R. Pastres pastres@unive.it La chimica per l’ambiente: dalla caratterizzazione analitica alla valutazione della qualità ambientale R. Pastres pastres@unive.it.

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1 R. Pastres pastres@unive.it
La chimica per l’ambiente: dalla caratterizzazione analitica alla valutazione della qualità ambientale R. Pastres

2 Negli ultimi trent’anni, è costantemente crescita l’attenzione dei ricercatori chimici verso:
lo studio dei cicli degli elementi chimici (C, N, P, S ecc..) e dei processi chimici che hanno luogo nelle diverse matrici ambientali; la determinazione della dinamica degli inquinanti e dei loro potenziali effetti tossici la messa a punto di processi per la mitigazione dell’inquinamento, la depurazione delle acqua, la bonifica di siti contaminati, ecc…

3 Microinquinanti (metalli in tracce, POP )
Struttura chimica Proprietà chimico-fisiche Reattività chimica Interazioni con i comparti “abiotici” delle matrici ambientali Biodisponibilità Interazioni con l’ecosistema

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5 Fisica dei processi trasporto
Microbiologia Chimica Ecologia Ecotossicologia L’interazione tra esperti delle diverse discipline consente di formulare modelli concettuali ….

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7 Che possono poi essere “tradotti” in linguaggio
matematico. Verifica della correttezza del modello concettuale; Valorizzazione dei dati sperimentali in chiave predittiva; Sviluppo di strumenti di valutazione (ad es. analisi di rischio ecologico) e gestione (DSS). Stima di indici e indicatori di qualità ambientale

8 e-mail MASTER.REACH@unive.it
Master Universitario di I livello in REACH: Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemical substances (EC 1907/2006). Segreteria: Tel. 041/ Il progetto è stato co-finanziato nell’ambito del Programma Operativo Regionale FSE Ob. CRO Asse IV con Decreto Dirigenziale 87 del 16/09/2008

9 La nostra Facoltà ha una “lunga” tradizione nel campo della ricerca “chimica” applicata a problematiche ambientali. Determinazione di microinquinanti (POP, metalli, “endocrine disruptor”, nanoparticelle) in diverse matrici ambientali Sviluppo di modelli biogeochimici, di modelli “fate and transport”di microinquinanti, analisi di rischio, DSS Studio dei cambiamenti climatici Prof. Cescon Prof. Marcomini Prof. Pastres Prof. Cescon Prof. Marcomini Prof. Pavoni Prof. Marcomini Prof. Pastres

10 Problematiche legate a:
La determinazione sperimentale della concentrazione dei microcontaminanti nelle diverse matrici ambientali è il primo, fondamentale, passo verso la comprensione della loro dinamica. Problematiche legate a: concentrazioni di analiti molto basse; eterogeneità delle matrici ambientali variabilità spazio temporale delle concentrazioni Metodologie analitiche molto avanzate strategie di campionamento articolate e mirate

11 Determinazione di microcontaminanti organici in matrici naturali e studio dei livelli di contaminazione in aree a diverse tipologie di impatto antropico (R. Piazza, I. Moret, A. Gambaro, G. Capodaglio, M. Vecchiato) Obbiettivi: -Valutare lo stato di contaminazione di aree del pianeta a potenziale rischio. -Valutare la distribuzione dei contaminanti nei differenti comparti ambientali (Aria, microlayer, acqua, particellato, sedimento), e definizione di possibili meccanismi di diffusione e di trasporto degli inquinanti in ambiente; stima di flussi di contaminanti. Analiti studiati: (POP’s):Policlorobifenili (PCB), Policlorodibenzodiossine (PCDD),Policlorodibenzofurani (PCDF),Idrocarburi Policiclici Aromatici (PAH) Facoltà di Scienze MM.FF.NN.

12 Aree indagate: Laguna di Venezia Lagune ed aree costiere del Vietnam Aree costiere del Marocco Aree costiere del Messico Facoltà di Scienze MM.FF.NN. 12

13 Determinazione di metalli pesanti in sedimenti provenienti dalla laguna Tam Giang-Cau Hai Lagoon (Vietnam). (G. Capodaglio, C.Turetta, E. Morabito, P. Cescon)

14 Microcontaminanti organici nelle deposizioni e nell’aerosol atmosferico, nelle nevi e nei ghiacci polari (A. Gambaro, P. Cescon, C. Barbante, R. Zangrando, A. Stortini, A. Benitez Macias, S. De Pieri, M. Radaelli, E. Zuccon, V. Zampieri) Obbiettivi: Studio del ruolo dell’aerosol nel trasporto di microinquinanti organici in aree sottoposte a diverso grado di antropizzazione. Messa a punto di metodologie analitiche per la determinazione di composti organici indicatori di emissioni in atmosfera. Analiti studiati: Policlorobifenili (PCB), Polibromodifenileteri (PBDE), Policloronaftaleni (PCN),Idrocarburi Policiclici Aromatici (PAH) Levoglucosan, Mannosan, Galactosan (indicatori di emissioni da combustione di biomassa)

15 Stima del flusso medio istantaneo entrante nella Laguna di venezia
Aree indagate: Lagune di Venezia, Grado e Marano Aree urbane: Milano, Belgrado, Sarajevo Aree remote: Antartide, Groenlandia, Himalaya Stima del flusso medio istantaneo entrante nella Laguna di venezia Il flusso orizzontale di PCB entrante dal mare è circa 1/4 di quello entrante dall’entroterra

16 Laboratorio di Chimica dell’Ambiente
Responsabile: Prof. Bruno Pavoni Collaboratori: Marco Bernardello, Elena Centanni, Sonia Ceoldo, Marco Girardini, Seta Noventa, Nadejda Zharova Inquinamento dell’ambiente marino: CASO DI STUDIO Fenomeno di Imposex Imposex: comparsa di caratteri sessuali maschili in femmine di molluschi gasteropodi in presenza di inquinamento da composti organostannici rilasciati dalle vernici antivegetative applicate agli scafi di imbarcazioni Indagini epidemiologiche sulla diffusione del fenomeno in laguna di Venezia, in aree marine protette (Porto Cesareo), lungo le coste slovena e croata Valutazione del contributo di composti organici persistenti (PCB, IPA, Pesticidi clorurati) nell’induzione del fenomeno di imposex CASO DI STUDIO Studio degli effetti indotti dall’insieme degli inquinanti presenti in aree costiere degradate su specie comuni di gasteropodi Utilizzo di un set di biomarkers per il rilevamento del danno genotossico (Comet assay), citotossico (Neutral Red Retention assay), ossidativo (FRAP assay), e del disturbo endocrino (intersex/Imposex) al fine di cercare delle relazioni con il bioaccumulo di inquinanti organici nei tessuti SEDIMENTI Studio delle variazioni spazio-temporali delle concentrazioni di composti organici (PCB, IPA, Pesticidi clorurati) e metallorganici (composti organostannici) in sedimenti marini CASI DI STUDIO Laguna di Venezia, costa slovena, Mar Baltico

17 3. Inquinamento atmosferico
CASO DI STUDIO: Campionamento di materiale particolato e di inquinanti gassosi in diverse stazioni dell’area Veneziana (vedi figura) Campionamento di materiale particolato con diametro aerodinamico inferiore a 2.5 mm (PM2.5); determinazione gravimetrica della massa raccolta e quantificazione delle concentrazioni di Idrocarburi Policiclici Aromatici (IPA), di Carbonio Organico e Carbonio Elementare nel PM2.5 Campionamento e determinazione analitica di composti organici volatili (VOC). Uso di schiume adsorbenti di poliuretano (polyurethane foam adsorbent, PUF) e quantificazione con GC-MS di benzene, toluene, xileni, etilbenzene e IPA più leggeri.

18 Gruppo di ricerca Prof. A. Marcomini
Dipartimento di Scienze Ambientali Gruppo di ricerca Prof. A. Marcomini Tematiche di ricerca e attività del gruppo 18

19 INDIRIZZI DI RICERCA Le tematiche di ricerca del gruppo sono finalizzate alla valutazione degli impatti e dei rischi associati alla presenza e circolazione di contaminanti/inquinanti nell’ambiente Modelli fate&transport per i contaminanti nell’ambiente Modelli di bioaccumulo Applicazione di tecniche statistiche di analisi spaziale dei dati ambientali Sviluppo e applicazione di procedure di analisi di rischio ecologico e per la salute umana Indici ed indicatori di qualità ambientale Sviluppo di sistemi esperti (supporto alle decisioni) su base GIS Identificazione e studio del comportamento ambientale di nuovi contaminanti in acqua, suolo e organismi Caratterizzazione e studio del comportamento ambientale di nanoparticelle ingegnerizzate Chimica ambientale Modellistica ambientale e di rischio Valutazione e gestione del rischio ambientale 19

20 Approccio metodologico
Valutazione della pericolosità e del comportamento ambientale di nanoparticelle ingegnerizzate (A. Marcomini. Responsabili:- Giulio Pojana, Stefano Zuin, Obiettivi Identificazione di proprietà chimico-fisiche di nanoparticelle e nanomateriali di rilevanza tossicologica e ambientale Modellazione del comportamento ambientale Stima dei potenziali effetti di nanoparticelle e nanomateriali sull’uomo e sull’ambiente Analisi di rischio per la salute umana e per l’ambiente Approccio metodologico Caratterizzazione e determinazione di nanoparticelle e nanomateriali e loro composti correlati in matrici biologiche e ambientali Studio del comportamento tossicologico e ambientale di nanoparticelle e nanomateriali Definizione degli scenari di esposizione e stima dei potenziali rilasci Analisi del Ciclo di Vita dei nanomateriali Sviluppo di metodologie di rischio per la salute umana 20

21 (A. Marcomini. Responsabile: Lisa Pizzol, pizzol@unive.it)
DESYRE (DEcision Support sYstem for the REhabilitation of contaminated sites) (A. Marcomini. Responsabile: Lisa Pizzol, Permette una valutazione e gestione integrata di una grande quantità di dati anche georeferenziati. Supporta gli esperti nella valutazione dei risultati del processo di bonifica. Supporta i decisori e gli stakeholder nella comparazione di scenari alternativi di bonifica Copre tutti i diversi aspetti del processo di bonifica permettendo lo sviluppo di un processo decisionale trasparente. È un valido strumento per definire le opzioni di gestione di vasti e complessi siti contaminati come per esempio quello di Porto Marghera. DESYRE è stato sviluppato dal Consorzio Venezia Ricerche in collaborazione con l’Università Ca’ Foscari di Venezia, Thetis spa, CNR-ISE e INSIEL spa attraverso un progetto triennale co-finanziato dal Ministero dell’Istruzione, dell’Università e della Ricerca (MIUR)

22 Dipartimento di Chimica Fisica
Gruppo di ricerca Prof. R. Pastres Modellazione dei cicli biogeochimici e delle reti trofiche in aree costiere; Modelli integrati per la gestione sostenibile delle attività di maricoltura; Simulazione del bioaccumulo di microinquinanti organici. Studio degli effetti dei cambiamenti climatici sulla dinamica degli ecosistemi marini.

23 Modellazione degli impatti della maricoltura sugli ecosistemi costieri
(R. Pastres, Daniele Brigolin, Tomas Lovato

24 Tramite un modello integrato è possibile valutare:
Gli effetti sui cicli biogeochimici di C,N e P La capacità portante di una certa area

25 Modello “biogeochimico” 2D della Laguna di Venezia
(R. Pastres, D. Brigolin, T. Lovato, A. Rubino, Il modello consente di simulare l’evoluzione spazio- temporale a scala annuale di: biomasse di F, Z, Macrofitobentos N a P inorganici disciolti

26 (R.Pastres, Stefano Ciavatta, Daniele Brigolin, ciavatta@unive.it )
Modellazione della rete trofica lagunare veneziana e del bioaccumulo di POP (R.Pastres, Stefano Ciavatta, Daniele Brigolin, ) Valutazione della potenziale contaminazione in organismi oggetto di pesca

27 Ricostruzioni paleoclimatiche ed ambientali nel corso dell’ultimo milione di anni (C. Barbante, P. Cescon, G. Cozzi, C.Turetta, V. Gaspari, P. Vallelonga, J. Gabrieli) Aree studiate: Antartide Groenlandia Alpi Himalaya Ande Colle Gnifetti, 4450 m Facoltà di Scienze MM.FF.NN. 27

28 800.000 anni di ricostruzioni climatica
Dome C (Antartide Orientale) 75°06´S 123°23´E Altitudine: 3233 m Temp. media annua = –55°C Dalla carota di ghiaccio lunga 3260 m è stato ottenuto un record climatico ed ambientale che copre gli ultimi anni Facoltà di Scienze MM.FF.NN. 28

29 Valutazione dell’effetto dei cambiamenti climatici sul comportamento ambientale dei contaminanti organici persistenti (POP) (A. Marcomini. Responsabile: L. Lamon, Determinazione della concentrazione di POPs* (in particolare di PCBs) in atmosfera prendendo in considerazione il cambiamento climatico; Identificazione di una tendenza regionale ad essere sorgente o deposito per tali contaminanti in una prospettiva di cambiamento climatico Obiettivi Approccio metodologico Due scenari climatici sono stati definiti a partire dall’IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) ed un modello globale è stato parametrizzato con i dati estrapolati dal database IPCC * la contaminazione ambientale causata dai POPs è un problema globale. Sono definiti contaminanti prioritari dalla Convenzione di Stoccolma (2001) a causa della loro persistenza e tossicità.

30 (R. Pastres. Responsabile: S. Ciavatta)
Modellazione della speciazione di DIC e stima dei flussi di CO2. in corpi idrici costieri (R. Pastres. Responsabile: S. Ciavatta)