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open, Coral reefs, which are among the most biodiverse ecosystems on the planet, are declining at an alarming rate. To counteract the threats posed by climate change and other anthropogenic impacts, conservation efforts such as active coral reef restoration have increased globally. Ecological restoration aims to assist natural recovery and increase coral reefs resilience in an effort to preserve the many functions and services these iconic ecosystems provide to society. Under current climate scenarios, coastal and island populations are the first to suffer from continued ecosystem degradation. For example, the Maldives’ vulnerability to global and local coral reef threats is evident for a nation that lives on shallow reef islands with an economy driven by fisheries and tourism. However, little information is available on suitable, regionally tested coral restoration techniques that could be applied at an ecological meaningful scale in the Maldives. ‘Coral gardening’, which comprises fragment farming in coral nurseries followed by the transplantation of these corals to a restoration site, appears particularly suitable for remote locations like the Maldives. The method can be applied by local communities or tourism stakeholders to assist local reef recovery, while creating awareness, stewardship and even income opportunities. This research assesses the application of ‘coral gardening’ for upscaled coral restoration efforts in the Maldives, providing the necessary regional validation and useful insights into the various aspects of this technique for the first time. To evaluate the suitability and performance of this restoration approach across different regions and farming habitats (i.e., lagoon and reef), a total of six mid-water coral rope nurseries were assessed on the local island of Magoodhoo in Faafu Atoll and on Athuruga resort island in Alif Dhaal Atoll. Coral gardening success was examined for three different coral genera, namely Acropora, Pocillopora and Porites, u, Le scogliere coralline, conosciute per essere uno degli ecosistemi più ricchi di biodiversità del pianeta, stanno diminuendo ad un ritmo allarmante. Per contrastare le minacce poste dai cambiamenti climatici e da altri impatti di origine antropica gli sforzi di conservazione attiva, come il ripristino della scogliera corallina, sono aumentati a livello globale. Il ripristino ecologico si pone come obiettivo principale quello di assistere il recupero naturale, aumentandone la resilienza, delle scogliere coralline nel tentativo di preservare le numerose funzioni e servizi ecosistemici che questi habitat iconici forniscono alla società. La vulnerabilità delle Maldive alle minacce globali e locali è più evidente in quanto rappresentata da isole coralline con un'economia basata sulle attività come la pesca e il turismo. Tuttavia, sono disponibili poche informazioni sulle tecniche migliori di ripristino dei coralli che potrebbero essere applicate a livello regionale alle Maldive. Il "Coral Gardening", una tecnica che comprende l'allevamento di frammenti di coralli in vivai sommersi seguito dal trapianto di quest’ultimi in un sito di restauro, sembra particolarmente adatta per una località remota come l’arcipelago maldiviano. Il metodo, infatti, può essere utilizzato dalle comunità locali o organizzazioni turistiche per accelerare il recupero locale della scogliera corallina, creando al contempo consapevolezza e permettendo una gestione mirata delle sue risorse. Questo studio valuta l'applicazione su larga scala del "Coral Gardening" per il ripristino dei coralli alle Maldive, fornendo per la prima volta la necessaria validazione a livello regionale di questa tecnica. Per stimare le prestazioni di questo approccio di ripristino in diverse regioni e habitat (ad es. laguna e scogliera corallina), sono stati valutati un totale di sei vivai sommersi di corallo presenti sia sull'isola locale di Magoodhoo nell'atollo di Faafu che sull'isola turistica di Athuruga nell'atollo di A, 0, open, Dehnert, I

open, The recognized evidence of global warming demands assessment of the present and future water cycle in Europe and worldwide. Recently, evidence of modified hydrological regime in the Alps under climate change has been documented. However, according to the IPCC Fifth Assessment Report, it is still necessary to deepen our understanding of the impact of climate change and land use on groundwater storage in the alpine catchment areas. A major limitation to the analysis of the surface water-groundwater interaction in alpine terrain are the difficultly of data acquisition as well as the limited presence of meteorological stations. These two factors considerably increase the uncertainty of a holistic representation of the hydrological processes and a reliable estimation of groundwater recharge. The aim of this research work is to improve the current knowledge on the interaction between surface water and shallow aquifers and to define a method for an integrated modelling of the main components of the water cycle at the catchment scale to be used as input for groundwater modelling. The collection and use of data and methods that allow for the maximum discretisation of the heterogeneity of the elements involved is the guiding thread of this work. The scientific approach is demonstrated for a complex case study, the Valtellina valley (northern Italy), to investigate the interaction among the components of hydrogeologic cycle and their future projections according to climate dynamics. This valley could be considered a perfect case study because it is characterized by an active system that rapidly reacts to meteorological and climatic variations. This is visible by the fluctuation of the groundwater and of the main river, Adda River, during extreme precipitation events and with snow melts during the spring/summer periods. The thesis is divided into three main sections. The first provides a description of hydro-stratigraphy of the Valtellina valley floodplain. This section include, L'evidenza riconosciuta del riscaldamento globale richiede una valutazione del ciclo dell'acqua presente e futuro in Europa e nel mondo. Recentemente, è stata documentata l'evidenza di un regime idrologico modificato nelle Alpi sotto il cambiamento climatico. Tuttavia, secondo il quinto rapporto di valutazione dell'IPCC, è ancora necessario approfondire la nostra comprensione dell'impatto del cambiamento climatico e dell'uso del suolo sullo stoccaggio delle acque sotterranee nei bacini idrografici alpini. Una delle maggiori limitazioni all'analisi dell'interazione tra acque superficiali e sotterranee nei terreni alpini è la difficoltà di acquisizione dei dati e la limitata presenza di stazioni meteorologiche. Questi due fattori aumentano considerevolmente l'incertezza di una rappresentazione olistica dei processi idrologici e una stima affidabile della ricarica delle acque sotterranee. Lo scopo di questo lavoro di ricerca è quello di migliorare le attuali conoscenze sull'interazione tra le acque superficiali e gli acquiferi poco profondi e di definire un metodo per una modellazione integrata delle principali componenti del ciclo dell'acqua a scala di bacino da utilizzare come input per la modellazione delle acque sotterranee. La raccolta e l'uso di dati e metodi che permettono la massima discretizzazione dell'eterogeneità degli elementi coinvolti è il filo conduttore di questo lavoro. L'approccio scientifico è dimostrato per un caso di studio complesso, la valle della Valtellina (Italia settentrionale), per indagare l'interazione tra le componenti del ciclo idrogeologico e le loro proiezioni future secondo le dinamiche climatiche. Questa valle potrebbe essere considerata un perfetto caso di studio perché è caratterizzata da un sistema attivo che reagisce rapidamente alle variazioni meteorologiche e climatiche. Ciò è visibile dalla fluttuazione delle acque sotterranee e del fiume principale, l'Adda, durante eventi estremi di precipitazione e con lo scioglimento della, 0, open, Perico, R

BRO, RASMUS, open, Metabolomics, which consists of identifying all the metabolites present in the biological samples analysed, is an approach widely applied in various research fields such as biomarker identification, new drug development, food and environmental sciences. Metabolomics is closely linked to the ability of analytical techniques, one of the most widely applied being gas chromatography coupled to mass spectrometry. Modern analytical platforms can generate hundreds of thousands of spectra, detecting an impressive number of distinct molecules. Despite the technical progress achieved on the experimental side, the conversion of signals measured by instruments into useful information is not an obvious step in metabolomic studies. For each identified compound, the goal is to obtain the relative concentration among all analysed samples and the mass spectrum associated with the compound needed to identify the molecule itself. The software available for analysing experimental data has repeatedly been cited as a major source of uncertainty, severely limiting both the quantity and quality of the information extracted. The most applied tools are based on univariate data analysis, considering each sample separately from the others and requiring the operator to set several parameters, affecting the result of the analysis. In this thesis, a new approach, called AutoDise, for the analysis of GC-MS data is described. The processing of the experimental signals is based on PARAFAC2. PARAFAC2 is a model that decomposes multidimensional data, discriminating between different signals in the samples. Due to its properties, PARAFAC2 does not need the data to be pre-processed and does not require parameters to be set, whereas software used in this field requires several parameters to be defined and laborious pre-processing of the data, requiring the intervention of an expert user, and the reproducibility of the results is limited, depending on the parameters chosen by the user. However, fitting PA, La metabolomica, che consiste nella identificazione di tutti i metaboliti presenti all’interno dei campioni biologici analizzati, è un approccio ampiamente applicato in diversi campi di ricerca quali: identificazione di biomarcatori, sviluppo di nuovi farmaci, scienze alimentari e ambientali. La metabolomica è strettamente legata alla capacità di tecniche analitiche fra queste una delle più applicate è la gas cromatografia accoppiata alla spettrometria di massa. Moderne piattaforme analitiche possono generare centinaia di migliaia di spettri, rilevando una quantità impressionante di molecole distinte. Nonostante i progressi tecnici raggiunti sul lato sperimentale, la conversione dei segnali misurati dagli strumenti in informazioni utili non è un passaggio scontato in studi metabolomici. Per ogni composto identificato, l’obbiettivo è ottenere la concentrazione relativa tra tutti i campioni analizzati e lo spettro di massa associato al composto, necessario per l’identificazione della molecola stessa. I software disponibili per l’analisi dei dati sperimentali sono stati ripetutamente indicati come una fonte importante di incertezza, limitando fortemente sia la quantità che la qualità delle informazioni estratte. Gli strumenti più applicati richiedono l’impostazione di diversi parametri da parte dell’operatore, influenzando il risultato dell’analisi. In questa tesi è descritto un nuovo approccio, chiamato AutoDise, per l’analisi dei dati GC-MS. L’elaborazione dei segnali sperimentali si basa su PARAFAC2. PARAFAC2 è un modello che scompone dati multidimensionali, discriminando tra i diversi segnali nei campioni. Grazie alle sue proprietà, PARAFAC2 non ha bisogno che i dati siano pretrattati e non richiede di impostare parametri, mentre software utilizzati in questo ambito richiedono di definire diversi parametri e un laborioso pretrattamento dei dati, richiedendo l’intervento di un utente esperto, inoltre la riproducibilità dei risultati è limitata, dipendendo i parametr, 0, open, Baccolo, G

CASTELLI, MARIAPINA, open, The European Alps have been affected by intensification of meteorological droughts in recent years. Due to changing climatic conditions, the region is vulnerable to deviations in water cycling, which can be observed in the context of evapotranspiration (ET) anomalies. Land surface temperature (LST) is a key factor in regulating the exchange of water and energy between land and atmosphere, which directly relates it to ET. Development of two-source energy balance (TSEB) models driven by thermal remote sensing data has made a significant contribution to estimate ET at large scale. However, their coarse spatial resolution and sensitivity of TIR instruments to cloudy-sky conditions make them insufficient for complex ecosystems, such as mountain regions. To overcome these limitations, this thesis served to develop a new clear-sky land surface temperature product at 250 m spatial resolution, as an alternative to 1-km MODIS LST data, for estimating fine-resolution TSEB fluxes. In the first part of the thesis, imbalance between spatial resolution of 1-km MODIS LST data was solved by applying a sharpening procedure to obtain daily LST at 250-m spatial resolution. Due to reduced capabilities of LST–VNIR statistical models in complex ecosystems, multi-source predictors, including normalized difference vegetation index (NDVI) and digital elevation model (DEM) were used. Inspired by superiority of machine learning for non-linear problems, relationships between coarse resolution LSTs and 250-m predictors with random forest (RF) algorithm were exploited. The obtained results indicate an improvement of 20% in the agreement between Landsat and the sharpened LST compared to statistics for the original MODIS dataset. The LST models determined averaged RMSE of 2.3°C and MAE of 1.8°C. In order to reconstruct missing LSTs beneath the clouds, the author proposed a novel approach to predict invalid pixels by exploiting correlation between ground-based LST and air temperature in conjunction, Le Alpi sono state colpite dall'intensificarsi della siccità meteorologica negli ultimi anni. A causa delle mutevoli condizioni climatiche, la regione è vulnerabile alle deviazioni nel ciclo dell'acqua, che possono essere osservate nel contesto delle anomalie dell'evapotraspirazione (ET). La temperatura della superficie terrestre (LST) è un fattore chiave nella regolazione dello scambio di acqua ed energia tra terra e atmosfera, che la mette in relazione direttamente con ET. Lo sviluppo di modelli di bilancio energetico a due fonti (TSEB) guidati da dati di telerilevamento termico ha dato un contributo significativo alla stima dell'ET su larga scala. Tuttavia, la loro risoluzione spaziale grossolana e la sensibilità degli strumenti TIR alle condizioni del cielo nuvoloso li rendono insufficienti per ecosistemi complessi, come le regioni di montagna. Per superare queste limitazioni, questa tesi è servita per sviluppare un nuovo prodotto della temperatura della superficie terrestre in cielo sereno con una risoluzione spaziale di 250 m, in alternativa ai dati MODIS LST di 1 km, per la stima dei flussi TSEB a risoluzione fine. Nella prima parte della tesi, lo squilibrio tra la risoluzione spaziale dei dati MODIS LST di 1 km è stato risolto applicando una procedura di sharpening per ottenere LST giornaliero a una risoluzione spaziale di 250 m. A causa delle ridotte capacità dei modelli statistici LST-VNIR in ecosistemi complessi, sono stati utilizzati predittori multi-sorgente, tra cui l'indice di NDVI e il DEM. Ispirato dalla superiorità dell'apprendimento automatico per problemi non lineari, sono state sfruttate le relazioni tra LST a risoluzione grossolana e predittori di 250 m con algoritmo a foresta casuale (RF). I risultati ottenuti indicano un miglioramento del 20% nell'accordo tra Landsat e l'affilato LST rispetto alle statistiche per il set di dati MODIS originale. I modelli LST hanno determinato un RMSE medio di 2,3°C e un MAE di 1,8°C. Al fine di ricostruire gl, 0, open, Bartkowiak, P

open, Since the 1990s, a significant acceleration of rock glacier flow rates and of destabilizing phenomena have been documented in the European Alps in relation to constantly rising temperatures, soil warming and ice loss. Changing climatic conditions and the increase in air temperature strongly influence the thermal state of permafrost. Studies showed that ground surface temperature, together with the rock glacier external and internal characteristics, controls the deformation of frozen ground and the rock glacier flow velocities. Kinematic time series showed a correlation between rock glacier flow rates and air temperatures at seasonal, inter-annual and decennial time scales, while short-term velocity variations seem to be influenced by the hydrology of the rock glaciers. The thesis, composed of three main studies, examines the influence of some meteorological forcing and the processes controlling the evolution of rock glacier dynamics at multi spatio-temporal scales by means process-based modelling, data collection and analysis, and remote sensing techniques. For this purpose, high spatial resolution RGB data collected with drone platforms and direct in-situ measurements, related to thermal state of permafrost and hydrology, were conducted. The first study is related to the investigation of the rock glacier dynamics on interannual and multiannual time scales coupled with rising warming temperatures. First, the focus was set on assessing the accuracy of the Digital Surface Models (DSMs) and on evaluating systematic errors that may affect the drone-SfM derived data. Once the recipe to derive accurate datasets was found, the dense point clouds, the orthoimages and the DSMs were processed to derive 2D and 3D surface velocity fields, using a feature-tracking algorithm and the Multiscale Model to Model Cloud Comparison algorithm. Successively, the relationship between horizontal surface velocities, extension of frozen ground at depth and thermal state of permafrost were inv, Nelle Alpi è stata documentata un incremento delle velocità di scorrimento dei rock glacier e dei fenomeni di destabilizzazione in relazione all’aumento delle temperature, al riscaldamento del suolo e alla perdita di ghiaccio. Il cambiamento delle condizioni climatiche e l'aumento della temperatura dell'aria influenzano lo stato termico del permafrost. Gli studi hanno dimostrato che la temperatura della superficie del suolo, insieme alle caratteristiche esterne e interne del rock glacier, controlla la deformazione del permafrost e le velocità di flusso dei rock glaciers. Le serie temporali mostrano una correlazione tra le velocità di flusso dei rock glaciers e le temperature dell'aria su scale temporali stagionali, interannuali e decennali, mentre le variazioni di velocità a breve termine sono influenzate dall'idrologia. La tesi esamina l'influenza di alcune forzature meteorologiche e i processi che controllano l'evoluzione della dinamica dei rock glaciers a più scale spazio-temporali attraverso la modellazione basata sui processi, la raccolta e l'analisi dei dati e le tecniche di rilevamento remoto. A questo scopo, sono stati ottenuti dati RGB ad alta risoluzione spaziale raccolti con droni e misure dirette in situ, relative allo stato termico del permafrost e all'idrologia. Il primo studio è legato all'indagine delle dinamiche di un rock glacier su scale temporali interannuali e pluriennali accoppiate all'aumento delle temperature. Prima, l'attenzione è stata posta sulla valutazione della precisione dei modelli digitali di superficie (DSM) e sulla valutazione degli errori sistematici che possono influenzare i dati. Successivamente le nuvole di punti densi, le ortoimmagini e i DSM sono stati elaborati per derivare campi di velocità superficiale 2D e 3D, utilizzando un algoritmo di feature-tracking e l'algoritmo M3C2. Sono state studiate le relazioni tra le velocità superficiali, l'estensione e lo stato termico del permafrost. I risultati hanno mostrato che la cinem, 0, open, Bearzot, F

open, Among the multiple stressors that affect aquatic ecosystems, plastic pollution is deemed a widespread and pervasive environmental issue. The majority of the research has been conducted in marine environments and information about the occurrence and effects of these pollutants in freshwater systems is scattered. Moreover, there is a lack of consensus on sampling and analytical procedures for their characterization and quantification, which makes comparison among studies difficult. Besides, more research is needed to assess the influences of plastics and microplastics on ecosystem functions and aquatic organisms, especially focusing on lower trophic levels. Given these gaps, the present project describes four pieces of work that contribute to enhancing our knowledge about plastics and microplastics in freshwater ecosystems. Firstly, since polymer identification constitutes a fundamental step in plastic analysis, the suitability of Raman spectroscopy for polymeric characterization was examined, and a free database with Raman spectra of plastics complemented by a new R package with tools for their processing were developed and described. Advantages and drawbacks of this technique were discussed, with a particular emphasis on plastic additives, which are contained in the majority of polymers but are still poorly investigated, and a catalog with detailed information about peaks of most common plastic polymers was reported to provide guidance for further studies. Secondly, microplastic occurrence in surface water of different freshwater systems was assessed. Indeed, water samples of 38 lakes from 28 different countries covering an assortment of limnologically diverse freshwater ecosystems under varying levels of anthropogenic stress were collected, following a common protocol. This global investigation allowed obtaining comparable data about plastic concentration and features. Moreover, the results suggested the existence of a relationship between urban-related attributes, Gli ecosistemi acquatici risentono di differenti impatti antropici. Tra questi, la presenza di plastiche e microplastiche rappresenta una problematica ambientale diffusa. La maggior parte delle ricerche svolte fino ad ora si è concentrata specialmente sull’ambiente marino e le informazioni riguardanti la presenza e gli effetti di questi contaminanti nei sistemi di acqua dolce sono limitate. Inoltre, non esiste ancora nella comunità scientifica un’armonizzazione delle procedure di campionamento e dei protocolli analitici per la caratterizzazione e quantificazione delle plastiche in ambiente acquatico. Questo rende il confronto dei dati ottenuti da ricerche differenti complesso. Oltre a questi aspetti, sono necessari ulteriori studi per comprendere l’influenza che le (micro)plastiche possono esercitare sugli organismi e sul funzionamento degli ecosistemi acquatici. In particolare, le informazioni relative agli effetti sugli organismi dei più bassi livelli trofici sono molto limitate. Dato questo contesto, nella presente tesi di dottorato sono illustrati quattro lavori che hanno contribuito ad aumentare le informazioni disponibili sulle (micro)plastiche in ambienti di acqua dolce. Il primo lavoro si è concentrato sull’utilizzo della micro-spettroscopia Raman per l’identificazione della composizione polimerica dei materiali plastici, la cui determinazione è fondamentale per una corretta e adeguata caratterizzazione di questi inquinanti. Al fine di aumentare le conoscenze relativamente a questa tecnica, è stato sviluppato e descritto un database, liberamente fruibile, di spettri di diversi polimeri plastici ed additivi che possono essere comunemente individuati in ambiente. Inoltre, è stato anche sviluppato un nuovo pacchetto in R che fornisce diversi strumenti per l’analisi e l’identificazione di spettri. I vantaggi e gli svantaggi della spettroscopia Raman sono stati evidenziati e sono state fornite utili indicazioni per studi futuri. Il secondo lavoro si è invece conc, 1, open, Nava, V

ORLANDI, MARCO EMILIO, open, Nuclear receptors are transcription factors involved in processes critical to human health and are a relevant target for toxicological risk assessment and the drug discovery process. Computational models can be a useful tool (i) to prioritize chemicals that can mimic natural hormones and thus be endocrine disruptors and (ii) to identify new possible lead for drug discovery. Therefore, the main goal of this project is to study potential interactions between chemicals and nuclear receptors, with the dual purpose of developing in silico tools to search for new modulators and to identify possible endocrine disrupting chemicals. After creating an exhaustive collection of nuclear receptor modulators, we applied machine learning methods to fill the data gap and prioritize modulators by building predictive models. In particular, modeling strategies included multi-tasking machine learning algorithms to investigate the complex relationships between chemicals and multiple nuclear receptors., I recettori nucleari sono fattori di trascrizione coinvolti in processi critici per la salute umana e sono un obiettivo rilevante per la valutazione del rischio tossicologico e il processo di scoperta dei farmaci. I modelli computazionali possono essere uno strumento utile (i) per dare priorità alla sperimentazione di sostanze chimiche che possono imitare gli ormoni naturali e quindi essere interferenti endocrini e (ii) per identificare nuovi possibili candidati farmaci. Pertanto, l'obiettivo principale di questo progetto è quello di studiare le potenziali interazioni tra sostanze chimiche e recettori nucleari, con il duplice scopo di sviluppare strumenti in silico per la ricerca di nuovi modulatori e di identificare possibili sostanze chimiche che alterano il sistema endocrino. Dopo aver creato una collezione esaustiva di modulatori di recettori nucleari, abbiamo applicato metodi di apprendimento automatico per colmare il vuoto di dati e predire nuovi possibili modulatori tramite modelli predittivi. In particolare, le strategie di modellazione hanno incluso algoritmi di apprendimento automatico multi-tasking per indagare le complesse relazioni tra sostanze chimiche e diversi recettori nucleari., 0, open, Valsecchi, C

open, The PhD research aimed to develop novel strategies able to better retrieve and interpret the chlorophyll Solar-Induced Fluorescence (SIF) signal emitted by terrestrial vegetation and inland waters at ground level, to advance the understanding of ecosystems structure and functioning. SIF metrics were defined taking advantage of the full SIF spectrum available from the recently developed “spectrum-fitting” algorithm (SpecFit). The metrics were designed to characterize the SIF spectrum, in terms of red and far-red peaks maximum values (SIFred, SIFfar-red), corresponding wavelengths and the spectrally integrated value (SIFINT). SIF typically evaluated in the O2-A (SIF760) and O2-B (SIF687) bands and reflectance indices (used as proxies for canopy biophysical parameters) have been compared to the SIF spectrum. The reflectance indices selected are the NDVIred-edge, CIred-edge, NIRv and PRI. The analysis has been carried out at seasonal/diurnal scales, exploiting top-of canopy (TOC) spectral measurements acquired over three crops. The SIF evaluated at the peaks always show a strong correlation with the corresponding O2 bands values, while the SIFINT represents a more complete parameter and shows peculiar dynamics. At diurnal scale, the combined use of reflectance indices and TOC SIF metrics allows to gain a better knowledge of the crops dynamics. Seasonally, the SIF and reflectance indices show more similar temporal evolution along the growth-phases because they are mainly driven by changes in the overall canopy biomass, chlorophyll content and incident light. The reabsorption of the SIF within the canopy-leaf system affects the overall SIF spectral shape and magnitude at this temporal scale. As demonstrated on the synthetic dataset, the reabsorption effect prevents an accurate evaluation of the fluorescence quantum yield (SIFyield). Correcting the TOC SIF spectrum for the reabsorption is pivotal. In this regard, two different approaches have been developed and tested. The, La seguente ricerca di dottorato ha come obiettivo lo sviluppo di nuove strategie in grado di migliorare la stima e l’interpretazione del segnale di fluorescenza indotto dalla luce solare (SIF) emesso dalla clorofilla. In particolare la SIF emessa a livello del suolo è stata utilizzata per migliorare la comprensione del funzionamento della vegetazione terrestre ed acque interne. Nuove metriche di fluorescenza sono state definite a partire dello spettro completo di SIF ottenuto tramite l’algoritmo SpecFit applicato a misure spettrali di campo Top-Of-Canopy. Tali metriche sono state concepite per caratterizzare lo spettro totale di SIF, in termini di valori massimi di emissione (SIFred, SIFfar-red), posizione dei picchi ed integrale di fluorescenza (SIFINT). Il loro comportamento su scale stagionale e giornaliera è stato dunque confrontato con la SIF valutata nelle bande di assorbimento dell’ossigeno atmosferico (SIF760, SIF687) ed indici di riflettanza (NDVIred-edge, CIred-edge, NIRv, PRI), questi ultimi usati come proxy di parametri biofisici di vegetazione. Il SIF valutato ai picchi mostra sempre una forte correlazione con i corrispondenti valori delle bande O2, mentre il SIFINT rappresenta un parametro più completo e mostra dinamiche peculiari. A scala diurna, l'uso combinato di indici di riflettanza e metriche SIF permette una migliore caratterizzazione delle dinamiche delle diverse colture investigate. Stagionalmente, gli indici di SIF e di riflettanza sono caratterizzati dalla medesima evoluzione temporale in quanto entrambi guidati da cambiamenti della luce incidente e nella biomassa della canopy, del suo contenuto di clorofilla. Tuttavia, a tale scala, il riassorbimento della fluorescenza che avviene a livello fogliare e di chioma affligge la forma spettrale e intensità della SIF. In accordo con l’analisi condotta su misure spettrali simulate, il riassorbimento impedisce la corretta stima del rendimento di fluorescenza (SIFyield): pertanto, correggere lo spet, 0, open, Cesana, I

open, Urban areas rely on subsurface resources to produce drinking water and extract low enthalpy geothermal energy. However, atmospheric and subsurface environment modifications by climate change and/or human activities affect the physical-chemical conditions such as the groundwater thermal regime. The subsurface urban heat island (SUHI) effect was documented in several cities worldwide with 2 to 8°C warmer temperatures than in suburban areas and warming trends were linked to global warming and urbanization. Highly developed cities are more impacted due to the superimposition of anthropogenic heat sources (e.g. building basements, asphalted surfaces, tunnels, geothermal installations), and positive (e.g. heating potential) and negative (e.g. thermal pollution) implications for groundwater uses exist. Thus, monitoring and modeling tools are mandatory to disentangle the complex superimposition of positive/negative heat flows from natural/anthropogenic sources and assess the future evolution. Moreover, EU objectives on climate change mitigation are focused on the development of renewable energies to reduce greenhouse gas emissions. Low enthalpy geothermal energy is considered a valid alternative to common heating/cooling techniques as it is available almost everywhere and has a low carbon footprint, especially where thermal energy is supplied by fossil fuels. The Milan city area (MCA) is one of the most densely populated and industrialized regions in Europe and, consequently, has a very high thermal power demand. Moreover, many activities related to urbanization contribute to modify the groundwater environment but their effects on the subsurface thermal status have never been assessed. In the first part of this study, the low enthalpy geothermal potential of the shallow aquifers was assessed at regional scale. Advantageous hydrogeological characteristics (e.g. highly conductive aquifers) were mapped and different analytical solutions used to estimate the thermal potential o, Le risorse sotterranee sono essenziali per l’approvvigionamento idrico ed energetico nelle aree urbane. Tuttavia, le attività umane modificano l’assetto naturale del sottosuolo alterandone le condizioni chimico-fisiche, tra cui il regime termico. L'effetto isola di calore nel sottosuolo (SUHI) è stato osservato in diverse città del mondo con temperature da 2 a 8°C più calde rispetto alle aree suburbane, e trend di riscaldamento sono riconducibili al cambiamento climatico e all’urbanizzazione. Infatti, le città ben sviluppate sono anche più colpite a causa della sovrapposizione di fonti di calore antropiche come i seminterrati degli edifici, le superfici asfaltate, i tunnel e gli impianti geotermici. Tale fenomeno ha implicazioni positive (es: maggior efficienza del riscaldamento con geotermia) e negative (es: l'inquinamento termico) sulle acque sotterranee, e l’integrazione di tecniche di monitoraggio e modellazione è fondamentale per quantificare i contributi di calore naturale/antropico in un ambiente complesso e valutarne l'evoluzione futura. Inoltre, gli obiettivi dell'UE sulla mitigazione del cambiamento climatico si concentrano sullo sviluppo di energie rinnovabili per ridurre le emissioni di gas serra. Tra queste, l’energia geotermica superficiale è considerata una valida alternativa ai sistemi di condizionamento tradizionali in quanto è disponibile quasi ovunque ed ha un bassissimo impatto. L'area metropolitana di Milano è una delle regioni maggiormente popolate d'Europa e ha una domanda energetica molto alta. Inoltre, molte attività legate all'urbanizzazione hanno contribuito ad alterarne la superficie e il sottosuolo, ma una valutazione dello stato termico tutt’ora non esiste. Nella prima parte di questo studio, si è stimato il potenziale geotermico a bassa entalpia a scala regionale integrando dati climatici e parametri idrogeologici/termici del sottosuolo. Tramite soluzioni analitiche si è calcolato il potenziale di impianti a circuito chiuso e aperto, c, 0, open, Previati, A

SEEGER, MICHAEL, open, The supraglacial ecosystem is rich of life and it hosts many microorganisms (e.g. bacteria, algae, fungi). This biodiversity is endangered because of global warming, therefore, it is necessary to study it now to fully understand its dynamics. In this PhD thesis different themes have been faced to fill this gap and fully understand our knowledge of supraglacial ecosystems. First, we investigated bacterial communities of cryoconite holes (small depression of glaciers surface full of melting water with a fine-grained sediment on the bottom) extracting DNA from the sediment and sequencing the 16S rRNA gene through Illumina sequencing. We investigated different aspects: their temporal trend both seasonal and diel trends, and their geographic differences at both local and global scale. Results showed that these bacterial communities are extremely dynamics changing both along the same day that during the ablation season. Furthermore, these communities are different from one glacier to another even at local scale, but without a decay-by-distance pattern since other variables look more predominant in explaining their variation (e.g. lithology). On the other side this pattern is appreciable at global scale (e.g. South vs North Chile). A second part of the thesis investigated the colonization along a chronosequence of a recently deglaciated area of Forni Glacier (Italian Alps) of bacterial, fungal and plants communities. Bacterial communities have been charcterized as above reported, while fungal communities through ITS gene sequencing. Plants communities have just been described counting their occurrences. Results showed that bacteria play an important role in the early stages of the colonization, making the environment more suitable for the colonization by fungi and plants, providing more nutrients. The third part of the thesis is about the results of a work about algal blooms: bloomings of rich-pigments algae that can verify on glaciers surface decreasing significantly the, L'ecosistema sovraglaciale è ricco di vita e ospita soprattutto numerosi microrganismi (es. batteri, alghe, funghi). A seguito del surriscaldamento globale rischiamo di perdere questa biodiversità, ed è necessario quindi studiarla ora per capire le sue dinamiche. In questa tesi di dottorato sono state quindi affrontate diverse tematiche che aiutano a colmare questo grande gap e ad ampliare la nostra conoscenza sugli ecosistemi sovraglaciali. Innanzitutto, sono state studiate le comunità batteriche delle coppette crioconitiche (piccole depressioni della superficie dei ghiacciai che contengono acqua di fusione e un sedimento a granulometria fine sul fondo) estraendo il DNA dal sedimento e sequenziando il gene che codifica per il 16S rRNA tramite sequenziamento Illumina. Di queste comunità sono stati studiati più aspetti: i loro trend temporali sia stagionali che giornalieri e le differenze tra ghiacciai sia su scala locale che globale. I risultati hanno mostrato una forte dinamicità di queste comunità batteriche che temporalmente mostrano cambiamenti sia giornalieri che stagionali. Inoltre, queste comunità differiscono anche tra ghiacciai su scala locale, senza mostrare differenze che aumentano con la distanza siccome predominano altre variabili (es. litologia). L'aumento delle differenze con la distanza è stato invece riscontrato a livello globale tra ghiacciai più distanti (es. sud vs nord del Cile). Una seconda parte ha invece investigato la colonizzazione lungo una cronosequenza di un’area recentemente deglaciata del ghiacciaio dei Forni (Alpi Italiane) da parte di comunità batteriche, fungine e da parte della vegetazione. Le comunità batteriche sono state caratterizzate come già riportato, mentre quelle fungine tramite sequenziamento del gene ITS. Le piante sono state incluse nelle analisi valutandone solo la presenza/assenza. I risultati hanno mostrato che i batteri rivestono un ruolo importante nelle prime fasi della colonizzazione, rendendo l'ambiente adatto a, 0, open, Pittino, F

open, The frequency of coral bleaching events has been increasing in recent decades due to the temperature rise registered in most regions near the ocean. Their occurrence in the Maldivian Archipelago has been observed in the months following the peak of strong El Niño events. Bleaching has not been uniform, and some reefs have been only marginally impacted. I have used satellite observations and a regional ocean model (CROCO) to explore the spatial and temporal variability of sea surface temperatures (SSTs), and quantify the relative magnitude of ENSO-related episodes with respect to the recent warming. In line with other studies, it is confirmed that the long-term trend in SST significantly increases the frequency of stress conditions for the Maldivian corals. It is also found that the interaction between currents and the steep bathymetry is responsible for a local cooling of about 0.2°C in the Archipelago during the warmest season, with respect to the surrounding waters. This cooling largely reduces the frequency of mortality conditions. The reduced SST surrounding the Maldives is probably linked to the Island Mass Effect: the enhanced productivity around small islands discovered in the sixties and documented worldwide. Despite its effects on marine productivity, the exact description of the physical processes behind the local cooling and nutrient input that enhances productivity is still unclear. From the analysis of SST variations and net primary productivity (NPP) around small islands and archipelagos, two kinds of signals can be identified, depending on the altitude and dimension of the islands. Around islands with considerable elevation and greatest diameters, cold/warm anomalies, most likely corresponding to upwelling/downwelling zones, emerge. Warmer areas don’t appear around smaller islands that usually display only a local cooling. Several oceanic and atmospheric processes might be involved. The case of the Maldives has been analyzed in detail using CROCO with, La frequenza degli episodi di coral bleaching è aumentata interrottamente nelle ultime decadi a causa dell’incremento di temperatura registrato nei diversi oceani del pianeta. Nell’Arcipelago Maldiviano, tali eventi sono stati osservati principalmente nei mesi seguenti il picco di episodi El-Niño molto intensi. Il bleaching tuttavia non è stato uniforme e alcuni reef sono stati colpiti solo marginalmente. Ho utilizzato i dati da satellite e un modello oceanico regionale (CROCO) per investigare la variabilità, sia spaziale sia temporale, della temperatura superficiale dell’oceano (SST) e quantificare l’entità relativa di episodi legati ad ENSO, confrontandoli con l’effetto dell’incremento della temperatura negli ultimi decenni. In linea con altri studi effettuati, è stato confermato che il trend di temperatura aumenta significativamente la frequenza di episodi di stress termico per i coralli. È stato anche scoperto che, durante la stagione più calda, l’interazione tra le correnti e la ripida batimetria è responsabile di una diminuzione locale della temperatura elimina virgole avanati e dietro nell’Arcipelago di circa 0.2°C rispetto all'oceano circostante. Questo raffreddamento riduce notevolmente la frequenza di condizioni di mortalità per i coralli. La riduzione della SST attorno alle Maldive è probabilmente collegata all’Island Mass Effect: l’incremento di produttività intorno a isole di dimensione ridotte scoperto negli anni sessanta e documentato in tutto il mondo. Nonostante il suo effetto sulla produttività marina, l’esatto quadro dei processi che stanno dietro al raffreddamento locale e l’input di nutrienti che accresce la produttività è ancora incerto. Dall'analisi delle variazioni di SST e della produttività primaria netta (NPP) intorno a numerose isole ed arcipelaghi di piccole dimensioni sono stati identificati due tipi di pattern. Intorno ad isole con un'altitudine considerevole e dimensioni maggiori, infatti, sono visibili anomalie calde/fredde, probabil, 0, open, DE FALCO, C

open, Slow rock slope deformations (DSGSDs and large landslides) are widespread, affect entire hillslopes and displace volumes up to billions of cubic meters. They evolve over long time by progressive failure processes, under variable climatic and hydro-mechanical coupling conditions mirrored by a complex creep behaviour. Although characterized by low displacement rates (up to few cm/yr), these slope instabilities damage sensitive structures and host nested sectors potentially undergoing rockslide differentiation and collapse. A robust characterization of the style of activity of slow rock slope deformations is required to predict their interaction with elements at risk and anticipate possible failure, yet a comprehensive methodology to this aim is still lacking. In this perspective, we developed a multi-scale methodology integrating geomorphological mapping, field data and different DInSAR techniques, using an inventory of 208 slow rock slope deformations in Lombardia (Italian Central Alps), for which we performed a geomorphological and morpho-structural mapping on aerial images and DEMs. On the regional scale, we developed an objective workflow for the inventory-scale screening of slow-moving landslides. The approach is based on a refined definition of activity that integrates the displacement rate, kinematics and degree of internal damage for each landslide. Using PS-InSAR and SqueeSAR datasets, we developed an original peak analysis of InSAR displacement rates to characterize the degree of segmentation and heterogeneity of mapped phenomena, highlight the occurrence of sectors with differential activity and derive their characteristic displacement rates. Using 2DInSAR velocity decomposition and machine learning classification, we set up an original automatic approach to characterize the kinematics of each landslides. Then, we sequentially combine PCA and K-medoid cluster analysis to identify groups of landslides characterized by consistent styles of activity, accountin, Le deformazioni lente di versante in roccia (DGPV e grandi frane) sono fenomeni diffusi che interessano interi versanti e mobilizzano volumi di roccia anche di miliardi di metri cubi. La loro evoluzione è legata a processi di rottura progressiva sotto forzanti esterne e di accoppiamento idromeccanico, rispecchiate da un complesso processo di creep. Sebbene caratterizzate da bassi tassi di spostamento (fino a pochi cm / anno), queste instabilità di versante danneggiano infrastrutture e ospitano settori potenzialmente soggetti a differenziazione e collasso catastrofico. È quindi necessaria una robusta caratterizzazione del loro stile di attività per determinare il potenziale impatto sugli elementi a rischio e anticipare un eventuale collasso. Tuttavia una metodologia di analisi finalizzata a questo scopo è ancora mancante. In questa prospettiva, abbiamo sviluppato un approccio multiscala che integra dati morfostrutturali, di terreno e tecniche DInSAR, applicandoli allo studio di un inventario di 208 deformazioni lente di versanti mappate in Lombardia. Su questo dataset abbiamo eseguito una mappatura geomorfologica e morfostrutturale di semi dettaglio tramite immagini aeree e DEM. Abbiamo quindi sviluppato un pacchetto di procedure oggettive per lo screening su scala di inventario delle deformazioni lente di versante integrando dati di velocità di spostamento, cinematica e di danneggiamento dell’ammasso roccioso per ogni frana. Utilizzando dataset PS-InSAR e SqueeSAR, abbiamo sviluppato una procedura mirata a identificare in maniera semiautomatica la velocità InSAR rappresentativa, il grado di segmentazione e l'eterogeneità interna di ogni frana mappata identificando la presenza di possibili fenomeni secondari. Utilizzando la tecnica 2DInSAR e tecniche di machine learning, abbiamo inoltre sviluppato un approccio automatico caratterizzare la cinematica di ciascuna frana. I dati così ottenuti sono stati integrati tramite analisi di PCA e K-medoid per identificare gruppi, No, open, Crippa, C

open, Production and consumption processes in soil ecosystems contribute to the global bio­chemical cycles of many trace gases (CH4, CO, H2, N2O and NO) that are relevant for atmospheric chemistry and climate. Such small gas molecules play different role into the metabolism of microorganisms placed in soil that rely on specific metalloen­zymes for their transformation. Among these, molybdenum-­based metalloenzymes were evidenced to be crucial in such context. In particular, a specific molybdoen­zyme was reported to be involved in atmospheric CO oxidation. MoCu CO dehy­drogenases (MoCu CODH) is an enzyme found in aerobic carboxido­bacteria, such as Oligotropha carboxidovorans which represent one of the essential components in the biogeochemical carbon monoxide (CO) consumption. In fact, they contribute to maintenance of sub­toxic concentration of CO in the lower atmosphere by processing approximately 2×108 tons of it annually. This bacterial metalloprotein catalyses the oxidation of CO to CO2, while it can also split H2 in two protons and two electrons. Such reactions are performed thanks to a unique active site composed of two metals, a copper ion and a molybdenum one, linked together through a sulphur atom. Despite extended theoretical and experimental studies had been carried out concerning this enzyme, several aspects related to its reactivity have not been unravelled.In the present thesis, we focused on the in silico description of MoCu CODH in order to deepen the understanding of the reaction mechanisms catalysed by the enzyme. To do so, in the framework of density functional theory (DFT), we applied models of different sizes to obtain an accurate description of the system. In the context of CO oxidation catalysis, we evidenced that if a previously proposed thiocarbonate ­like intermediate is formed along the catalytic path, it does not repre­sent a rate ­limiting species on the enzymatic energy landscape, differently from results of previous theoretical studies. Mor, I processi di produzione e consumo negli ecosistemi del suolo contribuiscono ai cicli biochimici globali di molti gas in tracce (CH4, CO, H2, N2O e NO) che sono rilevanti per la chimica atmosferica e il clima. Tali piccole molecole di gas svolgono ruoli diversi nel metabolismo dei microrganismi posti nel suolo che si basano su metalloenzimi specifici per la loro trasformazione. Tra questi, è stato dimostrato che i metalloenzimi a base di molibdeno sono cruciali in tale contesto. In particolare, è stato riportato che un molibdoenzima specifico è coinvolto nell'ossidazione della CO atmosferica. MoCu CO deidrogenasi (MoCu CODH) è un enzima presente nei carbossidobatteri aerobici, come Oligotropha carbossidovorans, che rappresentano uno dei componenti essenziali nel consumo biogeochimico di monossido di carbonio (CO). Essi infatti contribuiscono al mantenimento della concentrazione subtossica di CO nella bassa atmosfera elaborandone circa 2 × 108 tonnellate all'anno. Questa metalloproteina batterica catalizza l'ossidazione della CO a CO2, mentre può anche scindere H2 in due protoni e due elettroni. Tali reazioni vengono eseguite grazie a un sito attivo unico composto da due metalli, uno ione rame e uno molibdeno, legati tra loro tramite un atomo di zolfo. Nonostante siano stati condotti ampi studi teorici e sperimentali su questo enzima, diversi aspetti relativi alla sua reattività non sono stati ancora chiariti. Nella presente tesi ci siamo concentrati sulla descrizione in silico di MoCu CODH al fine di approfondire la comprensione dei meccanismi di reazione catalizzati dall'enzima. Per fare ciò, nel quadro della teoria del funzionale della densità (DFT), abbiamo applicato modelli di diverse dimensioni per ottenere una descrizione accurata del sistema. Nel contesto della catalisi dell'ossidazione della CO, abbiamo evidenziato che se un intermedio simile al tiocarbonato si forma lungo il percorso catalitico, non rappresenta una specie limitante la velocità nel panorama, 0, open, Rovaletti, A

BONALI, FABIO LUCA, open, Fractures with transcurrent and oblique components of motion, parallel and coeval to rift zones, which developed at the surface and in the upper ten kilometers of the crust, have been recently documented in extensional volcano-tectonic contexts through earthquake focal mechanisms and Holocene field data. Their origin and development is still undefined, due to the fact that transcurrent motions both along normal faults and extensional fractures are incompatible with the stress field associated with rift zones and, furthermore, transcurrent movements along planes parallel to normal faults are not compatible with the extension required to form a rift. This anomaly is an issue of international interest for the scientific community: in fact, interpreting correctly geophysical data associated with magma upwelling, which also influences the genesis of faults and extension fractures at the surface, is a key point when monitoring active volcanic zones. The present research focuses on the Yellowstone volcanic plateau, in the western United States, and the Theistareykir and Krafla Fissure Swarms, the westernmost rifts of the Northern Volcanic Zone, in northeast Iceland. Main aim is to define the partition of fault motions at planes with different kinematics, to study the temporal relations between transcurrent/transtensional faults and normal faults, to evaluate the relations between transcurrent/transtensional faults and magmatic intrusions and to analyze the variations of fault kinematics with depth. A multidisciplinary approach has been adopted, that consists in the integration of new geological-structural field data acquired through classical methods, quantitative data collected on Orthomosaics and on Digital Surface Models (DSMs) elaborated through Structure from Motion photogrammetry techniques (SfM) applied to Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) surveys, seismic data regarding both earthquakes of magmatic and tectonic origin and numerical models on sill and dyke-induced def, Fratture parallele a zone di rift con componenti di movimento trascorrente e obliquo, sviluppate in superficie e all’interno dei primi dieci chilometri della crosta, sono state documentate in contesti vulcano-tettonici estensionali attraverso il calcolo di meccanismi focali e la raccolta di dati di terreno di età olocenica. L’origine e lo sviluppo di queste strutture sono tuttora indefiniti: la presenza di componenti trascorrenti lungo fratture estensionali e faglie normali è infatti incompatibile con lo stato di stress all’origine di zone di rift, e, inoltre, una cinematica trascorrente lungo piani paralleli a faglie normali, come quella individuata, non risulta compatibile con i processi estensionali all’origine della formazione di un rift. Quest’anomalia è di estremo interesse per la comunità scientifica internazionale: infatti, interpretare correttamente dati geofisici associati alla risalita di magma, che causa la formazione di faglie e fratture estensionali in superficie, è fondamentale per un corretto monitoraggio di aree vulcaniche attive. Questa ricerca di dottorato si focalizza in particolare sul plateau vulcanico di Yellowstone, negli Stati Uniti occidentali, e sui rift del Theistareykir e Krafla, all’interno della Northern Volcanic Zone in Islanda nordorientale. Gli obiettivi principali sono l’individuazione di piani di faglia con diversa cinematica, lo studio delle relazioni temporali tra faglie trascorrenti/transtensive e faglie normali e tra faglie trascorrenti/transtensive ed intrusioni magmatiche, e l’analisi della variazione di cinematica con la profondità. Gli obiettivi sopra descritti sono stati raggiunti attraverso un approccio multidisciplinare, che consiste nell’integrazione tra nuovi dati sismologici e dati geologico-strutturali di terreno raccolti attraverso metodi classici e su ortomosaici e modelli digitali del terreno (DSMs) costruiti tramite tecniche di fotogrammetria applicate a rilievi con droni, e modelli numerici incentrati sulla def, 0, open, Russo, E

open, This thesis is part of PerFORM WATER 2030 (Platform for Integrated Operation Research and Management of Public Water towards 2030), a project financed by the Lombardy region and the European Regional Development Fund. The objective is to produce laboratory-scale zero valent iron nanoparticles encapsulated in a carbonaceous matrix (ME-nFe), a material with reducing properties and high adsorption capacity that can be used in wastewater treatment. The synthesis of the nanoparticles is achieved through hydrothermal carbonization (HTC) starting from microalgal biomass grown in the pilot plant located at the Bresso-Niguarda (MI) treatment plant. Specifically, the first phases of work focused on collecting biomass directly from the plant and on its characterization in terms of elemental composition and polyphenol content. Subsequently, the conditions that could influence the synthesis of ME-nFe were studied: two types of salt were tested as an iron source (ammonium iron sulphate and iron nitrate), four Fe/C ratios to be put in the reactor (0.02, 0.05, 0.1, 0.2) and three different temperatures of the synthesis process (180°C, 200°C and 225°C). The characterization of the produced nanoparticles in terms of zero-valent and total iron content, specific surface area and nanoscale morphological structure, allowed the selection of the prototypes with the best properties. Once the best operating conditions were identified, the ME-nFe were tested in the removal of five heavy metals (Zn, Cu, Ni, Cd, Cr), first under ideal conditions and then in more realistic ones. At the end of the treatment, the possibility of recovering the CE-nZVI and reusing it them for multiple removal cycles was also assessed. The best results were achieve using a sorbent concentration of 3 gL-1 on a starting solution of the five heavy metals with a starting concentration of 1 mg L-1. The removal for Zn, Cu, Ni e Cd were higher than 96%. However, Cr was never affected during the tests. Hereafter, the toxicit, Il presente lavoro di tesi si inserisce all’interno del progetto PerFORM WATER 2030 (Platform for Integrated Operation Research and Management of Public Water towards 2030), un progetto finanziato da regione Lombardia e dal Fondo Europeo di Sviluppo Regionale. L’elaborato ha l’obiettivo di produrre a scala di laboratorio delle nanoparticelle di ferro zero valente incapsulate in una matrice carboniosa (ME-nFe), un materiale con proprietà riducente ed elevato potere adsorbente da applicare nella depurazione delle acque. La sintesi delle nanoparticelle è avvenuta attraverso la carbonizzazione idrotermica (HTC) a partire da biomassa microalgale coltivata nell’impianto pilota situato presso il depuratore di Bresso-Niguarda (MI). Nello specifico, le prime fasi di lavoro si sono focalizzate sulla raccolta della biomassa direttamente in impianto e sulla sua caratterizzazione in termini di composizione elementare e contenuto di polifenoli. Successivamente si è passati allo studio delle condizioni che potessero influenzare la sintesi di CE-nZVI. Sono stati testati due tipi di sale da utilizzare quale fonte di ferro (solfato di ferro ammonico e nitrato di ferro), 4 rapporti Fe/C da inserire nel reattore (0.02, 0.05, 0.1, 0.2) e 3 temperature del processo di sintesi (180°C, 200°C e 225°C). Attraverso la caratterizzazione delle nanoparticelle ottenute in termini di contenuto di ferro zero-valente e ferro totale, di area superficiale specifica e di struttura morfologica a livello nanometrico, sono stati selezionati i prototipi dalle caratteristiche migliori. Le ME-nFE sono state testate nella rimozione di cinque metalli pesanti (Zn, Cu, Ni, Cd, Cr), prima in condizioni ideali e poi in condizioni più aderenti alla realtà. I migliori risultati sono stati ottenuti con una concentrazione di 3 gL-1 di adsorbente a partire da una concentrazione iniziale di ciascun metallo pari a 1 mgL-1. In queste condizioni si sono ottenute rimozioni per Zn, Cu, Ni e Cd superiori al 96%. Il Cr non è m, No, open, Mantovani, M

open, European wintertime precipitation is known to be skilfully estimated in reanalysis data and model simulations since it is highly correlated with large scale, low frequency modes of variability, namely the North Atlantic Oscillation (NAO) and Arctic Oscillation (AO). Since the NAO and AO are mainly a wintertime mode of variability, the skill of estimating precipitation becomes more limited in the other seasons, most importantly in the summer, in which precipitation is mainly a result of mesoscale convection. The first part of the study uses observational data, reanalysis data, and the output of Weather Research and Forecast (WRF) model to study the recent changes of extreme daily precipitation events over Europe. It is found that in summer and transition seasons, more regions recorded an increase of extreme precipitation events than regions that recorded a decreasing trend. This is consistent with the global warming trends with Clausius-Clapeyron relation. The added value of using a high resolution, convection-permitting model to estimate precipitation extremes is deduced. The results show that WRF succeeds to correct the failure of ERA-Interim reanalysis to capture the positive trends of European extreme precipitation in summer and transition seasons that are indicated by the observational data (EOBS) and previous literature. On the other hand, more regions in Europe recorded negative extreme precipitation trends than regions with positive trends. This is found to be a consequence of the recent positive trend of the NAO over the past decades, causing more frequent positive NAO events, reducing extreme precipitation outbreaks to more regions in Europe. As the NAO and the highly correlated AO are changing, further investigations to the nature of the two oscillations are carried out. Reanalysis data and climate model simulations of historical and warm climates are used to show that the relation between the two oscillations changes with climate warming. The two modes ar, È noto che le precipitazioni invernali europee sono ben stimate nei dati di rianalisi e nelle simulazioni dai modelli dato che sono altamente correlate con modi con variabilità su larga scala e a bassa frequenza come l'oscillazione del Nord Atlantico (NAO) e l'oscillazione artica (AO). Dal momento che NAO e AO sono principalmente modi di variabilità invernale, la capacità di stimare le precipitazioni è più limitata nelle altre stagioni, soprattutto in estate, in cui (quando) le precipitazioni sono principalmente dovute alla convezione a mesoscala. La prima parte dello studio utilizza dati osservativi, dati di rianalisi e l'output del modello WRF (Weather Research and Forecast) per studiare i cambiamenti recenti negli eventi estremi di precipitazione giornaliera in Europa. Si è stato riscontrato che nelle stagioni estive e di transizione, sono più le regioni che hanno registrato un aumento di eventi di precipitazioni estreme rispetto a quelle che hanno registrato una tendenza al ribasso. Questo è coerente con le tendenze del riscaldamento globale con per via della relazione di Clausius-Clapeyron. è stato studiato anche il valore aggiunto dell'utilizzo di un modello ad alta risoluzione che consenta la convezione per stimare gli estremi delle precipitazioni. I risultati mostrano che WRF riesca a correggere il fallimento della rianalisi ERA-Interim per I risultati mostrano che WRF riesce, al contrario di ERA-Interim, a catturare le tendenze positive delle precipitazioni estreme europee sia in estate che nelle stagioni di transizione indicate dai dati osservativi (EOBS) e dalla letteratura precedente. D'altra parte, sono di più le aree in Europa che hanno registrato tendenze negative nelle precipitazioni estreme rispetto alle aree con tendenze positive. Questo si tratta di una conseguenza del recente trend positivo)della NAO negli ultimi decenni, che ha causato eventi NAO positivi più frequenti, riducendo le precipitazioni estreme in più regioni in Europa. Dato che sia l, 0, open, Hamouda, M

CANEPA, DAVIDE, open, In recent years, society has increased the consideration of the importance of green areas for the protection of the planet and the health of people. In urban areas, in particular, the presence of trees significantly increases the quality of life of citizens under various aspects, i.e. greater shading and reduction of summer temperatures, reduction of pollutants in the air, reduction of stress and improvement of people's mood, etc. However, trees can suffer biomechanical breakages for meteorological, phytopathological and anthropic reasons, causing considerable damage to things and people. There are, therefore, different methods for evaluating the stability of trees that can make it possible to predict their fall and avoid damage, but the matter is very complex and, in the current state of knowledge, these evaluations have some limitations. In the last years the main method used to value the root stability of a tree is the SIM – Static Integrated Method (pulling test), because it’s often the only one known and currently there’re not other alternative methods with the same reliability and repeatability, although it has some limitations as other methods. The purpose of this work was, therefore, to try to improve the method of evaluating the root stability of trees, taking advantage of the work experience of the Agro Service society, specialized in tree stability evaluation for public and private customers. First of all, to improve root stability evaluation is necessary to observe several pulling tests and analyze their results. So, with the cooperation of Agro Service society, almost one hundred pulling tests are carried out since year 2017 to 2020 to be used for this research. More other pulling tests are carried out in this time frame, but relative results are not considered for this study because the data quality isn’t enough high. All the pulling tests are performed with FAKOPP instruments, that allowed to collect several points of the fitting overturning curve bet, Negli ultimi anni la società ha aumentato la considerazione dell'importanza del verde per la tutela del pianeta e per la salute delle persone. Nelle aree urbane, in particolare, la presenza di alberi aumenta notevolmente la qualità della vita dei cittadini sotto vari aspetti, ad esempio aumentando l'ombreggiamento e abbassando le temperature estive, riducendo gli inquinanti nell'aria, diminuendo lo stress e migliorando l'umore delle persone, ecc. Tuttavia, gli alberi possono subire rotture biomeccaniche per ragioni meteorologiche, fitopatologiche e antropiche, provocando notevoli danni a cose e persone. Esistono, quindi, diversi metodi per valutare la stabilità degli alberi che possono consentire di prevederne la caduta ed evitare possibili danni, ma la materia è molto complessa e, allo stato attuale delle conoscenze, queste tipologie di valutazioni presentano alcuni limiti. Negli ultimi anni il metodo principale utilizzato per valutare la stabilità delle radici di un albero è il SIM - Static Integrated Method (pulling test), perché spesso è l'unico conosciuto e attualmente non esistono altri metodi alternativi con la stessa affidabilità e ripetibilità, sebbene questo abbia alcune limitazioni, così come gli altri metodi. Lo scopo di questo lavoro è stato, quindi, quello di cercare di migliorare il metodo di valutazione della stabilità radicale degli alberi, avvalendosi dell'esperienza lavorativa della società Agro Service, specializzata nella valutazione della stabilità degli alberi per clienti pubblici e privati. Innanzitutto, per migliorare la valutazione della stabilità radicale è necessario osservare diverse prove di trazione (pulling test) e analizzarne i risultati. Quindi, con la collaborazione della società Agro Service, dall'anno 2017 al 2020 sono state effettuate quasi cento prove di trazione da utilizzare per questa ricerca. In questo lasso di tempo sono state realizzate altre prove di trazione, ma i relativi risultati non sono stati presi in considerazion, 0, open, Sala, C

open, Photosynthesis is the key process sustaining life on Earth. The efficiency of photosynthesis under varying environmental conditions is maintained by fast-responding regulatory mechanisms, namely chlorophyll a fluorescence emission (F) and non-photochemical quenching (NPQ). F is an electromagnetic radiation emitted at longer wavelengths (640-850 nm) than for excitation. NPQ is a complex process which includes the de-epoxidation of xanthophyll cycle pigments resulting in dissipation of excess energy as heat. This translates into changes in leaf absorbance at 531 nm, which can be detected with the photochemical reflectance index (PRI). Proximal sensing is a powerful tool for exploitation of subtle signals related to the downregulation of photosynthesis. However, F and PRI are also influenced by canopy structural and biochemical properties, illumination conditions and solar-view geometry, and its explicit interpretation is still challenging. The aim of my Ph.D. project was to exploit the methods of proximal sensing of vegetation to elucidate a link between continuous hyperspectral measurements of optical indicators related to plant physiology (F and PRI) and vegetation functioning. Multi-angular measurements were used to characterize the anisotropic response of far-red (F760), red (F687) fluorescence and PRI. I present an extensive experimental dataset of multi-angular measurements of F, PRI and R collected during a day over four different vegetation targets. Directional responses of F760, F687 and PRI in horizontally homogeneous canopies are characterized by increased values in the backward scattering direction with a maximum in the hotspot and decreased values in the forward scatter direction. The shape of F and PRI angular response is mostly controlled by leaf inclination distribution function (LIDF), while a magnitude and shape of the hotspot peak is sensitive to a combination of factors - leaf area index (LAI) and the ratio of leaf width to canopy height. Quantitat, La fotosintesi è il processo chiave che sostiene la vita sulla Terra. L'efficienza della fotosintesi in condizioni ambientali variabili è mantenuta da meccanismi di regolazione che rispondono velocemente, ovvero l'emissione della fluorescenza della clorofilla a (F) e il quenching non fotochimico (NPQ). F è una radiazione elettromagnetica emessa a lunghezze d'onda più lunghe (640-850 nm) rispetto a quelle di eccitazione. NPQ è un processo complesso che comprende la de-epossidazione dei pigmenti del ciclo della xantofilla con conseguente dissipazione dell'energia in eccesso sotto forma di calore. L'obiettivo del mio progetto di dottorato era quello di sfruttare i metodi di telerilevamento di prossimità della vegetazione per chiarire il collegamento tra misurazioni iperspettrali in continuo di indici ottici relazionati alla fisiologia delle piante (F e PRI) e la funzionalità della vegetazione. Sono state utilizzate misure multiangolari per caratterizzare la risposta anisotropa della fluorescenza nel rosso lontano (F760), nel rosso (F687) e del PRI. Presento un ampio dataset sperimentale di misurazioni multiangolari di F, PRI e riflettanza (R) raccolte durante cicli giornalieri su quattro diversi target di vegetazione. Le risposte direzionali di F760, F687 e PRI in canopy orizzontalmente omogenee sono caratterizzate da valori maggiori nella direzione di retrodiffusione con un massimo nell'hotspot e da valori minori nella direzione di diffusione in avanti. La forma della risposta angolare di F e PRI è per lo più controllata dalla funzione di distribuzione dell'inclinazione delle foglie (LIDF), mentre la grandezza e la forma del picco dell'hotspot sono sensibili ad una combinazione di fattori - l'indice di area fogliare (LAI) e il rapporto tra la larghezza delle foglie e l'altezza della canopy. La valutazione quantitativa dell'impatto dell'anisotropia sui rendimenti apparenti della fluorescenza (Fy*760 e Fy*687) ha mostrato che, in media, le osservazioni off-nadir sono so, 0, open, Biriukova, K

open, Sediments and sedimentary rocks can be considered as geological archives that faithfully reflect their provenance information if the bias introduced by physical and chemical processes during transport and deposition can be properly recognized and corrected for. The sediment provenance analysis both in modern and ancient settings is crucial to trace the sediment sources, reconstruct paleoclimate and paleoenvironment, and interpret the evolution of the Earth’s surface. Modern sediments, unaffected by diagenesis and eroded, tansported and deposited under climatic conditions that are fully known, can provide valuable information on the interactions among the different controlling factors that govern source-to-sink systems. Rivers draining the Himalayan orogen provide the good opportunity to trace the source fingerprinting that is documented in modern fluvial and eolian sand and how these signatures reflect the erosion patterns of the modern and paleo-river systems. A multidisciplinary approach based on petrography, minerology, geochemistry and geochronology is emphasized in this research, in order to obtain a comprehensive provenance information. Our research area focused on the modern sands from two river system: Yarlung River and Indus River. In the Yarlung River system, the Nian River was chosen to investigate the petrographic, mineralogical and chronological signature of sediments from Tethys Himalaya, Greater Himalaya, Kangmar gneiss dome and Transhimalayan ophiolitic suture. Different tectonic domains are characterized by distinct heavy mineral assemblages, e.g., the first-cycle sillimanite and garnet in Greater Himalaya, and clinopyroxene, olivine and enstatite in the forearc ophiolites. Sand carried by the Nian River and its major tributaries, mainly reflects Tethys Himalayan characteristics, consistent with the geochronological results. Erosion rates were also evaluated and circumscribed in the middle Yarlung River catchment. The average erosion rate in the Nia, L’oggetto di questa tesi è stato lo studio della mineralogia dei sedimenti fluviali ed eolici attuali generati dall’erosione della catena Himalayana, con lo scopo di definire con precisione le segnature composizionali dei diversi domini tettono-stratigrafici dell’orogene. All’approccio basato sulla identificazione e quantificazione delle associazioni di minerali pesanti (densità > 2.90 g/cm3), sono stati affiancate diverse tecniche analitiche complementari, che comprendono la petrografia e la geochimica del sedimento totale, lo studio di dettaglio al microscopio elettronico a scansione e allo spettroscopio Raman delle caratteristiche minerochimiche dei quattro principali gruppi di minerali pesanti che caratterizzano i sedimenti himalayani e orogenici in generale (anfiboli, epidoti, granati, e pirosseni), l’ analisi dei rapporti isotopici di samario e neodimio scolta in collaborazione con Peter Clift presso l’ Istituto Oceanigrafico Woods Hole, oltre all’ analisi geocronologica su zirconi detritici svolta in collaborazione con Pieter Vermeesch presso l’Università di Londra (UCL) affiancata anche da dati analoghi su rutilo, monazite, e titanite ottenuti con la collaborazione di Xiumian Hu e Ronghua Guo presso l’ Università di Nanjing. Le principali aree di studio hanno compreso il Deserto di Thal nel Pakistan centro-settentrionale e gli affluenti del Fiume Indo nel suo corso di montagna dal Ladakh fino al Punjab e gli affluenti principali del Fiume Yarlung (il nome tibetano del Brahmaputra) in Tibet meridionale. Sono stati studiati anche campioni di arenarie Cenozoiche provenienti sia dalle Alpi Occidentali che dal Tibet meridionale. I risultati presentati in questa tesi sono stati pubblicati a primo nome in un volume speciale della rivista internazionale Minerals, sono stati sottomessi nel mese di Settembre e sempre a primo nome a Sedimentary Geology, o sono in preparazione per una prossima sottomissione ad altra prestigiosa rivista internazionale., No, embargoed_20210309, Liang, W

open, Background. Glycans play crucial roles within the central nervous system (CNS) and their study is essential for a thorough comprehension of neurochemistry, but the scientific knowledge about CNS glycans remains scarce. The aim of this thesis is to provide the glycochemist and glycoanalyst with novel tools for neurochemistry studies, towards the exploration of glycan roles in the CNS. This thesis presents a novel analytical method for brain N-glycans investigation (LSD); the state of the art of an ongoing work for the investigation of N-glycans and N-glycoproteins differentially expressed in brain tissues of different species; an efficient chemical labelling method for (glyco)proteins, successfully applied on Neuroserpin (NS), a pathologically-polymerising CNS N-glycoprotein; and the syntheses of glycosides and glycodendrimers with potential room for neuromedical studies. Methods. LSD comprised brain tissue (bt) chemical lysis, proteome precipitation (i.e., methanol/chloroform), enzymatic deglycosylation (i.e., PNGase F), N-glycans purification, chemical labelling (i.e., reductive amination on terminal N-acetylglucosamine), and LC-MS bioanalysis. The method has been optimised on bt and thoroughly validated (i.e., sensitivity, precision, linearity, range, selectivity, robustness). N-glycans analysis has also been carried out through protein electrophoresis in-gel deglycosylation, while in-gel trypsinisation was used for the LC-MS identification of N-glycoproteins and N-glycosylation sites. NS has been dimethylated (i.e., reductive amination on lysine) in its monomeric (mhNS) and polymeric (phNS) forms, and the reaction outcome has been evaluated using MS, towards the investigation of NS polymerisation-driving molecular features. Glycosides were synthesised with a Fischer- type glycosylation reaction on unprotected monosaccharides using either allyl alcohol or decenol as glycosyl acceptors, while glycodendrimers were obtained decorating olefin-metathesis-synthesised de, Contesto scientifico. I glicani rivestono un ruolo cruciale nel sistema nervoso centrale (SNC) e il loro studio è fondamentale per un'accurata comprensione della neurochimica, ma la conoscenza scientifica riguardo ai glicani presenti nel SNC è ancora limitata. Lo scopo di questa tesi è fornire nuovi strumenti al glicochimico e al glicoanalista per condurre studi di neurochimica, funzionali all'esplorazione del ruolo dei glicani nel SNC. Questa tesi presenta un nuovo metodo analitico per lo studio degli N-glicani da tessuti cerebrali (LSD); lo stato dell'arte di un lavoro in corso riguardante l'investigazione di N-glicani e N-glicoproteine differentemente espresse in tessuti cerebrali appartenenti a diverse specie; un efficiente metodo di marcatura chimica per (glico)proteine, applicato con successo a una N-glicoproteina, Neuroserpina (NS), che polimerizza nel SNC con conseguenze patologiche; e le sintesi di glicosidi e glicodendrimeri con potenziali applicazioni in studi neurochimici. Metodi. LSD si sviluppa a partire dalla lisi chimica di tessuti cerebrali (tc), con conseguente precipitazione del proteoma (i.e., metanolo/cloroformio), deglicosilazione enzimatica (i.e., PNGase F), purificazione degli N-glicani, marcatura chimica (i.e., amminazione riduttiva su N-acetilglucosammina terminale) e analisi tramite approcci LC-MS. LSD è stato ottimizzato su campioni di tc e accuratamente validato (i.e., sensibilità, precisione, linearità, range dinamico, selettività, robustezza). L'analisi degli N-glicani è stata anche effettuata tramite deglicosilazione enzimatica in-gel da elettroforesi di proteine, mentre un protocollo di digestione con Tripsina in-gel è stato usato per l'identificazione di N-glicoproteine e siti di N-glicosilazione tramite approcci LC-MS su peptidi. NS è stata dimetilata chimicamente (i.e., amminazione riduttiva su lisina), nella sua forma monomerica (mhNS) e polimerica (phNS) e l'esito della reazione è stato valutato tramite MS, per l'investigazione, No, open, Vacchini, M

MANTECCA, PARIDE, open, Airborne pollution is a noteworthy environmental and health threat. It has been classified as carcinogenic to humans (Group 1) and greatly contributes to increased morbidity, mortality and respiratory and cardiovascular diseases exacerbation. Air pollution can be generated both by natural and anthropogenic sources. Among anthropogenic sources the main contributors are diesel exhaust and biomass-derived particles. Several experimental and epidemiological studies have been performed on traffic-related and biomass burning-derived particles as chief contributors to the adverse health effects reported after exposure to particulate matter (PM). These studies describe the particle toxicological effects reporting different responses on the biological endpoints investigated on in vitro and in vivo systems. PM properties indeed may vary depending on several parameters, including emission sources. According to the different emission sources, particles can show different physico-chemical properties, such as size, shape, surface area, solubility and chemical composition. All these properties might seriously affect the biological reactivity and thus the final impact on human health. Nevertheless, our knowledge on the different biological responses and molecular mechanisms triggered by particles with variable physico-chemical properties is still poor. In the present thesis, the cytotoxic, genotoxic and pro-carcinogenic properties of particles collected during combustion of different biomass and diesel sources (CDPs) have been investigated: - biomass particles collected from the emission of a heating system operating with pellet, charcoal or wood respectively; - diesel exhaust ultrafine particles (DEP) directly sampled from a Euro IV vehicle run over a chassis dyno. In the first part of the work, attention was given to particles collected from biomass combustion. The role possibly played by biomass particles collected during the combustion of different fuels under identical conditi, L'inquinamento atmosferico è una considerevole minaccia, sia per l’ambiente che per la salute. È stato classificato come cancerogeno per l'uomo (gruppo 1) e contribuisce notevolmente all’aumento di morbilità, mortalità e all'esacerbazione delle malattie respiratorie e cardiovascolari. L'inquinamento atmosferico può essere generato sia da fonti naturali che antropogeniche. Tra le fonti antropogeniche i principali contribuenti sono le particelle emesse dalla combustione di biomassa e motori a diesel. Numerosi studi sperimentali ed epidemiologici sono stati condotti su queste particelle, considerate tra le principali responsabili degli effetti avversi sulla salute dopo l'esposizione al particolato (PM). Questi studi descrivono gli effetti tossicologici delle particelle riportando risposte diverse in funzione di specifici endpoint biologici studiati in sistemi in vitro e in vivo. Le proprietà del PM possono infatti variare in base a diversi parametri, tra cui le fonti di emissione. Infatti, in base alle fonti di emissione le particelle possono mostrare diverse proprietà fisico-chimiche, come dimensioni, forma, superficie, solubilità e composizione chimica. Tutte queste proprietà possono influenzare in maniera significativa la riposta biologica e quindi l'impatto finale sulla salute umana. Tuttavia, la nostra conoscenza delle diverse risposte biologiche e dei meccanismi molecolari innescati da particelle con proprietà fisico-chimiche variabili è ancora scarsa. Nella presente tesi sono state studiate le proprietà citotossiche, genotossiche e cancerogene delle particelle raccolte durante la combustione di diverse fonti di biomassa e diesel (CDP): - particelle di biomassa raccolte dall'emissione di un sistema di riscaldamento funzionante rispettivamente con pellet, carbone o legno; - particelle ultrafini di diesel (DEP) campionate direttamente da un motore leggero Euro IV senza filtro antiparticolato. Nella prima parte del lavoro, è stata prestata attenzione alle particelle, Si, embargoed_20200731, Marchetti, S

ROTIROTI, MARCO, BONOMI, TULLIA, open, Due to the constantly growing interest toward environment protection, the amount of available data concerning environmental monitoring is increasing. As the size and complexity of environmental datasets continue to grow, there is a wide variety of possibility for implementation of data science in the environmental sciences field. The focus of the present PhD work is the resolution different hydrogeological issues by means of data science. More specifically, the present PhD project aims at identifying and applying data-driven techniques suitable for hydrogeological datasets, based on the structure of the problem and the available data and on site-specific conditions. In the scope of this PhD work two main hydrological problems were addressed parallelly, concerning the two main aspects of groundwater resource management: a) groundwater quality and b) groundwater quantity. Each task was tackled in two successive phases. The first phase consisted in an exploratory analysis of the available data, aimed at reaching a better understanding of the system, the problem and the available information. The second phase involved the application of specific data driven techniques to investigate their effectiveness in the hydrogeological field. The groundwater quality data analysis involves the application of multivariate techniques, normally used for the source apportionment, to a dataset concerning chemical data of surface water and groundwater aiming at determining their effectiveness in identifying the phenomena that contribute to the concentration of several compounds in a sample. In this task Factor Analysis, Cluster Analysis and Positive Matrix Factorization were implemented. As regards the groundwater quantity, the analysis of groundwater level time series uses models able to reconstruct historical data and applicable to forecast scenarios; in this task autocorrelation, partial autocorrelation and impulse response were used and linear and nonlinear neural networks models, A causa del crescente interesse per la protezione dell’ambiente, sta aumentando la quantità di dati disponibili relativi al monitoraggio ambientale. Man mano che le dimensioni e la complessità dei data set ambientali continuano a crescere, si apre un sempre più ampio ventaglio di possibilità per l'implementazione di data science nel campo delle scienze ambientali. Il focus del presente progetto di dottorato è la risoluzione di diverse problematiche idrogeologiche tramite tecniche data-driven. Più specificatamente, il presente progetto di dottorato mira a identificare e applicare tecniche data-driven adatte a dataset idrogeologici, in base alla struttura del problema e dei dati disponibili e alle condizioni sito specifiche. Nell'ambito del presente progetto di dottorato due problemi idrologici principali sono stati affrontati parallelamente, riguardanti i due aspetti principali della gestione delle risorse sotterranee: a) la qualità delle acque sotterranee e b) la quantità delle acque sotterranee. Ognuno di questi due task è stato affrontato in due fasi successive. La prima fase consiste in un'analisi esplorativa dei dati disponibili, volta a raggiungere una migliore comprensione del sistema, del problema e delle informazioni disponibili. La seconda fase consiste nell’uso di tecniche data - driven per indagare sulla loro efficacia in campo idrogeologico. L'analisi dei dati sulla qualità delle acque sotterranee comporta l'applicazione di tecniche di analisi statistica multivariata, normalmente utilizzate per l’identificazione delle sorgenti, a un dataset relativo ai dati chimici di acque superficiali e sotterranee. Lo scopo di questo task è determinare l’efficacia di queste tecniche nell'identificare i fenomeni che contribuiscono alla concentrazione di diversi composti in un campione. Nell’ambito di questo task sono state implementate Factor Analysis, Cluster Analysis e Positive Matrix Factorization. Per quanto riguarda la quantità delle risorse idriche sotterranee, l, No, open, Zanotti, C

RUFFO, RICCARDO, open, Thanks to their superior energy and power density, lithium-ion batteries (LIBs) currently dominate the market of power sources for portable devices. The economy of scale and engineering optimizations have driven the cost of LIBs below the 200 $/KWh at the pack level. This catalyzed the market penetration of electric vehicles and made them a viable candidate for stationary energy storage. However, the rapid market expansion of LIBs raised growing concerns about the future sustainability of this technology. In particular, lithium and cobalt supplies are considered vulnerable, primarily because of the geopolitical implications of their high concentration in only a few countries. In the search for the next generation secondary batteries, known as post-lithium ion batteries, candidates that do not use rare metals have been extensively investigated in the last 10 years. Sodium-ion batteries (SIBs) attracted considerable attention thanks to the high abundance of the precursors and wide distribution of sodium on the earth's crust. As a matter of fact, as it will be pointed out during the dissertation, it is not straightforward to allocate the reduction of the price of the alkaline ion precursors to the reduction of the battery price. However, the difficulties in the supply of raw materials for LIBs, such as shortages in lithium carbonates and cobalt ores, could make lithium and cobalt-free systems, such as SIBs, attractive and cost-competitive alternatives. Compared to other, more exotic chemistries including Ca2+, Mg2+ and Al3+ batteries, SIBs are nowadays considered one as the most promising alternative to LIBs. Despite the extensive research, anode materials for SIBs still represent a serious problem for the commercial exploitation of this technology. Accordingly, the doctoral research on SIBs has been focused on anode materials. In particular, the attention was directed towards conversion oxides. Compared to intercalation materials, conversion-based ones have higher cap, Thanks to their superior energy and power density, lithium-ion batteries (LIBs) currently dominate the market of power sources for portable devices. The economy of scale and engineering optimizations have driven the cost of LIBs below the 200 $/KWh at the pack level. This catalyzed the market penetration of electric vehicles and made them a viable candidate for stationary energy storage. However, the rapid market expansion of LIBs raised growing concerns about the future sustainability of this technology. In particular, lithium and cobalt supplies are considered vulnerable, primarily because of the geopolitical implications of their high concentration in only a few countries. In the search for the next generation secondary batteries, known as post-lithium ion batteries, candidates that do not use rare metals have been extensively investigated in the last 10 years. Sodium-ion batteries (SIBs) attracted considerable attention thanks to the high abundance of the precursors and wide distribution of sodium on the earth's crust. As a matter of fact, as it will be pointed out during the dissertation, it is not straightforward to allocate the reduction of the price of the alkaline ion precursors to the reduction of the battery price. However, the difficulties in the supply of raw materials for LIBs, such as shortages in lithium carbonates and cobalt ores, could make lithium and cobalt-free systems, such as SIBs, attractive and cost-competitive alternatives. Compared to other, more exotic chemistries including Ca2+, Mg2+ and Al3+ batteries, SIBs are nowadays considered one as the most promising alternative to LIBs. Despite the extensive research, anode materials for SIBs still represent a serious problem for the commercial exploitation of this technology. Accordingly, the doctoral research on SIBs has been focused on anode materials. In particular, the attention was directed towards conversion oxides. Compared to intercalation materials, conversion-based ones have higher cap, No, embargoed_20210206, Fiore, M

SALMASO, NICO, open, Climate change is considered to be one of the most severe threats to earth and aquatic ecosystems and the concern about the effects that global warming can have on biological communities is growing. Even if the number of studies concerning climate change is worldwide increasing the effects of climate change are challenging to monitor and understand because of the multitude of responses within an ecosystem. In the last years, analyses of long-term data sets provide increasing evidence on the sensitivity of water bodies to climatic fluctuation. Small size and fast reproducing zooplankton organisms are sensitive to environmental change. Moreover, they represent key components of aquatic food webs, connecting primary producers to big secondary consumers as fishes. The purpose of the present PhD research is to expand the knowledge on the zooplankton communities of the large and deep lakes south of the Alps, detecting trends and significant change or shift in the pelagic food webs structure due to global or local impacts. The analysis of long-term series of limnological observations and a paleolimnological study on lake sediment have been combined in order to disentangle the effects of climate change from that due to more local and anthropic stressor as eutrophication. The obtained results suggested that in deep subalpine lakes the effect of climate change on pelagic food webs components is complex, including several direct and indirect effects, and it is mediated by nutrient availability. In particular, in deep lakes winter climatic variability trigger a cascading effect that involves the entire lake ecosystems, modifying lake chemical, physical and biological characteristic. The effects of warmer winter temperature can reverberate on zooplankton seasonal patterns until summer, affecting the food webs functioning. The paleolimnological investigation, through the combined study of biotic and abiotic factor, allowed clarifying the synergic effects of the most important dri, Il cambiamento climatico è considerato una delle minacce più gravi per la terra e gli ecosistemi acquatici e cresce la preoccupazione per gli effetti che il riscaldamento globale può avere sulle comunità biologiche. Negli ultimi anni, diversi studi hanno evidenziato la sensibilità dei corpi idrici alle fluttuazioni climatiche. Gli organismi zooplanctonici, caratterizzati da piccole dimensioni e rapido ciclo riproduttivo, sono sensibili ai cambiamenti ambientali. Inoltre, rappresentano dei componenti chiave delle catene trofiche acquatiche, collegando i produttori primari ai grandi consumatori secondari come pesci. Lo scopo della presente ricerca di dottorato è di ampliare le conoscenze sulle comunità zooplanctoniche dei grandi laghi subalpini, rilevando tendenze e cambiamenti nella struttura delle reti trofiche pelagiche e le loro potenziali cause. L’analisi di dati limnologici a lungo termine combinata a uno studio paleolimnologico del lago d’Iseo ha permesso di distinguere gli effetti dovuti al cambiamento climatico a quelli dovuti a impatti più locali, come l’eutrofizzazione. I risultati evidenziano che le rete trofiche dei laghi profondi subalpini sono fortemente influenzate dal clima. In particolare, la variabilità climatica invernale provoca un effetto a cascata che coinvolge l'intero ecosistema lacustre, modificando le caratteristiche chimiche, fisiche e biologiche del lago. Gli effetti del riscaldamento delle temperature invernali possono ripercuotersi sulle dinamiche di popolazione dello zooplancton fino all'estate, influenzando il funzionamento dell’intera catena trofica. L'indagine paleolimnologica, attraverso lo studio combinato di fattori biotici e abiotici, ha permesso di considerare gli effetti dei più importanti fattori di cambiamento negli ecosistemi lacustri, suggerendo che i fattori climatici dovrebbero essere considerati di fondamentale importanza nel determinare le dinamiche di sviluppo delle comunità planctoniche e la struttura e il funzionamen, No, open, Patelli, M

GALLI, PAOLO, open, The Earth system, with the entering in the new Anthropocene Epoch, is facing increasing impacts from multi-sources. Among all the environments, coastal regions are the most vulnerable, dynamic and rapidly evolving systems on the planet. Moreover, for their position at the interface between sea and emerging lands, these ecosystems are characterised by substantial spatial and temporal variability and are exposed to the impacts of both terrestrial and marine origin. Threats from climate change and direct human disturbances can affect at a regional or global scale causing habitat loss and increases of the level of fragmentation. These disturbances can lead to severe transformations, and communities shift that can be linked to the reduction of the potential of natural ecosystems to recover from multiple stressors. Under the described scenarios valid and repeatable monitoring and mapping techniques are essential to identify and quantify anthropogenic or climatic stress and their effects on coastal environments. The use of remote sensing platforms can represent a valid solution to obtain synoptic spatiotemporal data of threatened environments. According to this necessity, the primal aims of this doctoral project have been to propose monitoring protocols for collecting and analysing remote sensing data in coastal regions around the world, integrating innovative platforms and processing techniques. This research provides new insights into remote data collection and elaboration on critical coastal environments through different spatial and temporal scales. Above and underwater sensing platforms like Satellite, Unmanned Aerial Vehicles (UAVs), underwater photogrammetry and multibeam echosounder were used to collect data, and the retrieved information was processed applying recently developed algorithms such as Structure from Motion, Object Base Image Analysis and Machine Learning. The publications realised during the PhD project confirmed the high potential of the integration, Con l’avvento dell’Antropocene, una nuova epoca geologica caratterizzata dall’impatto delle attività umane sul clima e l’ambiente, il sistema Terra si trova a fronteggiare un netto aumento di fattori di stress di diversa origine. Tra tutti gli ecosistemi del pianeta, quelli delle regioni costiere sono sicuramente tra i più dinamici e vulnerabili. Questi sono caratterizzati da marcate dinamiche spazio-temporali e la loro posizione tra l’interfaccia terra acqua li rende soggetti ad impatti sia di origine terrestre che marina. Le minacce derivanti dai cambiamenti climatici e da un diretto impatto antropico possono danneggiare questi ambienti sia a livello locale che globale causando la perdita di habitat e un conseguente incremento della loro frammentazione. Questi disturbi possono portare a profonde trasformazioni e cambiamenti nella struttura delle comunità e, se ripetuti più volte in un breve periodo di tempo, causano una riduzione del potenziale degli ecosistemi di recuperare dopo impatti di diversa entità. In questo scenario sono essenziali valide e ripetibili tecniche di monitoraggio e mappatura per permettere di identificare e quantificare gli stress sia di natura antropica che climatica e i loro effetti sugli ecosistemi costieri. L’uso del telerilevamento per la raccolta dati rappresenta una valida soluzione per ottenere informazioni sinottiche degli ambienti impattati su diverse scale spazio temporali. Considerando queste necessità lo scopo principale del progetto di dottorato è stato quello di proporre nuovi protocolli di monitoraggio per la raccolta e l’analisi di dati da telerilevamento in regioni costiere, integrando l’uso di piattaforme e tecniche di processamento innovative. Questa ricerca descrive nuove prospettive per la raccolta di dati attraverso diverse scale temporali e spaziali usando piattaforme aeree e sottomarine. Satelliti, droni, fotogrammetria subacquea e tecniche di rilevamento acustico sono stati utilizzati per la raccolta dati in regioni, No, open, Fallati, L

The majority of microplastic research has focused on seawater, with fewer than 4% of microplastics-related studies occurring on freshwaters. The limited available information suggests that the abundance of microplastics in freshwaters is often as high or even higher than marine environments. However, comprehensive investigations on occurrence and fate of microplastics in freshwaters are scarce and highly fragmented, partly because detection and identification of microplastic particles is rather complex. In addition, up to now, harmonized and standardized protocols for the sampling and analysis of microplastics in freshwaters do not exist, and studies with different research aims and hypotheses often report unstandardized results, making comparison among studies difficult. In the present study, we performed the first global standardized sampling and analysis effort to investigate the occurrence and distribution of microplastics in surface water of lakes and reservoirs with different anthropogenic impacts. Participants aim to collect water samples of freshwater systems with different features (e.g., area, depth, thermal behavior, watershed), following a common protocol. This establishes the collection of samples by horizontal trawling of a plankton net and, after treatment with hydrogen peroxide, the polymer identification through micro-Raman spectroscopy. This GLEON project will allow obtaining comparable data about microplastic contamination in different freshwater systems around the globe. With this global dataset, our goals are to determine whether a relationship exists between the abundance of microplastics and the waterbody/watershed attributes and understand which factors are likely to influence the occurrence of microplastics in surface water of lentic systems., 89, open, Si, open, Nava, V; Frezzotti, M L; Aherne, J; Alfonso, MB; Antão-Geraldes, AM; Attermeyer, K; Bah, AR; Bao, R; Bartrons, M; Berger, SA; Biernaczyk, M; Breider, F; Brookes, J; Cañedo-Argüelles, M; Canle, M; Capelli, C; Carballeira, R; Cereijo, J; Christensen, ST; Christoffersen, KS; Clayer, F; De Eyto, E; De Senerpont Domis, LN; Delgado, MJ; Doubek, JP; Eaton, A; Erdogan, S; Erina, O; Ersoy, Z; Feuchtmayr, H; Fugère, V; Galafassi, S; Gonçalves, V; Grossart, HPF; Hamilton, D; Hanson, PC; Harris, T; Kankılıç, GB; Kessler, R; Jacquet, S; Kangur, K; Kiel, C; Knoll, L; Kokorīte, I; Lavoie, I; Leiva-Presa, A; Lepori, F; Lusher, A; Macintyre, S; Matias, M; Matsuzaki, SIS; Mccarthy, V; Mcelarney, Y; Mcnally, D; Belay, BM; Messyasz, B; Mlambo, M; Nandini, S; Nodine, E; Özen, A; Ozkundakci, D; Perez RV; Pociecha, A; Raposeiro, P; Rõõm, EI; Salmaso, N; Sarma, SSS; Saulnier-Talbot, E; Scordo, F; Sibomana, C; Stepanowska, K; Tavşanoğlu, UN; Tolotti, M; Udoh, A; Urrutia Cordera, P; Valois, A; Vandergoes, M; Verburg, P; Volta, P; Wain, D; Wesolek, B; Weyhenmeyer, G; Wightman, R; Wood, S; Wu, N; Zawiska, I; Zawisza, E; Zink, L; Leoni, B, Nava, V; Frezzotti, M; Aherne, J; Alfonso, M; Antão-Geraldes, A; Attermeyer, K; Bah, A; Bao, R; Bartrons, M; Berger, S; Biernaczyk, M; Breider, F; Brookes, J; Cañedo-Argüelles, M; Canle, M; Capelli, C; Carballeira, R; Cereijo, J; Christensen, S; Christoffersen, K; Clayer, F; De Eyto, E; De Senerpont Domis, L; Delgado, M; Doubek, J; Eaton, A; Erdogan, S; Erina, O; Ersoy, Z; Feuchtmayr, H; Fugère, V; Galafassi, S; Gonçalves, V; Grossart, H; Hamilton, D; Hanson, P; Harris, T; Kankılıç, G; Kessler, R; Jacquet, S; Kangur, K; Kiel, C; Knoll, L; Kokorīte, I; Lavoie, I; Leiva-Presa, A; Lepori, F; Lusher, A; Macintyre, S; Matias, M; Matsuzaki, S; Mccarthy, V; Mcelarney, Y; Mcnally, D; Belay, B; Messyasz, B; Mlambo, M; Nandini, S; Nodine, E; Özen, A; Ozkundakci, D; Perez, R; Pociecha, A; Raposeiro, P; Rõõm, E; Salmaso, N; Sarma, S; Saulnier-Talbot, E; Scordo, F; Sibomana, C; Stepanowska, K; Tavşanoğlu, U; Tolotti, M; Udoh, A; Urrutia Cordera, P; Valois, A; Vandergoes, M; Verburg, P; Volta, P; Wain, D; Wesolek, B; Weyhenmeyer, G; Wightman, R; Wood, S; Wu, N; Zawiska, I; Zawisza, E; Zink, L; Leoni, B

ROSSINI, MICOL, open, Remote Sensing (RS) data have been successfully exploited in the last decades to monitor vegetation due to their inherent capacity of providing repeated and spatially-distributed quantitative information about vegetation properties. However, most research focused on the description of the structural and biochemical properties of vegetation rather than on the understanding of its functioning. In the last decade, RS of sun-induced chlorophyll fluorescence (F) emerged as a novel and promising tool for assessing plant functional status. F is a weak signal emitted by the core of the photosynthetic machinery in the red and far-red spectral regions (~650-800 nm) as a side product of light absorption. The potential of F relies on the relationship existing between photochemistry and the energy dissipation pathways: since photochemistry competes with F emission and heat dissipation for the absorbed energy, F can be a direct indicator of plant actual functional state. The main aim of this Ph.D. research was to exploit optical data (i.e., reflectance and fluorescence) to advance the understanding of vegetation functioning and of its variability across space. In particular, the work aimed at better understanding the link between vegetation optical properties, plant traits (PTs) and ecosystem functional properties (EFPs) in a case study represented by a mid-latitude forest ecosystem. At this purpose, innovative RS techniques were exploited to infer information about the vegetation functioning from fine and ultra-fine spectral resolution optical measurements acquired with the HyPlant airborne imaging spectrometer. The analyses were focused on two main work streams: i) the investigation of the spatial relationship between F and EFPs to better understand the variability of the ecosystem functioning at regional scale; ii) the analysis of the potential of F as a synthetic descriptor of the ecosystem functional diversity. Results provided evidence of the effectiveness of F as a tool fo, Negli ultimi decenni, il telerilevamento è stato utilizzato con successo per monitorare la vegetazione grazie alla sua capacità intrinseca di fornire informazioni quantitative ripetute e spazialmente distribuite circa le sue proprietà. Tuttavia, la ricerca si è concentrata prevalentemente sulla descrizione delle proprietà strutturali e biochimiche della vegetazione piuttosto che sulla comprensione del suo funzionamento. Negli ultimi decenni, il telerilevamento della fluorescenza della clorofilla indotta dal sole (F) è emerso come strumento innovativo utile allo studio del funzionamento delle piante. F è un debole segnale emesso nelle regioni spettrali del rosso e infrarosso vicino (~650-800 nm) dal cuore dell’apparato fotosintetico per dissipare l’eccesso di energia assorbita. Il suo potenziale risiede nella relazione esistente tra fotochimica e vie dissipative: poiché la fotochimica compete con la dissipazione sotto forma di F e calore, F può essere un indicatore diretto del funzionamento della fotosintesi. L’obiettivo principale di questo dottorato è stato l’utilizzo di dati ottici (i.e., riflettanza e fluorescenza) per migliorare la comprensione del funzionamento della vegetazione e della sua variabilità spaziale. In particolare, il lavoro si è focalizzato sullo studio del legame tra proprietà ottiche della vegetazione, plant traits (PT) e ecosystem functional properties (EFP) in una foresta di media latitudine. A tale scopo, sono state utilizzate tecniche di telerilevamento innovative per studiare il funzionamento della vegetazione a partire da dati ottici ad altissima risoluzione spettrale acquisiti tramite il sensore aviotrasportato ad immagine HyPlant. Il lavoro si è focalizzato su due obiettivi principali: i) l’analisi della relazione spaziale tra F e EFP per comprendere la variabilità della funzionalità a scala regionale; ii) l’analisi del potenziale di F come indice sintetico della diversità funzionale. I risultati dimostrano l’efficacia dell’utilizzo di F, No, embargoed_20220219, Tagliabue, G

open, Rockslides are characterized by slow to extremely slow displacement rates in their initial phases or for their entire evolution. They frequently occur in foliated metamorphic rocks. Field and monitoring evidence show that deformation is predominantly localized along a shear zone. Mineralogic, grain size and fabric characteristics of the shear zone control its behavior and the possible evolution of the rockslide from a slow creeping to a fast moving one. In this thesis we investigate the shear zone behavior and evolution through conventional (direct shear, standard uniaxial compression and triaxial test) and unconventional laboratory testing (with an ring shear apparatus). We try to merge mineralogic data with material degradation and their role in the transition from slow to fast evolution due to creep phenomena, the change in material behavior with shear displacement and velocity. The tests were carried out on samples collected from boreholes through cataclastic shear zones within the Mont de La Saxe (MLS) rockslide, Valle d’Aosta region, Italy, at the extreme termination of a Deep-seated Gravitational Slope Deformations. The rockslide volume is of about 8x106 m3, and it extends between 1,400 and 1,870 m a.s.l., over area of 150,000 m2. This landslide is located close to Entréves and La Palud (Courmayeur municipality) villages and to the Mont Blanc highway that connects Italy to France through a tunnel. Laboratory tests were also performed on samples from the Chervaz rockslide (Valle d’Aosta region) located in a different rock suite (e.g. serpentine schist with phyllosilicates). The MLS shear zone contained both phyllosilicates (at least 20%) and graphite minerals (about 10%) which can control frictional properties. Furthermore, grain size reduction has been observed during slow ring shear testing together with particles rearrangement. Frictional and viscous characteristics, such as the tangential displacement increment before the steady state and the tertiary cree, Le frane a lento scorrimento sono solitamente caratterizzate da tassi di spostamento da estramente lento, i.e. mm/anno a lento, i.e. centimetri/anno. Si sviluppano frequentemente in rocce metamorfiche foliate, e la deformazione è prevalentemente localizzata lungo una zona di taglio principale. Le caratteristiche mineralogiche, granulometriche e tessiturali di queste zone controllano sia il comportamento della frana che la sua possibile evoluzione. In questa tesi sono stati investigati sia il comportamento che l'evoluzione della zona di taglio, attraverso prove di laboratorio convenzionali (taglio diretto, le prove uniassiali e triassiali) e non convenzionali (ring shear apparatus). Le successive analisi hanno permesso di considerare sia la degradazione dal punto di vista mineralogico, che meccanico, valutando il ruolo di entrambe nella transizione da lenta a rapida (fenomeni di creep). Le prove sono state condotte su campioni provenienti dalla frana del Mont de La Saxe (MLS, Valle d'Aosta, Italia). La frana ha un volume stimato di circa 8x106 m3 e si estende tra 1,400 e 1,870 m a.s.l., su un'area di 150,000 m2. Questa frana interessa le frazioni di Entréves e di La Palud (Courmayeur), nonchè l'autostrada ed il tunnel del Monte Bianco che collega l'Italia alla Francia. Un altro caso studio comparitivo (Chervaz, Valle d'Aosta, Italia) è stato selezionato per effettuare i test di laboraorio, variando le litologie analizzate (scisti serpentinitici con elevata presenza di fillosilicati). La zona di taglio di MLS contiene sia fillosilicati (almeno il 20%) che grafite (circa il 10%) in grado di controllare le proprietà di attrito. Inoltre, la riduzione della granulometria è stata osservata durante il test con il ring shear apparatus insieme all’allineamento preferenziale delle particelle. Sono state derivate le caratteristiche di attrito e viscosità, come l'incremento di spostamento tangenziale prima dello stato stazionario e il comportamento di creep terziario. Il monitor, No, open, Alberti, S

RAVAZZI, CESARE, open, Montane vegetation is traditionally known to be particularly sensitive to climate changes. The strong elevational climatic gradient that characterises mountain areas results in a steep ecological slope, with several ecotones occurring in a small area. Pollen sequences investigated in or shortly above the modern timberline ecotone are ideal archives to analyze the relationships between climate and ecosystems. Quantitative reconstruction of past climate conditions from fossil pollen records requires understanding modern pollen representation along climatic and ecological gradients. The aims of this PhD research are the development of modern pollen-vegetation-climate elevational transects, model processing and validation for evaluating pollen-climate relationships thanks to elevational gradients, looking for new high-resolution natural archives to obtain proxy data and to reconstruct paleoenvironmental and palaeoclimatic changes during the Holocene, the application of these models to pollen-stratigraphical data and comparing the results with different proxy-based reconstructions. The importance of local elevational transects of modern pollen samples with site-specific temperature as a tool for paleoclimate reconstructions in the Alps was demonstrated. The two elevational transects (La Thuile Valley and Upper Brembana Valley) were developed to derive consistent local pollen-climate correlations, to find sensitive pollen taxa useful for paleoclimate reconstructions; to estimate the effects of local parameters (elevational lapse rate, climate, uphill pollen transport and human impact) and were used as test sets to evaluate pollen-climate models based on calibration sets extracted from the European Modern Pollen Database. Modern pollen assemblages-vegetation-climate relationships along an elevational gradient in the Upper Brembana Valley were investigated. Here modern pollen assemblages (pollen traps and moss samples), vegetation, elevation and climate have been collected, La vegetazione di ambiente montano è nota per essere sensibile alle variazioni climatiche. Il forte gradiente climatico altitudinale, che caratterizza le aree montane, dà luogo ad un marcato gradiente ecologico, in cui numerosi ecotoni sono presenti in una piccola area. Sequenze polliniche investigate all’interno o poco al di sopra dell’ecotono attuale della timberline sono archivi ideali per investigare le relazioni esistenti fra clima ed ecosistemi. Ricostruzioni quantitative delle condizioni climatiche del passato da record pollinici fossili richiedono la comprensione della rappresentazione pollinica attuale lungo gradienti climatici ed ecologici. Obbiettivi di questa ricerca di dottorato sono: lo sviluppo di transetti altitudinali di polline-vegetazione-clima attuale, l’elaborazione di modelli e la loro validazione per valutare le relazioni polline-clima grazie a gradienti altitudinali, la ricerca di nuovi archivi naturali ad alta risoluzione per ottenere dati proxy e ricostruire le variazioni paleoambientali e paleoclimatiche durante l’Olocene, l’applicazione di questi modelli ai dati pollinici stratigrafici ed infine il confronto dei risultati con diverse ricostruzioni su base proxy. E’ stata dimostrata l’importanza di transetti altitudinali locali con campioni pollinici moderni e temperature sito-specifiche come strumento per le ricostruzioni climatiche. Sono stati sviluppati due transetti altitudinali (la Valle di La Thuile e l’Alta Val Brembana) per ottenere consistenti correlazioni locali polline-clima, per trovare taxa pollinici sensibili utili per le ricostruzioni paleoclimatiche, per stimare gli effetti di parametri locali (lapse rate, clima, trasporto di polline verso l’alto e impatto antropico) e infine sono stati utilizzati come test sets per valutare i modelli polline-clima basati su calibration sets estratti dall’European Modern Pollen Database. Sono state investigate le relazioni rappresentazione pollinica attuale-vegetazione-clima lungo un gradie, No, embargoed_20220219, Furlanetto, G

open, Toxicology in the broadest sense is the study of the adverse effects of drugs or chemicals on living systems. The questions posed by this discipline include what compounds are toxic, how and why toxicity is manifested, and how might toxicity be predicted, treated, or prevented. Some of the toxicity effects are receptor-mediated, i.e. the toxic chemical binds to a receptor that initiates a cellular response. Ligand-induced modifications of the physicochemical properties or conformational changes of the receptor can trigger transcription processes or signal-transduction cascades. Computational toxicology aims to use rules, models and algorithms based on prior data for specific endpoints, to enable the prediction of whether a molecule is or is not toxic. Computational molecular modeling methods are at the core of mechanistic toxicology, allowing to understand the mechanisms through which a given chemical induces an adverse outcome pathway. We can say that the first step of the detoxification mechanism is the xenobiotic detection by the receptors, which include: Aryl hydrocarbon Receptor (AhR) and Pregnane X Receptor (PXR). Both receptors act as transcription factor activated by ligands. The functional domain responsible for ligand recognition is the Ligand Binding Domain (LBD). Xenobiotic receptors are highly promiscuous, because they have to bind a large variety of chemicals in order to eliminate toxic compounds, which can be very diverse. Promiscuity is often achieved increasing protein flexibility and plasticity. In case of AhR, we modeled the LBD by homology modeling and managed to include flexibility during both the docking step, and the post-docking step, by a short MD simulation. This new protocol allowed the identification of three groups of ligands, each binding in a specific site inside the cavity. The differences observed in the ligand-protein interactions could result in differential effects downstream in the AhR signaling pathway, thus these findings could, La tossicologia in senso ampio è lo studio degli effetti collaterali di farmaci o altri composti sui sistemi viventi. Le domande che questa disciplina si pone includono quali composti sono tossici, come e perché manifestano tossicità, e come questa tossicità possa essere predetta, trattata e prevenuta. Alcuni effetti di tossicità sono mediati da recettori, ossia il tossico lega un recettore che scatena una risposta cellulare. Le modificazioni, indotte dal ligando, delle proprietà chimico-fisiche o conformazionali del recettore possono innescare processi trascrizionali o cascate di trasduzione del segnale. La tossicologia computazionale mira a usare regole, modelli e algoritmi basati su dati con scopi specifici, per consentire il discernimento tra molecole tossiche e non tossiche. I metodi di modellistica molecolare sono al cuore della tossicologia meccanicistica, ossia che permette di comprendere il meccanismo attraverso il quale un composto espleta la sua tossicità. Possiamo dire che il primo passo del meccanismo di detossificazione è l’individuazione del tossico da parte dei recettori, questi recettori sono: Aryl hydrocarbon Receptor (AhR) e Pregnane X Receptor (PXR). Entrambi agiscono come fattori trascrizionali attivati da ligandi. Il dominio funzionale responsabile per il riconoscimento dei ligandi è il Ligand Binding Domain (LBD). I recettori degli xenobiotici sono molto promiscui, perché devono legare una vasta gamma di composti per poter eliminare quelli tossici, essi possono essere molto diversi. La promiscuità è ottenuta spesso aumentando la flessibilità e la plasticità della proteina. Nel caso di AhR, abbiamo modellato il LBD tramite homology modeling e incluso la flessibilità sia durante la fase di docking, sia durante il post-docking, grazie ad una breve simulazione di dinamica molecolare. Abbiamo identificato tre gruppi di ligandi, ciascuno che occupa un sito diverso all’interno della cavità di legame. Le differenze osservate nelle interazioni ligando, No, embargoed_20200219, GIANI TAGLIABUE, S

open, The synthesis and characterization of organic semiconductors (OS) has been a focal research field in the last two decades. Their potential application to large-area and flexible electronic devices, such as organic field-effect transistors (OFETs), organic light-emitting diodes (OLEDs), and organic photovoltaics (OPVs), has sparked intensive research in this field. Organic printed electronics (OPE) is based on the combination of new materials and cost-effective, large area production processes that open up new fields of application. Thinness, light weight, flexibility and potential environmental sustainability are key potential advantages of organic electronics. In fact, several high-tech companies have significantly invested in cheap and high-performance organic-electronic devices, a billion-dollar market that is expected to grow rapidly. Based on the recent progress in materials and process technology and the expected future technology development, the experts were able to identified that key challenges called “Red Brick Walls”, for which major breakthroughs are needed. Academic research has done big effort to increase devices performances, indeed for example if we look charge career mobility for OFET or power efficiency conversion for OPV reported in literature by years we can see that have been increase of different order of magnitude during the last decades but often overlooked the other features required for the OPE industrial development. Indeed among the key challenge identified cost and scalability are present. These challenges are directly linked with the preparation and processing technique of the materials, in particular of the organic semiconductor materials. Here are presented two main approaches in order to development of sustainable materials for organic electronics applied to different OS classes (Diketopyrrolopyrroles (DPPs), Isoindigoes (IGs), Benzothiadiazoles (BTs) and Benzothienobenzothiophenes (BTBTs)): the use of the direct arylation reaction, La sintesi e la caratterizzazione di semiconduttori organici (OS) è stata un ambito di ricerca molto sviluppato negli ultimi due decenni. La loro potenziale applicazione per dispositivi come transistor a effetto di campo organici (OFET), diodi organici a emissione di luce (OLED) e celle fotovoltaiche organiche (OPV), ha scatenato un'intensa attività di ricerca in questo campo. Sulla base dei recenti progressi nella tecnologia dei materiali e dei processi e del previsto sviluppo tecnologico futuro, gli esperti sono stati in grado di identificare le sfide chiave di questa tecnologia, per le quali sono necessari importanti sviluppi. La ricerca accademica ha compiuto grandi sforzi per aumentare le prestazioni dei dispositivi, ad esempio se guardiamo l’andamento negli anni della mobilità dei portatori di carica per gli OFET riportata in letteratura possiamo vedere che è aumentata di diversi ordini di grandezza negli ultimi decenni ma spesso sono state trascurate le altre caratteristiche richieste per lo sviluppo industriale di queste tecnologie. Tra le sfide chiave identificate, sono presenti costi e scalabilità. Queste sfide sono direttamente collegate alla tecnica di preparazione e lavorazione dei materiali, in particolare del materiale semiconduttore. In questo lavoro vengono presentati due approcci principali per lo sviluppo di materiali sostenibili per l'elettronica organica, applicati a diverse classi di semiconduttori organici (dichetopirrolopirroli (DPPs), isoindaci (IGs), benzotiadiazoli (BTs) e benzotienobenzotiofeni (BTBTs). Il primo approccio si basa sull’uso della reazione di arilazione diretta piuttosto che le reazioni di accoppiamento più classiche come le reazioni di Suzuki-Miyaura, Kumada e Stille. Il secondo approccio presentato è lo sviluppo di condizioni micellari per la sintesi di semiconduttori organici. Lo studio della reazione di arilazione diretta ha subito un rapido sviluppo negli ultimi anni e sta diventando un'alternativa sempre più valida all, No, open, Sanzone, A

open, The role of carbohydrates in cellular communication and biological targeting has been a major topic of study in recent years. Different pathologies, including cancer, tend to overexpress lectin receptors that bind specifically to selected sugar moieties. Based on this fact, simple and complex glycans have become interesting candidates for specific cellular targeting. This study aimed to find a procedure providing an easy and efficient way to functionalize nanoparticles with simple and complex glycans, exploiting commercial deprotected sugars. In order to do so we developed 6-Carbon linkers displaying an aminooxy- group, or a phenylhydrazine- group, able to spontaneously and chemoselectively attach a reducing sugar. The other end of each linker contains a thiol group that can attach to PEGylated liposomes via maleimide-thiol coupling. The design of the linkers can therefore be considered a straightforward method for the decoration of nanoparticles with an array of simple and complex glycans Results: liposomes functionalized with two different linkers, aminooxy- or phenylhydrazine, were each distinctively coupled with multiple simple sugars including glucose, mannose, and galactose as well as a complex sugar Sialyl Lewis X and they were fully characterized. Traditional methods of detection and quantification of carbohydrates expressed on the outer surface of the liposome have been modified and optimized to generate new protocols of nanosight based agglutination assay using corresponding lectins, and direct/indirect detection/quantification methods specific to glycoliposomes using the Phenol-Sulfuric assay. Additionally, the relevance of glycofunctionalization strategies on Nanoparticle-Cell communication and interaction was verified via 1) functionalization of liposomes with glucose or mannose and the testing of cytotoxicity/selectivity of uptake using macrophages, 2) the functionalization of liposomes with galactose or Sialyl Lewis X to target receptors overexpressed, The role of carbohydrates in cellular communication and biological targeting has been a major topic of study in recent years. Different pathologies, including cancer, tend to overexpress lectin receptors that bind specifically to selected sugar moieties. Based on this fact, simple and complex glycans have become interesting candidates for specific cellular targeting. This study aimed to find a procedure providing an easy and efficient way to functionalize nanoparticles with simple and complex glycans, exploiting commercial deprotected sugars. In order to do so we developed 6-Carbon linkers displaying an aminooxy- group, or a phenylhydrazine- group, able to spontaneously and chemoselectively attach a reducing sugar. The other end of each linker contains a thiol group that can attach to PEGylated liposomes via maleimide-thiol coupling. The design of the linkers can therefore be considered a straightforward method for the decoration of nanoparticles with an array of simple and complex glycans Results: liposomes functionalized with two different linkers, aminooxy- or phenylhydrazine, were each distinctively coupled with multiple simple sugars including glucose, mannose, and galactose as well as a complex sugar Sialyl Lewis X and they were fully characterized. Traditional methods of detection and quantification of carbohydrates expressed on the outer surface of the liposome have been modified and optimized to generate new protocols of nanosight based agglutination assay using corresponding lectins, and direct/indirect detection/quantification methods specific to glycoliposomes using the Phenol-Sulfuric assay. Additionally, the relevance of glycofunctionalization strategies on Nanoparticle-Cell communication and interaction was verified via 1) functionalization of liposomes with glucose or mannose and the testing of cytotoxicity/selectivity of uptake using macrophages, 2) the functionalization of liposomes with galactose or Sialyl Lewis X to target receptors overexpressed, No, open, Edwards, R

GIARDINO, CLAUDIA, open, Inland waters are usually a fundamental resource; they are also essential for ecological preservation and hydrologic regulation. In addition, they are extremely sensitive to a range of stressors operating at global, regional and local scales and thus to environmental changes. For this reason they have been included in the Essential Climate Variables (ECVs) list. In the latest decade, the need for a continuous monitoring of waters quality state was stressed by several project outcome, as well as requested all over the world by directives such as the European Water Frame directive (2010). Earth Observation (EO) techniques for water quality monitoring, have been spreading in the latest decades as a supporting tool to traditional measurements. The physical quantity mainly used for the retrieval of water quality parameters (WQPs), such as chlorophyll-a concentration (chl-a), is the water reflectance. It cannot be directly measured by remote sensors but should be retrieved instead from their imagery through a processing chain, for the removal of useless signal components, including the contribution due to the atmosphere, and other disturbances. Accurate atmospheric correction is a key step to obtain accurate water reflectance signature, and thus accurate WQPs maps. For inland and coastal waters, in addition, this step is made more challenging by: - the presence of optically complex waters, which hinder the use of traditional atmospheric correction methods - the strong impact over the signal of adjacency effect - the variability of aerosol composition, which strongly affects atmospheric and electromagnetic signal interactions. The first objective of this PhD thesis is the evaluation of suitable processing chains for EO optical data, provided by the latest generation satellite sensors (Landsat-8-OLI, L8, and Sentinel-2A/B-MSI, S2A/B, and Sentinel-3A-OLCI, S3A) for water quality monitoring over optically complex waters, focusing on inland waters. In particular, three case st, Le acque interne sono una risorsa fondamentale ed estremamente sensibile ai cambiamenti climatici e per questo sono state inserite nella lista delle Essential Climate Variables. La necessità di un loro monitoraggio è sottolineata da diversi progetti e da direttive come l’europea Water Frame Directive (WFD). Le tecniche di telerilevamento per il monitoraggio delle acque si sono diffuse negli ultimi decenni come uno strumento di supporto alle misure limnologiche. La grandezza fisica usata per derivare le mappe di parametri di qualità delle acque (WQP), come la concentrazione di clorofilla-a (chl-a), è la riflettanza dell’acqua. Questa non può essere misurata direttamente dai sensori ma deve essere ricavata attraverso una catena di processamento, per la rimozione dei componenti del segnale non utili alla stima dei WQP, fra cui il contributo dell’atmosfera. La correzione atmosferica (AC) è un passaggio chiave per la stima accurata della riflettanza dell’acqua e per la produzione di mappe accurate di WQP. Per le acque interne e costiere, questo passaggio è complicato dalla presenza di acque otticamente complesse, che impediscono l’uso dei tradizionali metodi di AC; dal forte impatto sul segnale dell’effetto di adiacenza; dalla variabilità della composizione dell’aerosol atmosferico, che impatta sulle interazioni fra segnale elettromagnetico ed atmosfera. Il primo obiettivo di questa tesi è la valutazione di catene di processamento delle immagini satellitari prodotte dai sensori ottici di ultima generazione (Landsat-8-OLI, Sentinel-2A/B-MSI e Sentinel-3A-OLCI) per il monitoraggio della qualità delle acque, in acque interne otticamente complesse. In particolare, tre casi studio sono stati selezionati, caratterizzati da tre diversi livelli di trofia: i laghi subalpini, oligo-mesotrofici, ed i laghi eutrofici di Mantova; il lago meso-eutrofico Trasimeno; l’iper-eutrofica Laguna dei Curoni, affacciata sul Mar Baltico. Diverse tecniche di correzione atmosferica sono state appl, No, open, Cazzaniga, I

GIONCADA, ANNA, open, Along the western side of the Ica River (Ica Desert, Peru), the Miocene Chilcatay and Pisco formations of the East Pisco Basin crop out. These units are characterized by an extraordinarily preserved marine vertebrate fossil fauna, especially cetaceans. This dissertation has the purpose of making chronostratigraphic and taphonomic studies on these formations, cropping out in the western side of the Ica River. Despite the growing significance of the vertebrate fauna of the Chilcatay and Pisco formations, a comprehensive stratigraphic framework has not been established for a long time. Using tephra fingerprinting, Ar-Ar dating, biostratigraphy and strontium isotope stratigraphy, the chronostratigraphy of both the units is here proposed. The Chilcatay Formation is divided into two unconformity-bounded allomembers, designated as Ct1 and Ct2. The vertebrate assemblage in the Ct1a facies of the Ullujaya locality comprises a coastal community, dominated by mesopredators representative of a warm-temperate, sheltered embayment connected with riverine and open-ocean environments. The chronostratigraphic framework is well constrained by integration of biostratigraphic data and isotope geochronology and suggests a Burdigalian age. The time constrains are 19.25 and 18.02 Ma for the Ar-Ar dating on tephra, in agreement with the Sr isotope analyses in Ct1a suggesting Burdigalian ages, even the diatom biostratigraphy suggests a slightly younger age for the top of the formation (17.08 Ma). The Pisco Formation is divided into three allomembers representing three transgressive cycles, P0, P1, and P2, from oldest to youngest. The vertebrate content of P0 is still scarcely known but clearly differs from that of the overlying P1, in which baleen-bearing whales are mainly represented by medium-sized cetotheriids; in contrast, in P2, balaenopterids dominate the assemblage. The chronostratigraphic framework was reconstruct with different methods. Sr isotope analyses on carbonates and phospha, Le formazioni mioceniche di Chilcatay e Pisco del Bacino Orientale di Pisco affiorano nel Deserto di Ica (Perù). Queste formazioni sono caratterizzate da una concentrazione di fossili di vertebrati marini eccezionalmente conservati, in particolare cetacei. Questa tesi ha come scopo effettuare studi cronostratigrafici e tafonomici in queste formazioni esposte sulla sponda occidentale del fiume Ica. Nonostante il crescente interesse per la fauna a vertebrati delle formazioni di Chilcatay e Pisco, un’esauriente quadro cronostratigrafico non è mai stato realizzato. In questa tesi viene proposta una ricostruzione cronostratigrafica di entrambe le formazioni, grazie all’applicazione dei metodi di tephra fingeprinting, datazioni Ar-Ar, biostratigrafia e stratigrafia a isotopi dello stronzio. La Formazione Chilcatay è stata divisa in due allomembri, Ct1 e Ct2. L’associazione a vertebrati della facies Ct1a nella località di Ullujaya è costituita da una comunità costiera dominata da mesopredatori di acque temperato-calde. La cronostratigrafia è stata ricostruita grazie all’integrazione di risultati biostratigrafici e isotopici che attribuiscono la Formazione Chilcatay al Burdigaliano. Basandosi sulle datazioni Ar-Ar, la deposizione è avvenuta tra i 19.25 e i 18.02 Ma, anche se la biostratigrafia a diatomee indica un’età leggermente più giovane per il top della formazione (17.08 Ma). La Formazione Pisco è divisa in tre allomembri, P0, P1 e P2. Il contenuto di vertebrati fossili dell’allomembro P0 è ancora da caratterizzare, ma si differenzia chiaramente dalla fauna dell’allomembro P1, in cui dominano cetoteridi di media taglia. Nell’allomembro P2, invece, l’associazione è dominata da balenotteridi. La ricostruzione della cronostratigrafia è stata possibile grazie a diversi metodi. Analisi degli isotopi dello stronzio su carbonati e fosfati attribuiscono l’allomembro P0 al Langhiano – Serravalliano. Le datazioni Ar-Ar e la biostratigrafia a diatomee attribuiscono l’allomembro P, No, embargoed_20220212, Bosio, G

open, The work was divided into two parts. The first part was a study on the gas adsorption capacity of porous materials, in particular on the capacity of porous organic systems in methane storage. The work was based on a systematic study of a series of organic porous materials, of high pressure methane storage capacities. The synthesized materials were compared with some commercial porous materials with high performance in storage and showed an increase in the quantities of gas possibly transportable inside them. The materials were also compared with the methods commonly used for the transport of methane, resulting in potential candidates for this application, considering the ease of production and both thermal and chemical stability. Another series of porous materials with slight changes to the main structure, has shown, however, the possibility of modifying the interaction of the material with the different gases going to obtain compounds with slight structural changes but with different physical interactions. In a second part I focused on using the pores of these materials as reactors for confined polymerizations. The work led to the development of anionic polymerization in these materials for the first time. This new and innovative technique has allowed us to produce polymers with distinct tactics and isolated chains. Subsequently, it was decided to chemically anchor the porous material to the growing polymer. This has led to polymers with structures different from those obtainable with the classic polymerizations and to the development of a new type of completely carbonaceous and chemically bound composite that prevents the problem of de-mixing. Subsequently, the use of materials with one-dimensional pores, led to the development of polyacrylonitrile within the material channels. Polyacrylonitrile was subsequently converted through carbon fiber thermal treatments into the porous material. The thermal treatment of polyacrylonitrile inside the pores has led to a struc, Il lavoro si è diviso in due parti. La prima parte è stato uno studio sulle capacità di adsorbimento di gas dei materiali porosi, in particolare sulla capacità di sistemi porosi organici nello stoccaggio di metano. Il lavoro si è basato su uno studio sistematico di una serie di materiali porosi organici, delle capacità di stoccaggio di metano ad alta pressione. I materiali sintetizzati sono stati confrontati con alcuni materiali porosi commerciali con alte prestazioni nello stoccaggio e hanno evidenziato un aumento delle quantità di gas possibilmente trasportabile al loro interno. I materiali sono stati confrontanti anche con i metodi comunemente usati per il trasporto di metano, risultando dei potenziali candidati per tale applicazione, considerando la facilità di produzione e la stabilità sia termica che chimica. Un'altra serie di materiali porosi con leggere modifiche alla struttura principale, ha dimostrato invece, la possibilità di modificare l'interazione del materiale con i differenti gas andando a ottenere dei composti con leggere modifiche strutturali ma con interazioni fisiche differenti. In una seconda parte mi sono concentrato sull'utilizzo dei pori di questi materiali come reattori per polimerizzazioni confinate. Il lavoro ha portato allo sviluppo per la prima volta della polimerizzazione anionica all'interno di tali materiali. Questa nuova e innovativa tecnica ha permesso di produrre polimeri con tatticità distinta e catene isolate. Successivamente, si è deciso di ancorare chimicamente il materiale poroso al polimero in crescita. Questo ha portato a polimeri con strutture diverse da quelle ottenibili con le classiche polimerizzazioni e allo sviluppo di un nuovo tipo di composito completamente carbonioso e chimicamente legato che impedisce il problema dello smiscelamento. Successivamente, l'utilizzo di materiali con pori monodimensionali, ha portato allo sviluppo di poliacrilonitrile all'interno dei canali del materiale. Il poliacrilonitrile successivam, No, open, Piga, D

open, Gilthead sea bream (Sparus aurata) is one of the most cultured species in marine cages in the Mediterranean Sea. In sea cages, farming fish are exposed to seasonal variations of water temperature and these variations can differ from one location to another. Managing the growing system requires a good knowledge of factors affecting the growth of fish, as fish status, feed availability and fish handling from the stocking time to the harvesting time. This study is an attempt to assess these factors at a marine fish farm of Gilthead sea bream, located at the south part of the Mediterranean Sea, in Tunisia. The study aims to demonstrate the interaction between performance rates, as feed conversion rate, specific growth rate and specific feeding rate and demonstrating their dependency on water temperature fluctuations. Water temperature variations are measured daily, and the monitoring of growth parameters was applied for 21 marine cages of sea bream reared for six consecutive years, in order to compare results with and without a trend in the time series. We assume that fish growth is influenced by three fundamental factors: fish weight, water temperature and specific feeding rate. These factors control the specific growth rate and consequently the feed conversion rate. Model predicting the growth, based on temperature and time, is used to evaluate the effect of feeding rate on fish performance and to demonstrate that feeding rate could be a constraint for growth models efficiency, combining several factors., L’Orata (Sparus aurata) è una delle specie più allevate in gabbie nel mare Mediterraneo. Nelle gabbie, i pesci di allevamento sono esposti a variazioni stagionali della temperatura dell'acqua e queste variazioni possono differire da un luogo all'altro. Gestire il sistema di crescita richiede una buona conoscenza dei fattori che interessano la crescita del pesce, come lo stato del pesce, la disponibilità dell’alimentazione e la gestione del pesce dal momento in cui viene stoccato al momento in cui viene pescato. Questo studio è un tentativo di valutare questi fattori ed è stato svolto presso un vivaio per l’allevamento di orate, situato nella parte sud del Mar Mediterraneo, in Tunisia. Esso vuole mostrare l'interazione tra i tassi funzionale come il rapporto di conversione di alimentazione, il tasso di crescita specifico e il tasso di alimentazione specifico e dimostrare la loro dipendenza dalle fluttuazioni della temperatura dell'acqua. Le variazioni della temperatura dell'acqua vengono misurate giornalmente e il monitoraggio dei parametri di crescita è stato applicato per ventuno gabbie di orate allevate per sei anni consecutivi, al fine di confrontare i risultati con e senza un andamento nella serie temporale. Il presupposto da cui si è partiti è che la crescita dei pesci sia influenzata da tre fattori fondamentali: il peso, la temperatura dell'acqua e il tasso di alimentazione specifico. Questi fattori controllano il tasso di crescita specifico e di conseguenza il coefficiente di trasformazione del mangime. Un modello basato sulla temperatura e sul tempo che preveda la crescita dei pesci potrebbe essere utilizzato per valutare gli effetti della quantità di alimentazione somministrata sulle prestazioni dei pesci e per dimostrare che il tasso di alimentazione può essere un vincolo per l'efficienza dei modelli di crescita, che combina diversi fattori., No, open, Boussadia, A

open, Coastal areas are under anthropogenic and climate change pressures. During the last twenty years, the concept of Integrated Coastal Zone Management, as provides the overall policy frames, but tools supporting the planning and management efforts are almost lacking, especially in the estuary areas where the effects of river basins on coastal zones are nearly absent in most implementations. Coastal environments constitute a dynamic environment influenced by both natural and anthropogenic continental inputs and controlled by hydrodynamic and climatic factors. Some coastal zones are, by their geography and geomorphology, a receptor where are trapped water bodies loaded with exogenous mineral and /or organic matter resulting from the anthropic activity. The residence time of these water bodies is related to the sea currents intensity which controls the distribution and dilution of dissolved substances that can unbalance the ecosystem. In order to assess the trophic status of coastal Mediterranean marine waters, the Water Framework Directive (WFD) required the monitoring of the Chlorophyll-a concentration (Simboura et al., 2005) and the trophic index TRIX proposed by Vollenweider et al. (1998), which takes into account the overall nutrients, chlorophyll-a, and dissolved oxygen in the environment. Our results highlighted the ranking of the ecological quality status (EQS) of the three sites Sonactere, Cheliff, and Sokhra as bad according to the Chlorophyll concentration and as Poor status according to trophic index (TRIX). The coastal waters of Mostaganem in western Algeria have proved to be in a situation of severe eutrophication. However, to better understand the state of the ecosystem, it is essential to explore the entire coastal area of Mostaganem over a long period. The Chl-a and TRIX index were developed for Mediterranean regions but it should be adapted to local conditions so that it is relevant and more reliable and representative, given the heterogeneous aspect of, Le aree costiere sono sottoposte a pressioni antropogeniche e ai cambiamenti climatici. Negli ultimi venti anni, il concetto di gestione integrata della zona costiera ben presente nelle diverse azioni politiche, manca degli strumenti a supporto degli sforzi di pianificazione e gestione, specialmente nelle aree di estuario dove gli effetti dei bacini fluviali sulle zone costiere sono poco evidenziati nella maggior parte delle implementazioni. Gli ambienti costieri costituiscono un ambiente dinamico influenzato da input continentali sia naturali che antropogenici e controllato da fattori idrodinamici e climatici. Alcune zone costiere sono, con la loro geografia e geomorfologia, un recettore in cui sono presenti corpi idrici carichi di minerali esogeni e / o di materia organica derivanti dall'attività antropica. Il tempo di permanenza di questi corpi idrici è legato all'intensità delle correnti marine che controlla la distribuzione e la diluizione delle sostanze disciolte che possono influenzare l'ecosistema. Al fine di valutare lo stato trofico delle acque marine costiere del Mediterraneo, la Direttiva Quadro sulle Acque (DQA) richiedeva il monitoraggio della concentrazione di Clorofilla-a (Simboura et al., 2005) e l'indice trofico TRIX proposto da Vollenweider et al. (1998), che tiene conto delle sostanze nutritive complessive, della clorofilla e dell'ossigeno disciolto nell'ambiente. I nostri risultati hanno fornito la classificazione dello stato di qualità ecologica (EQS) dei tre siti Sonactere, Cheliff e Sokhra rispettivamente come stato Scadente, in base alla concentrazione di clorofilla, e come Cattivo, secondo l'indice trofico (TRIX). Le acque costiere di Mostaganem nell'Algeria occidentale mostrano una situazione di grave eutrofizzazione. Tuttavia, per capire meglio lo stato dell'ecosistema, è essenziale esplorare l'intera area costiera di Mostaganem per un lungo periodo. Gli indici Chl-a e TRIX sono stati sviluppati per le regioni del Mediterraneo, ma dovrebb, No, embargoed_20210716, Kies, F

PROCACCINI, GABRIELE, open, La Posidonia oceanica e Cymodocea nodosa sono angiosperme marine ampiamente distribuite nel Mar Mediterraneo. Grazie al contributo nella costruzione degli habitat, queste specie hanno un'importanza cruciale per gli ecosistemi costieri; tuttavia, a causa delle attività umane e dei cambiamenti ambientali, le popolazioni sono in progressiva diminuzione. La mia tesi si concentra sull'effetto della temperatura sulla distribuzione e persistenza di P. oceanica. L’argomento é trattato da due diversi punti di vista. In primo luogo, ho esaminato la risposta allo stress ossidativo della specie indotto dal calore, in confronto con l'altra alga del Mediterraneo C. nodosa, valutando le variazioni nell'espressione genica dei geni antiossidanti. In secondo luogo, ho esaminato il ruolo putativo del termoclino latitudinale e batimetrico usato nei modelli per riprodurre la distribuzione e la diversità genetica delle specie. Tra tutte le popolazioni analizzate, due cluster principali localizzati sulla costa anatolica hanno mostrato le maggiori peculiarità,: la metapopolazione dell'Egeo e quella mediterranea. Tra queste due, la popolazione di Kas si configura come come un’area di transizione. Mentre i risultati suggeriscono una panmossia nell'area dell'Egeo vediamo una popolazione più strutturata nel bacino del Mediterraneo. I risultati dello studio dell'espressione genica suggeriscono che in entrambi gli esperimenti c'è una differenza tra le due specie e due ecotipi analizzati. P. oceanica mostra una risposta più intensa allo stress da calore rispetto a C. nodosa., Posidonia oceanica and Cymodocea nodosa are marine angiosperms widely distributed in the Mediterranean Sea. As habitat builders, they have crucial importance for coastal ecosystems; however, because of human activities and environmental changes populations are in regression. My thesis focuses on the effect of temperature on the distribution and persistence of P. oceanica. I approached the topic from two different perspectives. First, I looked at heat-induced oxidative stress response of the species, in comparison with the other Mediterranean seagrass C. nodosa, assessing the variations in gene expression of antioxidant genes. Second, I looked at the putative role of latitudinal and bathymetric thermoclines in shaping distribution and genetic diversity patterns of the species. Among all populations analyzed, two main clusters draw attention on Anatolian coastline: the Aegean metapopulation and the Mediterranean one. Between these, Kas population appears to be a transition area. While results suggest a panmixia in Aegean area we see a more structured population on the Mediterranean Basin. The gene expression study results suggest in both experiment there is a difference between two species and two ecotypes analyzed. P. oceanica shows more intense response to heat stress comparing to C. nodosa., No, open, Tutar, Ö

open, Rock salt is considered as important resource for storage , because it has special mechanical properties, as a consequence many effords are carried on to undestand the mechanical behaviour..On the other hand, the deformation of the rock salt is markedly time dependent. This feature often have a negative influence on the stability of borehole crossing this formation. In fact it is common to reach collapes of the casing pipe in deep boreholes of oil well. The aim of the this thesis is to study the stability of borehole in rock salt by creating a new modified for hollow cylinder apparatus which, can simulate a problem in oil well that the rock salt stands behind it. After a standard geomechanical characterization of rock salt, the new apparatus was conceived, design and built. A relevant calibration process was required to get feasible results. Experimental results in the new apparatus were obtained. By adopting empirical, analytical and numerical models the results were simulated and a theroetical and numerical approach to face the borehole instability in rock salt formation is proposed., La salgemma è considerata una risorsa importante per lo stoccaggio, perché ha proprietà meccaniche speciali, di conseguenza, molti studi ono stati svolti per definirne il comportamento meccanico. In particolare la deformazione della salgemma è marcatamente dipendente dal tempo. Questa caratteristica ha spesso un'influenza negativa sulla stabilità di perforazioni petrolifere che attraversano questa formazione. In effetti è comune raggiungere il collasso del rivestimento di pozzi petroliferi profondi. Lo scopo di questa tesi è quello di studiare la stabilità di pozzi petroliferi (boreholes) nella salgemma. A tal fine e’ stata realizzata una nuova apparechiatura sperimentale con provino a cilindro cavo in grado di simulare il collasso del rivestimento in pozzi petroliferi. Dopo una caratterizzazione geomeccanica convenzionale della salgemma, il nuovo apparecchio è stato concepito, progettato e costruito. E’ stato necessario un processo di messa a punto e calibrazione impegnativo dell’apparecchiatura per ottenere risultati fattibili. Nella tesi si presentano i risultati sperimentali ottenuti. Successivamente, adottando modelli empirici, analitici e numerici, i risultati sono stati simulati. Infine si propone un approccio teorico e numerico a valenza previsionale utile a prevenire l'instabilità del rivestimento di pozzi petroliferi in formazioni di salgemma., No, embargoed_20210313, AL-SODANY, W

SALA, SERENELLA, open, This PhD project derives from the need of expanding the focus of current biodiversity impact assessment in supply chains and improving the modeling of impacts on biodiversity in Life Cycle Impact Assessment (LCIA) to support the evaluation of supply chains towards sustainability. In fact, in a world where significant losses in biodiversity are threatening the stability of the living systems on which human wellbeing depends, it becomes urgent to understand the close relationship between the humankind and the natural environment from the sustainability point of view. This study falls within the research field of Sustainability Science and is focused on the development of innovative models and indicators for a “more ecological” Life Cycle Assessment (LCA), able to assess the sustainability of products and services by comprehensively accounting for many aspects of biodiversity. From the explored state of the art, some research needs at different levels of interest were identified to improve the ecological considerations in LCA. Based on these premises, my project is developed on three main levels: • Target species. Insect pollinators are addressed as target group for biodiversity protection in LCA. This decision, specifically the choice of honey bees as target species, derives from the functional role pollinators play not only in maintaining ecosystem functioning, but also in relation to the socio-economic benefits they bring to humans globally (food security is a remarkable example). In my thesis, the main anthropogenic impacts on pollinators are described, as well as the modelling needs to account for them in LCIA. Recommendations on how future research should be oriented to improve the current models and how new indicators should be developed are proposed. Based on these, a methodological study is performed and novel characterization factors for honey bees’ exposure to pesticides are developed as starting point for quantifying the toxicological impacts on terrestrial, Il mio progetto deriva dalla necessità di migliorare la modellizzazione degli impatti su di essa nel contesto Life Cycle Assessment (LCA) al fine di supportare la valutazione delle filiere verso la sostenibilità. Infatti, in un mondo in cui la perdita di biodiversità minaccia la stabilità degli ecosistemi da cui dipende il benessere umano, diventa urgente analizzare la relazione tra uomo e ambiente naturale dal punto di vista della sostenibilità. Questo lavoro rientra nel campo di ricerca della Scienza della Sostenibilità ed è dedicata allo sviluppo di modelli e indicatori innovativi per una metodologia LCA “più ecologica”, in grado di valutare la sostenibilità di prodotti e servizi includendo numerosi aspetti della biodiversità. Dallo stato dell'arte esplorato, sono state identificate alcune lacune concettuali e metodologiche, su diversi livelli, da colmare per migliorare le considerazioni ecologiche in LCA. Il mio progetto si sviluppa quindi su tre livelli principali: • Specie target. Gli impollinatori rappresentano un importante gruppo target per la protezione della biodiversità in LCA, grazie al loro ruolo sia nel mantenimento del funzionamento degli ecosistemi sia per i benefici socioeconomici che portano all'uomo a livello mondiale (la sicurezza alimentare ne è un esempio). Nella mia tesi sono descritti i principali impatti antropogenici sugli impollinatori che i modelli in LCA dovrebbero tenere in considerazione. Sono inoltre proposte alcune raccomandazioni su come la futura ricerca dovrà essere orientata per migliorare i modelli attuali e sviluppare nuovi indicatori. Sulla base di ciò, è stato poi svolto uno studio metodologico in cui vengono elaborati nuovi fattori di caratterizzazione per l'esposizione delle api, scelte come specie target, ai pesticidi come punto di partenza per quantificare gli impatti tossicologici sugli ecosistemi terrestri. • Categorie d'impatto. Migliorare la transizione verso una bioeconomia, garantendo l'utilizzo sostenibile delle r, Si, embargoed_20190220, Crenna, E

CASTELLANI, LUCA, open, Reinforcing fillers are the primary component of rubber compounds which are added to improve the properties of elastomers. Carbon black and silica are the most commonly used reinforcing fillers in the tire industry due to their outstanding reinforcing effects. Despite the high reinforcing effects, the production of carbon black from non-renewable fossil fuels and high densities of these two fillers make the density of final product relatively high and impart a negative effect on the fuel efficiency of automobiles. These challenges have triggered the increasing concerns for the development of low-density, eco-friendly, sustainable, and renewable materials. Lignocellulosic biomasses have been emerged as potential renewable resources due to their annual renewability and large biomass stock and can be fractionated into value-added products. The work presented in this thesis was started by setting up an integrated biorefinery process for the simultaneous recovery of lignin, hemicelluloses, silica, and cellulose nanocrystals (CNCs) from two lignocellulosic biomasses; Arundo donax and rice husk. The CNCs extracted from these lignocellulosic biomasses can be used as promising reinforcing filler due to their fascinating properties. The feasibility of using CNCs instead of or along with silica in the rubber compounds was studied by investigating the effect of CNCs incorporation on the final properties of the rubber compounds. The incorporation of CNCs in rubber compounds was carried out using three approaches. In the first approach, silica was partially replaced with CNCs in natural rubber compounds prepared through the dry-mixing process. An investigation of the dynamic and tensile mechanical properties of the prepared compounds demonstrated a decrease in the reinforcement of the rubber compounds with the increase of CNCs contents. The tendency of CNCs to form aggregates due to strong hydrogen bonding between hydroxyl groups of CNCs resulted in poor dispersion in the polymer, Le cariche rinforzanti sono i componenti principali dei compositi elastomericie vengono aggiunti per migliorarne le proprietà meccaniche. Il nero di carbonio e la silice sono i filler rinforzanti più comunemente usati nell'industria degli pneumatici a causa dei loro effetti di rinforzo. Nonostante le ottime proprietà conferite, la produzione di nerofumo proviene da combustibili fossili non rinnovabili e l’alta densità della silice rende la densità del prodotto finale piuttosto elevata e influisce negativamente sull'efficienza energetica delle automobili. Questi problemi hanno provocato una crescente richiesta per lo sviluppo di materiali a bassa densità, eco-compatibili, sostenibili e rinnovabili. Le biomasse lignocellulosiche sono emerse come potenziali risorse rinnovabili a causa della loro elevata disponibilità annuale e possono essere frazionate in prodotti a valore aggiunto. Il lavoro presentato in questa tesi è iniziato con il set up di un processo integrato di biorefinery per il recupero simultaneo di lignina, emicellulosa, silice e nanocristalli di cellulosa (CNC) da due biomasse lignocellulosiche: Arundo donax e lolla di riso. I CNC estratti da queste biomasse lignocellulosiche possono essere utilizzati come agente rinforzante grazie alle loro proprietà come la rinnovabilità, la biodegradabilità, la bassa densità, l'elevato aspect ratio e le elevate proprietà meccaniche. È stata studiata la possibilità di utilizzare i CNC in totale o parziale sostituzione della silice nelle mescole di gomma. L'incorporazione di CNC in mescole di gomma è stata effettuata utilizzando tre approcci. Nel primo approccio, la silice è stata parzialmente sostituita con i CNC in composti di gomma naturale preparati mediante miscelazione a secco. Lo studio delle proprietà meccanico/dinamiche e di trazione dei composti preparati ha dimostrato una diminuzione del rinforzo all'aumento del contenuto di CNC. La tendenza dei CNC a formare aggregati a causa dei forti legamia idrogeno tra i, No, embargoed_20190121, Ali, S

open, Hyperspectral Remote Sensing (RS) data have been exploited in the last decades to successfully retrieve information about plant properties at different scales. This thesis focuses on the use of state of the art hyperspectral RS data to retrieve vegetation status at canopy level, using both experimental and modeled data. In the last years, RS of Sun-induced chlorophyll fluorescence (F) emerged as a novel and promising scientific field for studying the dynamic behavior of photosynthesis. F is a physical side product of chlorophyll a light absorption that is emitted as an electromagnetic radiation in the red and far-red spectral regions (≈ 640 nm to 850 nm), and it is related to the energetic status of the photosystems. Nevertheless, apart from physiology F is concurrently influenced by leaf and canopy structure, pigment concentration and weather/illumination conditions, and its unambiguous interpretation is still challenging. This drives the interest in exploring F-derived metrics able to disentangle the physiological information from the remotely sensed F signal. In this thesis I analyzed data from two case studies: i) a managed loblolly pine forest (Parker Tract forest, North Carolina, U.S.A.) where I investigated how F and F-derived metrics vary with age-related changes in plant physiology; and ii) an experiment of induced stress where the photosynthesis of a homogeneous lawn was inhibited with a herbicide treatment. In the first case-study, I used hyperspectral data acquired with the HyPlant airborne sensor to characterize the F emission of 18 evenly aged stands in a range from 3 to 46 years old, and to calculate the Absorbed Photosynthetically Active Radiation (APAR). I computed the F yields in the red and far-red regions normalizing the corresponding F data for the APAR. Results show that in loblolly pine: i) red F and red F yield change with stand age, younger loblolly pines dissipate more red F than older one (up to 60% more) and the decline of F yield with st, Negli ultimi decenni il telerilevamento iperspettrale è stato utilizzato per stimare con successo informazioni sulle proprietà delle piante a diverse scale di indagine. Questa tesi si focalizza sull’uso di dati telerilevati iperspettrali per stimare lo stato di salute della vegetazione a livello di canopy. Recentemente, il telerilevamento passivo della fluorescenza della clorofilla indotta dal Sole (F) è emerso come un ambito scientifico di grande interesse per la studio del comportamento dinamico della fotosintesi. F è un prodotto dell’assorbimento della luce da parte della clorofilla a, emesso come radiazione elettromagnetica nel rosso e nel vicino infrarosso (≈ 640 nm to 850 nm), ed è relazionato allo stato energetico dei fotosistemi. Oltre che dalla fisiologia F è influenzata anche dalla struttura della foglia e della canopy, dalla concentrazione dei pigmenti e dalle condizioni di illuminazione/meteorologiche, e la sua interpretazione univoca è tuttora complessa. Questo guida l’interesse nell’esplorare metriche in grado di isolare l’informazione legata alla fisiologia presente nel dato di F. In questa tesi ho analizzato due casi studio: i) una foresta di pino loblolly (Parker Tract, North Carolina, U.S.A.) dove ho investigato la variazione di F e delle metriche derivate al variare dei processi fisiologici legati all’età delle piante; e ii) un esperimento di stress indotto dove è stata inibita la fotosintesi di un tappeto erboso. Nel primo caso di studio, utilizzato dati iperspettrali acquisiti con il sensore aereo HyPlant per caratterizzare la F emessa da 18 stand coetanei di pino di èta compresa tra 3 e 46 anni, e per calcolare la radiazione fotosinteticamente attiva assorbita (APAR). Ho calcolato gli yield di F normalizzando F per la APAR. I risultati mostrano che nel loblolly: i) gli yield di F nel rosso e nel vicino infrarosso cambiano al variare dell’età dello stand, i giovani pini dissipano più F nel rosso rispetto a quelli più maturi (fino al 60% in più), No, open, Celesti, M

LA FERLA, BARBARA, open, TLR4 is the innate immunity receptor which selectively recognizes LPS from the Gram-negative bacteria that eluded the physical and anatomical barriers of our organisms. TLR4 responds to bacterial LPS and to different endogenous ligands in association with the protein adaptor MD-2 and triggers the immune and inflammatory responses. The receptors LBP and CD14 are involved in the LPS recognition process and in the transfer of LPS from aggregates in solution to TLR4-MD-2 complex . TLR4 has recently been related to many important pathologies still lacking specific pharmacological treatment: from diseases caused by bacterial infection such as sepsis and septic shock, to cancer and acute or chronic inflammatory diseases, atherosclerosis, allergies, asthma, cardiovascular disorder, diabetes. Compounds able to block TLR4 activation (antagonists) are drug candidates against these pathologies, compounds active in stimulating TLR4 (agonists) may be used as antitumoral agents or vaccine adjuvants. The chemical structure of lipid A (the biologically active part of LPS) has been simplified into synthetic glycolipids resembling lipid X, a biosynthetic precursor of lipid A. These compounds retained part of the agonist or antagonist activity on TLR4. Of the 8 vaccine adjuvants currently approved or in clinical evaluation, 3 are monosaccharide derivatives of Lipid A partial structures. However, SAR and the switch from agonism to antagonism for monosaccharide TLR4 modulators have not been completely clarified yet, nor their activities have been clearly rationalized with respect to MD-2 binding. With the aim of obtaining new monosaccharide-based TLR4 modulators (antagonists or agonists), to explore their SAR and to study their MD-2 binding properties, during this PhD thesis 9 new monosaccharide molecular simplifications of Lipid A have been projected and synthesized: FP7, FP11, FP111, AM158, AM173, AMX1, AM246248-d1, AM246248-d2 and AM241. This series of molecules has been projected by, TLR4 è il recettore dell’immunità innata che riconosce selettivamente LPS di batteri Gram-negativi che hanno superato le barriere fisiche ed anatomiche del nostro organismo. TLR4 risponde a LPS batterici e a diversi ligandi endogeni in associazione con la proteina MD-2 ed innesca così le risposte immunitarie e infiammatorie necessarie per combattere l’infezione. I recettori LBP e CD14 sono coinvolti nel processo di riconoscimento di LPS e nel trasferimento di LPS dagli aggregati in soluzione al complesso TLR4-MD-2. TLR4 è stato recentemente collegato a molte importanti patologie che mancano ancora di un trattamento farmacologico specifico: sepsi e shock settico, cancro, patologie da infiammazioni acute o croniche, SLA, arteriosclerosi, allergie, asma, disordini cardiovascolari, diabete. Composti in grado di bloccare l’attivazione del TLR4 (antagonisti) sono quindi dei potenziali candidati per la cura di queste patologie, mentre composti in grado di stimolare TLR4 (agonisti) possono essere usati come agenti antitumorali o come adiuvanti vaccinali. La struttura chimica del lipide A (la parte biologicamente attiva di LPS) è stata semplificata in glicolipidi sintetici basati sulla struttura del Lipide X, il precursore biosintetico del Lipide A. Diversi fra questi composti hanno dimostrato di possedere attività agonistica o antagonistica su TLR4. Degli 8 adiuvanti vaccinali attualmente approvati o in valutazione clinica, tre sono monosaccaridi derivati delle strutture parziali del Lipide A. Tuttavia, le relazioni struttura-attività ed il passaggio da antagonismo ad agonismo o viceversa per i modulatori di TLR4 monosaccaridici non sono state ancora chiarificati. Con l’obiettivo di ottenere nuovi modulatori monosaccaridi di TLR4 (agonisti o antagonisti), allo scopo di esplorare le SAR e con altresì il fine di studiare le proprietà di binding con il co-recettore di TLR4 MD-2, durante il lavoro di questa tesi di dottorato sono stati progettate e sintetizzate 9 innovative sem, No, embargoed_20210220, Minotti, A

ROTIROTI, MARCO, open, The present PhD project deals with the development of methodologies and tools in order to support the management of groundwater resources from a quantitative and qualitative point of view. The work deals with a particular hydrogeological context such as the Alpine valleys aquifers, where groundwater/surface water interactions as well the wells pumping have a crucial role in the hydraulic behaviour of groundwater. Moreover, the hydrogeological setting of these aquifers makes groundwater highly vulnerable to the contamination by the human activities. The work involves three main topics concerning specified issues affecting the Alpine valley aquifer of the Aosta Plain (Aosta Valley Region, N Italy). The first topic is related to the modeling of the three-dimensional groundwater flow and its interaction with the surface water. This topic was addressed by the development of a numerical groundwater flow model of the Aosta Plain aquifer in order to identify groundwater/surface-water relationships and evaluate the overall effect of the pumping on water resources. The model was developed using MODFLOW2005 and the more recent Stream-Flow routine package (SFR2) to simulate the surface-water network. An inverse calibration procedure performed by the PEST code was used to obtain the steady-state and transient solutions. The quantification of the hydrogeological budget, the groundwater/surface-water interactions and the effect of well withdrawals on water resources were done using the model results. The second topic deals with the management of groundwater hydrochemical data. This topic was addressed through the development of the online hydrochemical database called TANGCHIM which was joined with an existing hydrogeological database in order to provide an integrated platform able to manage, display and share water quality and quantity data. The third topic takes into account a groundwater pollution related to a landfill site. Within this topic, two main aims were achieved. The f, Il presente progetto di dottorato riguarda lo sviluppo di metodologie e strumenti modellistici a supporto della gestione delle risorse idriche sotterranee da un punto di vista quantitativo e qualitativo. A tale scopo, il progetto ha preso in considerazione gli acquiferi delle valli alpine, i quali rappresentano un particolare contesto idrogeologico in sui le interazioni tra acque sotterranee e superficiali nonché il pompaggio dei pozzi incidono profondamente sul comportamento idraulico delle falde. Inoltre, l'impostazione idrogeologica di questi acquiferi rende le acque sotterranee altamente vulnerabili alla contaminazione da parte delle attività umane. Il lavoro, sviluppato in collaborazione con ARPA Valle d’Aosta, ha preso in considerazione tre aspetti principali che riguardano la gestione qualitativa e quantitativa dell’acquifero della Piana d'Aosta (Regione Valle d'Aosta, Italia). Il primo aspetto ha riguardato la modellizzazione tridimensionale dell’acquifero della Piana d’Aosta e delle sue interazione con le acque superficiali. A tale scopo è stato sviluppo un modello numerico per simulare il flusso idrico sotterraneo al fine di identificare e quantificare le relazioni di scambio tra acque sotterranee e acque superficiali e allo stesso tempo valutare l'effetto del pompaggio sulle risorse idriche. Il modello di flusso idrico sotterraneo è stato sviluppato utilizzando MODFLOW2005 accoppiato al più recente pacchetto Stream-Flow routine package (SFR2) per simulare la rete idrica superficiale. Il modello, settato in condizioni stazionarie e transitorie, è stato calibrato mediante una procedura di calibrazione inversa eseguita usando il codice PEST. I risultati del modello hanno permesso di quantificare il bilancio idrogeologico, le interazioni acque sotterranee/superficiali, valutare l’effetto del pompaggio sulle risorse idriche, nonché individuare le aree più idonee per la realizzazione di nuovi pozzi. Il secondo aspetto ha riguardato la gestione dei dati idrochim, No, open, Stefania, G

open, Intrinsically conductive polymers (ICPs) are a class of organic materials characterized by unique features. They are lightweight, flexible and easy to process and print, as expected from polymers, but, also, they can conduct electricity up to metallic conductivities. Such an exceptional pairing of characteristics enables the development of flexible and printed electronic devices, which are of a particularly appealing for portable electronic devices, even integrated in the human body (e.g. implantable biosensors) or worn (e.g. smartwatches). Even thermoelectric (TE) application of ICPs recently gained a lot of attention. An organic TE generator (OTEG) can convert heat into electrical energy by means of the Seebeck effect. This technology aims to recover heat produced as low-grade side-product of energy consumption and to transform it into exploitable energy. Even though ICPs showed promising TE properties, their use is still hindered by low TE efficiencies, which cannot compete with the inorganic benchmark (i.e. tellurides). The design of better ICPs for TE application must start from a deep knowledge of which techniques and treatments impact the charge transport features. The intrinsic complexity of ICP systems, however, often makes this task difficult, preventing a full comprehension of the phenomena involved. This PhD project focused on the impact of different parameters on TE properties of ICPs, aiming at the needed deeper understanding on how charge transport is affected. The specific ICP poly(3,4-ethylendioxythiophene) -PEDOT- was investigated modifying different parameters at three different levels of system perturbation. First, the role of polymerization conditions and post-polymerization treatments was studied. Different polymerization techniques, oxidants and solvents have been used for the same ICP, and the occurring changes have been investigated. Moreover, PEDOT oxidation level was tuned to optimize TE efficiency. At a second level, the monomer molecular, I polimeri intrinsecamente conduttori sono una classe di materiali con caratteristiche uniche. In quanto materiali polimerici sono leggeri e flessibili, possono essere facilmente processati e stampati. Al contempo, però, possono condurre corrente elettrica, raggiungendo anche conducibilità metalliche. Questa combinazione eccezionale ha consentito lo sviluppo di dispositivi elettronici stampati e flessibili, i quali risultano interessanti nell’ambito dei dispositivi portabili, sia integrati nel corpo umano sia indossabili. L’applicazione termoelettrica di questi polimeri conduttori ha recentemente guadagnato rilievo in campo scientifico. Un dispositivo termoelettrico (organico) può convertire il calore in energia elettrica grazie all’effetto Seebeck. Il dispositivo può così recuperare il calore di scarto dissipato in tutti i processi che coinvolgono il consumo di energia e trasformarlo in energia utilizzabile. Anche se i polimeri conduttori hanno già mostrato interessanti proprietà termoelettriche, il loro utilizzo in questo campo è ancora molto limitato per via delle basse efficienze di conversione termoelettrica raggiunte finora, che impediscono a questi materiali di essere competitivi con i più diffusi materiali inorganici per questa applicazione, ovvero i tellururi. Il design di un polimero conduttore che abbia elevate prestazioni termoelettriche parte necessariamente da una conoscenza approfondita di quali tecniche e trattamenti influenzino le proprietà finali di trasporto di carica. La complessità intrinseca di questi sistemi, tuttavia, rende spesso difficoltoso ottenere queste informazioni, impedendo la comprensione di fenomeni coinvolti. Questo progetto di dottorato ha riguardato lo studio dell’impatto di diversi parametri sulle proprietà termoelettriche dei polimeri conduttori, con lo scopo di raggiungere una comprensione approfondita di come il trasporto di carica ne venga influenzato. Nello specifico, lo studio ha riguardato il poli(3,4-etilendiossitiofene, No, embargoed_20190220, Galliani, D

open, Groundwater plays a fundamental role in shaping the economic and the social health of many urban areas. Due to its relatively low-cost and generally high quality, groundwater has been widely exploited for private domestic, irrigational, and industrial use. However, industrial use has decreased dramatically in the last few decades leading to a groundwater level rise causing geotechnical and environmental problems. Many urban areas are currently suffering this situation with consequent concerns about damage to subsurface engineering structures, inundation of subsurface facilities, and the mobilization of contaminants. As results, in recent years it has been recognised that urban groundwater is a potentially valuable resource due to problems associated with its under exploitation. The objective of this thesis is to tackle four main issues: (i) developing a robust hydro-stratigraphic model and providing a comprehensive hydraulic parametrization of glaciofluvial aquifers, (ii) providing a hydrogeochemical characterization and the assessment of the groundwater quality status relative to baseline conditions in a complex framework (i.e. urban), (iii) monitoring groundwater level and understanding the spatial variability of groundwater recharge (i.e. effective rainfall recharge and canal infiltration) to unconfined aquifer in urban areas, and (iv) developing both a regional and a urban scale groundwater flow model for simulating future withdrawals and climate (i.e. recharge) changes, and mitigation measures scenarios. These issues are illustrated for the aquifers of the Milan Metropolitan area which can be considered an example of how urbanization and changes in withdrawals can pose some threats to availability and quality of the groundwater resource. In fact, groundwater resources in the Milan Metropolitan area (Northern Italy) has been heavily exploited for public and industrial supply. Since the 1970s, the water demand of industry has fallen (ca. 36%) causing a groundwate, Groundwater plays a fundamental role in shaping the economic and the social health of many urban areas. Due to its relatively low-cost and generally high quality, groundwater has been widely exploited for private domestic, irrigational, and industrial use. However, industrial use has decreased dramatically in the last few decades leading to a groundwater level rise causing geotechnical and environmental problems. Many urban areas are currently suffering this situation with consequent concerns about damage to subsurface engineering structures, inundation of subsurface facilities, and the mobilization of contaminants. As results, in recent years it has been recognised that urban groundwater is a potentially valuable resource due to problems associated with its under exploitation. The objective of this thesis is to tackle four main issues: (i) developing a robust hydro-stratigraphic model and providing a comprehensive hydraulic parametrization of glaciofluvial aquifers, (ii) providing a hydrogeochemical characterization and the assessment of the groundwater quality status relative to baseline conditions in a complex framework (i.e. urban), (iii) monitoring groundwater level and understanding the spatial variability of groundwater recharge (i.e. effective rainfall recharge and canal infiltration) to unconfined aquifer in urban areas, and (iv) developing both a regional and a urban scale groundwater flow model for simulating future withdrawals and climate (i.e. recharge) changes, and mitigation measures scenarios. These issues are illustrated for the aquifers of the Milan Metropolitan area which can be considered an example of how urbanization and changes in withdrawals can pose some threats to availability and quality of the groundwater resource. In fact, groundwater resources in the Milan Metropolitan area (Northern Italy) has been heavily exploited for public and industrial supply. Since the 1970s, the water demand of industry has fallen (ca. 36%) causing a groundwate, No, open, DE CARO, M

VILLA, SARA, open, In the present work, the environmental fate of some chemicals in temperate-zone mountain regions and their sub-lethal effects on no-target organisms have been studied to improve knowledge and propose new approaches that would be useful in the risk assessment procedures. In particular, the potential release of legacy POPs and emerging pollutants from the melting of Italian Alpine glaciers is described with the aim of highlighting the presence of these compounds in a remote high-altitude cold site because of Medium Range Atmospheric Transport (MRAT) processes. Two contrasting processes leading to glaciers contamination have been underlined: on one hand, the results suggest a declining trend of POPs while the accumulation of Emerging Contaminants (ECs) in glaciers has been highlighted. Based on these results, a study of the potential degradation of chlorpyrifos (CPF) in a remote high-altitude cold site was performed. The aim is to describe the role of cryoconite in the accumulation of organic pollutants to include its contribution to the removal of organic pollutants in models predicting the environmental fate of these compounds in cold areas. For this purpose, in situ microcosm experiment was carried out on Forni Glacier by testing the degradation of CPF in light and dark conditions, in abiotic and biotic environments. The results highlight that biodegradation contributes to the removal of CPF from the glacier surface more than photochemical degradation. Therefore, microbial degradation can contrast the accumulation of pollutants transported on glaciers and their possible re-emission. The potential sub-lethal effects induced on aquatic invertebrates by environmental concentrations of widespread ECs were investigated. Indeed, currently the ecotoxicological effects of chemical compounds are evaluated by means of standardised toxicity tests, which overcome many biochemical and physiological processes because they do not allow organisms to cope with contaminants as they d, Il progetto ha come scopo generale l’incremento delle conoscenze scientifiche relative al destino ambientale di alcuni contaminati emergenti e tradizionali. Lo studio si è concentrato sulla distribuzione e sugli effetti degli inquinanti a diversi livelli della scala gerarchica ecologica. In particolare è stato studiato il potenziale rilascio dei POP e degli inquinanti emergenti (EC, Emerging Contaminants) dovuto alla fusione dei ghiacciai alpini italiani per evidenziare la presenza di questi composti in un ambiente freddo ad alta quota a seguito dei processi di trasporto atmosferico a scala regionale. L’analisi di campioni di acqua di fusione glaciale raccolti sui ghiacciai alpini ha permesso di notare che la contaminazione degli stessi è dovuta a due processi opposti: da un lato è stata infatti registrata una tendente diminuzione delle concentrazioni dei POP, contrastata però dai processi di accumulo dei EC. Sulla base di questi risultati è stato condotto uno studio sul potenziale di degradazione ad alta quota del clorpirifos (CPF). L'obiettivo è stato quello di descrivere il ruolo della crioconite nell'accumulo di inquinanti organici al fine di includerne il contributo tra i processi di rimozione nei modelli di previsione del destino ambientale di questi composti nelle zone fredde. A tale scopo, è stato condotto un esperimento in situ sul Ghiacciaio dei Forni testando la degradazione del CPF in condizioni di luce e di buio, in ambienti abiotici e biotici. I risultati evidenziano che la biodegradazione contribuisce alla rimozione del CPF dalla superficie del ghiacciaio più significativamente della degradazione fotochimica. Pertanto, la degradazione microbica può contrastare l'accumulo di inquinanti trasportati sui ghiacciai e la loro possibile remissione in ambiente. Sono stati inoltre studiati i potenziali effetti sub-letali indotti sugli invertebrati acquatici dalle concentrazioni ambientali di ECs. Infatti, attualmente gli effetti ecotossicologici dei composti c, No, open, Ferrario, C

open, This study is focused on the atmospheric concentration and the behavior of specific organic compounds in the Lombardy Region, a critical area for atmospheric pollution, and in the North Sea. The attention will be focused on compounds that are potentially toxic for human health (such as Polycyclic Aromatic Hydrocarbons- PAHs) and that can give information on their emission source (such as alkanes). The correct identification of the anthropogenic pollutant sources would allow to design suitable abatement strategies to improve the air quality. Samples of atmospheric particulate and gaseous phases collected in Milan were analyzed to study the atmospheric gas/particle partitioning of semi-volatile PAHs and n-alkanes in different seasons. Since one of the most important source of the particulate matter in Lombardy Region during all the year is vehicle exhausts, a comparison between the concentrations and the chemical composition of particulate matter collected in Milan, at two sites with different traffic loads, was performed for the purpose of evaluating the effect of the Low Emission Zone. In addition to car exhausts, emissions related to airport activities aroused great interest in recent years since civil aviation is one of the fastest-growing sectors of the global economy. In the Lombardy region is located the international airport of Milan-Malpensa that represents the main airport of northern Italy and the second Italian airport for passenger traffic after that of Rome-Fiumicino. A sampling campaign was performed inside the airport, in order to study the contribution of airport activities to the emissions of the main atmospheric pollutants and to assess the impact of these activities on the surrounding area. Air pollution, however, is a problem not only for urban sites; pollutants can, in fact, be transported over long distances and thus contribute to the air pollution of remote sites. The study of atmospheric pollutants in remote sites can provide information on th, Questo studio si focalizza sulla concentrazione e sul comportamento di composti organici in atmosfera nella Regione Lombardia, un'area critica per l'inquinamento atmosferico, e nel Mare del Nord. L'attenzione sarà incentrata su composti potenzialmente tossici per la salute umana (come gli idrocarburi policiclici aromatici - IPA) e composti che possono fornire informazioni sulle sorgenti di emissione (come gli alcani). La corretta identificazione delle sorgenti dell’inquinamento consente di progettare strategie di abbattimento adeguate per migliorare la qualità dell'aria. I campioni, sia in fase particolata che in fase gassosa, raccolti a Milano sono stati analizzati per studiare la ripartizione di fase di IPA semi-volatili e di alcani lineari in diverse stagioni. Poiché una delle fonti più importanti del particolato in Lombardia durante tutto l'anno è costituita dalle emissioni autoveicolari, è stato effettuato un confronto tra le concentrazioni e la composizione chimica del particolato raccolto a Milano, in due siti con carichi di traffico diversi, al fine di valutare l'effetto della zona a traffico limitato (ZTL). Oltre alle emissioni autoveicolari, le emissioni relative alle attività aeroportuali hanno destato grande interesse negli ultimi anni; l'aviazione civile è, infatti, uno dei settori in più rapida crescita dell'economia globale. In Lombardia si trova l'aeroporto internazionale di Milano-Malpensa che rappresenta il principale aeroporto del nord Italia e il secondo aeroporto italiano per traffico passeggeri dopo quello di Roma-Fiumicino. All'interno dell'aeroporto è stata realizzata una campagna di campionamento per studiare il contributo delle attività aeroportuali alle emissioni dei principali inquinanti atmosferici e valutare l'impatto di queste attività sui comuni dell'area circostante. L'inquinamento atmosferico, tuttavia, è un problema che non riguarda solo i siti urbani; gli inquinanti possono, infatti, essere trasportati su lunghe distanze e contrib, Si, embargoed_20210220, Rizzi, C

open, Ocean-atmosphere interactions are of paramount importance in both climatic and meteorological contexts. They are known to play important roles from hourly time scales, such as in the intensification of tropical cyclones, to interannual and even longer time scales, such as in El Niño Southern Oscillation mode of variability of the climate system. The focus of this thesis has been on the energy and momentum transfers at the air-sea interface in short time scales processes characterized by extreme conditions. Both the oceanic dynamical response to an extreme atmospheric forcing and the effects of the sea state on the development of a meteorological extreme event are considered. The systems under study are the ocean internal wave field in the wake of a tropical cyclone and the role of the upper ocean thermal state on the development of heavy rainfalls. In particular, the energy exchanges among oceanic internal waves in the wake of an idealized tropical cyclone are studied with a theoretical approach supported by relevant primitve equation numerical simulations. The goal of this analysis is to understand how tropical cyclones might contribute to the internal ocean mixing in locations far from their track. In fact, despite their intermittency in space and time, they are characterized by very intense winds, which are known to excite oceanic internal waves. These are thought to contribute to ocean mixing far from their generation site through their breaking. Since the energy propagation is linked to the spectral features of the waves, a detailed description of the energy partitioning in different vertical modes and frequencies helps to better constrain the extent and the velocity of such energy propagation. A new detailed analytical description of the exchanges leading to the formation of the first superinertial peak is introduced on the basis of the theory developed. Compared to previous works, a realistic oceanic stratification is included and a path for the energy cascad, Le interazioni oceano-atmosfera sono di primaria importanza sia in ambito climatico che meteorologico. Sono importanti sia su scale temporali orarie, come nell'intensificazione di cicloni tropicali, che su scale interannuali o interdecadali, come nel modo di variabilità climatica ENSO. Questa tesi si focalizza sui transferimenti di energia e quantità di moto all'interfaccia aria-mare in processi su scale temporali brevi caratterizzati da condizioni estreme. Sono presi in considerazione sia la risposta dinamica dell'oceano ad una forzante atmosferica estrema che l'effetto dello stato del mare sullo sviluppo di un evento meteorologico estremo. I sistemi studiati sono il campo di onde interne oceaniche nella scia di un ciclone tropicale e il ruolo dello stato termico dell'oceano superficiale nello sviluppo di piogge intense. In particolare, gli scambi di energia tra onde interne oceaniche nella scia di un ciclone tropicale idealizzato sono studiati con un approccio teorico supportato da appropriate simulazioni numeriche alle equazioni primitive. Si vuole capire come i cicloni tropicali possano contribuire al mescolamento oceanico interno in luoghi lontani dalla loro scia. Infatti, nonostante siano intermittenti nel tempo e nello spazio, sono caratterizzati da venti molto intensi, che eccitano onde interne oceaniche. Esse contribuiscono al mescolamento lontano dal luogo in cui sono state generate, attraverso la loro rottura. Dato che la propagazione di energia è legata alle loro caratteristiche spettrali, una descrizione dettagliata di come l'energia è divisa tra modi verticali e frequenze aiuta a quantificare l'estensione e la velocità di tale propagazione. Una nuova descrizione analitica degli scambi energetici che portano alla formazione del picco doppio-inerziale viene introdotta sulla base della teoria sviluppata. Rispetto a lavori precedenti, si considera una stratificazione oceanica realistica e viene sottolineata una possibile cascata energetica dalla larga scal, No, embargoed_20190220, Meroni, A

open, Among the renewable and sustainable energy sources, geothermal energy has been recognized as “the choice” to meet the future electricity demand, economically and environmentally speaking. The increasing threat of a worldwide energy crisis and the growing interest in geothermal systems require further development and application of advanced software and numerical modelling approaches to facilitate geothermal exploration and exploitation. In this regard, the present study is aimed to perform accurate three-dimensional simulations of three high to low-enthalpy type geothermal systems, for which no model was previously available. The selected sites are : i) the Bormio hydrothermal system and ii) the Castel Giorgio – Torre Alfina geothermal reservoir in Italy, and iii) the Tiberian Basin between Israel, Jordan and Syria. The historical Italian thermal site of Bormio (Central Italian Alps) is a typical alpine low enthalpy geothermal site, whose waters are currently exploited by two thermal establishments. Thermal waters from ten springs are heated at a temperature of about 40°C in deep circulation systems and ascend vigorously along the regional permeable Zebrù thrust. A hydrochemical characterization of the discharged thermal waters has been performed to validate the assumptions formulated in the regional numerical model built with the finite element code Feflow®. Results correctly simulate the observed discharge rate of ca. 2400 l/min and the spring temperatures, showing a complete cooling of the aquifer within a period of approximately 50,000 years. Groundwater flow and temperature patterns suggest that thermal water flows through a deep system along a fracture network associated with the thrust system. The Castel Giorgio - Torre Alfina geothermal field (Central Italy) is a promising, early explored and so far not exploited medium enthalpy reservoir. The involved fluids are hosted in a carbonate formation at temperatures ranging between 120-210 °C. Detailed hydro-geoth, Among the renewable and sustainable energy sources, geothermal energy has been recognized as “the choice” to meet the future electricity demand, economically and environmentally speaking. The increasing threat of a worldwide energy crisis and the growing interest in geothermal systems require further development and application of advanced software and numerical modelling approaches to facilitate geothermal exploration and exploitation. In this regard, the present study is aimed to perform accurate three-dimensional simulations of three high to low-enthalpy type geothermal systems, for which no model was previously available. The selected sites are : i) the Bormio hydrothermal system and ii) the Castel Giorgio – Torre Alfina geothermal reservoir in Italy, and iii) the Tiberian Basin between Israel, Jordan and Syria. The historical Italian thermal site of Bormio (Central Italian Alps) is a typical alpine low enthalpy geothermal site, whose waters are currently exploited by two thermal establishments. Thermal waters from ten springs are heated at a temperature of about 40°C in deep circulation systems and ascend vigorously along the regional permeable Zebrù thrust. A hydrochemical characterization of the discharged thermal waters has been performed to validate the assumptions formulated in the regional numerical model built with the finite element code Feflow®. Results correctly simulate the observed discharge rate of ca. 2400 l/min and the spring temperatures, showing a complete cooling of the aquifer within a period of approximately 50,000 years. Groundwater flow and temperature patterns suggest that thermal water flows through a deep system along a fracture network associated with the thrust system. The Castel Giorgio - Torre Alfina geothermal field (Central Italy) is a promising, early explored and so far not exploited medium enthalpy reservoir. The involved fluids are hosted in a carbonate formation at temperatures ranging between 120-210 °C. Detailed hydro-geoth, No, open, Volpi, G