Caratterizzazione chimica della frazione solubile del particolato atmosferico urbano

This thesis aims to analyze the composition of the soluble fraction of urban atmospheric particulate matter. By “composition” we mean both the total quantification of the components and the determination of the chemical species they may form by interacting with one another. Samples of atmospheric particulate matter collected at two sites—Sauxe d’Oulx and Turin (via della Consolata)—were considered. The samples were collected in four distinct periods (winter 2019, summer 2020, winter 2020, and summer 2021) to investigate seasonal variations in both contexts. For the chemical analysis, the following anions were quantified: fluoride, acetate, formate, chloride, nitrite, bromide, nitrate, succinate, sulfate, oxalate, and phosphate. For the cations, the following were considered: Al, Ca, Cu, Fe, K, Mg, Mn, Na, Pt, Zn, Ni, V, As, and NH4⁺. The concentrations were determined using ICP-MS, ICP-AES, anion exchange ion chromatography, and molecular absorption spectrophotometry for the quantification of NH4⁺. The application of principal component analysis (PCA) allowed for the observation of relationships between samples and variables. The data from the two sampling sites were then processed using the PyES software to define the species present in the aqueous fraction. The speciation model considered takes into account the possible interactions among the different components of the soluble fraction, corresponding to 299 equilibria. The results obtained offer a significant contribution to the understanding of chemico-atmospheric dynamics, providing a useful basis for the development of monitoring and mitigation strategies for pollution.

Il presente lavoro di tesi si pone l’obiettivo di analizzare la composizione della frazione solubile del particolato atmosferico urbano. Per composizione si intende sia la quantificazione totale dei componenti, sia la determinazione delle specie chimiche che questi possono formare interagendo tra loro. Sono stati considerati campioni di particolato atmosferico prelevati in due siti: Sauxe d’Oulx e Torino (via della Consolata). I campioni sono stati raccolti in quattro periodi distinti (inverno 2019, estate 2020, inverno 2020 ed estate 2021) per indagare le variazioni stagionali nei due contesti. Per l’analisi chimica sono stati quantificati i seguenti anioni: Fluoruro, Acetato, Formiato, Cloruro, Nitrito, Bromuro, Nitrato, Succinato, Solfato, Ossalato e Fosfato. Per i cationi sono stati considerati: Al, Ca, Cu, Fe, K, Mg, Mn, Na, Pt, Zn, Ni, V, As e NH4+. Le concentrazioni sono state determinate mediante ICP- MS, ICP -AES, cromatografia ionica a scambio anionico e spettrofotometria di assorbimento molecolare, per la quantificazione dell’NH4+. L’applicazione di un’analisi delle componenti principali (PCA) ha consentito di osservare le relazioni tra campioni e variabili. I dati relativi ai due siti di campionamento sono stati poi elaborati tramite il software PyES per definire le specie presenti nella frazione acquosa. Il modello di speciazione considerato prende in considerazione le possibili interazioni tra i diversi componenti della frazione solubile corrispondenti a 299 equilibri. I risultati ottenuti offrono un contributo significativo alla comprensione delle dinamiche chimico-atmosferiche, fornendo una base utile per lo sviluppo di strategie di monitoraggio e mitigazione dell’inquinamento.