Sustainability indicators for environmental management and decision making

The general objective of this research is to explore theories and methodologies of sustainability indicators, environmental management and decision making disciplines with the operational purpose of producing scientific, robust and relevant information for supporting system understanding and decision making in real case studies. Several tools have been applied in order to increase the understanding of socio-ecological systems as well as providing relevant information on the choice between alternatives. These tools have always been applied having in mind the complexity of the issues and the uncertainty tied to the partial knowledge of the systems under study. Two case studies with specific application to performances measurement (environmental performances in the case of the K8 approach and sustainable development performances in the case of the EU Sustainable Development Strategy) and a case study about the selection of sustainable development indicators amongst Municipalities in Scotland, are discussed in the first part of the work. In the second part of the work, the common denominator among subjects consists in the application of spatial indices and indicators to address operational problems in land use management within the territory of the Ravenna province (Italy). The main conclusion of the thesis is that a ‘perfect’ methodological approach which always produces the best results in assessing sustainability performances does not exist. Rather, there is a pool of correct approaches answering different evaluation questions, to be used when methodologies fit the purpose of the analysis. For this reason, methodological limits and conceptual assumptions as well as consistency and transparency of the assessment, become the key factors for assessing the quality of the analysis.

Design and Setup of a New HPGe Detector Based Body Counter Capable of Detecting Also Low Energy Photon Emitters

The present work describes the development of a new body-counter system based on HPGe detectors and installed at IVM of KIT. The goal, achieved, was the improvement of the ability to detect internal contaminations in the human body, especially the ones concerning low-energy emitters and multiple nuclides. The development of the system started with the characterisation of detectors purchased for this specific task, with the optimisation of the different desired measurement configurations following and ending with the installation and check of the results. A new software has been developed to handle the new detectors.

Un approccio innovativo alla pianificazione della mobilità ciclabile

L’approccio innovativo di questa tesi alla pianificazione ciclabile consiste nell’integrare le linee guida per la redazione di un biciplan con aspetti, metodologie e strumenti nuovi, per rendere più efficace la programmazione di interventi. I limiti del biciplan risiedono nella fase di pianificazione e di monitoraggio, quindi, nel 1° capitolo, vengono esaminate le differenze esistenti tra la normativa americana (AASHTO) e quella italiana (D.P.R. 557/99). Nel 2° capitolo vengono analizzati gli indicatori usati nella fase di monitoraggio e la loro evoluzione fino alla definizione degli attuali indici per la determinazione del LOS delle infrastrutture ciclabili: BLOS e BCI. L’analisi è integrata con le nuove applicazioni di questi indici e con lo studio del LOS de HCM 2010. BCI e BISI sono stati applicati alla rete di Bologna per risolvere problemi di pianificazione e per capire se esistessero problemi di trasferibilità. Gli indici analizzati prendono in considerazione solo il lato offerta del sistema di trasporto ciclabile; manca un giudizio sui flussi, per verificare l’efficacia delle policy. Perciò il 3° capitolo è dedicato alla metodologia sul monitoraggio dei flussi, mediante l’utilizzo di comuni traffic counter per le rilevazioni dei flussi veicolari. Dal monitoraggio è possibile ricavare informazioni sul numero di passaggi, periodi di punta, esistenza di percorsi preferiti, influenza delle condizioni climatiche, utili ai progettisti; si possono creare serie storiche di dati per controllare l’evoluzione della mobilità ciclabile e determinare l’esistenza di criticità dell’infrastruttura. L’efficacia della pianificazione ciclabile è legata al grado di soddisfazione dell’utente e all’appetibilità delle infrastrutture, perciò il progettista deve conoscere degli elementi che influenzano le scelte del ciclista. Nel 4° capitolo sono analizzate le tecniche e gli studi sulle scelte dell’itinerario dei ciclisti, e lo studio pilota fatto a Bologna per definire le variabili che influenzano le scelte dei ciclisti e il loro peso.

Differenze nella prestazione tecnico-tattica tra diverse categorie di atleti nel tennistavolo di alto livello

Nell’ambito della ricerca scientifica nel campo dello sport, la Performance Analysis si sta ritagliando un crescente spazio di interesse. Per Performance Analysis si intende l’analisi della prestazione agonistica sia dal punto di vista biomeccanico che dal punto di vista dell’analisi notazionale. In questa tesi è stata analizzata la prestazione agonistica nel tennistavolo attraverso lo strumento dell’analisi notazionale, partendo dallo studio degli indicatori di prestazione più importanti dal punto di vista tecnico-tattico e dalla loro selezione attraverso uno studio sull’attendibilità nella raccolta dati. L’attenzione è stata posta quindi su un aspetto tecnico originale, il collegamento spostamenti e colpi, ricordando che una buona tecnica di spostamento permette di muoversi rapidamente nella direzione della pallina per effettuare il colpo migliore. Infine, l’obbiettivo principale della tesi è stato quello di confrontare le tre categorie di atleti selezionate: alto livello mondiale maschile (M), alto livello junior europeo (J) ed alto livello mondiale femminile (F). La maggior parte delle azioni cominciano con un servizio corto al centro del tavolo, proseguono con una risposta in push (M) o in flik di rovescio (J). Il colpo che segue è principalmente il top spin di dritto dopo un passo pivot o un top di rovescio senza spostamento. Gli alteti M e J contrattaccano maggiormente con top c. top di dritto e le atlete F prediligono colpi meno spregiudicati, bloccando di rovescio e proseguendo con drive di rovescio. Attraverso lo studio della prestazione di atleti di categorie e generi diversi è possibile migliorare le scelte strategiche prima e durante gli incontri. Le analisi statistiche multivariate (modelli log-lineari) hanno permesso di validare con metodo scientifico sia le procedure già utilizzate in letteratura che quelle innovative messe a punto per la prima volta in occasione di questo studio.

Chemical, biochemical and microbiological indicators to assess soil quality in temperate agro-ecosystems

Soil is a critically important component of the earth’s biosphere. Developing agricultural production systems able to conserve soil quality is essential to guarantee the current and future capacity of soil to provide goods and services. This study investigates the potential of microbial and biochemical parameters to be used as early and sensitive soil quality indicators. Their ability to differentiate plots under contrasting fertilization regimes is evaluated based also on their sensitivity to seasonal fluctuations of environmental conditions and on their relationship with soil chemical parameters. Further, the study addresses some of the critical methodological aspects of microplate-based fluorimetric enzyme assays, in order to optimize assay conditions and evaluate their suitability to be used as a toll to asses soil quality. The study was based on a long-term field experiment established in 1966 in the Po valley (Italy). The soil was cropped with maize (Z. mays L.) and winter wheat (T. aestivum L.) and received no organic fertilization, crop residue or manure, in combination with increasing levels of mineral N fertilizer. The soil microbiota responded to manure amendment increasing it biomass and activity and changing its community composition. Crop residue effect was much more limited. Mineral N fertilization stimulated crop residue mineralization, shifted microbial community composition and influenced N and P cycling enzyme activities. Seasonal fluctuations of environmental factors affected the soil microbiota. However microbial and biochemical parameters seasonality did not hamper the identification of fertilization-induced effects. Soil microbial community abundance, function and composition appeared to be strongly related to soil organic matter content and composition, confirming the close link existing between these soil quality indicators. Microplate-based fluorimetric enzyme assays showed potential to be used as fast and throughput toll to asses soil quality, but required proper optimization of the assay conditions for a precise estimation of enzymes maximum potential activity.

Physical land degradation and loss of soil fertility: soil structural stability and bio-physical indicators

This study investigates the changes in soil fertility due to the different aggregate breakdown mechanisms and it analyses their relationships in different soil-plant systems, using physical aggregates behavior and organic matter (OM) changes as indicators. Three case studies were investigated: i) an organic agricultural soil, where a combined method, aimed to couple aggregate stability to nutrients loss, were tested; ii) a soil biosequence, where OM chemical characterisation and fractionation of aggregates on the basis of their physical behaviour were coupled and iii) a soils sequence in different phytoclimatic conditions, where isotopic C signature of separated aggregates was analysed. In agricultural soils the proposed combined method allows to identify that the severity of aggregate breakdown affected the quantity of nutrients lost more than nutrients availability, and that P, K and Mg were the most susceptible elements to water abrasion, while C and N were mainly susceptible to wetting. In the studied Chestnut-Douglas fir biosequence, OM chemical properties affected the relative importance of OM direct and indirect mechanisms (i.e., organic and organic-metallic cements, respectively) involved in aggregate stability and nutrient losses: under Douglas fir, high presence of carboxylate groups enhanced OM-metal interactions and stabilised aggregates; whereas under Chestnut, OM directly acted and fresh, more C-rich OM was preserved. OM direct mechanism seemed to be more efficient in C preservation in aggregates. The 13C natural abundance approach showed that, according to phytoclimatic conditions, stable macroaggregates can form both around partially decomposed OM and by organic-mineral interactions. In topsoils, aggregate resistance enhanced 13C-rich OM preservation, but in subsoils C preservation was due to other mechanisms, likely OM-mineral interactions. The proposed combined approach seems to be useful in the understanding of C and nutrients fate relates to water stresses, and in future research it could provide new insights into the complexity of soil biophysical processes.