Le piogge acide e il loro effetto sui monumenti

Con il termine “piogge acide” si definisce la ricaduta dall’atmosfera di particelle acide mediante precipitazioni quali piogge, grandine, neve ecc., a differenza del processo di “deposizione acida secca” dove la ricaduta non è vincolata alle precipitazioni e avviene a causa della forza di gravità.

L’acqua piovana normalmente ha un pH leggermente acido a causa della presenza di anidride carbonica e acqua in atmosfera che reagiscono insieme per formare acido carbonico; l’acidità può variare da luogo a luogo e anche durante lo stesso anno, ma generalmente le acque piovane hanno un pH che è prossimo a 5-6 [1].

Quando nell’atmosfera sono presenti altre molecole acide la cui acidità si somma a quella dell’acido carbonico il pH delle precipitazioni si abbassa ulteriormente verso valori acidi; in particolare, una pioggia è definita acida quando il suo pH è minore di 5 [2,1].

La causa che contribuisce maggiormente all’incremento del fenomeno delle piogge acide è sostanzialmente imputata all’aumento dell’anidride carbonica, degli ossidi d’azoto (NOx) e del biossido di zolfo (SO₂) che si convertono rispettivamente in acido nitrico e acido solforico e i cui valori in atmosfera possono innalzarsi per cause naturali ma soprattutto a causa dell’attività antropica, legata in particolar modo ai fenomeni di combustione dei combustibili fossili e per l’utilizzo dei motori a scoppio.

Conseguenze delle piogge acide [3]

– Ecosistemi idrici: l’acidificazione dei corpi idrici provoca su larga scala un impatto negativo sugli organismi acquatici [4], abbassando il pH delle acque dei laghi con conseguente alterazione e impoverimento della fauna ittica; infatti, molte specie di molluschi e pesci necessitano di un valore di pH vicino a 7 [1].

– Ecosistemi terrestri: possono danneggiare gli apparati fogliari con conseguente diminuzione del rendimento dei raccolti agricoli e indebolimento della vitalità delle foreste. Inoltre, possono danneggiare l’attività dei microrganismi del suolo e questo causa una riduzione complessiva della fertilità. In particolare, Singh e Agrawal (2008) [4] affermano che le piogge acide contribuiscono all’aumento dell’acidità del suolo e l’abbassamento del pH del suolo incrementa l’allontanamento dei cationi e dei nutrienti, aumentando la disponibilità di metalli pesanti tossici. Queste variazioni delle caratteristiche chimiche del suolo riducono la fertilità e provocano un impatto negativo sulla crescita e sulla produttività degli alberi ad alto fusto e delle piante coltivate.

– Patrimonio artistico e materiali solidi: le piogge acide favoriscono la corrosione dei metalli e il disfacimento di monumenti con conseguente perdita di resistenza meccanica e compattezza, causando anche una parziale dissoluzione dei materiali stessi [1].

Inoltre, le piogge acide possono avere alcuni effetti indiretti anche sulla salute umana [4].

Le alterazioni del patrimonio artistico

Le piogge acide svolgono sui monumenti un’azione sia di tipo corrosivo sia meccanico e il materiale che li costituisce diventa, in questo modo, fragile e solubile. Questo tipo di piogge può danneggiare sia la pietra (marmo, tufo, calcarea, ecc.) che i metalli (ad es. cancellate in ferro, statue in bronzo, ecc.). Per quanto riguarda i danni provocati alla pietra, le piogge acide colpiscono soprattutto la pietra calcarea; in questo caso, l’acido solforico presente nelle piogge acide intacca il carbonato di calcio e lo trasforma in solfato di calcio (diidrato ovvero il gesso, un materiale solubile e meno resistente della pietra). Questo fenomeno è favorito da sostanze catalizzatrici presenti nello smog [5].

Anche l’acido carbonico presente nella pioggia è un elemento che corrode: prima si infiltra all’interno dei pori della pietra e poi solubilizza il carbonato di calcio che si cristallizza sulla superficie del monumento in seguito all’evaporazione dell’acqua. La pietra è un materiale poroso all’interno del quale l’acqua è presente nei tre classici stati di aggregazione delle molecole: solido, liquido e gassoso; la maggior parte dei danni provocati dall’umidità non si vedono nel momento in cui si infiltra l’acqua, bensì quando evapora. E’ il caso, infatti, delle pitture murali presenti negli scavi di Pompei che, con il loro dissotterramento, sono state nuovamente esposte all’atmosfera e l’acqua è evaporata dando inizio al processo di degrado [6]. Uno degli esempi più inquietanti che testimonia lo spaventoso livello di inquinamento che si è raggiunto riguarda le statue e sculture presenti nell’Acropoli di Atene. Negli ultimi trenta anni molti di questi reperti sono stati sostituiti da delle copie, come le famose Cariatidi nel 1979, e gli originali trasportati in un luogo più sicuro. Negli ultimi venti anni sono stati anche tolti e sostituiti sei elementi architettonici presenti nel Partenone e trasferiti nel museo dell’Acropoli [7].

Per quanto riguarda, invece, i metalli, ci sono diverse conseguenze in base a quale materiale sia colpito dall’acido solforico e nitrico. Sul rame si crea uno strato verdastro composto da carbonati basici e solfati basici di rame; questo fenomeno si evidenzia in maniera più netta sul bronzo. Sui carbonati la presenza dell’acido solforico provoca un’altra reazione: gli ossidi e i sali creati dalla corrosione del rame si trasformano pian piano in composti più solubili che rendono il metallo più debole [5].

Uno degli esempi più emblematici in Italia dei danni che sono provocati sui metalli riguarda la quadriglia di cavalli presenti nella facciata della Chiesa di San Marco a Venezia. Queste statue sono state restaurate negli anni ’70 del secolo scorso e oggi si trovano all’interno del museo della Basilica. Sulla facciata della Chiesa sono state collocate al loro posto delle copie [8]. A Napoli, invece, un esempio di degrado dei metalli presente è quello della statua dedicata a Giuseppe Garibaldi (realizzata da Cesare Zocchi nei primi anni del Regno d’Italia) nell’omonima piazza. In occasione del 150esimo anniversario dell’Unità d’Italia (2011) questa statua è stata restaurata, ma al giorno d’oggi, però, sta nuovamente subendo un lento processo di degrado, poiché non sono stai presi degli altri provvedimenti seri [9].

Un altro “pericolo” per i monumenti è la nascita e la proliferazione di microrganismi che promuovono il fenomeno della biocorrosione (o MIC in inglese, Microbiological Induced Corrosion). Questi microrganismi si sviluppano sul monumento grazie ad un certo grado di umidità (umidità relativa superiore al 60-70%) e di temperatura (superiore ai 15 °C) [6] e sono capaci di trarre energia per i loro processi metabolici dal cambiamento dello stato di ossidazione di elementi quali ferro, zolfo, e manganese. Il fenomeno corrosivo può essere accentuato anche dall’azione diretta sul metallo dei sottoprodotti del metabolismo di questi microorganismi, come ad esempio l’anidride solforosa, l’acido solforico, ecc.

In conclusione, il deterioramento dei monumenti causato dall’inquinamento atmosferico, e in particolare dalle piogge acide, è perciò un problema molto serio che anno dopo anno mette a dura prova tantissimi beni culturali. Se non si prenderanno presto dei seri provvedimenti, molti monumenti rischieranno di essere rovinati per sempre.

A cura di Sabato Gianmarco De Cicco, Ciro Florio

Bibliografia
[1] Ivo Nerviani, Cristina Pignocchino Feyles. Pianeta Tre. Società Editrice Internazionale
[2] IUPAC Gold Book “Acid deposition in atmospheric chemistry
[3] Scienze della Terra (Approfondimenti), Sezione 4 L’atmosfera e il Clima, Le Piogge Acide, Pag 72-73

secondaria_secondo/scienze_terra/scienzeterra_pdf/072.pdf
[4] Anita Singh and Madhoolika Agrawal. Acid rain and its ecological consequences. Journal of Environmental Biology. January 2008, 29(1) 15-24 (2008)
[5] Effetti delle piogge acide sui materiali www.nonsolaria.com/piacema.htm
[6] Giuseppina Perusini Il restauro dei dipinti e delle sculture lignee, Edizioni del Bianco, Bologna 1994
Capitolo 5: fattori di deterioramento, pag. 153-168
[7] Atene, lo smog contro il Partenone “Sostituite le sculture originali”
http://www.repubblica.it/2008/04/sezioni/ambiente/inquinamento-partenone/
inquinamento-partenone/inquinamento-partenone.html
[8] Il restauro dei cavalli di San Marco www.storiaolivetti.it/perscorso.asp?idPercorso=603
[9] Carlo Avvisati Napoli: mostre, musei e monumenti per la due giorni del presidente Napolitano www.ilgiornaledell’arte.com/articoli/2011/9/110345.html