INQUINANTE O3 - OZONO

1) CARATTERISTICHE DELL'INQUINANTE

L'ozono è costituito da una molecola triatomica, in equilibrio caratteristico con l'ossigeno atmosferico: O₃  <=> O₂ + O.
Si forma nell'aria in presenza di scariche elettriche, durante i temporali, per azione di raggi UV, nel ciclo di fotodissociazione di NO₂ e in presenza di idrocarburi e radicali OH, quindi è un inquinante secondario conseguenza delle attività umane e in particolare del traffico veicolare. E' dannoso per l'uomo e per l'ambiente in quanto è un forte ossidante gassoso : entra nei processi di formazione dello smog fotochimico e delle piogge acide. Si può formare anche a distanza da fonti di NO e HC, e in particolare sottovento (caratteristico dei periodi estivi).
E` abbastanza curioso che, a livello della terra, l'ozono sia considerato dannoso: in effetti è uno dei  maggiori componenti fotochimici dello smog. Invece, se non fosse presente nella stratosfera noi non potremmo sopravvivere: lassù assorbe molti raggi ultravioletti potenzialmente dannosi (alle lunghezze d'onda tra 240 e 320 nm) che possono causare tumori alla pelle e danni alla vegetazione.
L'ozono come inquinante troposferico ha aspetti caratteristici: mantiene abbastanza costante la sua concentrazione per vaste aree, la sua formazione è ad intervalli di tempo che variano da ore a giorni, raramente variazioni di HC e NOx  (suoi precursori) producono variazioni percentuali di concentrazione di O₃ , e in certe condizioni la loro diminuzione può produrre un aumento di O₃  , inoltre le concentrazioni sono in genere più basse vicino alle sorgenti. Le condizioni meteorologiche che influenzano la concentrazione di O₃ sono la direzione e la velocità del vento, la stabilità atmosferica,  l'altezza e lo spessore di rimescolamento, la temperatura e l'intensità della radiazione solare.

2) FORMAZIONE DELL'INQUINANTE

Le reazioni che portano alla formazione dell'ozono da smog sono quelle indicate nella figura a fianco.Alle quote più basse lo smog fotochimico è costituito da una serie di reazioni che coinvolgono il biossido di azoto: in presenza di radiazione solare (430 nm) si scinde in O e NO; in seguito alla formazione di ozono e alla sua combinazione con NO si riforma NO₂. Questo insieme di  stadi di reazione costituisce un ciclo chiuso ( I° CICLO) poiché ogni specie viene consumata e successivamente prodotta, e pertanto il danno è minimo.Ma il ciclo viene aperto dalla presenza di idrocarburi e derivati (2° CICLO) e così si avvia la formazione dei radicali fotossidanti ( fotosmog) che mostra l’accumulo di particolari prodotti in funzione dell’ora del giorno; questa produzione particolare è dovuta alle diverse costanti cinetiche e coefficienti di fotolisi  per ogni composto.
Infatti in presenza per esempio di metano avvengono reazioni formate anche da 80 stadi che alterano l’equilibrio del ciclo.In questo caso si viene a formare un composto in grado di ossidare l’ossido di azoto a biossido.
Questo secondo ciclo ha due effetti egualmente dannosi:
a)fa aumentare la concentrazione di biossido di azoto, molto più dannoso dell’ossido;
b)sottrae appunto l’ossido di azoto al suo ossidante naturale, l’ozono, facendo aumentare la concentrazione di ozono di una molecola per ogni molecola di NO che si converte a NO₂ (quindi nello schema addirittura di due).
La serie di processi sopra descritta è soltanto una piccola e semplificata parte di quello che avviene nella formazione di un particolare fenomeno acuto di inquinamento chiamato smog   fotochimico. Altre reazioni sono possibili dato il forte potere ossidante dell' O₃, in particolare il ciclo del radicale ossidrile, che è nocivo per l'uomo in quanto attacca le membrane cellulari:
                                         O₃ = O + O₂ ;          O + H₂O = 2 OH ;           OH +  O₃ =   H₂O + O₂ ;         H₂O + NO = OH + NO₂ .

3) EFFETTI
L'ozono è tossico per gli esseri viventi, in quanto attacca la struttura cellulare degli organismi. Per l'uomo si hanno danni alle vie respiratorie e ai polmoni, che provocano l'insorgere di malattie acute e croniche, tosse e infiammazioni;inoltre provoca irritazione agli occhi.
Tra gli effetti dell’inquinamento sui vegetali ci sono quelli  costituiti sulle piante da piccoli puntini necrotici di colore che va dal bianco al nero (vedere al riguardo la parte  sugli effetti dell'inquinamento sui vegetali ); a seconda della concentrazione e della durata dell'attacco con ozono, oltre alla necrosi delle foglie si può avere diminuzione della crescita  delle piante.
Un effetto indiretto dell'ozono è che contribuisce alla formazione dei radicali OH*, che vanno ad abbassare la concentrazione dell' NO, permettendo ai radicali perossoacetilici ( di provenienza da scarichi di idrocarburi) di formare con l' NO₂ i perossiacilnitrati (PAN), tossici per l'uomo.
L'ozono è un degradante di tutti i materiali organici, materie plastiche e gomme, che provoca invecchiamento infragilimento e scolorimento.

4) LIMITAZIONE DELL'INQUINANTE
Considerato che la fonte principale di O₃ è il traffico veicolare, nelle giornate in cui le condizioni meteo sono favorevoli alla sua formazione si cerca di limitare il traffico soprattutto nelle ore mediane del giorno. 

5) LIMITI DI LEGGE
Livelli di attenzione e di allarme rispettivamente 180 e 360 mg/m3.