Emerging pollutants are substances that are not always regulated but, due to their toxicological properties, pose a risk to health and the environment. Treated wastewater often acts as a vehicle for the spread of these contaminants, but according to the principles of the Circular Economy Action Plan, their reuse represents the best solution to address the water crisis. One of the main uses of treated wastewater is in agriculture, which, although it offers numerous advantages such as nutrient recovery, may present risks if not managed correctly. The aim of this paper is to assess the residual contamination from two emerging pollutants, namely 4-nonylphenol (4NP) and bisphenol A (BPA), in treated wastewater from a treatment plant located in the Piedmont region, with the goal of risk management in their agricultural reuse. To achieve this, a preliminary literature review on the extraction methods of 4NP and BPA from aqueous matrices was conducted, followed by the optimization, validation, and application of a method based on solid-phase microextraction with fiber and gas chromatography analysis. Subsequently, the so-called Key Elements of Risk Management (KRMs) required in the preparation of a risk management plan for the reuse of treated wastewater for irrigation purposes were considered, as prescribed by European Regulation 2020/741. In detail, the method for the determination of 4NP and BPA was optimized to obtain the best extraction conditions in terms of extraction temperature, extraction time, and salt (NaCl) percentage. This optimization was carried out using a chemometric approach based on experimental design, which involved planning a series of experiments to examine the effect of the three factors on the analytical signal and its standard deviation. The optimized method, validated in terms of linearity, limits of detection (LOD), limits of quantification (LOQ), and precision, was applied to the analysis of treated wastewater. Finally, through the study of KRMs, it was highlighted that to reduce any potential risk to populations and environments exposed within the water reuse system, preventive measures such as defining quality limits at the plant's entrance and introducing additional treatment processes, such as ozonation or adsorption with activated carbon, would be advisable.
Gli inquinanti emergenti sono sostanze non sempre regolamentate che, date le loro proprietà tossicologiche, rappresentano un rischio per la salute e l’ambiente. Le acque reflue trattate spesso agiscono come veicolo di diffusione di questi contaminanti, ma, secondo i principi del Piano d’azione per l’economia circolare, il loro riutilizzo rappresenta la migliore soluzione per contrastare la crisi idrica. Tra i principali riutilizzi dei reflui depurati vi è quello agricolo, che, sebbene offra numerosi vantaggi come il recupero di nutrienti, potrebbe comportare dei rischi se non gestito correttamente. L’obiettivo di questo elaborato consiste nel valutare la contaminazione residua da due inquinanti emergenti, ovvero 4-nonilfenolo (4NP) e bisfenolo A (BPA), nelle acque reflue trattate provenienti da un depuratore situato nel territorio piemontese, nell’ottica di una gestione del rischio nel riutilizzo agricolo delle stesse. Per raggiungere tale scopo, si è proceduto attraverso una ricerca bibliografica preliminare sui metodi di estrazione del 4NP e del BPA da matrice acquosa, seguita dall’ottimizzazione, validazione e applicazione di un metodo basato sulla microestrazione in fase solida con fibra e analisi gascromatografica. Successivamente, si sono presi in considerazione i cosiddetti Key elements of Risk Management (KRMs) richiesti nella predisposizione di un piano di gestione del rischio per il riuso di acque reflue depurate a fini irrigui, secondo quanto prescritto dal Regolamento europeo 2020/741. Nel dettaglio, la metodica per la determinazione del 4NP e del BPA è stata ottimizzata per ottenere le migliori condizioni di estrazione in termini di temperatura di estrazione, tempo di estrazione e percentuale di sale (NaCl). Tale ottimizzazione è stata condotta mediante un approccio chemiometrico basato sul disegno sperimentale, ovvero sulla pianificazione di una serie di esperimenti che hanno consentito di esaminare l’effetto dei tre fattori sul segnale analitico e sulla sua deviazione standard. Il metodo ottimizzato, validato in termini di linearità, limiti di rivelabilità (LOD) e di quantificazione (LOQ) e precisione, è stato applicato all’analisi di acque reflue depurate. Attraverso lo studio dei KRMs, infine, si è evidenziato che per ridurre un eventuale rischio per le popolazioni e gli ambienti esposti all’interno del sistema di riutilizzo dell’acqua, sarebbe opportuno adottare misure preventive come la definizione di limiti di qualità all’ingresso dell’impianto e l’introduzione di ulteriori trattamenti depurativi, quali l’ozonizzazione o l’adsorbimento con carbone.
Studio sulla contaminazione residua da inquinanti emergenti finalizzato alla gestione del rischio nel riutilizzo delle acque reflue trattate a scopo irriguo
MALATESTA, CHIARA
2023/2024
Abstract
Gli inquinanti emergenti sono sostanze non sempre regolamentate che, date le loro proprietà tossicologiche, rappresentano un rischio per la salute e l’ambiente. Le acque reflue trattate spesso agiscono come veicolo di diffusione di questi contaminanti, ma, secondo i principi del Piano d’azione per l’economia circolare, il loro riutilizzo rappresenta la migliore soluzione per contrastare la crisi idrica. Tra i principali riutilizzi dei reflui depurati vi è quello agricolo, che, sebbene offra numerosi vantaggi come il recupero di nutrienti, potrebbe comportare dei rischi se non gestito correttamente. L’obiettivo di questo elaborato consiste nel valutare la contaminazione residua da due inquinanti emergenti, ovvero 4-nonilfenolo (4NP) e bisfenolo A (BPA), nelle acque reflue trattate provenienti da un depuratore situato nel territorio piemontese, nell’ottica di una gestione del rischio nel riutilizzo agricolo delle stesse. Per raggiungere tale scopo, si è proceduto attraverso una ricerca bibliografica preliminare sui metodi di estrazione del 4NP e del BPA da matrice acquosa, seguita dall’ottimizzazione, validazione e applicazione di un metodo basato sulla microestrazione in fase solida con fibra e analisi gascromatografica. Successivamente, si sono presi in considerazione i cosiddetti Key elements of Risk Management (KRMs) richiesti nella predisposizione di un piano di gestione del rischio per il riuso di acque reflue depurate a fini irrigui, secondo quanto prescritto dal Regolamento europeo 2020/741. Nel dettaglio, la metodica per la determinazione del 4NP e del BPA è stata ottimizzata per ottenere le migliori condizioni di estrazione in termini di temperatura di estrazione, tempo di estrazione e percentuale di sale (NaCl). Tale ottimizzazione è stata condotta mediante un approccio chemiometrico basato sul disegno sperimentale, ovvero sulla pianificazione di una serie di esperimenti che hanno consentito di esaminare l’effetto dei tre fattori sul segnale analitico e sulla sua deviazione standard. Il metodo ottimizzato, validato in termini di linearità, limiti di rivelabilità (LOD) e di quantificazione (LOQ) e precisione, è stato applicato all’analisi di acque reflue depurate. Attraverso lo studio dei KRMs, infine, si è evidenziato che per ridurre un eventuale rischio per le popolazioni e gli ambienti esposti all’interno del sistema di riutilizzo dell’acqua, sarebbe opportuno adottare misure preventive come la definizione di limiti di qualità all’ingresso dell’impianto e l’introduzione di ulteriori trattamenti depurativi, quali l’ozonizzazione o l’adsorbimento con carbone.| File | Dimensione | Formato | |
|---|---|---|---|
|
Tesi_Malatesta Chiara.pdf
non disponibili
Dimensione
3 MB
Formato
Adobe PDF
|
3 MB | Adobe PDF |
I documenti in UNITESI sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.
https://hdl.handle.net/20.500.14240/165233