Studio sulla distribuzione dell'inquinamento da idrocarburi clorurati nelle falde della Provincia di Ferrara.

La Provincia di Ferrara ha avuto (ed ha tuttora) sul suo territorio, insediamenti produttivi di varia natura, che nel tempo hanno fatto uso di idrocarburi alifatici clorurati, per scopi diversi: solventi, sgrassanti, refrigeranti, supporti chimici e farmaceutici, ecc. Soprattutto nei decenni passati, a causa di normative poco restringenti sull’uso e sullo smaltimento di questi composti, si sono verificate le condizioni per provocare l’inquinamento delle falde del territorio provinciale. Nel corso degli anni, si sono svolti studi di diverso carattere, finalizzati ad individuare e caratterizzare siti (o raggruppamenti di siti) contaminati da idrocarburi clorurati. In questo lavoro si è allargata l’attenzione a tutti i siti presenti nel territorio definito dai limiti amministrativi della Provincia di Ferrara, che, nell‘arco temporale 2000 – 2015, hanno evidenziato contaminazioni da CAHs nell’acquifero superficiale A0 e/o nell’acquifero confinato A1. Si sono create, quindi, carte di distribuzione dei siti inquinati su scala provinciale, analizzandone principalmente caratteristiche idrogeologiche e variazioni di distribuzione chimica nello spazio e nel tempo, in relazione agli studi di caratterizzazione ed a eventuali messe in sicurezza e/o bonifiche. I dati necessari sono stati reperiti dagli atti amministrativi e dai relativi documenti tecnici, messi a disposizione dalla Provincia di Ferrara. L’attenzione è ricaduta in particolare sul cloruro di vinile (Vinyl Chloride, VC) ritrovato in alte concentrazioni e in un alto numero di siti. Il suo non utilizzo diretto nei processi produttivi in esame, ne esclude la presenza in qualità di contaminante primario, classificandolo come prodotto della degradazione di altri idrocarburi clorurati più complessi, in larga parte etileni clorurati. Si è inoltre appurato, come la presenza di VC non sia solo attribuibile a siti operanti nel settore metallurgico o chimico, ma riguardi in alcuni casi inquinamenti provocati da commercio o stoccaggio di carburanti, a cui, in passato, furono aggiunti solventi clorurati per migliorarne le caratteristiche chimico-fisiche. Si è concluso infine, come nel territorio della Provincia di Ferrara siano frequenti condizioni particolari, che favoriscono la degradazione di composti organo-clorurati complessi, ed agevolano l’accumulo di cloruro di vinile. Tali caratteristiche, sono state principalmente individuate nella diffusa presenza di livelli fini, anche torbosi, e nella altrettanto diffusa presenza di ambienti riducenti, non solo nel caso dell’acquifero confinato A1 ma anche nel caso dell’acquifero superficiale A0.

Funzionalizzazione di derivati grafenici mediante tecniche chimico-meccaniche utilizzabili in membrane polimeriche per la separazione di gas

La tesi di laurea sperimentale tratta la produzione di membrane polimeriche ricoperte con coating grafenici mediante la tecnica del layer by layer per la separazione di miscele gassose. Il grafene utilizzato è stato prodotto in laboratorio mediante un mulino a sfere che ha portato contemporaneamente sia all’esfoliazione della grafite sia alla sua funzionalizzazione, mentre è stato utilizzato un ossido di grafene commerciale. I campioni sono stati preparati utilizzando sia membrane porose che non porose. Le membrane così preparate sono state testate al permeometro per verificarne la permeabilità a coppie di gas di interesse industriale, come H2/CO2.

Progettazione di un sistema di sollevamento per la dismissione di un serbatoio per olio combustibile denso

Petroltecnica S.P.A, azienda leader in attività di bonifica di terreni e siti industriali, ha svolto, per conto di Enipower Ferrara, uno studio di fattibilità per la dismissione di un serbatoio di olio combustibile e linea di tubazioni annesse. La richiesta della committente prevedeva la movimentazione del serbatoio di olio combustibile senza operare sezionamenti, in modo da poterlo bonificare al di fuori del sito in apposita area attrezzata. Per questo motivo è stato progettato un sistema di sollevamento che permettesse di movimentare il serbatoio di olio combustibile senza rischiare di deformarlo o romperlo. La struttura del bilancino è caratterizzata da una trave principale su cui è stata saldata una staffa per il collegamento del gancio della gru con la trave principale, e a cui sono collegate due travi traverse, disposte perpendicolarmente, e due staffe laterali. Alle estremità di ciascuna trave (principale e secondarie) sono presenti delle staffe a cui è collegata la componentistica di attacco del carico (grilli, funi e golfari). La progettazione del sistema di sollevamento è stata fatta in modo da ripartire uniformemente il carico sulla struttura e contemporaneamente non sollecitare eccessivamente i punti di presa del serbatoio. Una volta scelta la struttura del bilancino, è stato necessario dimensionare e verificare tutte le sue parti sulla base del metodo delle tensioni ammissibili previsto dall'UNI 10011. In riferimento alle normative UNI 10011 e UNI 13155, il dimensionamento del bilancino di sollevamento è stato effettuato in modo da ottenere, su ciascun elemento della struttura, un coefficiente di sicurezza minimo pari a due.

Additive manufacturing: studio delle non conformità geometriche e dimensionali in componenti realizzati mediante tecnica fused deposition modelling

La fabbricazione additiva è una classe di metodi di fabbricazione in cui il componente viene costruito aggiungendo strati di materiale l’uno sull’altro, sino alla completa realizzazione dello stesso. Si tratta di un principio di fabbricazione sostanzialmente differente da quelli tradizionali attualmente utilizzati, che si avvalgono di utensili per sottrarre materiale da un semilavorato, sino a conferire all’oggetto la forma desiderata, mentre i processi additivi non richiedono l’utilizzo di utensili. Il termine più comunemente utilizzato per la fabbricazione additiva è prototipazione rapida. Il termine “prototipazione”’ viene utilizzato in quanto i processi additivi sono stati utilizzati inizialmente solo per la produzione di prototipi, tuttavia con l’evoluzione delle tecnologie additive questi processi sono sempre più in grado di realizzare componenti di elevata complessità risultando competitivi anche per volumi di produzione medio-alti. Il termine “rapida” viene invece utilizzato in quanto i processi additivi vengono eseguiti molto più velocemente rispetto ai processi di produzione convenzionali. La fabbricazione additiva offre diversi vantaggi dal punto di vista di: • velocità: questi processi “rapidi” hanno brevi tempi di fabbricazione. • realizzazione di parti complesse: con i processi additivi, la complessità del componente ha uno scarso effetto sui tempi di costruzione, contrariamente a quanto avviene nei processi tradizionali dove la realizzazione di parti complesse può richiedere anche settimane. • materiali: la fabbricazione additiva è caratterizzata dalla vasta gamma di materiali che può utilizzare per la costruzione di pezzi. Inoltre, in alcuni processi si possono costruire pezzi le cui parti sono di materiali diversi. • produzioni a basso volume: molti processi tradizionali non sono convenienti per le produzioni a basso volume a causa degli alti costi iniziali dovuti alla lavorazione con utensili e tempi di setup lunghi.

Localization and mobility-edges in non-interacting fermionic models with disorder

Nel corso degli ultimi decenni la fisica sperimentale ha raggiunto notevoli traguardi nel campo della manipolazione di sistemi di atomi freddi, riaccendendo l'interesse della ricerca su sistemi a lungo studiati teoricamente, ma fino a poco tempo fa impossibili da realizzare sperimentalmente. Questa riaccesa attenzione ha permesso di sfruttare le moderne capacità di calcolo per studiare sistemi quantistici che ancora risultano di difficile realizzazione. In questo contesto si inserisce il rinnovato interesse per i sistemi quantistici monodimensionali caratterizzati dalla presenza di potenziale disordinato. Questi presentano proprietà di trasporto particolari e sotto particolari condizioni sono oggetto di una transizione di localizzazione. La maggior parte degli studi in questo campo rivolgono la loro attenzione a sistemi di particelle fermioniche interagenti. In questo lavoro di tesi analizziamo, invece, sistemi quantistici fermionici non interagenti, mettendo in luce quanto già noto e proponendo strumenti di analisi derivati dallo studio dei sistemi interagenti. In particolare, proponiamo un'analisi statistica dei livelli energetici e poniamo le basi per futuri studi a riguardo.

Emissione non termica in ammassi di galassie: analisi di radiosorgenti diffuse

Gli ammassi di galassie (galaxy clusters) sono aggregati di galassie legate dalla forza di attrazione gravitazionale. Essi sono le più grandi strutture virializzate dell’Universo e la loro luminosità è dovuta alle galassie che li compongono e al cosiddetto intracluster medium (ICM), gas intergalattico in grado di raggiungere temperature di milioni di gradi. L’ICM è caratterizzato da emissioni sia di tipo termico che non termico, rispettivamente nella banda X e nella banda Radio, dovute soprattutto al meccanismo di bremsstrahlung termica e all’emissione di sincrotrone. Lo studio delle radiazioni emesse da questo gas primordiale ha permesso di studiare alcuni processi caratteristici nella dinamica degli ammassi di galassie, come i fenomeni di merger e cooling flow , e di ottenere quindi una maggiore comprensione della formazione ed evoluzione degli ammassi. Essendo le più grandi strutture dell’Universo che abbiano raggiunto l’equilibrio viriale, il loro studio risulta infatti molto importante, in quanto fornisce un valido strumento per la formulazione di un Modello Cosmologico. Lo scopo di questo lavoro di tesi consiste in particolare nell'analisi di Aloni e Relitti radio, con maggiore approfondimento sui primi, e sulla ricerca di una correlazione della potenza Radio dei clusters sia con la loro luminosità nella banda X, che con la loro dimensione spaziale. La raccolta e l’elaborazione dei dati è stata svolta presso l’osservatorio di radioastronomia (ORA) situato nel CNR di Bologna.

Changes in respiratory mechanics and gas exchange during the acute respiratory distress syndrome

BACKGROUND: The time course of impairment of respiratory mechanics and gas exchange in the acute respiratory distress syndrome (ARDS) remains poorly defined. We assessed the changes in respiratory mechanics and gas exchange during ARDS. We hypothesized that due to the changes in respiratory mechanics over time, ventilatory strategies based on rigid volume or pressure limits might fail to prevent overdistension throughout the disease process. METHODS: Seventeen severe ARDS patients {PaO2/FiO2 10.1 (9.2-14.3) kPa; 76 (69-107) mmHg [median (25th-75th percentiles)] and bilateral infiltrates} were studied during the acute, intermediate, and late stages of ARDS (at 1-3, 4-6 and 7 days after diagnosis). Severity of lung injury, gas exchange, and hemodynamics were assessed. Pressure-volume (PV) curves of the respiratory system were obtained, and upper and lower inflection points (UIP, LIP) and recruitment were estimated. RESULTS: (1) UIP decreased from early to established (intermediate and late) ARDS [30 (28-30) cmH2O, 27 (25-30) cmH2O and 25 (23-28) cmH2O (P=0.014)]; (2) oxygenation improved in survivors and in patients with non-pulmonary etiology in late ARDS, whereas all patients developed hypercapnia from early to established ARDS; and (3) dead-space ventilation and pulmonary shunt were larger in patients with pulmonary etiology during late ARDS. CONCLUSION: We found a decrease in UIP from acute to established ARDS. If applied to our data, the inspiratory pressure limit advocated by the ARDSnet (30 cmH2O) would produce ventilation over the UIP, with a consequent increased risk of overdistension in 12%, 43% and 65% of our patients during the acute, intermediate and late phases of ARDS, respectively. Lung protective strategies based on fixed tidal volume or pressure limits may thus not fully avoid the risk of lung overdistension throughout ARDS.

Infectious endocarditis caused by gas-producing Escherichia coli in a diabetic dog

A 10-year-old, female West Highland white terrier was presented with poorly controlled diabetes mellitus and a previously undetected heart murmur. Emphysematous cystitis, emphysematous peritonitis and infective endocarditis of the tricuspid valve with gas accumulation were diagnosed with radiographs, including non-selective angiocardiography. The diagnoses were confirmed by post-mortem examination and positive cultures for Escherichia coli in blood, urine and tricuspid valve tissue samples.

Diesel spray mixing limited vaporization with non-ideal and multi-component fuel thermophysical property effects

Internal combustion engines are, and will continue to be, a primary mode of power generation for ground transportation. Challenges exist in meeting fuel consumption regulations and emission standards while upholding performance, as fuel prices rise, and resource depletion and environmental impacts are of increasing concern. Diesel engines are advantageous due to their inherent efficiency advantage over spark ignition engines; however, their NOx and soot emissions can be difficult to control and reduce due to an inherent tradeoff. Diesel combustion is spray and mixing controlled providing an intrinsic link between spray and emissions, motivating detailed, fundamental studies on spray, vaporization, mixing, and combustion characteristics under engine relevant conditions. An optical combustion vessel facility has been developed at Michigan Technological University for these studies, with detailed tests and analysis being conducted. In this combustion vessel facility a preburn procedure for thermodynamic state generation is used, and validated using chemical kinetics modeling both for the MTU vessel, and institutions comprising the Engine Combustion Network international collaborative research initiative. It is shown that minor species produced are representative of modern diesel engines running exhaust gas recirculation and do not impact the autoignition of n-heptane. Diesel spray testing of a high-pressure (2000 bar) multi-hole injector is undertaken including non-vaporizing, vaporizing, and combusting tests, with sprays characterized using Mie back scatter imaging diagnostics. Liquid phase spray parameter trends agree with literature. Fluctuations in liquid length about a quasi-steady value are quantified, along with plume to plume variations. Hypotheses are developed for their causes including fuel pressure fluctuations, nozzle cavitation, internal injector flow and geometry, chamber temperature gradients, and turbulence. These are explored using a mixing limited vaporization model with an equation of state approach for thermopyhysical properties. This model is also applied to single and multi-component surrogates. Results include the development of the combustion research facility and validated thermodynamic state generation procedure. The developed equation of state approach provides application for improving surrogate fuels, both single and multi-component, in terms of diesel spray liquid length, with knowledge of only critical fuel properties. Experimental studies are coupled with modeling incorporating improved thermodynamic non-ideal gas and fuel

Dynamic modeling of active regeneration in catalyzed and non-catalyzed diesel particulate filters

Particulate matter (PM) emissions standards set by the US Environmental Protection Agency (EPA) have become increasingly stringent over the years. The EPA regulation for PM in heavy duty diesel engines has been reduced to 0.01 g/bhp-hr for the year 2010. Heavy duty diesel engines make use of an aftertreatment filtration device, the Diesel Particulate Filter (DPF). DPFs are highly efficient in filtering PM (known as soot) and are an integral part of 2010 heavy duty diesel aftertreatment system. PM is accumulated in the DPF as the exhaust gas flows through it. This PM needs to be removed by oxidation periodically for the efficient functioning of the filter. This oxidation process is also known as regeneration. There are 2 types of regeneration processes, namely active regeneration (oxidation of PM by external means) and passive oxidation (oxidation of PM by internal means). Active regeneration occurs typically in high temperature regions, about 500 - 600 °C, which is much higher than normal diesel exhaust temperatures. Thus, the exhaust temperature has to be raised with the help of external devices like a Diesel Oxidation Catalyst (DOC) or a fuel burner. The O2 oxidizes PM producing CO2 as oxidation product. In passive oxidation, one way of regeneration is by the use of NO2. NO2 oxidizes the PM producing NO and CO2 as oxidation products. The passive oxidation process occurs at lower temperatures (200 - 400 °C) in comparison to the active regeneration temperatures. Generally, DPF substrate walls are washcoated with catalyst material to speed up the rate of PM oxidation. The catalyst washcoat is observed to increase the rate of PM oxidation. The goal of this research is to develop a simple mathematical model to simulate the PM depletion during the active regeneration process in a DPF (catalyzed and non-catalyzed). A simple, zero-dimensional kinetic model was developed in MATLAB. Experimental data required for calibration was obtained by active regeneration experiments performed on PM loaded mini DPFs in an automated flow reactor. The DPFs were loaded with PM from the exhaust of a commercial heavy duty diesel engine. The model was calibrated to the data obtained from active regeneration experiments. Numerical gradient based optimization techniques were used to estimate the kinetic parameters of the model.

Non-intrusive pressure measurement in microchannels

A non-intrusive interferometric measurement technique has been successfully developed to measure fluid compressibility in both gas and liquid phases via refractive index (RI) changes. The technique, consisting of an unfocused laser beam impinging a glass channel, can be used to separate and quantify cell deflection, fluid flow rates, and pressure variations in microchannels. Currently in fields such as microfluidics, pressure and flow rate measurement devices are orders of magnitude larger than the channel cross-sections making direct pressure and fluid flow rate measurements impossible. Due to the non-intrusive nature of this technique, such measurements are now possible, opening the door for a myriad of new scientific research and experimentation. This technique, adapted from the concept of Micro Interferometric Backscatter Detection (MIBD), boasts the ability to provide comparable sensitivities in a variety of channel types and provides quantification capability not previously demonstrated in backscatter detection techniques. Measurement sensitivity depends heavily on experimental parameters such as beam impingement angle, fluid volume, photodetector sensitivity, and a channel’s dimensional tolerances. The current apparatus readily quantifies fluid RI changes of 10-5 refractive index units (RIU) corresponding to pressures of approximately 14 psi and 1 psi in water and air, respectively. MIBD reports detection capability as low as 10-9 RIU and the newly adapted technique has the potential to meet and exceed this limit providing quantification in the place of detection. Specific device sensitivities are discussed and suggestions are provided on how the technique may be refined to provide optimal quantification capabilities based on experimental conditions.

Determination of ajulemic acid and its glucuronide in human plasma by gas chromatography-mass spectrometry

A method using gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) and solid-phase extraction (SPE) was developed for the determination of ajulemic acid (AJA), a non-psychoactive synthetic cannabinoid with interesting therapeutic potential, in human plasma. When using two calibration graphs, the assay linearity ranged from 10 to 750 ng/ml, and 750 to 3000 ng/ml AJA. The intra- and inter-day precision (R.S.D., %), assessed across the linear ranges of the assay, was between 1.5 and 7.0, and 3.6 and 7.9, respectively. The limit of quantitation (LOQ) was 10 ng/ml. The amount of AJA glucuronide was determined by calculating the difference in the AJA concentration before ("free AJA") and after enzymatic hydrolysis ("total AJA"). The present method was used within a clinical study on 21 patients suffering from neuropathic pain with hyperalgesia and allodynia. For example, plasma levels of 599.4+/-37.2 ng/ml (mean+/-R.S.D., n=9) AJA were obtained for samples taken 2 h after the administration of an oral dose of 20 mg AJA. The mean AJA glucuronide concentration at 2h was 63.8+/-127.9 ng/ml.

Modeling the heterogeneous ice and gas coma of Comet 103P/Hartley 2

The spectacular images of Comet 103P/Hartley 2 recorded by the Medium Resolution Instrument (MRI) and High Resolution Instrument (HRI) on board of the Extrasolar Planet Observation and Deep Impact Extended Investigation (EPOXI) spacecraft, as the Deep Impact extended mission, revealed that its bi-lobed very active nucleus outgasses volatiles heterogeneously. Indeed, CO2 is the primary driver of activity by dragging out chunks of pure ice out of the nucleus from the sub-solar lobe that appear to be the main source of water in Hartley 2's coma by sublimating slowly as they go away from the nucleus. However, water vapor is released by direct sublimation of the nucleus at the waist without any significant amount of either CO2 or icy grains. The coma structure for a comet with such areas of diverse chemistry differs from the usual models where gases are produced in a homogeneous way from the surface. We use the fully kinetic Direct Simulation Monte Carlo model of Tenishev et al. (Tenishev, V.M., Combi, M.R., Davidsson, B. [2008]. Astrophys. J. 685, 659-677; Tenishev, V.M., Combi, M.R., Rubin, M. [2011]. Astrophys. J. 732, 104-120) applied to Comet 103P/Hartley 2 including sublimating icy grains to reproduce the observations made by EPOXI and ground-based measurements. A realistic bi-lobed nucleus with a succession of active areas with different chemistry was included in the model enabling us to study in details the coma of Hartley 2. The different gas production rates from each area were found by fitting the spectra computed using a line-by-line non-LTE radiative transfer model to the HRI observations. The presence of icy grains with long lifetimes, which are pushed anti-sunward by radiation pressure, explains the observed OH asymmetry with enhancement on the night side of the coma.

A Cruciform Electron Donor-Acceptor Semiconductor with Solid-State Red Emission: 1D/2D Optical Waveguides and Highly Sensitive/Selective Detection of H2S Gas

In this paper, a new cruciform donor–acceptor molecule 2,2'-((5,5'-(3,7-dicyano-2,6-bis(dihexylamino)benzo[1,2-b:4,5-b']difuran-4,8-diyl)bis(thiophene-5,2-diyl))bis (methanylylidene))dimalononitrile (BDFTM) is reported. The compound exhibits both remarkable solid-state red emission and p-type semiconducting behavior. The dual functions of BDFTM are ascribed to its unique crystal structure, in which there are no intermolecular face-to-face π–π interactions, but the molecules are associated by intermolecular CN…π and H-bonding interactions. Firstly, BDFTM exhibits aggregation-induced emission; that is, in solution, it is almost non-emissive but becomes significantly fluorescent after aggregation. The emission quantum yield and average lifetime are measured to be 0.16 and 2.02 ns, respectively. Crystalline microrods and microplates of BDFTM show typical optical waveguiding behaviors with a rather low optical loss coefficient. Moreover, microplates of BDFTM can function as planar optical microcavities which can confine the emitted photons by the reflection at the crystal edges. Thin films show an air-stable p-type semiconducting property with a hole mobility up to 0.0015 cm2V−1s−1. Notably, an OFET with a thin film of BDFTM is successfully utilized for highly sensitive and selective detection of H2S gas (down to ppb levels).

Determination of respiratory gas flow by electrical impedance tomography in an animal model of mechanical ventilation

Background A recent method determines regional gas flow of the lung by electrical impedance tomography (EIT). The aim of this study is to show the applicability of this method in a porcine model of mechanical ventilation in healthy and diseased lungs. Our primary hypothesis is that global gas flow measured by EIT can be correlated with spirometry. Our secondary hypothesis is that regional analysis of respiratory gas flow delivers physiologically meaningful results. Methods In two sets of experiments n = 7 healthy pigs and n = 6 pigs before and after induction of lavage lung injury were investigated. EIT of the lung and spirometry were registered synchronously during ongoing mechanical ventilation. In-vivo aeration of the lung was analysed in four regions-of-interest (ROI) by EIT: 1) global, 2) ventral (non-dependent), 3) middle and 4) dorsal (dependent) ROI. Respiratory gas flow was calculated by the first derivative of the regional aeration curve. Four phases of the respiratory cycle were discriminated. They delivered peak and late inspiratory and expiratory gas flow (PIF, LIF, PEF, LEF) characterizing early or late inspiration or expiration. Results Linear regression analysis of EIT and spirometry in healthy pigs revealed a very good correlation measuring peak flow and a good correlation detecting late flow. PIFEIT = 0.702 · PIFspiro + 117.4, r2 = 0.809; PEFEIT = 0.690 · PEFspiro-124.2, r2 = 0.760; LIFEIT = 0.909 · LIFspiro + 27.32, r2 = 0.572 and LEFEIT = 0.858 · LEFspiro-10.94, r2 = 0.647. EIT derived absolute gas flow was generally smaller than data from spirometry. Regional gas flow was distributed heterogeneously during different phases of the respiratory cycle. But, the regional distribution of gas flow stayed stable during different ventilator settings. Moderate lung injury changed the regional pattern of gas flow. Conclusions We conclude that the presented method is able to determine global respiratory gas flow of the lung in different phases of the respiratory cycle. Additionally, it delivers meaningful insight into regional pulmonary characteristics, i.e. the regional ability of the lung to take up and to release air.