Chimica ambientale 3/ed. [Baird - Zanichelli]
- ISBN/EAN
- 9788808173782
- Editore
- Zanichelli
- Formato
- Brossura
- Anno
- 2013
- Edizione
- 3
- Pagine
- 800
Disponibile
77,90 €
La terza edizione italiana di Chimica ambientale si occupa non soltanto della chimica dell’aria, dell’acqua e del terreno, ma anche degli effetti delle attività antropiche sulla chimica del nostro pianeta. Affronta i temi della sostenibilità e della chimica verde, che mirano a ideare tecnologie per diminuire l’impronta ecologica delle nostre attività. Queste tematiche vengono approfondite attraverso i casi di studio integrati nel testo. Per ogni capitolo sono proposti anche dei mini progetti da svolgere singolarmente o in gruppo.
Argomenti quali il riscaldamento globale, le energie rinnovabili, i rifiuti pericolosi, la variazione dello strato dell’ozono, l’uso di antiparassitari o di altre sostanze tossiche, l’inquinamento delle acque e dell’aria sono qui ampiamente svolti senza mai cadere in una visione puramente antropocentrica.
Gli autori hanno adottato una prospettiva internazionale sui problemi di inquinamento ambientale, e i curatori dell’edizione italiana hanno integrato l’opera con un’appendice sulla legislazione italiana ed europea.
Maggiori Informazioni
| Autore | Baird Colin; Cann Michael |
|---|---|
| Editore | Zanichelli |
| Anno | 2013 |
| Tipologia | Libro |
| Lingua | Italiano |
| Indice | PARTE I CHIMICA ATMOSFERICA E INQUINAMENTO DELL’ARIA 1 CAPITOLO 1 La chimica della stratosfera: lo strato dell’ozono 3 Introduzione 3 1.1 Regioni dell’atmosfera 3 1.2 Le unità di concentrazione ambientali usate per i gas atmosferici 4 Fisica, chimica e biologia dei raggi UV 5 1.3 Assorbimento della luce da parte delle molecole 5 1.4 L’ossigeno (O2) e l’ozono (O3) atmosferici filtrano la componente UV della luce solare in modo differente 7 1.5 Gli effetti deleteri dei raggi UV sulla pelle dell’uomo 8 1.6 I filtri solari 10 1.7 Altri effetti ambientali dei raggi UV 11 La chimica della stratosfera: lo strato dell’ozono 13 1.8 Variazioni dell’energia della luce in funzione della lunghezza d’onda 13 1.9 Formazione dell’ozono nella stratosfera 15 1.10 Distruzione dell’ozono nella stratosfera 17 Processi catalitici di distruzione dell’ozono 19 1.11 Il meccanismo di distruzione dell’ozono di tipo I [Meccanismo I] 19 SCHEDA 1.1 Le velocità di reazione dei radicali liberi 20 1.12 Distruzione catalitica dell’ozono a opera dell’ossido di azoto e del radicale ossidrile 21 SCHEDA 1.2 Calcolo della velocità delle tappe di una reazione 22 Indice 1.13 Distruzione dell’ozono in assenza di ossigeno atomico [Meccanismo II] 23 1.14 Il cloro e il bromo atomici come catalizzatori di tipo X 24 SCHEDA 1.3 L’analisi dello stato stazionario delle reazioni atmosferiche 27 Domande di ripasso 30 Problemi supplementari 30 CAPITOLO 2 I buchi nell’ozono 33 Introduzione 33 Il buco nell’ozono e l’esaurimento dell’ozono alle latitudini temperate 33 2.1 Le unità Dobson misurano la quantità di ozono che ci sovrasta 33 2.2 La storia del buco nell’ozono al di sopra dell’Antartide 34 2.3 La riduzione dell’ozono in zone temperate 35 La chimica dell’esaurimento dell’ozono 36 2.4 L’attivazione del cloro cataliticamente inattivo 36 2.5 Le reazioni responsabili della formazione del buco nell’ozono 39 I buchi nell’ozono sopra i Poli 43 2.6 Le dimensioni del buco nell’ozono sopra l’Antartide 43 2.7 La distruzione dell’ozono della stratosfera al di sopra della regione artica 45 SCHEDA 2.1 La chimica della diminuzione dell’ozono della stratosfera alle medie latitudini 46 2.8 L’aumento delle radiazioni UV a livello del terreno 47 Gli agenti chimici che causano la distruzione dell’ozono 48 2.9 La decomposizione dei CFC fa aumentare a presenza di cloro nella stratosfera 49 2.10 Altre sostanze contenenti cloro capaci di ridurre l’ozono 50 2.11 Chimica verde: la sostituzione col biossido di carbonio dei CFC e degli agenti idrocarburici schiumogeni nell’industria delle schiume polistireniche 51 2.12 I sostituti dei CFC 52 2.13 Gli halon 53 PARTE I CHIMICA ATMOSFERICA E INQUINAMENTO DELL’ARIA 1 CAPITOLO 1 La chimica della stratosfera: lo strato dell’ozono 3 Introduzione 3 1.1 Regioni dell’atmosfera 3 1.2 Le unità di concentrazione ambientali usate per i gas atmosferici 4 Fisica, chimica e biologia dei raggi UV 5 1.3 Assorbimento della luce da parte delle molecole 5 1.4 L’ossigeno (O2) e l’ozono (O3) atmosferici filtrano la componente UV della luce solare in modo differente 7 1.5 Gli effetti deleteri dei raggi UV sulla pelle dell’uomo 8 1.6 I filtri solari 10 1.7 Altri effetti ambientali dei raggi UV 11 La chimica della stratosfera: lo strato dell’ozono 13 1.8 Variazioni dell’energia della luce in funzione della lunghezza d’onda 13 1.9 Formazione dell’ozono nella stratosfera 15 1.10 Distruzione dell’ozono nella stratosfera 17 Processi catalitici di distruzione dell’ozono 19 1.11 Il meccanismo di distruzione dell’ozono di tipo I [Meccanismo I] 19 SCHEDA 1.1 Le velocità di reazione dei radicali liberi 20 1.12 Distruzione catalitica dell’ozono a opera dell’ossido di azoto e del radicale ossidrile 21 SCHEDA 1.2 Calcolo della velocità delle tappe di una reazione 22 Indice 1.13 Distruzione dell’ozono in assenza di ossigeno atomico [Meccanismo II] 23 1.14 Il cloro e il bromo atomici come catalizzatori di tipo X 24 SCHEDA 1.3 L’analisi dello stato stazionario delle reazioni atmosferiche 27 Domande di ripasso 30 Problemi supplementari 30 CAPITOLO 2 I buchi nell’ozono 33 Introduzione 33 Il buco nell’ozono e l’esaurimento dell’ozono alle latitudini temperate 33 2.1 Le unità Dobson misurano la quantità di ozono che ci sovrasta 33 2.2 La storia del buco nell’ozono al di sopra dell’Antartide 34 2.3 La riduzione dell’ozono in zone temperate 35 La chimica dell’esaurimento dell’ozono 36 2.4 L’attivazione del cloro cataliticamente inattivo 36 2.5 Le reazioni responsabili della formazione del buco nell’ozono 39 I buchi nell’ozono sopra i Poli 43 2.6 Le dimensioni del buco nell’ozono sopra l’Antartide 43 2.7 La distruzione dell’ozono della stratosfera al di sopra della regione artica 45 SCHEDA 2.1 La chimica della diminuzione dell’ozono della stratosfera alle medie latitudini 46 2.8 L’aumento delle radiazioni UV a livello del terreno 47 Gli agenti chimici che causano la distruzione dell’ozono 48 2.9 La decomposizione dei CFC fa aumentare a presenza di cloro nella stratosfera 49 2.10 Altre sostanze contenenti cloro capaci di ridurre l’ozono 50 2.11 Chimica verde: la sostituzione col biossido di carbonio dei CFC e degli agenti idrocarburici schiumogeni nell’industria delle schiume polistireniche 51 2.12 I sostituti dei CFC 52 2.13 Gli halon 53 2.14 Il fluoro presente nella stratosfera può distruggere l’ozono? 54 2.15 Gli accordi internazionali che limitano l’uso dei CFC 54 2.16 Chimica verde: la tecnologia dell’arpina, come stimolare le difese naturali contro le malattie 57 Domande di ripasso 58 Domande di chimica verde 59 Problemi supplementari 59 CAPITOLO 3 La chimica dell’inquinamento dell’aria a livello del suolo 61 Introduzione 61 3.1 Unità di misura della concentrazione degli inquinanti atmosferici 62 3.2 Il destino chimico dei gas presenti nell’aria solo in tracce 62 SCHEDA 3.1 Interconversione delle unità di misura della concentrazione dei gas 63 L’ozono urbano: il processo di genesi dello smog fotochimico 67 3.3 Origine e manifestazioni dello smog 67 3.4 L’ozono nello smog a livello del suolo 69 3.5 Un episodio di smog fotochimico 70 3.6 Produzione di ossido di azoto durante la combustione dei combustibili 72 3.7 Gli obiettivi governativi di riduzione della concentrazione di ozono 73 3.8 Lo smog fotochimico nel mondo 74 Migliorare la qualità dell’aria: lo smog fotochimico 77 3.9 Limitare le emissioni di COV e di NO per ridurre l’ozono a livello del suolo 77 3.10 I convertitori catalitici dei motori a benzina 80 3.11 Gli standard di qualità dell’aria 83 3.12 I convertitori catalitici dei motori diesel 85 3.13 Il controllo delle emissioni di ossido di azoto dalle centrali elettriche 87 3.14 Future riduzioni nelle emissioni responsabili dello smog 88 Chimica verde: strategie per ridurre i COV che evaporano dai solventi organici 89 3.15 Chimica verde: un agente coalescente non volatile e reattivo per la riduzione dei COV nelle vernici a base di lattice 89 3.16 Chimica verde: sostituzione di solventi organici con biossido di carbonio supercritico e liquido; sviluppo di surfattanti per questo composto 91 SCHEDA 3.2 Il biossido di carbonio supercritico 91 3.17 Chimica verde: uso di liquidi ionici come sostituti di solventi organici; la cellulosa, un sostituto polimerico naturale dei polimeri derivati dal petrolio 93 Miglioramento della qualità dell’aria: le emissioni a base di zolfo 95 3.18 Fonti e riduzione del biossido di zolfo e del solfuro di idrogeno 96 3.19 Carbone pulito: la riduzione delle emissioni di biossido di zolfo delle centrali elettriche 98 3.20 Gli obiettivi governativi di riduzione delle emissioni di biossido di zolfo 100 3.21 L’ossidazione del biossido di zolfo in goccioline d’acqua in sospensione 101 I particolati nell’inquinamento dell’aria 104 3.22 Le dimensioni del particolato 104 3.23 Fonti e composizione delle particelle grossolane 105 3.24 Fonti e composizione delle particelle fini 106 3.25 Neutralizzazione degli acidi nell’aria 108 3.26 Il fumo delle stufe a legna 109 3.27 Il fumo su ampie distese di terra 110 Indici di qualità dell’aria e caratteristiche delle dimensioni della materia particolata 111 3.28 Gli indici PM 111 SCHEDA 3.3 Distribuzione delle dimensioni delle particelle in un campione di aria urbana 114 Domande di ripasso 115 Domande di chimica verde 116 Problemi supplementari 117 CAPITOLO 4 Conseguenze ambientali e sanitarie dell’inquinamento dell’aria outdoor e indoor 119 Introduzione 119 4.1 Foschie 119 Piogge acide 121 4.2 Piogge acide naturali e antropogeniche 121 4.3 Acidi e acidità delle piogge acide 122 4.4 Neutralizzazione della pioggia acida da parte del terreno 123 4.5 Neutralizzazione delle piogge acide da parte delle attività antropiche 124 4.6 Effetti delle piogge acide sull’ambiente 126 4.7 Rilascio dell’alluminio nei corpi idrici causato dalle piogge acide 127 4.8 Effetti dell’inquinamento dell’aria su alberi e coltivazioni 128 Effetti sanitari degli inquinanti atmosferici 129 4.9 Effetti sanitari dello smog da fuliggine e anidride solforosa 130 4.10 Effetti sanitari dello smog fotochimico 132 4.11 Rischi per la salute legati al particolato 133 Inquinamento dell’aria indoor 136 4.12 Formaldeide 136 4.13 Benzene e altri idrocarburi correlati alla benzina 138 4.14 Biossido di azoto 139 4.15 Monossido di carbonio 139 4.16 Fumo emesso dai fornelli in cucina 140 4.17 Fumo di tabacco nell’ambiente 141 4.18 Asbesto 143 Domande di ripasso 144 Problemi supplementari 145 PARTE II ENERGIA E CAMBIAMENTO CLIMATICO CAPITOLO 5 L’effetto serra 146 Introduzione 149 Il meccanismo dell’effetto serra 150 5.1 La fonte di energia della Terra 150 5.2 Fluttuazioni della temperatura nelle epoche storiche 151 5.3 Le emissioni di energia della Terra e l’effetto serra 153 5.4 Un modello molto semplice di effetto serra 155 SCHEDA 5.1 Un modello semplice dell’effetto serra 156 5.5 L’equilibrio energetico della Terra 157 Vibrazioni molecolari: assorbimento di energia da parte dei gas serra 158 5.6 Tipi di vibrazioni molecolari 158 I principali gas serra 160 5.7 Biossido di carbonio: l’assorbimento della radiazione infrarossa 160 5.8 Biossido di carbonio: concentrazioni nel passato e tendenza delle emissioni 162 5.9 Biossido di carbonio: il tempo di vita nell’atmosfera 164 5.10 Biossido di carbonio: ingressi e uscite 165 5.11 Il vapore acqueo: assorbimento dell’IR e ruolo nei processi di retroazione 167 5.12 La regione finestra dell’atmosfera 168 Altri gas serra 169 5.13 Il metano: assorbimento e pozzi 169 5.14 Il metano: fonti di emissione 170 SCHEDA 5.2 Determinare le emissioni delle fonti di metano costituite da “carbonio antico” 171 5.15 Il metano: variazione della concentrazione e possibili aumenti futuri 172 5.16 L’ossido nitroso 175 5.17 CFC e loro sostituti 177 5.18 L’esafluoruro di zolfo 178 5.19 L’ozono della troposfera 178 Gli aerosol provocano effetti che modificano il clima 179 5.20 L’interazione della luce con le particelle 179 5.21 Aerosol e riscaldamento globale 181 SCHEDA 5.3 Il raffreddamento sulla Cina dovuto alla fuliggine 183 Il riscaldamento globale oggi 183 5.22 Contributi di fattori naturali e di origine antropica al riscaldamento 183 5.23 Il riscaldamento globale: geografia 185 5.24 Modelli di circolazione globale 187 5.25 I segni del riscaldamento globale 188 Interventi di geoingegneria per combattere il riscaldamento globale 191 5.26 SRM: l’uso delle superfici metalliche riflettenti nello spazio 192 5.27 Il metodo SRM basato sull’aumento degli aerosol di solfato nella stratosfera 192 5.28 Precipitazioni e ozono della stratosfera in un mondo geoingegnerizzato 194 5.29 Geoingegneria basata su sistemi posti a livello del suolo 195 5.30 Riassunto dei progetti SRM 196 Analisi dei tempi di residenza atmosferici 197 Domande di ripasso 199 Problemi supplementari 201 Capitolo 6 Uso dell’energia, combustibili fossili, emissioni di CO2 e cambiamento climatico globale 203 Introduzione 203 L’uso dell’energia a livello globale 204 6.1 Relazioni e tendenze dell’uso dell’energia a livello globale 204 6.2 I fattori che determinano il consumo energetico di un paese 206 6.3 Le fonti di energia 208 I combustibili fossili 209 6.4 Il carbone 210 6.5 Il gas naturale 210 6.6 Il gas naturale e il propano (GPL) come combustibili 212 SCHEDA 6.1 I gas di scisto 213 6.7 Il petrolio: composizione 214 SCHEDA 6.2 Raffinazione del petrolio: la distillazione frazionata 216 6.8 Il petrolio greggio: scorte 218 SCHEDA 6.3 Il disastro della perdita di petrolio della Deepwater Horizon 220 6.9 Le sabbie bituminose dell’Alberta 222 6.10 Il petrolio: benzina 224 6.11 Chimica verde: l’acido polilattico. La produzione di polimeri biodegradabili da fonti rinnovabili: riduzione della dipendenza dal petrolio e impatto sull’ambiente 226 Il sequestro del CO2 228 6.12 La cattura reversibile del CO2 229 6.13 L’ossicombustione 232 6.14 Altre fonti concentrate di biossido di carbonio 232 L’immagazzinamento del biossido di carbonio 233 6.15 Gli stati fisici del CO2 233 6.16 Lo scarico diretto del CO2 nelle profondità dell’oceano 234 6.17 L’eliminazione del CO2 neutralizzato 237 6.18 L’immagazzinamento del CO2 in profondità sotto terra 237 Altri progetti per ridurre i gas serra 239 6.19 La rimozione del CO2 dall’atmosfera 239 SCHEDA 6.4 Rimozione del CO2 dall’atmosfera per cattura diretta dall’aria 240 6.20 Il miglioramento dell’efficienza energetica può ridurre le emissioni di CO2 241 6.21 Riduzione delle emissioni di metano 242 Le emissioni di biossido di carbonio in futuro 242 6.22 La crescita delle emissioni di CO2 nel passato 242 6.23 L’intensità di carbonio 243 6.24 Le emissioni di biossido di carbonio pro capite 246 6.25 Tendenze nella crescita della concentrazione di CO2 248 6.26 Gli scenari disegnati dall’IPCC per le emissioni e le concentrazioni di CO2 249 L’entità e le potenziali conseguenze del futuro riscaldamento globale 250 6.27 Le previsioni dei cambiamenti climatici entro il 2100 251 6.28 Le previsioni sui livelli del mare 253 6.29 Previsioni climatiche per regioni specifiche 255 6.30 Previsioni sugli effetti del cambiamento climatico sulla salute umana 257 6.31 Gli accordi internazionali sulle emissioni di gas serra 258 Domande di ripasso 260 Domande di chimica verde 262 Problemi supplementari 262 Capitolo 7 Biocombustibili e altri combustibili alternativi 263 Introduzione 263 Biomassa e biocombustibili: problemi 264 7.1 Biocombustibili: i principali problemi 264 7.2 Combustione della stessa biomassa 265 L’etanolo 267 7.3 L’etanolo come carburante 267 7.4 L’inquinamento dell’aria derivante dalla combustione dell’etanolo 268 7.5 La produzione di bioetanolo 268 7.6 Bilanciamento tra energia consumata e CO2 liberato nella produzione di bioetanolo 270 7.7 Bioetanolo dalla cellulosa 272 7.8 Il biobutanolo e altri combustibili liquidi 273 Il biodiesel da oli vegetali e da alghe 274 7.9 Gli oli vegetali come combustibili per veicoli 274 7.10 Il carburante biodiesel: costituenti 275 7.11 La conversione di materiale vegetale in biodiesel 276 7.12 L’uso del biodiesel nei veicoli a motore 276 7.13 Gas serra ed emissioni inquinanti del biodiesel 277 7.14 Le alghe come materia prima per il biodiesel 278 7.15 Chimica verde: combustibili liquidi e sostanze chimiche su base biologica 281 7.16 Chimica verde: il riciclaggio del biossido di carbonio, una materia prima per la produzione di sostanze chimiche e combustibili liquidi 282 La produzione termochimica di combustibili, fra i quali il metanolo 283 7.17 Produzione pirolitica di bio-olio 283 7.18 Il gas di sintesi 284 7.19 Produzione di metanolo a partire dal gas di sintesi 285 7.20 Il metanolo come combustibile alternativo 288 7.21 Gli eteri come additivi per carburante 289 L’idrogeno: il carburante del futuro? 290 7.22 Produrre idrogeno a partire da combustibili fossili 290 7.23 Produzione di idrogeno per elettrolisi 291 7.24 Idrogeno dall’acqua: i cicli termochimici 292 7.25 L’immagazzinamento dell’idrogeno: come liquido o come gas compresso 293 7.26 L’immagazzinamento dell’idrogeno: leghe metalliche e grafite 294 7.27 Immagazzinare l’idrogeno come composto 296 7.28 La combustione dell’idrogeno 297 7.29 Generazione di elettricità attraverso l’alimentazione con idrogeno di celle a combustibile 297 7.30 Produzione di idrogeno per le celle a combustibile a partire da combustibili liquidi 300 7.31 Celle a combustibile per le centrali elettriche 301 7.32 Altri usi delle celle a combustibile 302 7.33 Le automobili elettriche alimentate a batterie 302 Domande di ripasso 303 Domande di chimica verde 304 Problemi supplementari 305 Capitolo 8 Le tecnologie per l’energia rinnovabile: energia idroelettrica, eolica, solare, geotermica e marina, e loro conservazione 307 Introduzione 307 L’energia idroelettrica 308 8.1 Uso potenziale e impiego 308 8.2 Problemi ambientali 309 L’energia eolica 310 8.3 Introduzione 310 8.4 Energia eolica su vasta scala 310 8.5 Velocità del vento e dimensioni dei mulini a vento 311 8.6 Siti potenziali per l’energia eolica 313 8.7 Considerazioni pratiche 314 8.8 Problemi ambientali 315 L’energia marina: le onde e l’energia delle maree 317 L’energia geotermica 318 8.9 Introduzione 318 8.10 La produzione di elettricità 319 8.11 Il riscaldamento di edifici e gli usi dell’acqua calda 321 8.12 Aspetti ambientali 322 L’energia solare diretta 323 8.13 L’energia solare a bassa temperatura 323 8.14 L’energia solare termica concentrata 323 8.15 Applicazioni termochimiche dell’energia solare concentrata 326 8.16 Limitazioni nella conversione di energia: la seconda legge della termodinamica 327 8.17 Celle solari (PV) 329 8.18 Celle solari sensibilizzate da colore 331 8.19 Gli svantaggi delle celle solari 332 8.20 I vantaggi delle celle solari 333 8.21 Conclusioni sulle energie rinnovabili 334 Stoccaggio delle energie rinnovabili. Elettricità e calore 335 8.22 Batterie come depositi di elettricità 336 8.23 Altri metodi per conservare energia elettrica 337 Domande di ripasso 337 Problemi supplementari 338 Capitolo 9 La radioattività, il radon e l’energia nucleare 339 Introduzione 339 Radioattività e gas radon 339 9.1 Natura della radioattività 339 9.2 Effetti sulla salute delle radiazioni ionizzanti 341 9.3 Misura della quantità di energia da radiazioni assorbita 342 9.4 Decadimento radioattivo del nucleo 343 9.5 Il radon prodotto dalla serie radioattiva del decadimento dell’uranio-238 344 SCHEDA 9.1 Analisi allo stato stazionario delle serie di elementi prodotti dal decadimento radioattivo 345 9.6 Le unità di misura delle dosi di radiazione 345 9.7 La radiazione degli elementi figli del radon 346 9.8 Valutazione dei rischi sanitari legati alla presenza di radon in ambienti chiusi 347 9.9 Gli effetti sulla salute di livelli molto bassi di radiazione 348 L’energia nucleare 348 9.10 I reattori a fissione 349 9.11 I prodotti attinidi della fissione 351 9.12 La radioattività emessa dai prodotti di fissione 352 9.13 La radioattività nelle barre combustibili esaurite 353 Problemi ambientali legati all’uso dell’uranio come combustibile 354 9.14 L’uranio minerale 354 9.15 Deuterio, trizio e reattori ad acqua pesante 356 9.16 L’uranio impoverito 356 9.17 Bombe nucleari sporche 357 9.18 Il plutonio e il riprocessamento delle barre di combustibile nucleare 357 SCHEDA 9.2 La contaminazione radioattiva dovuta alla produzione di plutonio 359 9.19 I reattori autofertilizzanti 360 9.20 Lo smaltimento del plutonio 360 9.21 Stoccaggio degli scarti dei reattori nucleari in siti geologici 361 Gli incidenti e il futuro dell’energia nucleare 362 9.22 La catastrofe di Chernobyl 363 9.23 Il disastro dei reattori di Fukushima in Giappone 364 9.24 L’incidente di Three Mile Island 365 La fusione nucleare 366 9.25 I reattori a fusione 366 9.26 L’energia liberata nella fusione e nella fissione 368 Domande di ripasso 368 Problemi supplementari 369 PARTE III CHIMICA E INQUINAMENTO DELL’ACQUA Capitolo 10 La chimica delle acque naturali 373 Introduzione 373 10.1 Approvvigionamento e uso dell’acqua nel mondo 373 10.2 Aspetti e unità di concentrazione della chimica dell’acqua 375 10.3 Solubilità dei gas e dei COV nell’acqua 376 Chimica di ossido-riduzione nelle acque naturali 377 10.4 Ossigeno disciolto 377 10.5 Domanda biochimica di ossigeno 378 10.6 Domanda chimica di ossigeno 379 10.7 Chimica verde: preparazione enzimatica dei tessuti di cotone 381 10.8 Decomposizione della materia organica nell’acqua 382 10.9 Composti dello zolfo nelle acque naturali 383 10.10 Drenaggio acido delle miniere 384 10.11 Scala del pE 386 10.12 Diagrammi pE-pH 389 10.13 Composti azotati nelle acque naturali 390 Chimica acido-base e solubilità nelle acque naturali: il sistema carbonato 392 10.14 Anidride carbonica in acqua 392 SCHEDA 10.1 Derivazione delle equazioni per le curve del diagramma di specie 393 Il sistema CO2-carbonato 394 10.15 Acqua in equilibrio con il carbonato di calcio in fase solida: prima approssimazione 395 10.16 Acqua in equilibrio con il carbonato di calcio in fase solida: seconda approssimazione 396 SCHEDA 10.2 Solubilità di CaCO3 nelle soluzioni tampone 397 10.17 Acqua in equilibrio con CaCO3 e CO2 atmosferica 399 Concentrazione ionica nelle acque naturali e in quelle potabili 402 10.18 Ioni presenti in gran quantità nelle acque dolci 402 10.19 Lo ione fluoruro nell’acqua 403 10.20 L’acqua di mare 404 10.21 Indici di alcalinità delle acque naturali 405 10.22 Indice di durezza delle acque naturali 407 10.23 Alluminio nelle acque naturali 408 Domande di ripasso 409 Domande di chimica verde 410 Problemi supplementari 411 Capitolo 11 Inquinamento, potabilizzazione e depurazione delle acque 413 Introduzione 413 Disinfezione dell’acqua 413 11.1 Aerazione dell’acqua 414 11.2 Rimozione del calcio e del magnesio 414 SCHEDA 11.1 Carbone attivo 415 11.3 Disinfezione per ridurre il rischio di malattie infettive 416 11.4 Filtrazione dell’acqua 416 11.5 Rimozione delle particelle colloidali mediante precipitazione 417 11.6 Disinfezione dell’acqua mediante tecnologia delle membrane 417 11.7 Osmosi inversa 419 SCHEDA 11.2 Dissalazione dell’acqua salata 419 11.8 Disinfezione mediante radiazione ultravioletta 421 11.9 Disinfezione mediante metodi chimici: ozono e biossido di cloro 422 11.10 Disinfezione mediante clorazione: storia 423 11.11 Disinfezione mediante clorazione: produzione di acido ipocloroso 424 11.12 Disinfezione mediante clorazione: sottoprodotti (DBP) e loro effetti sulla salute 426 SCHEDA 11.3 Meccanismo di produzione del cloroformio nell’acqua potabile 427 11.13 Disinfezione mediante clorazione: vantaggi sugli altri metodi 429 11.14 Disinfezione dell’acqua al punto d’uso 430 Acqua di falda: approvvigionamento, contaminazione chimica e risanamento 433 11.15 Natura e rifornimento delle acque sotterranee 433 11.16 Contaminazione delle acque di falda 434 11.17 Contaminazione da nitrati delle acque di falda 435 11.18 Rischi sanitari connessi con i nitrati nell’acqua potabile 438 11.19 Nitrosammine negli alimenti e nell’acqua 439 11.20 Perclorati 440 11.21 Contaminazione delle acque di falda da sostanze organiche 442 11.22 Farmaci nelle acque 445 11.23 Destinazione finale dei contaminanti organici nell’acqua di falda 446 11.24 Decontaminazione delle acque di falda: procedimenti fisici e chimici 447 11.25 Decontaminazione delle acque di falda: biorisanamento e attenuazione naturale 448 11.26 Decontaminazione delle acque di falda: risanamento in situ 450 Contaminazione chimica e depurazione delle acque reflue e dei liquami 452 11.27 Trattamento delle acque reflue 452 SCHEDA 11.4 Dipendenza dal tempo delle concentrazioni nell’ossidazione a due fasi dell’ammoniaca 455 11.28 Origine e rimozione del fosfato in eccesso 455 11.29 Chimica verde: iminodisuccinato di sodio, un agente chelante biodegradabile 458 11.30 Riduzione della concentrazione salina nell’acqua 459 11.31 Trattamento biologico delle acque reflue e dei liquami 460 11.32 Trattamento dei cianuri presenti nelle acque reflue 461 11.33 Smaltimento dei fanghi degli impianti di depurazione 462 Moderne tecniche di decontaminazione dell’aria e delle acque reflue 463 11.34 Abbattimento dei composti organici volatili 463 11.35 Metodi avanzati di ossidazione per la purificazione dell’acqua 464 11.36 Processi fotocatalitici 465 11.37 Altri metodi avanzati di ossidazione 466 Domande di ripasso 467 Domande di chimica verde 468 Problemi supplementari 469 Capitolo 12 Metalli pesanti tossici 471 Introduzione 471 12.1 Speciazione e tossicità dei metalli pesanti 472 Mercurio 473 12.2 Il mercurio allo stato elementare 473 12.3 Amalgame al mercurio 474 12.4 Emissioni di mercurio dalla lavorazione di oro e argento 475 12.5 Il mercurio e il processo industriale cloro-alcali 475 12.6 Lo ione 2+ del mercurio 476 12.7 Emissioni di mercurio dalle centrali elettriche 478 12.8 Natura del mercurio aerosospeso 479 12.9 Controllo delle emissioni di mercurio da centrali elettriche 480 12.10 Tossicità del metilmercurio 482 12.11 Il mercurio nella dieta dell’uomo 483 12.12 Livelli di sicurezza del mercurio nel corpo umano 485 12.13 Il disastro di Minamata 486 12.14 Altre fonti di metilmercurio 486 Piombo 487 12.15 Il piombo nella storia 487 12.16 Piombo elementare nelle munizioni 489 12.17 Piombo: ione 2+ e l’elemento 489 12.18 Piombo nei sistemi di distribuzione delle acque potabili 490 12.19 Sali di piombo come smalti e pigmenti 492 12.20 Chimica verde: sostituzione del piombo nei rivestimenti per elettrodeposizione 493 12.21 Dissoluzione di sali di piombo di norma insolubili 494 12.22 Ione piombo 4+ nelle batterie delle automobili 495 12.23 Composti organici del piombo tetravalente come additivi della benzina 496 12.24 Piombo liberato nell’ambiente dalla benzina 496 12.25 Effetti del piombo sulla riproduzione e sulle facoltà intellettive dell’uomo 497 Cadmio 501 12.26 Fonti ambientali del cadmio 501 12.27 Assunzione del cadmio da parte dell’uomo 502 12.28 Protezione contro livelli bassi di cadmio 503 Arsenico 504 12.29 Tossicità dell’arsenico(III) rispetto all’arsenico(V) 504 12.30 Fonti antropogeniche dell’arsenico nell’ambiente 505 12.31 Effetti dell’arsenico sulla salute dell’uomo 506 SCHEDA 12.1 Composti organostannici 507 12.32 Arsenico nelle acque telluriche 508 12.33 Standard per l’arsenico nelle acque potabili 510 12.34 Rimozione dell’arsenico dall’acqua 512 12.35 L’arsenico in forma organica e in altre forme molecolari 513 Cromo 515 12.36 Gli stati di ossidazione del cromo 515 12.37 Contaminazione da cromo delle acque 515 12.38 Il CCA come preservante del legno 516 12.39 Chimica verde: eliminazione dell’arsenico e del cromo dal legno trattato sotto pressione 516 Domande di ripasso 518 Domande di chimica verde 519 Problemi supplementari 520 PARTE IV Composti organici tossici Capitolo 13 Pesticidi 525 Introduzione 525 13.1 Categorie di pesticidi 525 13.2 Preoccupazioni legate ai pesticidi 526 13.3 Insetticidi tradizionali 527 13.4 Insetticidi organoclorurati 527 13.5 Pesticidi presenti nelle acque 529 DDT 529 13.6 Struttura e caratteristiche del DDT 530 13.7 Concentrazioni di DDT nei tempi odierni 531 Accumulo degli organoclorurati nei sistemi biologici 533 13.8 Bioconcentrazione 533 13.9 Biomagnificazione 534 13.10 Analoghi del DDT a persistenza minore 535 Principi di tossicologia 536 13.11 Tipi di tossicità 537 13.12 Relazioni dose-risposta 537 13.13 Dosi e concentrazioni letali 538 13.14 Valutazione del rischio 541 Insetticidi organofosforici e carbammati 543 13.15 Insetticidi organofosforici 543 13.16 Insetticidi organofosforici presenti nell’ambiente 544 13.17 Malathion 545 13.18 Insetticidi carbammati 546 13.19 Problemi sanitari associati a organofosforici e carbammati 547 Insetticidi naturali e verdi e controllo integrato delle infestazioni 547 13.20 Pesticidi ottenuti da fonti naturali 547 13.21 Controllo integrato delle infestazioni 549 13.22 Chimica verde: insetticidi mirati verso insetti specifici 549 13.23 Chimica verde: un nuovo metodo per il controllo delle termiti 550 13.24 Chimica verde: spinetoram, un miglioramento di un pesticida verde 551 Erbicidi 553 13.25 Atrazina e altre triazine 553 13.26 Glifosato 556 13.27 Erbicidi fenossiacetici 556 SCHEDA 13.1 Piante geneticamente modificate 557 13.28 Degradazione dei pesticidi presenti nell’ambiente 559 Considerazioni finali sui pesticidi 560 SCHEDA 13.2 Diffusione ambientale degli inquinanti 561 Domande di ripasso 564 Domande di chimica verde 565 Problemi supplementari 565 Capitolo 14 Diossine, furani e PCB Introduzione 567 Diossine 567 14.1 Produzione di diossine nella preparazione del 2,4,5-T 567 14.2 Sistema di numerazione della diossina 569 14.3 Clorofenoli come pesticidi 570 SCHEDA 14.1 Deduzione delle probabili origini clorofenoliche di una diossina 572 14.4 Rilevamento delle diossine negli alimenti e nell’acqua 573 PCB 574 14.5 Struttura chimica delle molecole PCB 574 14.6 Sistemi di numerazione per i PCB 575 14.7 Impiego commerciale dei PCB 576 14.8 Ciclizzazione dei PCB fra aria, acqua e sedimenti 577 14.9 Contaminazione da furani dei PCB 580 SCHEDA 14.2 Tipi di furani che possono formarsi da un dato PCB 581 Altre fonti delle diossine e dei furani 582 14.10 Pasta di legno e cartiere 582 14.11 Chimica verde: H2O2, un agente sbiancante ecocompatibile per la produzione della carta 584 14.12 Incendi e incenerimento come fonti di diossine e di furani 585 14.13 Contenuto di cloro nelle emissioni di diossine e furani 586 Effetti esercitati dalle diossine, dai furani e dai PCB sulla salute dell’uomo 587 14.14 Intossicazioni involontarie da PCB 588 14.15 Effetti dell’esposizione in utero ai PCB 588 14.16 Modelli di tossicità delle diossine, dei furani e dei PCB 590 14.17 La scala TEQ 592 14.18 Diossine, furani e PCB negli alimenti 594 14.19 Diossine come probabili cancerogeni per l’uomo 596 14.20 Esposizione dell’uomo a diossine, furani e PCB 598 Domande di ripasso 598 Domande di chimica verde 599 Problemi supplementari 559 Capitolo 15 Altri composti organici tossici di interesse ambientale 601 Introduzione 601 Idrocarburi policiclici aromatici (IPA o PAH) 602 15.1 Struttura molecolare degli IPA 602 15.2 IPA come inquinanti dell’aria 603 15.3 IPA come inquinanti dell’acqua 605 15.4 Formazione degli IPA durante il processo di combustione incompleta 605 15.5 Proprietà cancerogene degli IPA 606 SCHEDA 15.1 Ulteriori informazioni sul meccanismo di cancerogenesi degli IPA 608 15.6 Livelli ambientali di IPA e cancro nell’uomo 608 Estrogeni ambientali 610 15.7 Meccanismo d’azione degli estrogeni ambientali 610 15.8 Sostanze chimiche che agiscono come estrogeni ambientali 612 SCHEDA 15.2 Bisfenolo-A 612 15.9 Ftalati 614 15.10 Effetti degli estrogeni ambientali su animali e piante selvatici 615 15.11 Effetti degli estrogeni ambientali sull’uomo 616 Inquinamento atmosferico transfrontaliero a lunga distanza 619 15.12 Migrazione atmosferica degli inquinanti organici 619 Ritardanti di fiamma 622 15.13 Meccanismo ignifugo dei composti bromurati 622 15.14 PBDE: un nuovo inquinante persistente 623 15.15 Altri ignifughi bromurati 626 15.16 Ritardanti di fiamma non bromurati 627 Perfluorurati sulfonati e relativi composti 627 15.17 Acidi alchilici perfluorurati 628 Domande di ripasso 629 Problemi supplementari 630 PARTE V Ambiente e stato solido Capitolo 16 Rifiuti, suoli e sedimenti 633 Introduzione 633 Rifiuti domestici e commerciali: smaltimento e riduzione 634 16.1 Le componenti variabili dei rifiuti domestici 634 16.2 Interramento dei rifiuti nelle discariche 635 16.3 Fasi del processo di decomposizione dei rifiuti in una discarica 636 16.4 Percolato prodotto in una discarica 638 16.5 Incenerimento dei rifiuti 639 Riciclaggio dei rifiuti domestici e commerciali 641 16.6 Caratteristiche generali del riciclaggio 641 16.7 Riciclaggio dei metalli e del vetro 642 16.8 Riciclaggio della carta 643 16.9 Chimica verde: sviluppo dei toner biologici 644 16.10 Riciclaggio degli pneumatici 645 16.11 Riciclaggio delle plastiche: loro struttura 646 16.12 Riciclaggio delle plastiche: problemi e costi 647 16.13 Riciclaggio della plastica: modelli biodegradabili e naturali 649 16.14 Riciclaggio della plastica: tecniche 650 16.15 Chimica verde: sviluppo delle moquette riciclabili 651 16.16 Valutazione del ciclo vitale 652 Suolo e sedimenti 653 16.17 Chimica di base del suolo 654 16.18 Acidità e capacità di scambio cationico del suolo 657 16.19 Salinità del suolo 658 16.20 Sedimenti 659 16.21 Legame dei metalli pesanti al suolo e ai sedimenti 660 16.22 Residui di scarto della vagliatura nelle miniere 663 16.23 Bonifica del suolo contaminato 664 16.24 Analisi e bonifica dei sedimenti contaminati 667 16.25 Biorisanamento dei rifiuti e del suolo 668 16.26 Biorisanamento della contaminazione da organoclorurati 670 16.27 Fitorisanamento del suolo e dei sedimenti 672 Rifiuti pericolosi 674 16.28 Natura dei rifiuti pericolosi 674 16.29 Gestione dei rifiuti pericolosi 674 16.30 Sostanze tossiche 675 16.31 Incenerimento dei rifiuti tossici 675 16.32 Emissioni aeree degli inceneritori 677 16.33 L’uso di fluidi supercritici per demolire i rifiuti 678 16.34 Processi non ossidativi per la distruzione dei rifiuti 680 Domande di ripasso 681 Domande di chimica verde 682 Problemi supplementari 683 PARTE VI CHIMICA atmosferica (complementi ) Capitolo 17 Chimica dei radicali liberi dell’atmosfera 687 Introduzione 687 SCHEDA 17.1 Strutture di Lewis di radicali liberi semplici 688 La chimica della troposfera 688 17.1 I principi della reattività nella troposfera 688 17.2 L’ossidazione del metano nella troposfera 692 17.3 Smog fotochimico: l’ossidazione di idrocarburi reattivi 695 17.4 Smog fotochimico: il destino dei radicali liberi 699 17.5 L’ossidazione dell’SO2 atmosferico: il meccanismo in fase gassosa omogenea 701 Elementi sistemici di chimica della stratosfera 702 17.6 Processi che coinvolgono atomi di ossigeno legati debolmente 703 Domande di ripasso 705 Problemi supplementari 706 Appendice 1 • Numeri di ossidazione e bilanciamento delle reazioni redox 707 Appendice 2 • Norme comunitarie e italiane in tema di inquinamento e tutela delle risorse ambientali 709 Risposte a una selezione di domande dispari 727 Indice analitico 733 |
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