Composti inorganici

La frazione ionica (atomi o molecole che hanno una carica elettrica positiva o negativa) inorganica del PM comprende alcune delle sostanze che concorrono a comporre una parte importante della massa, e poi altre specie in concentrazione minore. Gli ioni principali (nitrato, solfato e ammonio) hanno tutti origine secondaria, derivano cioè da gas precursori che reagiscono in atmosfera. 

Con il termine NO_x viene indicato genericamente l’insieme dei due più importanti ossidi di azoto responsabili dell’inquinamento atmosferico, ossia il monossido di azoto (NO) e il biossido di azoto (NO₂). Il biossido di azoto è tra i precursori gassosi che portano alla generazione di frazioni significative di PM10 e PM2.5.

Il monossido di azoto (NO) si forma principalmente per reazione dell’azoto contenuto nell’aria (circa il 78% dell’aria atmosferica è appunto costituita da azoto) con l’ossigeno atmosferico in processi che avvengono ad elevata temperatura (combustioni). Il biossido di azoto (NO₂) si forma prevalentemente dall’ossidazione in atmosfera del monossido di azoto (NO) e solo in parte viene emesso direttamente. Le principali sorgenti di NO ed NO₂ sono legate alle attività umane e riguardano i processi di combustione (gas di scarico dei veicoli a motore, gli impianti di riscaldamento, combustione di legna e alcuni processi industriali).

Il nitrato (NO₃^–) è uno ione con carica negativa. È un inquinante secondario, prodotto in atmosfera per trasformazione degli ossidi di azoto (NO, NO₂, altro). È tra i più importanti componenti secondari che caratterizzano il PM in inverno in molte aree.

Gli ossidi di zolfo sono genericamente indicati come SO_x. Vengono prodotti dalla combustione dei materiali contenenti zolfo e sono principalmente biossido di zolfo (SO₂) e, in quantità molto minore, triossido di zolfo (SO₃). Lo zolfo può essere immesso in atmosfera anche come H₂S, H₂SO₃ e H₂SO₄ oltre ai diversi solfati. Questi inquinanti gassosi possono avere origine sia naturale che antropica. Le fonti naturali sono principalmente le eruzioni vulcaniche e il mare, mentre l’origine antropica è conseguenza della combustione in impianti domestici o nelle centrali termoelettriche. Il traffico veicolare contribuisce in minima parte rispetto alle fonti fisse. Gli ossidi di zolfo in atmosfera possono reagire producendo lo ione solfato (SO₄^2-) che concorre a comporre la frazione secondaria del particolato. Di solito è diffuso omogeneamente nello spazio e nelle stagioni, infatti è spesso considerato legato a un fondo sovraregionale o continentale. 

L’ammoniaca (NH₃) è un gas immesso in atmosfera per oltre il 90% dall’agricoltura (allevamenti zootecnici e utilizzo di fertilizzanti) secondo l’inventario nazionale delle emissioni. In misura molto minore può derivare da trasporti stradali, smaltimento dei rifiuti, combustione della legna e combustione di combustibili fossili. Anche se nella vigente normativa non è previsto il suo monitoraggio in aria ambiente, gioca un ruolo importante in quanto partecipa al ciclo dell’azoto, contribuisce alla neutralizzazione di acidi e partecipa alla formazione di particolato atmosferico. La trasformazione dell’ammoniaca in atmosfera porta alla formazione dello ione ammonio (NH₄⁺) che è un inquinante secondario presente nel PM. L’NH₃ infatti reagisce con gli acidi, in particolare l’acido nitrico e l’acido solforico, portando alla formazione rispettivamente di nitrato d’ammonio e solfato d’ammonio, due sali inorganici che sono presenti nel particolato atmosferico in concentrazioni rilevanti.

La somma di questi ioni viene spesso definita come aerosol secondario inorganico (SIA, Secondary Inorganic Aerosol). 

La frazione ionica comprende, oltre ai tre ioni precedenti (cioè nitrato, solfato, ammonio) , anche altre specie spesso in concentrazione inferiore, che possono essere sia primarie che secondarie e possono derivare da sorgenti antropiche o naturali.

In particolare, fra questi ci sono:

– il calcio (Ca²⁺): deriva principalmente dalla componente crostale e può essere trovato nel particolato come conseguenza dell’erosione del vento o della risospensione dovuta al passaggio di automezzi. Poiché è presente nella terra e nei materiali da costruzione, può provenire anche da sorgenti puntuali, come ad esempio le attività agricole, cave, o lavori di edilizia.

– lo ione potassio (K⁺): come il calcio, è un elemento che può essere presente nel materiale crostale eroso dal vento o risospeso in aria dal passaggio veicolare. D’inverno però deriva principalmente da una sorgente antropica, vale a dire l’utilizzo di biomassa per il riscaldamento domestico. 

– il sodio (Na⁺) e il cloro (Cl^–) sono comunemente legati al fenomeno dello spray marino, si trovano cioè nel particolato in atmosfera a seguito della formazione di micro-goccioline di acqua marina, generate ad esempio dal moto ondoso. Il Sodio può avere anche un’origine legata alla componente crostale, mentre il Cloro può derivare da sorgenti antropiche, quali le attività industriali o il trattamento dei rifiuti.