oxazoto

OSSIDI DI AZOTO NO_x

1)TIPO DI INQUINANTE E CARATTERISTICHE

Con il termine NOx si intende tutta la famiglia dei composti tra Azoto e Ossigeno. Il monossido d'azoto (NO) si presenta, a temperatura ambiente, come un gas incolore. Il biossido d'azoto (NO₂) è in condizioni normali un gas di colore rosso-bruno di odore pungente che dimerizza tutto in tetraossido di biazoto incolore secondo la reazione: 2NO₂ => N₂O_4.Il monossido di biazoto (N₂O) è un gas incolore di debole odore. Il tetraossido di biazoto (N₂O₄) è il dimero del biossido d'azoto. Il pentaossido di biazoto (N₂O₅) è un solido incolore che a pressione atmosferica sublima facilmente. E' un forte ossidante e con l'acqua reagisce violentemente trasformandosi in acido nitrico:
N₂O₅ + H₂O => 2HNO₃.

2)PROCESSI CHE LO GENERANO

traffic.jpg (12787 byte) L'ossido d'azoto (NO) è il composto di questa famiglia presente in maggior quantità nell'aria.
Viene generato per la maggior parte da processi di combustione dei motori a combustione interna. In questo tipo di motori il combustibile brucia ad elevata temperatura; se la combustione avvenisse correttamente si produrrebbe biossido d'azoto ma se per cause esterne come cattiva carburazione, motore freddo ed altre questo non avviene, si produce monossido d'azoto. In una recente analisi sulla qualità dell’aria nella zona dell’aeroporto di Malpensa è emersa una grande concentrazione dei composti dell’azoto dovuto forse ai motori degli aerei che, nelle fasi di spostamento sulla pista, girano sotto sforzo e quindi con la combustione non perfetta.
Oltre che dai motori a scoppio gli NxOy sono immessi nell’atmosfera dalle industrie che bruciano nei loro processi produttivi vari tipi di combustibile e non mettono gli appositi filtri o ne prolungano l’uso oltre la vita massima perché dispendiosi.
noxinvern.jpg (12422 byte) In inverno viene immessa nell'atmosfera una elevata quantità di ossidi di azoto dagli impianti di riscaldamento, circa il 35% del totale presente nell'aria. Come si può notare nel diagramma a lato (rielaborato da dati A.C.I. del '98 ricavati nella campagna di indagine sui gas di scarico) risulta elevato anche il contributo dei veicoli a gasolio, in particolare bus camion e furgoni, mezzi che hanno elevata percorrenza e permanenza nelle strade cittadine.
L'NO è un inquinante primario, mentre l'NO₂, ( NO + O₂ => NO₂ ), è inquinante secondario con effetti dannosi maggiori, tipico prodotto della trasformazione dell'NO nell' ambiente con l'ossigeno dell'aria, favorita dalla presenza di radiazione solare e di altri inquinanti come gli idrocarburi e il CO.
I processi naturali provvedono ad eliminare NO e NO₂ dall'atmosfera rispettivamente dopo circa 3 e 4 giorni. Una parte degli ossidi di azoto reagisce con ioni presenti nell'aria dando origine a una catena di reazioni chimiche con vari prodotti intermedi e finali; nell’atmosfera inoltre le scariche elettriche trasformano l’azoto in biossido d’azoto che a contatto con il vapor d’acqua diventa acido nitrico e nitroso che precipita a terra contribuendo all'effetto delle piogge acide.
Tutte le trasformazioni che coinvolgono l'Azoto fanno parte del cosiddetto CICLO dell'AZOTO: sono scambi continui tra gli esseri viventi, l'acqua, il suolo, l'aria; in questo ciclo è intervenuto pesantemente l'uomo e la sua tecnologia, provocando perturbazioni e danni che cominciano a preoccupare. Al livello naturale un ruolo importante viene svolto dai microrganismi: gli azofissatori, funghi e batteri che sfruttano l’azoto atmosferico per vivere e poi lo espellono come ammonio nitriti o nitrati; batteri che trasformano nitriti a nitrati; batteri che riducono i nitrati ad ammoniaca e altri che li trasformano ad azoto gas.

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3)DOVE FINISCE

L’azoto, sotto forma di nitriti, nitrati, sali ammoniacali, ammonio, è presente ovunque nella pioggia, con cui provoca la formazione delle piogge acide, nel suolo, nel guano e negli organismi viventi.
Il biossido d'azoto partecipa alla formazione delle piogge acide, al fenomeno dello smog fotochimico, alla diminuzione dell'ozono stratosferico e all'aumento di quello nei bassi strati , e si decompone a monossido d’azoto secondo la reazione: NO₂ + hv => NO + O·; l'ossigeno radicalico si attacca ad una molecola d'ossigeno dando una molecola d'ozono: O₂ + O·=> O₃. Per questo l'ozono è in maggiori concentrazioni in zone rurali dove il monossido d'azoto è in minore quantità rispetto alle zone di città perché prima che gli ossidi d'azoto e gli idrocarburi diano l'ozono avviene la reazione fra quest'ultimo e monossido d'azoto che produce biossido d'azoto e ossigeno. Il biossido d'azoto è inoltre responsabile della foschia giallastra intorno alle aree industriali.

4)EFFETTI

SULL'UOMO: il biossido d'azoto NO₂ è circa quattro volte più tossico, per l'uomo, del monossido d'azoto NO. Per concentrazioni di circa 10-13 ppm provoca irritazioni agli occhi ed alle mucose nasali. Per concentrazioni di 150 ppm può provocare disturbi respiratori poiché irritante alle vie respiratorie. Per concentrazioni di 500 ppm può ossidare il ferro dell'anello prosteico e può essere mortale.

SULLE PIANTE: per le piante le sostanze azotate inorganiche (sali d'ammonio, nitriti e nitrati) sono molto importanti in quanto permettono la sintesi di amminoacidi e proteine. Queste sostanze sono normalmente presenti nel terreno e il loro apporto continuo è garantito da speciali meccanismi biologici che utilizzano sia l'azoto atmosferico, sia i prodotti di escrezione e di decomposizione degli organismi. Per le piante superiori questa fissazione dell'azoto atmosferico non può essere diretta e richiede l'intervento di microrganismi aerobionti e anaerobi presenti nel terreno oppure batteri che vivono in simbiosi con le radici di alcune leguminose. Questi microrganismi sono forniti di un enzima detto nitrogenasi costituito da due frazioni proteiche contenenti una ferro e l'altra ferro e molibdeno. Questo enzima viene sintetizzato negli organismi azotofissatori che hanno un gene detto nif (nitrogen fixation) che ne regola la sintetizzazione, inoltre questi organismi hanno disponibilità di ATP ed assenza di idrogeno ed ossigeno che sono degli inibitori, due fattori molto importanti per l'attività nitrogenastica. Le piante verdi utilizzano molto i nitriti, i nitrati ed i sali d'ammonio, se però gli ossidi d'azoto sono in elevate concentrazioni possono provocare la caduta delle foglie, la comparsa di macchie per necrosi, arresto della crescita, inibizione della germinazione e la diminuzione della velocità di fotosintesi (soprattutto a causa del monossido d'azoto). Le piogge acide possono essere dannose per piante che crescono in terreni poveri di calcare perché impoveriscono il suolo e liberano ioni metallici tossici per le piante.

SUI MATERIALI : l’acido nitrico si infiltra nei pori dei laterizi e dei mattoni e solubilizza cationi come il calcio. Successivamente i nitrati cristallizzano e questo aumento di volume provoca lo sgretolamento del materiale. Le sostanze metalliche risentono dell’attacco dell’acido nitrico in relazione all’eventuale trattamento subito: un acciaio, un metallo lavorato bene e molto resistente, è meno sensibile del ferro normale al fenomeno delle piogge acide cioè le precipitazioni di acidi forti tra cui anche HNO₃. Gli ossidi di azoto e gli acidi da essi derivati sono aggressivi per i legnami, disgregandone le fibre superficiali.

5)LIMITAZIONE DELL'INQUINANTE

Nell'ultimo ventennio le emissioni di ossidi di Azoto sono diminuite, anche se di poco. Essendo molto difficile eliminare gli ossidi d'azoto si tende a diminuirne l'emissione da parte dei motori a scoppio agendo sulla carburazione, con l'applicazione di marmitte catalitiche per la conversione da ossidi ad azoto gassoso e la diminuzione dei consumi dei carburanti. Per i motori a scoppio è stata progettata come sistema di abbattimento la marmitta catalitica che contiene ossidi di metalli pregiati come il Platino in un filtro poroso di ceramica, che trasformano gli ossidi d'azoto in azoto gassoso N₂ e acqua.
Molti studi sono in corso per cercare una soluzione al problema. Per esempio l'Enel ha pensato di mettere a valle di un elettrofiltro nelle centrali termiche un reattore di conversione catalitica, a base di ossidi di W V Pt , per abbattere gli ossidi d'azoto a azoto molecolare.

6)LIMITI DI CONCENTRAZIONE

Il periodo di rilevamento previsto dalla normativa per il biossido d'azoto è l'anno civile, cioè dal 1 gennaio al 31 dicembre. Il valore limite, secondo il D.P.R. 203/88, è rappresentato dal 98° percentile delle concentrazioni medie di 1 ora registrate in un anno, questo valore non può essere superato per più di 175 ore all'anno. I valori guida, cioè i limiti di concentrazione destinati alla protezione a lungo termine in materia di salute e protezione dell'ambiente, fanno riferimento al 50° percentile ed al 98° percentile delle concentrazioni di 1 ora rilevate in un anno.