Chemistry of aerosol particles and fog droplets during fall-winter season in the Po Valley

Air quality represents a key issue in the so-called pollution “hot spots”: environments in which anthropogenic sources are concentrated and dispersion of pollutants is limited. One of these environments, the Po Valley, normally experiences exceedances of PM10 and PM2.5 concentration limits, especially in winter when the ventilation of the lower layers of the atmosphere is reduced. This thesis provides a highlight of the chemical properties of particulate matter and fog droplets in the Po Valley during the cold season, when fog occurrence is very frequent. Fog-particles interactions were investigated with the aim to determine their impact on the regional air quality. Size-segregated aerosol samples were collected in Bologna, urban site, and San Pietro Capofiume (SPC), rural site, during two campaigns (November 2011; February 2013) in the frame of Supersito project. The comparison between particles size-distribution and chemical composition in both sites showed the relevant contribution of the regional background and secondary processes in determining the Po Valley aerosol concentration. Occurrence of fog in November 2011 campaign in SPC allowed to investigate the role of fog formation and fog chemistry in the formation, processing and deposition of PM10. Nucleation scavenging was investigated with relation to the size and the chemical composition of particles. We found that PM1 concentration is reduced up to 60% because of fog scavenging. Furthermore, aqueous-phase secondary aerosol formation mechanisms were investigated through time-resolved measurements. In SPC fog samples have been systematically collected and analysed since the nineties; a 20 years long database has been assembled. This thesis reports for the first time the results of this long time series of measurements, showing a decrease of sulphate and nitrate concentration and an increase of pH that reached values close to neutrality. A detailed discussion about the occurred changes in fog water composition over two decades is presented.

Sviluppo di tecniche per la progettazione delle reti di monitoraggio della qualita' dell'aria

L’obiettivo del lavoro consiste nell’implementare una metodologia operativa volta alla progettazione di reti di monitoraggio e di campagne di misura della qualità dell’aria con l’utilizzo del laboratorio mobile, ottimizzando le posizioni dei dispositivi di campionamento rispetto a differenti obiettivi e criteri di scelta. La revisione e l’analisi degli approcci e delle indicazioni fornite dalla normativa di riferimento e dai diversi autori di lavori scientifici ha permesso di proporre un approccio metodologico costituito da due fasi operative principali, che è stato applicato ad un caso studio rappresentato dal territorio della provincia di Ravenna. La metodologia implementata prevede l’integrazione di numerosi strumenti di supporto alla valutazione dello stato di qualità dell’aria e degli effetti che gli inquinanti atmosferici possono generare su specifici recettori sensibili (popolazione residente, vegetazione, beni materiali). In particolare, la metodologia integra approcci di disaggregazione degli inventari delle emissioni attraverso l’utilizzo di variabili proxy, strumenti modellistici per la simulazione della dispersione degli inquinanti in atmosfera ed algoritmi di allocazione degli strumenti di monitoraggio attraverso la massimizzazione (o minimizzazione) di specifiche funzioni obiettivo. La procedura di allocazione sviluppata è stata automatizzata attraverso lo sviluppo di un software che, mediante un’interfaccia grafica di interrogazione, consente di identificare delle aree ottimali per realizzare le diverse campagne di monitoraggio

Valutazione della mobilita' di contaminanti inorganici tramite test di cessione su matrici ambientali contaminate

La caratterizzazione di sedimenti contaminati è un problema complesso, in questo lavoro ci si è occupati di individuare una metodologia di caratterizzazione che tenesse conto sia delle caratteristiche della contaminazione, con analisi volte a determinare il contenuto totale di contaminanti, sia della mobilità degli inquinanti stessi. Una adeguata strategia di caratterizzazione può essere applicata per la valutazione di trattamenti di bonifica, a questo scopo si è valutato il trattamento di soil washing, andando ad indagare le caratteristiche dei sedimenti dragati e del materiale in uscita dal processo, sabbie e frazione fine, andando inoltre a confrontare le caratteristiche della sabbia in uscita con quelle delle sabbie comunemente usate per diverse applicazioni. Si è ritenuto necessario indagare la compatibilità dal punto di vista chimico, granulometrico e morfologico. Per indagare la mobilità si è scelto di applicare i test di cessione definiti sia a livello internazionale che italiano (UNI) e quindi si sono sviluppate le tecnologie necessarie alla effettuazione di test di cessione in modo efficace, automatizzando la gestione del test a pHstat UNI CEN 14997. Questo si è reso necessario a causa della difficoltà di gestire il test manualmente, per via delle tempistiche difficilmente attuabili da parte di un operatore. Le condizioni redox influenzano la mobilità degli inquinanti, in particolare l’invecchiamento all’aria di sedimenti anossici provoca variazioni sensibili nello stato d’ossidazione di alcune componenti, incrementandone la mobilità, si tratta quindi di un aspetto da considerare quando si individuano le adeguate condizioni di stoccaggio-smaltimento, si è eseguita a questo scopo una campagna sperimentale.

Approccio multidisciplinare per le valutazioni ambientali: Problematiche e sinergie in un uso combinato delle metodologie life cycle assessment (lca) e risk assessment (ra)

In questo lavoro di tesi si è elaborato un quadro di riferimento per l’utilizzo combinato di due metodologie di valutazione di impatti LCA e RA, per tecnologie emergenti. L’originalità dello studio sta nell’aver proposto e anche applicato il quadro di riferimento ad un caso studio, in particolare ad una tecnologia innovativa di refrigerazione, basata su nanofluidi (NF), sviluppata da partner del progetto Europeo Nanohex che hanno collaborato all’elaborazione degli studi soprattutto per quanto riguarda l’inventario dei dati necessari. La complessità dello studio è da ritrovare tanto nella difficile integrazione di due metodologie nate per scopi differenti e strutturate per assolvere a quegli scopi, quanto nel settore di applicazione che seppur in forte espansione ha delle forti lacune di informazioni circa processi di produzione e comportamento delle sostanze. L’applicazione è stata effettuata sulla produzione di nanofluido (NF) di allumina secondo due vie produttive (single-stage e two-stage) per valutare e confrontare gli impatti per la salute umana e l’ambiente. Occorre specificare che il LCA è stato quantitativo ma non ha considerato gli impatti dei NM nelle categorie di tossicità. Per quanto concerne il RA è stato sviluppato uno studio di tipo qualitativo, a causa della problematica di carenza di parametri tossicologici e di esposizione su citata avente come focus la categoria dei lavoratori, pertanto è stata fatta l’assunzione che i rilasci in ambiente durante la fase di produzione sono trascurabili. Per il RA qualitativo è stato utilizzato un SW specifico, lo Stoffenmanger-Nano che rende possibile la prioritizzazione dei rischi associati ad inalazione in ambiente di lavoro. Il quadro di riferimento prevede una procedura articolata in quattro fasi: DEFINIZIONE SISTEMA TECNOLOGICO, RACCOLTA DATI, VALUTAZIONE DEL RISCHIO E QUANTIFICAZIONE DEGLI IMPATTI, INTERPRETAZIONE.

L'identita dei luoghi

La sempre maggiore importanza data al luogo, soprattutto dalla normativa attraverso il codice dei Beni Culturali e del Paesaggio, obbliga i progettisti a prestare maggiore attenzione al contesto in cui operano. I luoghi non possono più essere concepiti come spazi neutri capaci di accogliere qualsiasi forma di progetto, ma devono essere studiati e compresi nella loro essenza più profonda. In aiuto viene il concetto di Genius loci che fin dall'epoca romana soprassedeva i luoghi obbligando l'uomo a scendere a patti con esso prima di qualsiasi pratica progettuale. Nel tempo questo concetto si è trasformato ed ha mutato di senso, andando a coincidere con l'identità propria di un determinato luogo. Per luogo si intende una somma complessa di più elementi non scindibili e in rapporto tra loro nel costruirne l'identità specifica. Capire e rispettare l'identità di un luogo significa capire e rispettare il Genius loci. Filo conduttore di questa disamina è il saggio di Christian Norberg-Schulz “Genius loci. Paesaggio ambiente architettura”, in cui i temi del luogo e dell‟identità vengono trattati principalmente in chiave architettonica. Partendo da questo ho cercato di mettere in evidenza questi concetti in tre progetti sviluppati a scale diverse, evidenziandone l‟applicazione e le problematiche in tre ambiti differenti. I progetti presi in esame sono: in ambito rurale, l‟ecovillaggio sviluppato a San Biagio; in ambito urbano, la riqualificazione di un‟area industriale a Forlimpopoli; in ambito metropolitano, il progetto di abitazioni collettive a Bogotá.

Biomechanics of the distal radio-ulnar joint: A finite element study (biomeccanica dell'articolazione radio-ulnare distale: Studio agli elementi finiti)

Il metodo agli elementi finiti è stato utilizzato per valutare la distribuzione dei carichi e delle deformazioni in numerose componenti del corpo umano. L'applicazione di questo metodo ha avuto particolare successo nelle articolazioni con geometria semplice e condizioni di carico ben definite, mentre ha avuto un impatto minore sulla conoscenza della biomeccanica delle articolazioni multi-osso come il polso. Lo scopo di questo lavoro è quello di valutare gli aspetti clinici e biomeccanici dell’articolazione distale radio-ulnare, attraverso l’utilizzo di metodi di modellazione e di analisi agli elementi finiti. Sono stati progettati due modelli 3D a partire da immagini CT, in formato DICOM. Le immagini appartenevano ad un paziente con articolazione sana e ad un paziente con articolazione patologica, in particolare si trattava di una dislocazione ulnare traumatica. Le componenti principali dei modelli presi in considerazione sono stati: radio, ulna, cartilagine, legamento interosso, palmare e distale. Per la realizzazione del radio e dell’ulna sono stati utilizzati i metodi di segmentazione “Thresholding” e “RegionGrowing” sulle immagini e grazie ad operatori morfologici, è stato possibile distinguere l’osso corticale dall’osso spongioso. Successivamente è stata creata la cartilagine presente tra le due ossa, attraverso operazioni di tipo booleano. Invece, i legamenti sono stati realizzati prendendo i punti-nodo del radio e dell’ulna e formando le superfici tra di essi. Per ciascuna di queste componenti, sono state assegnate le corrispondenti proprietà dei materiali. Per migliorare la qualità dei modelli, sono state necessarie operazioni di “Smoothing” e “Autoremesh”. In seguito, è stata eseguita un’analisi agli elementi finiti attraverso l’uso di vincoli e forze, così da simulare il comportamento delle articolazioni. In particolare, sono stati simulati lo stress e la deformazione. Infine, grazie ai risultati ottenuti dalle simulazioni, è stato possibile verificare l’eventuale rischio di frattura in differenti punti anatomici del radio e dell’ulna nell’articolazione sana e patologica.

Statistical mechanics formalism and methods for the analysis of real networks

This thesis provides a thoroughly theoretical background in network theory and shows novel applications to real problems and data. In the first chapter a general introduction to network ensembles is given, and the relations with “standard” equilibrium statistical mechanics are described. Moreover, an entropy measure is considered to analyze statistical properties of the integrated PPI-signalling-mRNA expression networks in different cases. In the second chapter multilayer networks are introduced to evaluate and quantify the correlations between real interdependent networks. Multiplex networks describing citation-collaboration interactions and patterns in colorectal cancer are presented. The last chapter is completely dedicated to control theory and its relation with network theory. We characterise how the structural controllability of a network is affected by the fraction of low in-degree and low out-degree nodes. Finally, we present a novel approach to the controllability of multiplex networks

Administración y Bienes Culturales. Una comparación entre Italia y España

En este estudio se analizó la Administración Pública que tiene el encargo de la tutela y revalorización del Patrimonio Cultural, en una perspectiva comparativa entre los dos países. La investigación se dividió en dos partes. Una primera en la que se analizan las soluciones legales adoptadas por los diversos regímenes durante los siglos. Se busca analizar la respuesta legal dada históricamente a los problemática social de la conservación del Patrimonio Cultural y entender las políticas que la Administración había adoptado finalmente. Este histórico viaje terminará con la legislación vigente, y con el análisis de la Legislación inminentemente anterior, que ha sentado las bases de la actual estructura de la Administración Pública, que ejercerá las competencias relativas a la protección del patrimonio cultural. El estudio continúa con una segunda parte en la que, con dos capítulos, se procede a examinar la legislación que regula la organización de la Administración Pública tanto de Italia como de España. En cada uno de los países se analizan todos los niveles territoriales, así como los organismos o instituciones autónomas creadas dentro de los Organismos Públicos de cada Estado. El tercer capítulo supone una comparación y una crítica de ambas organizaciones. Ambas estructuras en ocasiones han surgido a partir de un punto en común, incluso, a pesar de haber tenido evoluciones distintas de conformidad a la especificidad del país, todavía presentan similitudes. Por otra parte, ambos países se han visto perjudicadas recientemente por las políticas relacionadas con los recortes en el gasto público, lo que llevó a la reducción de la Administración Pública, aunque no de un modo tan satisfactorio, como esperábamos. El estudio finaliza con las conclusiones obtenidas tras el análisis concienzudo de ambas administraciones.

La gestione delle relazioni tra soggetto produttore e risorse archivistiche nel semantic web. Un modello ontologico

La ricerca nel campo del cultural heritage management ha adottato negli ultimi decenni le tecnologie web quali strumenti privilegiati per stabilire i nuovi approcci e indirizzi nella valorizzazione della conoscenza. Questa tesi si colloca nell'ambito interdisciplinare tra le scienze umanistiche e informatiche e si fonda sulla consapevolezza del reciproco arricchimento che può derivare dal continuo confronto, le une disponendo di mezzi più espressivi e popolari per divulgare il proprio patrimonio e le altre usufruendo di “materia prima” autorevole (ossia dati strutturati di qualità e alto livello di fiducia) in fase di sperimentazione. Lo studio dei punti di tangenza tra le discipline muove da due ambiti precisi, ovvero le applicazioni informatiche nel campo dell'archivistica e gli sviluppi del semantic web nel settore delle digital humanities.

Advanced aspects of radiation protection in the use of particle accelerators in the medical field

In this work, the well-known MC code FLUKA was used to simulate the GE PETrace cyclotron (16.5 MeV) installed at “S. Orsola-Malpighi” University Hospital (Bologna, IT) and routinely used in the production of positron emitting radionuclides. Simulations yielded estimates of various quantities of interest, including: the effective dose distribution around the equipment; the effective number of neutron produced per incident proton and their spectral distribution; the activation of the structure of the cyclotron and the vault walls; the activation of the ambient air, in particular the production of 41Ar, the assessment of the saturation yield of radionuclides used in nuclear medicine. The simulations were validated against experimental measurements in terms of physical and transport parameters to be used at the energy range of interest in the medical field. The validated model was also extensively used in several practical applications uncluding the direct cyclotron production of non-standard radionuclides such as 99mTc, the production of medical radionuclides at TRIUMF (Vancouver, CA) TR13 cyclotron (13 MeV), the complete design of the new PET facility of “Sacro Cuore – Don Calabria” Hospital (Negrar, IT), including the ACSI TR19 (19 MeV) cyclotron, the dose field around the energy selection system (degrader) of a proton therapy cyclotron, the design of plug-doors for a new cyclotron facility, in which a 70 MeV cyclotron will be installed, and the partial decommissioning of a PET facility, including the replacement of a Scanditronix MC17 cyclotron with a new TR19 cyclotron.

Assessment and optimization of chemical industrial processes from a life cycle perspective

During the PhD program in chemistry, curriculum in environmental chemistry, at the University of Bologna the sustainability of industry was investigated through the application of the LCA methodology. The efforts were focused on the chemical sector in order to investigate reactions dealing with the Green Chemistry and Green Engineering principles, evaluating their sustainability in comparison with traditional pathways by a life cycle perspective. The environmental benefits associated with a reduction in the synthesis steps and the use of renewable feedstock were assessed through a holistic approach selecting two case studies with high relevance from an industrial point of view: the synthesis of acrylonitrile and the production of acrolein. The current approach wants to represent a standardized application of LCA methodology to the chemical sector, which could be extended to several case studies, and also an improvement of the current databases, since the lack of data to fill the inventories of the chemical productions represent a huge limitation, difficult to overcome and that can affects negatively the results of the studies. Results emerged from the analyses confirms that the sustainability in the chemical sector should be evaluated from a cradle-to-gate approach, considering all the stages and flows involved in each pathways in order to avoid shifting the environmental burdens from a steps to another. Moreover, if possible, LCA should be supported by other tools able to investigate the other two dimensions of sustainability represented by the social and economic issues.

Il patrimonio storico artistico dell'ex convento delle monache domenicane di Modena

La tesi magistrale esamina il patrimonio storico-artistico dell'ex convento delle Dominicane di Modena, ricostruisce la storia dalla fondazione alla chiusura del monastero e ne analizza le opere d'arte attraverso uno studio iconografico e stilistico.

Le virtù elettriche del lucido pennello. Sulla traduzione italiana del Treatise of electricity di Tiberio Cavallo

Questa tesi ha per argomento l'analisi linguistica della traduzione italiana del Treatise of electricity di Tiberio Cavallo (1777) ad opera di Ferdinando Fossi – Trattato completo d'elettricità – (1779). Con questo studio, che prende in esame un particolare episodio letterario, si è inteso esaminare un momento della storia del lessico scientifico italiano al fine di individuarne le peculiarità e sottolinearne le differenze rispetto ai corrispettivi di altre lingue, con speciale attenzione alla lingua inglese. I capitoli introduttivi riportano notizie biografiche e sulla formazione di T. Cavallo e F. Fossi. Nel terzo capitolo viene delineato un quadro della formazione e costituzione del lessico elettrologico italiano, seguendone l'evoluzione nel cinquantennio '40/'90 del XVIII secolo. Una parte della tesi è poi dedicata al fenomeno culturale rappresentato dalle scienze elettriche in cui si inscrive la traduzione del Treatise. Sono qui riportate notizie relative alla fortuna mondana dell'elettricità, per le quali si è attinto a carteggi, documenti d'archivio, testi antichi e studi moderni. L'analisi linguistica vera e propria si è basata sul confronto tra il testo originale di Tiberio Cavallo e la traduzione di Ferdinando Fossi. Partendo dal Treatise abbiamo isolato particolari gruppi di parole: 1) voci corrispondenti a termini propri dei fenomeni elettrici; 2) verbi; 3) strumenti scientifici. Per ognuna della voci abbiamo controllato la ricorsività; poi abbiamo cercato i traducenti corrispondenti, suddividendoli in “corrispondenze assolute” – il traducente è corrispettivo del termine originale –, “corrispondenze mancate” – variazioni nella traduzione di termini ripetuti costantemente –, “tendenza omologatrice” – traduzione univoca di termini semanticamente simili –. Un capitolo sulla lettura critica della traduzione spiega come da parte del Fossi si sia rilevata una sostanziale e sistematica assenza di sensibilità per la precisione terminologica che caratterizza il testo di Cavallo; ove si dimostra che il testo inglese insiste sulla ripetizione dei termini – già stabilizzati e facenti parte di un corpus omogeneo e condiviso –, mentre il testo italiano predilige il ricorso alla "variatio", ricercando una migliore resa stilistica d'insieme piuttosto che la precisione scientifica. Il momento storico-linguistico preso in esame attraverso il particolare caso della traduzione del Treatise vede la lingua italiana sprovvista di una lessico elettrico univoco e condiviso. Complici di questa mancata corrispondenza alle esigenze del linguaggio scientifico moderno sono certamente pregiudizi di ordine retorico, che esaltano l'importanza dello stile e alimentano il disprezzo per i tecnicismi, ma anche e soprattutto la diffusione di traduzioni eterogenee, che danno atto ad una moltiplicazione semantica dei termini realmente in grado di ritardare la formazione di un corpus lessicale condiviso dalla comunità scientifica italiana.

Development of new analytical procedures aimet at the characterization of artistic samples

In this thesis, new advances in the development of spectroscopic based methods for the characterization of heritage materials have been achieved. As concern FTIR spectroscopy new approaches aimed at exploiting near and far IR region for the characterization of inorganic or organic materials have been tested. Paint cross-section have been analysed by FTIR spectroscopy in the NIR range and an “ad hoc” chemometric approach has been developed for the elaboration of hyperspectral maps. Moreover, a new method for the characterization of calcite based on the use of grinding curves has been set up both in MIR and in FAR region. Indeed, calcite is a material widely applied in cultural heritage, and this spectroscopic approach is an efficient and rapid tool to distinguish between different calcite samples. Different enhanced vibrational techniques for the characterisation of dyed fibres have been tested. First a SEIRA (Surface Enhanced Infra-Red Absorption) protocol has been optimised allowing the analysis of colorant micro-extracts thanks to the enhancement produced by the addition of gold nanoparticles. These preliminary studies permitted to identify a new enhanced FTIR method, named ATR/RAIRS, which allowed to reach lower detection limits. Regarding Raman microscopy, the research followed two lines, which have in common the aim of avoiding the use of colloidal solutions. AgI based supports obtained after deposition on a gold-coated glass slides have been developed and tested spotting colorant solutions. A SERS spectrum can be obtained thanks to the photoreduction, which the laser may induce on the silver salt. Moreover, these supports can be used for the TLC separation of a mixture of colorants and the analyses by means of both Raman/SERS and ATR-RAIRS can be successfully reached. Finally, a photoreduction method for the “on fiber” analysis of colorant without the need of any extraction have been optimised.

Rilevamento fotogrammetrico digitale non convenzionale ed analisi strutturale agli elementi finiti dell'Arco d'Augusto di Rimini

L’Arco d’Augusto di Rimini rappresenta da sempre il monumento simbolo della città; ha visto ogni periodo storico, dei quali riporta tuttora i segni in modo visibile. L’alto valore storico, culturale ed artistico che l’Arco porta con se merita di essere valorizzato, conservato e studiato. E’ stato realizzato un rilievo fotogrammetrico del monumento romano e una successiva analisi strutturale mediante la tecnica F.E.M. Il rilievo è stato eseguito con la moderna tecnica digitale non convenzionale, la quale ha permesso di comprendere quanto essa sia in grado di soddisfare le varie esigenze di rilievo nell’ambito dei Beni Culturali. Nel primo capitolo si affrontano le tematiche relative al rilievo dei Beni Culturali, si concentra poi l’attenzione sul settore della fotogrammetria digitale. Il secondo capitolo è dedicato interamente alla storia dell’Arco d’Augusto, riportando tutti i rilievi dell’Arco realizzati dal Medioevo ad oggi. Il terzo capitolo riporta la serie di restauri che l’Arco riminese ha subito nel corso dei secoli, fra cui i due grandi interventi di restauro: il primo eseguito nel 1947 dall’Ing. Rinaldi G., il secondo nel 1996-98 per opera dell’Arch. Foschi P.L. Nel quarto capitolo si parla di come la tecnica fotogrammetrica si presti molto bene all’analisi e al controllo delle deformazioni strutturali. Il capitolo cinque è dedicato al rilievo topo-fotogrammetrico dell’oggetto, affrontato in tutte le sue fasi: ricognizione preliminare,progettazione ed esecuzione delle prese. Il sesto capitolo affronta l’elaborazione dei dati mediante il software PhotoModeler Pro 5. Nel settimo capitolo si confronta il presente rilievo con l’ortofoto realizzata nel 1982 dall’Arch. Angelini R. Il capitolo otto riporta alcune informazioni al riguardo della geomorfologia della zona limitrofa all’Arco. Nell’ultimo capitolo si descrive l’impiego del software agli elementi finiti Straus7 per creare ed elaborare il modello numerico dell’Arco.