Azoto in Terra e in Cielo / Nitrogen in Earth and Sky

Nel terzo ed ultimo articolo parlerò dei problemi ambientali causati dall'azoto.

I fertilizzanti che noi impieghiamo servono per dare dei nutrienti alle colture, aiutandole nella crescita. Tra i nutrienti fondamentali delle piante (detti macroelementi) ci sono fosforo, potassio e azoto. Oltre a questo nel terreno si aggiunge quello delle leguminose che sono in grado di fissare l'azoto atmosferico nel suolo (l'aria che respiriamo è composta al 78% da azoto biatomico, N2, che è un gas inerte, ovvero non dà luogo a reazioni chimiche). Anche la decomposizione delle proteine (per esempio un animale morto che si decompone) rilascia azoto nel terreno, altre piccole quantità vengono fissate durante le eruzioni vulcaniche e quando cade un fulmine, ma questi ultimi casi sono tutti fenomeni naturali e non si può far nulla per evitarli, comunque vediamo cosa accade a quest'azoto fissato nel terreno. L' azoto dei fertilizzanti può essere soggetto a dilavamento e può finire a diversi chilometri dal punto in cui è stato adoperato, può contaminare l'acqua potabile (se sono presenti quantità eccessive di nitrati nell'acqua potabile, quando la ingeriamo e giunge nell'intestino i nitrati diventano nitriti, poi giunti nello stomaco diventano nitrosammine, cancerogene) e finire addirittura nell'oceano, dove favorirebbero la crescita e sviluppo delle alghe, che quando giungono alla fase di decomposizione, consumano grandi quantità di ossigeno creando i punti morti, cioè dove non si sviluppa la vita. Durante questo percorso l'azoto può essere trasformato dai batteri i quali lo ossidano e lo trasformano in ossido nitroso, un gas che velocizza la perdita di ozono atmosferico. Solo alcuni batteri sono in grado di ritrasformarlo in azoto inerte N2. In atmosfera i cosidetti ossidi dell'azoto, NO, NO2 sono dannosi per l'ambiente, sono gas serra e tra i gas serra più dannosi c' è l'ossido di diazoto N2O il quale ha un impatto sull'ambiente 300 volte maggiore rispetto alla CO2. Il paradosso del bioetanolo è un caso abbastanza singolare, perchè per produrlo servono grandi quantità di mais, quindi grandi quantità di fertilizzanti azotati, quindi i vantaggi del biocombustibile vengono neutralizzati dalla sua produzione.

Il problema dell'azoto non è semplice: sono state provate tecniche di agricoltura avanzate che si basavano sulla somministrazione di precise quantità di fertilizzanti in un determinato periodo di crescita delle piante massimizzando l'assorbimento da parte delle piante, tuttavia richiede dispositivi ad alta tecnologia ed è quindi molto costosa e non tutti gli agricoltori possono permettersela.

L'immagine sopra mostra il ciclo dell'azoto.

L'altra faccia del metano / The other side of methane

Il metano è responsabile di circa il 20% dell'effetto serra, e parte di questo deriva dal permafrost (viene considerato permafrost il terreno che resta congelato per almeno 2 anni) che si sta sciogliendo. Il permafrost si trova principalmente in Siberia, Alaska, Canada e Polo Nord; ricopre una superficie pari a 1/5 delle terre emerse, il disegno allegato vi dà un'idea della sua estensione (dove il colore è blu scuro, il permafrost è stabile dove è più chiaro si sta sciogliendo). Il permafrost contiene sostanza organiche, quando si scongela le mette a disposizione dei microrganismi che le decompongono formando metano (CH4). La decomposizione di materiale organico in genere avviene a contatto con l'ossigeno (decomposizione aerobica) formando CO2, ma non nel caso del permafrost, visto che si estende da decine fino a diverse centinaia di metri sottoterra non viene quindi a contatto con l'ossigeno e dunque si ha una decomposizione (anaerobica) che porta alla formazione di CH4. Quando si scioglie il permafrost crea delle depressioni sulla superficie creando piccoli laghi che diventano sempre più grandi man mano che lo scongelamento continua. Nel lago si possono vedere delle bolle di metano che fuoriescono e vanno nell'atmosfera incrementando l'effetto serra. Si sente parlare spesso di anidride carbonica ed è pur vero che essa è presente in quantità maggiori rispetto al metano tuttavia quest'ultimo ha una capacità di riscaldare il globo 25 volte maggiore rispetto alla CO2. Ci sono diversi scienziati che stanno calcolando quanto metano venga immesso in atmosfera ogni anno dai permafrost, e si stima dai 14 ai 35 milioni di tonnellate. Questo problema è particolarmente difficile da risolvere, si pensava di sfruttare il gas da usare come combustibile, tuttavia raccogliere metano da milioni di laghi sparsi nell'Artico non si è dimostrato particolarmente conveniente. Se volete potete vedere questo breve video che mostra il metano proveniente dal permafrost. http://www.youtube.com/watch?v=oa3M4ou3kvw&feature=related

Acidità negli Oceani / Acidity in the Oceans

Le molecole di anidride carbonica presenti nell'atmosfera non se ne stanno semplicemente lì , ma interagiscono con l'acqua in superficie degli oceani. Prima di inoltrarci in quest'argomento però vediamo come sono fatti gli oceani.

Le zone che suddividono gli oceani sono quattro: zona eufotica (fino a -200m), disfotica (da -200m fino a -1000m) , afotica (da -1000m fino a -4000m) e gli abissi (sotto ai -4000m). Ognuna di queste zone ha differente salinità e temperatura le quali hanno permesso uno sviluppo della vita unico e man mano che si scende si trovano diverse forme di vita connesse tra loro , ad esempio con l'ossigeno e l'energia luminosa del sole il fitoplancton è in grado di produrre zuccheri, come le piante; il fitoplancton nutre lo zooplancton che viene mangiato da piccoli pesci i quali vengono mangiati da pesci più grandi ecc... insomma la catena alimentare, e se saltasse un anello? Più passano gli anni più è facile che accada. Vi starete chiedendo cosa c'entri la CO2 con tutto questo, bene adesso vengo al sodo.

Le molecole di CO2 in atmosfera vengono assorbite dal mare, reagendo con l'acqua l'anidride carbonica forma acido carbonico( CO2+H2O = H2CO3 ) , un acido debole che si dissocia prima in ioni di bicarbonato (H2CO3 = HCO3- + H+) e poi il bicarbonato in ioni di carbonato (HCO3- = CO3-- + H+). Ogni dissociazione libera ioni idrogeno H+ che abbassano il pH (il pH è il logaritmo decimale negativo della concentrazione degli ioni H+, più semplicemente è una scala che và da 0 a 14, più il pH è alto più si và verso la basicità più è basso più si và verso l'acidità, a 7 è neutro) ovvero aumentano l'acidità. Alcune specie si adattano producendo nelle cellule e poi riversando nei capillari molecole che si legano agli ioni di idrogeno. Alcuni esperimenti condotti su specie marine hanno mostrato che alcuni esemplari risentono fortemente dell'acidità, infatti gli embrioni che si dovevano sviluppare in acqua con acidità più elevata del normale (con pH 7,7 invece che intorno ad 8,1) o non si sono sviluppati o sono nati malformati; una variazione di questo tipo e gli anelli della catena alimentare cadranno come tessere di un domino.

Tutto questo per dire che l'ecosistema marino è delicato e il rischio per queste specie è elevato, e che noi umani non siamo gli unici che rischiamo di avere problemi in futuro.

Una Terra Ferita / A Wounded Earth

Ormai tutti conoscono l'effetto della CO2 nell'atmosfera, ma sono meno noti i suoi effetti negli oceani o anche dell'effetto che hanno il metano e l'ossido di diazoto sul pianeta. Ho deciso di trattare questi argomenti in tre articoli, per renderli un pò più scorrevoli.