Procedure e strumenti innovativi per lo sfruttamento sostenibile delle risorse minerarie

L'approvvigionamento di risorse minerali e la tutela dell'ambiente sono spesso considerate attività contrapposte ed inconciliabili, ma in realtà rappresentano due necessità imprescindibili per le società moderne. Le georisorse, in quanto non rinnovabili, devono essere valorizzate in maniera efficiente, adoperando strumenti che garantiscano la sostenibilità ambientale, sociale ed economica degli interventi estrattivi. La necessità di tutelare il territorio e migliorare la qualità della vita delle comunità locali impone alla Pubblica Amministrazione di implementare misure per la riqualificazione di aree degradate, ma fino ai primi anni '90 la normativa di settore non prevedeva strumenti a tal proposito, e ciò ha portato alla proliferazione di siti estrattivi dismessi e abbandonati senza interventi di recupero ambientale. Il presente lavoro di ricerca fornisce contributi innovativi alla pianificazione e progettazione sostenibile delle attività estrattive, attraverso l'adozione di un approccio multidisciplinare alla trattazione del tema e l'utilizzo esperto dei Sistemi Informativi Geografici, in particolare GRASS GIS. A seguito di una approfondita analisi in merito agli strumenti e le procedure adottate nella pianificazione delle Attività Estrattive in Italia, sono stati sviluppati un metodo di indagine ed un sistema esperto per la previsione ed il controllo delle vibrazioni indotte nel terreno da volate in cava a cielo aperto, che consentono di ottimizzare la progettazione della volata e del sistema di monitoraggio delle vibrazioni grazie a specifici strumenti operativi implementati in GRASS GIS. A supporto di una più efficace programmazione di interventi di riqualificazione territoriale, è stata messa a punto una procedura per la selezione di siti dismessi e di potenziali interventi di riqualificazione, che ottimizza le attività di pianificazione individuando interventi caratterizzati da elevata sostenibilità ambientale, economica e sociale. I risultati ottenuti dimostrano la necessità di un approccio esperto alla pianificazione ed alla progettazione delle attività estrattive, incrementandone la sostenibilità attraverso l'adozione di strumenti operativi più efficienti.

Impacts of trace element pollution on sewage sludge and soil-plant systems: developing remediation techniques and assessing plant uptake prevention measures

Trace Elements (TEs) pollution is a significant environmental concern due to its toxic effects on human and ecosystem health and its potential to bioaccumulate in the food chain and to threaten species survival, leading to a decline in biodiversity. Urban areas, industrial and mining activities, agricultural practices, all contribute to the release of TEs into the environment posing a significant risk to human health and ecosystems. Several techniques have been developed to control TEs into the environment. This work presents the findings of three-year PhD program that focused on research on TEs pollution. The study discusses three fundamental aspects related to this topic from the perspective of sustainable development, environmental and human health. (1) High levels of TEs contamination prevent the use of sewage sludge (SS) as a fertilizer in agriculture, despite its potential as a soil amendment. Developing effective techniques to manage TEs contamination in SS is critical to ensure its safe use in agriculture and promote resource efficiency through sludge reuse. Another purpose of the study was to evaluate different strategies to limit the TEs uptake by horticultural crops (specifically, Cucumis Melo L.). This study addressed the effect of seasonality, Trichoderma inoculation and clinoptilolite application on chromium (Cr), copper (Cu) and lead (Pb) content of early- and late-ripening cultivars of Cucumis Melo L.. Finally, the accumulation of copper and the effect of its bioavailable fraction on bacterial and fungal communities in the rhizosphere soil of two vineyards, featuring two different varieties of Vitis vinifera grown for varying lengths of time, were evaluated.

Digital Forensics AI: on Practicality, Optimality, and Interpretability of Digital Evidence Mining Techniques

Digital forensics as a field has progressed alongside technological advancements over the years, just as digital devices have gotten more robust and sophisticated. However, criminals and attackers have devised means for exploiting the vulnerabilities or sophistication of these devices to carry out malicious activities in unprecedented ways. Their belief is that electronic crimes can be committed without identities being revealed or trails being established. Several applications of artificial intelligence (AI) have demonstrated interesting and promising solutions to seemingly intractable societal challenges. This thesis aims to advance the concept of applying AI techniques in digital forensic investigation. Our approach involves experimenting with a complex case scenario in which suspects corresponded by e-mail and deleted, suspiciously, certain communications, presumably to conceal evidence. The purpose is to demonstrate the efficacy of Artificial Neural Networks (ANN) in learning and detecting communication patterns over time, and then predicting the possibility of missing communication(s) along with potential topics of discussion. To do this, we developed a novel approach and included other existing models. The accuracy of our results is evaluated, and their performance on previously unseen data is measured. Second, we proposed conceptualizing the term “Digital Forensics AI” (DFAI) to formalize the application of AI in digital forensics. The objective is to highlight the instruments that facilitate the best evidential outcomes and presentation mechanisms that are adaptable to the probabilistic output of AI models. Finally, we enhanced our notion in support of the application of AI in digital forensics by recommending methodologies and approaches for bridging trust gaps through the development of interpretable models that facilitate the admissibility of digital evidence in legal proceedings.