loretta intili

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

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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


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


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.

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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)

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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)

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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

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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

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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

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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:


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


Rivelatori: DAD a fluorescenza elettrochimico

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SPETTROFOTOMETRO A INTERFERENZA E A TRASFORMATA DI FOURIER (FT-IR)


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

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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

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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.

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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

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