CLORO E PERSISTENZA
CLORO E PERSISTENZA
Il termine persistenza si usa in generale per le sostanze chimiche (principalmente organiche), per indicare il fatto che una determinata sostanza non è facilmente biodegradabile da parte dei batteri, dei miceti o attraverso altri agenti naturali. Non si tratta di una proprietà positiva o negativa in sé, ma la questione riguarda piuttosto la destinazione d'uso della sostanza e la sua tossicità.
Se si ha bisogno di un materiale con un breve ciclo di vita, può essere preferibile impiegarne uno facilmente eliminabile attraverso processi di decomposizione, come ad esempio i sacchetti per rifiuti domestici biodegradabili. Ma pensiamo che non sia una buona idea impiegare ad esempio tubature dell'acqua potabile biodegradabili: non durerebbero a lungo con una quantità cosĪ elevata di batteri presente nell'acqua... Il vetro, il cemento, i mattoni e il PVC,... sono tutti materiali resistenti e atossici, per i quali la persistenza è una qualità positiva nel corso della loro durata d'impiego.
La biodegradabilità, che è una proprietà positiva per alcuni materiali come il legno, costituisce una caratteristica negativa durante l'impiego, perché occorre proteggere il legno contro il prematuro deterioramento. Ciò significa che occorre applicare una sostanza protettiva (pesticidi, vernici), che può rendere difficile se non impossibile la biodegradazione al termine del ciclo di vita del prodotto. La maggior parte dei pesticidi, degli anticrittogamici e delle altre sostanze protettive si usa di solito su materiali biodegradabili e non su materiali persistenti.
Naturalmente ci sono delle sostanze nocive che hanno una notevole persistenza, sono tossiche e tendono a bioaccumularsi, perché sono liposolubili. Le emissioni di questo tipo di sostanze devono essere contenute a livelli minimi. Appartengono a questa categoria di sostanze organiche inquinanti e persistenti (POP - Persistent Organic Polutants) alcuni tipi di organocloro come ad esempio i PCB e la diossina, ma vi rientrano anche sostanze non clorurate come ad esempio i PAH e i nitro-PAH. Si sono dimostrati altamente persistenti e tossici anche alcuni pesticidi come il DDT e l'esaclorofene e alcune sostanze protettive per il legno come il creosoto (che contiene un'elevata quantità di PAH) e il PCP. Essi sono stati per la maggior parte rimpiazzati (o dovranno esserlo) con pesticidi meno tossici e/o più rapidamente biodegradabili.
Tuttavia quasi tutte le sostanze organo-clorurate non sono persistenti e/o tossiche e/o non tendono a bioaccumularsi.
Sebbene l'organocloro tenda ad essere maggiormente persistente con l'aumento della clorurazione, la persistenza dei diversi tipi di sostanze organo-clorurate varia notevolmente, a seconda del mezzo di diffusione e delle particolari condizioni. Le stesse differenze si hanno anche tra le sostanze non clorurate.
Molte sostanze chimiche, tra le quali le diossine, vengono degradate piuttosto velocemente dai raggi UV. Questo tipo di luce produce molta energia e può distruggere tutti i tipi di molecole. Più forte è il legame chimico, maggiore deve essere l'energia dei raggi UV necessaria a scindere la molecola. Questa è la ragione per cui i CFC, i quali presentano dei legami piuttosto saldi, sono molto persistenti al livello della superficie terrestre e liberano gli atomi di cloro solo ad un livello più elevato, nella stratosfera, dove incontrano i raggi UV più forti: sono gli atomi di cloro a distruggere l'ozono presente in quello strato dell'atmosfera.
Si hanno anche delle altre reazioni chimiche, le quali portano alla scomposizione finale in elementi di base come ad esempio acqua, acido cloridrico e anidride carbonica, che avvengono quando le molecole volatili reagiscono con l'ossigeno o l'ozono presenti nell'atmosfera.
Si può affermare in via generale che maggiore è il grado di clorurazione, più resistente è la sostanza alla distruzione da parte di questi agenti. Gli HCFC, ad esempio, che contengono idrogeno, hanno un potenziale effetto di assottigliamento dello strato di ozono di gran lunga inferiore, perché vengono scissi più rapidamente, rispetto ai CFC, i quali hanno solo atomi di cloro e fluoro legati al carbonio, prima che la parte più consistente raggiunga lo strato di ozono.
Per emivita si intende l'intervallo di tempo che trascorre prima che metà della sostanza venga eliminata.
| Emivita nell'atmosfera (esposizione alla luce solare) | ||
|---|---|---|
| sostanza | tempo | note |
| cloruro di vinile (VCM): | 2 giorni | |
| diossina: | 12 giorni | in effetti le diossine vengono completamente distrutte dai raggi UV! |
| dicloroetano: | 4 settimane | |
| cloroformio: | 23 settimane | |
| cloruro di metile: | 75 settimane | naturale per il 99% [40], è responsabile del 20% dell'effetto potenziale sul buco dell'ozono [8]! |
| tetraclorocarbonio | > 2000 settimane | naturale per il 95% [40], è un potente agente chimico che danneggia l'ozono. |
Anche in questo caso vi sono notevoli differenze nella persistenza delle sostanze organiche clorurate.
Esistono diversi tipi di batteri specializzati in diverse sostanze, che adottano come alimento base o che essi attaccano mentre consumano il loro 'normale' nutrimento. Alcuni batteri scambiano il cloro presente in una molecola con ossigeno e idrogeno (idrossile), altri trasformano i solventi clorurati in cloruro di vinile. Recentemente è stato scoperto un nuovo tipo di batterio che è in grado di scomporre completamente i solventi clorurati in sostanze elementari.
Oltre il 97% dei residui clorurati provenienti dalla produzione di VCM viene eliminato in meno di tre giorni grazie al sistema di trattamento biologico delle acque di scarico dell'impianto presso cui lavoriamo [38]. Ciò equivarrebbe in condizioni simili a più del 95% degli idrocarburi in una raffineria.
Perché vengano eliminati per metà dai batteri i PAH, le diossine, i PCB e il DDT, quando queste sostanze vengono erose o precipitano dall'atmosfera nei corsi d'acqua e vengono assorbite da macroparticelle che si accumulano sul fondo fangoso dei fiumi, occorrono invece oltre 20 anni [39].
Il terreno è il mezzo attraverso il quale la biodegradazione delle sostanze clorurate (e non clorurate) è più difficile. Anche nelle discariche solo una parte dei materiali biodegradabili viene effettivamente decomposta. Ciò dipende in gran parte dal tipo di terreno e dalla disponibilità di aria. E' inoltre molto importante il fatto che la sostanza si trovi o meno al di sopra del livello di una falda acquifera.
Anche in questo caso ci sono delle notevoli differenze nell'emivita, a seconda del tipo di materiale e delle condizioni. I fenoli clorurati hanno di solito un'emivita di pochi giorni, mentre in Arkansas (USA) si è trovata ad esempio diossina in strati di argilla risalenti a 60 milioni di anni fa, apparentemente non proveniente da attività umane.
| Emivita nel terreno | ||
|---|---|---|
| sostanza | tempo | note |
| clorofenoli: | giorni | |
| diversi alcheni clorurati: | settimane | in terreni altamente contaminati sono occorsi 20 anni perché gli idrocarburi clorurati a catena breve scomparissero completamente per decomposizione naturale [39] |
| DDT/DDE: | 20 anni | |
| Diossina: | milioni di anni? | |
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Creato: 26 maggio 1998.
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