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5. Ozono troposferico

5. Ozono troposferico

Conclusioni


Le concentrazioni dell'ozono nella troposfera (dalla superficie terrestre fino a 10 000 - 15 000 m di altitudine) sopra l'Europa superano in generale di tre o quattro volte i livelli dell'era preindustriale, principalmente a causa del notevole aumento delle emissioni di ossidi di azoto provenienti dall'industria e dagli autoveicoli registrato a partire dagli anni Cinquanta. A causa della variabilità meteorologica annuale è impossibile individuare linee di tendenza nella frequenza con cui ricorrono episodi di elevata concentrazione di ozono.


Le concentrazioni soglia fissate al fine di tutelare la salute umana, la vegetazione e gli ecosistemi vengono frequentemente superate nella maggior parte dei paesi europei. Si calcola che circa 700 ricoveri ospedalieri all'interno dell'UE nel periodo marzo-ottobre 1995 (75% dei quali in Francia, Italia e Germania) potrebbero essere dovuti a concentrazioni di ozono superiori ai valori soglia fissati per la protezione della salute. Secondo le stime, sono circa 330 milioni nell’UE le persone che ogni anno rischiano di essere esposte almeno una volta a una concentrazione di ozono superiore al valore soglia.


Nel 1995, la soglia di protezione per la vegetazione è stata superata nella maggior parte degli Stati membri dell'Unione europea. In numerosi paesi sono stati registrati superamenti per oltre 150 giorni in determinati siti. Nello stesso anno, la soglia di protezione è stata superata quasi dovunque nelle aree boschive e nei terreni seminativi dell'UE.


Le emissioni dei più importanti precursori dell'ozono, quelle degli ossidi di azoto e di composti organici volatili non metanici (NMVOC), hanno continuato ad aumentare fino alla fine degli anni Ottanta per poi diminuire del 14% fra il 1990 e il 1994. Il settore dei trasporti è la principale fonte di emissioni di ossidi di azoto e di NMVOC nell’Europa occidentale, mentre nei PECO e negli NSI è l'industria a contribuire in maniera preponderante.


Il raggiungimento degli obiettivi fissati per le emissioni di ossidi di azoto nella convenzione sull'inquinamento atmosferico transfrontaliero a grande distanza (CLTRAP) e nel Quinto programma d'azione a favore dell'ambiente della Commissione europea consentirebbe di ridurre le concentrazioni massime di ozono soltanto in misura del 5-10%. Al fine di rispettare l'obiettivo a lungo termine del non superamento dei livelli di soglia, è indispensabile riuscire a ridurre le concentrazioni complessive di ozono troposferico. Ciò richiederà a sua volta l'introduzione di misure volte a contenere le emissioni degli inquinanti precursori (ossidi di azoto e NMVOC) che dovranno essere attuate in tutto l'emisfero settentrionale. Un primo passo in questa direzione sarà quello di stabilire ulteriori valori limite a livello nazionale ai sensi del nuovo protocollo di vasta portata, relativo a diversi inquinanti.

5.1. Introduzione

Da parecchi decenni lo smog fotochimico, comunemente noto come "smog estivo", è causa di disturbi respiratori nella popolazione europea, oltre ad essere una possibile fonte di gravi danni alle piante. Ogni anno, su gran parte dell'Europa si verificano periodi di smog estivo.

Lo smog estivo si forma per reazioni fotochimiche che coinvolgono numerosi gas presenti nella troposfera, lo strato di atmosfera compresa fra la superficie terrestre e un'altitudine di 7-15 km. I principali precursori sono gli ossidi di azoto (NOx, cioè NO e NO2), i composti organici volatili (VOC), il metano (CH4) e il monossido di carbonio (CO). Danno origine a questi inquinanti molte attività umane, come l'impiego di combustibili fossili, soprattutto per i trasporti, e l'uso di prodotti contenenti solventi organici.

In Europa, le emissioni di origine antropica dei principali precursori, NOx e VOC, sono diminuite costantemente dopo la valutazione di Dobris, ma non a sufficienza per raggiungere gli obiettivi di riduzione concordati a livello internazionale. La luce del sole, agendo sugli inquinanti precursori, provoca la formazione di una gamma di composti noti come ossidanti fotochimici.

Il più importante ossidante fotochimico, a causa della sua abbondanza e tossicità, è l'ozono (O3). I valori soglia per le concentrazioni di ozono, fissati al fine di tutelare

la salute umana, la vegetazione e gli ecosistemi, vengono frequentemente superati nella maggior parte dei paesi europei. Gli altri ossidanti fotochimici, ai livelli attualmente osservati nell'ambiente, non costituiscono a quanto pare un pericolo grave per la salute o la vegetazione. Tuttavia, a concentrazioni maggiori, è noto che il nitrato di perossiacetile (PAN) causa irritazione all'apparato respiratorio e danni alle foglie simili a quelli causati dall'ozono (OMS, 1996a, 1996b).

Episodiche concentrazioni di ozono si aggiungono ai valori normali, che sono più o meno raddoppiati rispetto agli anni Cinquanta (Staehelin et al., 1994). L'incremento dei valori normali di ozono è dovuto soprattutto all'aumento a livello mondiale delle concentrazioni di NOx e pertanto l'ozono sull'Europa risente anche delle emissioni provenienti da altri continenti. L'ozono nella troposfera riveste inoltre importanza anche per il problema del cambiamento climatico. Si calcola attualmente che l'ozono troposferico aggravi del 16% l'effetto di riscaldamento globale causato dai principali gas a effetto serra di origine antropica emessi fino a oggi (cfr. paragrafo 2.3).

I processi di formazione degli ossidanti fotochimici, così come i loro effetti, sono complessi e collegati con altri problemi ambientali (cfr. riquadro 5.1 e 5.2). Le conseguenze dell'ozono per la salute vengono esacerbate dagli effetti del miscuglio di inquinanti presenti nell'aria. Poiché gli ossidanti fotochimici vengono trasportati per lunghe distanze e oltre i confini nazionali, è necessario un impegno internazionale per mettere a punto politiche di abbattimento organiche (Grennfelt et al., 1994). Un esempio di tale ottica di ampio respiro è costituito dal nuovo protocollo di vasta portata previsto dalla convenzione UNECE sull'inquinamento atmosferico transfrontaliero a grande distanza.

Riquadro 5.1: Formazione dell’ozono

L'ozono si forma nella troposfera e nello strato limite inquinato, che si estende dalla superficie terrestre a un'altitudine compresa fra 100 e 3 000 m. L'inquinante si forma per ossidazione di VOC e CO in presenza di NOx e luce del sole. Nello strato limite inquinato, sono i VOC, più reattivi, a fungere da principale "carburante" nel processo, mentre nelle zone remote il processo viene provocato soprattutto dall'ossidazione di CH4 e CO. La formazione di ozono dipende generalmente dalla disponibilità del catalizzatore NO.

 

I processi che causano questi diversi quadri di concentrazione dell'ozono sono molto complessi. Le misure tese a ridurre la loro incidenza e gravità possono avere l'effetto opposto a quello desiderato se non sono basate su un'adeguata comprensione dei processi fotochimici. Negli ambienti urbani inquinati, ad esempio, l'NO appena emesso può combinarsi rapidamente con l'ozono e ridurne la concentrazione. A causa di questa e di altre reazioni chimiche, un calo delle emissioni di NOx può provocare aumento delle concentrazioni di ozono nelle città (cfr. riquadro 5.2). In questi casi, le concentrazioni dell'ozono dipendono dalla presenza dei VOC, che diventano gli elementi da contenere allo scopo di ridurre le concentrazioni dell'ozono. In aree meno inquinate, è necessario contenere le emissioni di NOx anziché i VOC. La situazione può diventare ancora più complessa in quanto il "miscuglio" fotochimico può passare dalla situazione di VOC-dipendenza a quella di NOx-dipendenza, a causa dei processi atmosferici, man mano che le masse di aria si allontanano da una conurbazione.

 

È evidente che limitarsi a contenere i VOC o i NOx può risultare inefficace su scala regionale e transfrontaliera; per ridurre il problema in modo stabile, è necessario agire su entrambi. La riduzione degli NOx è auspicabile anche per contrastare i gravi effetti negativi dell'NO2 e dei PAN sulla salute (OMS, 1996a) e a causa del ruolo svolto dagli NOx nei problemi dell'acidificazione (capitolo 4) e dell'eutrofizzazione (capitoli 9 e 10).

 

Oltre all'ozono, l'azione della luce del sole sui VOC e NOx provoca la formazione di numerosi altri ossidanti fotochimici, come il nitrato di perossiacetile (PAN), l'acido nitrico, aldeidi secondari, acido formico e molti radicali. Le informazioni disponibili sulle concentrazioni e gli effetti di queste sostanze sono relativamente limitate. A causa dell'assenza di effetti significativi alle attuali concentrazioni, per questi ossidanti fotochimici non sono state fissati orientamenti internazionali (OMS, 1996a).

Riquadro 5.2: L'effetto fine-settimana

 

Quanto sia controproducente ridurre le emissioni di NOx per il controllo dell'ozono nelle città è illustrato dall'"effetto fine-settimana". Secondo i dati di Dumont (1996), i livelli di ozono rilevati nelle conurbazioni belghe nei fine settimana sono molto più elevati che negli altri giorni. Nelle estati particolarmente colpite dallo smog, il picco medio pomeridiano al sabato e alla domenica è risultato del 20% circa più alto che nei giorni feriali. L'effetto fine-settimana è il risultato del basso livello di emissioni di NOx durante il fine settimana nelle città belghe (circa il 30% in meno rispetto ai giorni feriali). Un'analisi dei dati riguardanti la Svizzera indica un quadro maggiormente differenziato, con concentrazioni nei fine-settimana sia inferiori che superiori, a seconda delle condizioni meteorologiche (Brönniman e Neu, 1997).

 

Solo nel caso di riduzioni iniziali e relativamente esigue degli NOx, in assenza di riduzioni sufficienti dei VOC, si verificano concentrazioni più elevate nei fine-settimana. Allo scopo di raggiungere livelli di ozono accettabili e di superare l'iniziale effetto controproducente, sarebbe necessario l'abbattimento di una frazione consistente delle emissioni sia degli NOx che dei VOC.

 

5. Ozono troposferico (.pdf)

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