Chimica ambientale Scienza che studia le sostanze chimiche e le loro interazioni reciproche, con lo scopo di comprendere le funzioni che esse svolgono nell'ecosistema terrestre.

Tutto ciò che ci circonda è costituito in prevalenza da alcuni elementi chimici particolari: idrogeno, ossigeno, carbonio e azoto. Tuttavia, numerosi altri elementi, come fosforo, zolfo, calcio e ferro, svolgono un ruolo fondamentale per l'equilibrio dell'ambiente e per la sopravvivenza degli organismi viventi. I vari elementi si combinano fra loro per formare milioni di tipi diversi di composti: ad esempio le proteine dei muscoli e dei capelli negli esseri viventi; i gas – come il diossido di carbonio – presenti nell'aria; il carbonato di calcio e il diossido di silicio delle rocce. La chimica ambientale cerca di comprendere i complicati schemi della natura seguendo le trasformazioni che tali elementi e composti subiscono durante i diversi cicli naturali: il ciclo dell'acqua, il ciclo dell'azoto o il ciclo del carbonio.

Questi studi hanno reso possibile, ad esempio, la determinazione dell'intero ciclo di un atomo di carbonio, appartenente in origine a un frammento di carbone che brucia sul fuoco. Il carbonio della fiamma si combina rapidamente con l'ossigeno dell'aria, formando diossido di carbonio, o anidride carbonica. Questo composto gassoso può sciogliersi nell'acqua piovana e ricadere al suolo, che lo restituirà all'atmosfera. Oppure può essere assorbito da una pianta che, tramite la fotosintesi, lo trasforma in zucchero, il quale a sua volta è un nutrimento per la pianta stessa. Quando la pianta muore e si decompone, il carbonio che essa contiene penetra nel terreno: qui, in un tempo che dura millenni, sotto il peso di vari strati di roccia, la materia di cui erano costituite le piante, ricca in carbonio, si modifica lentamente in carbon fossile, riportando l'atomo di carbonio all'inizio del suo ciclo.

2 CAMPI DI APPLICAZIONE

La chimica dell'ambiente ha un vasto campo di applicazione: dallo studio delle cause e dei livelli di inquinamento del suolo e dei fiumi alla valutazione dei livelli di radon (elemento radioattivo) negli edifici civili e nelle rocce; dallo studio degli inquinanti emessi dai veicoli a motore alle previsioni dei possibili effetti benefici che si otterrebbero sullo strato di ozono, sostituendo l'uso dei clorofluorocarburi (CFC) con quello di composti meno nocivi.

La qualità dell'atmosfera, in confronto alle ingenti quantità di inquinanti che vi immettiamo attraverso la combustione di sostanze diverse, è ancora accettabile: il compito della chimica ambientale è proprio valutare l'entità dei danni prodotti e individuare le soluzioni possibili. Sicuramente, nelle zone altamente industrializzate o ad alta densità di traffico, la qualità dell'aria è già seriamente compromessa.

3 EFFETTI DEI GAS DI SCARICO

Gli effetti della massiccia emissione di gas di scarico da parte degli autoveicoli costituiscono un campo di studi di interesse sempre crescente. Infatti, benchè i combustibili contenenti piombo siano ormai quasi totalmente in disuso, i loro sostituti, le cosiddette benzine senza piombo, contengono comunque benzene e altri composti altamente tossici per ottenere un effetto antidetonante. Lo studio di combustibili meno dannosi e di qualità migliore rappresenta un importante settore di ricerca della chimica ambientale.

4 EFFETTO SERRA

Uno degli inquinanti principali è il diossido di carbonio (CO2). Secondo alcune teorie, tuttora controverse, il costante aumento della percentuale di questo gas nell'atmosfera, iniziato con la rivoluzione industriale, sta causando un globale aumento di temperatura della superficie terrestre. La presenza dell'anidride carbonica – e di altri gas quali il metano – nell'atmosfera impedirebbe infatti alle radiazioni solari, una volta raggiunta la Terra, di fluire nuovamente verso lo spazio aperto, come dovrebbe normalmente accadere. Il diossido di carbonio dunque modificherebbe il cosiddetto "effetto serra" naturale. Sembra comunque che abbondanti quantità di CO2 vengano prodotte anche dai cicli naturali, ed è oggetto di un acceso dibattito tra i chimici ambientali la valutazione di quanto l'inquinamento abbia realmente aggravato l'evoluzione del processo naturale.

5 INQUINAMENTO DA COMPOSTI DELLO ZOLFO

Molti combustibili fossili, ad esempio il carbone e il petrolio, contengono piccole quantità di zolfo. Quando vengono bruciati, questo elemento può combinarsi con l'ossigeno e formare diossido di zolfo, un gas soffocante che si scioglie nell'umidità dell'atmosfera generando acido solforico. L'acqua piovana, inquinata da questo acido, è estremamente dannosa sia per le strutture, sia per gli organismi viventi animali e vegetali. Studi chimico-ambientali hanno dimostrato che i danni mostrati dalle foreste della Scandinavia sono dovuti a piogge acide contenenti diossido di zolfo proveniente dalle zone industriali della Scozia meridionale e dell'Inghilterra settentrionale, trasportato da forti venti attraverso il Mare del Nord.

6 SVILUPPI FUTURI

Molti sono i problemi ambientali da risolvere: è necessario stabilire quali prodotti chimici potrebbero sostituire quelli che danneggiano lo strato di ozono; è importante scoprire l'effettiva influenza delle attività umane sul progressivo riscaldamento della superficie terrestre; si devono trovare alternative non dannose ai solventi industriali; elaborare metodi più efficaci per riciclare materiali di vario genere, tipo plastica e metalli, al fine di evitare spreco di risorse e infine riuscire a inventare o scoprire nuovi tipi di combustibili. Vedi anche Analisi chimiche.

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