Sviluppo di strumentazione per la caratterizzazione delle proprietà di assorbimento ottico del particolato atmosferico

Ambito della ricerca

Fisica applicata

Abstract

A partire dall’inizio del secolo scorso, le attività umane hanno influenzato in maniera sempre più marcata l’atmosfera terrestre, modificando il clima e causando il progressivo e continuo degrado della qualità dell’aria e delle acque. Tra i vari inquinanti presenti nell’atmosfera, lo studio del particolato atmosferico (o PM, particelle solide/liquide aerodisperse) rappresenta una sfida notevole data la considerevole varietà -in termini di composizione, forma e dimensione- delle particelle che lo compongono. Evidenze sperimentali mostrano una forte connessione tra il PM e numerosi effetti negativi sulla salute umana; ormai molte istituzioni internazionali lo considerano tra i principali responsabili di svariate forme patologiche che portano al deterioramento della qualità della vita e al conseguente aumento dei casi di morte prematura. Tra le varie sostanze tossiche presenti nel PM, il Black Carbon (BC) rappresenta uno degli inquinanti più complessi e dagli effetti controversi. Con questo termine si individua una classe di composti a base di Carbonio, fortemente tossica per la salute umana e con effetti devastanti sul clima. Per la sua quantificazione e caratterizzazione, nel corso degli ultimi anni sono state sviluppate svariate tecniche di misura che sfruttano le sue peculiari proprietà ottiche: il BC assorbe fortemente la radiazione visibile (≈ 4 ordini di grandezza rispetto agli altri composti del PM) e possiede bassi valori di albedo. Presso il laboratorio di Fisica Ambientale, in anni recenti è stata sviluppata strumentazione all’avanguardia per la caratterizzazione ottica del PM, il Multi-Wavelength Absorbance Analyzer (MWAA). Questo prototipo, unico per prestazioni, rappresenta lo stato dell’arte a livello internazionale. Partendo dal know-how scientifico alla base dell’MWAA, il progetto di tesi proposto riguarda lo sviluppo di strumentazione da laboratorio innovativa, volta alla misura e caratterizzazione della frazione carboniosa (e non solo) del particolato atmosferico. Il candidato avrà modo di lavorare allo sviluppo della strumentazione, focalizzandosi su uno o più dei seguenti argomenti: progettazione di guide di luce,  spettrometria ottica, programmazione per l’acquisizione e il controllo, programmazione per l’elaborazione dei dati e lo sviluppo di modelli matematici di apporzionamento.