UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI CATANIA
FACOLTA’ DI SCIENZE MM. FF. NN.
DIPARTIMENTO DI SCIENZE CHIMICHE
CORSO DI LAUREA IN SCIENZE BIOLOGICHE
Loretta Intili
Monitoraggio di inquinamento da idrocarburi policiclici
aromatici (IPA) nell’hinterland catanese:
un confronto nell’utilizzazione di varie tecniche
sperimentali
Tesi di laurea
Relatore: Chiar.mo Prof. Guido De Guidi
Correlatori: Dott. Giuseppe Pistone
Dott. Alfio Catalfo
ANNO ACCADEMICO 2009-2010
1. Inquinamento atmosferico
2. Inquinamento del suolo
3. Inquinamento delle acque
2
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.
3
Porto Marghera
Cloruro
Cloruro
di vinile
di polivinile
monomero
(PVC):
(CVM):
4
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
5
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.
6
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)
7
 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
8
NOME
NOME
COMUNE
COMUNE
FORMULA
FORMULA
P.M.
P.M.
PUNTO
PUNTO
FUSIONE,
FUSIONE, °C
°C
PUNTO
PUNTO
EBOLLIZIONE,
EBOLLIZIONE, °C
°C
SOLUBILITÀ
SOLUBILITÀ
IN
IN ACQUA
ACQUA
MMOL/L
MMOL/L
PRESSIONE
PRESSIONE
DI
DI VAPORE
VAPORE
(PA,
(PA, 25°C)
25°C)
Benzo(a)pirene
Acenaftene
(ACE)
(BaP)
C
H
C12
20H10
12
154.2
252.3
95
178
279
496
-2
2.9x10
1.5x10-5
-1
5.96x10
8.4x10-7
C12H8
C22H12
152.19
276.3
80
164
280
536
-
-
C14H10
178.23
218
340
3.7x10-4
7.5x10-4
C14H10
178.23
99
340
7.2x10-3
1.8x10-2
Benzo(a) antracene
(BaA) (FA)
Fluorantene
C₁₈H₁₂
C16H10
228.3
202.3
161
110.8
400
375
1.3x10-5
1.3x10-3
7.3X10⁻⁶
2.54x10-1
Dibenzo
Benzo(b)fluoro
(a,h)antracene
antene (BbFA)
(DBahA)
C20
22H12
14
252.3
278.35
168
524
481
267
- -6
1.8x10
- -10
3.7x10
Benzo(k)fluoro
antene
Crisene(BkFA)
(CHR)
C20H12
C18H12
252.3
228.29
216
254
480
448
1.3x10-5
5.7x10-7
Benzo(g,h,i)
Pirene(BghiP)
(P)
perilene
C
H
C22
16H12
10
276.3
202.3
278
156
545
393.5
2x10-5-4
7.2x10
6x10-8 -4
8.86x10
Acenaftilene
Indeno(1,2,3(ACEF)
c,d)pirene (IP)
Antracene
(AN)
Fenantrene (PHEN)
STRUTTURA
STRUTTURA
9
O2
catecolo 1,2
diossigenasi
catecolo
cis-cis acido muconico
Reazione interfaccia acqua-sedimento
intermedi
ciclo di Krebs
SCISSIONE
acido dicarbossilico
10
CATEGORIA
Categoria 1
(cancerogeno)
Categoria 2A
(cancerogeno probabile)
Categoria 2B
(cancerogeno possibile)
NOME IPA
benzo(a)pirene
ciclopenta(cd)pirene
dibenzo(a,h)antracene
dibenzo(a,l)pirene
benzo(j)aceantrilene
benzo(b)fluorantene
benzo(k)fluorantene
crisene
dibenzo(a,i)pirene
5-metilcrisene
benz(a)antracene
benzo(j)fluorantene
benzo(c)fenantene
dibenzo(a,h)pirene
indeno(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.
11
La dimensione delle particelle determina in quale
misura possano viaggiare nel sistema umano
bronchiale.
12
Uno o più gruppi nitro sostituiscono gli idrogeni
presenti negli IPA:
NITROFLUORANTENE
13
14
 pallone con collo
smerigliato (a)
 estrattore (b)
c
b
 condensatore (c)
a
15
16
 Gascromatografia (GC)
 Cromatografia liquida ad alta
pressione (HPLC)
 Spettrofotometria IR a trasformata di
Fourier (FT-IR)
17
Sono stati utilizzati due tipi di gascromatografi:
1)
2) GC/
GC/MS::
Flame Ionization Detector
Rivelatore
a
Come
rivelatore
ionizzazione
viene
utilizzato di
fiamma
uno
spettrometro
di massa
18
Rivelatori:
 DAD
 a fluorescenza
 elettrochimico
19
Si basa sull’utilizzo di un'operazione matematica
(trasformata di Fourier) che trasforma un
interferogramma in uno spettro comune.
20
Aliquota di materiale (21,407 gr) arricchita con 10 µl di :
NITRO-IPA
CONCENTRAZIONE
(μM)
3-NPAN
258
85%
7-NB(a)AN
365
82%
3-NBPH
617
88%
1-NP
404
90%
FORMULA
PERCENTUALE
DI RECOVERY
21
Crisene
IPA
FORMULA
(m/z)
(mg/kg)
Concentrazione
limite accettabile
(mg/kg)*
Concentrazione
SIM+
Tr
Area x 104
Pirene
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
* D.M. n. 471 del 25/10/99.
22
campione
standard
Benzo(a)pirene
bending
di tutto
758
l’anello
stretching
839
gruppi
CH2
stretching
gruppi CH2
690
23
campione
indeno(1,2,3,cd)pirene
dibenzo(a,h)antracene
benzo(g.h.i)pirene
miscela IPA
naftalene
2-metilnaftalene
1-metilnaftalene
acenaftilene
acenaftene
fluorene
fluorantene
pirene
fenantrene
antracene
benzo(a)pirene
benzoba)antracene
crisene
benzo(b)fluorantene
benzo(k)fluorantene
24
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.
25
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.
Università di Catania - Dipartimento di Scienze Chimiche
Laboratorio di Fotochimica e Fotobiologia
- Estrazione con Soxhlet
- HPLC
- GC/MS
Studio Chimico Ambientale del dott. Giuseppe Pistone
Tutor aziendale
- Estrazione con Soxhlet
- GC/FID
- FT-IR
Meta Service S.r.l.
- Prelievo campione
26
Grazie
Università di
Cataniaa:
- Dipartimento di Scienze Chimiche
Laboratorio di Fotochimica e Fotobiologia
Prof. Guido De Guidi
- Estrazione con Soxhlet
- dott.
HPLC Giuseppe Pistone
- GC/MS
dott. Alfio Catalfo
Studio
Chimico
del dott. Giuseppe
Prof.
VitoAmbientale
Librando
Pistone
Tutor
aziendale
Prof.
Giancarlo Perrini
- Estrazione con Soxhlet
la mia famiglia
- GC/FID
- FT-IR
i miei amici
Service della
S.r.l. Meta Service
i mieiMeta
colleghi
- Prelievo campione
27