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OZONO

Cos'è

L'ozono è un gas altamente tossico, dotato un odore pungente caratteristico. E' una molecola costituita da tre atomi di ossigeno (O3), anziché da due come nel caso dell'ossigeno che respiriamo (O2). Viene prodotto in strati diversi dell’atmosfera. Negli strati più alti si forma come conseguenza dell’azione diretta delle radiazioni ultraviolette (UV) sull’ossigeno (Ozono stratosferico), in quelli più bassi per reazioni chimiche che coinvolgono ancora le radiazioni UV, gli ossidi di azoto e composti organici volatili (Ozono troposferico). L'ozono è una molecola instabile e si scinde con facilità liberando ossigeno molecolare (O2) e un atomo di ossigeno estremamente reattivo. Questa caratteristica lo rende uno dei più potenti agenti ossidanti conosciuti, con elevata capacità di danneggiare i tessuti con cui venga a contatto. L'ozono si produce inoltre per azione dei fulmini e in generale in prossimità di sorgenti elettriche o in presenza di intense radiazioni ultraviolette (UV). I processi di formazione e degradazione dell’ozono sono schematizzati nella figura allegata. L'ozono stratosferico degli strati alti dell’atmosfera è utile, perché è in grado di filtrare le radiazioni ultraviolette che provengono dal sole, mentre l’ozono troposferico degli strati più bassi è da considerarsi un inquinante, poiché costituisce un rischio per la salute, può danneggiare i vegetali e i manufatti ed è coinvolto nella formazione delle piogge acide.

Dove si trova

Ozono stratosferico. L’ozono è presente nella stratosfera, uno strato dell'atmosfera che si estende approssimativamente fra i 15 e i 50 km di altitudine. La parte più esterna della stratosfera, particolarmente ricca di questo gas, viene appunto definita “ozonosfera”. L’ozono si forma per azione dei raggi ultravioletti (UV) emessi dal Sole sulle molecole di ossigeno, e svolge un ruolo essenziale per la vita sulla Terra, perché esercita un’azione di filtro proprio per le radiazioni UV, dirette verso la superficie terrestre, dove sono in grado di penetrare nei tessuti in profondità e di danneggiare il DNA degli organismi. Negli ultimi anni sono state individuate delle discontinuità nello strato di ozono che avvolge l'atmosfera terrestre, i cosiddetti "buchi dell'ozono". La responsabilità di questo fenomeno viene in parte attribuita all'azione di prodotti di largo uso industriale e commerciale, i CFC (cloro-fluoro-carburi, i cosiddetti "freon"), abbondantemente utilizzati in passato e ancor oggi impiegati in alcuni Stati come propellenti per le bombolette spray di deodoranti, lacche per capelli, profumi, prodotti per uso domestico e medicinali per inalazione. Analoga azione è svolta dai BFC (bromo-fluoro-carburi) utilizzati negli estintori, dal tetracloruro di carbonio impiegato come solvente e dal bromuro di metile che trova impiego come pesticida in agricoltura. Questi composti possono giungere inalterati fino alla stratosfera, dove vengono trasformati per effetto delle radiazioni UV in monossido di cloro che interagisce con l'ozono e porta alla degradazione dell'ozono in ossigeno. Queste reazioni, che hanno la capacità di autoalimentarsi, sono alla base dell'assottigliamento della fascia di ozono, particolarmente evidente nell'emisfero australe, al di sopra dell'Antartide, ma osservato recentemente anche al di sopra del polo Nord.
Ozono troposferico. E' l'ozono presente negli strati più bassi dell'atmosfera. Si ritrova come inquinante in ambiente urbano ma soprattutto nelle zone extraurbane. L'ozono in ambiente urbano è il prodotto di reazioni fotochimiche, analogamente a quanto si verifica per gli ossidi di azoto, con cui va a costituire il cosiddetto "smog fotochimico" o smog estivo. E' un inquinante secondario, in quanto necessita per essere prodotto della presenza di altri inquinanti detti primari: gli idrocarburi e gli ossidi di azoto. La sorgente principale è il traffico veicolare, mentre la produzione industriale contribuisce in misura minore all'inquinamento ambientale. Nei periodi estivi caldi in cui si verifica stagnazione dell'aria, soprattutto negli ambienti urbani, la concentrazione al suolo di ozono può aumentare in maniera considerevole. Raramente è possibile attribuire elevate concentrazioni di O3 a ben individuate sorgenti, in quanto l'O3 è prodotto dalla combinazione dei precursori (gli inquinanti primari) emessi da parte di tutte le sorgenti incontrate da una massa d'aria nel suo movimento. E' importante sottolineare che le variazioni di concentrazione dell’ozono nello spazio tendono ad essere molto più graduali di quelle di altre sostanze come ad esempio il monossido di carbonio (CO). Questo significa che se la concentrazione di O3 è elevata in una stazione di rilevamento è assai probabile che valori molto simili siano rilevabili in una vasta area intorno a quella stazione. Le concentrazioni di O3 sono influenzate da diverse variabili meteorologiche, tra cui la direzione e la velocità del vento, la stabilità atmosferica, la temperatura e soprattutto l'intensità della radiazione solare. La sua concentrazione aumenta rapidamente e raggiunge quindi il valore massimo tra la fine della mattina e il primo pomeriggio, poi l'ozono tende spontaneamente a diminuire. I movimenti delle masse d'aria che avvengono mentre l'O3 è in corso di formazione possono dare luogo ad elevate concentrazioni a grandi distanze dalla sorgente, inoltre l'ozono può essere trasportato lontano dalle sorgenti di formazione. Questo può spiegare i livelli elevati di ozono riscontrabili in aree in cui gli inquinanti primari precursori dell’ozono sono basse, come nelle zone extraurbane o addirittura rurali.
Per quanto riguarda gli usi industriali, l'ozono viene utilizzato come agente ossidante nell'industria chimica fine, per la sterilizzazione e potabilizzazione delle acque, per lo sbiancamento della carta, della farina o di oli e per ridurre gli odori molesti provenienti da effluenti organici industriali. Altre situazioni di rischio sono le operazioni di saldatura ad arco.
Nelle macchine fotocopiatrici, come pure nella riproduzione per cianografia e per eliografia, tecniche basate sull'azione della luce ultravioletta, si determina la formazione di ozono. E' improbabile che vengano raggiunte concentrazioni tossiche nel comune lavoro d'ufficio, ma possiamo ritrovare un inquinamento significativo ad esempio nelle copisterie. Modeste quantità di ozono si sviluppano anche in apparecchiature per il condizionamento dell'aria. In condizioni abituali non si raggiungono concentrazioni pericolose, purché le dimensioni dei locali e le condizioni di ventilazione siano adeguate.
All'interno di aeroplani che volano a quote superiori ai 9.000 metri possono penetrare nelle cabine significative quantità di ozono, mentre a più elevate altitudini, come nei voli orbitali e spaziali, può raggiungere concentrazioni più elevate. I dati relativi alla comparsa di effetti tossici nei passeggeri e nell’equipaggio di aeromobili sono tuttavia scarsi e contraddittori.

Quale rischio comporta

Ozono stratosferico. Come conseguenza dell'assottigliamento dello strato di ozono della stratosfera e del cosiddetto buco dell'ozono si verifica una riduzione dell'azione di filtro sui raggi UV. Questo evento ha potenziali effetti lesivi per la vegetazione, per parziale inibizione della fotosintesi delle piante e conseguente rallentamento della crescita e diminuzione dei raccolti. I raggi UV possono anche diminuire l’attività fotosintetica del fitoplancton che si trova alla base della catena alimentare marina, causando uno scompenso a carico degli ecosistemi oceanici. Nell'uomo, l'aumentata esposizione a radiazioni UV causa lesioni localizzate soprattutto a livello cutaneo, con un aumento del rischio di cancro della pelle.
Ozono troposferico. L'ozono è un gas altamente tossico ed è uno dei più potenti agenti ossidanti conosciuti. La sua tossicità è 10-15 volte superiore a quella del biossido di azoto. L’entità dell’esposizione, come in generale per i tossici, dipende dalla concentrazione ambientale dell’ozono in aria e dalla durata complessiva dell’esposizione. A questo proposito va sottolineato che, ad eccezione dei lavoratori che operano all’aperto, il tempo trascorso dalla popolazione all’esterno è stato mediamente valutato in due ore giornaliere, mentre circa 21 ore vengono trascorse in spazi confinati e un’ora alla guida di autoveicoli. Penetrato nell'organismo si deposita diffusamente nell'albero respiratorio dove è in grado di danneggiare le proteine strutturali e di causare danno e morte delle cellule. Negli animali da esperimento l'ozono possiede la capacità di aumentare la suscettibilità a infezioni batteriche, in particolare polmoniti. Nell'asmatico può essere un fattore scatenante di crisi asmatiche, ma è in grado di causare riduzione della funzione respiratoria anche in individui normali predisposti, nei quali si può osservare anche un aumento della reattività delle vie aeree simile a quello degli asmatici. Va ricordato che l'esercizio fisico, che comporta una maggior inalazione dell'inquinante, comporta il rischio di effetti superiori a quelli osservabili in soggetti a riposo, come avviene per altri tossici gassosi. Sono segnalati fenomeni di adattamento all'esposizione ad ozono: i disturbi respiratori dopo alcuni giorni di esposizione tendono spontaneamente a ridursi e vengono tollerate concentrazioni ambientali più elevate. Esposizioni massicce ad ozono possono causare edema polmonare, emorragie e morte. Nei soggetti sopravvissuti a inalazioni acute di elevate concentrazioni di ozono si osservano danni irreversibili del polmone. Le nostre conoscenze sull’azione dell’ozono alle dosi abitualmente presenti in atmosfera sono limitate dal fatto che l'inquinamento atmosferico è costituito nella maggioranza dei casi da miscele di tossici con possibili interazioni tra ozono e altre sostanze, in particolare l'anidride solforosa. Gli effetti dell'ozono sono stati studiati soprattutto dal punto di vista della risposta acuta all'esposizione, mentre abbiamo limitate informazioni sugli effetti cronici, in particolare per le basse concentrazioni.
Va sottolineato che alcuni soggetti (tra il 10 e il 20% del totale della popolazione) possiedono una particolare sensibilità all'esposizione. L'individuazione dei soggetti ad elevata sensibilità all'esposizione ad ozono è importante ai fini della prevenzione. I soggetti allergici ed in particolare gli asmatici vanno ad esempio considerati a più elevato rischio.

Come si rileva

Nella stratosfera l’ozono viene determinato attraverso campagne di osservazione con palloni stratosferici che effettuano la misurazione direttamente in quota inviando i dati a terra, o mediante prelievo di campioni che vengono successivamente analizzati in laboratorio. La determinazione dell’ozono troposferico viene effettuata attraverso centraline di prelievo fisse o mobili poste nelle aree urbani e/o industriali. La valutazione analitica quantitativa viene eseguita secondo precise metodiche standardizzate.
Attualmente si stanno affiancando alle metodiche chimico-fisiche sistemi biologici in grado di evidenziare i danni causati dall’ozono sulla crescita e lo sviluppo di piante appositamente esposte all’aria che respiriamo.

Cosa dice la legge

La materia delle sostanze lesive dell'ozono stratosferico (Halon, CFC e HCFC) è disciplinata dalla legge 28 dicembre 1993, n. 549 (successivamente modificata dalla legge 179/1997), che ha introdotto misure relative alla cessazione dell'impiego delle sostanze lesive dell'ozono stratosferico e dannose per l'ambiente, in conformità alle Convenzioni internazionali per la protezione dello strato di ozono e alle norme comunitarie in materia. La legge impone il divieto di disperdere nell'ambiente le sostanze lesive e, disciplinando le fasi di raccolta, riciclo e smaltimento, fa obbligo a tutti i detentori di conferirle ai centri di raccolta autorizzati.
Norme a riguardo sono dettate inoltre dal Regolamento (CE) n. 2037/2000 del 29 giugno 2000, e le successive modifiche apportate dal regolamento 1804/2003 che impone disposizioni ancora più restrittive sulle sostanze che riducono lo strato di ozono. Il Parlamento Europeo e il Consiglio hanno inoltre ufficialmente dato il via al sistema di monitoraggio e alla valutazione regolare e periodica delle emissioni comunitarie di gas serra, per consentire agli Stati che hanno aderito al Protocollo di Kyoto di vagliare i progressi compiuti per il raggiungimento degli obiettivi fissati dal trattato.
Per quanto riguarda l’ozono troposferico la normativa italiana pone differenti soglie alle concentrazioni di ozono nell'aria (vedi tabella allegata). Il Decreto del Presidente del Consiglio dei Ministri 28.3.1983 fornisce i valori limite di concentrazione e di esposizione che non devono essere superati. Per l'ozono la concentrazione media oraria di 200 µg/m3 non deve essere superata più di una volta al mese. Il Decreto del Ministero dell’Ambiente 25/11/1994 definisce il livello di attenzione (180 µg/m3 media oraria) e di allarme (360 µg/m3 media oraria) nella gestione degli episodi acuti di inquinamento atmosferico. Il Decreto del Ministero dell'Ambiente del 16.5.1996 indica i livelli di ozono accettabili per non danneggiare la salute e la vegetazione: 110 µg/m3 per il valore medio su 8 ore per la salute dell'uomo; 200 µg/m3 per il valore medio su 1 ora e 65 µg/m3 per il valore medio su 24 ore per la protezione della vegetazione. Va precisato che la soglia di attenzione non significa una condizione di rischio, ma la possibilità di un aggravarsi del fenomeno persistendo condizioni atmosferiche sfavorevoli alla dispersione degli inquinanti che contribuiscono alla formazione dello smog. Se infatti si superasse il livello di allarme per più giorni (360 µg/m3) ciò potrebbe comportare una serie di disturbi sanitari tra le persone particolarmente sensibili a questa forma di inquinamento.
In base alla direttiva 2002/3/CE, in fase di recepimento a livello italiano, sono istituite la soglia di “informazione” e di “allarme” (rispettivamente, 180 e 240 µg/m3 come media oraria), l’obiettivo a lungo termine per la protezione della salute umana (120 µg/m3 come media massima giornaliera su 8 ore) ed il valore bersaglio per la protezione della salute umana (entro il 2010 dovrà essere osservato il limite di 120 µg/m3, da non superare per più di 25 giorni come media su 3 anni).

Chi controlla

Le Agenzie ambientali, nazionale, regionali e della province autonome di Trento e Bolzano, insieme ad altri soggetti istituzionali quali il Comando dei Carabinieri Tutela Ambiente (CCTA ex NOE) hanno le competenze in materia di controlli dell’aria ambientale e delle emissioni in atmosfera.
L’ARPAV, attraverso i Dipartimenti Provinciali e l’Osservatorio Aria, effettua il controllo dell’inquinamento atmosferico mediante il monitoraggio di diversi parametri tra cui l’ozono troposferico. Esiste infatti una rete di rilevamento prevalentemente in ambito urbano costituita da centraline fisse e mobili in grado di fornire dati che vengono successivamente elaborati e restituiti come informazioni attraverso attività di reporting ambientali.

Prevenzione

Per quanto riguarda la distruzione dell’ozono stratosferico, essendo essenzialmente legato ad un fenomeno di inquinamento transfrontaliero, le azioni preventive devono essere affrontate da tutti i paesi industrializzati ed emergenti con il rispetto a livello planetario degli standard internazionali che regolano l’impiego delle sostanze che modificano o possono modificare lo strato di ozono, in particolare i CFC e le sostanze con effetti simili.
La riduzione della concentrazione di ozono nell’aria che respiriamo (ozono troposferico) può essere ottenuta riducendo gli inquinanti primari (idrocarburi, ossidi di azoto, ecc.) da cui deriva la formazione di ozono, in particolare in ambiente urbano, per effetto del traffico veicolare. Per i provvedimenti in questo ambito vedi quanto indicato nella scheda degli idrocarburi policiclici aromatici. Oltre alle soluzioni tecniche e organizzative che possono essere attuate in tal senso, è fondamentale intervenire con azioni informative ed educative per incentivare l’uso del mezzo pubblico e di altri sistemi di trasporto alternativi ai veicoli a motore privati.
E’ necessario agire anche sulle attività produttive migliorando l’abbattimento degli inquinanti dispersi in atmosfera.

Per saperne di più

Processi di formazione e degradazione dell’ozono

Soglie di legge

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