Influence of climate change on the environmental behavior and distribution of persistent organic pollutants (POPs)

Abstract

Ricostruzioni temporali dell’andamento climatico dimostrano come esso sia in continuo cambiamento. Sono numerose le osservazioni sperimentali a scala regionale e globale a favore della teoria del cambiamento climatico. Anche i microinquinanti organici (POP, Persistent Organic Pollutants) costituiscono una questione di interesse sopranazionale. Questa tesi di dottorato ha l’obiettivo di studiare in quale modo il cambiamento climatico possa influenzare il comportamento ambientale dei POP, sostanze prioritarie il cui comportamento ambientale dipende anche dalle variabili climatiche. Nella prima parte della tesi saranno introdotte le tematiche di cambiamento climatico, POP e la metodologia che sarà poi sviluppata nella sezione applicativa seguente, ed è presentata una analisi delle conseguenze che il cambiamento climatico può avere sui vari aspetti connessi ai POP (in particolare sul monitoraggio, sulle attività modellistiche e sulle applicazioni legislative). Nella seconda sezione saranno applicati modelli di fugacità per sviluppare le considerazioni di cui sopra attraverso due casi di studio. Il primo esercizio modellistico consiste nell’applicazione di un modello esistente a scala globale adattato a due scenari climatici, di cui uno presente a rappresentare lo stato attuale, ed uno scenario di cambiamento climatico A2 come definito dal Pannello Intergovernativo sul cambiamento climatico (IPCC). Il secondo consiste nella costruzione di un modello di fugacità di III livello a scala regionale i cui risultati sono confrontati con valori provenienti da osservazioni sperimentali, e poi è parametrizzato in modo da rappresentare lo senario A1B come definito dall’IPCC in modo da valutare quali fattori influenzino significativamente la distribuzione ambientale dei composti organici considerati.

The climate temporal reconstruction shows how the Earth’s climate is in continuous change. Evidence of climate change has been observed at both the global and regional scales. The environmental contamination caused by Persistent Organic Pollutants (POPs) is also a global concerning issue. This Ph.D. thesis aims at investigating which effects climate change would exert on the environmental distribution of POPs, priority pollutants which behavior is affected by climate variables. First, the concepts about climate change and POPs are introduced, the methods which will be used in the applicative part are described, and a review on the consequences of climate change on POPs behavior and on POPs-related activities (i.e. monitoring, modeling and regulation) is presented. In the application section, multimedia fate and transport models are applied in order to investigate the climate change effect on POPs environmental behavior through the development of two case studies. The first model exercise aims at understanding which factors are more effective in determining POPs environmental behavior under a climate change scenario through the application of a global fate and transport model (BETR Global) to two climate scenarios, a present climate scenario and the A2 climate change scenario, a reference climate change scenario defined by the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). The second case study consists on the creation of a level III fugacity model for the Adriatic Sea, and is evaluated and then is parameterized following the A1B climate change scenario as it is defined by the IPCC in order to investigate which is the effect of climate change on POPs environmental distribution and concentration.