Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/2067/50370
Title: Environmental persistence of the anionic surfactant sodium lauryl ether sulfate in soils and evaluation of some ecological effects
Other Titles: Studio della persistenza ambientale del tensioattivo anionico sodio lauril etere solfato nei suoli e valutazione di alcuni effetti ecologici
Authors: Pescatore, Tanita
Keywords: Excavation industry;Ecotoxilogy;SLES;Microbial community;Scavo meccanizzato;Ecotossologia;Comunità microbica;BIO/07
Issue Date: 16-Jul-2021
Publisher: Università degli studi della Tuscia - Viterbo
Series/Report no.: Tesi di dottorato. 33. ciclo
Abstract: 
The anionic surfactant sodium lauryl ether sulphate (SLES) is used in a wide range of products (e.g., cosmetics, personal care products, cleaning products). It is also the main component of a wide variety of commercial products used as foaming agents for soil conditioning in the excavation industry, in particular as adjuvants for mechanized tunnelling works (i.e., railways and road tunnels). Huge amounts of soil debris are produced from underground excavation containing residual concentration of SLES. These materials, could be re-used as by-product for several environmental purposes (i.e. land covering or green areas) if they do not pose a risk for the ecosystems. Otherwise, they have to be managed as waste.
Currently, there are neither SLES soil threshold limits in European legislation, and the studies on the environmental risk for soil ecosystems in these exposure scenarios are quite low. Moreover, when soil debris is re-used as by-products for environmental purpose it can enter in contact with other pollutants found in natural soil, such as pesticides. The simultaneous presence in the environment of different kinds of pollutants, is a growing concern because of the possible synergic or additive effects of chemical mixtures on ecosystems. In this framework, the present study aims to deepen the knowledge on the environmental persistence and fate of SLES and to evaluate the effects on both soil natural microbial communities and soil living organisms (e.g., earthworms).
During the Ph.D., different issues were considered. In a first phase, the study focused on the assessment of the environmental compatibility of soil debris containing foaming agents produced during underground excavation works, by setting real soil microcosms experiments that have made it possible to verify the natural biodegradability rates of SLES in the soil and to evaluate the possible ecotoxicological effects on target organisms representative of aquatic and terrestrial compartments.
The second phase of the research activities aimed at evaluating the possible interactions among different classes of organic pollutants (the anionic surfactant SLES and the pesticides chlorpyrifos - CPF and imidacloprid -IMI) in soil compartment, in view of the possible re-use of excavated material in agricultural areas, where its mixing with natural soil occurs, evaluating their persistence and the effects on soil microbial communities and on behaviour of earthworms.
The results obtained suggest that the combination of experimental data on SLES residual concentration measured over time in soil/water samples with those on the ecotoxicological effects of foaming agent conditioned soil on aquatic or terrestrial species, can definitely ensure a correct management of the huge amounts of soil debris arising from the underground excavation. Moreover, in the context of the circular economy where the possible re-use of environmental resources is desirable, the study on the interactions among different pollutants occurring as mixtures in soils, allows to better evaluate the environmental associated risks. In fact, the coexistence of different chemicals in soils can produce consequent changes in their environmental fate and, above all, on their possible effects on both soil microbial communities and earthworms, due to synergistic, antagonistic or additive interactions.

Il tensioattivo anionico sodio lauril etere solfato (SLES) è utilizzato in un'ampia gamma di prodotti (ad esempio cosmetici, prodotti per la cura personale, prodotti per la pulizia). Inoltre, è il componente principale di un'ampia varietà di prodotti commerciali utilizzati come agenti schiumogeni per il condizionamento del suolo nell'industria degli scavi, in particolare come coadiuvanti per lavori di scavo meccanizzato (ad esempio, gallerie ferroviarie e stradali). Enormi quantità di terre e rocce da scavo contenenti una concentrazione residua di SLES sono prodotte durante lo scavo meccanizzato Questi materiali, quando non rappresentano un rischio per gli ecosistemi possono essere riutilizzati come sottoprodotto per diversi scopi ambientali (es. copertura del suolo o aree verdi), altrimenti, devono essere gestiti come rifiuti.
Attualmente, non esistono limiti soglia della concentrazione di SLES nel suolo nella legislazione europea e gli studi sul rischio ambientale per gli ecosistemi del suolo in questi scenari di esposizione sono piuttosto scarsi. Inoltre, quando le terre e rocce da scavo vengono riutilizzate come sottoprodotti per scopi ambientali, possono entrare in contatto con altri inquinanti presenti nel suolo naturale, come i pesticidi. La contemporanea presenza nell'ambiente di diversi tipi di inquinanti, è una preoccupazione crescente a causa dei possibili effetti sinergici o additivi delle miscele chimiche sugli ecosistemi. In questo contesto, il presente lavoro di tesi si propone di approfondire le conoscenze sulla persistenza e sul destino ambientale dello SLES e di valutarne gli effetti sia sulle comunità microbiche naturali del terreno che sugli organismi viventi (ad esempio i lombrichi).
Durante il dottorato sono stati approfonditi diversi punti. In una prima fase, lo studio si è concentrato sulla valutazione della compatibilità ambientale delle terre e rocce da scavo prodotte durante i lavori di scavo in galleria, attraverso l’allestimento di esperimenti in microcosmo che hanno permesso di verificare i naturali tassi di biodegradazione dello SLES nel suolo e valutare i possibili effetti ecotossicologici su organismi bersaglio rappresentativi dei comparti acquatici e terrestri. La seconda fase delle attività di ricerca si è concentrata sulla valutazione delle possibili interazioni tra diverse classi di inquinanti organici (il tensioattivo anionico SLES e i pesticidi chlorpyrifos -CPF e imidacloprid -IMI) nel comparto terrestre, in vista del possibile riutilizzo delle terre e rocce da scavo nelle aree agricole, dove avviene il suo mescolamento con il suolo naturale, valutandone la persistenza e gli effetti sulle comunità microbiche del suolo e sul comportamento dei lombrichi.
I risultati ottenuti suggeriscono che la combinazione dei dati sperimentali sulla concentrazione residua di SLES misurata nel tempo in campioni di suolo/acqua con quelli sugli effetti ecotossicologici del suolo condizionato da agenti schiumogeni su specie acquatiche o terrestri, può sicuramente garantire una corretta gestione delle enormi quantità di detriti di terreno derivanti dallo
scavo in sotterraneo. Inoltre, nel contesto dell'economia circolare dove è auspicabile il possibile riutilizzo delle risorse ambientali, lo studio delle interazioni tra i diversi inquinanti che si trovano come miscele nei suoli, consente di valutare meglio i rischi ambientali ad esse associati. Infatti, la coesistenza di diverse sostanze chimiche nei suoli può produrre cambiamenti nel loro destino ambientale e, soprattutto, modificare i loro possibili effetti sia sulle comunità microbiche del suolo che sui lombrichi, a causa di interazioni sinergiche, antagoniste o additive.
Description: 
Dottorato di ricerca in Ecologia e gestione sostenibile delle risorse ambientali
URI: http://hdl.handle.net/2067/50370
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