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➡️aerosol, particolato: Definizioni, sorgenti, composizione chimica, dimensioni

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  • ➡️aerosol, particolato: Definizioni, sorgenti, composizione chimica, dimensioni

    Visto l‘interesse per queste tematiche, ho pensato di buttar giù una sintesi delle principali e più elementari caratteristiche degli aerosol, particolato ecc. La fisica degli aerosol è molto complessa e l’interazione dell‘aerosol con l‘atmosfera presenta ancora molti lati oscuri specie per l‘impatto sul clima.



    ➡️AEROSOL, PARTICOLATO: DEFINIZIONI, SORGENTI, COMPOSIZIONE CHIMICA, DIMENSIONI

    A cura di Paolo Frontero Fisico dell’atmosfera e Meteorologo AMPRO e METEO IN VENETO

    ♦️AEROSOL
    Con il termine aerosol (abbreviazione di "soluzione aerodinamica") si intende una sospensione di particelle solide fini o gocce di liquido nell'aria o in un altro gas.
    - Gli aerosol possono essere naturali o antropogeniche. Esempi di aerosol naturali sono nebbia, polvere da vulcani, polline, essudati della foresta e vapore di geyser. Esempi di aerosol antropogenici sono gli inquinanti atmosferici, fumo ecc.

    ♦️AEROSOL E CAMBIAMENTI CLIMATICI
    Le concentrazioni di aerosol mutano molto nello spazio e cambiano nel tempo. Queste particelle hanno tendenzialmente un effetto raffreddante sul clima in quanto riflettono verso lo spazio la radiazione solare. Inoltre, gli aerosol sono necessari per la formazione delle nuvole. Perciò assumono un ruolo importante nell’ambito del monitoraggio e della ricerca climatica. Tuttavia negli ultimi report dell’IPCC si é visto che la componente di aerosol chiamata “black carbon” cioé quella parte di aerosol costituita da puro carbone cristallizzato, risultato di ogni tipo di combustione, determina un “forcing radiativo” positivo nel bilancio generale, quindi un contributo al riscaldamento globale ( fig. 1 forcing radiativi del global warming-IPCC)

    ♦️PARTICOLATO
    E’ un sottoinsieme della famiglia degli aerosol ed indica sempre particelle solide o liquide sospese in aria e va da pochi nanometri a 500 µm ( mezzo millimetro). fig..2
    Le dimensioni vengono indicate da un PM seguite dal diametro aerodinamico : PM1, PM 2.5 ,PM10 µm che indicano rispettivamente un diametro inferiore a 1µm,2,5µm,10µm.

    ������SORGENTI DEL PARTICOLATO
    Il particolato PM immesso il atmosfera può avere sia origine naturale sia antropica ossia frutto di attività dell’uomo (fig. 3 Tipo di sorgenti di particolato -ARPAV)

    ������SORGENTI NATURALI
    Tra le sorgenti naturali che formano il PM possiamo ricordare l’erosione del suolo ad opera anche dei venti sulle rocce, le eruzioni vulcaniche, gli incendi di boschi e foreste, la dispersione di pollini, il sale marino.

    ������SORGENTI ANTROPICHE
    Tra le sorgenti antropiche del particolato possiamo menzionare i processi di combustione in generale (ad esempio nei motori a scoppio, negli impianti di riscaldamento o nelle attività industriali, negli inceneritori e nelle centrali termoelettriche) ed il traffico veicolare. Purtroppo sono proprio queste che sono particolarmente dannose per l‘uomo specie per la frazione cosiddetta respirabile ( <5 µm), che arriva fino agli alveoli polmonari veicolando sostanze cancerogene come gli IPA ( Idrocarburi Policiclici Aromatici), Benzene, Toluene ecc. .

    -PARTICOLATO PRIMARIO: comprende particelle emesse direttamente in atmosfera sia naturali che antropiche
    -PARTICOLATO SECONDARIO: si genera in atmosfera con il meccanismo “gas to particle” cioé si originano particelle solide da reazione anche fotochimiche di gas inquinanti come gli ossidi di azoto (NOx), il biossido di zolfo (SO2), l’ammoniaca (NH3) ed i Composti Organici Volatili (COV), per formare solfati, nitrati e sali di ammonio. Inoltre, tra i costituenti delle polveri rientrano composti quali idrocarburi policiclici aromatici (IPA) e metalli pesanti.

    -CONTRIBUTO DEL PARTICOLATO SECONDARIO
    In Valpadana tale contributo arriva anche al 60% del PM2.5, PM10 totale. Significa che se anche il particolato primario da traffico fosse zero, l’emissione di gas come il biossido di zolfo, gli ossidi di zolfo ecc contribuirebbero a formare per la reazione “gas to particle” nuovo particolato fino anche al 60 % ( fig. 4 distribuzione PM in Lombardia)

    ������COMPOSIZIONE CHIMICA DEL PARTICOLATO A VENEZIA
    Ogni localitá ha la sua peculiaritá per quanto riguarda la composizione chimica. Qui si porta un esempio fatto a Venezia di acampionamenti contemporanei di PM10 su filtro, in situazioni meteorologiche peculiari, in varie posizioni del territorio provinciale considerate rappresentative di un sito di traffico “hot spot”, di uno industriale, di una situazione di background rurale e di una realtà urbana.
    Accanto alla determinazione ponderale del particolato atmosferico inalabile, gli inquinanti analizzati sul PM10 campionato sono stati gli anioni ed i cationi (solfati, nitrati, ammonio, ...), i metalli (As, Cd, Pb, Ni, Hg, Cu, Mn, Zn, V), il Carbonio Totale, gli Idrocarburi Policiclici Aromatici (Benzo(a)Antracene - BaA, Benzo(b)Fluorantene – BbF, Benzo(k)Fluorantene – BkF, Crisene – Cry, Dibenzo(ah)Antracene – DbahA, Benzo(ghi)Perilene – BghiP, Benzo(a)pirene – BaP).

    ������ TRASPORTO DI POLVERI DESERTICHE
    Giá nel post precedente si é chiarito l’importanza di questo tipo di polveri nel trasporto di elementi, crostali, pollini, ecc. vediamo ora il risultato di una analisi chimica delle polveri sahariane ( fig.5 ) prevale là silicio, gli ossidi di alluminio, calcio, ferro ecc) che hanno visto una granulometria inferiore a 10µm ; sono stati trovato anche diversi tipi di batteri ( fig. 6 )
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  • #2
    Grazie Paolo, sei un grande professionista.
    Molto interessante, tendenzialmente siamo portati a pensare solo al particolato di origine antropica, trascurando che anche la natura dà il suo contributo in tal senso.

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    • #3
      Grazie Dimitri! Infatti la tipologia é origine dell’aerosol sono veramente molteplici, é quello antropico é una parte; tutti però incidono in maniera complessa sia sulle idrometeore come per i nuclei di condensazione CN , sia come si é visto sul bilancio radiativo della Terra I cui contributi di riscaldamento e di raffreddamento non sono ancora completamente conosciuti.

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