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Caratterizzazione chimica del materiale particellare sospeso in atmosfera: problematiche analitiche e studi per l’individuazione delle fonti emissive
No full textStrategie di riduzione dell’emissione di particolato atmosferico: ruolo della caratterizzazione chimica e tracciabilità delle sorgenti emissive
No full textTracciabilita’ delle sorgenti emissive del PM: selettivita’ delle metodiche di frazionamento chimico elementare
No full textAdvances in Analytical Strategies to Study Cultural Heritage Samples
Full text linkThe advancements of civilization are based on our ability to pass on the events and knowledge of the past so that the next generations can start from an ever-higher level of expertise [...
Dimensional distribution and environmental importance of antimony(III) and antimony(V) in PM
No full textDuring the last decade there has been a growing attention towards the environmental diffusion of antimony, because of its potentially harmful effects. Antimony concentration has been suffering high increase in environmental matrices and some recent studies show that antimony is now the most present trace element in the urban atmosphere. As with other elements, the Sb oxidation state influences the physiological and toxicological behavior of antimony. Particularly, Sb(III) compounds are about 10 time more toxic than Sb(V) species. All the studies on the separation of the two inorganic antimony forms in soils and waters report the Sb(V) prevalence and suggest the spontaneous oxidation of Sb(III) in these matrices. Identification and quantification of the antimony species in PM samples has been attempted only in a few research works, in which a very low number of real samples were considered. Furthermore, no studies were addressed to the dimensional distribution of the two species and to identification of their emission sources.
Our work concerned the optimization and the validation of a quick and sensitive analytical method able to separate and quantify Sb(III) and Sb(V) in particulate matter (PM) by ion chromatography - inductively coupled plasma - mass spectrometry (IC-ICP-MS). The procedure has been applied to PM10 and size segregated samples. Both Sb(III) and Sb(V) species were detected; contrasting with the results from other environmental matrices, in some PM10 samples the Sb(III) concentration resulted higher than the Sb(V) one and ratios Sb(III)/Sb(V) ranged from 0 to 1.5. Furthermore, the spontaneous oxidative conversion between the two species in the atmosphere resulted negligible. The analysis of the size segregated samples, collected by a 13 stages impactor, allowed us to draw some conclusions on the Sb(III) and Sb(V) sources. These two chemical forms are detectable only in particles with aerodynamic diameter higher than ca. 1 μm, that are generally related to mechanical abrasion mechanisms. The most probable source for coarse antimony is related to brake pads abrasion. Preliminary tests on these materials showed a high variability of the Sb(III)/Sb(V) ratio as a function of the blend production and, in some cases, Sb(III) resulted the predominant species.
Recovery percentages of the IC-ICP-MS analysis of PM10 samples, calculated with respect to the total Sb content determined on the same solution by direct ICP-MS analysis, showed an high variability, with values ranging from 30% to 70%. A series of experimental tests were addressed to the comprehension of the reason of these low and variable recovery values. All the tests suggested the presence in the analysed solutions of nano-particles aggregates, that are able to reach the plasma torch in the case of direct ICP-MS analysis, but are detained by the chromatographic column when the IC-ICP-MS method is applied. Furthermore, the aggregation state of these nano-particles seems to be easily altered when they are suspended in the water solution. A similar behaviour could be hypothesized when the aggregates are in contact with biological fluids and their health effect would then deserve further investigations
Distribuzione dimensionale e rilevanza ambientale di antimonio(III) e antimonio(V) nel PM
No full textNel corso degli ultimi anni si è verificato un aumento degli studi sulla diffusione ambientale dell’antimonio. La concentrazione di tale elemento ha infatti subito dei rilevanti aumenti in tutte le matrici ambientali ed alcuni studi recenti mostrano che l’antimonio è ora l’elemento in traccia maggiormente presente nel materiale particellare areodisperso (PM) in ambiente urbano. Come per altri elementi, è noto che il comportamento tossicologico e fisiologico dell’antimonio dipende dal suo stato di ossidazione. In particolare, l’antimonio elementare è più tossico rispetto ai suoi sali e, in generale, l’antimonio(III) ha una tossicità acuta 10 volte più elevata dell’antimonio(V).
E’ stata ottimizzata e validata una metodica analitica che utilizza l’accoppiamento IC-ICP-MS, in grado di separare e quantificare l’antimonio(III) e l’antimonio(V) estratti da campioni di PM sufficientemente rapida, sensibile e ripetibile da poter essere facilmente applicabile a brevi campagne di monitoraggio ambientale. Lo studio ha evidenziato che una parte decisamente rilevante dell’antimonio estratto dai filtri, determinato mediante l’analisi diretta del contenuto elementare totale effettuata con il metodo convenzionale (ICP-MS) non viene eluito dalla colonna cromatografia. Questo risultato, costantemente rilevato nei campioni di PM10 e non attribuibile a inesattezza della metodica analitica, sembra esse dovuto alla presenza di antimonio in nanoparticelle non solubili, che riescono a superare lo stadio di filtrazione, ma non il transito nella colonna cromatografia. Questo risultato, se confermato, è di notevole interesse, in quanto indicherebbe la disgregazione, a contatto con la soluzione acquosa, di agglomerati di nanoparticelle contenenti antimonio. Tale disgregazione potrebbe avvenire anche a contatto con i liquidi biologici e l’effetto sulla salute meriterebbe sicuramente ulteriori indagini.. Nei campioni analizzati, inoltre, il rapporto tra l’antimonio(III) e l’antimonio(V) è risultato estremamente variabile (da 0 a 1,5), in contrasto con i dati di letteratura nei quali viene costantemente indicato come prevalente l’antimonio(V). Prove preliminari di invecchiamento della polvere non sembrano mostrare una particolare rilevanza dell’esposizione agli agenti atmosferici sulla conversione ossidativa tra le due specie, anche in questo caso in contrasto con i dati di letteratura. La presenza di concentrazioni anche elevate della forma più tossica dell’antimonio pone ulteriormente in risalto la necessità di un attento monitoraggio di questo elemento nel PM.
Lo studio della distribuzione dimensionale, effettuato mediante un campionamento con impattore multistadio, ha permesso inoltre di trarre interessanti conclusioni sulle sorgenti emissive dell’antimonio(III) e dell’antimonio(V). Queste due forme sono infatti presenti solo nelle particelle di tipo coarse, tipicamente associabili a fenomeni abrasivi. Per l’antimonio, la sorgente più probabile è legata all’abrasione delle pasticche di freni. Anche in questo caso, alcune prove preliminari hanno evidenziato un notevolissima variabilità del rapporto tra antimonio(III) e antimonio(V), probabilmente associata al processo di fabbricazione delle mescole e, in diversi casi, l’antimonio(III) è la specie predominante
Alluminio nel caffè: significativo contributo all’esposizione ambientale o falso problema ingigantito dai Media?
No full textSeparazione e determinazione di antimonio(III) e antimonio(V) in campioni di PM mediante IC-ICP-MS
No full textSimple and efficient method to detach intact PM10 from field filters. Elements recovery assessment
No full textToxicity of the soluble fraction of particulate matter (PM) has been extensively evaluated, but it has also been demonstrated that insoluble aerosol species can considerably contribute to toxicological potential of PM. However, most of the procedures regarding the assessment of toxicological effects of the whole PM (soluble and insoluble species) requires targeted treatments of the sampled filters, such as the employment of organic solvents, or the application of ultrasounds. Both methods can introduce a bias in the toxicological assessment, altering PM oxidative potential and biological outcomes. In this study, we applied a non-invasive, simple and efficient method for the detachment of intact PM10 from field filters by using an electrical toothbrush, which allows obtaining a PM10 water-suspension to be used for PM toxicity assessment. The efficiency of this method was evaluated by comparing the elemental content (As, Ba, Bi, Ca, Co, Cs, Cu, Fe, Ga, K, Li, Mg, Mn, Mo, Ni, Pb, Rb, Sb, Se, Sn, Sr, Ti, Tl, U and W) obtained by brushing the filters to that measured by applying a conventional procedure to PM samples (n. 20 pairs of equivalent PM10 filters). Soluble and insoluble fractions were separately analyzed, in order to discriminate the recovery due to partial solubilization of sample from that due to detachment of insoluble particles. The high recovery percentage of elements, the very-high linear correlation coefficients and the low relative percentage differences with respect to a conventional procedure for elemental analysis of PM10 confirmed the efficiency of the toothbrush method
Efficienza delle metodiche di frazionamento chimico elementare e selettività rispetto alle sorgenti emissive del PM
No full textLa disponibilità di traccianti chimici, il più possibile selettivi a particolari classi di sorgenti emissive, costituisce uno strumento basilare per gli studi di attribuzione delle sorgenti emissive del PM10 e del PM2.5. In questo contesto, l’impiego delle concentrazioni elementari è molto diffuso, anche se soffre della scarsa selettività di questi traccianti, molti dei quali sono rilasciati in atmosfera da numerose diverse sorgenti naturali ed antropiche. Diversi studi dimostrano che il frazionamento del contenuto elementare in funzione della solubilità consente di migliorare la selettività degli elementi come traccianti di contributi specifici, fornendo nel contempo utili indicazioni sulla mobilità ambientale e sulla biodisponibilità di metalli potenzialmente tossici. Questo lavoro riguarda un confronto critico del comportamento estrattivo di alcune delle soluzioni estraenti maggiormente impiegate in letteratura (acqua, tampone acetato, acido nitrico ed EDTA) basato sulla valutazione delle percentuali estraibili e sulla selettività delle frazioni rispetto a classi di sorgenti con diversa caratterizzazione dimensionale, al fine di una possibile confrontabilità dei risultati e di una loro più corretta interpretazione. Si è cercato, inoltre, di fornire un’interpretazione critica dei dati in funzione della robustezza della procedura estrattiva rispetto a fattori come l’acidità e la concentrazione di specie complessanti, che presentano una grande variabilità ambientale e sono in grado di alterare l’efficienza estrattiva. Lo studio della distribuzione dimensionale delle particelle costituisce uno dei principali strumenti per la caratterizzazione delle sorgenti emissive, a causa delle relazioni esistenti tra i processi di formazione delle particelle e le loro dimensioni. Le variazioni della percentuale estraibile osservate sul PM10 sono state quindi interpretate mediante il confronto dell’efficienza estrattiva delle diverse soluzioni estraenti sulle singole frazioni dimensionali del PM, campionate mediante un impattore a 13 stadi, in modo da ricavare interessanti informazioni sul diverso comportamento delle soluzioni estraenti rispetto alle sorgenti di particelle di tipo fine e coarse. Si è così dimostrato che, per alcuni elementi di particolare interesse ambientale e tossicologico (As, Pb, Cd, Sn, Sb e V), la frazione estratta del PM10 in tampone acetato permette di tracciare in modo selettivo il contributo delle sorgenti che apportano particelle di tipo fine, potenzialmente più rischiose per la salute umana e tipicamente prodotte da processi ad alte temperature e, quindi, prevalentemente di origine antropica. Sono stati, inoltre, individuati dei rapporti tra concentrazioni elementari estremamente sensibili agli eventi di trasporto di polveri naturali ed un gruppo di parametri in grado di tracciare selettivamente il contributo da traffico veicolare derivante dalla risospensione di polveri stradali e dall’abrasione di freni e parti meccaniche. Sulla base dei risultati ottenuti è stato possibile delineare i principali vantaggi e svantaggi derivanti dall’impiego delle diverse soluzioni estraenti, utile per avviare uno studio di armonizzazione delle procedure estrattive
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