Un modello per la simulazione delle deposizioni acide sul territorio italiano

nell'aria), pari ad un pH di 5.6.  Questo tuttavia è solo un valore teorico che può essere 
alterato, in senso positivo o negativo, da altre specie naturalmente presenti 
nell'atmosfera anche in assenza di attività antropiche: difatti l'analisi chimica delle 
precipitazioni in località remote del globo registra valori di pH compresi fra 4.9 e 6.5 
(Galloway et al., 1982).  Pertanto è ragionevole considerare come piogge acide dovute 
alle attività umane quelle il cui pH è inferiore a 5. 
Volendo fare una analisi accurata delle precipitazioni acide ci si accorge come 
nelle zone ad alta attività industriale il contributo antropico sia preponderante, benché i 
processi naturali (ad esempio l'attività vulcanica e lo spray marino, per quanto riguarda 
il contenuto di SO
4
 in atmosfera) siano responsabili di circa la metà delle deposizioni 
acide a livello globale (Galloway et al., 1984). 
Gran parte degli inquinanti emessi da sorgenti urbane ed industriali rientra nella 
classe dei gas reattivi: in particolare gli ossidi di zolfo (SO
x
), gli ossidi di azoto (NO
x
), i 
composti di fluoro e gli idrocarburi.  Pertanto lo studio degli inquinati in atmosfera deve 
tenere conto non soltanto dei fenomeni di trasporto e dispersione, ma anche delle 
trasformazioni chimiche dei gas reattivi. 
Dal momento che l'analisi dettagliata di tali trasformazioni risulta onerosa, sia per 
il gran numero di specie inquinanti emesse, sia per l'estrema complessità delle reazioni 
chimiche coinvolte, su cui peraltro esistono ancora punti oscuri, evidenziamo solo quei 
processi che determinano la sorte dei principali inquinanti reattivi, ovvero gli ossidi di 
zolfo (in particolare l'SO
2
) e di azoto. 
Dopo l'emissione SO
2
 ed NO
x
 sono trasportati e dispersi a causa dei moti 
atmosferici.  Durante la loro residenza in atmosfera queste sostanze gassose si possono 
trasformare in composti solubili che, catturati dalle nubi o dalla pioggia, alterano 
l'acidità naturale delle gocce presenti in aria.  Il più importante tra i processi chimici 
4 
atmosferici responsabili dell'acidificazione, per ciò che riguarda gli ossidi di zolfo, è 
l'ossidazione del diossido di zolfo (SO
2
) in particelle di solfato e acido solforico. 
L'ossidazione avviene normalmente o con un processo di reazione fotochimica 
sotto l'influenza della luce solare o per diffusione entro particelle liquide in atmosfera, 
ed eventualmente accelerata dalla presenza di agenti ossidanti in soluzione nella stessa 
particella liquida (ad esempio l'ammonio). 
La chimica degli ossidi di azoto è più complessa e non del tutto conosciuta: si sa 
comunque che essi giocano un ruolo fondamentale nella formazione dell'ozono e degli 
altri ossidanti fotochimici, influenzando in questo modo anche la trasformazione 
fotochimica dell' SO
2
; i prodotti dell'ossidazione fotochimica degli ossidi di azoto sono 
principalmente nitrati sotto forma di aerosol ed acido nitrico gassoso. 
La presenza di acido solforico e nitrico prodotti da questi processi determina una 
diminuzione del pH delle precipitazioni, per cui si parla di 'piogge acide'; l'acidità della 
precipitazione dipende comunque anche dalla quantità di cationi naturali presenti 
nell'atmosfera, come i composti di calcio e di magnesio contenuti nelle polveri sollevate 
dal vento. 
E' importante rimarcare come le precipitazioni acide siano solo un aspetto di un 
fenomeno più vasto di inquinamento che riguarda anche le deposizioni secche, cioè 
quelle che non coinvolgono le precipitazioni, e le cosiddette deposizioni 'occulte', cioè 
quelle dovute alle goccioline presenti nella nebbia e nelle stesse nubi (fenomeno 
quest'ultimo che interessa evidentemente le sole zone montuose).  Perciò in generale è 
più corretto parlare di 'deposizioni acide', comprendendo in questa definizione tutti i 
fenomeni suddetti, piuttosto che semplicemente far riferimento alle sole piogge acide. 
 
 
 
5 
 1.2 Impatto ambientale delle deposizioni acide 
Come sottolineato alla fine del paragrafo precedente, esistono diverse modalità 
con cui i composti acidi presenti nell'atmosfera possono interagire con gli ecosistemi 
terrestri (vedi fig. 1.1). 
 
 
Fig. 1.1 I principali processi di acidificazione dell'ambiente 
 
Gli effetti possono essere di tipo diretto ed indiretto.  Si definiscono diretti quegli 
effetti causati sulle superfici su cui si depositano i composti acidi: tra questi rientrano la 
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corrosione dei materiali, il deterioramento dei monumenti ed i danni alle foglie.  Effetti 
indiretti si hanno quando questi composti entrano negli ecosistemi terrestri, acquatici e 
forestali; l'aumento dell'acidità del suolo può diminuire la crescita delle piante, mentre 
l'acidificazione delle acque aumenta la solubilità dei metalli pesanti con conseguenze 
sulla salute degli esseri viventi.  L'acidificazione dei laghi porta, attraverso diversi 
meccanismi, alla limitazione delle specie e dell'abbondanza della vita acquatica. 
E' inoltre possibile la combinazione di effetti diretti ed indiretti: ad esempio, la 
crescita delle foreste può essere ridotta sia dalla deposizione diretta di inquinanti sugli 
alberi che dalla acidificazione del suolo, che determina una minore disponibilità per le 
piante di calcio, potassio e magnesio. 
A sottolineare la pericolosità di questi fenomeni, studi effettuati hanno 
evidenziato, anche se per ora solo a livello qualitativo, come il concetto di catastrofe 
sembri giocare un ruolo importante nella dinamica delle foreste (De Leo et al.,1991), 
rivelando sia l'esistenza di soglie di acidità oltre le quali risulta possibile un unico stato 
di equilibrio (caratterizzato dalla morte di tutte le specie arboree sensibili 
all'acidificazione), sia il possibile manifestarsi del declino della foresta anche parecchio 
tempo dopo il superamento di tale valore di soglia (ovvero dopo che la transizione 
catastrofica è iniziata e quindi inevitabile). 
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 1.3 Normative internazionali sul controllo delle emissioni 
Da queste premesse risulta chiaro come il problema dell'acidificazione delle 
piogge sia un tipico problema 'a grande scala', da affrontare quindi su base sia 
nazionale, sia soprattutto internazionale. 
La messa a punto di politiche di controllo delle emissioni in Europa è tuttavia un 
compito estremamente difficile, in quanto i vari paesi sono in diversa misura 
'importatori' e/o 'esportatori' di composti acidificanti nei confronti dei paesi limitrofi e 
sono sensibili in misura differente ai fenomeni di acidificazione.  A ciò si deve 
aggiungere il fatto che la presa di posizione di ciascun paese nei confronti del problema 
ambientale in generale è molto influenzata dalla situazione socioeconomica interna. 
In ogni modo già a partire dalla fine degli anni Sessanta si comincia a delineare 
una nuova minaccia per l'ambiente dovuta ai danni causati dal trasporto a lunga distanza 
degli inquinanti; infatti, contrariamente a ciò che era accaduto nei decenni precedenti, in 
cui l'inquinamento aveva avuto un carattere prettamente locale, si iniziavano ad 
intravedere gli effetti di quest'ultimo in zone molto lontane dalle emissioni, come ad 
esempio l'aumento dell'acidità dei laghi nella parte meridionale della penisola 
scandinava e in Canada causato dalle emissioni di ossidi di zolfo ed azoto 
rispettivamente in Europa Centrale e negli Stati Uniti. 
Tuttavia nella prima occasione in cui il problema viene presentato ufficialmente, 
cioè in un rapporto svedese al 'UNITED NATIONS CONFERENCE ON THE HUMAN 
8 
ENVIRONMENT' (Stoccolma, 1972), molti paesi rimangono scettici sulla sua gravità, 
continuando a considerare l'acidificazione come un fenomeno locale, geograficamente 
limitato alle zone di emissione. 
Nel 1973 l'OECD (Organization for Economic Cooperation and Development) 
vara un progetto denominato LRTAP (Long Range Transport of Air Pollutants) a cui 
partecipano 11 paesi europei, con lo scopo di controllare e modellizzare il trasporto a 
grande distanza degli inquinanti.  Questo progetto, conclusosi nel 1977, ha portato allo 
sviluppo di un modello che stima il rapporto entrata-uscita di zolfo dei paesi europei e 
costituisce la base per un'analisi costi-benefici relativa al controllo delle emissioni a 
livello europeo. 
A questi studi seguono alcune iniziative a livello politico che portano, sotto la 
supervisione dell'ECE (United Nations Economic Commision for Europe), alla 
'Convention on Long-Range Transboundary Air Pollution', sottoscritta nel 1979 a 
Ginevra da quasi tutti gli stati Europei, Stati Uniti e Canada.  Questo accordo, 
nonostante abbia un carattere prettamente simbolico, dà nuovo impulso alla ricerca che 
si concretizza soprattutto nel progetto EMEP (European Monitoring Environmental 
Program), nato nel 1977 sotto il controllo dell'ECE in collaborazione con l'UNEP 
(United Nations Environment Program) ed il WMO (World Metereological 
Organization), di cui parleremo più avanti. 
Sul  piano normativo, il passo successivo agli accordi del 1979 viene fatto ad 
Helsinki nel 1985, dove 21 paesi europei firmano un protocollo con il quale si 
impegnano a ridurre almeno del 30% le emissioni annuali di zolfo entro il 1993, 
protocollo che entra in vigore due anni più tardi.  Per quanto riguarda le emissioni di 
ossidi di azoto, viene firmato un altro protocollo a Sofia, nel 1988, da 25 paesi europei e 
nord-americani, con cui si pone l'accento sulla necessità di una loro stabilizzazione; 
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nella stessa occasione 12 paesi sottoscrivono un impegno per la riduzione del 30% 
anche delle emissioni di ossidi azoto. 
 
Come accennato in precedenza, parallelamente alle iniziative politiche a livello 
internazionale, la ricerca scientifica conduce studi approfonditi sul problema del 
trasporto a lunga distanza degli inquinanti, studi che portano alla nascita di numerosi 
modelli, i quali a loro volta forniscono le basi per valutazioni più corrette del problema.  
L'approccio modellistico assume caratteristiche diverse nelle due principali linee di 
sviluppo della ricerca, cioè quelle condotte rispettivamente in Europa e negli Stati Uniti. 
Negli Stati Uniti, grazie anche ad una maggiore disponibilità di risorse, è stato 
possibile condurre una serie di studi approfonditi sulla fisica dell'atmosfera, 
accompagnati da dettagliate campagne di misura sulle innumerevoli variabili 
meteorologiche coinvolte; in questo modo, da una parte si è prodotta una modellistica 
più complessa ed accurata, dall'altra è stato possibile effettuare un'analisi approfondita 
dei risultati prodotti dai modelli realizzati, analisi che permette quindi di orientare 
meglio lo sviluppo della ricerca futura. 
 
Segue ora una breve trattazione di quelli che hanno avuto una maggiore 
importanza nello sviluppo di questo lavoro. 
 
 
 
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