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L'ARIA |
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L'ARIA |
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L'aria è la miscela di gas costituenti l'atmosfera terrestre. In un contesto non scientifico, l'aria è uno dei quattro elementi "classici" (aria, acqua, terra, fuoco).
L'aria secca al suolo è composta all'incirca per il 78% di azoto, per il 21% di ossigeno e per l'1% di argon, più altri componenti in quantità minori.
L'aria cosiddetta umida può contenere fino a un 7% di vapore acqueo; tale percentuale dipende dal tasso di umidità relativa dell'aria e dalla temperatura ed è limitata dalla pressione di vapore saturo dell'acqua. La massima percentuale contenibile dipende dalla temperatura, varia da valori prossimi allo 0% a -40°, a circa 0,5% a 0°, al 5-7% intorno ai 40°.
Il tasso di diossido di carbonio risulta molto variabile negli ultimi tempi. In particolare le attività umane (industria, inquinamento, combustione, deforestazione, ecc...) hanno prodotto un grosso incremento di questa percentuale nell'ultimo secolo, passata da circa 280 ppm nel 1900 a 315 ppm nel 1970 fino a 350 ppm (0.035%) negli ultimi anni. La concentrazione di tale componente sembra essere (insieme a quella del metano ed altri gas) uno dei responsabili principali dell'effetto serra.
Di seguito la situazione attuale
Infine, la composizione e la pressione dell'aria cambiano fortemente con l'altitudine.
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Composizione dell'aria secca |
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Nome |
Formula |
Proporzione o frazione molecolare |
Per cento in peso |
|---|---|---|---|
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N2 |
78,08 % |
75,37 % |
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O2 |
20,95 % |
23,1 % |
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Ar |
0,934 % |
1,41 % |
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CO2 |
da 330 a 350 ppm |
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Ne |
18,18 ppm |
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He |
5,24 ppm |
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NO |
5 ppm |
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Kr |
1,14 ppm |
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CH4 |
1 / 2 ppm |
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H2 |
0,5 ppm |
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N2O |
0,5 ppm |
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Xe |
0,087 ppm |
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NO2 |
0,02 ppm |
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O3 |
da 0 a 0,01 ppm |
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Rn |
6,0×10-14 ppm |
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Nota: 1 ppm (parte per milione) = 0,0001 %
Di seguito sono elencati i principali inquinanti di solito monitorati dalle stazioni fisse/mobili dislocate sul territorio.
Caratteristiche
chimico fisiche
Il monossido
di carbonio è un gas incolore ed inodore che si forma dalla combustione
incompleta degli idrocarburi presenti in carburanti e combustibili
Origine
La principale sorgente di CO è rappresentate dai gas di scarico dei veicoli, soprattutto funzionanti a bassi regimi, come nelle situazioni di traffico intenso e rallentato.
Altre
sorgenti sono gli impianti di riscaldamento e alcuni processi industriali, come
la produzione di acciaio, di ghisa e la raffinazione del petrolio
Effetti
sull'uomo e sull'ambiente
La sua
tossicità è dovuta al fatto che, legandosi all’emoglobina
al posto dell’ossigeno,
impedisce una buona ossigenazione del sangue, con conseguenze
dannose sul sistema nervoso e cardiovascolare.
Caratteristiche
chimico fisiche
il biossido
di zolfo è un gas incolore, dall'odore pungente e irritante
Origine
Il biossido
di zolfo si forma nel processo di combustione per ossidazione dello zolfo
presente nei combustibili solidi e liquidi (carbone, olio combustibile,
gasolio). Le fonti di emissione principali sono legate alla produzione di
energia, agli impianti termici, ai processi industriali e al traffico.
L’SO2 è
il principale responsabile delle "piogge acide", in quanto tende a trasformarsi
in anidride solforica e, in presenza di umidità, in acido solforico. In
particolari condizioni meteorologiche e in presenza di quote di emissioni
elevate, può diffondersi nell’atmosfera
ed interessare territori situati
anche a grandi distanze
Effetti
sull'uomo e sull'ambiente
È un gas
irritante per gli occhi e per il tratto superiore delle vie respiratorie, a
basse concentrazioni, mentre a concentrazioni superiori può dar luogo a
irritazioni delle mucose nasali, bronchiti e malattie polmonari.
Caratteristiche
chimico fisiche
Il biossido
di azoto è un gas di colore rosso bruno, di odore pungente e altamente tossico
Origine
Il biossido
di azoto si forma in massima parte in atmosfera per ossidazione del monossido
(NO), inquinante principale che si forma nei processi di combustione. Le
emissioni da fonti antropiche derivano sia da processi di combustione (centrali
termoelettriche, riscaldamento, traffico), che da processi produttivi senza
combustione (produzione di acido nitrico, fertilizzanti azotati, ecc.)
Effetti
sull'uomo e sull'ambiente
È un gas
irritante per l’apparato
respiratorio e per gli occhi, causando bronchiti
fino anche a edemi polmonari e decesso. Contribuisce alla formazione dello smog
fotochimico, come precursore dell’ozono
troposferico, e contribuisce,
trasformandosi in acido nitrico, al fenomeno delle "piogge acide".
Il materiale
particolato presente nell'aria è costituito da una miscela di particelle solide
e liquide, che possono rimanere sospese in aria anche per lunghi periodi. Hanno
dimensioni comprese tra 0,005 µm e 50-150µm (lo spessore di un capello umano è
circa 100 µm), e una composizione costituita da una miscela di elementi quali:
carbonio, piombo, nichel, nitrati, solfati, composti organici, frammenti di
suolo, ecc. L'insieme delle particelle sospese in atmosfera è definito come PTS
(polveri totali sospese) o PM (materiale particolato). Le polveri totali vengono
generalmente distinte in due classi dimensionali corrispondenti alla capacità di
penetrazione nelle vie respiratorie da cui dipende l'intensità degli effetti
nocivi. Le polveri che penetrano nel tratto superiore delle vie aeree o tratto
extratoracico (cavità nasali, faringe e laringe), polveri dette inalabili o
toraciche, hanno un diametro inferiore a 10µm (PM10). Quelle invece
che possono giungere fino alle parti inferiori dell'apparato respiratorio o
tratto tracheobronchiale (trachea, bronchi, bronchioli e alveoli polmonari), le
cosiddette polveri respirabili, hanno un diametro inferiore a 2,5µm
(PM2,5).
Le particelle solide sono originate sia per emissione diretta (particelle primarie) che per reazione nell'atmosfera di composti chimici, quali ossidi di azoto e zolfo, ammoniaca e composti organici (particelle secondarie). Le sorgenti del particolato possono essere antropiche e naturali. Le fonti antropiche sono riconducibili principalmente ai processi di combustione quali: emissioni da traffico veicolare, utilizzo di combustibili (carbone, oli, legno, rifiuti, rifiuti agricoli), emissioni industriali (cementifici, fonderie, miniere). Le fonti naturali invece sono sostanzialmente: aerosol marino, suolo risollevato e trasportato dal vento, aerosol biogenico, incendi boschivi, emissioni vulcaniche, ecc. Le cause principali delle alte concentrazioni di polveri in ambito cittadino sono dovute in gran parte alla crescente intensità di traffico veicolare, e in particolare alle emissioni dei motori diesel e dei ciclomotori. Una percentuale minore è legata all'usura degli pneumatici e dei corpi frenanti delle auto. Un ulteriore elemento che contribuisce alle alte concentrazioni di polveri è connesso anche al risollevamento delle frazioni depositate, per cause naturali o legate allo stesso traffico. Il particolato è oggetto di una sempre più approfondita azione di monitoraggio e controllo.
Gli effetti
sanitari delle PM10 possono essere sia a breve termine che a lungo
termine. Le polveri penetrano nelle vie respiratorie giungendo, quando il loro
diametro lo permette, direttamente agli alveoli polmonari. Le particelle di
dimensioni maggiori provocano effetti di irritazione e infiammazione del tratto
superiore delle vie aeree, quelle invece di dimensioni minori (inferiori a 5-6
micron) possono provocare e aggravare malattie respiratorie e indurre formazioni
neoplastiche. Anche recenti studi epidemiologici (ad esempio il progetto MISA,
una metanalisi degli studi italiani sugli effetti acuti dell'inquinamento
atmosferico rilevati in otto città italiane nel periodo 1990-1999, e studi
americani sugli effetti a lungo termine) hanno confermato l'esistenza di una
correlazione tra presenza di polveri fini e patologie dell'apparato respiratorio
e cardiovascolare.
Caratteristiche
chimico fisiche
È una classe
di composti organici molto varia, costituita da sostanze che esposte all'aria
passano rapidamente dallo stato liquido a quello gassoso. I principali sono:
idrocarburi alifatici, aromatici (benzene, toluene, xileni ecc.), ossigenati
(aldeidi, chetoni, ecc.), ecc. La loro concentrazione in atmosfera nelle aree
urbane è direttamente correlabile al traffico veicolare. E’,
tuttavia, un indicatore "grezzo", che può dare maggiori informazioni operando
una sua speciazione, identificando i vari componenti chimici che lo
costituiscono. Assieme agli ossidi di azoto, costituiscono i "precursori"
dell'ozono troposferico.
Origine
Tali
composti derivano da fenomeni di evaporazione delle benzine (vani motore e
serbatoi), dai gas di scarico veicolari (per combustione incompleta dei
carburanti) e, in particolari zone industriali, dallo stoccaggio e
movimentazione di prodotti petroliferi.
Effetti
sull'uomo e sull'ambiente
Gli effetti
sulla salute umana sono molto differenziati in funzione del tipo di composto.
Il benzene
(C6H6) è il più semplice dei composti organici aromatici.
È un liquido incolore dal caratteristico odore aromatico pungente che diventa
irritante a concentrazioni elevate. La soglia di concentrazione per la
percezione olfattiva è di 5 mg/m3 (Air Quality Guidelines for Europe,
WHO 1987). A temperatura ambiente volatilizza facilmente, è scarsamente solubile
in acqua e miscibile invece con composti organici come alcool, cloroformio e
tetracloruro di carbonio.
Il benzene è uno dei composti organici più utilizzati. Su scala industriale viene prodotto attraverso processi di raffinazione del petrolio e trova impiego principalmente nella chimica come materia prima per numerosi composti secondari, che a loro volta vengono utilizzati per produrre plastiche, resine, detergenti, pesticidi. È un costituente della benzina che, assieme ad altri idrocarburi aromatici (toluene, etilbenzene, xileni, ecc.), ne incrementa il potere antidetonante. In Italia la legge n. 413/1997 ha stabilito che il contenuto di benzene nelle benzine non deve superare l'1% in volume.
Il benzene presente nell'aria deriva da processi evaporativi (emissioni industriali) e di combustione incompleta sia di natura antropica (veicoli a motore), che naturale (incendi). Tra queste, la maggiore fonte emissiva è costituita dai gas di scarico dei veicoli a motore, alimentati con benzina (principalmente auto e ciclomotori). Il benzene rilasciato dai veicoli deriva dalla frazione di carburante incombusto, da reazioni di trasformazione di altri idrocarburi e, in parte, anche dall'evaporazione che si verifica durante la preparazione, distribuzione e stoccaggio delle benzine, ivi comprese le fasi di marcia e sosta prolungata dei veicoli.
L'esposizione
cronica al benzene provoca tre tipi di effetti:
danni ematologici (anemie, ecc.);
danni
genetici (alterazioni geniche e cromosomiche);
effetto oncogeno.
Per quanto
riguarda l'effetto oncogeno, il benzene è stato classificato dalla IARC
(International Agency for Research on
Cancer) tra i
cancerogeni certi (gruppo 1). Studi epidemiologici hanno dimostrato chiaramente
l'associazione tra esposizione al benzene e patologie di tipo leucemico, nonché
l'interazione tra i prodotti metabolici del benzene e il DNA, con effetti
mutageni e teratogeni. Gli organismi scientifici nazionali e internazionali
ritengono che sia opportuno essere cautelativi e considerare un esistente
rischio, anche se piccolo, per bassi livelli di esposizione. Viene accettato
quindi il "modello lineare senza soglia", cioè un modello che associa
l'incremento lineare degli effetti all'aumentare della concentrazione (A.
Seniori Costantini - CSPO Firenze, 2001).
L'esposizione
al benzene avviene principalmente attraverso l'inalazione diretta, favorita
dalla alta volatilità del benzene, anche se non sono da sottovalutare altre
modalità di assunzione come l'alimentazione e l'assunzione di liquidi.
Nella figura si mostrano i risultati di uno studio realizzato negli USA nel 1998 dove vengono evidenziati i rapporti percentuali tra sorgenti di esposizione e sorgente di emissione di benzene. La sorgente di emissione prevalente (traffico) contribuisce solo in parte all'esposizione, che invece sembra essere sostanzialmente legato al fumo di sigaretta e alle attività individuali, soprattutto quelle condotte in ambito domestico.
La presenza
di benzene nell'atmosfera è un problema particolarmente rilevante nelle aree
urbane dove insistono densità abitative elevate e notevoli quantità di traffico
veicolare. La quantità predominante di benzene (circa 85%) deriva dai gas di
scarico dei veicoli mentre una percentuale minore (15%) proviene dalle emissioni
evaporative. La dispersione del benzene in atmosfera è connessa a una serie di
variabili di tipo meteorologico (variazioni stagionali e giornaliere),
socio-economico (intensità e fluidità del traffico giornaliero e orario) e
geografico (distribuzione degli assi stradali principali, morfologia del
territorio, ecc.).
L'entrata in
vigore del DM n. 60 del 2/4/2002 (recepimento della Dir. 2000/69/CE) ha
stabilito il valore limite per la protezione della salute umana di 5
µg/m3, valore da raggiungere entro il primo gennaio 2010. Il DM n. 60
prevede anche un margine di tolleranza di 5 µg/m3 (che riporta il valore limite
a 10 µg/m3) fino al 31 dicembre 2005. Dal primo gennaio 2006, e successivamente
ogni 12 mesi, il valore è ridotto secondo una percentuale costante per
raggiungere lo 0% di tolleranza al primo gennaio 2010.
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Normativa |
Contenuto |
Valori di
riferimento |
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DM n.
60 del 2/04/2002 (recepimento della Direttiva 2000/69/CE) |
Valore
limite annuale per la protezione della salute umana |
5
µg/m3 |
È un gas
fortemente ossidante che si forma nella bassa atmosfera per reazioni
fotochimiche attivate dalla luce solare, che danno origine allo smog
fotochimico.
La presenza
di ozono negli strati alti dell'atmosfera (stratosfera) è di origine naturale e
costituisce una fondamentale azione protettiva dalle radiazioni ultraviolette
prodotte dal sole.
La
formazione di elevate concentrazioni di ozono a quote inferiori, al di sotto dei
10-15 km di altezza (troposfera), è un fenomeno prettamente estivo, legato
all'interazione tra radiazione solare e sostanze chimiche (idrocarburi e
biossido di azoto) dette "precursori", che a temperature elevate (temperature
estive) attivano e alimentano le reazioni fotochimiche producendo ozono,
radicali liberi, perossidi e altre sostanze organiche, fortemente ossidanti (es:
perossiacetilnitrati, ecc.). L'ozono presente negli strati bassi dell'atmosfera
(troposfera) non è quindi prodotto direttamente dall'uomo, ma è una sostanza
inquinante di origine secondaria.
Il problema
dell'ozono ha notevole rilevanza in ambiente urbano e periurbano, dove si
possono verificare episodi acuti di inquinamento.
L'ozono è un
gas incolore irritante per le mucose (occhi, apparato respiratorio, ecc.). A
causa della sua alta tossicità può causare effetti dannosi sia all'ecosistema
che al patrimonio storico-artistico. La capacità di spostarsi con le masse
d'aria anche a diversi chilometri dalla fonte, comporta la presenza di
concentrazione elevate a grandi distanze determinando il rischio di esposizioni
significative in gruppi di popolazione relativamente distanti dalle fonti
principali di inquinanti e danneggiando la componente vegetale dell'ecosistema e
le attività agricole.
I fenomeni di irritazione sull'uomo variano in funzione dei livelli di concentrazione e del tempo di esposizione e sono a carico delle mucose di occhi, naso, gola e apparato respiratorio. I soggetti più sensibili appartengono a quelle categorie che hanno una ridotta capacità respiratoria (anziani, persone affette da malattie respiratorie) o che hanno una respirazione più veloce perché svolgono attività fisica all'aperto o perché hanno caratteristiche fisiologiche speciali (bambini). Il comportamento da tenere in questi casi è quello di ridurre la permanenza all'aperto nelle ore centrali del giorno (tra le 12.00 e le 19.00) e seguire una corretta alimentazione.
Per l’Ozono
il riferimento normativo è il Decreto Legislativo n.° 183 del 21/05/04, che
fissa valori bersaglio, obiettivi a lungo termine, soglie di informazione e
allarme, oltre che definire le modalità per l’informazione da fornire al
pubblico sui livelli registrati in caso di superamento delle soglie, e le
modalità della comunicazione dei dati al Ministero dell’Ambiente.
I valori
bersaglio, vale a dire le concentrazioni fissate al fine di evitare a lungo
termine effetti nocivi sulla salute umana e sull’ambiente nel suo complesso, da
conseguirsi per quanto possibile entro un dato periodo di
tempo.
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Valori
Bersaglio |
Parametro |
Valore
bersaglio per il 2010 |
|
Valore
bersaglio per la protezione della salute umana |
Media
su otto ore massima giornaliera |
120
µg/m³ da non superare per più di 25 giorni per anno civile, come media su
3 anni |
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Valore
bersaglio per la protezione della vegetazione |
AOT40
(*), calcolato sulla base dei valori di un’ora da maggio a
luglio |
18000
µg/m³ h come media su 5
anni |
* Per AOT40
si intende la somma della differenza tra le concentrazioni orarie superiori a 80
µg/m³ (=40 parti per miliardo) e 80 µg/m³ in un dato periodo di tempo,
utilizzando solo i valori di 1 ora rilevati tra le 08.00 e le 20.00.
Gli
obiettivi a lungo termine, ossia la concentrazione di ozono nell’aria al di
sotto della quale si ritengono improbabili, effetti nocivi diretti sulla salute
umana e sull’ambiente. Tale obiettivo deve essere conseguito nel lungo periodo,
al fine di fornire un’efficace protezione della salute umana e dell’ambiente.
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Obiettivi a
lungo termine |
Parametro |
Valore
bersaglio per il 2010 |
|
Obiettivo
a lungo termine per la protezione della salute
umana |
Media
su otto ore massima giornaliera nell’arco di un anno
civile |
120
µg/m³ |
|
Obiettivo
a lungo termine per la protezione della
vegetazione |
AOT40,
calcolato sulla base dei valori di un’ora da maggio a
luglio |
6000 µg/m³
h |
La soglia di
informazione, cioè la concentrazione atmosferica oltre la quale, essendovi un
rischio per la salute umana in caso di esposizione di breve durata, devono
essere comunicate in modo dettagliato le informazioni relative ai superamenti
registrati, le previsioni per i giorni seguenti, le informazioni circa i gruppi
della popolazione colpiti e sulle azioni da attuare per la riduzione
dell’inquinamento, con la massima tempestività alla popolazione ed alle
strutture sanitarie competenti.
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Soglie
di informazione e allarme |
Parametro |
Soglia |
|
Soglia di
informazione |
Media 1
ora |
180
µg/m³ |
|
Soglia di
allarme |
Media 1
ora |
240
µg/m³ |
Caratteristiche
chimico fisiche
Gli IPA sono
idrocarburi con struttura ad anelli aromatici condensati. Sono sostanze solide a
temperatura ambiente, degradabili in presenza di radiazione ultravioletta. Il
composto più studiato e rilevato è il BaP che ha una struttura con cinque anelli
condensati.
Origine
Sono
contenuti nel carbone e nei prodotti petroliferi (particolarmente nel gasolio e
negli oli combustibili). Si formano durante le combustioni incomplete. Le
principali sorgenti sono individuabili nelle emissioni da motori diesel, da
motori a benzina, da centrali termiche alimentate con combustibili solidi e
liquidi pesanti e in alcune attività industriali (cokerie, produzione e
lavorazione grafite, trattamento del carbon fossile).
Effetti sull'uomo e sull'ambiente
Lo IARC
(International Agency for Research on Cancer) ha inserito il BaP e altri IPA con
4-6 anelli condensati nelle classi 2A o 2B (possibili o probabili cancerogeni
per l'uomo) per gli effetti dimostrati "in vitro". Pericolosità ancora più
elevata è stata dimostrata da nitro e ossigeno derivati degli IPA, anch'essi
generati nelle combustioni incomplete.
Caratteristiche
chimico fisiche
È un gas
incolore dall’odore
caratteristico di uova marce, per questo definito
gas putrido. È idrosolubile ha caratteristiche debolmente acide e riducenti. Il
composto è caratterizzato da una soglia olfattiva decisamente bassa; in
letteratura si trovano numerosi valori definiti soglia olfattiva: da 0.7µg/mc a
14 µg/mc ("Analisi e controllo degli odori" D. Bertoni, P. Mazzali, A. Vignali -
Ed. Pitagora, Bologna 1993); taluni soggetti sono in grado di percepire
l’odore
già a 0.2 µg/mc (soglia olfattiva OMS da "Air quality guidelines
WHO", anno 1999), in corrispondenza di 7 µg/mc la quasi totalità dei soggetti
esposti distingue l’odore
caratteristico.
Tale valore non è consolidato, per cui potrà variare nel tempo.
Origine
Naturale: è presente nelle emissioni delle zone vulcaniche e geotermiche, è prodotto dalla degradazione batterica di proteine animali e vegetali.
Antropica: è un
coprodotto indesiderato nei processi di produzione di carbon coke, di cellulosa
con metodo Kraft, di raffinazione del petrolio, di rifinitura di oli grezzi, di
concia delle pelli (calcinaio e pickel), di fertilizzanti, di coloranti e
pigmenti, di trattamento delle acque di scarico e di altri procedimenti
industriali.
Effetti
sull'uomo e sull'ambiente
È una
sostanza estremamente tossica poichè è irritante e asfissiante. L’azione
irritante, che si esplica a concentrazioni superiori ai 15.000 µg/mc
ha come
bersaglio le mucose, soprattutto gli occhi; a concentrazioni di 715.000 µg/mc,
per inalazione, può causare la morte anche in 5 minuti (WHO 1981, Canadian
Centre for Occupational Health and Safety 2001).
L’inquinamento
delle acque con idrogeno solforato provoca la moria di pesci; l’effetto
sulle piante non
è acuto, ma cronico per la sottrazione di microelementi essenziali per il
funzionamento dei sistemi enzimatici.
Nei confronti dei materiali mostra una
discreta aggressività per i metalli, provocandone un rapido deterioramento.