Ozono troposferico:

stato delle conoscenze

 

S.Cattani, M.Deserti, F.Fortezza, V.Poluzzi

A.R.P.A. Emilia-Romagna

 

Introduzione

 

Con il termine ozono troposferico s'intende l'ozono (molecola composta da tre atomi di ossigeno) presente nei bassi strati dell'atmosfera, in quello strato d'aria cioè che è a diretto contatto con la superficie terrestre . Ricordiamo, a tal proposito, che la troposfera si estende alle medie latitudini fino ad un'altezza media di circa 10-12 Km.

L'ozono troposferico è il principale e più facilmente misurabile tracciante dell’inquinamento fotochimico. Con questo termine si intende l’insieme estremamente elevato di reazioni chimiche , la maggior parte delle quali vengono catalizzate dalla radiazione solare (da qui il prefisso "foto" = luce) che avvengono nella bassa troposfera. Tali reazioni portano, in condizioni critiche, a ciò che viene denominato "smog fotochimico", l'insieme dei composti inquinanti presenti in aria che si formano, soprattutto durante i mesi estivi quando la radiazione solare è molto elevata.

 

I processi di formazione dell'ozono troposferico

 

- produzione naturale

Nell'affrontare il discorso relativo alla produzione dell'ozono troposferico occorre ricordare che questo è un inquinante "secondario", cioè non viene direttamente immesso in atmosfera ma si forma per reazioni tra composti che vengono generalmente definiti "precursori". Queste specie sono essenzialmente schematizzabili in due grandi categorie - ossidi di azoto e composti organici volatili - perciò, a parte alcuni casi che verranno elencati si dovrà considerare l'immissione in atmosfera di precursori che in seguito, reagendo con l'ossigeno e le altre specie chimiche già presenti, daranno origine ad ozono e altri prodotti dello "smog fotochimico".

Eventi particolari che portano ad un aumento delle concentrazioni di ozono nella troposfera non riconducibili direttamente ai meccanismi chimico-fisici che verranno descritti in seguito, né imputabili all'intervento dell'uomo sono:

a) episodi di "intrusione" da parte di ozono proveniente dalla stratosfera, causati da particolari condizioni meteorologiche quali forti scambi verticali verso i bassi strati;

b) fenomeni elettrici atmosferici

Relativamente alla produzione di precursori si può schematicamente parlare di origine biogenica ed antropogenica, differenziando quest'ultima in una produzione naturale ed una dovuta alle attività umane

Per quanto riguarda la produzione naturale, l’apporto al fenomeno è diversificato in funzione delle località: ad esempio negli USA, per via della più elevata superficie a foreste, è sicuramente più rilevante che in Europa. Relativamente agli ossidi di azoto, come precedentemente riportato, ogni processo di combustione, naturale o artificiale che sia, porta alla loro produzione: esempi sono dati dalle emissioni vulcaniche, dagli incendi spontanei e dai processi di fermentazione batterica.

Più articolato invece è il discorso per i composti organici biogenici.

Si possono distinguere essenzialmente due contributi: uno dato dagli idrocarburi alifatici e aromatici e l’altro dal terpene ed i suoi derivati. I primi entrano in atmosfera attraverso una serie di processi biogeochimici alcuni dei quali ancora sconosciuti. Si sa con certezza invece che vengono emessi dalla fermentazione enterica (intestinale) negli animali, dalle coltivazioni intensive di alcuni prodotti (ad esempio il riso), dai rifiuti domestici e dalle zone umide della Terra.

Relativamente alle emissioni di terpene e composti derivati i problemi sono maggiori in quanto se per gli idrocarburi alifatici ed aromatici una loro misurazione risultava sufficiente per determinare il probabile contributo alla formazione di ozono, per questo gruppo di composti il numero e la complessità delle reazioni in atmosfera è tale per cui i tentativi di correlare le concentrazioni rilevate con l’apporto fornito alla crescita di O3 risultano di difficile attuabilità. Le fonti principali di emissioni in atmosfera di terpeni sono le foreste, i quantitativi emessi dipendono dal tipo di vegetazione e di clima. I composti non metanici prodotti dalle piante sono oltre 400 (compresi aldeidi, chetoni, acidi organici, alcoli, alcani, alcheni, isoprene e derivati del terpene), però le conoscenze sull’andamento delle emissioni e sul comportamento si limitano soprattutto all’isoprene e alle specie del monoterpene. Per queste ultime non è ancora del tutto chiaro il meccanismo di formazione: si pensa comunque sia correlato alla fotosintesi e non alla fotorespirazione. Le emissioni di monoterpene dipendono fortemente dalla temperatura ma non dall’intensità della luce, infatti queste continuano anche durante le ore notturne. Per contro la produzione dell’isoprene è dipendente da entrambi i fattori e si riduce praticamente a zero durante la notte. Da ciò si capisce come tali fenomeni abbiano degli andamenti stagionali con i valori di picco nei mesi estivi.

Si può affermare che gli alberi decidui sono produttori di isoprene mentre le conifere emettono monoterpene, anche se questa generalizzazione può mascherare una situazione più complessa, data dal fatto che all’interno di una stessa famiglia di piante ci sono alcune specie emettitrici ed altre non-emettitrici. Alcuni studi suggeriscono comunque che sotto particolari condizioni, basse concentrazioni di NOx, il terpene e i suoi derivati possono agire come distruttori di ozono. Come si può intuire le problematiche aperte restano numerose.

- Produzione antropica

Anche per quel che riguarda la produzione antropica vengono considerate le emissioni degli inquinanti primari maggiormente responsabili della produzione di smog fotochimico. Si tratteranno in particolare le emissioni di ossidi di azoto (NOx)e di composti organici volatili (COV).

Le sorgenti di ossidi di azoto sono concentrate soprattutto nelle aree industrializzate e densamente popolate dove la presenza di agglomerati urbani e di fabbriche incide fortemente sullo stato di inquinamento dell’aria. La fonte di maggior emissione è rappresentata dal traffico veicolare, in particolar modo nei centri urbani, mentre nelle periferie risulta dominante la produzione industriale, in particolare quella delle centrali energetiche a combustione fossile, di una certa entità sono anche i contributi dati dagli impianti di riscaldamento.

Riguardo ai composti organici emessi, le sorgenti antropiche sono rappresentate dai processi industriali, in particolare dall’uso di solventi, e dal traffico urbano. Risulta in ogni caso difficile indicare un tipo di sorgente come emettitrice di un determinato composto in concentrazioni note a causa dell’enorme quantità di sostanze organiche liberate in atmosfera. Non tutte queste inoltre giocano il medesimo ruolo nella formazione degli ossidanti fotochimici poichè, a causa della diversa reattività, hanno tempi di residenza diversi.

Nei prossimi capitoli ci si addentrerà sul ruolo che hanno gli ossidi di azoto e i composti organici volatili.

 

Il ruolo degli ossidi di azoto

 

Nella troposfera i processi chimici coinvolti nella formazione dell'ozono sono numerosi ma essenzialmente diversi da quelli che avvengono in stratosfera. Infatti, mentre in alta atmosfera l'ozono si forma e si dissocia mediante le seguenti reazioni:

O2 + hn (l<242 nm) Æ O + O (1)

O2 + O + M Æ O3 + M (2)

O3 + hn Æ O2 + O (3)

nella bassa troposfera la situazione è del tutto differente in quanto la radiazione solare di alta energia, capace di scindere la molecola di ossigeno in due atomi (reazione (1) ), viene schermata quasi totalmente dagli strati superiori. Occorre quindi un altro processo che dia come risultato ossigeno atomico così da poter innescare la reazione (2).

La reazione che coinvolge il biossido di azoto (NO2) e la radiazione solare porta al risultato desiderato:

NO2 + hn Æ NO + O (4)

Anche in questo caso si ha fotolisi, vale a dire la scissione di una molecola grazie alla luce solare, ma per tale reazione occorre minor energia ed è quindi sufficiente radiazione con lunghezza d'onda maggiore (l < 420 nm) ; queste radiazioni riescono normalmente a raggiungere la superficie terrestre.

L'ozono però reagisce quasi immediatamente con l'ossido di azoto formatosi nella (4):

O3 + NO Æ NO2 + O2 (5)

Essendo queste tre reazioni molto rapide, si stabilisce in atmosfera, in condizioni di poca turbolenza (rimescolamento delle masse d'aria) e, ovviamente, di giorno, uno stato fotostazionario in cui coesistono le tre specie. Di notte, quando l'attività fotochimica è nulla si ha anche la formazione diella specie NO3.

Si intuisce perciò, per quanto detto finora, il ruolo fondamentale degli ossidi di azoto NO, NO2 ed NO3, indicati collettivamente con la sigla NOx, la cui presenza in atmosfera fa scattare una serie di meccanismi che, come abbiamo visto, portano alla produzione dell'ozono.

 

 

Importanza dei composti organici volatili

 

In realtà, dal ciclo di reazioni considerate precedentemente ( (2), (4), (5) ) non si ottiene una produzione netta di ozono bensì si instaura un equilibrio in cui le concentrazioni delle tre specie variano di poco, inoltre, poichè le emissioni di NO nei centri urbani sono elevate, la concentrazione di ozono dovrebbe risultare decisamente bassa. I dati delle reti di rilevamento urbane dimostrano, invece, che le concentrazioni di ozono subiscono un aumento durante la giornata e che raggiungono alti valori, soprattutto nei mesi estivi in condizioni di forte radiazione solare, con temperature elevate e in condizioni di quasi totale assenza di vento. Ciò accade per la presenza di reazioni chimiche che avvengono in atmosfera che coinvolgono i composti organici volatili (VOC) .

Citiamo tra questi gli idrocarburi quali gli alcani, glialcheni e gli alchini, gli idrocarburi aromatici quali il benzene, il toluene e gli xileni e i composti carbonilici qulai le aldeidi e i chetoni.L'importanza di questi composti risiede nel fatto che interagiscono facilmente con O ,•OH (radicale idrossile) e O3 dando origine a diversi tipi di radicali liberi come ad esempio HO2 (radicale idroperossi-), RO2 (radicale alchilperossi-) e ROO2 (radicale acilperossi). Questi a loro volta interagiscono con l'NO formando NO2.

RO2 + NO Æ RO + NO2 (6.1)

HO2 + NO Æ HO + NO2 (6.2)

RCOO2 + NO Æ RCO + NO2 (6.3)

 

Come possiamo vedere in questo ciclo di reazioni, detto ciclo catalitico di conversione dell'NO in NO2, si ha produzione di una molecola di biossido di azoto senza la distruzione di una molecola di ozono che, quindi, aumenta in concentrazione. Inoltre come si può notare dalle reazioni (6.1- 6.3) i prodotti RO e OH rientrano nelle reazioni precedenti dando origine a radicali liberi.

Poiché tutte le reazioni viste finora concorrono a determinare le concentrazioni di ozono e di altri inquinanti fotochimici, possiamo concludere che la misura dell'O3 fornisce una buona indicazione dei livelli di smog fotochimico. Per questo motivo si definisce l'ozono un tracciante per l'inquinamento fotochimico. A causa del processo di abbattimento delle concentrazioni di ozono ad opera dell'ossido di azoto indicato nella reazione (5) non è però possibile considerare l'O3 come indicatore dell'attività fotochimica in prossimità di sorgenti degli NOx, per cui le aree a grande traffico non saranno significative al fine di monitorare questo inquinante, mentre i massimi si avranno nelle aree periferiche e rurali.

In questo contesto assume un ruolo determinante, al fine di comprendere l'ammontare degli inquinanti fotochimici, la diversa reattività dei vari composti. La reattività dei vari composti organici volatili è espressa in termini di "potenziale di creazione dell'ozono fotochimico" (POCP) , tali valori sono relativizzati rispetto alla molecola di etilene il cui POCP è posto essere uguale a 100.

Nella tabella seguente vengono riportate le classi di composti organici volatili in funzione della loro importanza negli episodi di formazione dell'ozono.

 

Tabella 1: Classificazione di composti organici volatili in tre gruppi

rispetto alla loro importanza negli episodi di formazione dell’ozono

 

Importanza elevata

 

Alcheni

Aromatici

Alcani Catene con più di 6 atomi di carbonio eccetto il 2,3 dimetilpentano

Aldeidi Tutte le aldeidi eccetto la benzaldeide

Biogenici Isoprene

 

Importanza media

 

Alcani Catene tra 3 e 5 atomi di carbonio e il 2,3 dimetilpentano

Chetoni Metil etil chetone and metil t-butil chetone

Alcoli Etanolo

Esteri Tutti gli esteri eccetto l’acetato di metile

 

Importanza minore

 

Alcani Metano ed etano

Alchini Acetilene

Aromatici Benzene

Aldeidi Benzaldeide

Chetoni Acetone

Alcoli Metanolo

Esteri Acetato di metile

Idrocarburi clorurati Metil cloroformio,

Metilene cloruro,

Tricloroetilene e tetracloroetilene

 

 

Si può notare come gli alcheni e il trimetilbenzene siano le classi di VOC che maggiormente contribuiscono alla formazione dell'ozono mentre l'unica specie molecolare che porta ad una riduzione dell'ozono risulta essere la benzaldeide.

 

 

Meccanismi di rimozione dell'ozono

 

Concludendo questa breve carrellata sui meccanismi chimici attraverso i quali si forma direttamente e indirettamente l'ozono, si ricordi che il discorso fatto non è esaustivo di tutti i processi chimico-fisici che avvengono nella troposfera ma sicuramente rende ragione della maggior parte di essi. Inoltre, si tenga presente che queste considerazioni sono valide durante le ore diurne dove avvengono le reazioni fotochimiche. Anche durante le ore notturne comunque si distinguono due scenari:: quello urbano e quello rurale. Nel primo si assiste ad una progressiva diminuzione delle concentrazioni di ozono dovuta al fatto che non essendoci luce solare viene a mancare la produzione di ossigeno atomico per fotodissociazione (reazione (4) ) per cui non si ha formazione di nuovo ozono; per contro, l'immissione in atmosfera di ossidi di azoto (NO) continua, anche se in quantità decisamente inferiori, per cui, come si è visto, prende il sopravvento la reazione di conversione

O3 + NO Æ NO2 + O2 (8)

fino a che la quasi totalità dell'ozono è rimossa dall'atmosfera urbana

Questo meccanismo è piuttosto frequente ma non è l'unico che si può osservare in città: si verificano infatti episodi con alte concentrazioni notturne di ozono. Pur non essendo ancora del tutto chiare le ragioni, si ipotizza, e i dati sperimentali raccolti lo confermano, che vi siano accumuli di questo inquinante in strati più alti dell'atmosfera così che nelle ore notturne con il variare delle condizioni meteorologiche si assiste a fenomeni di "fumigazione" al suolo; si tratterà comunque questo aspetto più dettagliatamente in seguito. In ambiente rurale, invece, la quasi totale assenza di sorgenti di NO fa sì che le concentrazioni di ozono rimangano costanti dopo una diminuzione nelle prime ore notturne, dovuta all'esaurimento degli ossidi di azoto trasportati dalle città.

Di estrema importanza, per il ruolo che giocano nel bilancio di formazione-distruzione dell'ozono nella bassa troposfera, sono una serie di meccanismi di rimozione che non rientrano nel caso sopra descritto: si tratta dei processi di "dry deposition" (deposizione secca) e di "wet deposition" (deposizione umida). Questi avvengono nell'arco di tutta la giornata, anche se sono più marcati nelle ore diurne, e influenzano decisamente le concentrazioni e il tempo di residenza dell'O3. Alcuni esempi sono le reazioni di ossidazione sulle foglie delle piante per la deposizione secca e le piogge acide e le nebbie per quella umida.

 

Rapporto tra NOx e VOC

 

Si è visto finora che la produzione di ozono è principalmente influenzata da due gruppi di sostanze : gli ossidi di azoto e i composti organici volatili. L'emissione in atmosfera di ossidi di azoto (principalmente NO ma anche, in minori quantità, di NO2) avviene durante la combustione, in quanto, ad alte temperature, azoto e ossigeno, si combinano. Da ciò si comprende come le sorgenti di questi inquinanti primari siano numerosissime, in special modo nei paesi maggiormente industrializzati. Più difficili da caratterizzare e da quantificare sono le emissioni di VOC, di cui questa classe di sostanze è composta. Principalmente essi provengono dal petrolio e dai suoi derivati, per cui tutti i processi dove se ne fa utilizzo comportano un'emissione di tali composti. Altre sorgenti di VOC sono le industrie di smaltimento rifiuti ed i processi che coinvolgono la combustione del legno.

Ma quale relazione esiste fra NOx e COV e come è correlata alla formazione di ozono? Questo problema è di non poca importanza perché alla sua comprensione e corretta definizione è collegata una buona strategia di intervento per ridurre le concentrazioni di inquinanti fotochimici. Il risultato di tutti i processi chimici visti finora porta ad una velocità di formazione dell'ozono che è funzione non lineare delle concentrazioni dei precursori.

Un modo conveniente di illustrare la relazione esistente tra la concentrazione di ozono e quella di NOx e COV e dato dalle funzioni isoplete, che forniscono le quantità di ozono a partire da determinate concentrazioni di ossidi di azoto e di composti organici volatili.

Nel grafico viene riportato un esempio di isoplete cioè le linee di uguale concentrazione di ozono in funzione di diverse concentrazioni di ossidi di azoto (riportate nell'asse delle ordinate) e di diverse concentrazioni di composti organici volatili (riportate nell'asse delle ascisse) ottenute da numerose simulazioni modellistiche dei livelli massimi di ozono raggiunti per irraggiamento di una miscela di VOC e di NOx:

 

La forma delle isoplete non è comunque generale, ma varia in funzione dei vari fattori che influenzano la formazione di ozono nella situazione considerata, delle condizioni iniziali di concentrazione, e dal tempo nel quale si sviluppano i fenomeni. In genere vengono sviluppati appositi modelli per il calcolo delle isoplete a partire dalle condizioni tipoche di una determinata area.

Nelle isoplete rappresentate in figura si noti come la concentrazione massima di ozono, in risposta a modifiche della concentrazione di uno dei precursori vari a seconda della zona del grafico interessata. Occorre quindi affrontare il problema considerando i diversi fattori in gioco perché tutti possono, potenzialmente, contribuire a determinare episodi con alti livelli di inquinamento fotochimico.

Si approfondirà comunque meglio questo aspetto, introducendo anche altre variabili , nei capitoli seguenti.

 

Dipendenza dalle condizioni meteorologiche

 

Le condizioni atmosferiche rivestono grande importanza all'interno delle problematiche dell'inquinamento fotochimico. Ad esempio le concentrazioni di ozono misurate in una stazione di rilevamento possono variare nel periodo estivo, nell’arco di 2 o 3 giorni (a parità di sorgenti di precursori) di un fattore 10 o 20, al variare delle condizioni meteorologiche da condizioni di tempo perturbato a condizioni di tempo stabile ed elevato irraggiamento solare.

Data la molteplicità e complessità dei processi di produzione e rimozione la concentrazione di ozono risulta dipendere da diverse variabili meteorologiche quali: l'irraggiamento solare; la temperatura dell'aria; la direzione e velocità del vento; le condizioni di stabilità atmosferica e l'altezza dello strato di rimescolamento;

La quantità di radiazione solare che raggiunge la troposfera determina gli andamenti giornalieri e stagionali e fornisce l'energia necessaria per guidare i processi fotochimici. Quindi la concentrazione di O3 tende a crescere all'aumentare dell'irraggiamento solare.

La velocità del vento determina, oltre ai fenomeni di trasporto che vedremo in seguito, l'accumulo o meno, specie nei centri urbani ed industrializzati, degli inquinanti primari e secondari; episodi di alti valori si verificano con vento compreso in un intervallo di 1-5 m s-1.

In conclusione sia i termini di trasporto che di produzione e rimozione dell’ozono sono fortemente influenzati dalle condizioni meteorologiche sia per quanto riguarda la dinamica (trasporto orizzontale delle masse d'aria, condizioni di rimescolamento e trasporto verticale) che la

Le condizioni favorevoli agli episodi di smog fotochimico sono solitamente associate a condizioni di alta pressione, tipici in Italia dei mesi estivi. I fenomeni di avvezione verticale sono responsabili dell'accumulo di ozono negli alti strati dove si hanno tempi di residenza maggiori. Quando, per particolari condizioni meteorologiche, questi strati vengono riportati al suolo si hanno casi di alte concentrazioni non spiegabili con i meccanismi precedenti.

 

Scale temporali e spaziali

L'andamento temporale della concentrazione di ozono al suolo è caratterizzato da due componenti principali:

1) una forte componente stagionale, correlata con le variazioni stagionali dei processi meteorologici, principalmente con il ciclo stagionale dell'irraggiamento solare. I massimi stagionali nelle aree urbane si osservano nei mesi estivi

2) una componente giornaliera. La variabilità giornaliera dipende dal bilancio dei fattori che influenzano la formazione, il trasporto e la rimozione dell'ozono. Questi andamenti giornalieri variano da luogo a luogo.

 

A queste componenti cicliche si sovrappone un trend di lungo periodo. Misure storiche eseguite nel secolo scorso presso l’osservatorio di Montsouris nei pressi di Parigi indicano concentrazioni medie attorno a 20 mg/m3 di O3 , mentre le misure più recenti eseguite nel dopoguerra indicano come questi livelli di fondo siano aumentati fino a raggiungere attualmente in Europa un valore medio di fondo superiore a 80 mg/m3

 

In Figura.1 è rappresentato un esempio di ciclo diurno, determinato in gran parte dall'andamento dell'intensità della radiazione solare, che gioca un ruolo determinante nella formazione dell'ozono e che regola i meccanismi di turbolenza all'interno dello strato limite atmosferico. Si avrà quindi in condizioni usuali, vale a dire di insolazione crescente fino a mezzogiorno e calante per il resto della giornata, un tasso costante di crescita fino alle ore 14-15, con uno sfasamento rispetto alla radiazione solare di due o tre ore, per poi avere una diminuzione graduale fino a valori bassi nelle ore notturne.

 

 

Tale aumento sarà dovuto al risultato di due meccanismi concomitanti: le reazioni chimiche di formazione dell'ozono e il trasporto di inquinanti all'interno dello strato di rimescolamento dovuto ai moti turbolenti. La diminuzione costante di concentrazione durante il pomeriggio si ha dove esistono sorgenti di NO, che reagisce chimicamente con l’ozono. Chiaramente quello sopra descritto non è l'unico andamento diurno che si conosca, ma è quello caratteristico delle zone non esposte a rilevanti fenomeni di trasporto.

I massimi stagionali, che si verificano durante il periodo estivo sono modulati dal susseguirsi di alte e basse pressioni che, alle medie latitudini, ha una frequenza da qualche giorno fino ad una settimana. Nei periodi invernale (di minor interesse in quanto l'attività solare è contenuta e quindi le concentrazioni risultanti sono basse) ed estivo, tendono ad instaurarsi condizioni di regime anticiclonico stabile, che rappresentano la condizione privilegiata per la formazione e l'accumulo di inquinanti in atmosfera. E’ in queste condizioni di stabilità atmosferica estiva che tendono a manifestarsi i cosiddetti episodi di smog fotochimico caratterizzati da un progressivo accumulo dell’ozono nella troposfera, con picchi massimi diurni di intensità crescente fino a raggiungere e superare i limiti di riferimento. L’intensità dei picchi varia da stazione a stazione con differenze che possono essere attribuite sia a condizioni locali, sia alla diversa collocazione delle stazioni che possono risultare essere diversamente influenzate dai fenomeni di trasporto dovuti ai sistemi di circolazione locale Il ricambio della massa d’aria ricca di ozono e la rapida diminuzione dei picchi diurni viene in genere provocato dal transito di una perturbazione.

 

Poiché i venti ed i sistemi meteorologici distribuiscono l'ozono ed i suoi precursori su aree estese le variazioni spaziali dell'ozono tendono ad essere molto più graduali che per altri inquinanti primari (CO),. Gli episodi di ozono vengono quindi in genere osservati contemporaneamente su aree estese da diverse reti di rilevamento. Tra le cause delle elevate concentrazioni di ozono osservate dalle reti di rilevamento è ipotizzabile che i fenomeni di trasporto (a varie scale, sia orizzontali che verticali) siano significativi.

Le massime concentrazioni attese sono nelle aree suburbane, sottovento agli agglomerati urbani, nei luoghi ove non agisce la rimozione locale da parte dell’ossido di azoto (NO).

Nell’area del mediterraneo, caratterizzata da una situazione orografica complessa e da intensi fenomeni di circolazione locale (brezze di mare e di monte) i massimi si manifestano probabilmente sotto l’influenza di tali sistemi di circolazione, con scale tipiche determinate dai fenomeni di trasporto allle dimensioni delle celle di brezza (indicativamente 20-50 km).

Questi fenomeni di trasporto si possono estendere a scale maggiori (macroscala) legate a bacini aerologici: un esempio è dato dall'area padana che presenta caratteristiche morfologiche che ne fanno una regione aerologica unitaria. Inoltre le elevate concentrazioni di ozono sono dovute, piuttosto che ad una singola sorgente (ad esempio un'unica area industriale), alle emissioni combinate di precursori da parte delle sorgenti presenti sul cammino della massa d'aria.

Il trasporto è responsabile sia degli effetti di accumulo che di dispersione di inquinanti. Le masse d'aria ricche di inquinanti primari possono essere trasportate per centinaia di chilometri lontano dalle sorgenti provocando così elevate concentrazioni in zone apparentemente non interessate a problemi di inquinamento come quelle montane o rurali

Gli strumenti modellistici

 

Per capire il comportamento dell'ozono è necessario avere una rappresentazione complessiva dei processi chimico-fisici attraverso i quali si forma e viene diffuso nell’atmosfera. Perciò per descrivere l’insieme complesso delle relazioni ci si avvale di strumenti conoscitivi come i modelli che contengono una descrizione dei principali aspetti del fenomeno. Tali modelli sono di diversa complessità e completezza, ma non esiste alcuno che comprenda tutti gli aspetti coinvolti. L'importanza della definizione di tali strumenti sta nel fatto che, come verrà èpiù dettagliatamente descritto in seguito, rappresentano un aiuto essenziale nella definizione di strategie per il controllo e la prevenzione dell'inquinamento atmosferico. Nel caso dell'inquinamento fotochimico i modelli sono utilizzati per prevedere le conseguenze di determinate modificazioni di alcuni parametri del sistema: ad esempio come si modificherà il picco di concentrazione di ozono in conseguenza di cambiamenti nelle sorgenti di una determinata zona. Va fatto comunque notare che la modellizzazione matematica non si regge da sé ma occorrono numerose osservazioni sperimentali del fenomeno per elaborare al meglio le assunzioni da fare in sede di progettazione.

Possiamo classificare i modelli in vari modi. Una prima distinzione va fatta tra modelli matematici e fisici. I modelli fisici tendono a riprodurre a piccola scala il comportamento dell'atmosfera sia per quanto riguarda i processi di diffusione che quelli chimici (mediante ad esempio le camere a smog con cui si sono comprese le principali reazioni dello smog fotochimico); essi tuttavia non consentono di correlare il livello delle emissioni con la distribuzione nello spazio delle concentrazioni. I modelli matematici rappresentano, mediante un insieme di relazioni di natura statistica o deterministica, l'evoluzione nello spazio e nel tempo del sistema fisico-chimico. I modelli matematici possono essere a loro volta suddivisi in prognostici o diagnostici. Rientrano nella classe dei prognostici quelli basati sui principi fisico-chimici che governano l'inquinamento atmosferico, mentre fra i diagnostici vi sono quelli basati sulle descrizioni statistiche dei dati sulla qualità dell'aria.

In pratica un modello matematico consiste di quattro livelli funzionali: 1) un set di assunzioni e approssimazioni per ridurre il problema fisico in questione in uno idealizzato che mantiene le caratteristiche più importanti di quello reale; 2) le relazioni matematiche elementari e le condizioni al contorno che descrivono il sistema fisico idealizzato; 3) lo schema computazionale che viene usato per risolvere le equazioni; 4) il programma che permette di realizzare i calcoli. Ottenuto un modello occorre infine un set di dati di inizializzazione che caratterizza le emissioni, la topografia e la meteorologia della regione. Da questo si avrà in uscita una descrizione, più o meno approfondita a seconda del grado di complessità del modello utilizzato, della qualità dell'aria nella regione studiata. Il passo finale e decisivo sarà quello di verificare con i dati reali quelli ottenuti dalla elaborazione per giudicare la bontà o meno del processo creato.

 

 

Misura dell'inquinamento fotochimico

 

Per misura dell'inquinamento fotochimico si intende in generale l'insieme di attività sperimentali finalizzate alla comprensione dei fenomeni. In particolare si deve individuare l'occorrenza dei fenomeni di inquinamento fotochimico e le loro cause, quantificarne l'entità ed ampliare la conoscenza dei complessi processi meteorologici, fisici e chimici che entrano a far parte del fenomeno di inquinamento studiato. Questi obiettivi molto ampi e generali necessitano di un insieme articolato di attività di misura che si affiancano agli altri strumenti conoscitivi quali la conoscenza delle sorgenti di emissione dei precursori dell'inquinamento fotochimico, la messa a punto di modelli fotochimici di trasporto e dispersione e lo studio dei processi meteorologici che governano il fenomeno. La pianificazione delle attività sperimentali costituisce un processo in continua evoluzione in rapporto sia con il progredire delle conoscenze teoriche che con il perfezionamento o l'introduzione di nuove tecniche di misura.

Le principali classi di attività sperimentali normalmente condotte possono, per comodità essere classificate in:

_ attività di ricerca sperimentale, che mirano in genere all'approfondimento di particolari aspetti dei fenomeni fotochimici;

_ campagne mirate, finalizzate ad acquisire le informazioni necessarie ad attivare i sistemi di sorveglianza, nei luoghi in cui non si dispone di informazioni relative all'occorrenza ed entità dei fenomeni di inquinamento fotochimico;

_ la sorveglianza dell'inquinamento fotochimico rappresenta una particolare attività di misura condotta in modo continuo (monitoraggio) allo scopo di sorvegliare l'evoluzione del fenomeno. Tale azione di sorveglianza viene principalmente condotta mediante reti di rilevamento dell'inquinamento atmosferico.

 

La scelta delle grandezze da misurare dipende, oltre che dalle necessità conoscitive, stabilite in base alla conoscenza teorica del problema, dalla disponibilità pratica ed operativa di strumenti in grado di determinare le grandezze richieste, con modalità compatibili alle necessità delle misure (ad esempio possibilità di eseguire misure in modo automatico e continuo) e con le risorse disponibili. Per le misure eseguite nell'ambito di un sistema di sorveglianza dell'inquinamento da ozono le norme di riferimento stabiliscono gli indicatori (e quindi le grandezze) che devono essere sottoposti a sorveglianza.

Per consentire una comprensione dei fenomeni di inquinamento fotochimico occorre disporre di misure di concentrazione di precursori e prodotti dei processi fotochimici. La concentrazione di un inquinante è rappresentata dalla quantità di sostanza presente in una unità di volume di aria e viene usualmente espressa in ppb (parti per billion in inglese o parti per miliardo) che rappresenta il volume occupato dalla sostanza inquinante rispetto al volume totale, o come concentrazione di massa (mg/m3), che indica la massa di inquinante contenuta nel volume di un m3 di aria.

Le specie chimiche di cui è utile determinare la concentrazione sono molteplici. Le principali classi di sostanze sono comunque rappresentate dall'ozono, che può essere considerato come il principale e più facilmente misurabile tracciante dei processi fotochimici, dagli ossidi di azoto (NO-NO2-NOx), che entrano direttamente nel ciclo fotolitico, dagli idrocarburi speciati, che costituiscono i principali precursori, e da alcune importanti classi di prodotti quali i perossiacilnitrati PAN ed il perossido di idrogeno H2O2, l'acido nitroso (HONO) ed i composti carbonilici (ad esempio le aldeidi).

. Le misure sperimentali forniscono valori medi della concentrazione. La mediazione avviene sia nel tempo (in dipendenza dal tempo di risposta strumentale e dal trattamento successivamente applicato ai dati rilevati), sia nello spazio in dipendenza dalla particolare tecnica di campionamento impiegata. Le concentrazioni possono essere determinate alle sorgenti di emissione (in tal caso si tratta di determinare concentrazioni spesso elevate) o nell'aria ambiente (in tal caso si tratta di determinare concentrazioni in tracce e la sensibilità degli strumenti necessari è notevolmente superiore).

Le caratteristiche spaziali di una misura di concentrazione di inquinanti nell'aria sono sostanzialmente di due tipi: puntuali o areali.

Nelle misure puntuali o "in situ" la concentrazione degli inquinanti viene determinata in un porzione dello spazio di dimensioni limitate (punto). Generalmente questo tipo di misure viene eseguito campionando l'aria attraverso un sistema di prelievo ed eseguendo poi l'analisi dell'aria campionata attraverso tecniche manuali o automatiche. (DM 20 05 91). Misure puntuali possono essere eseguite anche con alcuni strumenti di telerilevamento, ad es. il DIAL, di cui si parlerà in seguito.

Nelle tecniche manuali si procede al campionamento di un determinato volume d'aria ed alla successiva analisi in laboratorio. Nel campo dello studio dell'inquinamento fotochimico tipiche determinazioni eseguite con tecniche manuali sono quelle dei composti organici (VOC) speciati.

Nelle tecniche automatiche il campionamento e l'analisi vengono eseguiti automaticamente. Tali tecniche in genere consentono una miglior risoluzione temporale (dell'ordine dei minuti o meno, in dipendenza dal principio di misura impiegato) e spaziale (in quanto i volumi di campionamento sono ridotti). Nello studio dell'inquinamento fotochimico vengono normalmente impiegati analizzatori automatici per la determinazione di ozono, ossidi di azoto, idrocarburi, totali o speciati (tipicamente Benzene, Toluene, Xilene), perossido di idrogeno (H2O2) e perossiacilnitrati (P)AN.

Nelle misure puntuali quindi la posizione della sonda di prelievo viene mantenuta fissa, comunemente al suolo o su edifici.

Nelle misure areali si determina la concentrazione media spaziale degli inquinanti. Tipiche misure areali sono quelle condotte con alcune tecniche di telerilevamento (ad esempio il DOAS di cui si parlerà in seguito). Altre misure possono essere condotte facendo percorrere determinate traiettorie al sistema di rilevamento, come nel caso di "ozonosondaggi" nel quale il sistema di determinazione viene trasportato verticalmente da un pallone sonda, oppure le misure aeree, nelle quali i sistemi di misura vengono trasportati a bordo di aerei.

 

Metodi di misura

 

Il metodo più comunemente impiegato per la determinazione automatica dell'ozono in tracce per le misure al suolo è il metodo dell'assorbimento UV. Tale metodo costituisce il metodo di riferimento per la sorveglianza dell'ozono indicato dalla direttiva 92/72 CEE. Negli analizzatori automatici di ozono basati sul principio dell'assorbimento UV l'aria ambiente, aspirata da una pompa attraverso una linea di prelievo posta all'esterno, viene immessa in una cella di assorbimento all'interno della quale viene assorbita la luce ultravioletta prodotta da una lampada, che emette in una banda ben precisa di lunghezze d'onda (250-360 nm).

Un'altra classe di strumenti, più compatti, ma meno precisi, impiegata normalmente per la determinazione dell'ozono a varie altezze (ozonosondaggi) è rappresentata dagli strumenti elettrochimici. Tali strumenti vengono trasportati in quota da un pallone sonda e trasmettono ad una stazione ricevente al suolo le concentrazioni di ozono rilevate durante il loro tragitto in ascesa nell'atmosfera.

Il metodo di riferimento per la determinazione automatica degli ossidi di azoto stabilito dalla normativa italiana (DPR 203/88) è basato sul principio della chemiluminescenza (emissione di luce). Anche in questo caso l'aria ambiente, aspirata da una pompa attraverso una linea di prelievo, viene immessa in una cella dove si produce una reazione tra ossido di azoto ed ozono in fase gassosa che libera radiazione luminosa, la cui intensità risulta proporzionale alla concentrazione di ozono.

Il metodo di riferimento per la determinazione degli idrocarburi totali escluso il metano indicato dalla normativa italiana (DPCM 28/03/1983 n.30) è il metodo cromatografico a ionizzazione di fiamma (FID). L'aria ambiente aspirata in continuo viene immessa in una colonna cromatografica in grado di separare il metano dai rimanenti idrocarburi. La rivelazione avviene attraverso un rivelatore a ionizzazione di una fiamma prodotta dalla combustione di idrogeno, che fornisce una risposta approssimativamente proporzionale al numero di atomi di carbonio contenuti nel campione di aria. Altra strumentazione automatica di tipo cromatografico consente di determinare in continuo la concentrazione di idrocarburi.

Una importante classe di tecniche di misura è rappresentata dalle tecniche di telerilevamento, sia attive che passive, tra le quali quella che presenta le maggiori possibilità applicative nel campo dello studio dell'inquinamento fotochimico è la tecnica DOAS (Differential Optical Absorption Spectroscopy). Tale tecnica è stata introdotta per la prima volta verso la metà degli anni settanta per misure di gas in stratosfera e sulla fine dello stesso decennio per misure in troposfera. L'assorbimento differenziale di una sorgente di luce su un percorso di lunghezza variabile da qualche centinaio di metri a diversi chilometri viene registrato e correlato alle sezioni di assorbimento differenziale delle specie monitorate.Un vantaggio nell'impiego di strumentazione di tipo DOAS nello studio dell'inquinamento fotochimico è rappresentato dalla possibilità di controllare diversi inquinanti fotochimici contemporaneamente. Sono state perfezionate tecniche per la determinazione di ozono, ossidi di azoto, benzene, toluene, xilene, formaldeide, acido nitroso, ed in linea di principio la gamma dei gas in tracce che possono essere rilevate può essere ulteriormente ampliata. La risoluzione temporale di tali tecniche è inoltre superiore a quella degli analizzatori convenzionali. Uno svantaggio è costituito dalla necessità che il percorso ottico attraversato dalla misura sia libero da ostacoli. Questa necessità costituisce un fattore limitante per misure al suolo su percorsi ottici lunghi in area urbana. L'impiego ottimale è al di sopra degli edifici o in campo aperto. Vi è inoltre una certa perdita di segnale in condizioni di nebbia intensa o forti precipitazioni.

Il LIDAR ( "Light Detecting and Ranging") ed il DIAL (Differential Absorption LIDAR) sono tecniche di telerilevamento che impiegano un laser e possono fornire misure di concentrazione tridimensionale. Un LIDAR utilizza la luce di un fascio laser retrodiffusa dall'atmosfera per eseguire misure di concentrazione di inquinanti. Viene generalmente utilizzato in configurazione monostatica dove sorgente e ricevitore sono localizzati nello stesso punto. La lunghezza d'onda della luce emessa dal laser può essere variata, permettendo così di studiare diverse sostanze, che presentano caratteristiche di diffusione dipendenti dalla lunghezza d'onda. Per ciascuna stretta banda di lunghezze d'onda sulla quale viene sintonizzato il laser è possibile determinare una particolare sostanza. Nel sistema DIAL viene utilizzato un laser sintonizzabile su due lunghezze d'onda. Una di queste è sintonizzata in modo da rilevare il picco di una riga di assorbimento del gas da studiare, mentre la seconda è sintonizzata su una regione spettrale di basso assorbimento. Il confronto tra i due segnali fornisce una misura diretta della concentrazione del gas. Nel campo dello studio dell'inquinamento fotochimico il DIAL viene impiegato per ricostruire con elevata risoluzione spaziale la distribuzione tridimensionale degli inquinanti in atmosfera (ad esempio l'Ozono e gli ossidi di azoto) presenti in una determinata area di larghe dimensioni.

 

Sistemi di misura per la sorveglianza dell'inquinamento fotochimico

 

La direttiva CEE 92/72 ha stabilito che gli stati membri devono designare o, se del caso, creare stazioni di misura per la sorveglianza delle concentrazioni di ozono. Tale direttiva è stata recepita in Italia con il DM 16 maggio 1996 che, considerando la necessità di attivare un programma nazionale di sorveglianza dell'inquinamento fotochimico, prevede l'attivazione di un sistema nazionale di sorveglianza delle concentrazioni di ozono.

Alcuni stati europei già dispongono di tali sistemi. Alcuni esempi sono la rete del Regno Unito, composta da 46 siti di prelievo di cui 15 sono posti in aree rurali, la rete tedesca o quella austriaca, ecc. Un altro esempio di rete per la sorveglianza dell'inquinamento fotochimico è la rete PAMS degli Stati Uniti. Una rete operante in Europa, che fornisce informazioni sull'andamento delle concentrazioni di fondo dell'ozono e degli inquinanti fotochimici e sui flussi transfrontalieri è la rete EMEP, creata nel 1977 per iniziativa delle nazioni unite. Questa rete raccoglie i dati sulla composizione chimica delle precipitazioni da oltre 100 stazioni di monitoraggio in 25 nazioni europee. I dati raccolti sono elaborati giornalmente per stabilire i modelli di trasporto per i principali inquinanti (SO2 E Nox).

Una rete di rilevamento deve rispettare precise norme finalizzate alla omogeneizzazione dei metodi ed alla "standardizzazione" dei rilevamenti eseguiti. Queste norme vengono formulate tenendo conto degli obiettivi della rete di monitoraggio e delle necessitò di rendere confrontabili ed omogenei i dati rilevati e sono emanate unitamente alla formulazione dei livelli di riferimento o standard di qualità che devono essere verificati.

I punti fondamentali che occorre sottoporre a standardizzazione in una rete di rilevamento sono i seguenti:

a) I criteri per la localizzazione delle stazioni di rilevamento (distribuzione territoriale delle stazioni, ambiente

locale)

b) I metodi di riferimento per il prelievo e la determinazione delle concentrazioni degli inquinanti da sottoporre a sorveglianza.

c) I metodi di acquisizione e trattamento dei dati

d) La organizzazione dei dai rilevati: (organizzaione delle basi di dati, formato dei dati e parametri utilizzati, tempi di mediazione);

e) I metodi ed i criteri per il controllo della qualità dei dati rilevati;

f) Il tipo e le modalità di diffusione dei dati (quali elaborati produrre e come diffonderli).

 

Le reti di monitoraggio dell'inquinamento atmosferico operanti in Italia

 

Nel DM 16 maggio 1996 si stabilisce che la rete nazionale per il controllo dell'inquinamento da ozono è costituita nell'ambito delle reti di rilevamento dell'inquinamento atmosferico già operanti. Allo stato attuale le principali aree urbane ed industriali italiane sono dotate di sistemi di rilevamento dell'inquinamento atmosferico. I sistemi di rilevamento sono costituiti da una rete di stazioni distribuite all'interno dell'area soggetta al controllo. Tali stazioni di monitoraggio ospitano diversi sistemi di misura, automatici o non, degli inquinanti atmosferici e dei parametri meteorologici. Nelle aree abitate vengono eseguite misurazioni continue (monitoraggio) della concentrazione al suolo di ozono e degli altri inquinanti coinvolti nei processi fotochimici (NO - NO2 e idrocarburi totali). I dati rilevati dalle stazioni di monitoraggio vengono raccolti presso un centro di raccolta ed elaborazione dati e di supervisione della rete, che provvede alla raccolta sistematica dei dati, alla loro elaborazione ed al controllo della funzionalità della rete stessa.

La localizzazione delle stazioni all'interno di una rete di rilevamento dell'inquinamento atmosferico viene stabilita in base alle caratteristiche del particolare tipo di inquinamento che si intende studiare. I criteri di progettazione e realizzazione delle reti di rilevamento dell'inquinamento atmosferico hanno seguito una evoluzione legata allo sviluppo della normativa specifica ed alla entità dei problemi affrontati.

Le reti di rilevamento realizzate nella maggior parte delle aree urbane negli anni '80 sono state prioritariamente progettate per il controllo dell'inquinamento invernale, caratterizzato da elevati valori di concentrazione di inquinanti primari (come ossido di carbonio, anidride solforosa, polveri ed ossidi di azoto) immessi direttamente nell'atmosfera dalle sorgenti di inquinamento (traffico, impianti di riscaldamento, emissioni industriali). Gli inquinanti primari tendono ad accumularsi all'interno delle aree urbane in conseguenza di condizioni meteorologiche di scarsa dispersione atmosferica (stabilità dell'aria-inversione termica, scarsa ventilazione). Questi fenomeni si manifestano, in genere, su scale spaziali e temporali tipiche di un'area urbana, o inferiori. Si pensi ad esempio alle elevate concentrazioni orarie o sub-orarie di ossido di carbonio che possono prodursi in una stretta strada urbana (canyon urbano) in condizioni di traffico congestionato. Queste condizioni di inquinamento hanno rappresentato, e rappresentano tuttora, un aspetto critico di molte città, verso il quale si è orientata la progettazione delle reti di rilevamento. Le stazioni sono quindi state collocate prevalentemente in zone ad elevato traffico (stazioni di tipo C) od in zone ad elevata densità abitativa (stazioni di tipo B).

Le reti urbane sono state progressivamente ampliate (indicativamente a partire dal 1990) introducendo stazioni localizzate in aree non direttamente interessate dalla emissione di inquinanti primari, (stazioni di tipo A, collocate in parchi, giardini, isole pedonali) dove vengono misurati tutti gli inquinanti indicati dalle norme di riferimento, inclusi gli inquinanti fotochimici, ed infine con stazioni finalizzate alla misura degli inquinanti fotochimici (principalmente Ozono e Biossido di azoto) situate in periferie ed in aree suburbane (stazioni di tipo D). Queste stazioni, fin dalla loro entrata in funzione hanno rilevato frequenti superamenti dei livelli di riferimento per l'ozono durante il periodo estivo, mettendo in evidenza la rilevanza del problema dell'inquinamento fotochimico e la necessita di approfondire la conoscenza del fenomeno.

 

 

Effetti sulla salute umana

 

Quasi certamente desta stupore sentir parlare di effetti dannosi sulla salute umana da parte dell'ozono visto che, fino a qualche anno fa, l'unico problema era rappresentato dal "buco dell'ozono", vale a dire dalla mancanza di questo gas nella stratosfera, che espone la popolazione ai dannosi raggi ultravioletti. Da tempo si sta comunque anche affrontando questo secondo aspetto poiché, essendo l'ozono un gas molto reattivo, la sua abbondante presenza nella bassa troposfera e, quindi, nell'aria che si respira, può generare dei disturbi agli uomini e agli animali, i cui sintomi dipendono dalla concentrazione nell'ambiente e dalla durata dell'esposizione.

L'ozono entra a contatto con il corpo umano principalmente attraverso le vie respiratorie dove reagisce con gli acidi grassi polinsaturi, con vari donatori di elettroni (vitamina E ed ascorbati) e con le proteine e i gruppi amminici con basso peso molecolare. I meccanismi che spiegano gli effetti biochimici e fisiologici dell'esposizione all'ozono sono complessi e, spesso, coinvolgono sia l'azione diretta sui tessuti polmonari, sia le reazioni con prodotti biochimici secondari formati da radicali liberi o da reazioni di tipo fisiologico. Si pensa che, considerando l'alta reattività dell'ozono, la molecola di O3 non riesca a penetrare sotto la superficie liquida di rivestimento dei polmoni, eccetto che nei punti in cui essa è molto ristretta, dove, cioè, le cellule epiteliali potrebbero non essere protette. Altri studi suggeriscono, poi, che il danno sulle cellule, più che all'azione diretta dell'ozono, sia dovuto alle sostanze prodotte dalla reazione tra l'ozono stesso ed il liquido di rivestimento delle pareti interne polmonari. Un'ampia varietà di effetti tossicologici viene collegata all'esposizione ad ozono, tra cui infiammazione polmonare e cambiamento della permeabilità, cambiamenti nei meccanismi di difesa, decremento della funzione polmonare, cambiamenti nei processi biochimici polmonari ed eventuale cancerogenicità.

Gli effetti sulla salute vengono suddivisi distinguendo quelli dovuti ad esposizione a breve termine (da 1 a 3 ore), prolungata (da 6 a 8 ore) ed a lungo termine (da mesi ad anni).

Per quanto riguarda le esposizioni a breve termine vengono di solito considerati gli effetti prodotti da concentrazioni elevate e, comunque, maggiori rispetto ai livelli considerati per gli altri tipi di esposizione. Questo produce una diversificazione anche sulle conseguenze indagate: per i periodi brevi si hanno infiammazioni polmonari, incremento della suscettività alle infezioni delle vie respiratorie, diminuzione della funzione polmonare; per i periodi a lungo termine, invece, si possono verificare danni alla struttura del tessuto polmonare, casi di mortalità prematura e cancerogenicità. Per questi ultimi si hanno a disposizione dati ottenuti soprattutto in studi su animali mentre per quanto riguarda l'uomo il numero di informazioni a disposizione è ancora basso.

Una serie di sintomi, riscontrati in pazienti sani e in altri già affetti da patologie, sono stati associati alle esposizioni da ozono, dalla tosse all'irritazione della gola, dai dolori al petto durante profonde inspirazioni fino alla nausea e all'insufficienza respiratoria. Al contrario, sebbene l'irritazione agli occhi sia stata già correlata ad episodi di forte smog fotochimico, studi controllati hanno dimostrato che l'ozono da solo non ne è la causa. Inoltre vi è un possibile legame tra il cambiamento della capacità volumetrica polmonare e questi sintomi respiratori, spiegabile in parte attraverso il meccanismo che induce la tosse: in tal caso vengono stimolate le fibre prive di mielina, quindi di protezione, dalla reazione con l'ozono. L'ozono può produrre risposte di tipo infiammatorio lungo tutto il tratto respiratorio, naso, laringe e polmoni. Alcuni esperimenti hanno dimostrato che in esseri umani esposti a concentrazioni di 400-1200 mg/m3 per 1-3 ore si sono riscontrate infiammazioni, danni alle cellule e alterazioni della permeabilità delle cellule epiteliali che rivestono le vie respiratorie. Per concentrazioni molto più basse, 160 mg/m3, ma per tempi di esposizione più lunghi (>7 ore) e per sforzi moderati si ritrovano all'incirca i medesimi risultati. In generale si possono considerare le infiammazioni come una risposta a lesioni che avvengono nell'apparato respiratorio. Si riscontrano a tale riguardo infiammazioni prodotte da una singola esposizione o da poche esposizioni nel corso di un anno che vengono assorbite senza lasciare alcun danno, infiammazioni acute, dovute a esposizioni ripetute, che possono sviluppare uno stato cronico, alterazioni della struttura e della funzione dei tessuti polmonari fino a malattie come la fibrosi, causate da esposizioni continue, infine, infiammazioni che possono interferire con l'apparato difensivo respiratorio creando disagi specie nei soggetti più vulnerabili come i bambini e le persone anziane. In ultimo occorre ricordare, anche se queste affermazioni sono ancora in via di accertamento, che ripetute esposizioni con conseguenti stati infiammatori nel corso della vita potrebbero provocare danni ai tessuti respiratori tali da ridurre la qualità della vita stessa e in certi casi portare a morte prematura.

Vi sono un certo numero di fattori che diminuiscono la capacità immunitaria dell'essere umano di fronte alle esposizioni da ozono, alterando i meccanismi fisiologici di difesa. I più significativi risultano essere lo sforzo, altre patologie preesistenti (asma, bronchiti croniche, disagi cronici che ostruiscono le vie polmonari, ecc.), l'età (per gli anziani e i bambini vi sarebbero maggiori rischi), la popolazione alla quale si appartiene, l'essere o meno fumatori, i fattori ambientali.

Riportiamo di seguito alcuni valori per le soglie di riferimento ricavati dagli studi clinici, ricordando che essi sono determinati da una serie di considerazioni sulla popolazione interessata e sulla durata dell'esposizione.

1) I primi effetti su modifiche della funzione polmonare si notano da concentrazioni di 200 mg/m3 per tempi maggiori o uguali a 2 ore

2) Concentrazioni ambiente che vanno da 400 a 1000 mg/m3 per 1 ora modificano la funzione polmonare nei bambini, aumentano la frequenza di attacchi d'asma e riducono le prestazioni degli atleti.

3) La resistenza delle vie aeree può aumentare in soggetti esposti a livelli di 700-800 mg/m3.

Si è posta come linea guida una concentrazione media oraria non superiore ai 150-200 mg/m3 e in un intervallo di 100-120 mg/m3 sulle otto ore.

 

Effetti sulla vegetazione

 

Il danno alla vegetazione è stato uno dei primi effetti osservati dell'inquinamento fotochimico dell'aria. Si può affermare che dei composti fitotossici che comunemente si rintracciano nell'ambiente atmosferico, l'ozono è tra quelli che danneggiano maggiormente le coltivazioni, i germogli e, di riflesso, l'intero ecosistema. Alcuni di questi impatti hanno conseguenze economiche dirette e quantificabili, per altri è più difficile determinarne la gravità.

Molti effetti dell'ozono e degli altri ossidanti fotochimici si osservano in laboratorio o in condizioni sperimentali note, poiché in condizioni naturali risulta molto complicato separare gli effetti di altre concause in campo. Inoltre si rileva una certa difficoltà a costruire modelli che tengano in considerazione la complessa struttura delle interazioni vegetazione-ozono dipendenti da un gran numero di fattori biologici, chimici e fisici. Un esempio sono le differenze nella risposta tra varie specie a causa delle fisiologie specifiche.

La componente di una pianta con cui l'ozono principalmente reagisce è la foglia. Come i polmoni per l'uomo, la foglia è il luogo dove avvengono gli scambi gassosi con l'ambiente esterno. L'ozono si diffonde nello strato d'aria che circonda la foglia e attraverso gli stomi raggiunge il liquido che riveste le pareti cellulari, infine assieme ai prodotti di decomposizione entra a contatto con la cellula dove può reagire con le varie componenti e condizionare i processi metabolici. Occorre subito notare che l'assorbimento di ozono non è lo stesso per tutte le foglie anche della medesima pianta. Molteplici sono infatti i fattori che differenziano una superficie da un'altra. Le foglie sono considerate in un insieme tridimensionale chiamato in gergo "canopy" (letteralmente "copertura", in un albero equivale alla chioma) nel quale ognuna possiede una propria orientazione e quindi riceve un diverso flusso di aria inquinata. Se poi si considerano le foreste o le coltivazioni dove ci sono più piante, la complessità del meccanismo di interazione aumenta. Ad influenzare l'incidenza dell'ozono non ci sono solo fattori di tipo spaziale, come la posizione, l'area della foglia, le dimensioni della pianta, ma anche l'età, lo stadio di sviluppo e il grado di sovrabbondanza funzionale della superficie delle foglie.

I danni alle piante avvengono comunque quando le concentrazioni eccedono i limiti di tolleranza. Perciò l'ozono non produce gravi conseguenze se il tasso di assorbimento è abbastanza piccolo da far sì che la pianta possa detossificarsi: le foglie infatti possono espellere fisicamente l'O3 dai propri tessuti. Inoltre vi sono altre difese di tipo biochimico come la produzione di sostanze antiossidanti. Purtroppo la potenzialità di questi meccanismi è ancora in buona parte sconosciuta per cui non si sono ancora determinati i pesi che hanno nell'evitare o ridurre i danni alla vegetazione.

Gli effetti dei danni a livello cellulare nelle foglie si possono accumulare e propagare fino a colpire l'intera pianta. Si tratta di effetti di tipo fisiologico che includono i danni visibili alle foglie, i processi di invecchiamento prematuro, la riduzione dell'attività di fotosintesi e della produzione e immagazzinamento dei carboidrati, la riduzione del vigore, della crescita e della riproduzione.

Gli effetti sulle colture da parte dell'ozono vengono spesso evidenziati da danni evidenti alle foglie delle piante che indicano spesso una conseguente riduzione nella produzione e nella qualità finale. Da ciò ne conseguono una serie di danni economici oltre che ambientali.

Ad esempio studi condotti sulle colture a foglia (spinaci, lattuga, cavoli) hanno evidenziato una perdita di produzione del 10% in un intervallo di 86-98 mg/m3. e del 30% in un intervallo di 160-164 mg/m3, per concentrazioni calcolate su una media di sette ore su una base stagionale. Altri dati dello stesso tipo ricavati da altra fonte (Ozone in the United Kingdom, Report of UKPORG,1987) sono riportati nella seguente tabella:

 

Concentrazioni di ozono, espresse come media su sette ore al giorno

(9 A.M.- 4 P.M.), tali da produrre una diminuzione del 10% nel raccolto

 

Coltivazione Concentrazione di ozono (mg/m3)

Cereali 150-264

Grano 128-186

Soia 76-86

Arachidi 86-98

Fagioli 144-172

Cotone 82

Lattuga 106-114

Spinaci 82-120

 

Per quanto riguarda le foreste, studi effettuati in Gran Bretagna riportano uno stato di deterioramento delle conifere in regioni dove si verificano alti valori di ozono. Altri studi svolti su alberi "giovani" riportano che alti livelli di ozono possono influenzare la fisiologia e la crescita di alcune specie così come possono alterare la risposta ad altri fattori di stress.

I valori di soglia per l'osservazione di danni visibili per le colturesono concentrazioni di 500 mg/m3 per un'ora che diventano di 80 mg/m3 - 180 mg/m3 per quattro ore. Le direttive CEE indicano soglie più basse: 200 mg/m3 per un'ora e 65 mg/m3 per 24 ore.

Infine, è importante menzionare la particolare sensibilità delle piante da tabacco, soprattutto della cultivar americana Bel-W3, alle esposizioni da ozono. I danni provocati alla struttura fogliare sono ben visibili a occhio nudo. Tale caratteristica, particolarmente marcata rispetto a tutte le piante, ha permesso di evidenziare i primi effetti dell'inquinamento fotochimico già verso la metà degli anni '40 negli Stati Uniti ed ancora oggi rende la cultivar di tabacco un importante bioindicatore della presenza dell'ozono. I livelli di ozono che innescano effetti visibili sulle piante di tabacco sono dell'ordine dei 80-100 mg/m3 per una durata di 4-5 ore, valori che eccedono le concentrazioni di fondo naturali e che possono essere quindi attribuiti a fenomeni di smog fotochimico.

 

Effetti sui materiali

 

I danni ai materiali creati dagli ossidanti fotochimici, specie dall'ozono, sono un fenomeno noto da molti anni anche se il quadro generale della situazione risulta ancora incompleto. Si conoscono infatti di alcuni effetti le cause, le condizioni in cui si verificano, le concentrazioni ambientali responsabili delle alterazioni, ma ancora pochi dati sono disponibili riguardo alla portata del fenomeno e alla perdita economica che produce. Quest'ultimo aspetto porta come conseguenza la difficoltà ad approntare piani di protezione che potrebbero rivelarsi sproporzionati all'effettiva gravità del problema. I danni ai materiali sono dovuti essenzialmente a esposizioni a lungo termine piuttosto che ad elevate concentrazioni in brevi periodi.Il deterioramento dei prodotti è un fenomeno di tipo cumulativo ed irreversibile perciò risulta inappropriato parlare di valori critici di concentrazione, mentre si definiscono valori basati su un tasso di deterioramento accettabile: per l'ozono tale livello è di 40 mg/m3 all'anno.

I materiali che si sanno essere maggiormente esposti ad attacchi da parte dell'ozono sono sicuramente i polimeri organici; soprattutto la gomma e le fibre tessili naturali e sintetiche. La suscettibilità agli attacchi cresce con l'aumentare nella struttura chimica del numero dei doppi legami carbonio-carbonio poiché essi sono la sede delle reazioni con l'O3. Si possono produrre due effetti: rottura della catena di atomi di carbonio o collegamento trasversale tra catene di atomi di carbonio. Nel primo caso, spezzandosi le lunghe sequenze di carbonio, il materiale diventa più fluido e perde resistenza alla tensione. Nel secondo caso si ha una conseguente formazione di legami tra catene parallele e ciò porta ad una minor elasticità e ad una maggior fragilità.

La gomma allo stato di riposo può restare esposta all'ozono per lunghi periodi di tempo senza che si formi alcuna screpolatura caratteristica. Si notano invece i primi effetti quando il materiale gommoso viene esposto sotto tensione con piccoli carichi a concentrazioni di 10-20 ppb. I prodotti che tipicamente sono soggetti all'azione dell'O3 sono i pneumatici, le guarnizioni delle finestre, le tubazioni di gomma, le guaine dei cavi e il materiale isolante

L'ozono attacca anche i materiali tessili, in special modo la componente di cellulosa, riducendo la resistenza delle fibre. Tuutavia, per quel che riguarda l'abbigliamento, l'inquinamento atmosferico non riesce a causare danni significativi ai consumatori: vi è infatti un ricambio continuo dovuto alle mode e all'uso normale. Inoltre la vita si svolge soprattutto in ambienti chiusi dove i livelli di ozono sono relativamente bassi. Particolare attenzione, tuttavia è da rivolgere a quelle fibre tessili che vengono impiegate per la fabbricazione di manufatti utilizzati generalmente all'esterno e per i quali è previsto un tempo di impiego sufficientemente lungo come ad esempio: vele, tende (da campeggio, tendoni, ecc.), corde, bandiere e tappezzerie (di auto, navi, ecc.). Per questo tipo di utilizzi l'attacco da parte dell'ozono può diventare rilevante per cui vengono utilizzate nella realizzazione tecniche di protezione mediante fibre di resine o acriliche.

Gli oggetti di valore storico e culturale che si trovano all'aperto sono abbastanza insensibili all'attacco diretto dell'ozono, mentre il suo contributo maggiore alla degradazione dei monumenti si ha nell'azione indiretta di formazione di acido solforico presente nelle piogge acide e causa principale dell'attacco ai beni artistici

Gli effetti diretti dell'ozono sono invece rilevabili in altre circostanze. Ad esempio i danni provocati ai pigmenti delle colorazioni, specie quelli di origine naturale, hanno sollevato il problema delle concentrazioni dentro i musei dove numerose sono le opere d'arte che possono essere attaccate da agenti ossidanti e non solo dal punto di vista dei colori, ma anche di altri materiali quali le tele e la cellulosa (si pensi ai quadri o ai manoscritti). Questo problema ha condotto a ricerche molto accurate che hanno fornito come risultati concentrazioni limite molto basse specie per ambienti quali pinacoteche, biblioteche o archivi nella prospettiva di una conservazione di qualche centinaia di anni. Studi condotti hanno dimostrato che, approntando opportune modifiche agli infissi, le concentrazioni dell'ambiente interno calavano sensibilmente al di sotto dei valori di soglia ritenuti dannosi per le opere d'arte. I limiti di concentrazione di ozono raccomandati per musei, archivi e biblioteche sono compresi tra 2 mg/m3 e 25 mg/m3 ma studi più recenti raccomandano limiti ancora più restrittivi.

 

I livelli di riferimento ed i provvedimenti per la limitazione dell’inquinamento da ozono.

 

I livelli di riferimento:

In Italia i limiti di protezione alla salute e all'ambiente sono stabiliti mediante leggi o decreti che recepiscono, in parte o totalmente, precedenti direttive della Comunità Europea (CE).

Il processo che porta alla formulazione dei livelli di riferimento per gli inquinanti atmosferici è un processo complesso, articolato in varie fasi che implicano la preparazione di criteri guida di qualità dell’aria, la individuazione di valori limite di esposizione, basati sull’analisi delle relazioni tra la concentrazione di inquinanti e gli effetti nocivi da essi prodotti, e la emanazione delle leggi applicative. L’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS) ha formulato i criteri guida per l’Europa [2]. I criteri guida di qualità dell’aria vengono formulati sulla base di accurate analisi condotte da gruppi di scienziati esperti che esaminano sistematicamente e criticamente la letteratura scientifica contenente informazioni sugli effetti dell’inquinamento. I criteri guida di qualità dell’aria costituiscono documenti di riferimento per la redazione di Direttive Comunitarie. "Sull’inquinamento dell’aria provocato da ozono" la Comunità Europea ha emanato la Direttiva 92/72/CEE del 21 settembre 1992. La legislazione italiana ha recepito tale direttiva emanando il DM 16 maggio 1996 "Attivazione di un sistema di sorveglianza di inquinamento da ozono". In tale DM sono definiti e stabiliti i livelli di riferimento per la concentrazione di ozono nell’aria. Tali livelli sono i seguenti:

1) livello di protezione della salute (la concentrazione di ozono che non deve essere superata ai fini della protezione della salute umana, in caso di episodi prolungati di inquinamento): 110 mg/m3 di O3 per il valore medio su 8 ore, dove la media è mobile trascinata, calcolata ogni ora sulla base degli 8 valori orari delle 8 ore precedenti;

2) livello per la protezione della vegetazione (la concentrazione di ozono oltre il quale la vegetazione può subire danni): 200 mg/m3 di O3 per il valore medio su un’ora; 65 mg/m3 di O3 per il valore medio su 24 ore;

3) livello di attenzione o di informazione alla popolazione (la concentrazione di ozono oltre la quale si possono verificare effetti limitati e transitori per la salute umana, in caso di esposizione anche di breve durata, di gruppi di soggetti particolarmente sensibili): 180 mg/m3 di O3 per il valore medio su un’ora;

4) livello di allarme (la concentrazione di ozono oltre la quale esiste un rischio per la salute umana in caso di esposizione anche di breve durata): 360 mg/m3 di O3 per il valore medio su un’ora

5) Stati di attenzione e di allarme: in caso di raggiungimento di concentrazioni prossime ai livelli di attenzione o di allarme, l’autorità competente valuta l’opportunità di constare lo stato di attenzione o di allarme.

I livelli definiti dal DM 16 maggio 1996 aggiornano i precedenti livelli di riferimento definiti come "Valori massimi di accettabilità delle concentrazioni e limiti massimi di esposizione" dal DPCM 28 marzo 1983 N.30 (pari a 200 mg/m3 per la concentrazione media di un ora di l’ozono da non raggiungere più di una volta al mese) e livelli di attenzione (ozono media oraria 180 mg/m3) e livello di allarme (ozono media oraria 360 mg/m3), stabiliti dal DM 25 novembre 1994. Si può osservare come, in considerazione della complessità del processo che porta alla formulazione dei livelli di riferimento e della continua evoluzione delle conoscenze, relative sia agli effetti che alle concentrazioni degli inquinanti, il fatto che i livelli di riferimento stabiliti dalle norme vengano periodicamente modificati non deve stupire.

 

I provvedimenti per la limitazione dell’inquinamento da ozono.

L’impalcatura metodologica generale in materia di valutazione e di gestione della qualità dell’aria ambiente è stata recentemente definita in sede comunitaria con l’emanazione della Direttiva 96/62 del Consiglio del 27 settembre 1996. In tale direttiva sono contenute le definizioni e le azioni fondamentali che gli stati membri dovranno attuare per definire e stabilire obiettivi di qualità dell’aria ambiente finalizzati a prevenire o ridurre effetti nocivi sulla salute e sull’ambiente nel suo complesso; valutare la qualità dell’aria ambiente in base a criteri comuni; disporre di informazioni adeguate e far si che siano rese pubbliche; mantenere la qualità dell’aria ambiente laddove e buona e migliorarla negli altri casi.

E’ previsto che a questa direttiva quadro dovranno seguire altre direttive "figlie" ciascuna riguardante uno specifico inquinante o gruppi di inquinanti, tra cui l’ozono e precursori. Tralasciando gli aspetti relativi alla definizione dei livelli di riferimento ed ai metodi di misura e valutazione, di cui si è già detto, analizziamo la metodologia da seguire per la gestione della qualità dell’aria nel caso dell’inquinamento da ozono, così come definita dalla direttiva e dalle norme italiane.

Valutazione preliminare

Gli stati membri devono effettuare una valutazione preliminare della qualità dell’aria ambiente in tutte le zone ed agglomerati del proprio territorio. Questo requisito assume un significato particolare per l’inquinamento da ozono in quanto, come ripetutamente richiamato nella trattazione precedente, esso assume il carattere di inquinante che interessa aree estese ed è correlato a fenomeni di trasporto anche transfrontalieri. La valutazione preliminare deve consentire di suddividere il territorio in zone nelle quali è necessario attuare diverse azioni di sorveglianza e miglioramento della qualità dell’aria ambiente.

La sorveglianza dell’aria ambiente deve essere eseguita mediante misure dirette nelle zone in cui è documentato che i limiti vengono superati o nelle quali si prevede che i limiti possano venire superati e negli agglomerati con concentrazione di popolazione superiore a 250.000 abitanti. Nelle rimanenti zone si può provvedere alla valutazione della qualità dell’aria mediante modelli o altri metodi di stima o ad una combinazione di misure e metodi di valutazione. I sistemi di sorveglianza dell’inquinamento possono mettere in evidenza le seguenti situazioni:

Zone nelle quali i valori limite sono rispettati

La Direttiva stabilisce che in tali zone i livelli di inquinamento devono essere mantenuti al di sotto dei valori limite. Gli stati membri si adoperano al fine di preservare la migliore qualità dell’aria ambiente compatibile con lo sviluppo sostenibile. L’applicazione di questo concetto nel caso dell’inquinamento da ozono, nel quale gli effetti di inquinanti immessi nell’atmosfera si manifestano a decine o centinaia di km di distanza, implica un accurato esame degli impatti prodotti dagli insediamenti industriali, centrali per la produzione di energia e sistemi dei trasporti in grado di immettere nell’atmosfera quantità di precursori dell’inquinamento da ozono in grado di spostare l’equilibrio fotochimico dell’atmosfera. Come si è detto tali sostanze appartengono a due grandi gruppi: Composti Organici Volatili (COV) ed Ossidi di azoto NOx.

Zone nelle quali i valori limite non sono rispettati

In queste zone devono essere adottate misure atte a garantire l’elaborazione e l’attuazione di un piano o di un programma che consenta di raggiungere il valore limite entro un prestabilito periodo di tempo. Non si tratta quindi di provvedimenti estemporanei, ma di azioni sistematiche e di lungo periodo che devono portare ad un miglioramento della qualità dell’aria tale da evitare il superamento, anche per periodi di tempo limitati, dei limiti di riferimento. Tale miglioramento può essere attuato gradualmente, fino al raggiungimento di valori obiettivo.

Nel caso dell’inquinamento da ozono la scala dei programmi di miglioramento della qualità dell’aria deve essere adeguata alle scale alle quali si manifesta il fenomeno e quindi almeno regionale (bacino aerologico) o meglio, nazionale.

La complessità dell’inquinamento da ozono pone inoltre la necessità di disporre di strumenti integrati per l’ottimizzazione delle strategie di controllo dell’inquinamento.

Tali strumenti sono di aiuto fondamentale per costruire un quadro di riferimento per l’analisi delle strategie di abbattimento. Essi combinano le conoscenze scientifiche nei vari campi rilevanti per lo sviluppo della strategia di abbattimento (economia, tecnologia, scienze dell’atmosfera, ecologia) con le basi di dati regionali. Gli impatti sull’ambiente di scenari alternativi per la riduzione delle emissioni possono così essere valutati in modo consistente (analisi degli scenari). Un ulteriore affinamento nello sviluppo delle strategie è la ricerca di soluzioni ottimali dal punto di vista dei costi. I sistemi di valutazione integrati consentono la individuazione di quelle strategie che minimizzano i costi per raggiungere un determinato insieme di obiettivi ambientali (ottimizzazione).

Il principale scopo di un modello di valutazione integrata per l’ozono troposferico è di descrivere la relazione fra l’esposizione ad ozono e le emissioni dei precursori COV e NOx in modo tale da poter quantificare i costi e l’efficacia delle strategie di riduzione. Questo richiede l’integrazione delle informazioni relative a ciascuno dei seguenti aspetti:

Queste informazioni devono essere organizzate in modo da rendere possibile l’analisi degli scenari e l’ottimizzazione delle soluzioni. Il modello di valutazione deve inoltre essere in grado di correlare la variazione dei precursori con l’esposizione dei ricettori (esseri umani o vegetazione).

Un punto di partenza è rappresentato dalla valutazione per l’area interessata della relazione tra la concentrazione di ozono ed i cambiamenti di concentrazione do COV e NOx. Questa relazione viene usualmente descritta tramite diagrammi ad isoplete (delle quali un esempio è mostrato a pag. fig. ). La forma di questi diagrammi varia da luogo a luogo e dipende dall’insieme di fattori complessi che influenzano la produzione e rimozione di ozono.

Il passo successivo è rappresentato dalla individuazione della relazione tra le variazioni di precursori e la esposizione all’ozono da parte dei recettori. Tale relazione deve essere capace di riflettere la non linearità delle relazioni esistenti.

Una volta sviluppati gli idonei strumenti integrati per l’ottimizzazione delle strategie di controllo dell’inquinamento, sarà possibile pianificare le azioni di abbattimento.

Allo stato attuale l’Italia non dispone di tali strumenti integrati. é importante sottolineare comunque come siano in gioco aspetti di notevole rilevanza economica, sia per il danno arrecato alla salute ed all’economia (riduzione delle produzioni agricole ad es.) dalla mancata attuazione di strategie di controllo dell’inquinamento, sia per il notevole impatto che la applicazioni di provvedimenti di controllo produce sul sistema industriale, di produzione di energia e di trasporto di un paese.

 

Superamento delle soglie di allarme:

Informazione alla popolazione:

Nel caso di raggiungimento degli stati di attenzione o di allarme le autorità competenti dovranno provvedere ad informare la popolazione fornendo indicazione dei livelli raggiunti, della previsione dell’evoluzione del fenomeno, dei soggetti interessati dal rischio e delle precauzioni da adottare.

Precauzioni da adottare:

Come conseguenza delle particolari caratteristiche dell’inquinamento da ozono non vi sono provvedimenti efficaci sul breve periodo (ore o pochi giorni) e su scala locale (area urbana) per ridurre la concentrazione di ozono. Provvedimenti di limitazione del traffico all’interno di un’area urbana, ad esempio, possono produrre una diminuzione locale della concentrazione di alcuni inquinanti primari, ma difficilmente possono essere in grado di influenzare lo sviluppo dei processi fotochimici in quanto questi si manifestano su scale ampie, delle dimensioni di un intero bacino aerologico (ad esempio la pianura padana) o superiori, in condizioni di estese aree stabili di alta pressione, (ad esempio l’area del mediterraneo). Gli unici provvedimenti da assumere sul breve periodo possano essere provvedimenti finalizzati alla limitazione dell'esposizione dell’intera popolazione (stato di allarme) o dei gruppi più sensibili di essa (stato di attenzione).

La limitazione dell'esposizione può essere raggiunta mediante una corretta informazione alla popolazione attuata sulla base delle conoscenze disponibili sulla dinamica spazio-temporale della concentrazione di ozono al suolo (ad esempio la permanenza in luoghi chiusi può ridurre l'esposizione in quanto la concentrazione di ozono all'interno degli edifici può essere sensibilmente inferiore alla concentrazione esterna. Occorre inoltre evitare la permanenza all'esterno nei periodi e nei luoghi di massima concentrazione giornaliera. Il periodo di massima concentrazione è compreso in genere tra le 12 e le 15 nel periodo estivo, mentre le massime concentrazione sono attese nelle aree suburbane sottovento alle aree di massima produzione di precursori (aree industriali, grossi centri urbani e nodi di intenso traffico). Le informazioni raccolte dal sistema di sorveglianza dell’inquinamento da ozono devono consentire la individuazioni di tali aree e della possibile evoluzione del fenomeno.