Studi sulla qualità dell’aria: PM10 e PM2,5

25 01 2014

     In questi giorni si discute su eventuali misure da prendere per mantenere una buona qualità dell’aria nelle città, soprattutto della pianura Padana. A Novara ad esempio nel 2013 ci sono stati 60 sforamenti nelle concentrazioni delle polveri sottili (PM10 e PM2,5) in atmosfera, mentre la normativa europea consente al massimo 35 giornate con valori oltre la soglia. Bisogna precisare che 60 sforamenti sono troppi però rappresentano un deciso miglioramento rispetto a dieci anni fa, quando si raggiungevano fino a 200 sforamenti in un anno. A Torino è andata peggio: i giorni che hanno superato la soglia consentita sono stati oltre 100. Non è un caso che il 2013 appena passato sia stato dichiarato dalla Commissione Europea “Anno Europeo dell’Aria”.

     Ebbene, per il 29 gennaio prossimo, nel cuore di questo mite inverno (finora), presso il Centro Ricerche di Bologna, L’ENEA (Agenzia Nazionale per le Nuove Tecnologie, l’Energia e lo sviluppo economico sostenibile) ha organizzato una giornata di studio sul particolato atmosferico. Si tratta di sostanze che in pianura Padana durante l’inverno  raggiungono concentrazioni pericolose per la salute umana. L’obiettivo principale del convegno è lo studio di modelli per l’analisi e l’individuazione delle particelle in sospensione nell’aria, per meglio applicare la Direttiva Europea sulla Qualità dell’Aria. 

     (Cliccare sull’immagine a sinistra per ingrandirla) Senza ripetere quanto già scritto alcuni mesi fa  (“Alla Pianura Padana manca il respiro”) sulla composizione del particolato atmosferico e sulla sua origine, segnalo qualche questione aperta e le conseguenze sulla salute umana di queste sostanze. Le particelle individuate con la sigla PM2,5 sono una frazione del PM10, ne sono un sottoinsieme. Per le loro dimensioni microscopiche (PM10, dimensione massima 10 micron, cioè 10 millesimi di mm; i PM2,5 hanno dimensioni inferiori a 2,5 millesimi di mm)  entrambi i tipi di particelle sono di difficile campionamento e i diversi strumenti utilizzati nei Paesi europei hanno un differente efficienza.

     Queste particelle si muovono nell’aria e si depositano al suolo con velocità differenti: più fini sono e maggiore è la loro velocità e il loro tempo di permanenza in atmosfera. In inverno poi le condizioni meteorologiche e la situazione orografica che “circonda” la pianura Padana, schiacciano questi inquinanti negli strati più vicini al suolo e ne impediscono la dispersione. All’aumento della concentrazione delle principali classi di particolato atmosferico corrisponde un aumento dei rischi per la salute umana. Quali sono queste classi? Una frazione di composti a base di carbonio, deriva dall’usura e dalla combustione di materiali organici (pneumatici, motori diesel e a benzina, centrali a combustione). Un’altra parte è costituita dagli ioni inorganici, nitrati (NO3-), solfati (SO42-) e ammonio (NH4+). Una terza classe di sostanze proviene dalla degradazione della crosta terrestre, dal suolo e dalle rocce, dai vulcani, sono polveri contenenti prevalentemente silicio, calcio, alluminio, zinco, piombo. 

     Quali sono le conseguenze sull’ambiente e sulla salute umana del particolato atmosferico? Agisce sui materiali corrodendoli, determina una diminuzione della visibilità riflettendo anche la luce solare e danneggia la vegetazione, soprattutto intorno alle grandi città, alle aree industriali e in prossimità di strade, autostrade e tangenziali a traffico intenso. Per quanto riguarda la salute umana, che è quella che più ci preme, i danni principali com’è facilmente immaginabile si manifestano a carico del sistema respiratorio, per questo il particolato atmosferico è anche definito come “particelle inalabili”. Nonostante l’azione filtrante della mucosa nasale, di quelle della faringe e della laringe, i PM10 possono raggiungere facilmente trachea e bronchi. I PM 2,5 invece sono talmente piccoli che possono raggiungere gli alveoli e da questi passare nel sangue. Queste particelle hanno una composizione chimica molto eterogenea e molte di esse, è stato accertato, hanno un effetto cancerogeno. In particolare, i PM2,5 contengono anche i temuti idrocarburi policiclici aromatici,  benzene compreso. 

Nelle immagini, in ordine: a) Concentrazione di pm10 in Italia settentrionale il 12/01/2014 (fonte http://pumpkin.aquila.infn.it/forechem/); b) Principali origini del particolato atmosferico  (www.bar.ca.gov ); c) PM10 e PM2,5 atmosferico confrontati con le dimensioni (sezione) di un capello umano. Fonte:  www.arb.ca.gov .

 




Conferenze dell’Accademia delle Scienze di Torino

21 01 2014

     Quest’anno sarà la 31a edizione delle conferenze divulgative di questa prestigiosa Accademia. Fondata nel lontano 1757 da Luigi Lagrange, Gianfrancesco Cigna e Angelo Saluzzo di Monesiglia, ha coinvolto nei suoi lavori personaggi che hanno fatto la storia della Scienza moderna. Dal 2000 è un ente di diritto privato con lo scopo fondamentale di “contribuire al progresso scientifico, promuovendo ricerche e curando la pubblicazione dei loro risultati, contribuendo alla diffusione del sapere mediante congressi, convegni, seminari, conferenze e ogni altro mezzo ritenuto idoneo, e inoltre fornendo pareri e formulando proposte alle istituzioni pubbliche e a organismi privati nei campi di sua competenza”1. Le undici conferenze “I mercoledì dell’Accademia” si aggiungono ai tanti eventi che hanno lo scopo di realizzare le finalità di quest’ente.

     Si tratta di conferenze dedicate ad un pubblico ampio, specialistico e non. Vengono affrontati temi d’attualità riportati spesso dalle cronache giornalistiche e radiotelevisive. Gli incontri di quest’anno inizieranno domani 22 gennaio e proseguiranno fino al 21 maggio prossimo. Chi sono i relatori e quali i temi di quest’anno?

     Domani Telmo Pievani parlerà delle ultime rivoluzionarie scoperte sull’evoluzione umana. Seguirà Mario Liverani il 29/01 con “Nabu-nasir, chi era costui?”. Il 5 febbraio la ricercatrice e giovane senatrice a vita Elena Cattaneo propone “Neuroni da staminali: a lezione dallo studio dello sviluppo del cervello umano”. Il 19 febbraio Diego Marconi tratterà “La competenza lessicale e il cervello”. Il 26 febbraio, Giovanni F. Bignami introdurrà i partecipanti ne “Il mistero delle sette sfere”. Il 5 marzo ci sarà Ferdinando Rossi con “Biologia e etologia della guerra”. Il 19 marzo si parlerà di un’area protetta piemontese “Alle origine del Sacro Monte di Varallo” con Giovanni Romano. Il 26 invece Roberta Oberti tratterà i “Minerali per una vita migliore: nuovi strumenti per la tecnologia, il benessere e la salute”. Ad aprile c’è un solo incontro, quello con Gian Biagio Conte su “Identità storica e confronto culturale: dieci punti sulla tradizione umanistica europea”. Gli incontri conclusivi di maggio saranno il 14 con Massimo Mori su “La felicità e il piacere. Corsi e ricorsi”; il 21 con Elio Giamello che parlerà di chimica e fotosintesi: “La chimica insegue la natura: quali prospettive per la fotosintesi artificiale?”.

     Tutte le conferenze si terranno nella bellissima Sala dei Mappamondi, con ingresso libero alle ore 17,30 da Via Accademia delle Scienze n. 6.

(1) Dallo Statuto.

Per saperne di più sui singoli incontri e sui relatori: il programma dei mercoledì 2014.  Per la storia: http://www.accademiadellescienze.it/accademia/storiaSito dell’Accademia.

In questo blog vedi anche Joseph Louis Lagrange del quale lo scorso anno è stato celebrato il bicentenario della morte. 

L’immagine della Sala dei Mappamondi è dell’archivio dell’Accademia.

 




Confronto tra due leggi fondamentali della Scienza: Newton e Coulomb

16 01 2014

     La legge della gravitazione universale di Isaac Newton (1643-1727) è uno dei capisaldi delle Scienze della Terra e dello studio dell’astronomia. L’enunciato è: “due corpi celesti si attraggono con una forza che è direttamente proporzionale al prodotto delle loro masse e inversamente proporzionale al quadrato della loro distanza”. In simboli F=G*(m1*m2)/d2 . Dove F è la forza che attrae le due masse m1 e m2 dei rispettivi corpi, G è la costante di gravitazione universale che nel Sistema Internazionale vale 6,673*10-11 N*m2/kg2 (il suo valore venne determinato nel 1798 da Henry Cavendish, 1731-1810, oltre  un secolo dopo la pubblicazione della legge),  d è la distanza tra i centri delle due masse. Il concetto di peso, differente da quello di massa, deriva dalla legge di gravitazione universale.

Si tratta di una legge fisica generale della meccanica classica, pubblicata da Newton nel 1687 in Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (3 volumi). Allora si conoscevano già, da oltre un secolo, le leggi di Keplero che regolano i moti dei pianeti, ma non spiegavano le cause di questo moto. La legge di Newton fece fare un grande passo avanti alla Scienza spiegando che le cause erano di natura “gravitazionale”. Un ulteriore perfezionamento di questa legge c’è stato con la teoria della relatività generale di Albert Einstein (1879-1955), in base alla quale la gravitazione universale è un caso particolare della relatività.

     Dal punto di vista formale, questa legge è molto simile alla legge sull’attrazione/repulsione delle forze elettrostatiche elaborata da Charles Augustin de Coulomb (1736-1806) intorno al 1780, un secolo dopo quella di Newton. La legge di Coulomb afferma che: “due cariche elettriche puntiformi si attraggono o si respingono con una forza che è direttamente proporzionale al prodotto delle loro cariche e inversamente proporzionale al quadrato della loro distanza”. In simboli F=K*(q1*q2)/r2, si tratta di una forza che agisce tra oggetti carichi elettricamente. q1 e q2 sono i valori delle due cariche misurate in Coulomb (C) e r è la loro distanza, la costante K nel S.I. e nel vuoto vale 8,9875*109 N*m2/C2 . È la legge fondamentale dell’elettromagnetismo.

     Apparentemente la differenza tra le due leggi riguarda solo il loro effetto: la forza gravitazionale di Newton è solo e sempre attrattiva; la forza descritta dalla legge di Coulomb può essere attrattiva (in questo caso le due cariche q1 eq2 hanno segno opposto) oppure repulsiva se le sue cariche hanno lo stesso segno. Ma c’è un’altra differenza fondamentale da considerare: il loro campo d’azione. La gravitazione universale agisce anche su distanze molto grandi, ma è più debole dell’altra e ha un effetto scarso o nullo sulle particelle subatomiche. A livello di particelle subatomiche invece prevale di gran lunga la forza elettromagnetica descritta da Coulomb.

Per saperne di più, in questo blog: Le quattro forze fondamentali della materia.

Qualche semplice esercizio di applicazione sulle due leggi può aiutare a capirle e memorizzarle.

1)     Considera che la massa del Sole è di 1,99*1027 Kg e che la massa di Giove è 1,89*1027 Kg. Sapendo che la loro distanza è di 7,78*1011 m, calcola il valore della forza con cui il Sole e il suo pianeta Giove si attraggono (i dati sono reali ma approssimati).

2)     Una sfera di plastica ha una carica elettrica q1= -10,6*10-12 C e una sfera di vetro ha una carica q2= +7,2*10-11 C. Calcola l’intensità della forza di attrazione (o repulsione?) tra le due sfere che distano 1,5 cm.

     L’immagine Our Solar System è tratta da: http://solarsystem.nasa.gov/planets/, dove una mappa interattiva guida il visitatore alla scoperta del Sistema solare. Schema Electric charges, credit: http://physics.tutorvista.com/.

 




Scienza in conio al Museo Galileo di Firenze

8 01 2014

     Il Museo Galileo, Istituto e Museo di Storia della Scienza di Firenze, propone una mostra virtuale che valorizza una collezione di circa 350 medaglie raffiguranti personaggi ed eventi della storia della Scienza. Numerose sono quelle che rappresentano congressi scientifici, enti e celebrazioni varie. Le medaglie dedicate a Galileo e al suo cannocchiale sono diverse, come quella del 1680 riportata nell’immagine. La struttura portante della collezione è il Medagliere Aperlo, voluto dal medico collezionista Giovanni Aperlo (Sassari, 1882 – Milano 1942). 

     Il catalogo è consultabile per cronologia e in questo caso le medaglie sono raggruppate per secolo, partendo dal XV con una medaglia raffigurante Pietro Buono Avogaro (1472), “ferrariensis medicus insignis astrologus insignior”. Sul rovescio è raffigurato Esculapio. Ogni medaglia ha una dettagliata descrizione.

     Tra quelle realizzate nel XX secolo non posso evitare di segnalare la medaglia in bronzo del 1911 che ritrae Amedeo Avogadro e quella del 1926 che raffigura Stanislao Cannizzaro.

     La consultazione del medagliere può avvenire anche per indice che  consente di scegliere i soli ritratti oppure tutte le medaglie, in ordine alfabetico. Sono rappresentate tutte le branche della Scienza.

Per saperne di più: http://www.museogalileo.it/

Per iniziare la visita alla mostra virtuale: http://mostre.museogalileo.it/medaglie/indice.html

     Un ringraziamento ai curatori della mostra che, scegliendo di mettere online i materiali, ci permettono di ammirare molti pezzi veramente belli. Se i visitatori non possono andare al museo, è il museo stesso che in questo modo si presenta sui computer degli interessati. L’immagine in basso rappresenta una medaglia in bronzo dorato del 1899 che celebra l’esposizione di Como sull’elettricità e l’industria serica. Sul dritto: viene onorato Alessandro Volta nel I centenario dell’invenzione della pila. Sul rovescio: Volta presenta la sua pila a Napoleone Bonaparte. In alto: Galileo, Avogadro e Cannizzaro.

 




L’Italia non attrae i talenti e perde anche i suoi

3 01 2014

     Non è per farci del male che ne scrivo, ma  un’altra indagine internazionale purtroppo ci vede perdenti rispetto ad altri Paesi. Si tratta di una ricerca, il Global Talent Competitiveness Index, sulla capacità delle principali nazioni di attrarre i giovani talenti. La ricerca è stata condotta da un istituto internazionale di Singapore in collaborazione con Adecco ed ha analizzato ben 48 variabili, tra cui gli investimenti nell’istruzione, la vocazione tecnica, l’occupazione giovanile, la formazione professionale, le performance ambientali, lo sviluppo di distretti locali, l’apertura verso l’esterno delle istituzioni universitarie e scolastiche, la mobilità sociale, la stabilità politica, il digital divide, le competenze linguistiche e matematiche.

     La tabella ci mostra che ad attrarre i migliori laureati e dottori di ricerca dagli altri Paesi sono Svizzera, Singapore, Danimarca e Svezia. L’Italia figura al 36° posto, dopo nazioni come Lituania, Cile, Polonia, Cipro e Qatar.

     A leggere bene il rapporto però ci sono alcuni aspetti decisamente positivi: in Italia siamo bravi ad allevare e far crescere i talenti (dato in parziale contraddizione con i risultati OCSE-Pisa segnalati in un post precedente), che purtroppo sempre più spesso trovano posto e soddisfazioni in altri Stati. Questo ovviamente impoverisce il nostro Paese. Altre variabili valutate positivamente per l’Italia nella ricerca, sono lo sviluppo di distretti locali, le performance ambientali e la vocazione tecnica. Non molte su un totale di 48! 

Chi vuole, può leggere l’intero dossier (in inglese) da cui è stata ricavata la tabella: http://global-indices.insead.edu/gtci/documents/gcti-report.pdf