I legami fra inquinamento dell’aria e dell’acqua

L’impatto dell’inquinamento dell’aria sulla qualità dell’acqua è stato uno dei più importanti argomenti di ricerca ambientale in Europa, specialmente nei Paesi del Nord, per molti decenni. In seguito, questi effetti sono diventati oggetto di ricerca anche altrove, ed in particolare negli Stati Uniti.

Si è così scoperto che, a volte, la fonte di inquinamento delle acque è nell’aria. L’inquinamento atmosferico può contaminare fiumi, laghi o corsi d’acqua, oltre che il mare. Diversi tipi di inquinanti atmosferici sono in grado di farlo. Alcuni cadono dal cielo come particolato asciutto. Altri inquinanti vengono trasportati a terra dalle gocce di pioggia, dai fiocchi di neve o dalla nebbia. In questo modo non solo danneggiano l’acqua, ma anche la vita animale e vegetale che dipende dall’acqua per sopravvivere.

In effetti, come è facile intuire, il problema dell’inquinamento dell’aria e quello dell’inquinamento dell’acqua sono strettamente collegati. Spesso, infatti, si originano dalle stesse cause e condividono le stesse aree, ed in molti casi gli inquinanti che vengono scaricati nell’aria sono gli stessi che contaminano le acque. L’industria genera quantità crescenti di inquinanti che sono pericolosi sia nell’aria che nell’acqua e spesso eliminarli dall’una contribuisce ad aumentare l’inquinamento dell’altra.

Per comodità, gli effetti potenziali dell’inquinamento dell’aria su quello dell’acqua possono venire illustrati separatamente per cinque categorie di inquinanti completamente diverse fra loro: (1) metalli in traccia; (2) nutrienti; (3) composti organici tossici; (4) acidi trasportati dall’aria; (5) interferenti endocrini. Per ciascuna di queste, la ricerca ha mostrato che l’atmosfera può essere una fonte significativa di inquinanti per l’acqua. Ecco alcune delle conclusioni più significative per ciascuna categoria:

Metalli in traccia

L’aria costituisce probabilmente una fonte significativa dei metalli in traccia rivelati in alcuni sistemi acquatici. Ad esempio, nel lago Michigan (USA), l’atmosfera è risultata essere la sorgente primaria per almeno nove dei metalli in traccia trovati nel lago. Studi effettuati su altri laghi statunitensi hanno portato a conclusioni simili per i sistemi d’acqua ad essi associati.

L’aumento dei sistemi di controllo delle emissioni su alcuni impianti che bruciavano combustibili fossili ha avuto scarso effetto nel diminuire il potenziale trasferimento dei metalli pesanti dall’atmosfera all’acqua. Gli studi mostrano che i metalli in traccia si concentrano durante il processo di combustione e che una frazione significativa di questi metalli viene inclusa nelle frazioni di particolato che sfuggono ai precipitatori elettrostatici che avrebbero il compito di abbatterli.

Uno studio pubblicato nel 2009 sulla rivista Global Biogeochemical Cycles ha mostrato per la prima volta il legame tra le emissioni globali di mercurio nell’atmosfera e la contaminazione del tonno e di altre forme di vita marina nell’Oceano Pacifico settentrionale. Esso, infatti si trasforma in metilmercurio, una forma altamente tossica di mercurio che si accumula rapidamente nella catena alimentare, causando seri problemi di salute per le persone che consumano frutti di mare.

Gli scienziati hanno anche realizzato una simulazione al computer che collega le emissioni atmosferiche, il trasporto e la deposizione di mercurio con un modello di circolazione oceanica. Esso ha mostrato che le emissioni provenienti dagli impianti di combustione terrestri asiatici – che ricadono in vicinanza di quelle coste – viaggiano a lunga distanza grazie alle correnti oceaniche. Così, negli Stati Uniti, circa il 40% di tutta l’esposizione umana al mercurio proviene dal tonno raccolto nell’Oceano Pacifico.

Nutrienti

I laghi evolvono in modo naturale da uno stato povero di nutrienti (oligotrofico) a uno ricco di nutrienti (eutrofico). L’attività umana può però accelerare il processo di eutrofizzazione, causando una concentrazione sovrabbondante di nutrienti e conseguente stimolazione dei cicli di vita e diminuzione dell’ossigeno disciolto nell’acqua del lago eutrofizzato.

Un esempio di inquinamento da nutrienti in Asia.

L’importanza dell’apporto atmosferico dei nutrienti all’acqua appare essere una funzione dell’aumentata attività industriale o agricola. Azoto e fosforo sono i nutrienti studiati più comunemente. Alcuni studi hanno mostrato, in particolare, che le precipitazioni di composti azotati presenti nell’inquinamento atmosferico costituiscono una sorgente significativa di azoto per le acque superficiali, contribuendo alle cosiddette “fioriture algali” ed a rendere i corpi idrici in questione più acidi.

L’azoto è una sostanza nutritiva di cui le piante hanno bisogno per crescere. Tuttavia, se ce n’è troppo in un corpo idrico non è una cosa buona, poiché fa sì che le alghe crescano molto velocemente, ostruendo i corsi d’acqua e sconvolgendo l’equilibrio dell’ecosistema. Questa è chiamata fioritura algale o “marea rossa”. Le fioriture algali si verificano più spesso ora di quanto non accadesse centinaia di anni fa. Alcune sono tossiche, per cui quando gli animali mangiano le alghe, mangiano anche le tossine.

Composti organici tossici

A volte le cause dell’inquinamento delle acque sono piuttosto sorprendenti. Le sostanze chimiche tossiche rilasciate dai camini delle industrie, degli impianti petrolchimici e delle centrali elettriche alimentate con combustibili fossili possono entrare nell’atmosfera e poi cadere a terra per semplice gravità (le molecole dei contaminanti sono quasi sempre più pesanti dell’aria) o ad es. come pioggia, entrando nei mari, nei fiumi e nei laghi, contribuendo all’inquinamento dell’acqua. È la deposizione atmosferica.

I composti organici tossici comprendono alcune delle sostanze più diffuse e pericolose, come ad esempio i policlorobifenili (PCB) ed i pesticidi. I loro meccanismi di tossicità non sono ben compresi, ma sappiamo che molti sono agenti cancerogeni e, dato che questi composti possono bioconcentrarsi nel pesce, la loro presenza anche solo nelle acque di superficie costituisce un potenziale pericolo per l’uomo.

In base ad alcuni studi, sappiano che, in determinate zone con un’elevata urbanizzazione e industrializzazione, l’atmosfera può costituire per l’acqua una fonte di composti organici tossici di origine antropogenica almeno altrettanto significativa delle acque reflue urbane, sebbene sia in generale difficile stimare il contributo dei composti organici tossici atmosferici alla concentrazione di questi composti nell’acqua, per cui vi sono scarse informazioni a riguardo in letteratura.

Un’ipotesi ragionevole è che circa il 10% delle emissioni atmosferiche tossiche possano trasferirsi nell’acqua per semplice fallout dei contaminanti e per le precipitazioni, anche se stime più recenti mostrano che l’efficienza di trasferimento, ad esempio, su un lago o una zona marina costiera possa arrivare al 20-25%. Le industrie e le fabbriche, perciò, non devono contaminare liberamente i corpi idrici e dovrebbero abbattere i contaminanti attraverso opportuni metodi di filtrazione.

Le particelle contaminanti più grandi sono correlate all’uso del suolo ed alla distribuzione delle industrie o di altre fonti ed ai combustibili bruciati entro una determinata area. Si noti, però, che una frazione significativa degli inquinanti atmosferici tossici è costituita da particelle di diametro inferiore a 2 micrometri, che sono in grado di essere trasportate su lunghe distanze e di sfuggire ai filtri – come ad es. i precipitatori elettrostatici – per cui rappresentano una minaccia importante.

Acidi trasportati dall’aria

I risultati degli studi sulle piogge acide effettuati già alcuni decenni fa hanno mostrato una forte evidenza del fatto che l’aumento dell’acidità delle precipitazioni è il risultato degli inquinanti atmosferici derivanti dalla combustione dei combustibili fossili. Infatti, in Europa si è osservata una correlazione fra consumo di tali combustibili, aumento dell’acidità delle precipitazioni e del numero di laghi sterili.

In pratica, quando i combustibili fossili vengono bruciati, l’anidride solforosa e gli ossidi di azoto vengono rilasciati nell’atmosfera. Entrambi questi agenti inquinanti si dissolvono nel vapore acqueo per formare acidi. Il vapore acqueo acido si condensa in nuvole e cade alla fine come pioggia o neve. Queste precipitazioni sono note come “piogge acide”. Esse cadono al suolo e alla fine entrano nei corpi idrici rendendoli più acid, per cui alcuni laghi molto acidi non hanno alcun pesce.

Il ciclo che porta all’inquinamento dell’acqua attraverso le piogge acide.

Infatti, l’ambiente acido è un ambiente difficile nel quale sopravvivere e riprodursi per alcuni pesci e animali, come le rane. Sebbene siano necessari ulteriori studi per determinare gli effetti del pH sulla vita acquatica, i precedenti studi mostrano che un basso pH influenza la riproduzione – e probabilmente anche il metabolismo – dei pesci. Le acque acide, ad esempio, impediscono la schiusa delle uova di pesce. Bassi livelli di pH possono influenzare pure la tossicità dei metalli in traccia.

I livelli di pH ottimali per i pesci e per la maggior parte delle creature acquatiche vanno da 6,5 ​​a 9,0, anche se alcune possono vivere in acqua con livelli di pH al di fuori di questo intervallo. Livelli di pH inferiori a 7,6 causano il collasso della barriera corallina per mancanza di carbonato di calcio. Le specie sensibili di acqua dolce come il salmone prediligono livelli di pH compresi tra 7,0 e 8,0, diventando gravemente sofferenti danni fisiologici dovuti a metalli assorbiti a livelli inferiori a 6,0.

Interferenti endocrini

Gli scienziati hanno scoperto che le emissioni atmosferiche di cosiddetti “interferenti endocrini” – cioè di  sostanze chimiche che mimano o bloccano l’azione di alcuni ormoni, alterando i normali segnali ormonali degli organismi viventi, compresi gli esseri umani, nei quali possono causare danni sistemici e perfino il cancro – possono essere una grande fonte di inquinamento in torrenti e laghi.

In particolare, uno studio pubblicato nel 2015 sulla rivista Science of the Total Environment è giunto a questa conclusione dopo aver studiato la qualità dell’acqua vicino a siti industriali autorizzati a rilasciare sostanze chimiche tossiche nell’aria. Infatti, i ricercatori statunitensi autori del lavoro hanno affermato di aver trovato livelli inaspettatamente alti di bisfenolo A – una molecola fondamentale nella sintesi di alcune materie plastiche e di alcuni additivi – nell’acqua attorno a quelle fabbriche.

Gli esperti di qualità dell’acqua sapevano già che fiumi e laghi vengono inquinati dagli scarichi delle acque reflue urbane e industriali. Ma non si rendevano conto che la contaminazione da parte dell’aria rappresentasse un fattore così grande. Inoltre, lo studio è importante perché la contaminazione dell’acqua da parte di inquinanti che interferiscono con gli ormoni costituisce una preoccupazione per la qualità dell’acqua in tutto il mondo, a causa degli effetti sulla fauna selvatica e sull’uomo.

I risultati dello studio condotto dai ricercatori americani forniscono la prova che le emissioni atmosferiche di interferenti endocrini possono elevare notevolmente il livello di tali inquinanti negli ambienti acquatici vicini agli impianti che li producono, e di conseguenza contaminare le acque superficiali locali, portando ad una maggiore esposizione degli esseri umani o della fauna selvatica.

 

Riferimenti bibliografici

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