La collaborazione CLOUD ha rivelato un nuovo meccanismo che guida gli episodi di smog invernali nelle grandi città. I risultati, pubblicati recentemente sulla rivista Nature, potrebbero aiutare a fornire preziose informazioni per stabilire politiche al fine di ridurre l’inquinamento da particelle urbane. Determinante che è al quinto posto tra i fattori di rischio per la mortalità in tutto il mondo.
Gli episodi di smog urbano invernale si verificano quando si formano nuove particelle nell’aria inquinata intrappolata al di sotto di un’inversione termica. L’aria calda sopra l’inversione inibisce la convezione, causando l’accumulo di inquinamento vicino al suolo. Tuttavia, come ulteriori particelle di aerosol riescano a formarsi e crescere in quest’aria altamente inquinata è stato un mistero fino ad ora. In teoria, dovrebbero essere rapidamente disperse attraverso lo sfogo di aerosol preesistenti. Un nuovo risultato di CLOUD potrebbe spiegare il mistero.
Inquinamento delle città e ammoniaca: l’esperimento CLOUD
L’esperimento CLOUD (Cosmics Leaving Outdoor Droplets) al CERN coinvolge una camera a nuvola speciale in grado di imitare tutti i diversi aspetti dell’atmosfera terrestre, con un controllo preciso delle condizioni e contaminanti estremamente bassi. I dati provenienti dagli strumenti di campionamento collegati alla camera consentono di comprendere a fondo la formazione di particelle di aerosol e il loro effetto su nuvole e clima. Anche gli ioni dei raggi cosmici possono influenzare la formazione di aerosol e il loro contributo viene studiato variando l’intensità di un fascio di pioni dal Proton Synchrotron del CERN, che attraversa la camera.
Nel loro nuovo studio, gli scienziati di CLOUD hanno simulato le condizioni urbane inquinate nella camera e hanno studiato il ruolo dell’ammoniaca e dell’acido nitrico a concentrazioni atmosferiche. Le emissioni globali di ammoniaca sono determinate prevalentemente dall’agricoltura. Nelle città, tuttavia, la presenza di ammoniaca e acido nitrico – che deriva dagli ossidi di azoto (NOx) – è in gran parte dovuta ai veicoli.
“In precedenza si pensava che l’ammoniaca e l’acido nitrico svolgessero un ruolo passivo nella formazione delle particelle, scambiandosi semplicemente con il nitrato di ammonio nelle particelle”, afferma Jasper Kirkby, capo dell’esperimento CLOUD.
Inquinamento delle città: piccole disomogeneità nelle concentrazioni di ammoniaca e acido nitrico
Tuttavia, il nuovo studio CLOUD ha dimostrato che piccole disomogeneità nelle concentrazioni di ammoniaca e acido nitrico – che persistono solo per pochi minuti – possono portare a tassi di crescita delle particelle fino a oltre 100 volte più veloci di quanto si fosse visto in precedenza. Questi tassi di crescita ultrarapidi sono sufficienti per trasformare rapidamente le particelle di nuova formazione in dimensioni maggiori, meno inclini a perdersi a causa delle particelle preesistenti. Il risultato finale è un denso smog con un elevato numero di particelle.
“Sebbene l’emissione di ossidi di azoto sia regolata, le emissioni di ammoniaca non lo sono e potrebbero persino aumentare con gli ultimi convertitori catalitici utilizzati nei veicoli a benzina e diesel. Il nostro studio dimostra che la regolazione delle emissioni di ammoniaca dai veicoli potrebbe contribuire a ridurre lo smog urbano”, conclude Jasper Kirkby.
