Analisi del profilo tossicologico e cancerogeno del particolato atmosferico e identificazione dei rischi per la salute umana correlati all'esposizione

Gli impianti di incenerimento di rifiuti solidi suscitano preoccupazione nella popolazione per i possibili effetti avversi associati all’esposizione. Gli effetti delle polveri sottili (PM2.5), generate dai processi di combustione, sulla salute umana includono l’insorgenza di patologie a carico del sistema respiratorio e cardiovascolare e l’aumento della mortalità per malattie polmonari e probabilmente cancro al polmone. Lo scopo della tesi è quello di valutare il profilo tossicologico e cancerogeno del particolato atmosferico in prossimità dell’inceneritore di Bologna rispetto alle aree adiacenti mediante l’utilizzo di test alternativi alle metodologie in vivo, come il test di trasformazione cellulare e approcci di tossicogenomica (soprattutto trascrittomica) oltre alla valutazione della variazione del rischio cancerogeno indotto dall’esposizione di PM2.5 in diversi siti (massima ricaduta, controllo, fondo urbano e fondo rurale) e in differenti periodi di campionamento (estate 2008 e inverno 2009). Gli estratti di PM2.5 relativi alla stagione invernale sono risultati più tossici rispetto ai campioni estivi, che inducono tossicità soprattutto alle alte dosi. Per i campioni invernali il numero medio di colonie di cellule BALB/c 3T3 A31-1-1 risulta ridotto in modo significativo anche per le dosi più basse saggiate indipendentemente dal sito di provenienza. Tutti i campioni analizzati sono risultati negativi nel test di trasformazione cellulare in vitro. L’analisi dell’espressione genica delle cellule BALB/c 3T3 A31-1-1, in seguito all’esposizione agli estratti di PM2.5, ha mostrato un effetto stagionale evidente. Relativamente ai campioni invernali è stato evidenziato un maggior effetto tossico da parte del sito di controllo rispetto alla massima ricaduta, poiché nel sito di controllo risultano attivati marcatori di morte cellulare per apoptosi. La valutazione del rischio cancerogeno in tutti i siti valutati non mostra situazioni preoccupanti legate alla predizione di eccessi di rischio di tumori imputabili all’attività dell’inceneritore in quanto le stime di rischio non eccedono mai il valore limite riportato in letteratura.

Laser cladding and its potential to reduce particulate matter emissions from the automotive and locomotive sector

Laser Cladding (LC) is an emerging technology which is used both for coating applications as well as near-net shape fabrication. Despite its significant advantages, such as low dilution and metallurgical bond with the substrate, it still faces issues such as process control and repeatability, which restricts the extension to its applications. The following thesis evaluates the LC technology and tests its potential to be applied to reduce particulate matter emissions from the automotive and locomotive sector. The evaluation of LC technology was carried out for the deposition of multi-layer and multi-track coatings. 316L stainless steel coatings were deposited to study the minimisation of geometric distortions in thin-walled samples. Laser power, as well as scan strategy, were the main variables to achieve this goal. The use of constant power, reduction at successive layers, a control loop control system, and two different scan strategies were studied. The closed-loop control system was found to be practical only when coupled with the correct scan strategy for the deposition of thin walls. Three overlapped layers of aluminium bronze were deposited onto a structural steel pipe for multitrack coatings. The effect of laser power, scan speed and hatch distance on the final geometry of coating were studied independently, and a combined parameter was established to effectively control each geometrical characteristic (clad width, clad height and percentage of dilution). LC was then applied to coat commercial GCI brake discs with tool steel. The optical micrography showed that even with preheating, the cracks that originated from the substrate towards the coating were still present. The commercial brake discs emitted airborne particles whose concentration and size depended on the test conditions used for simulation in the laboratory. The contact of LC cladded wheel with rail emitted significantly less ultra-fine particles while maintaining the acceptable values of coefficient of friction.