Idrocarburi policiclici aromatici (IPA): inquinanti ambientali quasi persistenti

Il radicale ossidrile, –OH, è una delle specie chimiche presente in concentrazione estremamente bassa nell’aria ma svolge un ruolo essenziale nei processi di autodepurazione dell’atmosfera, in particolare nell’eliminazione di diverse molecole gassose (CH4 e idrocarburi, molecole organiche, CO, NH3, H2S, SO2, CHCl3 e derivati) che altrimenti si accumulerebbero con gravi effetti sulla qualità dell’aria. Nonostante le trasformazioni coinvolte siano ossidazioni il meccanismo non avviene per reazione diretta con l’ossigeno molecolare, a causa delle elevate energie di attivazione, ma procede mediante reazioni a catena radicaliche iniziate da –OH. Quest’ultimo si forma principalmente per fotolisi di O3 presente in atmosfera a O2 e ossigeno singoletto eccitato, O*, che, per interazione con H2O (come vapore acqueo), forma –OH:

O3 + UVB (l= 280-320 nm) (O2 + O*;   O* + H2O (2–OH

 

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Figura 1

La specie radicalica risultante è molto reattiva e attacca molte molecole presenti in aria, addizionandosi ai doppi e tripli legami carbonio-carbonio, carbonio-ossigeno (tranne CO2), zolfo-ossigeno, ossigeno-azoto, oppure estraendo un atomo di idrogeno dai legami semplici CH, NH, SH (fig. 1).
In entrambi i casi si forma un radicale che per reazioni successive con altre molecole (soprattutto O2) si trasforma nella specie totalmente ossidata. Per quanto riguarda i composti organici la reazione avviene mediante uno dei seguenti meccanismi (spesso concomitanti):

(addizione di –OH a doppi e tripli legami C–C e anelli aromatici: R + –OH (–ROH
(estrazione di H da legami C–H, N–H o O–H: R + –OH (R(+ H2O
(reazioni di trasferimento elettronico: R + –OH (R+ + OH

Gli intermedi formati vanno incontro a una serie di trasformazioni (riarrangiamenti della struttura molecolare, reazioni di eliminazione, ossidazione e altro) che portano alla frammentazione della molecola fino all’eventuale completa mineralizzazione del composto di partenza a CO2, H2O e ioni inorganici quali Cl, NH4+, ed SO42-. In conseguenza al ruolo fondamentale svolto nei processi di ossidazione a bassa temperatura il radicale –OH è stato giustamente definito «l’aspirapolvere dell’atmosfera».

di C. Mangano, Dip. di Chimica, Università degli studi di Pavia e  F. Feletti,  Dip. di Medicina Interna e Terapia Medica, Università degli Studi di Pavia

 

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