DETERMINATION OF CHLORFENVINPHOS, FIPRONIL, AND CYPERMETHRIN RESIDUES IN MEAT AND BOVINE FAT USING QUECHERS METHOD AND GAS CHROMATOGRAPHY-MASS SPECTROMETRY

Analytic methods were applied and validated to measure residues of chlorfenvinphos, fipronil, and cypermethrin in meat and bovine fat, using the QuEChERS method and gas chromatography-mass spectrometry. For the meat, 2 g of sample, 4mL of acetonitrile, 1.6 g of MgSO4, and 0.4 g of NaCl were used in the liquid-liquid partition, while 80 mg of C18, 80 mg of primary and secondary amine and 150 mg of MgSO4 were employed in the dispersive solid-phase extraction. For the fat, 1 g of sample, 5 mL of hexane, 10 mL of water, 10 mL of acetonitrile, 4 g of MgSO4, and 0.5 g of NaCl were used in the liquid-liquid partition and 50 mg of primary and secondary amine and 150 mg of MgSO4 were used in the dispersive solid-phase extraction. The recovery percentages obtained for the pesticides in meat at different concentrations ranged from 81 to 129% with relative standard deviation below 27%. The corresponding results from the fat ranged from 70 to 123% with relative standard deviation below 25%. The methods showed sensitivity, precision, and accuracy according to EPA standards and quantification limits below the maximum residue limit established by European Union, except for chlorfenvinphos in the fat.

Fatty acid composition in preterm and term breast milk

The aim of this study was to determine and compare the fatty acid (FA) composition of colostrum and mature milk produced by nursing mothers of preterm and at-term newborns, in Florianopolis, SC, Brazil. Low contents of Eicosapentaenoic acid (EPA) (0.02%/colostrum and 0.01%/mature milk for preterm and term milk) and Docosahexaenoic acid (DHA) (colostrum group: 0.10%/preterm and 0.09%/term; mature milk: 0.05%/preterm and 0.03%/term) were determined. The comparison among the groups showed that the elaidic acid content was significantly higher (1.67%) in mature term milk. The content of rumenic acid (conjugated linoleic acid) was significantly higher in at-term colostrum compared with preterm colostrum. When considering the maturity of the milk, there was a significant increase in the percentage of this FA in the preterm group. The results show that, overall, the greatest differences observed were between the colostrums and mature milks for both groups and not between preterm and at-term mothers.

No evidence of selenosis from a selenium-rich diet in the Brazilian Amazon

Selenium (Se) is an essential element and a well-known anti-oxidant. In the Lower Tapajos River region of the Brazilian Amazon, biomarkers of Se range from normal to very high. The local traditional diet includes important Se sources such as Brazil nuts, chicken, game meat and certain fish species. Some studies have reported alterations in keratin structure, gastrointestinal problems and paresthesia in populations with high Se intake. The objective of the present study was to evaluate cutaneous and garlic odor of the breath signs and sentinel symptoms of Se toxicity (selenosis) in relation to Se status in communities along the Tapajos River. Participants (N = 448), aged 15-87 years, were recruited from 12 communities. Se concentrations were measured in blood (B-Se) and plasma (P-Se) by ICP-MS. A nurse performed an examination of the hair, nails, skin and breath for signs of Se toxicity. Interview-administered questionnaires were used to collect information on socio-demographics, medical history and possible symptoms of Se toxicity. In this population, the median levels of B-Se and P-Se were 228.4 mu g/L (range 103.3-1500.2 mu g/L) and 134.8 mu g/L (range 53.6-913.2 mu g/L) respectively. Although B-Se and P-Se surpassed concentrations considered toxic (B-Se: 1000 mu g/L (U.S. EPA, 2002)), no dermal or breath signs or symptoms of Se toxicity were associated with the biomarkers of Se status. In the present study population, where Se intake is mostly from traditional diet, there is no evidence of selenosis. These findings support the need to re-assess Se toxicity considering factors such as the chemical form of Se exposure, route of exposure (inhaled versus ingested), co-exposures to toxic elements such as mercury. Considering the current food transition towards a western diet in the Amazon, further studies should address the possible association between high Se status and cardiometabolic health in this study population. (C) 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Effect of Echium oil compared with marine oils on lipid profile and inhibition of hepatic steatosis in LDLr knockout mice

Abstract Background In an effort to identify new alternatives for long-chain n-3 polyunsaturated fatty acids (LC n-3 PUFA) supplementation, the effect of three sources of omega 3 fatty acids (algae, fish and Echium oils) on lipid profile and inflammation biomarkers was evaluated in LDL receptor knockout mice. Methods The animals received a high fat diet and were supplemented by gavage with an emulsion containing water (CON), docosahexaenoic acid (DHA, 42.89%) from algae oil (ALG), eicosapentaenoic acid (EPA, 19.97%) plus DHA (11.51%) from fish oil (FIS), and alpha-linolenic acid (ALA, 26.75%) plus stearidonic acid (SDA, 11.13%) from Echium oil (ECH) for 4 weeks. Results Animals supplemented with Echium oil presented lower cholesterol total and triacylglycerol concentrations than control group (CON) and lower VLDL than all of the other groups, constituting the best lipoprotein profile observed in our study. Moreover, the Echium oil attenuated the hepatic steatosis caused by the high fat diet. However, in contrast to the marine oils, Echium oil did not affect the levels of transcription factors involved in lipid metabolism, such as Peroxisome Proliferator Activated Receptor α (PPAR α) and Liver X Receptor α (LXR α), suggesting that it exerts its beneficial effects by a mechanism other than those observed to EPA and DHA. Echium oil also reduced N-6/N-3 FA ratio in hepatic tissue, which can have been responsible for the attenuation of steatosis hepatic observed in ECH group. None of the supplemented oils reduced the inflammation biomarkers. Conclusion Our results suggest that Echium oil represents an alternative as natural ingredient to be applied in functional foods to reduce cardiovascular disease risk factors.

Herbicidas no alto rio Poxim, Sergipe e os riscos de contaminação dos recursos hídricos

A crescente atividade agrícola em áreas de mananciais tem causado preocupações quanto à contaminação por herbicidas em áreas agrícolas. O problema se torna mais importante quando a contaminação pode afetar a água para uso humano, como ocorre com a água do Rio Poxim, que abastece a cidade de Aracaju, capital do Estado de Sergipe. O objetivo do estudo foi avaliar o risco de contaminação de águas superficiais e subterrâneas por herbicidas no alto da Sub-bacia do Rio Poxim e detectar a presença dos princípios ativos Diuron e Ametrina, à montante das plantações de cana-de-açúcar. A análise de risco foi realizada mediante critérios da Environmental Protection Agency (EPA), índice de GUS e método de GOSS. Observou-se que vários princípios ativos sofrem risco de lixiviação, demonstrando a importância do monitoramento do rio para controle tanto da qualidade da água como da frequência e volume de herbicidas aplicado na região. A partir do resultado, foi realizado um monitoramento bimensal de julho de 2009 a julho de 2010, em dois pontos de amostragem. As amostras de água foram analisadas em laboratório, onde se, constatou a presença de Diuron e Ametrina. A qualidade da água na Sub-bacia do Rio Poxim está sendo influenciada pelo uso de herbicidas na região. Ocorreu um aumento nas concentrações dos herbicidas na água superficial, durante o período chuvoso, provocado possivelmente pelo escoamento superficial.

Modulation of plasma levels and percentages of incorporation of ω-3 PUFAs in egg yolk under the influence of supplementation sources rich in omega 3 to diet of laying

Hundred forty-four Shaver White laying hens were used over a 4 week experimental period to investigate the effect of 3% of soybean oil, corn oil (MIL), canola oil, flaxseed oil (LIN), salmon oil (SAL) or tuna and sardine oil (SR/AT) added to the diets, upon the fatty acid egg yolk composition, blood plasma levels and incorporation time of each fatty acid into the egg yolk. Hens were allocated into 72 cages and the experimental design was a 6 x 6 randomized factorial model. Hens fed 3% of different oils, responded with increased polyunsaturated fatty acids omega 3 (ω-3 PUFAs), except for corn oil. The addition of flaxseed, soybean or corn oil into the diet increased the PUFAs levels into the egg yolk and in the blood plasma. Adding tuna and sardine oil into the diet increased the concentration of yolk saturated fatty acids. The levels of ω-3 PUFAs were increased in the tuna and sardine oil treatment, while the flaxseed oil increased the plasma fatty acids. The deposition of 349.28 mg/yolk of a-linolenic fatty acids (ALA) was higher in the group fed LIN, while the higher equal to 157.13 mg DHA/yolk was observed in group SR/AT. In the plasma, deposition increased from 0.33% (MIL) for 6.29% ALA (LIN), while that of DHA increase of 0.47% (MIL) for 4.24% (SAL) and 4.48% (SR/AT) and of 0.98% (MIL) for 6.14% (SR/AT) and 8.44% (LIN) of ω-3 PUFAs. The percentage of EPA into the yolk and plasma was higher for the hens fed 3% tuna and sardine oil diet, as well as the levels of yolk DHA. The concentration of DHA into the plasma was higher for the salmon and tuna/sardine oil treatments. The PUFAs yolk decreased during the first eight days of experiment, while the ω-3 PUFAs increased during the same period. The concentration of ALA increased until ten days of experiment, while the percentage of EPA and DHA increased up to the eighth experimental day

Efecto de la Artemia enriquecida con distintas emulsiones comerciales sobre el crecimiento y desarrollo esquelético de larvas de lenguado senegalés (Solea senegalensis Kaup, 1858)

Máster Oficial en Cultivos Marinos. VI Máster Internacional en Acuicultura. Trabajo presentado como requisito parcial para la obtención del Título de Máster Oficial en Cultivos Marinos, otorgado por la Universidad de Las Palmas de Gran Canaria (ULPGC), el Instituto Canario de Ciencias Marinas (ICCM), y el Centro Internacional de Altos Estudios Agronómicos Mediterráneos de Zaragoza (CIHEAM)

Enhancement of gilthead sea bream (Sparus aurata) and sea bass (Dicentrarchus labrax) larval growth by dietary vitamin E en relation to diffetent levels of essential fatty acids

[EN]Most marine fish larvae require high amounts of n-3 HUFA (highly unsaturated fatty acids) such as eicosapentaenoic acid (EPA) and docosahexaenoic acid (DHA) (Watanabe, 1982; Izquierdo, 1996). Fish larvae tissue lipids are also very high in n-3 HUFA, what implies a higher risk of peroxidation (Sargent et al. 1999) and cellular damage (Kanazawa, 1991), requiring then antioxidants to protect them intra- and extra-cellularly from free radical compounds. Vitamin E (Vit E) functions as a chain breaking antioxidant, reacting with the lipid peroxide radical produced and preventing the further reaction with a new PUFA. Hence their requirements are related with the dietary and tissue PUFA contents. The objective of the present study was to determine the effect of dietary Vit E on gilthead sea bream and sea bass survival, growth and stress, at different n-3 HUFA levels.

La inclusión de aceites vegetales en el pienso: Efecto sobre algunos parámetros del sistema inmune de juveniles de dorada (Sparus aurata, L.)

[ES] La escasa disponibilidad y el alto coste del aceite de pescado han impulsado a los científicos a buscar fuentes alternativas a este recurso, como por ejemplo los aceites vegetales. En este estudio hemos evaluado el efecto de dos diferentes fuentes lipídicas vegetales (lino y soja) sobre el estado de salud de la dorada. Los resultados indicaron que tanto una elevada (70%) como la total (100%) sustitución de aceite de pescado por aceites vegetales en la dieta de juveniles de dorada influyen negativamente en el crecimiento y conversión del alimento. Todas las dietas, con excepción de la del 70% de sustitución, presentaron un menor crecimiento y un peso final significativamente menor (p< 0,05) que el control. La composición lipídica dietética se reflejó en los ácidos grasos de los macrófagos del riñón anterior, aunque se observó una incorporación selectiva de ARA y EPA. La expresión de Mx en respuesta a ambos estímulos (bacteria y Poli I: C) fue homogénea en todos los grupos, pero los niveles basales fueron más altos en los peces alimentados con dieta vegetal. Este resultado podría indicar un posible efecto beneficioso de los lípidos vegetales sobre el sistema inmune de los peces.

Optimización del cultivo de diatomeas bentónicas para el cultivo de post-larvas de abalón ("Haliotis tuberculata coccinea" Reeve, 1846)

[EN] Diatom cell quantity and their biochemical composition vary among species and are greatly affected by harvest stage or culture conditions. Biometric parameters, growth, attachment capacity and variations in biochemical composition of four species of benthic diatoms (Amphora sp., Navicula incerta, Nitzschia sp. and Proschkinia sp.) were studied. For biochemical analysis the diatoms were harvested at different stages, in log and stationary phase of growth. The culture conditions were identical for all the experiments, benthic diatoms were cultured during 7 days in F/2 medium at 28.5 ± 1.4 ºC, at different original inoculating densities (50000, 100000, and 250000 cell mL-1), under continuous light of 5403 ± 649 Lux provided by cool white fluorescent lighting. The cultures were neither aerated nor agitated. These results show that the specific density of 10000 cell mL-1 was the best for weekly production: Proschkinia sp. reached the highest cell density of 5.81 x 106 cells mL-1 and Amphora sp. had the highest cell attachment capacity with 12000 cell mm-2, in stationary phase of growth. Protein and lipid content were higher in log phase than in stationary phase for the four diatoms. Amphora sp. in log phase of growth had the highest lipid content of 9.74% dry weight (DW). Polyunsaturated fatty acid (PUFA) content ranged from 23.25% to 38.62% of the total fatty acids (TFA), and the four diatoms tested were richer in n-3 PUFA than in n-6 PUFA. All the diatoms had significant quantities of 20:5n-3 (EPA) ranging between 12.69% and 17.68% of TFA. Benthic diatoms play an important and critical role in abalone culture as they are the principal food source of abalone post-larvae. Therefore, it is necessary to improve diatom quantity and quality to optimize post-larval nutrition and the consistency of production, resulting in an increase in growth and survival of abalones.

Effect of culture system and diet in early larval stages over skeletal deformities development in gilthead sea bream

[ES] Main deformities such as lordosis, opercular deformities and upper/lower jaws shortening are considered as quality descriptors in commercial marine fish fry production and seem to be related with larval culture conditions in early larval stages. The aim of this work was to obtain information about the contribution of the diet and rearing system to the apparition of these abnormalities in gilthead sea bream (Sparus aurata) larvae in semi-industrial scale facilities. For that purpose, two different larval rearing systems semi-intensive and intensive were compared; besides, two different rotifer enrichments, DHA Protein Selco, (Inve Aquaculture, Dendermonde, Belgium) (R1) and Red Pepper Paste, (Bernaqua bvba, Turnhout, Belgium) were tested in the intensive system. Biochemical composition of larvae, preys and commercial products was analysed. At 50 days post hatching six hundred fish per treatment were individually studied under stereoscope and deformity frequency recorded. Besides at 95 days post hatching fry were soft X ray monitored. Both rotifer enrichment and rearing system affected survival, growth and deformity frequency. Rearing system did not affect total larvae fatty acid content except at 20 dah, where DHA were significantly higher and EPA significantly lower in Semi-intensive system. A significantly lower percentage of deformity rates together with better survival and growth were obtained in the semi-intensive system. In dietary treatment, rotifer enrichment significantly affected larval survival. R1 rotifers enrichment significantly (P<0.05) improved survival when compared to fed R2 larvae. The content of DPA was significantly (P<0.05) higher in R2 fed larvae reflecting the R2 rotifers content of this fatty acid. The level of this FA tended to decrease in concordance with the rotifers replacement by artemia in the diet. The effects n-3-HUFA and DPA (22:5n-6) over larval survival and skeletal deformities development is discussed.

Prove di ozonolisi sui fanghi biologici prodotti da impianti di depurazione delle acque reflue urbane

La tecnica di ozonolisi viene applicata ai fanghi biologici derivanti da impianti di depurazione acque reflue urbane, e consiste nell'ottenere, grazie all'ozono, una minor massa fangosa da smaltire e una miglior trattabilità del fango residue. In questo elaborato si prendono in esame le sperimentazioni effettuate a Marina di Ravenna e si estraggono le prime conclusioni gestionali, economiche e ambientali sull'applicabilità del metodo a questo tipo di fango.

Tecniche di risparmio idrico a livello locale e mondiale. Approfondimento sulle buone pratiche agricole per un uso sostenibile dell'acqua

Oltre un miliardo di persone non ha oggi accesso all’acqua potabile; più di due miliardi è il numero di coloro che vivono in condizioni igienico-sanitarie realmente proibitive. Sono 80 i paesi nel mondo (con il 40% della popolazione totale) in cui si riscontra difficoltà di approvvigionamento e presenza di risorse idriche che mancano dei requisiti che dovrebbero essere assicurati per la tutela della salute: quotidianamente e sistematicamente il diritto di accesso all’acqua, che nessun individuo dovrebbe vedersi negato, viene violato. Scarsità di acqua e non omogenea distribuzione sulla superficie terrestre sono fattori che concorrono alla crisi della risorsa, cui contribuiscono processsi di natura ambientale (cambiamenti climatici, desertificazione), di natura economica (le sorti dell’industria agroalimentare, la globalizzazione degli scambi, il bisogno crescente di energia), di natura sociale (migrazioni, urbanizzazione, crescita demografica, epidemie), di natura culturale (passaggio dal rurale all’urbano, dall’agricoltura di sussistenza a quella di profitto). Nell’ottica di uno sviluppo sostenibile un aumento indiscriminato dell’offerta non può costituire soluzione al continuo incremento della domanda di acqua. Si rende pertanto necessaria la definizione di politiche e strumenti di cambiamento nei modelli di consumo e nella pianificazione che consentano una riduzione degli squilibri nella distribuzione e nella gestione della risorsa a livello domestico e civile, industriale, agricolo. L’uso efficiente, e quindi sostenibile, dell’acqua è da perseguirsi secondo le modalità: • Risparmio, inteso come minore consumo di acqua all’inizio del ciclo. • Riciclo dell’acqua in circuito chiuso, inteso come riuso dell’acqua di scarico, o uso multiplo dell’acqua. Una idonea utilizzazione dipende da una idonea progettazione, che abbia come finalità: • La destinazione in via prioritaria delle fonti e delle risorse di più elevata qualità agli usi idropotabili, con una graduale sostituzione del consumo per altri usi con risorse di minore pregio. • La regolamentazione dell’uso delle acque sotterranee, mediante la limitazione del ricorso all’impiego di pozzi solo in mancanza di forniture alternative per uso civile, industriale, agricolo. • L’incentivazione ad un uso razionale della risorsa, anche mediante l’attuazione di idonee politiche tariffarie. • L’aumento dell’efficienza delle reti di adduzione e distribuzione, sia civili che irrigue. • La promozione di uso efficiente, riciclo e recupero di acqua nell’industria. • Il miglioramento dell’efficienza ed efficacia delle tecniche di irrigazione. • La promozione del riutilizzo delle acque nei vari settori. • La diffusione nella pratica domestica di apparati e tecnologie progettati per la riduzione degli sprechi e dei consumi di acqua. In ambito agricolo la necessità di un uso parsimonioso della risorsa impone il miglioramento dell’efficienza irrigua, pari appena al 40%. La regione Emilia Romagna a livello locale, Israele a livello internazionale, forniscono ottimi esempi in termini di efficacia dei sistemi di trasporto e di distribuzione, di buona manutenzione delle strutture. Possibili soluzioni verso le quali orientare la ricerca a livello mondiale per arginare la progressiva riduzione delle riserve idriche sono: • Revisione dei costi idrici. • Recupero delle riserve idriche. • Raccolta dell’acqua piovana. • Miglioramento degli impianti di distribuzione idrica. • Scelta di metodi di coltivazione idonei alle caratteristiche locali. • Scelta di colture a basso fabbisogno idrico. • Conservazione della risorsa attraverso un sistema di irrigazione efficiente. • Opere di desalinizzazione. • Trasferimento idrico su vasta scala da un’area all’altra. Si tratta di tecniche la cui attuazione può incrementare la disponibilità media pro capite di acqua, in particolare di coloro i quali non ne posseggono in quantità sufficiente per bere o sono privi di sistemi igienico-sanitari sufficienti.

Bioremediation of PAHs - Limitations and soultions

Introduction 1.1 Occurrence of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) in the environment Worldwide industrial and agricultural developments have released a large number of natural and synthetic hazardous compounds into the environment due to careless waste disposal, illegal waste dumping and accidental spills. As a result, there are numerous sites in the world that require cleanup of soils and groundwater. Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are one of the major groups of these contaminants (Da Silva et al., 2003). PAHs constitute a diverse class of organic compounds consisting of two or more aromatic rings with various structural configurations (Prabhu and Phale, 2003). Being a derivative of benzene, PAHs are thermodynamically stable. In addition, these chemicals tend to adhere to particle surfaces, such as soils, because of their low water solubility and strong hydrophobicity, and this results in greater persistence under natural conditions. This persistence coupled with their potential carcinogenicity makes PAHs problematic environmental contaminants (Cerniglia, 1992; Sutherland, 1992). PAHs are widely found in high concentrations at many industrial sites, particularly those associated with petroleum, gas production and wood preserving industries (Wilson and Jones, 1993). 1.2 Remediation technologies Conventional techniques used for the remediation of soil polluted with organic contaminants include excavation of the contaminated soil and disposal to a landfill or capping - containment - of the contaminated areas of a site. These methods have some drawbacks. The first method simply moves the contamination elsewhere and may create significant risks in the excavation, handling and transport of hazardous material. Additionally, it is very difficult and increasingly expensive to find new landfill sites for the final disposal of the material. The cap and containment method is only an interim solution since the contamination remains on site, requiring monitoring and maintenance of the isolation barriers long into the future, with all the associated costs and potential liability. A better approach than these traditional methods is to completely destroy the pollutants, if possible, or transform them into harmless substances. Some technologies that have been used are high-temperature incineration and various types of chemical decomposition (for example, base-catalyzed dechlorination, UV oxidation). However, these methods have significant disadvantages, principally their technological complexity, high cost , and the lack of public acceptance. Bioremediation, on the contrast, is a promising option for the complete removal and destruction of contaminants. 1.3 Bioremediation of PAH contaminated soil & groundwater Bioremediation is the use of living organisms, primarily microorganisms, to degrade or detoxify hazardous wastes into harmless substances such as carbon dioxide, water and cell biomass Most PAHs are biodegradable unter natural conditions (Da Silva et al., 2003; Meysami and Baheri, 2003) and bioremediation for cleanup of PAH wastes has been extensively studied at both laboratory and commercial levels- It has been implemented at a number of contaminated sites, including the cleanup of the Exxon Valdez oil spill in Prince William Sound, Alaska in 1989, the Mega Borg spill off the Texas coast in 1990 and the Burgan Oil Field, Kuwait in 1994 (Purwaningsih, 2002). Different strategies for PAH bioremediation, such as in situ , ex situ or on site bioremediation were developed in recent years. In situ bioremediation is a technique that is applied to soil and groundwater at the site without removing the contaminated soil or groundwater, based on the provision of optimum conditions for microbiological contaminant breakdown.. Ex situ bioremediation of PAHs, on the other hand, is a technique applied to soil and groundwater which has been removed from the site via excavation (soil) or pumping (water). Hazardous contaminants are converted in controlled bioreactors into harmless compounds in an efficient manner. 1.4 Bioavailability of PAH in the subsurface Frequently, PAH contamination in the environment is occurs as contaminants that are sorbed onto soilparticles rather than in phase (NAPL, non aqueous phase liquids). It is known that the biodegradation rate of most PAHs sorbed onto soil is far lower than rates measured in solution cultures of microorganisms with pure solid pollutants (Alexander and Scow, 1989; Hamaker, 1972). It is generally believed that only that fraction of PAHs dissolved in the solution can be metabolized by microorganisms in soil. The amount of contaminant that can be readily taken up and degraded by microorganisms is defined as bioavailability (Bosma et al., 1997; Maier, 2000). Two phenomena have been suggested to cause the low bioavailability of PAHs in soil (Danielsson, 2000). The first one is strong adsorption of the contaminants to the soil constituents which then leads to very slow release rates of contaminants to the aqueous phase. Sorption is often well correlated with soil organic matter content (Means, 1980) and significantly reduces biodegradation (Manilal and Alexander, 1991). The second phenomenon is slow mass transfer of pollutants, such as pore diffusion in the soil aggregates or diffusion in the organic matter in the soil. The complex set of these physical, chemical and biological processes is schematically illustrated in Figure 1. As shown in Figure 1, biodegradation processes are taking place in the soil solution while diffusion processes occur in the narrow pores in and between soil aggregates (Danielsson, 2000). Seemingly contradictory studies can be found in the literature that indicate the rate and final extent of metabolism may be either lower or higher for sorbed PAHs by soil than those for pure PAHs (Van Loosdrecht et al., 1990). These contrasting results demonstrate that the bioavailability of organic contaminants sorbed onto soil is far from being well understood. Besides bioavailability, there are several other factors influencing the rate and extent of biodegradation of PAHs in soil including microbial population characteristics, physical and chemical properties of PAHs and environmental factors (temperature, moisture, pH, degree of contamination). Figure 1: Schematic diagram showing possible rate-limiting processes during bioremediation of hydrophobic organic contaminants in a contaminated soil-water system (not to scale) (Danielsson, 2000). 1.5 Increasing the bioavailability of PAH in soil Attempts to improve the biodegradation of PAHs in soil by increasing their bioavailability include the use of surfactants , solvents or solubility enhancers.. However, introduction of synthetic surfactant may result in the addition of one more pollutant. (Wang and Brusseau, 1993).A study conducted by Mulder et al. showed that the introduction of hydropropyl-ß-cyclodextrin (HPCD), a well-known PAH solubility enhancer, significantly increased the solubilization of PAHs although it did not improve the biodegradation rate of PAHs (Mulder et al., 1998), indicating that further research is required in order to develop a feasible and efficient remediation method. Enhancing the extent of PAHs mass transfer from the soil phase to the liquid might prove an efficient and environmentally low-risk alternative way of addressing the problem of slow PAH biodegradation in soil.

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.