Valutazione del rischio di incidente rilevante con contaminazione del suolo: il caso di un oleodotto.

Il presente lavoro di tesi si colloca nell’ambito della valutazione del rischio di incidente rilevante. Ai sensi della normativa europea (direttive Seveso) e del loro recepimento nella legislazione nazionale (D.Lgs. 334/99 e s.m.i.) un incidente rilevante è costituito da un evento incidentale connesso al rilascio di sostanze pericolose in grado di causare rilevanti danni all’uomo e/o all’ambiente. Ora, se da un lato esistono indici di rischio quantitativi per il bersaglio ”uomo” da tempo definiti e universalmente adottati nonché metodologie standardizzate e condivise per il loro calcolo, dall’altro non vi sono analoghi indici di rischio per il bersaglio “ambiente” comunemente accettati né, conseguentemente, procedure per il loro calcolo. Mancano pertanto anche definizioni e metodologie di calcolo di indici di rischio complessivo, che tengano conto di entrambi i bersagli citati dalla normativa. Al fine di colmare questa lacuna metodologica, che di fatto non consente di dare pieno adempimento alle stesse disposizioni legislative, è stata sviluppata all’interno del Dipartimento di Ingegneria Chimica, Mineraria e delle Tecnologie Ambientali dell’Università degli Studi di Bologna una ricerca che ha portato alla definizione di indici di rischio per il bersaglio “ambiente” e alla messa a punto di una procedura per la loro stima. L’attenzione è stata rivolta in modo specifico al comparto ambientale del suolo e delle acque sotterranee (falda freatica) ed ai rilasci accidentali da condotte di sostanze idrocarburiche immiscibili e più leggere dell’acqua, ovvero alle sostanze cosiddette NAPL – Non Acqueous Phase Liquid, con proprietà di infiammabilità e tossicità. Nello specifico si sono definiti per il bersaglio “ambiente” un indice di rischio ambientale locale rappresentato, punto per punto lungo il percorso della condotta, dai volumi di suolo e di acqua contaminata, nonché indici di rischio ambientale sociale rappresentati da curve F/Vsuolo e F/Sacque, essendo F la frequenza con cui si hanno incidenti in grado di provocare contaminazioni di volumi di suolo e di superfici di falda uguali o superiori a Vsuolo e Sacque. Tramite i costi unitari di decontaminazione del suolo e delle acque gli indici di rischio ambientale sociale possono essere trasformati in indici di rischio ambientale sociale monetizzato, ovvero in curve F/Msuolo e F/Macque, essendo F la frequenza con cui si hanno incidenti in grado di provocare inquinamento di suolo e di acque la cui decontaminazione ha costi uguali o superiori a Msuolo ed Macque. Dalla combinazione delle curve F/Msuolo e F/Macque è possibile ottenere la curva F/Mambiente, che esprime la frequenza degli eventi incidentali in grado di causare un danno ambientale di costo uguale o superiore a Mambiente. Dalla curva di rischio sociale per l’uomo ovvero dalla curva F/Nmorti, essendo F la frequenza con cui si verificano incidenti in grado di determinare un numero di morti maggiore o uguale ad Nmorti, tramite il costo unitario della vita umana VSL (Value of a Statistical Life), è possibile ottenete la curva F/Mmorti, essendo F la frequenza con cui si verificano incidenti in grado di determinare un danno monetizzato all’uomo uguale o superiore ad Mmorti. Dalla combinazione delle curve F/Mambiente ed F/Mmorti è possibile ottenere un indice di rischio sociale complessivo F/Mtotale, essendo F la frequenza con cui si verifica un danno economico complessivo uguale o superiore ad Mtotale. La procedura ora descritta è stata implementata in un apposito software ad interfaccia GIS denominato TRAT-GIS 4.1, al fine di facilitare gli onerosi calcoli richiesti nella fase di ricomposizione degli indici di rischio. La metodologia è stata fino ad ora applicata ad alcuni semplici casi di studio fittizi di modeste dimensioni e, limitatamente al calcolo del rischio per il bersaglio “ambiente”, ad un solo caso reale comunque descritto in modo semplificato. Il presente lavoro di tesi rappresenta la sua prima applicazione ad un caso di studio reale, per il quale sono stati calcolati gli indici di rischio per l’uomo, per l’ambiente e complessivi. Tale caso di studio è costituito dalla condotta che si estende, su un tracciato di 124 km, da Porto Marghera (VE) a Mantova e che trasporta greggi petroliferi. La prima parte del lavoro di tesi è consistita nella raccolta e sistematizzazione dei dati necessari alla stima delle frequenze di accadimento e delle conseguenze per l’uomo e per l’ambiente degli eventi dannosi che dalla condotta possono avere origine. In una seconda fase si è proceduto al calcolo di tali frequenze e conseguenze. I dati reperiti hanno riguardato innanzitutto il sistema “condotta”, del quale sono stati reperiti da un lato dati costruttivi (quali il diametro, la profondità di interramento, la posizione delle valvole sezionamento) e operativi (quali la portata, il profilo di pressione, le caratteristiche del greggio), dall’altro informazioni relative alle misure di emergenza automatiche e procedurali in caso di rilascio, al fine di stimare le frequenze di accadimento ed i termini “sorgente” (ovvero le portate di rilascio) in caso di rotture accidentali per ogni punto della condotta. In considerazione delle particolarità della condotta in esame è stata sviluppata una procedura specifica per il calcolo dei termini sorgente, fortemente dipendenti dai tempi degli interventi di emergenza in caso di rilascio. Una ulteriore fase di raccolta e sistematizzazione dei dati ha riguardato le informazioni relative all’ambiente nel quale è posta la condotta. Ai fini del calcolo del rischio per il bersaglio “uomo” si sono elaborati i dati di densità abitativa nei 41 comuni attraversati dall’oleodotto. Il calcolo dell’estensione degli scenari incidentali dannosi per l’uomo è stato poi effettuato tramite il software commerciale PHAST. Allo scopo della stima del rischio per il bersaglio “ambiente” è stata invece effettuata la caratterizzazione tessiturale dei suoli sui quali corre l’oleodotto (tramite l’individuazione di 5 categorie di terreno caratterizzate da diversi parametri podologici) e la determinazione della profondità della falda freatica, al fine di poter calcolare l’estensione della contaminazione punto per punto lungo la condotta, effettuando in tal modo l’analisi delle conseguenze per gli scenari incidentali dannosi per l’ambiente. Tale calcolo è stato effettuato con il software HSSM - Hydrocarbon Spill Screening Model gratuitamente distribuito da US-EPA. La ricomposizione del rischio, basata sui risultati ottenuti con i software PHAST e HSSM, ha occupato la terza ed ultima fase del lavoro di tesi; essa è stata effettuata tramite il software TRAT-GIS 4.1, ottenendo in forma sia grafica che alfanumerica gli indici di rischio precedentemente definiti. L’applicazione della procedura di valutazione del rischio al caso dell’oleodotto ha dimostrato come sia possibile un’analisi quantificata del rischio per l’uomo, per l’ambiente e complessivo anche per complessi casi reali di grandi dimensioni. Gli indici rischio ottenuti consentono infatti di individuare i punti più critici della condotta e la procedura messa a punto per il loro calcolo permette di testare l’efficacia di misure preventive e protettive adottabili per la riduzione del rischio stesso, fornendo al tempo gli elementi per un’analisi costi/benefici connessa all’implementazione di tali misure. Lo studio effettuato per la condotta esaminata ha inoltre fornito suggerimenti per introdurre in alcuni punti della metodologia delle modifiche migliorative, nonché per facilitare l’analisi tramite il software TRAT-GIS 4.1 di casi di studio di grandi dimensioni.

Sintesi e caratterizzazione di metallo-esacianometallati per il recupero di terre rare

In questo lavoro di tesi è stata investigata la possibilità di utilizzare i metallo-esacianoferrati, in particolare il nichel-esacianoferrato (NiHCF) ed indio-esacianoferrato (InHCF), come setacci ionici, per la rimozione selettiva di cationi di terre rare. In particolare si è voluto studiare l’influenza di cationi diversi dal K+ e la loro capacità di intercalare nel reticolo cristallino dell’InHCF e NiHCF. Grazie alla proprietà di scambio ionico, gli esacianoferrati sono in grado di fungere da setacci ionici. I cationi (ad esempio K+) intercalati nella struttura possono essere scambiati con cationi più pesanti, fino al raggiungimento di un certo limite, dopo il quale un ulteriore scambio è sfavorito dalle interazioni repulsive tra gli ioni carichi positivamente. I campioni di indio-esacianoferrato (InHCF) e nichel-esacianoferrato (NiHCF) sono stati sintetizzati sia per via elettrochimica che per via chimica e sono stati caratterizzati utilizzando tecniche elettrochimiche (in particolare la voltammetria ciclica), IR, XRF, TGA e TEM. In questo studio è stato dimostrato come l’InHCF ed il NiHCF riescano a scambiare in modo selettivo cationi di terre rare e possano quindi essere considerati ottimi candidati nella sintesi e produzione di setacci molecolari.

Application of XRF and correspondence analysis to provenance studies of coastal and inland archaeological pottery from the Mngeni river area, South Africa

XRF spectrometry was applied to provenance studies of Iron Age pottery specimens that originated from the Mngeni river area in South Africa. Ten transition metals (Sc to Zn) mere determined in 107 potsherds, excavated from four different sites. The data were subjected to a computerized mathematical technique (correspondence analysis), which was used to group the samples according to the similarity of their elemental distributions. The groupings were interpreted in terms of social or cultural interaction between the sites. (C) 1997 by John Wiley & Sons, Ltd.

Análise de cobertura de metal-metal por XRF

A proposta do referente estudo foi medir a espessura do depósito de um metal em outro metal base, ou seja, utilizar o processo eletroquímico de Galvanoplastia ou eletrodeposição deste metal, por meio da técnica de fluorescência de raios X (XRF). O uso desta técnica justificou-se pelo interesse em reduzir os custos excessivos durante o processo eletroquímico, bem como, minimizar as possíveis margens de erros para obter resultados satisfatórios nas medidas. Neste trabalho, incluíram-se as medidas da espessura do Níquel (Ni) e análises da intensidade de radiação incidentes e a radiação atenuante, em função da espessura dos elementos Cromo (Cr) e Zinco (Zn), considerando como metal base o elemento Ferro (Fe). Em decorrência disso, em todos os casos foram simulados os processos de deposição do metal onde foram incluídos os resultados de absorção de raios X, além de desprezar a influência de outros fatores como a temperatura, o pH, o tratamento de superfície, entre outros, os quais são necessários para considerar em cada caso.

Simulação com o código GEANT4 de medida de espessura de revestimento metálico em metal por XRF

Nesta dissertação são apresentados resultados de simulações Monte Carlo de fluorescência de raios X (XRF), utilizando o programa GEANT4, para medidas de espessura de revestimento metálico (Ni e Zn) em base metálica (Fe). As simulações foram feitas para dois tamanhos de espessura para cada metal de revestimento, (5μm e 10μm), com passos de 0,1 μm e 0,001 μm e com 106 histórias. No cálculo da espessura do revestimento foram feitas as aproximações de feixe de raios X monoenegético, com a análise da transmissão apenas da energia do K-alfa e para uma geometria compatível com um sistema real de medição (ARTAX-200). Os resultados mostraram a eficiência da metodologia de simulação e do cálculo da espessura do revestimento, o que permitirá futuros cálculos, inclusive para multirevestimentos metálicos em base metálica.

微量样品制样时不灼烧、不称重量、不固定体积对XRF分析结果的影响

XRF法分析毫克量级的微量试样,采用不灼烧、不称重量、不固定体积的制样方法,并与灼烧、称重量、固定体积的制样方法比较,分析结果非常接近。文中还讨论了此法用于实际样品分析应注意的几个问题。

XRF聚酯薄膜-薄纸片法测定微量稀土元素

本方法是用贴在聚酯薄膜上的薄纸片来控制样品面积和富集被测元素,可用于绝对量的X射线荧光光谱分析,可测定比普通滤纸片法要求溶液浓度低50—100倍的样品溶液。该方法使用计算机进行谱线干扰校正、背景扣除,并使用最小二乘法进行线性回归。此方法具有快速、简便、灵敏、准确的特点。

Lacustrine evidence of Holocene environmental change from three Faroese lakes: a multiproxy XRF and stable isotope study

The vegetation history of the Faroe Islands has been investigated in numerous studies all broadly showing that the early-Holocene vegetation of the islands largely consisted of fellfield with gravely and rocky soils formed under a continental climate which shifted to an oceanic climate around 10,000 cal yr BP when grasses, sedges and finally shrubs began to dominant the islands. Here we present data from three lake sediment cores and show a much more detailed history from geochemical and isotope data. These data show that the Faroe Islands were deglaciated by the end of Younger Dryas (11,700 10,300 cal yr BP), at this time relatively high sedimentation rates with high delta C-13 imply poor soil development. delta C-13, Ti and chi data reveal a much more stable and warm mid-Holocene until 7410 cal yr BP characterised by increasing vegetation cover and build up of organic soils towards the Holocene thermal maximum around 7400 cal yr BP. The final meltdown of the Laurentide ice sheet around 7000 cal yr BP appears to have impacted both ocean and atmospheric circulation towards colder conditions on the Faroe Islands. This is inferred by enhanced weathering and increased deposition of surplus sulphur (sea spray) and erosion in the highland lakes from about 7400 cal yr BP. From 4190 cal yr BP further cooling is believed to have occurred as a consequence for increased soil erosion due to freeze/thaw sequences related to oceanic and atmospheric variability. This cooling trend appears to have advanced further from 3000 cal yr BR A short period around 1800 cal yr BP appears as a short warm and wet phase in between a general cooling characterised by significant soil erosion lasting until 725 cal yr BP. Interestingly, increased soil erosion seems to have begun at 1360 cal yr BP, thus significantly before the arrival of the first settlers on the Faroe Island around 1150 cal yr BP, although additional erosion took place around 1200 cal yr BP possibly as a consequence of human activities. Hence it appears that if humans caused a change in the Faroe landscape in terms of erosion they in fact accelerated a process that had already started. Soil erosion was a dominant landscape factor during the Little Ice Age, but climate related triggers can hardly be distinguished from human activities. (c) 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.

The metamorphosis of supernova SN 2008D/XRF 080109: A link between supernovae and GRBs/hypernovae

The only supernovae (SNe) to show gamma-ray bursts ( GRBs) or early x-ray emission thus far are overenergetic, broad- lined type Ic SNe ( hypernovae, HNe). Recently, SN 2008D has shown several unusual features: (i) weak x-ray flash (XRF), (ii) an early, narrow optical peak, (iii) disappearance of the broad lines typical of SN Ic HNe, and (iv) development of helium lines as in SNe Ib. Detailed analysis shows that SN 2008D was not a normal supernova: Its explosion energy (E approximate to 6 x 10(51) erg) and ejected mass [similar to 7 times the mass of the Sun ( M.)] are intermediate between normal SNe Ibc and HNe. We conclude that SN 2008D was originally a similar to 30 M. star. When it collapsed, a black hole formed and a weak, mildly relativistic jet was produced, which caused the XRF. SN 2008D is probably among the weakest explosions that produce relativistic jets. Inner engine activity appears to be present whenever massive stars collapse to black holes.

The Early Asymmetries of Supernova 2008D/XRF 080109

Spectropolarimetry of the Type Ib SN 2008D, associated with the X-ray Flash (XRF) 080109, at two separate epochs, is presented. The epochs of these observations correspond to V-band light curve maximum and 15 days after light curve maximum (or 21 and 36 days after the XRF). We find SN 2008D to be significantly polarized, although the largest contribution is due to the interstellar polarization component of Q ISP = 0% ± 0.1% and U ISP = -1.2% ± 0.1%. At the two epochs, the spectropolarimetry of SN 2008D is classified as being D1+L(He I)+L(Ca II). The intrinsic polarization of continuum wavelength regions is <0.4%, at both epochs, implying an asymmetry of the photosphere of <10%. Similar to other Type Ibc SNe, such as 2005bf, 2006aj, and 2007gr, we observed significant polarization corresponding to the spectral features of Ca II, He I, Mg I, Fe II and, possibly, O I ?7774, about a close-to-spherically symmetric photosphere. We introduce a new plot showing the chemically distinct line-forming regions in the ejecta and comment on the apparent ubiquity of highly polarized high-velocity Ca II features in Type Ibc SNe. The polarization angle of Ca II IR triplet was significantly different, at both epochs, to those of the other species, suggesting high-velocity Ca II forms in a separate part of the ejecta. The apparent structure in the outer layers of SN 2008D has implications for the interpretation of the early-time X-ray emission associated with shock breakout. We present two scenarios, within the jet-torus paradigm, which explain the lack of an apparent geometry discontinuity between the two observations: (1) a jet which punched a hole straight through the progenitor and deposited Ni outside the ejecta and (2) a jet which stalled inside the radius of the photosphere as observed at the second epoch. The lack of a peculiar polarization signature, suggesting strongly asymmetric excitation of the ejecta, and the reported properties of the shock-breakout favor the second scenario.

Rapid and nondestructive measurement of labile Mn, Cu, Zn, Pb and As in DGT by using field portable-XRF

The technique of diffusive gradients in thin films (DGT) is often employed to quantify labile metals in situ; however, it is a challenge to perform the measurements in-field. This study evaluated the capability of field-portable X-ray fluorescence (FP-XRF) to swiftly generate elemental speciation information with DGT. Biologically available metal ions in environmental samples passively preconcentrate in the thin films of DGT devices, providing an ideal and uniform matrix for XRF nondestructive detection. Strong correlation coefficients (r > 0.992 for Mn, Cu, Zn, Pb and As) were obtained for all elements during calibration. The limits of quantitation (LOQ) for the investigated elements of FP-XRF on DGT devices are 2.74 for Mn, 4.89 for Cu, 2.89 for Zn, 2.55 for Pb, and 0.48 for As (unit: µg cm(-2)). When Pb and As co-existed in the solution trials, As did not interfere with Pb detection when using Chelex-DGT. However, there was a significant enhancement of the Pb reading attributed to As when ferrihydrite binding gels were tested, consistent with Fe-oxyhydroxide surfaces absorbing large quantities of As. This study demonstrates the value of the FP-XRF technique to rapidly and nondestructively detect the metals accumulated in DGT devices, providing a new and simple diagnostic tool for on-site environmental monitoring of labile metals/metalloids

Uso del suolo e accessi in stazione: un’analisi di regressione multipla per la rete metropolitana di Napoli

Obiettivo dello studio è l’esame delle relazioni esistenti tra il numero di accessi alle stazioni della metropolitana e le caratteristiche di uso del suolo di ciascuna area di influenza. A questo scopo è stata implementata un’analisi di regressione lineare multipla, utilizzando come variabile indipendente il numero di viaggiatori in ingresso alle stazioni e come variabili dipendenti le caratteristiche socio-economiche e di uso del suolo delle aree urbane che circondano le stazioni. L’utilizzo di tecniche GIS ha permesso la costruzione del database e la visualizzazione su mappe tematiche dei risultati. In sintesi dallo studio emerge che il flusso di passeggeri è influenzato in misura prevalente dall’indice di connessione nelle aree centrali, dalla densità di addetti nelle aree periferiche e dalla densità residenziale e dal mix funzionale nelle aree di stazione suburbane. I risultati di questo studio possono contribuire al processo decisionale ed alla definizione di strategie di Transit Oriented Development al fine di incrementare l’utilizzo della rete su ferro o viceversa possono essere utilizzati per la valutazione di pratiche di uso del suolo.

Cohousing di pianura. Ripensare l’abitare in chiave solidale e a zero consumo di suolo

Le riflessioni che seguono intendono offrire un contributo al dibattito sulle nuove forme di abitare intese principalmente come attitudini relazionali che, nel loro prendere forma, producono spazi dando voce quella vocazione comunitaria sempre più diffusa nella nostra società contemporanea. L’occasione di seguire da vicino il processo di trasformazione di un Gruppo di Acquisto Solidale (Gas), costituito per iniziativa di alcuni cittadini ferraresi, in un gruppo di aspiranti cohousers, seguendone le fasi di apprendimento collettivo, di dialogo con le istituzioni locali e con i diversi attori che progressivamente entrano in gioco, si inserisce in una più vasta ricerca, da tempo portata avanti da chi scrive, sulla natura delle politiche pubbliche per la città e per il territorio, con particolare riguardo a contesti relativamente marginali di cui la regione del Delta del Po può essere considerata una concreta espressione.

Analytical methodologies based on X-Ray Fluorescence Spectrometry (XRF) and Inductively Couple Plasma Spectroscopy (ICP) for the assessment of metal dispersal around mining environments

La investigació que es presenta en aquesta tesi es centra en l'aplicació i millora de metodologies analítiques existents i el desenvolupament de nous procediments que poden ser utilitzats per a l'estudi dels efectes ambientals de la dispersió dels metalls entorn a les zones mineres abandonades. En primer lloc, es van aplicar diferents procediments d'extracció simple i seqüencial per a estudiar la mobilitat, perillositat i bio-disponibilitat dels metalls continguts en residus miners de característiques diferents. Per altra banda, per a estudiar les fonts potencials de Pb en la vegetació de les zones mineres d'estudi, una metodologia basada en la utilització de les relacions isotòpiques de Pb determinades mitjançant ICP-MS va ser avaluada. Finalment, tenint en compte l'elevat nombre de mostres analitzades per a avaluar l'impacte de les activitats mineres, es va considerar apropiat el desenvolupament de mètodes analítics d'elevada productivitat. En aquest sentit la implementació d'estratègies quantitatives així com l'aplicació de les millores instrumentals en els equips de XRF han estat avaluades per a aconseguir resultats analítics fiables en l'anàlisi de plantes. A més, alguns paràmetres de qualitat com la precisió, l'exactitud i els límits de detecció han estat curosament determinats en les diverses configuracions de espectròmetres de XRF utilitzats en el decurs d'aquest treball (EDXRF, WDXRF i EDPXRF) per a establir la capacitat de la tècnica de XRF com a tècnica alternativa a les clàssiques comunament aplicades en la determinació d'elements en mostres vegetals.