Littérature scientifique sur le sujet « Esperimenti laboratorio »

La spettroscopia con risonanza magnetica nucleare è utilizzata, in modo sempre crescente, per studi sia in vivo che in sistemi biologici in vitro, per esaminare variazioni indotte dall'azione di agenti chimici, fisici e biologici. In questo tipo di studi si effettua, in genere, un confronto tra le intensità dei segnali di campioni controllo con campioni trattati per poter ricavare delle informazioni sull'azione dell'agente. I metodi di confronto finora adottati consistono nel quantificare, mediante l'utilizzo di una sostanza di riferimento interna od esterna ai campioni, i segnali nei singoli spettri e nel confrontarne i valori. In questo lavoro, viene presentato un nuovo metodo di confronto, che consiste nel normalizzare gli spettri mediante un nuovo algoritmo. Esso fa riferimento ai segnali nella loro totalità e non richiede, per ottenere informazioni quantitative sulle variazioni relative, di alcuna sostanza di riferimento ( standard). In particolare, l'algoritmo è fondato sulla massimizzazione, mediante una opportuna misura a segno variabile, delle regioni di sovrapposizione degli spettri. L'algoritmo è stato verificato con simulazioni Monte Carlo e con esperimenti di laboratorio, che ne dimostrano l'affidabilità, la precisione e la sensibilità. Infine, è stato applicato a spettri relativi a campioni cellulari per dimostrarne l'applicabilità a campioni biologici reali.

La figura dell'innovatore è spesso descritta con le sembianze dell'eroe mo-derno: un individuo con caratteristiche eccezionali e comportamenti radicalmente diversi dal resto della popolazione. In virtù di questa supposta eccezionalità, è an-data sovrapponendosi la logica dell'innovazione con la logica dell'eccellenza, co-sicché, in diversi contesti, le risorse vengono destinate a una platea ristretta di indi-vidui. Questo studio ha il seguente interrogativo: gli innovatori hanno davvero caratteri-stiche così differenti dal resto della popolazione? Per rispondere a questo interroga-tivo, si è condotto un esperimento di laboratorio in cui i comportamenti di un gruppo di lavoratori ad elevato potenziale innovativo sono stati confrontati con quelli di individui a potenziale moderato o meno. Attraverso dei task sono state misurate le differenze tra i due gruppi in termini di propensione alla fiducia inter-personale, al rischio, all'altruismo e all'egualitarismo. I risultati mostrano che nes-suna delle misure comportamentali costruite è più alta tra gli innovatori ad elevato potenziale rispetto al resto dei lavoratori, ad eccezione della propensione al rischio, risultata appena al di sopra della soglia di significatività. Lo studio conclude solle-vando l'avvio di una discussione, anche attraverso ulteriori studi più estesi, circa la legittimità della sovrapposizione tra logica dell'innovazione e logica dell'eccellenza.

Preservare la qualita delle acque sotterranee e di primaria importanza nel contesto della gestione delle risorse idriche. Al fine di interpretare in modo corretto i processi di trasporto di contaminanti all'interno di mezzi porosi saturi, e utile analizzare esperimenti a scala di laboratorio, in cui le condizioni al contorno e iniziali sono sufficientemente controllate. In questo lavoro, si e interpretato un esperimento di trasporto conservativo presente in letteratura, al fine di valutare l'accuratezza di un modello advettivo-dispersivo e di individuare tecniche appropriate per la stima dei parametri chiave del modello stesso.

Questa tesi di dottorato si pone come scopo lo studio della relazione complessa tra produttività e collaborazione scientifica sia di tipo formale sia informale. L’approccio che è adottato cerca di superare il classico trade-off che emerge dalla letteratura sulle reti e sulla teoria dei giochi; infatti, questa tesi rappresenta il tentativo di sviluppare una sintesi dell’approccio micro e macro allo studio delle collaborazioni scientifiche. A tal fine, il classico bagaglio metodologico è stato arricchito utilizzando tecniche di analisi complementari, quali l’analisi delle reti (e.g.: indici di centralità delle reti e coefficienti di clustering), l’econometria (e.g.: modelli di regressione ZIP e modelli di regressione troncati) ed infine l’economia sperimentale (e.g.: esperimenti in laboratorio). In particolare, sono state prese in considerazione due diverse comunità scientifiche con lo scopo di porre in evidenza le caratteristiche che le contraddistinguono: la comunità dei Geografi Top e la comunità degli Economisti italiani. Questa tesi è strutturata con il fine ultimo di porre in evidenza il ruolo che gli incentivi individuali degli scienziati parte della rete giocano nel modellare le strutture di collaborazione all’interno della rete stessa; ma, allo stesso tempo, nell’influenzare la propria produttività scientifica. Questa tesi è composta da tre diversi elaborati, ciascuno dei quali guarda al fenomeno della collaborazione e della produzione scientifica seguendo prospettive differenti, per permettermi di mettere in evidenza il ruolo giocato da quattro pilastri (i.e.: reti, comunità scientifiche, comportamenti collaborativi, incentivi individuali e conseguenze collettive) sulla base dei quali si fondano le strutture e la dinamica del “mondo della scienza”.
The aim of this thesis is to study the complex relationship between scientific productivity and (formal and informal) scientific collaborations. We follow an approach which goes beyond the classical trade-off that emerged from the literature around networks studies and game theory, in the attempt of developing a synthesis between a micro and a macro approach. In doing so, we enrich the toolset of available methodologies by adopting instruments which are typical of Network Analysis (e.g.: networks’ indices of centrality and clustering), Econometrics (e.g.: ZIP and Censored regressions), and Experimental Economics (e.g.: Laboratory experiments). In particular, we look at two different scientific communities, in order to capture different characteristics of the networks: the community of Top geographers, and the community of Italian economists. This thesis is structured with a view to emphasising the role that the incentives which move scientists within their network of collaboration play on shaping the network itself, but also on influencing their scientific productivity. The thesis is composed of three different essays, each of which approaches the phenomena of scientific production and collaboration from different perspectives, allowing me to highlight the role played by four basic components (i.e.: networks, scientific communities, collaborative behaviours, individual incentives and collective outcomes) in shaping the structure and dynamics of the “world of science”.

Questa tesi di dottorato si pone come scopo lo studio della relazione complessa tra produttività e collaborazione scientifica sia di tipo formale sia informale. L’approccio che è adottato cerca di superare il classico trade-off che emerge dalla letteratura sulle reti e sulla teoria dei giochi; infatti, questa tesi rappresenta il tentativo di sviluppare una sintesi dell’approccio micro e macro allo studio delle collaborazioni scientifiche. A tal fine, il classico bagaglio metodologico è stato arricchito utilizzando tecniche di analisi complementari, quali l’analisi delle reti (e.g.: indici di centralità delle reti e coefficienti di clustering), l’econometria (e.g.: modelli di regressione ZIP e modelli di regressione troncati) ed infine l’economia sperimentale (e.g.: esperimenti in laboratorio). In particolare, sono state prese in considerazione due diverse comunità scientifiche con lo scopo di porre in evidenza le caratteristiche che le contraddistinguono: la comunità dei Geografi Top e la comunità degli Economisti italiani. Questa tesi è strutturata con il fine ultimo di porre in evidenza il ruolo che gli incentivi individuali degli scienziati parte della rete giocano nel modellare le strutture di collaborazione all’interno della rete stessa; ma, allo stesso tempo, nell’influenzare la propria produttività scientifica. Questa tesi è composta da tre diversi elaborati, ciascuno dei quali guarda al fenomeno della collaborazione e della produzione scientifica seguendo prospettive differenti, per permettermi di mettere in evidenza il ruolo giocato da quattro pilastri (i.e.: reti, comunità scientifiche, comportamenti collaborativi, incentivi individuali e conseguenze collettive) sulla base dei quali si fondano le strutture e la dinamica del “mondo della scienza”.
The aim of this thesis is to study the complex relationship between scientific productivity and (formal and informal) scientific collaborations. We follow an approach which goes beyond the classical trade-off that emerged from the literature around networks studies and game theory, in the attempt of developing a synthesis between a micro and a macro approach. In doing so, we enrich the toolset of available methodologies by adopting instruments which are typical of Network Analysis (e.g.: networks’ indices of centrality and clustering), Econometrics (e.g.: ZIP and Censored regressions), and Experimental Economics (e.g.: Laboratory experiments). In particular, we look at two different scientific communities, in order to capture different characteristics of the networks: the community of Top geographers, and the community of Italian economists. This thesis is structured with a view to emphasising the role that the incentives which move scientists within their network of collaboration play on shaping the network itself, but also on influencing their scientific productivity. The thesis is composed of three different essays, each of which approaches the phenomena of scientific production and collaboration from different perspectives, allowing me to highlight the role played by four basic components (i.e.: networks, scientific communities, collaborative behaviours, individual incentives and collective outcomes) in shaping the structure and dynamics of the “world of science”.

Despite significant efforts have been directed toward reducing waste generation and encouraging alternative waste management strategies, landfills still remain the main option for Municipal Solid Waste (MSW) disposal in many countries. Hence, landfills and related impacts on the surroundings are still current issues throughout the world. Actually, the major concerns are related to the potential emissions of leachate and landfill gas into the environment, that pose a threat to public health, surface and groundwater pollution, soil contamination and global warming effects. To ensure environmental protection and enhance landfill sustainability, modern sanitary landfills are equipped with several engineered systems with different functions. For instance, the installation of containment systems, such as bottom liner and multi-layers capping systems, is aimed at reducing leachate seepage and water infiltration into the landfill body as well as gas migration, while eventually mitigating methane emissions through the placement of active oxidation layers (biocovers). Leachate collection and removal systems are designed to minimize water head forming on the bottom section of the landfill and consequent seepages through the liner system. Finally, gas extraction and utilization systems, allow to recover energy from landfill gas while reducing explosion and fire risks associated with methane accumulation, even though much depends on gas collection efficiency achieved in the field (range: 60-90% Spokas et al., 2006; Huitric and Kong, 2006). Hence, impacts on the surrounding environment caused by the polluting substances released from the deposited waste through liquid and gas emissions can be potentially mitigated by a proper design of technical barriers and collection/extraction systems at the landfill site. Nevertheless, the long-term performance of containment systems to limit the landfill emissions is highly uncertain and is strongly dependent on site-specific conditions such as climate, vegetative covers, containment systems, leachate quality and applied stress. Furthermore, the design and operation of leachate collection and treatment systems, of landfill gas extraction and utilization projects, as well as the assessment of appropriate methane reduction strategies (biocovers), require reliable emission forecasts for the assessment of system feasibility and to ensure environmental compliance. To this end, landfill simulation models can represent an useful supporting tool for a better design of leachate/gas collection and treatment systems and can provide valuable information for the evaluation of best options for containment systems depending on their performances under the site-specific conditions. The capability in predicting future emissions levels at a landfill site can also be improved by combining simulation models with field observations at full-scale landfills and/or with experimental studies resembling landfill conditions. Indeed, this kind of data may allow to identify the main parameters and processes governing leachate and gas generation and can provide useful information for model refinement. In view of such need, the present research study was initially addressed to develop a new landfill screening model that, based on simplified mathematical and empirical equations, provides quantitative estimation of leachate and gas production over time, taking into account for site-specific conditions, waste properties and main landfill characteristics and processes. In order to evaluate the applicability of the developed model and the accuracy of emissions forecast, several simulations on four full-scale landfills, currently in operative management stage, were carried out. The results of these case studies showed a good correspondence of leachate estimations with monthly trend observed in the field and revealed that the reliability of model predictions is strongly influenced by the quality of input data. In particular, the initial waste moisture content and the waste compression index, which are usually data not available from a standard characterisation, were identified as the key unknown parameters affecting leachate production. Furthermore, the applicability of the model to closed landfills was evaluated by simulating different alternative capping systems and by comparing the results with those returned by the Hydrological Evaluation of Landfill Performance (HELP), which is the most worldwide used model for comparative analysis of composite liner systems. Despite the simplified approach of the developed model, simulated values of infiltration and leakage rates through the analysed cover systems were in line with those of HELP. However, it should be highlighted that the developed model provides an assessment of leachate and biogas production only from a quantitative point of view. The leachate and biogas composition was indeed not included in the forecast model, as strongly linked to the type of waste that makes the prediction in a screening phase poorly representative of what could be expected in the field. Hence, for a qualitative analysis of leachate and gas emissions over time, a laboratory methodology including different type of lab-scale tests was applied to a particular waste material. Specifically, the research was focused on mechanically biologically treated (MBT) wastes which, after the introduction of the European Landfill Directive 1999/31/EC (European Commission, 1999) that imposes member states to dispose of in landfills only wastes that have been preliminary subjected to treatment, are becoming the main flow waste landfilled in new Italian facilities. However, due to the relatively recent introduction of the MBT plants within the waste management system, very few data on leachate and gas emissions from MBT waste in landfills are available and, hence, the current knowledge mainly results from laboratory studies. Nevertheless, the assessment of the leaching characteristics of MBT materials and the evaluation of how the environmental conditions may affect the heavy metals mobility are still poorly investigated in literature. To gain deeper insight on the fundamental mechanisms governing the constituents release from MBT wastes, several leaching experiments were performed on MBT samples collected from an Italian MBT plant and the experimental results were modelled to obtain information on the long-term leachate emissions. Namely, a combination of experimental leaching tests were performed on fully-characterized MBT waste samples and the effect of different parameters, mainly pH and liquid to solid ratio (L/S,) on the compounds release was investigated by combining pH static-batch test, pH dependent tests and dynamic up-flow column percolation experiments. The obtained results showed that, even though MBT wastes were characterized by relatively high heavy metals content, only a limited amount was actually soluble and thus bioavailable. Furthermore, the information provided by the different tests highlighted the existence of a strong linear correlation between the release pattern of dissolved organic carbon (DOC) and several metals (Co, Cr, Cu, Ni, V, Zn), suggesting that complexation to DOC is the leaching controlling mechanism of these elements. Thus, combining the results of batch and up-flow column percolation tests, partition coefficients between DOC and metals concentration were derived. These data, coupled with a simplified screening model for DOC release, allowed to get a very good prediction of metal release during the experiments and may provide useful indications for the evaluation of long-term emissions from this type of waste in a landfill disposal scenario. In order to complete the study on the MBT waste environmental behaviour, gas emissions from MBT waste were examined by performing different anaerobic tests. The main purpose of this study was to evaluate the potential gas generation capacity of wastes and to assess possible implications on gas generation resulting from the different environmental conditions expected in the field. To this end, anaerobic batch tests were performed at a wide range of water contents (26-43 %w/w up to 75 %w/w on wet weight) and temperatures (from 20-25 °C up to 55 °C) in order to simulate different landfill management options (dry tomb or bioreactor landfills). In nearly all test conditions, a quite long lag-phase was observed (several months) due to the inhibition effects resulting from high concentrations of volatile fatty acids (VFAs) and ammonia that highlighted a poor stability degree of the analysed material. Furthermore, experimental results showed that the initial waste water content is the key factor limiting the anaerobic biological process. Indeed, when the waste moisture was lower than 32 %w/w the methanogenic microbial activity was completely inhibited. Overall, the obtained results indicated that the operative conditions drastically affect the gas generation from MBT waste, in terms of both gas yield and generation rate. This suggests that particular caution should be paid when using the results of lab-scale tests for the evaluation of long-term behaviour expected in the field, where the boundary conditions change continuously and vary significantly depending on the climate, the landfill operative management strategies in place (e.g. leachate recirculation, waste disposal methods), the hydraulic characteristics of buried waste, the presence and type of temporary and final cover systems.

L'impatto di onde causate da mareggiate potrebbe causare danni significativi alle sottostrutture dei ponti costieri. Inoltre, anche le pile di ponti in alveo fluviale hanno spesso mostrato un livello di vulnerabilità preoccupante a causa dell’impatto con onde di piena. La conoscenza dei meccanismi che caratterizzano l'interazione ondaflusso-struttura è fondamentale per una migliore progettazione di pile da ponte in alveo fluviale o ambiente costiero. Diversi studi hanno documentato che le forze idrauliche aggiungono carichi idrodinamici significativi sulle strutture costruite in ambiente fluviale e marino. Inoltre, le modifiche indotte dalle pile da ponte sul flusso a valle durante il passaggio di un'onda lunga e la generazione di vortici turbolenti coerenti che si distaccano dalla struttura meritano ulteriori ricerche, considerando che potrebbero influenzare la distribuzione di eventuali sedimenti a valle e l'ecosistema. A tal fine, l'uso congiunto delle analisi sperimentali e numeriche è utile per studiare l’interazione di un’onda sovrapposta ad un flusso stazionario con una struttura. Lo scopo di questo studio è lo sviluppo di modelli numerici e di laboratorio su piccola scala per esaminare il comportamento idrodinamico di onde lunghe in acque poco profonde che impattano su cilindri rigidi verticali. Il modello sperimentale riproduce la propagazione in una canaletta di due onde lunghe, caratterizzate da diversi valori di portata e altezza d'onda, rilasciate su un flusso di base uniforme, in presenza di due cilindri rigidi verticali che simulano due pile da ponte. Le misure di velocità, ottenute con un sistema PIV su piani 2D, sono utilizzate innanzitutto per definire la tipologia delle onde selezionate da un punto di vista analitico. Quindi, si esaminano tali misure di velocità: i) a monte dei cilindri, per rappresentare le distribuzioni verticali variabili nel tempo delle forze di trascinamento e di inerzia agenti sui cilindri durante il passaggio dell'onda; ii) a valle dei cilindri per ottenere le mappe di velocità e vorticità variabili nel tempo su un piano orizzontale; iii) applicando l’analisi Wavelet per rilevare la presenza di vortici turbolenti coerenti che si evolvono durante il passaggio dell'onda, a valle dei cilindri. I principali risultati sperimentali evidenziano che la forza di trascinamento è il contributo prevalente che agisce sul cilindro durante l'intero passaggio dell'onda, raggiungendo un valore massimo in corrispondenza della cresta dell'onda. A valle di ogni cilindro, è evidente una zona d'ombra, come previsto, oltre a vortici di distacco nella scia del cilindro. Infine, utilizzando l’analisi Wavelet, viene valutata la presenza di strutture coerenti turbolente in alcuni punti target, sia internamente che esternamente alla scia del cilindro, fornendo alcune informazioni utili sulle scale di lunghezza turbolenta e sulla frequenza di tali vortici coerenti, anche in funzione della fase dell'onda. Con riferimento all’attività numerica, vengono eseguite due simulazioni numeriche con il solver olaFlow per riprodurre il modello sperimentale. Per ciascuna onda vengono studiati i profili di velocità variabili nel tempo durante il passaggio dell'onda e i campi orizzontali di velocità e vorticità a valle del cilindro. In questo modo è possibile confrontare i risultati numerici con quelli sperimentali, al fine di validare il modello numerico. In generale, gli errori relativi stimati tra dati sperimentali e risultati numerici rivelano una migliore prestazione del modello a monte dei cilindri sul piano verticale, mentre si osserva una minore capacità del modello di riprodurre il campo di flusso a valle dei cilindri, soprattutto nelle loro scie, richiedendo quindi ulteriori approfondimenti futuri.
The impact of waves caused by storm surges could lead to significant damage to coastal bridges’ substructure. As well, also piers of river-crossing structures have shown an often worrying level of vulnerability due to flooding wave impact. The knowledge of the mechanisms characterizing the interaction wave-flow-structure plays a key role in better design of coastal and fluvial bridges. Several studies have documented that hydraulic forces add significant hydrodynamic loads on structures built in fluvial and marine environment. As well, the modifications induced by the vertical structures of the bridge on the downstream flow during the transit of a long wave and the generation of coherent turbulent eddies from the structure deserve further research, considering that they could affect sediment and ecosystem downstream. For these purposes, the joint use of experimental and numerical analysis is a useful method for studying the complex behaviour of the wave superimposed to a steady flow in presence of a structure. The aim of this study is to develop small-scale laboratory and numerical models to examine the hydrodynamic behaviour of long waves released on a shallow current when impacting vertical rigid cylinders. The experimental model reproduces the propagation of two long waves in a flume, characterized by different values of flow rate and wave height, overlapped on a uniform base flow, in the presence of two rigid vertical cylinders simulating the bridge’s piers. The velocity measurements, obtained with a PIV (Particle Image Velocimetry) system on 2D planes, are firstly used to define the typology of the selected waves from an analytical point of view. Then, they are examined: i) upstream the cylinders, to depict the time-varying vertical distributions of the drag and inertia forces acting on the cylinders during the transit of the wave; ii) downstream the cylinders to obtain the time-varying velocity and vorticity maps in a horizontal plane; iii) by applying the continuous wavelet technique to detect the presence of coherent turbulent eddies downstream the vertical obstructions, evolving during the wave transit. The main experimental findings highlight that the drag force is the prevalent contribution acting on the cylinder during the whole wave transit, reaching a maximum value at the wave crest. Downstream each cylinder, a shadow zone is evident, as expected, as well as detaching vortexes in the cylinder’s wake. Finally, using the continuous wavelet technique, the presence of coherent turbulent eddies in some target points of the cylinder’s wake is assessed, providing some useful information about the turbulent lengths scales and the frequency of such coherent structures, also depending on the wave phase. As for the numerical aspect, two numerical simulations with the olaFlow solver are executed to reproduce the experimental model. For each wave, the time-varying velocity profiles during the wave transit and the velocity and vorticity horizontal fields downstream the cylinder are investigated. In this way it is possible to compare the numerical results with the experimental ones, in order to validate the numerical model. Generally, the estimated relative errors between experimental data and numerical outputs reveal a better performance of the model upstream the cylinders in the vertical plane, while we observe a lower capability of the model to reproduce the flow field downstream the cylinders, especially in their wakes, thus requiring further future research.