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L’inquinamento da ozono in un future più caldo

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©   -   Diritti d'autore  Getty Images   -  

Quest’estate, i servizi meteorologici europei e gli esperti di qualità dell’aria erano in stato di allerta, non solo a seguito delle previsioni di una serie di ondate di calore record, ma anche per i potenziali episodi inquinanti che il calore avrebbe potuto innescare. Nei mesi di luglio e agosto in molte parti d’Europa si sono registrati episodi acuti di inquinamento da ozono in superficie, con valori superiori alla soglia di sicurezza in Portogallo, Spagna e Italia, nonché in diverse capitali europee incluse Londra, Parigi e Bruxelles.

Se le misure di riduzione delle emissioni possono portare a dei graduali miglioramenti per determinati inquinanti, l’inquinamento da ozono in superficie rimane più difficile da contrastare in quanto si prevede una maggiore frequenza di un clima caldo e di temperature alte. Di conseguenza, monitorare l’inquinamento da ozono acquista un’importanza sempre maggiore per la salute pubblica.

Perché dobbiamo interessarci all’inquinamento da ozono?

Lo strato di ozono è un concetto ormai familiare. È necessario, perché è uno schermo che protegge la terra da pericolose radiazioni ultraviolette. In questo caso parliamo dell’ozono che si trova ad altitudini molto alte, ma quando si tratta di inquinamento, ci si riferisce all’ozono a livello del suolo, che, quando viene respirato, ha effetti nocivi sulla salute.

Perché si formi questo ozono è necessaria la concomitanza di alcuni fattori: la luce solare, una temperatura calda e i composti chimici che reagiscono con l’irraggiamento solare per produrre l’ozono stesso. Questi ultimi sono noti come precursori dell’ozono, come gli ossidi di azoto e gli idrocarburi emessi dalle attività umane o dalla vegetazione.

“L’ozono presente nella troposfera è un inquinante secondario che si forma attraverso reazioni fotochimiche in presenza di altri inquinanti”, spiega la dott.ssa Patricia Tarín-Carrasco, assegnista post-dottorato all’Institute for Global Health di Barcellona, che sta conducendo la ricerca sull’effetto combinato di ondate di calore ed episodi di inquinamento da ozono sulle persone.

“Gli effetti dell’ozono sulla salute sono molteplici. Può provocare irritazioni del tratto respiratorio e delle mucose, mal di testa, nausea, aumento dei casi di asma o bronchite, malattie cerebrovascolari e persino causare la morte prematura”, afferma la dott.ssa Tarín-Carrasco. L’Organizzazione Mondiale della Sanità raccomanda una concentrazione massima di ozono pari a una media di 100µg/m3 in un periodo di 8 ore, mentre nell’Unione Europea il valore è leggermente più alto, ossia 120µg/m3. Stando ai dati riportati dall’Agenzia Europea per l’Ambiente, l’estate scorsa in 16 stati dell’Unione le concentrazioni di ozono hanno superato la soglia stabilita dalla UE, mentre 33 Paesi europei hanno oltrepassato i parametri di sicurezza dell’OMS.

Per la dott.ssa Cristina Guerreiro, direttrice della ricerca presso il Norwegian Institute for Air Research (NILU), gli effetti dell’ozono sulla salute nel lungo periodo sono meno chiari, ma includono un aumento dei casi di asma tra i bambini e l’acutizzazione delle condizioni delle persone già affette da asma. “Nel 2019 si è stimato che gli episodi acuti di inquinamento da ozono siano stati responsabili di 16.800 morti premature in Europa”, dichiara la dott.ssa Guerreiro.

L’impatto delle ondate di calore sull’inquinamento da ozono

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Secondo il Servizio di monitoraggio dell’atmosfera di Copernicus (CAMS), l’alta pressione atmosferica durante un’ondata di calore comporta velocità del vento più basse e stagnazione dell’aria, che permettono la concentrazione dei precursori dell’ozono, mentre il cielo limpido e la forte luce solare favoriscono le reazioni chimiche che portano alla formazione dell’ozono. Quando le ondate di calore subiscono un peggioramento, ne può conseguire anche l’inquinamento da ozono, se non vengono mitigate le emissioni dei precursori.

Il legame tra emissioni di precursori dell’ozono, meteo e produzione di ozono è complesso. Tuttavia, gli scienziati sanno che, dato lo stretto legame esistente tra cambiamento climatico e qualità dell’aria, la riduzione delle emissioni sul lungo termine per contrastare il riscaldamento climatico, sarà di fondamentale importanza per attenuare l’inquinamento da ozono e migliorare l’aria che respiriamo.

“In Europa ci sono due principali cause di inquinamento da ozono che prevediamo cambieranno in futuro”, dice la dott.ssa Guerreiro. “La prima è il probabile aumento della frequenza di ondate di calore a seguito del cambiamento climatico, che inasprirà i problemi relativi all’inquinamento da ozono. La seconda è la prevista riduzione delle concentrazioni dei precursori dell’ozono, che dovrebbe seguire all’impegno volto alla riduzione delle emissioni di carbonio.” La dott.ssa Guerreiro spiega che sul lungo periodo la riduzione delle emissioni influirà maggiormente sulla formazione di ozono portando a un abbassamento delle concentrazioni di ozono, anche se le ondate di calore diverranno più intense e più frequenti.

Gli scienziati si muovono tra molte incertezze. Non è ancora completamente chiaro in che modo le ondate di calore influiscano sull’ozono. “Le ondate di calore potrebbero portare a una siccità persistente, come abbiamo visto quest’anno, che a sua volta porta a un minore assorbimento biogenico di ozono, ad esempio da parte degli organismi viventi, lasciandone quindi quantità maggiori nell’atmosfera. [Questo processo] è difficile da modellare in maniera esatta”, afferma la dott.ssa Guerreiro del NILU.

Data la relazione complessa tra clima, precursori dell’ozono e produzione di ozono, le incertezze riguardo al comportamento dell’ozono rimangono, fatto che, a sua volta, rende la sua interazione con altri fenomeni particolarmente difficile da decifrare. “Le maggiori lacune nella scienza risiedono nei processi chimici complessi che portano alla formazione di ozono, in modo particolare a causa della miriade di idrocarburi volatili coinvolti”, spiega il dott. Augustin Colette, responsabile dell’unità di modellazione della qualità dell’aria dell’Istituto nazionale francese per l’ambiente industriale e i rischi (INERIS) e scienziato capo delle attività regionali per la qualità dell’aria del CAMS. “La situazione è ancora più complessa perché non dobbiamo capire solo la varietà di idrocarburi connessi alle attività umane, perché anche la vegetazione è una fonte importante di tali composti, ma tali emissioni restano piuttosto incerte. Di conseguenza, modellare la chimica atmosferica richiede una buona comprensione degli scambi che avvengono tra il suolo, il manto vegetale e l’aria.”

Monitorare l’ozono

Prevedere quando si potrebbe verificare l’inquinamento da ozono è fondamentale per proteggere la salute, specialmente nel caso delle persone più vulnerabili come i bambini e gli anziani. Il dott. Colette spiega che in alcuni Paesi, come ad esempio la Francia, le previsioni sulla qualità dell’aria possono far scattare misure d’emergenza volte a ridurre le attività inquinanti industriali e dei trasporti, che producono i precursori dell’ozono. “Nel corso degli anni sono stati elaborati diversi tipi di modelli previsionali”, dice il dott. Colette, spiegando che si tratta di modelli sia di machine learning, sia fisici, che prendono in analisi elementi relativi alla composizione chimica dell’aria e al suo trasporto.

“Disponiamo di modelli che coprono un singolo Paese, un continente, come l’Europa, ma anche modelli globali che coprono l’intera Terra. Tuttavia, è più opportuno circoscrivere simili modelli alle aree dove possiamo usufruire di stazioni di monitoraggio in loco, sebbene anche i satelliti forniscano informazioni preziose per i luoghi remoti”, spiega il dott. Colette.

In Europa, il CAMS offre previsioni quotidiane della concentrazione di ozono, e realizza mappe all’avanguardia delle condizioni precedenti che aiutano i responsabili politici a comprendere meglio l’esposizione all’inquinamento atmosferico”, continua il dott. Colette. “Nel suo Servizio di supporto alle politiche, il CAMS progetta prodotti a valore aggiunto che offrono informazioni più dettagliate rispetto alla mappatura delle concentrazioni di ozono. Oggi, è diventato possibile stabilire in che misura l’inquinamento da ozono sia dovuto agli inquinanti dell’aria locale e quanto invece arrivi da un Paese confinante. Questo è un dato estremamente importante per un responsabile politico che deve sapere quanto saranno efficaci le politiche ambientali, se messe in atto solo in una determinata città.”

La migliore qualità dell’aria richiede politiche climatiche incisive

La dott.ssa Guerreiro spiega che la riduzione delle concentrazioni di ozono è una questione regionale, nazionale e internazionale, poiché la formazione dell’ozono avviene sulle lunghe distanze. “Sebbene alle autorità locali competa spesso la responsabilità di garantire il rispetto dei parametri della qualità dell’aria, esse non sono in grado di gestire il problema in modo efficiente con le politiche locali. Nella pratica, la sensibilizzazione e le azioni sono avvenute maggiormente a livello delle autorità europee e nazionali, mentre rimangono scarse a livello locale”, afferma la dott.ssa Guerreiro.

Seconde lei, delle politiche valide per affrontare il problema dell’inquinamento da ozono richiedono un rigore scientifico, che significa monitoraggio e studi adeguati, tramite ricerca e modellazione, per il clima e la qualità dell’aria. “In generale, i protocolli internazionali di riduzione dell’inquinamento devono tenere in considerazione l’effetto combinato su ozono troposferico, a livello del suolo, e clima, laddove, tradizionalmente, si è guardato a questi due come a problemi distinti”, afferma la dott.sa Guerreiro. “Anche la ricerca sui livelli di ozono durante le ondate di calore deve essere approfondita per poter dar vita ad azioni politiche valide. Sebbene la conoscenza dei processi generali che controllano l’ozono sia ben assimilata, le particolari condizioni che si manifestano durante le ondate di calore e l’impatto sull’ozono non sono altrettanto note.”

La lotta al cambiamento climatico è uno strumento essenziale per affrontare, tra gli altri fenomeni pericolosi, l’inquinamento da ozono. “È estremamente importante che vi sia un alto grado di cooperazione tra le autorità a tutti i livelli, da quello locale a quello internazionale, e tra diversi settori e aree politiche. Molto importante è anche continuare a valutare gli effetti delle politiche messe in atto e quelli del cambiamento climatico sui livelli di ozono.”