Quali sono le relazioni tra pioggia e qualità dell’aria?

Le concentrazioni di inquinanti come le polveri sottili PM₁₀ o gli ossidi di azoto NO_x sono preoccupazioni con cui dobbiamo convivere da decenni, soprattutto nelle zone più industrializzate del nostro paese dove la qualità dell'aria spesso lascia a desiderare. Capita sovente, soprattutto nei mesi invernali, che piogge o nevicate siano attese con impazienza per abbattere lo smog o interrompere ordinanze sgradite alla popolazione e spesso poco efficaci, come i blocchi del traffico dei veicoli più inquinanti o le domeniche a piedi.

Ma per quale motivo si dà così peso alle precipitazioni in inverno, e qual è la correlazione tra aria inquinata e siccità?

La rimozione degli inquinanti

Una piccola parte della ricaduta al suolo di inquinanti può avvenire per gravità o rimescolamento dell'aria (deposizione secca), ma sono soprattutto le precipitazioni, come pioggia o neve, a ripulire l’aria dalle particelle sospese tramite deposizione umida, cioè la cattura di inquinanti all'interno delle gocce d'acqua o dei fiocchi di neve grazie ai fenomeni di rain-out e wash-out.

Il primo meccanismo consiste nella condensazione di gocce d'acqua all’interno delle nubi, a partire proprio da polveri e particelle che agiscono come un nucleo su cui l’acqua può depositarsi. Quando le gocce raggiungono una massa abbastanza alta da poter precipitare, iniziano a cadere verso il suolo incontrando e catturando ulteriori particelle, portando così al secondo fenomeno, il wash-out.

Gli stessi fenomeni possono agire anche su gas come gli ossidi di azoto (NO_x) e zolfo (SO_x): in questo caso non si tratta di una pulizia "meccanica". quanto di reazioni chimiche con l'acqua in atmosfera.

La dissoluzione dei gas in acqua ne altera il pH, la misura dell'acidità di una soluzione acquosa, causando le cosiddette piogge acide; come conseguenza di queste precipitazioni avremo danni ad edifici, opere d'arte e piante, colpite talvolta a decine di km dalle zone più inquinate, vista la facilità con cui queste emissioni sono trasportate dai venti.

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Piogge acide: come si formano e quali sono le conseguenze di questo fenomeno

Di Stefano Gandelli

Questo processo coinvolge anche la CO₂ che, una volta assorbita in acqua, forma acido carbonico (H₂CO₃): si tratta però di una reazione comune anche in luoghi non inquinati, vista l’alta concentrazione in atmosfera di anidride carbonica, e non influenza in maniera così radicale il pH quanto altri ossidi per via della natura “debolmente acida” dell’H₂CO₃.

La deposizione umida in cifre

Ma come è possibile quantificare l’effetto pulente delle precipitazioni?

Un indice molto utilizzato, anche in ambito commerciale, è l’Air Quality Index o AQI, per la sua capacità di conteggiare diversi inquinanti, dalle PM2,5 e PM10 ai gas nocivi come l’ozono. Al crescere dell’AQI la qualità dell’aria peggiora, con valori che spaziano dagli 0-50 per siti non inquinati fino alla soglia 200, oltre il quale l’aria è considerata dannosa ed è sconsigliata qualsiasi attività all’aperto.

Unostudio del 2021 ha monitorato l’AQI in due città cinesi, Jinan e Qingdao, nella provincia dello Shandong, in seguito a 18 precipitazioni (piogge e nevicate). In 15 eventi è stato registrato un calo dell’indice, e di conseguenza un miglioramento della qualità dell’aria, in media del 23% durante la precipitazione e del 32% alla fine dell’evento, con un calo delle PM2,5 ancora maggiore (fino al 42% in meno).

La complessità degli equilibri atmosferici e della diffusione degli inquinanti è però dimostrata dai 3 casi in cui, anche durante e dopo una precipitazione, l’AQI non ha mostrato flessioni indicando anzi un aumento degli inquinanti presenti nell’aria: questo può essere dovuto alla ripresa dell’attività di alcune fonti e sopratutto alla riduzione dei moti convettivi verticali in seguito alle variazioni di temperatura.

Pollini e bloom algale, gli altri effetti delle piogge

Chi tra di noi soffre di allergie stagionali o asma ha ulteriori motivi per gioire. Durante le stagioni più secche le piante subiscono sicuramente forti stress, ma la scarsa umidità favorisce la permanenza e diffusione nell'aria dei pollini: moderate ed estese piogge sono in grado di abbattere significativamente le concentrazioni di polline nell'aria, regalando ore o giorni di tregua alle persone più sensibili agli allergeni.

Non tutta la pioggia può aiutarci però: brevi e intensi scrosci estivi possono infatti movimentare i pollini già depositati a terra o smuoverli dalle piante, per poi essere rilasciati con la rapida evaporazione dell'acqua. Altri allergeni inoltre prosperano in ambienti umidi, e potrebbero essere favoriti da periodi di pioggia estesi: è il caso degli acari e di muffe come l'Alternaria.

Data la presenza in atmosfera anche di composti come l'ammoniaca, derivante soprattutto dalle attività agricole, in seguito alle piogge a depositarsi sul terreno saranno anche composti come nitrati e sali di ammonio, componenti del ciclo dell'azoto: se da un lato questo può portare ad arricchire il terreno di nutrienti, un'eccessiva concentrazione porta facilmente a bloom algali nocivi, ossia alla crescita incontrollata di tipologie di alghe microscopiche in grado di produrre tossine nocive per altri animali in acque dolci o salate e causando l’eutrofizzazione di questi corpi idrici.

Il meccanismo di rainout è inoltre sfruttato dalle tecniche di cloud seeding (inseminazione delle nuvole). Si tratta di un procedimento che prevede il rilascio di sostanze, come ioduro d’argento o ghiaccio secco, su nuvole già formate per di favorire lo sviluppo di precipitazioni locali, ma con una efficacia tutt’oggi dibattuta dalla comunità scientifica.