Corso di laurea triennale in Tecnologie per la conservazione e il restauro dei beni culturali Prof....
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Corso di laurea triennale in Tecnologie per la conservazione e
il restauro dei beni culturali
Prof. Paolo Andreani
AA 2006 - 2007
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Precipitazioni atmosferiche con valore di PH inferiore a 5,6:
GAS che si combinano con ACQUA a formare ACIDI:
ACIDO SOLFORICO
ACIDO NITROSO (HNO2) ACIDO NITRICO
ACIDO CARBONICO
3 NO2 + H2O 2 HNO3+NO
S02+H20 H2SO3H2SO3 ossida a
H2SO4
CO2+H2O H + HCO3
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FORMAZIONE DELLE PIOGGE ACIDE
Composizione chimica dell’atmosfera
Concentrazioni di sostanze nell’atmosfera:
1. Ossidi di zolfo (SOX)
2. Ossidi di azoto (NOX)
Origine NATURALE Origine ANTROPICA
Sorgente geochimica
Sorgente biogenica
•Vulcani•Oceani•Foreste
•Fotosintesi•Respirazione organismi•Foreste
•Uso di combustibili fossili•Combustione di biomasse•Deforestazione•“Arrostimento” della pirite•Centrali termoelettriche•Rifiuti
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piogge acide
processo di ricaduta dall’atmosfera di particelle, gas e precipitazioni acide
deposizione umidadeposizione secca
piogge, neve, nebbie, rugiade, ecc polveri
ossidi di zolfo (SOx) ossidi d'azoto (NOx)
goccioline d’acqua particolati acidi deposizione umida
piogge acide
suolo
suolo
polveri
deposizione secca
umiditàparticolati acidi
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- acidificazione di laghi e corsi d’acqua- danni alla vegetazione (soprattutto ad alte quote) e suoli forestali- decadimento dei materiali da costruzione, delle vernici (edifici, statue,
sculture)- peggioramento della visibilità ed attentato alla salute pubblica.
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INCREMENTO DELLE PIOGGE ACIDE
RIVOLUZIONE INDUSTRIALE
AUMENTO di GAS inquinanti:
Diffusione mondialeDanneggiamento vegetazione
Concentrazione su centri urbani
ATENE: Città europea più inquinata
•Diretta•Indiretta
Patrimonioboschivo
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Rivoluzione industriale
crescente consumo dei combustibili fossili
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I composti a base di zolfo si depositano entro 2-4 giorni dall'emissione
In Italia l’azione delle piogge acide viene in parte tamponata dalla In Italia l’azione delle piogge acide viene in parte tamponata dalla particolare costituzione geologica del terreno per cui non si raggiungono particolare costituzione geologica del terreno per cui non si raggiungono gli effetti drammatici, il fenomeno interessa quasi esclusivamente la zona gli effetti drammatici, il fenomeno interessa quasi esclusivamente la zona
della pianura padana.della pianura padana.
Maggiori emissioni prevalenza ai depositi secchi di SO2 maggiori deposizioni
elevate precipitazionielevate precipitazionimaggiori deposizioni aree montuose
Ricaduta relativamente vicina alla fonte di emissione
Gli ossidi azoto tendono a restare più a lungo nell'atmosfera
deposizioni lontano alle fonti di emissione
In Germania più dell’8% dell’intero patrimonio boschivo è stato gravemente danneggiato, se non compromesso
in Europa le nazioni più colpite sono quelle scandinave dove l’abbassamento del pH in migliaia di laghi ha provocato la scomparsa di numerose specie animali e vegetali
il Canada che riceve le piogge acide statunitensi
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PRINCIPALI REAZIONI IN ATMOSFERA
Acqua pH pari circa a 7,0
CO2 acido carbonico
H2O + CO2 > H2CO3 Pioggia pH naturale pari a 5,5
SO3 + H2O > H2SO4 NO2 + H2O > HNO3
2SO2 + O2 + MeO + hv -> 2SO3 + MeO.
ossidi metallici (MeO) che fungono da catalizzatori sono costituiti principalmente da manganese, ferro e vanadio
radiazioni luminose
SO2 + V2O5 -> SO3 + 2VO2
VO2+O2 -> V2O5
Formazione dell’anidride solforosa
Nel 1979 la neve caduta in Virginia occidentale (USA) aveva un pH pari a 1,7.
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1) OH+SO2+O2 -> SO3+HO2
2) HO2+HO2 -> H2O2 + O2
3) SO2+H2O2 -> H2SO4
4) SO3+H2O -> H2SO4 -> H2O2+O2
COMPOSTI DELLO ZOLFO
COMPOSTI DELL’AZOTO5) NO2+O3 -> O2+NO3
6) NO3+NO2 -> N2O5 (anidride nitrica)
7) N2O5+H2O -> 2HNO3
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Il principale bersaglio delle piogge acide è la pietra calcarea
H2SO4 + CaCO3 -> CaSO4 + H2O + CO2
acido solforico + carbonato di calcio ->solfato di calcio (gesso)
sostanze catalizzatriciPolvere
Carbone
ossidi di vanadio o di ferrosmog
acido solforico
base forte (la calce)
acido debole (l’acido silicico)cemento armato
solfatazionedegradazione
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.
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1. Aumento del volume del gesso rispetto alla calcite
MECCANISMI DI DEGRADO DELLE PIOGGE ACIDE
3. Costituzione del legante per i depositi di polvere e sostanze grasse
2. Aumento del coefficiente di espansione termico
•Tensioni meccaniche interne•Polverizzazione della pietra
•Tensioni meccaniche per differenza espansiva•Fratturazione disgregazione caduta
•incrostazione
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azione di tipo corrosivo azione meccanica
germania 1908 1968
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Danni all’ecosistema
entro 10-20 anni molte foreste nel mondo saranno completamente distrutte
questo provocherà localmente l'espansione del fenomeno carsico (cioè la penetrazione dell'acqua nel sottosuolo)
la siccità, la progressiva aridità dei suolil'aumento della possibilità di inondazioni e il
cambiamento del clima.
Gli organismi più attaccati sono i vegetali
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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.
Gli effetti di gran lunga più dannosi sono dovuti all’anidride solforosa.
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
Danni diretti alla vegetazione
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acidificazione del suolo Mobilizzazione dello ione alluminio trivalente
Sostituzione del calcio dai suoi siti di legame sui peli radicali
diminuzione dell’apporto dei nutrienti
Indebolimento della pianta
esposizione all’attacco di insetti
Malattie
variazioni climatiche eccessive
Danni indiretti alla vegetazione
Elevata tossicità diretta
compromissione dell’azotofissazione
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I maggiori problemi si hanno:nelle zone dove il suolo è più sottilenelle aree nelle quali le piante sono maggiormente esposte alle intemperie
(come l’alta montagna).
Azione delle piogge acide su di una foresta dell'Europa Settentrionale
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Effetti sui pesciGli effetti degli inquinanti acidi sugli
ecosistemi variano a seconda delle caratteristiche delle aree interessate.
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
le rocce calcaree sono in grado di neutralizzare direttamente l’acidità per
la presenza dei carbonati che permettono di
mantenere costante il pH
bioaccumulo di metalli tossici (alluminio, manganese, zinco, mercurio, cadmio)
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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.
Effetti direttiEffetti indiretti
tossicità delle acque scomparsa dei vegetali
delle prede
Diatomee
alghe brune
sviluppo embrionale
riproduzione
sopravvivenza
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Effetti dell’acidificazione su diverse specie ittiche