Descrizione della commessa "Valutazione e utilizzo di tecnologie geo-ambientali per safety e security (INT.P01.016)"

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  • Descrizione della commessa "Valutazione e utilizzo di tecnologie geo-ambientali per safety e security (INT.P01.016)" (literal)
Potenziale impiego per bisogni individuali e collettivi
  • Vi è una crescente attenzione verso aspetti inter-disciplinari della sicurezza ambientale, quali gli scenari di scarsità idrica, eventi idrologici estremi e meccanismi di inquinamento. Le ricadute di questi studi, in termini di origine ed evoluzione delle sostanze contaminanti, sono di forte interesse non solamente in ambito accademico e di ricerca, ma anche per differenti ragioni pratiche, ad esempio per stabilire le responsabilità dei processi di inquinamento, in linea con il principio legislativo comunitario secondo il quale \"chi inquina paga\". Con riferimento alla sorveglianza idrologica in genere e delle risorse idropotabili in via particolare (sia superficiali sia sotterranee), l'affinamento di metodologie strumentali per la caratterizzazione di acque, nonché lo sviluppo di tecniche per la rivelazione e l'eventuale predizione di cambiamenti, presentano una grande opportunità di sviluppo e di applicazione ad ambiti di sicurezza ambientale. Oltre a ciò, le tecniche di stima di acquiferi superficiali da piattaforma altimetrica costituiscono una promettente integrazione alle misure in situ, come testimoniato dagli sforzi economici da parte delle agenzie spaziali. (literal)
  • Le ricadute di questi studi, in termini di origine ed evoluzione delle sostanze contaminanti, sono di estremo interesse non solamente in ambito accademico e di ricerca, ma anche per differenti ragioni pratiche, ad esempio per stabilire le responsabilità dei processi di inquinamento, in linea con il principio legislativo comunitario secondo il quale \"chi inquina paga\". Con riferimento alla sorveglianza idrologica in genere e delle risorse idropotabili in via particolare (sia superficiali sia sotterranee), l'affinamento di metodologie strumentali per la caratterizzazione di acque, nonché lo sviluppo di tecniche per la rivelazione e l'eventuale predizione di cambiamenti, presentano una grande opportunità di sviluppo e di applicazione ad ambiti di sicurezza ambientale. Oltre a ciò, le tecniche di stima di acquiferi superficiali da piattaforma altimetrica costituiscono una promettente integrazione alle misure in situ, come testimoniato da ingenti sforzi economici di enti spaziali internazionali. (literal)
Strumentazione
  • Presso IGG vi sono strumentazioni e laboratori disponibili per la commessa, tra cui vale la pena ricordare: 2 GC/FID, 2 GC/TCD, un GC/MS a quadrupolo, due spettrometri di massa a settore magnetico, 2 cromatografi ionici ed uno spettrometro ICP. Per quanto riguarda il trattamento dati viene utilizzato software per lo più sviluppato in ambiente Matlab, del quale si utilizzano anche toolbox dedicati, ove necessario. IDASC ha reso disponibili strumenti standard da laboratorio per il collaudo di sensori e matrici di sensori, per il dosaggio e l'analisi di gas standard e di liquidi standard. Dal 2011 il relativo modulo è scorporato dalla presente commessa, rimanendo comunque in atto la collaborazione. (literal)
  • Presso IGG vi sono strumentazioni e laboratori disponibili per la commessa, tra cui vale la pena ricordare: 2 GC/FID, 2 GC/TCD, un GC/MS a quadrupolo, due spettrometri di massa a settore magnetico, 2 cromatografi ionici ed uno spettrometro ICP. Per quanto riguarda il trattamento dati in ISTI viene utilizzato software per lo più sviluppato in ambiente Matlab, del quale si utilizzano anche toolbox dedicati, ove necessario. IDASC ha reso disponibili strumenti standard da laboratorio per il collaudo di sensori e matrici di sensori, per il dosaggio e l'analisi di gas standard e di liquidi standard. Dal 2011 il relativo modulo è scorporato dalla presente commessa ed ha formato commessa a se stante, rimanendo comunque in atto la collaborazione, come testimoniato da letteratura scientifica congiunta tuttora prodotta. (literal)
Tematiche di ricerca
  • La commessa è orientata allo sviluppo di metodi e tecnologie di sorveglianza e protezione, di derivazione geo-ambientale, nei seguenti settori disciplinari: (i) modellistica di dispersione di contaminanti, (ii) elaborazione di serie di dati derivanti da rilevamento strumentale dell'ambiente (misurati localmente o telerilevati). All'interno di questi ambiti vi è una vasta ramificazione di competenze, che implica una elevata multidisciplinarietà degli afferenti la commessa e soprattutto nella relativa rete di collaborazioni, che si rendono particolarmente necessarie data l'esiguità di personale afferente la commessa Informazioni specifiche sulle tematiche di ricerca affrontate sono fornite nella descrizione dei rispettivi moduli. (literal)
  • La commessa è orientata allo sviluppo di metodi e tecnologie di sorveglianza e protezione, di derivazione geo-ambientale, nei seguenti settori disciplinari: (i) modellistica di dispersione di contaminanti, (ii) elaborazione di serie di dati derivanti da rilevamento strumentale dell'ambiente (misurati localmente o telerilevati). All'interno di questi ambiti vi è una vasta ramificazione di competenze, che implica una elevata multidisciplinarietà degli afferenti la commessa e soprattutto nella relativa rete di collaborazioni, che si rendono particolarmente necessarie data l'esiguità di personale afferente la commessa. Informazioni specifiche sulle tematiche di ricerca affrontate sono fornite nella descrizione dei rispettivi moduli. In sintesi, le tematiche affrontate sono: - sviluppo di metodi e tecnologie di processamento dei dati per la sorveglianza dell'ambiente, intesa come trattamento di serie di dati derivanti da rilevamento strumentale dell'ambiente - origine ed evoluzione della contaminazione di differenti matrici geo-ambientali (aria, acqua di falda e di scorrimento superficiale, suolo, sedimenti) da parte di sostanze emesse da processi naturali ed antropici ad alto impatto. (literal)
Competenze
  • IGG dispone di competenze e strutture, storicamente destinate ad analisi e monitoraggi di tipo geochimico, che ben si adattano ad attività di studio sull'oorigine e destino di contaminanti, nonché alla validazione e caratterizzazione di tecnologie innovative. Le competenze e strutture storicamente coinvolte in attività riguardanti la geochimica dei fluidi sono infatti trasferibili al quadro applicativo di questa commessa, come naturale evoluzione verso le tematiche più generali di sorveglianza dell'ambiente. Le competenze su tematiche di signal processing ed image processing di ISTI sono utilmente trasferibili al contesto dell'osservazione strumentale dell'ambiente, con risultati interessanti per gli ambiti applicativi che questa commessa si prefigge. La pregressa esperienza sulle metodologie di classificazione di dati elettrochimici, sull'analisi di serie temporali di parametri fisico-chimici e l'identificazione dei relativi sistemi, oltre che sulla validazione di serie di dati telerilevati, formano un ulteriore background di competenza. (literal)
  • IGG dispone di competenze e strutture, storicamente destinate ad analisi e monitoraggi di tipo geochimico, che ben si adattano ad attività di validazione e caratterizzazione di sistemi di misura innovativi, nonché all'ottimizzazione dello sfruttamento di tecnologie esistenti. Le competenze e strutture storicamente coinvolte in attività riguardanti la geochimica dei fluidi sono trasferibili al quadro applicativo di questa commessa, come naturale evoluzione verso le tematiche più generali di sorveglianza dell'ambiente. Inoltre, le competenze su tematiche di signal processing ed image processing sono trasferibili al contesto dell'osservazione strumentale dell'ambiente, con risultati interessanti anche negli ambiti applicativi che questa commessa si prefigge. La pregressa esperienza sulle metodologie di classificazione di dati elettrochimici, sull'analisi di serie temporali di parametri fisico-chimici e l'identificazione dei relativi sistemi, oltre che sulla validazione di serie di dati telerilevati, formano un ulteriore background di competenza. (literal)
Tecnologie
  • Come dichiarato nella descrizione dei rispettivi moduli, per quanto riguarda le attività analitiche saranno utilizzate sia strumentazioni di laboratorio, sia metodi di misura e campionamento in campo, principalmente derivanti da esperienza pregressa nelle misure ambientali, e ciò riguarderà sia i campioni in fase liquida sia quelli prelevati in fase gassosa. Altro aspetto tecnologico rilevante riguarda l'eleborazione dei dati e la determinazione di modelli, in cui un ruolo fondamentale della ricerca è rappresentato dall'utilizzo di metodologie geostatistiche per la determinazione della relazione spaziale tra variabili regionalizzate e quindi del reale impatto sul territorio di un fenomeno osservato. Per quanto riguarda il trattamento dati viene utilizzato sia software commerciale (ad esempio per geostatistica e modellistica di acquifero), sia sviluppato internamente, per lo più in ambiente Matlab. IDASC ha reso disponibili strumenti standard da laboratorio per il collaudo di matrici di sensori, per il dosaggio e l'analisi di gas standard e di liquidi standard. Dal 2011 il relativo modulo è scorporato dalla presente commessa, rimanendo comunque in atto la collaborazione. (literal)
  • Come dichiarato nella descrizione dei rispettivi moduli, per quanto riguarda le attività analitiche saranno utilizzate sia strumentazioni di laboratorio, sia metodi di misura e campionamento in campo, principalmente derivanti da esperienza pregressa nelle attività inerenti i rischi ambientali, e ciò riguarderà sia i campioni in fase liquida sia quelli prelevati in fase gassosa. Altro aspetto tecnologico rilevante riguarda l'eleborazione dei dati e la determinazione di modelli, in cui un ruolo fondamentale della ricerca è rappresentato dall'utilizzo di metodologie geostatistiche per la determinazione della relazione spaziale tra variabili regionalizzate e quindi del reale impatto sul territorio di un fenomeno osservato. Per quanto riguarda il trattamento dati viene utilizzato sia software commerciale (ad esempio per geostatistica e modellistica di acquifero), sia sviluppato internamente, per lo più in ambiente Matlab. E' stato inoltre acquisito il pacchetto GMS per la modellistica numerica di flusso e trasporto soluti in acquifero. (literal)
Obiettivi
  • La Commessa vuole approfondire le conoscenze utili per la valutazione, definizione ed operatività di piattaforme tecnologiche e metodologie di sorveglianza di derivazione geo-ambientale, finalizzate ad applicazioni di sicurezza. In questo ambito giocano un ruolo essenziale le competenze di tipo geochimico ambientale, che in particolar modo riguardano gli studi sull'origine ed il destino di sostanze contaminanti. A ciò si associa lo sviluppo, la valutazione e l'applicazione pratica di metodologie di processamento del dato per la caratterizzazione di risorse ambientali, con particolare attenzione per la validazione dei dati, la modellazione di sistemi e la rivelazione di cambiamenti. Infine, la pregressa esperienza di sviluppo di sistemi di monitoraggio, anche con installazioni in siti acquedottistici, favorisce l'azione di interfaccia tra competenze idrogeochimiche, sensoristiche e di gestione della risorsa. (literal)
  • La commessa vuole approfondire le conoscenze utili per la valutazione, definizione ed operatività di piattaforme tecnologiche e metodologie di sorveglianza di derivazione geo-ambientale, finalizzate ad applicazioni di sicurezza. In questo ambito giocano un ruolo importante le competenze di tipo geochimico ambientale, che in particolar modo riguardano gli studi sull'origine ed il destino di sostanze contaminanti. A ciò si associa lo sviluppo, la valutazione e l'applicazione pratica di metodologie di processamento del dato per la caratterizzazione di risorse ambientali, con particolare attenzione per la validazione dei dati, la modellazione di sistemi, la rivelazione di cambiamenti e l'osservazione del sistema naturale. Infine, la pregressa esperienza di sviluppo di sistemi di monitoraggio, anche con installazioni in siti acquedottistici, favorisce l'azione di interfaccia tra competenze idrogeochimiche, informatiche, sensoristiche e di gestione della risorsa. (literal)
Stato dell'arte
  • E' noto che in aree fortemente antropizzate le fonti di contaminazione possono essere molteplici e, nell'ottica di \"chi inquina paga\", riconoscere l'origine delle sostanze contaminanti è fondamentale. Da questo punto di vista non è sufficiente l'interpretazione chimica classica delle numerose sostanze analizzate così come prevede la legge, né è più accettabile un semplice confronto con le tabelle dei limiti. Occorre invece utilizzare tecniche di \"fingerprinting\" che integrino dati chimici, isotopici di varia natura, considerazioni biogeochimiche e geochimiche al fine di riconoscere il prodotto che ha provocato la contaminazione e quindi la sua origine.Vi sono poi molte tecniche mature di elaborazione e trattamento del dato con finalità di estrazione dell'informazione, identificazione di sistemi (naturali e non) e classificazione automatica, sviluppate negli scorsi decenni, per le quali è talvolta poco sperimentata l'applicazione al contesto della sorveglianza ambientale.Esiste cioè spazio per la sperimentazione di: i) metodi e tecniche osservative sviluppati per il monitoraggio ambientale; ii)tecniche tipicamente afferenti il settore disciplinare dell'ingegneria dell'informazion (literal)
  • E' noto che in aree fortemente antropizzate le fonti di contaminazione possono essere molteplici e, nell'ottica di \"chi inquina paga\", riconoscere l'origine delle sostanze contaminanti è fondamentale. Da questo punto di vista non è sufficiente l'interpretazione chimica classica delle numerose sostanze analizzate così come prevede la legge, né è più accettabile un semplice confronto con le tabelle dei limiti. Occorre invece utilizzare tecniche di \"fingerprinting\" che integrino diverse fonti informative, al fine di riconoscere il prodotto che ha provocato la contaminazione e la sua origine. Vi sono poi molte tecniche mature di elaborazione e trattamento del dato con finalità di estrazione dell'informazione, identificazione di sistemi (naturali e non) e classificazione automatica, sviluppate negli scorsi decenni, per le quali è talvolta poco sperimentata l'applicazione al contesto della sorveglianza ambientale, ad esempio nel telerilevamento di infrastrutture critiche e di sistemi a rischio ambientale. Tutti questi aspetti ricadono nel più ampio ambito delle tecnologie per l'osservazione della terra. (literal)
Tecniche di indagine
  • Uno degli aspetti caratterizzanti la commessa è l'interfacciamento tra competenze geologiche, idrogeologiche, chimiche, sensoristiche, e di processamento del dato. Viene cioè investigata la possibilità di sfruttare al meglio tecniche analitiche tradizionali, già collaudate e disponibili, in virtù del fatto che tecniche mature di osservazione e di modellistica ambientale possono essere direttamente trasferibili ad un ambito di sicurezza, mediante opportuni approcci metodologici e/o metodi innovativi per l'analisi ed interpretazione dei dati. Viene fatto uso delle tecniche d'indagine più classiche provenienti da differenti discipline quali la geologia, l'idrogeologia, l'idrogeochimica isotopica. Tali tecniche sono utilizzate per mettere a fuoco modelli concettuali che consentano lo sviluppo e la determinazione delle condizioni al contorno di modelli matematici generici. Lo scopo è quello dell'individuazione di plume di contaminanti e punti di criticità e predizione della dispersione di sostanze pericolose. Oltre a ciò, la cmmessa si avvale di strumenti matematici ed algoritmi, in parte sviluppati internamente, per l'analisi dei segnali originati da piattaforme multisensore. (literal)
  • Uno degli aspetti caratterizzanti la commessa è l'interfacciamento tra competenze geologiche, idrogeologiche, chimiche, sensoristiche, e di processamento del dato. Viene investigata la possibilità di sfruttare al meglio tecniche analitiche tradizionali, già collaudate e disponibili, in virtù del fatto che tecniche mature di osservazione e di modellistica ambientale possono essere direttamente trasferibili ad un ambito di safety & security, sviluppando opportuni metodi per l'analisi e l'interpretazione dei dati. Viene inoltre fatto uso di tecniche d'indagine classiche provenienti da differenti discipline quali la geologia, l'idrogeologia, l'idrogeochimica isotopica. Tali tecniche sono utilizzate per sviluppare modelli concettuali che consentano la determinazione delle condizioni al contorno di modelli matematici specifici, ad esempio nell'ambito della predizione della dispersione di sostanze pericolose. Inoltre, la commessa si avvale di strumenti matematici ed algoritmi, in larga parte sviluppati internamente, per l'analisi dei segnali originati da piattaforme multisensore. Una ulteriore linea sviluppata da alcuni anni riguarda l'analisi di dati altimetrici da satellite (modulo 005) (literal)
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