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Contaminazione di aria, acqua, suolo: metodi analitici e indagini sperimentali

Nelle realtà industriali complesse l’esposizione dei lavoratori risulta particolarmente critica a seguito della presenza contemporanea di sostanze pericolose appartenenti a diverse classi merceologiche. In tali contesti lavorativi, quindi, è essenziale disporre di metodi analitici rapidi ed affidabili che permettano la simultanea determinazione di più inquinanti aventi caratteristiche chimico fisiche diverse.

In particolare l’utilizzo di tecniche cromatografiche accoppiate alla spettrometria di massa risulta essere un valido strumento per l’ottimizzazione di metodi analitici multicomponente necessari per una corretta valutazione della salubrità degli ambienti lavorativi.

In tale ambito vengono studiate sostanze organiche responsabili di tossicità sull’uomo. Tra queste sono prese in considerazione: composti organici indicatori di strutture biologiche complesse, molecole organiche utilizzate quali additivi plastici, e inquinanti organici persistenti. Lo studio è effettuato sulle diverse matrici ambientali dopo opportune campagne di campionamento.

Le varie fasi di messa a punto dei metodi analitici prevedono l’ottimizzazione delle procedure di estrazione e purificazione dei contaminanti dai campioni reali, la loro determinazione analitica mediante tecniche ifenate, la verifica dei metodi ottimizzati con materiali certificati, l’applicazione dei metodi così ottimizzati a luoghi di lavoro specifici e caratterizzati dalla compresenza di diversi contaminati organici.

L’attività descritta è svolta attraverso progetti di ricerca multidisciplinari indirizzati alla identificazione e caratterizzazione degli inquinanti e al monitoraggio ambientale al fine di fornire agli organi preposti al controllo e in alternativa ai metodi ufficiali, metodiche analitiche muliticomponente veloci e accurate.

L’attività in corso è rivolta anche alla determinazione analitica di inquinanti inorganici in ambienti di vita e di lavoro, specificamente correlati ad aree contaminate del territorio nazionale. Ivi vengono effettuate attività di campionamento ed analisi, on-site e di laboratorio, delle diverse matrici ambientali e di materiali antropici. In particolare si utilizzano tecniche di laboratorio standard (Ftir, cromatografia da banco, microscopia ottica ed elettronica, etc.) ed avanzate (cromatografia portatile, XRD portatile, HSI, etc.) per la caratterizzazione di inquinanti presenti in aria, acqua, suolo/sottosuolo/materiali di riporto e rifiuti, anche mediante l’utilizzo di laboratori mobili. La ricerca è volta allo sviluppo di procedure analitiche avanzate atte a risolvere problematiche quali/quantitative, al fine di minimizzare i rischi per i lavoratori addetti sia alle operazioni di bonifica delle aree, sia alle fasi di campionamento, preparativa ed analisi.

Il Dipartimento si occupa dello studio del particolato e delle particelle ultrafini nel suo complesso. L’approccio, mirato allo studio delle frazioni tra 2.5 micron e 6 nanometri, permette di avere informazioni dimensionali e numeriche sulle particelle in relazione ai fenomeni che possono avvenire in aria indoor e outdoor. A questo studio si affianca lo studio della componente gassosa presente in atmosfera con la possibilità di investigare le correlazioni e gli effetti dei vari inquinanti sulla qualità dell’aria in un ambiente di lavoro e/o di vita. Lo studio viene effettuato con strumentazione adeguata alla problematica in essere.

Gli agenti biologici, quali componenti del materiale particolato atmosferico, sono comunemente analizzati tramite conta al microscopio dopo coltivazione in supporti nutritivi. Tale tecnica presenta problemi di accuratezza, precisione e affidabilità e la stessa Agenzia Europea per la Sicurezza e la Salute dei lavoratori (European Agency for Safety and Health at Work) nel Rapporto “European Risk Observatory Report” pubblicato nel 2007, afferma che devono essere sviluppati strumenti migliori per la rilevazione di agenti biologici e la misura delle loro concentrazioni. In tale ambito è stato avviato il progetto di ricerca “Gestione integrata di inquinanti aerodispersi in ambiente outdoor ed indoor” U.O. 2. Metodi alternativi per l’analisi del bioaerosol e di diverse classi di composti note per la loro tossicità”.  Il progetto si propone di mettere a punto metodi alternativi e confrontare più metodiche ai fini di una esaustiva caratterizzazione quali/quantitativa del bioaerosol e allo scopo di ridurre gli errori della stima della componente biologica dell’aerosol. Il confronto tra tecniche analitiche basate sull’utilizzo di biomarker e tecniche di biologia molecolare permette di ricavare fattori di conversione utili a quantificare il carico bioaerosolico in matrice particolato. La conoscenza di tale parametro risulta necessaria per una più corretta valutazione della tossicità e/o allergenicità dell’atmosfera lavorativa. 

 

Nella Convenzione di Stoccolma del 2001, allo scopo di proteggere la salute dell’uomo e dell’ambiente, sono state individuate una lista di sostanze (persistent organic pollutants, POP) caratterizzate da elevata tossicità, bioaccumulo, e trasporto su lunghe distanze e ne è stato vietato l’utilizzo. Al fine di sostituire tali composti, negli ultimi anni sono state introdotte nuove sostanze, definite inquinanti organici emergenti, con proprietà e talvolta struttura chimica simili a quelle bandite. Tuttavia, poiché tali prodotti non sono ancora sufficientemente caratterizzati per comportamento ambientale, tossicità e capacità di bioaccumulo, i richiami delle autorità sono volti alla acquisizione di informazioni allo scopo di valutarne il rischio da esposizione e, se necessario, emanare specifiche regolamentazioni.

In questo ambito, l’attività di ricerca per la determinazione analitica di contaminanti organici persistenti è volta allo sviluppo di metodi analitici affidabili per l’analisi contemporanea di composti appartenenti a diverse classi merceologiche, ma presenti contemporaneamente negli ambienti di vita e/o di lavoro. Tali metodi, applicati a campioni reali, sono utilizzati per stimare i livelli di concentrazione nel luogo di lavoro e nelle zone limitrofe, al fine di valutare gli eventuali rischi per gli operatori e la popolazione.

Le microplastiche (MP) sono particelle di plastica solide, di dimensioni da 0,1 a 5000 μm, costituite da miscele di polimeri organici sintetici, ubiquitarie nell’ambiente, sia perché prodotte direttamente, sia originate dall’usura e dalla frammentazione di articoli in plastica di più grandi dimensioni. I processi di frammentazione possono procedere fino alla formazione di nanoplastiche (NP), particelle di dimensioni inferiori a 0,1 μm.

Mentre la diffusione delle MP negli ambienti acquatici e terrestri è nota e studiata da molti anni, soltanto di recente è stata posta attenzione alle MP aerodisperse. L'inalazione di microparticelle di polivinilcloruro (PVC), poliammide (PA) e poliestere (PES) è stata correlata all'insorgenza di malattie polmonari professionali, per i lavoratori delle industrie di polimeri, di imballaggi, tessili e dei cosiddetti impianti “verdi”, tra cui quelli volti al recupero di materie prime da rifiuti plastici.

Alcune molecole, aggiunte quali additivi ai materiali plastici, per conferire peculiari proprietà meccaniche e fisico-chimiche, rivestono particolare importanza negli studi di esposizione, per la loro tossicità. Il loro profilo è caratteristico dei polimeri stessi e possono essere rilasciate nell’ambiente per abrasione, degradazione e lisciviazione. Inoltre, le MP aerodisperse, a causa dell’ampia area superficiale e idrofobicità, possono adsorbire e veicolare altri contaminanti presenti in atmosfera.

In questo ambito, Il Dipartimento Innovazioni Tecnologiche e Sicurezza degli Impianti Prodotti e Insediamenti Antropici effettua attività di ricerca con l’obiettivo di determinare i contaminanti organici sia additivi nel materiale plastico sia adsorbiti sulle particelle plastiche aerodisperse al fine di stimare la presenza di MP aerodisperso in peculiari ambienti lavorativi.

Il d.lgs 152/2006 (testo unico ambientale) riporta una lista degli inquinanti pericolosi per l’uomo e per l’ambiente, caratterizzati da elevata tossicità e trasporto su lunghe distanze nelle matrici ambientali aria, acqua e suolo/sottosuolo/materiali di riporto. Vengono fornite indicazioni sulla caratterizzazione e gestione dei rifiuti, in particolare di quelli pericolosi.

In questo ambito, l’attività di ricerca per la determinazione analitica di contaminanti inorganici è volta allo sviluppo di metodi analitici affidabili per l’analisi on-site e di laboratorio al fine di accertare l’alterazione delle caratteristiche qualitative delle matrici ambientali in siti contaminati e valutare i rischi per la salute umana e/o per l’ambiente. Le procedure di campionamento, analisi e restituzione dei dati risultano particolarmente complesse e specifiche per i singoli inquinanti (idrocarburi, amianto, radionuclidi, etc.), tali da richiedere la definizione e adozione di procedure di dettaglio.

Vengono inoltre indagate le situazioni di rischio da sostanze pericolose naturalmente presenti nell’ambiente, che possano determinare esposizioni indebite.

Viene infine valutata l’adozione di tecniche analitiche ad elevato grado di innovazione, automazione e portabilità che consentano una più rapida risposta analitica, possibilmente direttamente on-site, con elevate sensibilità, affidabilità e riproducibilità dei risultati.