monitoraggio di inquinamento da idrocarburi policiclici aromatici (ipa) nell’hinterland catanese:...
TRANSCRIPT
Monitoraggio di inquinamento da idrocarburi policiclici aromatici (IPA) nell’hinterland catanese:
un confronto nell’utilizzazione di varie tecniche sperimentali
Loretta Intili
UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI CATANIAFACOLTA’ DI SCIENZE MM. FF. NN.
DIPARTIMENTO DI SCIENZE CHIMICHECORSO DI LAUREA IN SCIENZE BIOLOGICHE
Tesi di laurea
Relatore: Chiar.mo Prof. Guido De GuidiCorrelatori: Dott. Giuseppe Pistone Dott. Alfio Catalfo
ANNO ACCADEMICO 2009-2010
INQUINAMENTO AMBIENTALE
2
1. Inquinamento atmosferico
2. Inquinamento del suolo
3. Inquinamento delle acque
Inquinamento del suolo
3
a. Contaminazione globale (immissione nel suolo di sostanze tossiche e persistenti)
b. Trasferimento dell’inquinamento dal suolo alle falde acquifere
c. Alterazione dell’ecosistema suolo: Perdita di biodiversità; Riduzione della fertilità; Riduzione del potere autodepurante.
CASI DI INFLUENZA ANTROPICA SULL’AMBIENTE IN ITALIA
4
Porto Marghera
Cloruro di vinile monomero (CVM):Cloruro di polivinile (PVC):
5
CASI DI INFLUENZA ANTROPICA SULL’AMBIENTE IN ITALIA
Area di Gela
Campione di 262 persone: tracce di arsenico, rame, piombo, cadmio e mercurio nel sangue del 20% del campione
Biomonitoraggio del Cnr – Corriere di Gela, 18/07/2009
6
CASI DI INFLUENZA ANTROPICA SULL’AMBIENTE IN ITALIA
Polo industriale di Priolo Gargallo
Inquinamento da mercurio nel suolo e nelle acque;
elevata presenza di discariche, all’interno e all’esterno dell’area industriale ;
elevate emissioni di SO2, NOx e microinquinanti nell’aria.
7
CASI DI INFLUENZA ANTROPICA SULL’AMBIENTE IN ITALIA
Ex Cartiera Siace (Fiumefreddo)
2004: prima delibera della Giunta provinciale
2007: rimozione di circa 6 tonnellate di prodotti idrocarburici liquidi
2007: eliminazione residui densi catramosi di prodotti idrocarburici per circa 2 tonnellate
2008: inizio campagna di campionamento di rifiuti (amianto)
IDROCARBURI POLICICLICI AROMATICI (IPA)
8
struttura planare costituita da due o più anelli benzenici
volatilità e solubilità in acqua 1/ P.M.∝
punto di ebollizione e punto di fusione P.M.∝
NAFTALENE ANTRACENE
POLYCYCLIC AROMATIC HYDROCARBONS (PAH)
9
NOMECOMUNE
FORMULA P.M. PUNTO
FUSIONE, °CPUNTO
EBOLLIZIONE, °C
SOLUBILITÀ IN ACQUA MMOL/L
PRESSIONE DI VAPORE (PA, 25°C)
STRUTTURA
Acenaftene (ACE) C12H10 154.2 95 279 2.9x10-2 5.96x10-1
Acenaftilene(ACEF)
C12H8 152.19 80 280 - -
Antracene(AN)
C14H10 178.23 218 340 3.7x10-4 7.5x10-4
Benzo(a) antracene (BaA) C₁₈H₁₂ 228.3 161 400 1.3x10-5 7.3X10⁻⁶
Dibenzo (a,h)antracene
(DBahA)C22H14 278.35 524 267 1.8x10-6 3.7x10-10
Crisene (CHR) C18H12 228.29 254 448 1.3x10-5 5.7x10-7
Pirene (P) C16H10 202.3 156 393.5 7.2x10-4 8.86x10-4
NOMECOMUNE
FORMULA P.M. PUNTO
FUSIONE, °CPUNTO
EBOLLIZIONE, °C
SOLUBILITÀ IN ACQUA MMOL/L
PRESSIONE DI VAPORE (PA, 25°C)
STRUTTURA
Benzo(a)pirene (BaP)
C20H12 252.3 178 496 1.5x10-5 8.4x10-7
Indeno(1,2,3-c,d)pirene (IP)
C22H12 276.3 164 536 - -
Fenantrene (PHEN) C14H10 178.23 99 340 7.2x10-3 1.8x10-2
Fluorantene (FA) C16H10 202.3 110.8 375 1.3x10-3 2.54x10-1
Benzo(b)fluoro antene (BbFA)
C20H12 252.3 168 481 - -
Benzo(k)fluoro antene (BkFA)
C20H12 252.3 216 480 - -
Benzo(g,h,i) perilene (BghiP)
C22H12 276.3 278 545 2x10-5 6x10-8
10
OH
OHOH
O
O
OH
catecolo cis-cis acido muconico
catecolo 1,2 diossigenasi
O2
DEGRADAZIONE DEGLI IPA
acido dicarbossilicointermedi ciclo di Krebs
SCISSIONE
Reazione interfaccia acqua-sedimento
IPA E CANCEROGENICITÁ
11
CATEGORIA NOME IPACategoria 1
(cancerogeno)benzo(a)pirene
Categoria 2A(cancerogeno probabile)
ciclopenta(cd)pirenedibenzo(a,h)antracene dibenzo(a,l)pirene
Categoria 2B(cancerogeno possibile)
benzo(j)aceantrilenebenzo(b)fluorantenebenzo(k)fluorantene crisenedibenzo(a,i)pirene5-metilcrisene
benz(a)antracenebenzo(j)fluorantenebenzo(c)fenantenedibenzo(a,h)pireneindeno(1,2,3-c,d)pirene
Categoria 3(non classificabile come
cancerogeno)
Categoria 4(probabilmente non cancerogeno)
Classificazione IARC: International Programme on Chemical Safety, January 1999. Straif K. and Coll., WHO International Agency for Research of Cancer, Carcinogenicity of polycyclic aromatic hydrocarbons, 2005.
IPA E CANCEROGENICITÁ
12
La dimensione delle particelle determina in quale misura possano viaggiare nel sistema umano bronchiale.
NITRODERIVATI DEGLI IDROCARBURI POLICICLICI AROMATICI
13
Uno o più gruppi nitro sostituiscono gli idrogeni presenti negli IPA:
NITROFLUORANTENE
NO2
PRELIEVO
14
ESTRAZIONE CON SOXHLET
15
pallone con collo smerigliato (a)
estrattore (b)
condensatore (c)
b
c
a
PURIFICAZIONE
16
IDENTIFICAZIONE E QUANTIFICAZIONE DEGLI IPA:
17
Gascromatografia (GC)Cromatografia liquida ad alta
pressione (HPLC) Spettrofotometria IR a trasformata di
Fourier (FT-IR)
2) GC/MS:
IDENTIFICAZIONE E QUANTIFICAZIONE DEGLI IPA:
18
GASCROMATOGRAFIA (GC)Sono stati utilizzati due tipi di gascromatografi:1) GC/FID:
Rivelatore a ionizzazione di fiamma
Come rivelatore viene utilizzato uno spettrometro di massa
Flame Ionization Detector
CROMATOGRAFIA LIQUIDA AD ALTA PRESSIONE (HPLC)
19
IDENTIFICAZIONE E QUANTIFICAZIONE DEGLI IPA:
Rivelatori: DAD a fluorescenza elettrochimico
20
SPETTROFOTOMETRO A INTERFERENZA E A TRASFORMATA DI FOURIER (FT-IR)
IDENTIFICAZIONE E QUANTIFICAZIONE DEGLI IPA:
Si basa sull’utilizzo di un'operazione matematica (trasformata di Fourier) che trasforma un interferogramma in uno spettro comune.
RECOVERY TEST
21
Aliquota di materiale (21,407 gr) arricchita con 10 µl di :
NITRO-IPA CONCENTRAZIONE (μM) FORMULA
PERCENTUALEDI RECOVERY
3-NPAN 258 85%
7-NB(a)AN 365 82%
3-NBPH 617 88%
1-NP 404 90%
NO2
NO2
NO2
NO2
ANALISI IN GC/MS
22
Pirene
IPA FORMULASIM+ (m/z) Tr Area x 104
Concentrazione (mg/kg)
Concentrazione limite accettabile
(mg/kg)*
BaAN 228,3 20,90 9,237 4,5x10-2 0,5
CHR 228,29 20,04 2,249 9,58x10-3 5
P 202,3 18,25 0,415 5,64x10-4 5
AN 178,23 14,51 6,189 8,03x10-3 5
FA 202,3 17,32 156 0,554 5
Crisene
* D.M. n. 471 del 25/10/99.
ANALISI IN FT-IR
23
stretching gruppi CH2stretching gruppi CH2
bending di tutto l’anello
bending di tutto l’anellocampione
standardBenzo(a)pirene
839
758
690
ANALISI IN GC/FID
24
campione
miscela IPA
naftalene2-metilnaftalene1-metilnaftaleneacenaftileneacenaftenefluorenefenantreneantracenefluorantenepirenebenzoba)antracenecrisenebenzo(b)fluorantenebenzo(k)fluorantenebenzo(a)pirene
indeno(1,2,3,cd)pirenedibenzo(a,h)antracenebenzo(g.h.i)pirene
CONCLUSIONI
25
Monitoraggio inquinamento del suolo tramite:
prelievo campione
estrazione con Soxhlet
analisi in GC/MS, GC/FID, FT-IR e HPLC
Lo scopo della presente tesi è stato quello di mettere a confronto diverse tecniche analitiche per il monitoraggio dell’inquinamento ambientale.
Grazie a tutti i presenti, in particolare il Prof. Guido De Guidi, il dott. Giuseppe Pistone e il dott. Alfio Catalfo, che mi hanno seguita nei vari mesi di stage e nella stesura dell’elaborato finale. Inoltre ringrazio i Prof. Vito Librando e Giancarlo Perrini del Dip. di Scienze Chimiche, la mia famiglia e i miei colleghi di lavoro della Meta Service che mi hanno sempre supportato (e sopportato) nel mio percorso fino al raggiungimento della laurea.
26
Università di Catania - Dipartimento di Scienze ChimicheLaboratorio di Fotochimica e Fotobiologia- Estrazione con Soxhlet - HPLC- GC/MS
Studio Chimico Ambientale del dott. Giuseppe PistoneTutor aziendale- Estrazione con Soxhlet- GC/FID- FT-IR
Meta Service S.r.l.- Prelievo campione
Grazie a:Prof. Guido De Guidi
dott. Giuseppe Pistonedott. Alfio CatalfoProf. Vito Librando
Prof. Giancarlo Perrinila mia famiglia
i miei amicii miei colleghi della Meta Service
27
Università di Catania - Dipartimento di Scienze ChimicheLaboratorio di Fotochimica e Fotobiologia- Estrazione con Soxhlet - HPLC- GC/MS
Studio Chimico Ambientale del dott. Giuseppe PistoneTutor aziendale- Estrazione con Soxhlet- GC/FID- FT-IR
Meta Service S.r.l.- Prelievo campione