempo, a seconda del gran numero di fattori che possono essere implicati nel fenomeno. Gli inquinanti possono agire a livello locale magari distruggendo un'area boschiva relativamente piccola, oppure possono agire a livello globale, interessando tutte le popolazioni della terra.

Fenomeni come l'insorgenza dello smog fotochimico interessano generalmente solo le aree a grande urbanizzazione, mentre l'azione delle piogge acide è di più vasta portata, interessando sia le zone più industrializzate che le aree distali. L'azione dell'effetto serra coinvolge tutte le nazioni, sia quelle civilizzate che quelle in via di sviluppo, mentre gli effetti di molti inquinanti industriali possono essere localizzati semplicemente a ridosso dell'area di produzione.

In alcuni casi, gli effetti ambientali a lungo termine non sono ancora completamente chiari, ma sicuramente saranno devastanti se non interverrà una politica in grado di considerare, nell'ambito della logica del profitto, non solo la produzione di beni e servizi, ma anche la preservazione della natura quale unico ambiente possibile di sviluppo per le generazioni future.

PIOGGE ACIDE

Con il termine piogge acide si intende generalmente il processo di ricaduta dall'atmosfera di particelle, gas e precipitazioni acide. Se questa deposizione acida avviene sotto forma di precipitazioni (piogge, neve, nebbie, rugiade, ecc.) si parla di deposizione umida, in caso contrario il fenomeno consiste in una deposizione secca. Solitamente l'opinione pubblica fa invece coincidere il termine piogge acide con il fenomeno della deposizione acida umida.

Le piogge acide sono causate essenzialmente dagli ossidi di zolfo (SOx) e, in parte minore, dagli ossidi d'azoto (NOx), presenti in atmosfera sia per cause naturali che per effetto delle attività umane.
Se non entrano in contatto con delle goccioline d'acqua, questi gas e soprattutto i particolati acidi che da loro si formano pervengono al suolo tramite deposizione secca.

Questa deposizione può avvenire secondo meccanismi differenti dettati principalmente dalle dimensioni delle particelle (per impatto e gravità), dallo stato d'aria a contatto con la superficie ricevente e dalla struttura chimica e fisica della superficie stessa. In ogni caso i depositi secchi di SOx e di NOx conducono rapidamente alla formazione dei relativi acidi al suolo.

Nel caso in cui questi gas entrino in contatto con l'acqua atmosferica allora si originano degli acidi prima della deposizione. In presenza di acqua gli ossidi di zolfo originano l'acido solforico, mentre

gli ossidi di azoto si trasformano in acido nitrico; di conseguenza queste sostanze causano un'acidificazione delle precipitazioni. In effetti da alcuni decenni in molte zone del pianeta si sono registrate precipitazioni piovose, nevose, nebbie e rugiade con valori di pH significativamente più bassi del normale (pH 5,5), cioè compresi tra 2 e 5. L'azione degli acidi che si formano direttamente in sospensione oppure al suolo provoca l'acidificazione di laghi e corsi d'acqua, danneggia la vegetazione (soprattutto ad alte quote) e molti suoli forestali.

Oltre a questo, le piogge acide accelerano il decadimento dei materiali da costruzione e delle vernici; compromettono poi la bellezza ed il decoro degli edifici, delle statue e delle sculture patrimonio culturale di ogni nazione.
Da notare che, prima di raggiungere il suolo, i gas SOx e NOx e i loro derivati, solfati e nitrati, contribuiscono ad un peggioramento della visibilità ed attentano alla salute pubblica.

La pioggia acida attacca quotidianamente le strutture edili, dai ponti di acciaio ai monumenti antichi migliaia di anni, arrecando danni anche enormi al patrimonio culturale del paese. L'azione corrosiva si esercita su molti materiali diversi e i suoi effetti si possono facilmente individuare col passare degli anni.

Le precipitazioni acide svolgono sia un'azione di tipo corrosivo che un'azione prettamente meccanica di dilavamento del materiale reso friabile e solubile dagli acidi. Una notevole importanza viene assunta anche dal processo di condensazione del vapor d'acqua sulle varie superfici interessate dall'inquinamento: gli inquinanti presenti nell'aria si sciolgono nell'acqua e vengono a diretto contatto con i materiali. Inoltre, nel caso in cui un aumento della temperatura favorisca l'evaporazione di quest'acqua di condensa, i contaminanti dell'aria si ritrovano a contatto delle superfici ad una concentrazione molto più alta, causando così anche maggiori danni.

Il principale bersaglio delle piogge acide risulta essere la pietra calcarea: l'acido solforico, presente nelle piogge acide, corrode il carbonato di calcio e lo trasforma in solfato di calcio, cioè in gesso (materiale solubile chiaramente meno resistente della pietra). Il tutto secondo la reazione chimica:
H2SO4 + CaCO3 -> CaSO4 + H2O + CO2
La reazione è favorita da varie sostanze catalizzatrici come la polvere, il carbone, gli ossidi di vanadio o di ferro che sono spesso presenti nello smog.
L'acido solforico è in grado di attaccare anche il cemento armato. Questa sostanza è costituita da un sale di una base forte (la calce) e di un acido debole (l'acido silicico). L'acido solforico tende a combinarsi con la parte basica del cemento armato, proprio perché è legata ad un acido debole. Avviene così una reazione di solfatazione che porta alla lenta degradazione del materiale.
Il biossido di zolfo attacca anche i mattoni e le malte. Reagendo in particolare con l'alluminato tricalcico della malta di cemento, si forma solfoalluminato di calcio. Il processo determina un aumento di volume che provoca la dilatazione e la disgregazione della malta.

Pure gli ioni dell'acido nitrico sono in grado di attaccare le murature in mattoni, dato che sono in grado di solubilizzare il calcio e precipitare come nitrati. Il conseguente aumento di volume provoca lo sgretolamento dei mattoni.

Anche i metalli sono soggetti all'azione corrosiva dell'acido solforico e dell'acido nitrico. L'inquinamento da SO2 e CO2 (con la formazione dei rispettivi acidi) corrode il rame: si formano tipiche patine verdastre costituite da carbonati basici e solfati basici di rame. Questa corrosione risulta evidente anche sul bronzo, dato che è una lega di rame, stagno e zinco. In realtà i carbonati costituirebbero una patina protettiva, ma la presenza dell'acido solforico fa sì che gli ossidi ed i sali

prodotti dalla corrosione del rame (carbonati, cloruri e solfati basici) vengano trasformati gradualmente in composti via via più solubili (come ad esempio il solfato pentaidrato).
L'acido solforico è in grado anche di attaccare il ferro (e quindi l'acciaio). Se la concentrazione del biossido di zolfo permane alta nell'aria, la degradazione delle strutture in ferro risulta continua. Questo avviene secondo due reazioni fondamentali:
Fe + H2SO4 + O2 -> FeSO4 + H2O
FeSO4 + O2 + H2O -> FeO(OH) + H2SO4

Le piogge acide danneggiano l'intero patrimonio vegetale del pianeta: in molte parti dell'Europa e del Nord America, come anche in Brasile, le piante vengono danneggiate in modo più o meno grave. Se non interverranno delle inversioni di tendenza entro 10-20 anni, molte foreste nel mondo saranno completamente distrutte, e questo provocherà localmente l'espansione del fenomeno carsico (cioè la penetrazione dell'acqua nel sottosuolo), la siccità, la progressiva aridità dei suoli, l'aumento della possibilità d'inondazioni e il cambiamento del clima. L'aggressione nei confronti delle piante è duplice. Può avvenire attraverso le foglie oppure attraverso modificazioni nella composizione chimica del terreno.

Le foglie rappresentano le parti della pianta più esposte e vulnerabili all'azione degli inquinanti dell'aria in quanto rappresentano la sede degli scambi gassosi. Attraversando gli stomi i gas penetrano all'interno delle foglie dove vanno a sciogliersi nel velo liquido intercellulare che permea le pareti delle cellule del mesofillo. Da qui si diffondono nella foglia dove si possono accumulare in concentrazioni tossiche.

Gli effetti di gran lunga più dannosi sono dovuti all'anidride solforosa.
L'inquinamento da biossido di azoto viene considerato di minore importanza in quanto provoca dei danni alla vegetazione solo a concentrazioni molto più alte della SO2; i sintomi sono comunque simili a quelli descritti per l'anidride solforosa (vedi nella sezione degli inquinanti principali).

Quando gli inquinanti acidi (soprattutto anidride solforosa) arrivano al terreno sotto forma di precipitazioni o di deposizioni secche allora si attua l'acidificazione del suolo (per maggiori informazioni vedi il paragrafo successivo). Nel terreno si libera lo ione alluminio che è in grado di sostituire il calcio dai suoi siti di legame sui peli radicali delle piante; avviene una diminuzione dell'apporto dei nutrienti e la pianta si indebolisce notevolmente, esponendosi all'attacco di insetti, malattie e variazioni climatiche eccessive. Questi fenomeni si evidenziano particolarmente nelle zone dove il suolo è più sottile e nelle aree nelle quali le piante sono maggiormente esposte alle intemperie (come l'alta montagna).

Gli effetti degli inquinanti acidi sugli ecosistemi variano a seconda delle caratteristiche delle aree interessate.
In genere i suoli caratterizzati dalla presenza di rocce calcaree sono in grado di neutralizzare direttamente l'acidità per la presenza dei carbonati che permettono di mantenere costante il pH; in ogni caso il potere tampone del terreno alla lunga si esaurisce ed il suolo si acidifica. I terreni più sensibili sono quelli derivati da rocce cristalline come il granito e le quarziti. Nei suoli poveri o totalmente privi di calcare gli inquinanti acidi causano l'impoverimento del terreno per la perdita di ioni calcio, magnesio, potassio e sodio. In effetti nel suolo avviene lo scambio degli ioni idrogeno liberati dagli acidi con questi cationi, che possono così essere solubilizzati e trasportati via con le

acque di percolazione.
Il processo comporta anche la liberazione nel terreno degli ioni metallici che risultano spesso tossici per le piante. In particolare il forte abbassamento del pH provoca la liberazione dell'alluminio trivalente, estremamente tossico.

L'abbassamento del pH nel terreno può anche causare la compromissione di molti processi microbiologici, fra i quali l'azotofissazione (il processo che comporta l'arricchimento del suolo di azoto tramite la fissazione dell'azoto molecolare atmosferico).
Anche i corpi idrici sono soggetti ai fenomeni di acidificazione, soprattutto nelle aree dove sono presenti suoli che non sono in grado di tamponare l'azione degli inquinanti acidi. Il fenomeno si è manifestato soprattutto nei laghi della Scandinavia, degli Stati Uniti nordorientali e del Canada sudorientale. Le conseguenze sugli organismi acquatici possono essere sia dirette, cioè dovute alla tossicità delle acque, che indirette, cioè dovute alla scomparsa dei vegetali o delle prede più sensibili all'acidificazione e che costituivano parte della catena alimentare.

L'acidità dei laghi può infatti modificare le popolazioni di diatomee e di alghe brune e può alterare sia la distribuzione che la varietà della fauna ittica: lo sviluppo embrionale di alcuni pesci viene bloccato già a valori di pH minori di 6 mentre ad un pH inferiore a 5 cessa la riproduzione della maggior parte dei pesci e cominciano a scomparire alcune specie, prime fra tutte i salmoni e le trote.

Le precipitazioni acide non rappresentano un pericolo diretto per la salute umana. Il passeggiare sotto una pioggia acida o anche il nuotare in un lago acidificato non è più pericoloso di quanto possa essere farlo in acqua normale.
Invece possono insorgere dei danni alla salute nel caso in cui ci si nutra di alimenti provenienti da acque acide, per esempio pesci che abbiano accumulato nel loro corpo grandi quantità di metalli tossici (alluminio, manganese, zinco, mercurio, cadmio) liberati dai suoli e dilavati nelle acque per effetto dell'acidificazione.

In ogni caso, i danni più gravi sono provocati dagli inquinanti che causano le piogge acide (il biossido di zolfo e gli ossidi d'azoto). Questi gas interagiscono nell'atmosfera formando delle particelle di solfati e nitrati che possono essere trasportate anche a grande distanza dai venti; queste particelle possono poi essere inspirate e così penetrare in profondità nei polmoni.

Le particelle più fini possono anche penetrare all'interno degli edifici e contribuire in questo modo al peggioramento della qualità dell'aria negli ambienti confinati (indoor air quality). Molti studi scientifici hanno individuato una relazione tra gli elevati livelli di particelle fini presenti nell'aria ed un aumento delle patologie a carico del sistema circolatorio e respiratorio (soprattutto asma e bronchiti).

Le emissioni di ossidi d'azoto costituiscono un serio problema per la salute anche perché sono in grado di reagire con i composti organici volatili causando la formazione dell'ozono (un composto la cui presenza è associata all'aumento di patologie come l'asma e l'enfisema) e di altri inquinanti secondari.

La visibilità viene generalmente considerata come sinonimo di "range visivo", intendendo la

distanza più lontana alla quale si può vedere un oggetto scuro e di grandi dimensioni stagliarsi contro il cielo all'orizzonte.

Diversi fattori possono condizionare la distanza alla quale una persona può vedere attraverso l'atmosfera:
le proprietà ottiche dell'atmosfera;
l'ammontare e la distribuzione della luce;
le caratteristiche dell'oggetto osservato;
le proprietà dell'occhio umano.

La visibilità viene ridotta per l'assorbimento e la riflessione della luce dovuta sia alla presenza dei gas che delle particelle nell'aria. In ogni caso, è la riflessione della luce causata dalle particelle il fenomeno più importante che determina una diminuzione della visibilità.

In condizioni atmosferiche limpide una persona è in grado di vedere anche a distanze di diverse centinaia di Km (tanto per fare un esempio si dovrebbero vedere delle montagne poste anche a 200-300 Km di distanza).
Nel caso in cui ci si trovi in un ambiente inquinato la visibilità si può ridurre a meno di 10 Km.
I solfati ed i nitrati che si formano nell'atmosfera a partire dalle emissioni di biossido di zolfo e di ossidi di azoto contribuiscono in modo determinante alla diminuzione della visibilità.
Si ritiene che nelle aree a forte industrializzazione e nelle zone limitrofe le particelle di solfato siano responsabili per il 50-70% del fenomeno.
Il tutto è difficile da quantificare perché molti fattori possono contribuire, e fra questi soprattutto l'umidità ed il particolato carbonioso oppure quello originato dal suolo.
Comunque si ritiene che la causa principale di questi episodi sia l'acido solforico derivato dalle emissioni di SO2 che, reagendo con i composti alcalini presenti nell'aria, forma varie particelle fini, per lo più di solfato d'ammonio e di solfato di calcio.

BUCO DELL'OZONO

La stratosfera terrestre contiene una concentrazione relativamente alta di ozono, un gas costituito da tre atomi di ossigeno (O3) e che rappresenta un vero e proprio schermo nei

confronti delle pericolose radiazioni ultraviolette (raggi UV) provenienti dal sole.

Ogni anno, durante la primavera dell'emisfero australe, la concentrazione dell'ozono stratosferico nell'area situata in prossimità del Polo Sud diminuisce a causa di variazioni naturali. Purtroppo, a causa degli inquinanti rilasciati in atmosfera, sin dalla metà degli anni settanta questa periodica diminuzione è diventata sempre più grande, tanto da indurre a parlare del fenomeno come del "buco dell'ozono". Recentemente si è comunque individuato un assottigliamento della fascia di ozono anche in una piccola zona al polo Nord, sopra il Mare Artico,  fatto che potrebbe preludere alla formazione di un altro buco dalla parte opposta.
In effetti il fenomeno non rappresenta nient'altro che l'aspetto più evidente della generale e graduale diminuzione dell'ozono nella stratosfera. Il problema è estremamente importante in quanto una riduzione dell'effetto schermante dell'ozono comporta un conseguente aumento dei raggi UV che giungono sulla superficie della Terra. Nell'uomo l'eccessiva esposizione a questi raggi è correlata ad un aumento del rischio di cancro della pelle, generato a seguito delle mutazioni indotte nel DNA delle cellule epiteliali. I raggi ultravioletti possono causare inoltre una inibizione parziale della fotosintesi delle piante, causandone un rallentamento della crescita e, nel caso si tratti di piante coltivate, una diminuzione dei raccolti. I raggi UV possono anche diminuire l'attività fotosintetica

del fitoplancton che si trova alla base della catena alimentare marina, causando di conseguenza uno scompenso notevole a carico degli ecosistemi oceanici.

Il continuo e graduale impoverimento dell'ozono della stratosfera può essere senz'altro ricondotto

alla presenza in atmosfera di un gran numero di composti chimici in grado di attaccare l'ozono. Queste sostanze vengono anche definite ODS, Ozone Depleting Substances (sostanze che distruggono l'ozono). Gli ODS sono generalmente molto stabili nella troposfera e si degradano solamente per l'intensa azione della luce ultravioletta nella stratosfera; quando si spezzano, rilasciano atomi di cloro e di bromo che danneggiano l'ozono.
Per avere un'idea quantitativa degli effetti causati dai composti ODS è stato concepito il potenziale di eliminazione dell'ozono (ODP, Ozone Depleting Potential), un numero che si riferisce all'ammontare della riduzione dell'ozono causata da un composto ODS.

Per la precisione l'ODP viene determinato sulla base del numero di atomi di cloro e di bromo presenti nella molecola, dalla "vita" atmosferica del composto (il tempo totale di permanenza nell'atmosfera, che varia da pochi mesi a migliaia di anni) e dagli specifici meccanismi implicati nella sua degradazione. L'ODP è il rapporto tra l'impatto sull'ozono di un composto chimico e l'impatto causato dal CFC-11 avente la stessa massa della sostanza presa in considerazione. Così, l'ODP del CFC-11 è definito pari a 1.

Le sostanze più implicate nel fenomeno del buco dell'ozono e più in generale nella riduzione dell'ozono stratosferico sono i Clorofluorocarburi (CFC). I CFC sono composti costituiti da Cloro, Fluoro e Carbonio. Questi composti sono comunemente utilizzati come refrigeranti, solventi ed agenti propellenti. I più comuni CFC sono i CFC-11, CFC-12, CFC-113, CFC-114 e il CFC-115. Il potenziale di danno all'ozono (ODP) per ognuno dei CFC citati è rispettivamente: 1; 1; 0,8; 1 e 0,6. La produzione dei CFC è stata abbandonata in base ad accordi internazionali.
Altri composti implicati nel fenomeno sono gli HCFC (Idroclorofluorocarburi), una classe di composti chimici che vengono utilizzati temporaneamente per rimpiazzare i CFC. Contengono cloro e per questo sono in grado di deteriorare la fascia di ozono nella stratosfera, ma molto meno efficacemente dei CFC. Hanno un ODP che varia a seconda dei composti fra 0,01 e 0,1. Anche la produzione di HCFC dovrà essere abbandonata (nel 2020 nelle nazioni occidentali e nel 2040 nei Paesi in via di sviluppo).
I gas Halon, anche conosciuti come Bromofluorocarburi, sono composti costituiti da bromo, fluoro e carbonio. Gli halon sono utilizzati come agenti estinguenti del fuoco sia in sistemi fissi che in estintori portatili. Causano la riduzione della fascia di ozono perché contengono il bromo (che è molte volte più efficace nella distruzione della fascia di ozono di quanto possa esserlo il cloro). Il potenziale di eliminazione dell'ozono del halon 1301 e del 1211 sono rispettivamente 10 e 3, anche se recenti studi scientifici riportano 13 e 4.
N.B. tecnicamente tutti i composti che contengono carbonio e fluoro e/o cloro sono halon.
Anche altre sostanze sono implicate nella degradazione dell'ozono: per esempio il metilcloroformio ed il tetracloruro di carbonio (comuni solventi industriali) ed in definitiva tutti quei composti volatili che comprendono nella loro struttura atomi di cloro o bromo, come il bromuro di metile, una sostanza chimica molto utilizzata in agricoltura come fumigante per eliminare i parassiti.

La presenza dei vari inquinanti prodotti dall'uomo ha profondamente alterato i naturali meccanismi di formazione e degrazione dell'ozono stratosferico. I composti ODS nell'alta atmosfera causano infatti una lenta ma graduale degradazione dell'ozono, in modo particolarmente vistoso nell'area sopra l'Antartide. In questa zona durante l'inverno australe (in Maggio-Giugno) il Polo Sud si trova

completamente immerso nelle tenebre. Nella media e bassa stratosfera si rende così evidente l'azione di una forte corrente circumpolare chiamata vortice polare. Questo vortice isola le grandi masse d'aria posizionate sopra il polo che per l'assenza dei raggi solari e per la mancanza di scambi

termici con altre masse d'aria diventano sempre più fredde. Quando la temperatura raggiunge gli 80°C sotto lo zero si formano delle nubi di acido nitrico triidrato e  di acqua ad alto contenuto di acido nitrico (normalmente presente in fase gassosa) chiamate nubi stratosferiche polari (PSC, Polar Stratospheric Clouds). Queste nubi costituiscono la superficie catalitica ideale per la formazione di tutta una complicata serie di reazioni che comporta la degradazione dei vari composti ODS e la liberazione di molecole biatomiche di Cloro (Cl2) e Bromo (Br2). All'insorgere della Primavera australe (Ottobre-Novembre) l'azione dei raggi del sole provoca la dispersione delle nubi stratosferiche polari e la scissione delle molecole biatomiche di cloro e bromo in singoli atomi altamente reattivi. L'improvvisa comparsa e liberazione di questi atomi provoca l'inizio di una catena di reazioni catalitiche che comporta la degradazione dell'ozono e la comparsa del cosiddetto "buco dell'ozono". Gli atomi degli alogeni (cloro o bromo) agiscono come catalizzatori, combinandosi a ripetizione con molecole di ozono e formando una molecola di ossigeno e un monossido (ad es. Cl+O3 -> O2+ClO). Il monossido si combina poi con un atomo di ossigeno liberando ossigeno molecolare e un atomo dell'alogeno che ricomincia il processo (ClO+O -> O2+Cl). Con questo ciclo ripetitivo un singolo atomo di cloro o bromo può distruggere centinaia di molecole di ozono prima di venire neutralizzato (da sostanze come il metano, il perossido di idrogeno o l'idrogeno molecolare). Da notare che il bromo, pur essendo meno presente del cloro, è più reattivo; infatti le molecole volatili che contengono questo elemento hanno solitamente un potenziale di eliminazione dell'ozono relativamente più alto di altre sostanze come i CFC.
L'azione distruttiva delle sostanze ODS, pur essendo presente in ogni parte del globo, diventa particolarmente evidente proprio nella zona antartica per la formazione di queste nubi stratosferiche polari; in ogni caso è bene sottolineare che l'azione degli ODS si verifica dovunque nella stratosfera, seppure in maniera meno vistosa, perché l'azione dei raggi solari stratosferici comporta sempre la liberazione degli atomi di cloro e di bromo che fungono da catalizzatori nella degradazione dell'ozono.

Il buco dell'ozono ed in generale la diminuzione dell'ozono stratosferico non rappresentano al momento un rischio immediato per la salute dell'uomo. Questo, comunque, se le dimensioni del fenomeno non sono destinate a crescere ulteriormente, nel qual caso la situazione potrebbe diventare drammatica. L'ozono agisce infatti schermando la maggior parte delle pericolose radiazioni UV-B provenienti dal sole ed un drastico aumento delle radiazioni ultraviolette anche nelle zone popolate della terra potrebbe causare danni impensabili. Alcuni studi teorizzano che una diminuzione dell'1% dell'ozono colonnare possa comportare un aumento delle radiazioni ultraviolette a livello del suolo pari all'1,2%. I raggi UV-B sono in grado di attaccare e danneggiare molecole come il DNA e l'RNA, così se l'esposizione a questi raggi diviene eccessiva, si possono sviluppare sia dei melanomi che altri tipi di cancro della pelle. Un altro possibile effetto consiste nella creazione di varie interferenze nella regolazione dei meccanismi di difesa immunitaria; il tutto contribuisce all'aumento delle malattie a causa delle minori potenzialità difensive naturali di ogni persona. L'effetto più evidente e diretto è invece legato all'azione che i raggi UV esercitano sulla retina dell'occhio, dove provocano danni che possono rapidamente portare alla cecità. In effetti in Patagonia ed in Nuova Zelanda, regioni vicine al Polo Sud e quindi alla zona più colpita dalla diminuzione dell'ozono stratosferico, sono sempre più frequenti i casi di cecità fra le greggi di pecore.

In definitiva bisogna ricordare che è sempre importante proteggersi contro i raggi UV-B, anche a prescindere dalla riduzione della fascia di ozono, portando cappelli, occhiali da sole e utilizzando creme solari; in ogni modo, tutte queste precauzioni diventeranno sempre più indispensabili con l'aumentare della riduzione dell'ozono stratosferico e con l'allargarsi del famigerato "Buco

dell'ozono".

La presenza di una graduale diminuzione dell'ozono stratosferico comporta inevitabili danni anche a carico della fauna e della flora, anche se l'assorbimento delle radiazioni UV varia molto da un organismo ad un altro. Dato che la riduzione maggiore è presente, per il momento, in aree pressochè disabitate, gli effetti non sono ancora particolarmente gravi, almeno per gli animali superiori. Questi effetti si possono comunque sempre ricondurre all'azione dei raggi UV e più specificamente ai raggi UV-B.
Diversi organismi viventi hanno sviluppato particolari meccanismi di protezione dall'azione dei raggi UV-B: limitano la loro esposizione (alcuni organismi acquatici fermano la loro attività verso metà giornata, quando l'azione dei raggi UV è più intensa);  alcuni si proteggono con dei pigmenti; altri possiedono dei meccanismi di riparazione del DNA o riparano i tessuti danneggiati (dalle scottature). In ogni caso, per la maggior parte degli organismi questi meccanismi diventano insufficienti quando aumentano i livelli di irradiazione UV-B.

Dato che queste radiazioni vengono assorbite da pochi strati di cellule (logicamente quelle più superficiali), gli organismi di dimensioni maggiori sono più protetti degli esseri più piccoli, come quelli unicellulari. In effetti gli organismi marini che costituiscono il fitoplancton e lo zooplancton e che giocano un ruolo cruciale nella catena alimentare marina, sono estremamente sensibili. Sulla base di alcune ricerche sembra che diverse specie di plancton siano al limite della massima tolleranza nei confronti delle radiazioni UV. Così, anche un piccolo aumento nei livelli degli UV-B potrebbe comportare un cambiamento estremamente negativo nella varietà e nella quantità degli organismi presenti nelle acque superficiali e di conseguenza, avere ripercussioni su tutta la comunità presente nelle acque.
Sulle piante le radiazioni UV comportano in genere un rallentamento della crescita a causa di un effetto limitante nella crescita della superficie fogliare e quindi dell'area deputata alla cattura dell'energia solare. In piante irradiate da raggi UV si verifica sempre un decadimento generale ed una riduzione nel peso secco. In ogni caso, non sono comunque disponibili delle informazioni scientifiche accurate sugli effetti causati dai raggi UV per tutti gli ecosistemi vegetali, in quanto finora sono stati studiati accuratamente solamente gli effetti su foreste temperate, praterie, tundra, zone alpine e soprattutto aree coltivate. Sulla base di questi studi sono state formulate diverse previsioni negative: tanto per fare un esempio, si ritiene che ad una diminuzione del 25% della concentrazione dell'ozono stratosferico corrisponda una percentuale equivalente di riduzione nella resa della soia. Bisogna sottolineare, però, che la maggior parte degli studi fanno riferimento a pochi esemplari coltivati in serra, e diverse ricerche indicano che almeno i due terzi delle piante presentano diversi gradi di resistenza all'azione dei raggi ultravioletti; inoltre molte specie selvatiche presentano una resistenza maggiore ai raggi UV-B delle corrispondenti specie coltivate.

L'EFFETTO SERRA

L'effetto serra è un fenomeno senza il quale la vita come la conosciamo adesso non sarebbe possibile. Questo processo consiste in un riscaldamento del pianeta per effetto dell'azione dei cosiddetti gas serra, composti presenti nell'aria a concentrazioni relativamente basse (anidride carbonica, vapor acqueo, metano, ecc.). I gas serra permettono alle radiazioni solari di passare

attraverso l'atmosfera mentre ostacolano il passaggio verso lo spazio di parte delle radiazioni infrarosse provenienti dalla superficie della Terra e dalla bassa atmosfera (il calore riemesso); in pratica si comportano come i vetri di una serra e favoriscono la regolazione ed il mantenimento della temperatura terrestre ai valori odierni.

Questo processo è sempre avvenuto naturalmente e fa sì che la temperatura della Terra sia circa 33°C più calda di quanto lo sarebbe senza la presenza di questi gas.

Ora, comunque, si ritiene che il clima della Terra sia destinato a cambiare perché le attività umane stanno alterando la composizione chimica dell'atmosfera. Le enormi emissioni antropogeniche di gas serra stanno causando un aumento della temperatura terrestre determinando, di conseguenza, dei profondi mutamenti a carico del clima sia a livello

planetario che locale. Prima della Rivoluzione Industriale, l'uomo rilasciava ben pochi gas in atmosfera, ma ora la crescita della popolazione, l'utilizzo dei combustibili fossili e la deforestazione contribuiscono non poco al cambiamento nella composizione atmosferica.
Il Comitato Intergovernativo sui Cambiamenti Climatici (Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC) ritiene che la temperatura media del pianeta sia aumentata di circa 0,6°C dal 1861. Inoltre, sulla base delle tendenze attuali di emissione dei gas serra, vi è la stima di un ulteriore aumento della temperatura terrestre tra 1,4 e 5,8°C nel periodo fra il 1990 e il 2100. Il conseguente cambiamento climatico comporterà delle implicazioni estremamente significative a carico della salute dell'uomo e dell'integrità dell'ambiente. Il clima infatti influenza fortemente l'agricoltura, la disponibilità delle acque, la biodiversità, la richiesta dell'energia (ad esempio per il riscaldamento o il raffreddamento) e la stessa economia.

Le radiazioni provenienti dal sole non raggiungono la superficie terrestre nella loro totalità: nella misura del 25% vengono assorbite dal pulviscolo, dal vapor acqueo, dall'ozono e da molti altri gas presenti nell'atmosfera, mentre per il 30% vengono invece riflesse nello spazio dal pulviscolo atmosferico, dalle nuvole e dalla superficie terrestre.
La frazione della radiazione solare totale che viene riflessa da un corpo qualsiasi viene anche definita albedo. L'albedo può essere espressa sia come percentuale che come frazione unitaria. Le aree ricoperte di neve hanno un valore elevato di albedo (circa 0,9 cioè il 90%) a causa del colore bianco, mentre la vegetazione ha un valore molto basso (circa il 10%) a causa del colore scuro e dell'assorbimento della luce ad opera della fotosintesi.

L'albedo globale terrestre, come già accennato, è circa 0,3.
La radiazione solare rimanente viene assorbita dai materiali e dagli organismi presenti sulla superficie terrestre.
L'energia ricevuta complessivamente dalla superficie terrestre e dalla troposfera viene poi riemessa sottoforma di energia termica come raggi infrarossi. Alcune sostanze presenti in atmosfera (i gas serra) assorbono gran parte di questa radiazione per poi reirradiarla in tutte le direzioni. Circa il 6% di questa energia si perde nello spazio, parte viene riassorbita nuovamente dai composti atmosferici, mentre la quantità maggiore dell'energia viene reirradiata verso la terra, riscaldandola.
I gas serra agiscono così come i vetri di una serra: fanno passare la luce solare e trattengono il calore. Il tutto comporta che la temperatura media della Terra sia di 15°C circa, un valore notevolmente più alto di quanto non sarebbe in assenza di questi gas (-18°C).

I gas serra sono i gas atmosferici che assorbono la radiazione infrarossa e che per questo causano l'effetto serra. I gas serra naturali comprendono il vapor d'acqua, l'anidride carbonica, il metano, l'ossido nitrico e l'ozono. Certe attività dell'uomo, comunque, aumentano il livello di tutti questi gas e liberano nell'aria altri gas serra di origine esclusivamente antropogenica.
Il vapor d'acqua è presente in atmosfera in seguito all'evaporazione da tutte le fonti idriche (mari, fiumi, laghi, ecc.) e come prodotto delle varie combustioni. L'anidride carbonica è rilasciata in

atmosfera soprattutto quando vengono bruciati rifiuti solidi, combustibili fossili (olio, benzina, gas naturale e carbone,), legno e prodotti derivati dal legno.

Il metano viene emesso durante la produzione ed il trasporto di carbone, del gas naturale e dell'olio minerale.

Grandi emissioni di metano avvengono anche in seguito alla decomposizione della materia organica nelle discariche ed alla normale attività biologica degli organismi superiori (soprattutto ad opera dei quasi 2 miliardi di bovini presenti sulla terra).
L'ossido nitroso è emesso durante le attività agricole ed industriali, come del resto nel corso della combustione dei rifiuti e dei combustibili fossili.
Gas serra estremamente attivi sono i gas non presenti normalmente in natura, ma generati da diversi processi industriali, come gli idrofluorocarburi (HFC), i perfluorocarburi (PFC) e l'esafluoruro di zolfo (SF6 ).

La presenza nel tempo di un gas in atmosfera è anche detta vita media atmosferica e rappresenta l'approssimativo ammontare di tempo che ci vorrebbe perché l'incremento della concentrazione di un inquinante dovuto all'attività umana scompaia e si ritorni ad un livello naturale (o perché l'inquinante è stato convertito in un'altra sostanza chimica, oppure perché è stato catturato da un deposito naturale). Questo tempo dipende dalle sorgenti dell'inquinante, dai depositi e dalla reattività della sostanza. La vita media dei gas serra può variare da 12 anni (metano e HCFC-22), a 50 anni (CFC-11), a circa un secolo (CO2), a 120 anni (N2O) ed anche a migliaia di anni (50000 per il CF4).

Per meglio definire l'apporto che ogni determinato gas serra fornisce al fenomeno del riscaldamento globale, si è concepito il potenziale di riscaldamento globale (Global Warming Potential, GWP). Questo valore rappresenta il rapporto fra il riscaldamento globale causato in un determinato periodo di tempo (di solito 100 anni) da una particolare sostanza ed il riscaldamento provocato dal biossido di carbonio nella stessa quantità. Così, definendo il GWP della CO2 pari a 1, il metano ha GWP pari a 21, il CFC-12 ha un GWP di 8500, mentre il CFC-11 ha un GWP di 5000. Vari HCFC e HFC hanno un GWP varabile fra 93 e 12100. L'esafluoruro di zolfo è un gas serra estremamente potente e ha un GWP pari a 23900, il che vuol dire che una tonnellata di SF6 provoca un aumento dell'effetto serra pari a quello causato da 23900 tonnellate di CO2.

Una misura metrica utilizzata per comparare le emissioni dei vari gas serra sulla base del loro potenziale di riscaldamento globale sono gli equivalenti di biossido di carbonio (carbon dioxide equivalent, CDE). Sono comunemente espressi in "milioni di tonnellate di anidride carbonica" (million metric tons of carbon dioxide equivalents, MMTCDE). Gli equivalenti di biossido di carbonio di un determinato gas si ricavano moltiplicando le tonnellate di gas emesso per il corrispettivo GWP.
MMTCDE = (milioni di tonnellate di gas serra)x(GWP del gas)
Spesso la stima delle emissioni dei gas serra viene anche presentata in milioni di tonnellate di carbonio equivalente (MMTCE). La formula per ottenere gli equivalenti di carbonio è:
MMTCE = (milioni di tonnellate di gas)x(GWP del gas)x(12/44)

Dall'inizio della Rivoluzione Industriale, la concentrazione atmosferica dell'anidride carbonica è aumentata del 30% circa, la concentrazione del gas metano è più che raddoppiata e la concentrazione dell'ossido nitroso (N2O) è cresciuta del 15%. Inoltre dati recenti indicano che le velocità di crescita delle concentrazioni di questi gas, anche se erano basse durante i primi anni '90, ora sono comparabili a quelle particolarmente alte registrate negli anni '80.

Nei Paesi più sviluppati, i combustibili fossili utilizzati per le auto e i camion, per il riscaldamento negli edifici e per l'alimentazione delle numerose centrali energetiche sono responsabili in misura del 95% delle emissioni dell'anidride carbonica, del 20% di quelle del metano e del 15% per quanto riguarda l'ossido nitroso (o protossido di azoto).
L'aumento dello sfruttamento agricolo, le varie produzioni industriali e le attività minerarie contribuiscono ulteriormente per una buona fetta alle emissioni in atmosfera. Anche la deforestazione contribuisce ad aumentare la concentrazione di anidride carbonica nell'aria, infatti le piante sono in grado di ridurre la presenza della CO2 nell'aria attraverso l'organicazione mediante il processo fotosintetico. Il danno è ancora più evidente se si pensa che nel corso degli incendi intenzionali che colpiscono ogni anno le foreste tropicali viene emessa una quantità totale di anidride carbonica paragonabile a quella delle emissioni dell'intera Europa. Da notare che la respirazione dei vegetali e la decomposizione della materia organica rilasciano una quantità di CO2 nell'aria che è 10 volte superiore a quella rilasciata dalle attività umane; queste emissioni sono state comunque bilanciate nel corso dei secoli fino alla Rivoluzione Industriale tramite la fotosintesi e l'assorbimento operato dagli oceani.

Se le emissioni globali di CO2 fossero mantenute come in questi ultimi anni, le concentrazioni atmosferiche raggiungerebbero i 500 ppm per la fine di questo secolo, un valore che è quasi il doppio di quello pre-industriale (280 ppm). Il problema viene ulteriormente complicato dal fatto che molti gas serra possono rimanere nell'atmosfera anche per decine o centinaia di anni, così il loro effetto può protrarsi anche per lungo tempo.

Il Protocollo di Kyoto impegna i Paesi industrializzati e quelli ad economia in transizione (i Paesi dell'est europeo) a ridurre complessivamente del 5% rispetto al 1990 e nel periodo 2008-2012 le principali emissioni antropogeniche dei gas capaci di alterare il naturale effetto serra (questi Stati sono attualmente responsabili di oltre il 70% delle emissioni). I sei gas serra presi in considerazione sono: l'anidride carbonica, il metano, il protossido di azoto (N2O), gli idrofluorocarburi (HFC), i perfluorocarburi (PFC) e l'esafluoruro di zolfo (SF6). Il vapor d'acqua non è stato considerato perché le emissioni di origine antropogenica sono estremamente piccole se paragonate a quelle enormi di origine naturale.
Per i Paesi in via di sviluppo il Protocollo di Kyoto non prevede alcun obiettivo di riduzione. In queste regioni la crescita delle emissioni di anidride carbonica e degli altri gas serra sta avvenendo ad un ritmo che è circa triplo (+25% nel periodo 1990-1995) di quello dei Paesi sviluppati (+8% nello stesso periodo).
La stima delle future emissioni diventa così estremamente difficile perché dipende dai vari trend demografici, economici, tecnologici e dagli sviluppi politici ed istituzionali di tutti i paesi del pianeta. In ogni caso, senza delle misure più restrittive volte alla limitazione delle emissioni, la concentrazione atmosferica dei gas serra continuerà ad aumentare fino a provocare dei danni climatici impensabili.

Il clima del nostro pianeta è dinamico e si sta ancora modificando da quando la Terra si è formata. Le fluttuazioni periodiche nella temperatura e nelle modalità di precipitazione sono conseguenze naturali di questa variabilità. Vi sono comunque delle evidenze scientifiche che fanno presupporre che i cambiamenti attuali del clima terrestre stiano eccedendo quelli che ci si potrebbe aspettare a seguito di cause naturali.

L'aumento della concentrazione dei gas serra in atmosfera sta causando un corrispondente incremento della temperatura globale della Terra. Le rilevazioni effettuate hanno dimostrato che negli ultimi 15 anni del XX° secolo vi sono stati i 10 anni più caldi di tutto il periodo; il 1998 è stato l'anno più caldo in assoluto. Inoltre si ritiene che la temperatura media globale superficiale possa aumentare di 0,6-2,5°C nei prossimi 15 anni e di 1,4-5,8°C nel secolo in corso, pur con significative variazioni regionali.
Al momento, l'incremento risulta maggiore per quanto riguarda le temperature minime che stanno aumentando ad una velocità che è doppia di quelle massime. Il riscaldamento è maggiore nelle aree urbane sia a causa dei cambiamenti che si sono verificati nelle coperture dei terreni che per il consumo di energia che avviene nelle aree densamente sviluppate (fenomeno conosciuto come "isole di calore").

L'aumento delle temperature comporta degli inevitabili effetti a livello meteorologico. Con l'incremento della temperatura vi è un conseguente aumento dell'evaporazione, per cui si ritiene che, a livello globale, l'inasprimento dell'effetto serra porterà ad una crescita delle precipitazioni e ad una maggiore frequenza delle tempeste di forte intensità.

I calcoli sui cambiamenti climatici in aree specifiche sono molto meno affidabili di quelli globali e, di conseguenza, non è chiara la variazione che avranno i climi regionali. Si ritiene, comunque, che per il maggior calore vi sarà una riduzione dell'umidità in varie regioni delle zone tropicali che andranno incontro a frequenti siccità.
Un'ipotesi interessante è stata formulata a proposito delle future condizioni climatiche dell'Europa. Alcuni ricercatori ritengono che lo scioglimento dei ghiacci artici provocato dal riscaldamento globale provocherà un potenziamento delle correnti oceaniche provenienti dall'Artico. Queste causeranno la deviazione della Corrente del Golfo del Messico che attualmente lambisce le coste dell'Europa Occidentale. Per capire l'effetto che ha questa corrente sul clima europeo basta fare questa considerazione: a Dicembre in Normandia (Francia) la temperatura si aggira attorno allo 0 centigrado; in Canada, alle stesse latitudini si raggiungono spesso i -30°C. Il venir meno dell'effetto riscaldante della Corrente del Golfo potrebbe così paradossalmente condurre l'Europa verso una nuova glaciazione, in un periodo in cui la maggior parte della Terra va incontro ad un riscaldamento. In ogni caso si è scoperto che, mentre la maggior parte della terra si sta riscaldando, le regioni che sono sottoposte alla ricaduta delle emissioni di biossido di zolfo si stanno in genere raffreddando. Le nuvole di solfati atmosferici prodotti dalle emissioni industriali raffreddano l'atmosfera riflettendo la luce solare verso lo spazio ed attenuano l'effetto dell'incremento della concentrazione dei gas serra; comunque i solfati hanno una permanenza atmosferica molto bassa e la loro presenza varia, anche di molto, nelle diverse zone della Terra.

L'aumento delle temperature a causa del riscaldamento globale provocato dall'incremento della concentrazione dei gas serra nell'atmosfera può comportare sia effetti diretti che indiretti per la salute dell'uomo.
Le temperature estremamente calde aumentano soprattutto i rischi fisici a carico delle persone che presentano problemi cardiaci. Questi soggetti sono più vulnerabili perché in condizioni termiche più elevate il sistema cardiovascolare deve lavorare in modo maggiore per mantenere la temperatura corporea stabile. Il clima più caldo comporterebbe inoltre una maggiore frequenza dei colpi di calore ed un aumento della diffusione dei problemi respiratori. Le temperature più elevate aumentano inoltre la concentrazione dell'ozono a livello del suolo, favorendone la formazione.  Le statistiche sulla mortalità e sui ricoveri ospedalieri dimostrano chiaramente che la frequenza delle

morti aumenta nei giorni particolarmente caldi, in modo particolare fra le persone molto anziane e fra i malati di asma.
In ogni luogo della Terra, la presenza e la diffusione delle malattie sono fortemente influenzate dal clima locale. In effetti molte malattie infettive potenzialmente mortali sono diffuse solamente nelle aree più calde del pianeta. Malattie come la malaria, la febbre dengue, la febbre gialla e l'encefalite potrebbero aumentare la loro diffusione se le zanzare e gli altri insetti che le diffondono trovassero delle condizioni climatiche più favorevoli alla loro diffusione.
Le temperature più elevate possono anche favorire l'aumento dell'inquinamento biologico delle acque, favorendo la proliferazione dei vari organismi infestanti.

Molti ricercatori ritengono anche che l'inasprirsi dell'effetto serra comporterebbe un aumento del fenomeno dell'eutrofizzazione delle acque, con tutti i danni biologici, economici e sanitari che questo comporterebbe.

Tutti questi problemi sarebbero di difficile soluzione anche per i Paesi Occidentali che dispongono di un patrimonio economico ed industriale enorme. Molti degli impatti del cambiamento climatico potrebbero comunque essere risolti tramite l'organizzazione ed il mantenimento di adeguati programmi a difesa dell'ambiente e della salute pubblica. Invece, nei Paesi del Terzo (e Quarto) Mondo, l'inasprimento delle condizioni ambientali provocherebbe delle situazioni sanitarie e sociali insostenibili. L'aumento delle malattie, delle carestie e degli scontri sociali per la crescente povertà e precarietà della vita comporterà delle conseguenze inimmaginabili che finiranno per ricadere anche sui paesi più civilizzati, probabilmente a giusta condanna delle colpe di cui si sono macchiati nel corso di questi ultimi secoli.

L'incremento della temperatura della Terra può provocare una serie di effetti ambientali di notevoli proporzioni.
L'aumento del calore e quindi dell'evaporazione dai grandi bacini idrici comporta un aumento corrispondente della quantità d'acqua in atmosfera e quindi un aumento delle precipitazioni. Alcuni ricercatori ritengono che queste siano cresciute di circa l'uno per cento su tutti i continenti nell'ultimo secolo. Le aree poste ad altitudini più elevate dimostrano incrementi più consistenti, al contrario le precipitazioni sono diminuite in molte aree tropicali. In ogni caso si nota una maggiore intensità delle piogge e dei fenomeni meteorologici più violenti (come le tempeste e gli uragani) con un conseguente aumento delle inondazioni e delle erosioni a carico del terreno.

Il riscaldamento globale comporta anche una diminuzione complessiva delle superfici glaciali. Le grandi masse di ghiaccio della Groenlandia e dei ghiacciai continentali stanno arretrando notevolmente; e, ultimamente, anche i ghiacci dell'Antartide hanno iniziato a diminuire.

L'aumento del volume oceanico a causa della temperatura più alta e lo scioglimento dei ghiacci provocano anche l'innalzamento del livello medio del mare. Negli ultimi cento anni è cresciuto approssimativamente di 15-20 cm.

Inoltre, in molte zone tropicali già si assiste ad una riduzione dell'umidità del suolo che comporta una diminuzione nella resa agricola; molte aree, anche in Europa, sono a rischio di desertificazione.

Tutti questi effetti sono già scientificamente evidenti per i molti dati ottenuti a riguardo e si ipotizza un inasprimento della situazione attuale nel caso in cui le concentrazioni dei gas serra

aumentassero. Lo scenario che si può ipotizzare è impressionante: i deserti potrebbero espandersi in terre ora semiaride; le foreste, i polmoni della terra, diminuirebbero ulteriormente nella loro estensione; intere popolazioni, ora in regime di sussistenza, non avrebbero più risorse idriche a disposizione; città costiere e numerose isole scomparirebbero nel mare.

SMOG FOTOCHIMICO

Lo smog fotochimico è un particolare inquinamento dell'aria che si produce nelle giornate caratterizzate da condizioni meteorologiche di stabilità e di forte insolazione. Gli ossidi di azoto (NOx) e i composti organici volatili (VOC), emessi nell'atmosfera da molti processi naturali od antropogenici, vanno incontro ad un complesso sistema di reazioni fotochimiche indotte dalla luce ultravioletta presente nei raggi del sole; il tutto porta alla formazione di ozono (O3), perossiacetil nitrato (PAN), perossibenzoil nitrato (PBN), aldeidi e centinaia di altre sostanze. Tali inquinanti secondari vengono indicati col nome collettivo di smog fotochimico perché sono generati da reazioni chimiche catalizzate dalla luce e costituiscono la componente principale dello smog che affligge molte città ed aree industrializzate. Questo particolare smog  si può  facilmente individuare per il suo caratteristico colore che va dal giallo-arancio al marroncino, colorazione dovuta alla presenza nell'aria di grandi quantità di biossido di azoto. I composti che costituiscono lo smog fotochimico sono sostanze tossiche per gli esseri umani, per gli animali ed anche per i vegetali, inoltre sono in grado di degradare molti materiali diversi per il loro forte potere ossidante.

Da notare che il termine smog deriva dall'unione di due parole inglesi: smoke (fumo) e fog (nebbia). Inizialmente questa parola faceva riferimento esclusivo ad un tipo di inquinamento particolarmente diffuso nel passato: lo smog industriale, detto anche smog classico. Questo smog, di colore grigio-nerastro, era frequente nelle ore prossime all'alba, in condizioni di bassa insolazione, bassa velocità del vento e temperatura prossima a 0°C; quindi era più comune nella stagione autunnale ed invernale. Veniva prodotto quando il fumo ed il biossido di zolfo liberati nel corso della combustione del carbone si combinavano con la nebbia ed era talmente tossico da provocare decine di migliaia di morti ogni anno. A partire dagli anni '50, l'utilizzo di altri combustibili fossili e di altre fonti energetiche, come la nucleare o l'idroelettrica, ha ridotto di molto la frequenza e la gravità dei fenomeni di smog industriale.
In ogni caso l'impiego dei vari combustibili fossili costituisce ancora un pericolo per la salute dell'uomo e per l'integrità dell'ambiente a causa della possibilità che si instauri il fenomeno dello smog fotochimico, la forma d'inquinamento più diffusa nelle grandi città del pianeta.

Nello smog fotochimico sono presenti centinaia di sostanze chimiche che possono provocare degli effetti nocivi sull'uomo, comunque i principali composti imputati sono sicuramente l'ozono, ed il perossiacetil nitrato (PAN).

Un'esposizione allo smog a bassi livelli di concentrazione provoca solo un'irritazione agli occhi, al naso, alla gola ed una fastidiosa lacrimazione.
Un'esposizione acuta può però peggiorare questi sintomi e condurre all'infiammazione dei polmoni, ad una crescente difficoltà nel compiere la respirazione, in un aumento della suscettibilità alle malattie respiratorie, all'aumento della sensibilità agli allergeni, alla riduzione delle performance atletiche, ad un senso di pena e di sofferenza nel compiere respiri profondi e ad un aumento degli attacchi di asma.

L'esposizione prolungata ad alte concentrazioni di smog è assolutamente da evitare in quanto può causare:
- asma, bronchiti, tosse e senso di oppressione al petto;
- l'aumento della suscettibilità alle infezioni respiratorie;
- una diminuzione della funzionalità e della performance polmonare;
- l'aumento del rischio di contrarre un cancro ai polmoni;
- fibrosi (che comportano una perdita nell'elasticità polmonare e nella funzionalità dei tessuti);
- l'invecchiamento precoce dei polmoni ed il rischio di una diminuzione permanente nella capacità polmonare;
- il danneggiamento del tessuto polmonare;
- un continuo ed assillante mal di testa.

I soggetti più a rischio sono i bambini, gli anziani e le persone che hanno malattie polmonari. I bambini tendono a stare più tempo all'aperto, specialmente in presenza di condizioni atmosferiche favorevoli (cielo limpido e temperature elevate), condizioni per le quali la concentrazione dello smog risulta più elevata; i loro corpi sono ancora in via di sviluppo e così sono più soggetti ai danni causati dallo smog. Anche le persone che effettuano attività sportiva all'aperto sono a rischio, in quanto inalano maggiori quantità di aria e, di conseguenza, anche di inquinanti, fra i quali soprattutto l'ozono.

Gli effetti ambientali dello smog fotochimico sono particolarmente evidenti sui vegetali. Lo smog diffuso su grande scala comporta infatti una diminuzione della produttività agricola, una resa minore dei raccolti ed una diminuzione nella qualità dei prodotti. Le foglie, avendo un rapporto superficie/volume molto elevato, assorbono attraverso gli stomi quantità relativamente alte di inquinanti che determinano danni ingenti soprattutto in loco. Le sostanze presenti nello smog fotochimico possono ridurre o addirittura bloccare la fotosintesi, diminuire la velocità di crescita ed anche limitare la riproduzione. Da notare che i danni si manifestano anche a concentrazioni minori di quelle dannose per l'uomo; tanto per fare un esempio, una concentrazione pari a 0,1 ppm di ozono può ridurre la fotosintesi del 50%. Le piante diventano poi  più suscettibili  all'attacco di insetti e parassiti vari, più sensibili alla mancanza dei nutrienti e meno resistenti alle avverse condizioni climatiche. L'azione dello smog fotochimico può anche verificarsi senza che si possano notare dei danni visibili, al termine del periodo di crescita si nota comunque un calo nella biomassa della pianta.
Le sostanze più imputate sono l'ozono e soprattutto il perossiacetil nitrato (PAN), un composto che non è mai stato individuato prima che fosse studiata la composizione dello smog fotochimico.

L'ozono, il principale inquinante secondario, può danneggiare diversi composti, può causare il deterioramento delle gomme e delle plastiche, una riduzione nella resistenza dei composti tessili ed il danneggiamento delle vernici. L'ozono può anche danneggiare opere d'arte e libri, per cui vari musei e librerie hanno da tempo preso delle precauzioni per minimizzarne gli effetti.
Tutte le altre sostanze presenti nello smog fotochimico hanno degli effetti più o meno pronunciati a carico dell'ambiente, ma la loro presenza è solitamente di importanza secondaria, anche se non si possono escludere vari effetti sinergici. Per questa loro minore importanza, quando si parla di smog fotochimico si fa spesso riferimento alla sola presenza dell'ozono, trascurando così (erroneamente) l'esistenza di centinaia di altri composti potenzialmente dannosi.