2176 research outputs found
Sort by
Establishment and characterization of several liver cell lines as tools for the study of physio-pathological cellular interplay
No full textEstablishment and characterization of cell lines as tools for the study of physio-pathological liver cellular interplay
The liver is the largest internal organ of the body, constituting approximately 2% to 5% of body weight in the adult and 5% in the neonate. This organ plays a central role in metabolic homeostasis and it is responsible for the synthesis, storage and redistribution of nutrients, carbohydrates, fats and vitamins. The liver has a peculiar and fascinating ability: it is able to regenerate itself after loss of parenchyma for surgical resection or injury caused by drugs, toxins or acute viral disease.
Considering the variety of liver functions, it is not surprising that a large number of cell types and cell–cell interactions are required for its functionality. Most of the liver functions are carried out by the hepatocytes (about 70-75% of hepatic cells); these, together with cholangiocytes (10-5 %), both of endodermal derivation, constitute the hepatic parenchyma. The other 20% made up of non-parenchymal cells, includes: 1) Kupffer cells, essential for the phagocytosis of foreign particles as well as for the cytokines production, 2) stellate cells, that store vitamin A and produce extra-cellular matrix (ECM) components, 3) sinusoidal endothelial cells, that line the hepatic sinusoids providing a large surface for nutrients absorption and 4) lymphocytes, that mediate adaptive immune responses.
A unique architectural arrangement of hepatic parenchymal and non-parenchymal cells governs liver functionality.
The need to regenerate functional liver tissue in vitro is well established in three areas of application: model tissue for drug testing, bio artificial liver supports, and potentially engineered organs for implantation into patients. The ability of the mammalian liver to regenerate in vivo indicates that within correct stimulatory environment it should be possible to grow large quantities of liver tissue in vitro.
Our interest is always been to understand the minimal environmental signals that are required to generate liver tissue that is able to perform a physiological cellular interplay with parenchymal and non-parenchymal cells. For these reasons, we performed different cellular models.
We previously described the identification and characterization of an immortalized bipotential precursor cell within the MMH lines. MMHs (from Met murine hepatocyte) are immortalized and untransformed cell lines derived from explants of liver derived from transgenic mice expressing a constitutively active truncated human Met receptor (cyto-Met) under control of the human 1-antitrypsin transcription unit. MMH lines present an epithelial cell polarity and the expression of hepatic functions. We used the MMHs model for the study: Hepatocyte transformation; Liver differentiation and transdifferentiation (EMT); Cholesterol metabolism; Retinol binding protein regulated secretions; Hemopoiesis and Hepatic influence of HSC.
In addition, we previously isolated characterized a number of stable liver stem cell lines named RLSCs (from resident liver stem cells) that spontaneously acquire an epithelial morphology and differentiate into hepatocyte named RLSCdH (from RLSC derived Hepatocytes). Thanks to this model we understood the hepatocyte post-differentiative patterning define “zonation”: their spontaneous differentiation, in fact, generates periportal hepatocytes that may be induced to switch into perivenular hepatocytes by means of the convergence of Wnt signalling on the HNF4-driven transcription. Recently, we demonstrate that RLSCs are able to differentiate in vivo (orthotopic transplants and heterotopic transplants) in epithelial and mesenchymal derivatives. Our data suggesting, for the first time, the existence of an adult stem/precursor cell capable of providing both parenchymal and non-parenchymal components to a complex epithelial organ.
For the study of environment signals necessary to liver regeneration in vitro, is necessary the presence of sinusoidal endothelial cellular model. In fact, liver endothelium is a prime example of organ-specific microvascular differentiation and functions.
The liver sinusoidal endothelial (LSECs) cells are a morphologically and functionally unique sub-population of liver endothelial cells that form the lining of the hepatic sinusoids. They possess fenestrations that are approximately 50–150 nm in diameter and most are aggregated into groups of 10–100, so-called liver sieve plates. The diameter and number of fenestrations are altered by various liver diseases, diabetes mellitus and old age and are influenced by cytokines and hormones . Alteration in the size and number of fenestrations influences the hepatic trafficking of lipoproteins , clearance of pharmaceutical agents , liver regeneration and interactions between lymphocytes and hepatocytes. Decapillarization is a dedifferentiation process that occurs in vitro over time with SEC in culture. Determinants of endothelial cell phenotype include heterotypic contact with pericytes or smooth muscle cells, paracrine effects of epithelial cells, shear stress, and the underlying substratum. Little is known about the determinants of the normal SEC phenotype. Proximity to liver tissue can induce the SEC phenotype, but the pathways that regulate this have not been established.
This is because endothelial primary cells are generally difficult and time–consuming to isolate, limited in number, invariably contain impurities with other cell types, and may lack the features of pathologic vasculature. For these reasons, many authors performed different immortalization strategies on freshly isolated SECs (immortalization with SV40 Middle T or Large T antigens) to obtain a cellular model for the study endothelial-specific functions. Nevertheless these approaches can induce activation of endothelial- specific pathways in aberrant way.
Object
The current study is aimed to obtain an sinusoidal endothelial cell line as in vitro system for the identification of critical microenvironment factors involved in liver cellular interplay during physiology or pathology conditions. We hypothesis to improve protocols of liver tissue engineering using the our cellular models.
Results
The current study to go beyond the limits for maintaining LSECs in vitro, thanks the effects of soluble factors released by MMH lines (“Met Murine Hepatocytes” cells are immortalised and untransformed hepatocyte) on the sinusoidal endothelial cells phenotype in vitro and in vivo. Thanks hapatocytes soluble factors, we are able to obtain a “spontaneously immortalized murine liver sinusoidal endothelial cells line”. In fact, Hepatocyte Conditioned medium was able to promote a substantial expansion of sinusoidal endothelial cells and their differentiation phenotype.
In Orthotopic transplants MLECs show an intrinsic capability to organize in physiological way and are able to maintain a differentiation state. Also, MLECs are able to promote cellular interplay between parenchymal and non-parenchymal cells, as shown by a sub-endothelial localization of pericyte, in proximity of sinusoids performed by MLECs.
In vitro studies showed that MLECs cultured with hepatocyte soluble factors, maintained the greatest degree of differentiation, as showed by high levels of endothelial cells markers expression, such as CD105, CD144, MECA32, VEGFR2. Also, MLECs are able to organize in tube-like structures on matrigel-coat as in vivo. It’s induced that the maintenance of cell phenotype is dependent on micro environmental signals such as paracrine interactions (cell–cell), physical-chemical factors (oxygen tension, metabolites), mechanical stimuli, and cell–extracellular matrix (ECM) interaction.
Highlights these data suggest that MMH, RLSCs and MLECs are models that permit:
-the study of molecular bases of cellular interplay in physiology and pathology;
-to improve protocols of liver tissue engineering
Ricostruzione con metodi geostatistici di corpi alluvionali sepolti per la valutazione delle pericolosità geologiche in aree urbane
No full textQuesto studio si prefigge di sviluppare e sperimentare procedure per la ricostruzione dei corpi
geologici alluvionali sepolti, per ottenere un modello stocastico del sottosuolo finalizzato alla
valutazione delle pericolosità geologiche in aree urbane (suscettibilità ai cedimenti, risposta
sismica locale)
Meccanismi di regressione e frammentazione dell’habitat nelle praterie di Posidonia oceanica
No full textThe aim of this PhD is to describe the current health status and the temporal evolution of P. oceanica meadows of Latium coast, describing their mode of regression through the analysis of the upper and lower limits position and the application of some
principles and metrics of landscape ecology.
Studies on landscape fragmentation have typically been conducted in terrestrial
habitats, such as forests, where indices are used to quantify habitat loss and
fragmentation in relation to changes in abundance and/or community structure of
associated organisms (Lord and Norton 1990; Saunders et al. 1991; Opdam et al. 1993;
Reed et al. 1996; Jorge and Garcia 1997; Trzcinski et al. 1999). There are numerous
indices available to quantify terrestrial landscape fragmentation, yet presently there is
a general consensus about the application of these indices, however no individual
index can capture the full complexity of spatial patterns, multiple indices are required
for analysing landscape configuration (Saura, 2002). Indices that quantify ecologically
important spatial patterns are necessary for achieving the goal of landscape ecology: ‘to
elucidate the relationship between landscape patterns and ecological processes’
(Turner, 1989).
Although landscape indices have been also been used to quantify spatial patterns of
various aquatic habitats (Bell and Hicks 1991; Irlandi 1994, 1997; Irlandi et al. 1995;
Garrabou et al. 1998; Kendrick et al. 1999; Hovel and Lipcius 2001), such as seagrass.
Seagrass ecosystems occur over broad spatial scales (tens to hundreds of kilometres)
and are characterised by a continuum from fragmented patches to continuous
meadows (Sleeman, 2005).
Given the high ecological significance of seagrasses, it is necessary to define reliable
measures that can be used by researchers and resource managers to identify
fragmentation and quantify spatial change in relation to ecological processes (Sleeman,
2005)
"Looking at What One Believies": Indagine sulla Relazione tra Movimenti Oculari e Associazioni Implicite
No full textSocial information processing involves embodiment, i.e. thoughts comprise mental simulations of bodily experiences, and, at the same time, cognition directly affects the content of sensory-motor systems. We investigate whether it is possible to observe a top-down effect of implicit association on eye gaze behaviour by means of eye-tracking methods and techniques. We assume that if attitudes, social perception, and emotion are the outcome of embodied processes, then people with different kinds of mental attributes (e.g. racial prejudices) must perform different kinds of eye gaze movements when they explore the visual content of implicit association tasks. The relationship between the eye movements –recorded by the open-source ITU Gaze Tracker eye tracking system– and implicit associations occurring during an Implicit Association Test (IAT) on hidden ethnic biases of about 80 Caucasian participants was investigated in two experiments with the same experimental paradigm. Both total times of fixations and total number of fixations emerged as significant predictors of IAT scores. The analysis carried out on the number of fixations showed that subjects implicitly watch what they believe, i.e. the association according to their psychological attributes. Eye-tracking methodology hence seems to be a promising approach to obtain objective measures to investigate the unintended characteristics underlying behaviour in ecological settings and could be applicable to different research contexts such as studies on stereotypes, implicit attitudes, self-esteem, and self-concept."Leonarda Vaccari" Institute, Centre for Rehabilitation, Integration and Inclusion of Persons with Disabilities, Rome (IT)
IL DEGRADO DEI MATERIALI LIGNEI INDOTTO DALLE RADIAZIONI ELETTROMAGNETICHE
No full textAnalisi degli effetti delle radiazioni ionizzanti X su alcuni campioni lignei mediante la tecnica di risonanza magnetica nuclear
HOST-MICROBIOTA INTERACTIONS: EFFECTS OF Nod2 DEFICIENCY
No full textThe mucosal immune response to the increase in intestinal permeability is a condition commonly thought to promote a local inflammatory response to the increased load of systemic bacterial components of the microbiota. The increase in intestinal permeability is in fact considered a condition contributing to the pathogenesis of inflammatory bowel diseases (Ulcerative colitis and Crohn's disease), and the polymorphism of NOD2 gene, considered a risk factor for the development of Crohn's disease, is indeed associated with the presence of increased intestinal permeability, not only in patients, but also in healthy relatives bearing the same gene polymorphism. In these studies we evaluated the effect of increased intestinal permeability on local immune-response. For this purpose we developed a murine model in which the increase in intestinal permeability was achieved by intrarectal administration of agents capable of altering the epithelial barrier in the presence or in the absence of concomitant epithelial damage. We preliminary assessed the effects of increased intestinal permeability in control mice and then we applied the information obtained to mice KO for Nod2 gene. The results demonstrate that the increase in intestinal permeability, both in the control mice than in KO mice is associated with with a microbiota-dependent expansion of regulatory cells. These regulatory cells belong to a particular subset of Foxp3 neg regulatory cells expressing TGF-beta on the surface linked to its latency associated peptide (LAP + ). These cells are indeed regulatory cells in that they are able, in adoptive transfer experiments, to prevent TNBS colitis in recipient mice and are increased in homeostatic condition in Nod2-/- mice, explaining the less severe TNBS colitis observed in Nod2-/- mice. Furthermore, their increase is not only dependent on the presence of microbiota, but also by its qualitative composition as demonstrated by co-housing experiments in which Nod2-/- mice show the same TNBS colitis severity comparable to the one observed in Nod2+/+ mice after co-housing with Nod2-/- mice.
These studies clearly show that the acute and chronic increase in intestinal permeability is associated with increased regulatory immune-response. This response is characterized by the increase of a particular subset of regulatory cells (CD4+ LAP+ regulatory cells) which is largely affected by the presence and composition of microbiota. They also suggest that in patients with NOD2 polymorphism, other factors intervene in determining the onset of disease
Self-Regulation and Emotion: Predicting Risky Choice
No full textAll of the experiments presented in this dissertation focus on people's risk taking. In order to shed light on mechanisms underlying this phenomenon, I point out how emotions (i.e., anticipated emotions, integral emotions, anticipated regret, and emotion regulation strategies) and individuals' goal-oriented self-regulation (i.e., regulatory mode) affect risky behaviors. First – in the present dissertation – I introduce a comprehensive series of three studies (i.e., chapter 2) demonstrating whether and how individuals' regulatory modes affect individual differences in taking risky choices. I further focus on the role of anticipated regret to explain how it arises from regulatory mode, and in turn, affects risk taking. In keeping with this view, the present work sheds light on mechanisms underlying the relationships among decision-maker's regulatory mode, anticipated emotions and risk taking. Second (i.e., chapter 3), I introduce a relatively new theory studied in decision-making research (Emotion Regulation Theory; ER, Gross & John, 2003), demonstrating how ER strategies adopted from people predict risky choices occurring in deliberative processes (i.e., processes which predominantly involve anticipated emotions). But the present work does more than this. Indeed, the chapter 4 shows how situationally induced ER strategies affect risky choices occurring in decision processes related to high emotional arousal level (i.e., processes which predominantly involve integral emotion) as well as demonstrating how a personality variable (i.e., negative focus on potential outcome; see chapter 4, for more details) moderates the relationship between ER strategy and risk taking.
To summarize – on the one hand – findings of the present studies shed light on emotional processes underlying human decisions under risk. On the another hand, they shed light on both regulatory mode theory and emotion regulation theory. More specifically, these findings extend our knowledge in five ways:
First, they show how decision maker's self-regulatory mode (i.e., assessment and locomotion) affect people's risky choices (i.e., chapter 2). More specifically, I find that assessment mode – in comparison to locomotion mode – lead to decreased risk-taking level. It is worth nothing that, these tendencies have been shown in both habitual use and situationally induced of regulatory modes.
Second, they show the trajectory of anticipated regret in making decisions under risk (i.e., chapter 2). In particular, I show that assessment mode increases the regret emotion, which in turn, decreases risk-taking level. By contrast, locomotion mode decreases the regret emotion, which in turn, increases risk-taking level.
Third, they show that habitual use of emotion regulation strategies (i.e., cognitive reappraisal and expressive suppression) predict individual differences in taking risk under deliberative processes (i.e., chapter 3). More specifically, cognitive reappraisal and expressive suppression were significantly correlated with risk taking, in opposite directions: Stronger habitual use of reappraisal was associated with increased risk taking while stronger habitual use of suppression was associated with decreased risk taking.
Four, they show how situationally induced emotion regulation strategies affect people's risky choices which involve higher arousal levels (e.g., when occurring integral emotions; i.e., chapter 4). In particular, situationally induced suppression ER strategy—compared to reappraisal—significantly decreases risk taking only among people with a higher negative outcome focus.
Five, based on chapter 4's findings it is showed that habitual use of negative outcome focus on risky choice moderates the expressive suppression's effect in human decisions under risk.
The experiments presented in the following chapters offer solid evidence of the mediating role of anticipated regret between decision-maker's regulatory modes and risky behavior. Moreover, robust evidence is showed on mechanisms underlying the relationship between ER strategies and risky decision making. Thus, we can claim that the quality of a decisional output is not only influenced by integral or anticipated emotions, but also by the effectiveness the regulatory strategies employed to control the affective states
Valutazione del rischio di insorgenza di resistenze ai farmaci durante la profilassi antiretrovirale per la prevenzione della trasmissione del virus HIV in allattamento
No full textDream projec
I microinquinanti organici emergenti nelle acque. Il caso degli interferenti endocrini e delle sostanze ad uso terapeutico-d’abuso
No full textLa presente attività di ricerca ha avuto l’obiettivo di studiare il destino ed il comportamento di alcuni microinquinanti organici emergenti nelle acque reflue, con particolare riferimento alle due famiglie di composti considerate di maggiore e più recente interesse: gli interferenti endocrini (IE) e le sostanze ad uso terapeutico-d’abuso.
Nel corso della sperimentazione sono stati monitorati il 4-Nonilfenolo (4-NP), il Bisfenolo A (BPA), l’Estrone (E1), il 17β-Estradiolo (E2) e il 17α-Etinilestradiolo per la famiglia degli Interferenti Endocrini; la Benzoilecgonina (BEG), l’Amfetamina (AM), la Metamfetamina (MET) e l’11-nor-9carboxy-Δ9-THC (THC-COOH) per la famiglia delle Sostanze ad uso terapeutico-d’abuso.
In particolare l’attività sperimentale ha avuto l’obiettivo di individuare la presenza dei microinquinanti suddetti nelle acque reflue civili e le potenzialità di rimozione in un impianto di depurazione (sperimentazione in scala reale), nonché di individuare i processi di rimozione a carico di una vasca a fanghi attivi simulata in reattori batch (sperimentazione in scala di laboratorio).
Il motivo per cui la sperimentazione in scala reale ha preceduto la sperimentazione in scala di laboratorio, in modo inverso rispetto ad un classico iter sperimentale, è direttamente collegato agli obiettivi delle due fasi e cioè verificarne prima la presenza nelle acque reflue e le efficienze di rimozione a carico di un convenzionale impianto a fanghi attivi e successivamente investigare nel dettaglio quali processi intervengono nella rimozione dei microinquinanti organici emergenti dalle acque reflue.La presente attività sperimentale ha avuto l’obiettivo di individuare la presenza di alcuni microinquinanti organici emergenti nelle acque reflue civili e le potenzialità di rimozione in un impianto di depurazione di piccola capacità (sperimentazione in scala reale), nonché di individuare i processi di rimozione a carico di una vasca a fanghi attivi simulata in reattori batch (sperimentazione in scala di laboratorio).
Lo studio è stato effettuato su un impianto di depurazione di piccola capacità, in funzione della tipologia di acque reflue che vengono convogliate allo stesso. Dalle informazioni in possesso del Gestore inerente la rete fognaria è stato possibile ricostruire il bacino fognario afferente all’impianto. Attraverso i dati ottenuti dalla Camera di Commercio, dalla Provincia di Roma e dal Gestore del servizio, sono state censite tutte le attività produttive, industriali e commerciali presenti nel bacino fognario; riportandole su una mappa è stato possibile valutarne la distribuzione spaziale all’interno di esso. L’analisi territoriale è stata di fondamentale importanza per comprendere il contesto urbano in cui l’impianto di depurazione è inserito: in base ad essa è stato possibile osservare una distribuzione disomogenea delle attività produttive, commerciali e industriali nel bacino fognario individuato.
Dalle informazioni desunte sulla rete fognaria e in seguito all’analisi territoriale, il bacino è stato suddiviso in 4 sottobacini. In ognuno di essi sono stati individuati i punti di campionamento rappresentativi, sui quali sono stati effettuati campionamenti puntuali al fine di determinare e correlare le caratteristiche delle acque reflue con le attività produttive, commerciali e industriali presenti in esso. I risultati della caratterizzazione, in termini di macrodescrittori, hanno mostrato differenze nella tipologia di refluo originato da ogni sottobacino; in particolare il sottobacino A e il sottobacino B recapitano in rete fognaria reflui prevalentemente di natura civile e commerciale, mentre i sottobacini C e D reflui con caratteristiche più vicine a quelle di un tipico refluo civile.
Sui campioni prelevati in rete fognaria sono state misurate le concentrazioni di interferenti endocrini. Correlando queste ultime con la distribuzione delle attività commerciali, produttive ed industriali in ciascun sottobacino è stato possibile confermare i risultati dell’analisi territoriale e della caratterizzazione del refluo. In particolare, la presenza del 17α-Etinilestradiolo, in concentrazioni superiori agli altri analiti, nei sottobacini C e D, ne ha evidenziato la vocazione civile, mentre la presenza del Bisfenolo A, dell’Estrone e del 17α-Etinilestradiolo nei sottobacini A e B ha confermato la vocazione civile e commerciale.
Successivamente è stata effettuata una prima campagna di monitoraggio del refluo in ingresso e in uscita dall’impianto di depurazione oggetto dello studio, al fine di valutare le quantità di interferenti endocrini in ingresso e in uscita e di conseguenza, la quantità di ciascun analita rimossa dall’impianto. Le analisi hanno evidenziato che gli Interferenti Endocrini maggiormente presenti sia in ingresso all’impianto che in uscita dallo stesso sono il Bisfenolo A e il 17α-Etinilestradiolo, a conferma della tipologia di acque reflue convogliate presso lo stesso.
Successivamente, per valutare a carico di quale processo avviene la rimozione dei microinquinanti organici emergenti, è stata condotta una campagna di monitoraggio ingresso/uscita dalla vasca biologica e una ingresso/uscita dal sedimentatore secondario. Per poter calcolare le efficienze di rimozione nella vasca a fanghi attivi e nel sedimentatore secondario, sono state effettuate delle verifiche idrodinamiche su entrambi i reattori, utilizzando come tracciante il Carbonato di Litio, al fine di determinare i tempi di residenza reali dei reflui nei bacini.
L’analisi dei dati delle prove idrodinamiche hanno permesso di individuare un tempo di residenza idraulico reale pari a circa 8 ore nella vasca biologica e a circa 1 ora e 40 minuti nel sedimentatore secondario. Le prove hanno evidenziato, inoltre, la presenza di disfunzioni in entrambi i reattori, ed, in particolare, la presenza nella vasca a fanghi attivi di un 9% di volume morto rispetto al volume totale di reflui e di un 7% di bypass di portata rispetto alla portata in ingresso, e nel sedimentatore secondario di un 40% di volume morto rispetto al volume totale dei reflui.
Le analisi effettuate sui campioni prelevati in ingresso e in uscita dalla vasca a fanghi attivi e dal sedimentatore secondario, nonché dalla linea di ricircolo del sedimentatore secondario, hanno evidenziato la presenza dei contaminanti oggetto dello studio in quasi tutti i campioni. In particolare, tutte le sostanze ad uso terapeutico-d’abuso monitorate sono caratterizzate da concentrazioni in ingresso ai reattori in media superiori, anche di un ordine di grandezza, a quelle degli interferenti endocrini. L’analita maggiormente rilevato nei campioni prelevati in ingresso sia alla vasca biologica sia al sedimentatore secondario è l’Amfetamina; tra gli interferenti endocrini, quelli caratterizzati dalle concentrazioni maggiori in ingresso alla vasca biologica e in ingresso al sedimentatore secondario sono stati il Bisfenolo A, il 17α-Etinilestradiolo, e il 4-Nonilfenolo. Tutti i contaminati analizzati, inoltre, hanno mostrato variabilità temporale delle concentrazioni in arrivo all’impianto di depurazione.
Per quanto riguarda, invece, i campioni prelevati in uscita dai bacini, dalle analisi si evince che sia in uscita dalla vasca biologia sia in uscita dal sedimentatore secondario, tutte le sostanze in esame non subiscono una rimozione completa. Nello specifico, nei campioni prelevati in uscita sia dalla vasca a fanghi attivi sia dal sedimentatore secondario gli analiti caratterizzati dalle maggiori concentrazioni sono stati, tra gli interferenti endocrini, il 4-Nonilfenolo e, tra per le sostanze ad uso terapeutico-d’abuso, l’Amfetamina.
Dal calcolo delle efficienze di rimozione degli analiti è emerso che, nonostante tutti i contaminanti vengono rimossi in quantità variabili, tuttavia sono stati rilevati anche valori negativi. Le efficienze di rimozione negative sono, per la maggior parte delle sostanze, da imputare all’adsorbimento e successivo rilascio di esse dai fiocchi di fango presenti nei reattori. Nel caso del 4-NP e del THC-COOH tale fenomeno può essere attribuito anche alla biodegradazione di alcune sostanze, quali ad esempio i Nonilfenoli Polietossilati (NPnEO) per il primo e il THC per il secondo, che durante il trattamento biologico originano, tra i metaboliti della biodegradazione, proprio gli analiti in esame.
Il caso studio ha comunque consentito di verificare che gli impianti di trattamento delle acque reflue, nonostante non siano progettati con tali finalità, presentano discrete capacità di rimozione dei composti organici emergenti presenti in tracce, anche se variabili in relazione alle caratteristiche chimiche della sostanza in esame:
1. il BPA rimosso nella vasca a fanghi attivi è pari a circa il 60% della quantità totale in ingresso; EE2 è rimosso, invece, prevalentemente nel sedimentatore secondario (circa il 40% del totale in ingresso all’impianto);
2. tutti i metaboliti di sostanze ad uso terapeutico – d’abuso analizzati vengono parzialmente rimossi nell’impianto di depurazione; la vasca a fanghi attivi rimuove Amfetamina e THC-COOH, in percentuali pari rispettivamente al 56% e al 35% rispetto al totale in ingresso all’impianto; Metamfetamina e Benzoilecgonina vengono abbattute, invece, nel sedimentatore secondario, rispettivamente del 40% e del 10% della quantità totale in ingresso all’impianto;
3. 4-Nonilfenolo, Estrone e 17β-Estradiolo si ritrovano nell’effluente depurato senza subire alcun processo di rimozione.
La sperimentazione in scala di laboratorio ha evidenziato che la rimozione dei microinquinanti organici emergenti avviene per effetto combinato di volatilizzazione, adsorbimento ai fiocchi di fango e successiva degradazione da parte della biomassa. In particolare, per i microinquinanti organici emergenti oggetto dello studio è emerso che la ripartizione tra la quantità adsorbita e la quantità degradata è funzione della concentrazione iniziale del contaminante, delle proprietà chimico-fisiche delle sostanze e del tempo di contatto tra i fanghi attivi e inattivi e la soluzione contaminata.
In particolare, attraverso le prove batch è stato possibile valutare che:
1. tutte le sostanze investigate vengono rimosse in quantità variabile per volatilizzazione, in funzione della costante di Henry che caratterizza ciascuna sostanza. Il BPA e il THC-COOH sono le sostanze che volatilizzano in maggiore quantità rispetto alla massa totale in ingresso al sistema e pari rispettivamente a circa il 77 % e il 57 %. L’E1, l’E2, l’EE2, l’AM e la MET vengono rimossi in un range compreso tra il 30 % ed il 35 %, mentre la BEG viene rimossa per volatilizzazione solo per circa il 20 %;
2. la rimozione per adsorbimento contribuisce per circa il 70 % alla rimozione dell’E2 dalla fase liquida; bisogna considerare tuttavia che la quantità di E2 trasferita dalla fase liquida alla fase solida può essere influenzata dalla quantità di E2 che si degrada in E1. L’E1, l’EE2 e l’AM vengono rimossi per adsorbimento in quantità variabile e pari ripettivamente a circa il 30 %, il 40 % ed il 46 %. Il BPA, la BEG e il THC-COOH, invece, hanno mostrato scarsa affinità all’adsorbimento ai fiocchi di fango, essendo stati rimossi solo per circa il 16 %, il 13 % ed il 7 % rispettivamente. La MET, infine, non risulta essere rimossa per adsorbimento;
3. le sostanze che vengono rimosse per degradazionee biologica sono il BPA (circa 5 %), l’E1 (circa il 31 %), l’EE2 (circa 15 %) e il THC-COOH (circa il 4 %). Per tutte le altre sostanze, non è stato riscontrata rimozione per degradazione biologica;
4. la MET e la BEG sono le sostanze che si ritrovano in maggiore quantità in soluzione al termine delle prove batch e pari rispettivamente a circa il 62 % e il 70 %, non essendo stata riscontrata per la prima né rimozione per adsorbimento ai fiocchi di fango e né per degradazione biologica e per la seconda esigue quantità rimosse solo per volatilizzazione e per adsorbimento ai fanghi. Per il BPA, l’E1, l’EE2 e il THC-COOH, per i quali la rimozione avviene per effetto combinato di volatilizzazione, adsorbimento ai fiocchi di fango e degradazione biologica, la quantità residua in soluzione è pari a circa il 3 %, l’8 %, il 10 % ed il 34 % rispettivamente. Infine, per l’AM, che viene rimossa solo per volatilizzazione e adsorbimento, la quantità residua in soluzione rispetto alla quantità in ingresso al sistema è pari a circa il 20 %. L’unico analita che non è stato rilevato nelle acque reflue al termine delle prove batch è l’E2.
Le prove batch, quindi, hanno mostrato che una vasca a fanghi attivi simulata attraverso l’utilizzo di reattori discontinui non riesce ad eliminare completamente i microinquinanti organici emergenti dalle acque reflue. Questo comporta un duplice effetto negativo sull’ambiente:
- in primo luogo, la quota parte che si ritrova in soluzione a seguito della degradazione biologica viene rilasciata in corpo idrico superficiale causando possibili alterazioni alla fauna acquatica anche a bassissime concentrazioni;
- la quota parte adsorbita ai fiocchi di fango rappresenta una ulteriore fonte di contaminazione per l’ambiente causata dalla lisciviazione dei microinquinanti organici emergenti accumulati nei fanghi qualora questi vengano riutilizzati in agricoltura.
Le criticità emerse durante l’attività di ricerca sono state:
- l’individuazione delle fonti e delle vie di contaminazione;
- la messa a punto della procedura di estrazione dei microinquinanti organici emergenti dalle acque reflue e successiva determinazione analitica, non essendo disponibile, allo stato attuale, una procedura standardizzata;
- l’impossibilità di effettuare un campionamento medio-composito (24 h) dei microinquinanti organici emergenti di interesse nella rete fognaria selezionata al fine di valutarne la variabilità temporale;
- la quantificazione dei microinquinanti organici emergenti che si accumulano nei fanghi di supero dell’impianto di depurazione e al termine delle prove batch.
Le prospettive future e le necessità degli approfondimento sia della presente attività sperimentale che in generale della ricerca inerente i microinquinanti organici emergenti riguardano:
- studi tossicologici, a completamento di quelli già esistenti, al fine di individuare gli effetti negativi che queste sostanze possono esercitare sulla fauna acquatica e sull’uomo e medio-lungo termine;
- i limiti allo scarico in rete fognaria e in corpo idrico superficiale tali da non alterare le caratteristiche qualitative del corpo idrico ed evitare il bioaccumulo del biota e nei sedimenti;
- l’individuazione di sistemi di trattamento terziari in grado di ridurre al di sotto dei limiti allo scarico (qualora identificati) le concentrazioni nell’effluente;
- la valutazione del destino dei fanghi in relazione alla quantità di microinquinanti organici emergenti accumulata al loro interno.
In conclusione, si può affermare che la rimozione dei microinquinanti organici emergenti oggetto dello studio, risulta solo parziale, a dimostrazione che gli impianti di trattamento convenzionali delle acque reflue non sono in grado di abbattere completamente tali contaminanti (in quanto non originariamente progettati con tale finalità). Questi composti si ritrovano, di conseguenza, nei corpi idrici recettori potenzialmente attivi e quindi pericolosi sia per l’uomo che per l’ambiente