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[ Research project ]




SCAMBI E RELAZIONI ARIANEVE PER ELEMENTI IN TRACCE E COMPOSTI ORGANICI DI INTERESSE CLIMATICO

 

[Scambi e relazioni arianeve per elementi in tracce e composti organici di interesse climatico]



Il progetto nasce dall'esperienza di ricercatori che partecipano al PNRA da anni e che hanno acquisito esperienze sia per le matrici interessate, ma studiate separatamente, sia per le specie chimiche e le relative tecniche di analisi altamente qualificate.
Questo patrimonio umano, di conoscenze, know how e strumentazione viene messo in campo per lo studio degli scambi aria-neve e delle relazioni che ne esprimono i trasferimenti per sostanze in tracce, inorganiche ed organiche, incluso frazionamento chimico e speciazione. Lo studio riguarda l'ambiente costiero nei pressi della base M. Zucchelli nel corso dell'estate australe.
L'argomento è stato affrontato in passato solo per costituenti maggiori o minori e poco si sa per sostanze in tracce, probabilmente anche per difficoltà tecniche e analitiche.
Pur nella consapevolezza che gli obiettivi posti costituiscono una vera sfida per la comunità scientifica, i prodotti di questa ricerca saranno sicuramente innovativi e di grande interesse per gli scienziati che si occupano della ricostruzione delle modificazioni climatiche ed ambientali globali dallo studio delle carote di ghiaccio in Antartide.
Nel corso di questo progetto sono state analizzate 3 diverse matrici: neve superficiale (8 campioni in doppio) PM10 e campioni di aerosol suddivisi in diverse frazioni dimensionali.
Nella neve superficiale, le concentrazioni superiori sono state osservate per tutti gli elementi nei campioni raccolti fra il 6 novembre e il 27 dicembre. In seguito alla nevicata del 10 gennaio i livelli sono più bassi.
Per i campioni di aerosol PM10 e raccolti impiegando un campionatore a cascata (classe dimensionali 10.0-7.2 µm, 7.2-3.0 µm, 3.0-1.5 µm, 1.5-0.95 µm, 0.95-0.49 µm e backup <0.49 µm, in totale 74 campioni compresi i filtri bianchi).
Gli elementi in traccia presenti nei campioni di PM10 e nei campioni di aerosol frazionato per dimensione particellare sono stati estratti con acqua e poi digeriti in microonde al fine di ottenere il contenuto totale di elementi in tracce.


Risultati

Lo studio ha dimostrato che durante il periodo di campionamento, dal 6 novembre 2014 al 13 gennaio 2015, la concentrazione degli analiti presi in esame nel particolato atmosferico, presentava un andamento costante fino all'ultimo campionamento (05.01.2015-13.01.2015) in cui si riscontrava una forte diminuzione a seguito di un'abbondante precipitazione nevosa in data 10.01.2015.Lo studio sulla ripartizione nelle varie classi dimensionali ha rilevato che la maggior parte degli elementi si ripartisce principalmente nella frazione grossolana (7.2-3.0 µm e 1.5-0.95 µm).
Facendo una distinzione tra la frazione solubile di aerosol e la frazione insolubile, si è osservato che alcuni elementi maggiori come Fe ed Al (di probabile origine crostale) si riscontrano in particolar modo nella frazione insolubile, mentre Na, Mg, Ca e K (di probabile origina marina) in quella solubile. Mentre per quanto riguarda gli elementi minori, si è osservato che sia nella frazione solubile che in quella insolubile si registrano concentrazioni di As, Ba, Be, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Li, Mn, Mo, Ni, Pb, Rb, Se, Sr, Tl, U, V rispettivamente <0.05 ng/m3 e <0.03 ng/m3, ripartiti maggiormente nella frazione grossolana.
Infine dall'analisi dei campioni di neve superficiale si è riscontrato che in corrispondenza di fenomeni di vento intenso proveniente dal mare, le concentrazioni di alcuni analiti quali Na, Mg, Ca e Br nella neve subivano un forte incremento. E che la diminuzione della concentrazione di alcuni analiti nell'aerosol corrispondeva al periodo della precipitazione nevosa e, tali analiti si potevano successivamente registrare nei campioni di neve.
A causa dell'incendio che ha distrutto l'ICP-MS ad alta risoluzione e in considerazione delle basse le concentrazioni degli elementi in tracce negli estratti acquosi ottenuti dai filtri di aerosol non è stato possibile eseguire l'analisi con conteggio di particelle singole con ICP-MS e di speciazione elementale. Per questo motivo ci siamo limitati a condurre le estrazioni di metalli facilmente solubili e della concentrazione totale metalli in tracce tramite una digestione a microonde con acido fluoridrico.
Un grosso problema nell'interpretazione dei dati è dovuto al fatto che i filtri di teflon usati per campionare il PM10 e impiegati come filtri back up nell'impattore a cascata sono risultati essere contaminati.