Laboratorio

L’analizzatore automatico di Hg permette di eliminare la fase di preparazione del campione. Con questo strumento, infatti, non è più necessario mineralizzare preventivamente il campione ma è possibile analizzarlo direttamente tal quale, per una vasta gamma di matrici (suoli, sedimenti, piante, tessuti animali, capelli, ecc.). Il DMA-80 si basa sulla tecnica della spettrofotometria ad assorbimento atomico ed è dotato di doppia cella la cui sensibilità è compresa tra 0,005 e 1200 ng. In altre parole, è possibile analizzare campioni solidi in cui la concentrazione di Hg varia dall’ordine dei ppb fino ai ppm, senza alcuna necessità di diluizione. Lo strumento opera in pieno accordo con il metodo US-EPA 7473 e combina diverse step: la decomposizione termica del campione, la conversione catalitica che porta alla riduzione del Hg, la formazione dell’amalgama dei vapori di Hg0 con l’oro e la spettrofotometria ad assorbimento atomico.

Consente la misurazione in tempo reale delle concentrazioni di Hg elementare nell’aria (response time=1 sec) sfruttando la tecnica della spettrofotometria di assorbimento atomico con polarizzazione della luce modulata ad alta frequenza e correzione Zeeman (ZAAS-HFM), necessaria per eliminare le possibili interferenze legate alla presenza di impurità quali il vapore acqueo. Lo strumento è utilizzabile per la misura di concentrazioni di Hg sia outdoor che indoor comprese tra 2 e 200.000 ng/m3 e rispetta i requisiti della norma EN 15852:2010.
L’utilizzo combinato dell’analizzatore e di uno specifico pirolizzatore (PYRO-915+) permette, inoltre, di effettuare la determinazione del contenuto in Hg di matrici ambientali attraverso la tecnica di desorbimento termico con un lod pari a 0,5 μg/kg di Hg (per rocce e sedimenti). In aggiunta, grazie alla possibilità di effettuare un riscaldamento progressivo del campione, è possibile eseguire una speciazione discriminando i diversi composti del Hg presenti nel campione in base alle loro specifiche temperature di rilascio del metallo.
L'acquisto di questi due strumenti analitici è stato parzialmente finanziato dalla Fondazione Beneficentia Stiftung.

E’ lo strumento per eccellenza qualora si voglia determinare il Mercurio in campioni d’acqua e, in generale, soluzioni acquose con concentrazioni dell’ordine del ppt. Utilizza la tecnica della spettrofotometria a fluorescenza atomica accoppiata alla riduzione del Hg mediante la tecnica dei vapori freddi (CV-AFS) con o senza amalgama d’oro. Il principio di funzionamento è basato sul metodo normato EPA Method 1631e. Il limite di rilevabilità dello strumento (LOD) è < 0.1 ng/L.

E’ uno strumento automatizzato per l’analisi del metilmercurio (MeHg), specie organica e più tossica del Hg in campioni ambientali. È un sistema basato su purge and trap, separazione mediante gascromatografia (GC) e rilevazione mediante spettrometria di fluorescenza atomica a vapori freddi (CV AFS) ed è dotato di elevatissima sensibilità (anche < 0,002 ng/L per campioni da 40 mL). E’ conforme al metodo EPA 1630, usato per la determinazione del MeHg in acqua, sedimenti, tessuti biologici, ecc

L’interfaccia acqua-sedimento rappresenta un punto focale nello studio dei cicli biogeochimici degli elementi in tracce e dei nutrienti in ambiente acquatico, in quanto sede di importanti processi che coinvolgono la rimineralizzazione della sostanza organica. La risultante dei processi biogeochimici in atto sono i flussi bentici rappresentativi della variazione nel tempo delle concentrazioni di soluti presenti nell’acqua soprastante il sedimento e quindi della mobilità dei contaminanti. Questo risultato può essere raggiunto grazie all’utilizzo di camere bentiche posizionate sul fondale, costruite ed attrezzate opportunamente in modo da poter effettuare il prelievo dei campioni in condizioni assolutamente indisturbate. 

In alternativa alle camere bentiche in situ, lo studio della mobilità dei contaminanti all’interfaccia acqua-sedimento può essere affrontato in laboratorio, in condizioni ambientali controllate (ossiche ed anossiche), tramite l’utilizzo di camere incubate.

Una delle peculiarità del Mercurio è la sua elevata volatilità, che ne favorisce il naturale rilascio in atmosfera dalla superfice del suolo. Per monitorare questo processo possono essere utilizzate apposite camere di flusso. Le camere vengono accoppiate all’analizzatore portatile di Mercurio gassoso Lumex RA915-M che grazie alla sua pompa interna consente il movimento dell’aria attraverso la camera. Sulla base della variazione delle concentrazioni di Mercurio gassoso nello spazio di testa della camera, registrate in tempo reale dall’analizzatore, è possibile calcolare il flusso del contaminante dalla superfice confinata. Grazie alla rapidità nella misura, la tecnica della camera di flusso non stazionaria (“camera di accumulo”) può essere applicata per la mappatura delle emissioni diffuse di Mercurio dai suoli in siti contaminati, in accordo a quanto previsto dalle Linee Guida SNPA 15-2018.

Il medesimo approccio descritto per il monitoraggio dei flussi di Mercurio gassoso all’interfaccia suolo-aria può essere adattato anche per la misura in campo delle emissioni all’interfaccia acqua-aria. In questo caso, le camere devono essere montate su appositi supporti galleggianti in modo che le pareti laterali risultino parzialmente immerse in acqua al fine di evitare l’ingresso di aria dall’esterno.

Il MercuRILab è parte integrante del TrEELab (Trace Elements in the Environment Laboratory) dove le competenze dei geochimici ambientali si uniscono a quelle dei colleghi chimici analitici del Dipartimento di Scienze Chimiche e Farmaceutiche (DSCF) e dei medici dell’Unità Clinico Operativa di Medicina del Lavoro del Dipartimento di Scienze mediche, chirurgiche e della salute (DSM). La strumentazione disponibile presso i laboratori del TrEELab permette la determinazione delle concentrazioni degli elementi praticamente in tutte le matrici ambientali.

La spettroscopia di emissione atomica mediante una sorgente al plasma accoppiata induttivamente (ICP-AES) è una tecnica analitica versatile e precisa utilizzata per la determinazione del contenuto di diversi elementi chimici in campioni di acque o soluzioni derivanti dalla mineralizzazione di matrici solide. Questa tecnica si basa sull’eccitazione del campione grazie all’energia fornita dalle elevate temperature raggiunte dal plasma (fino a 10000 K) e la successiva misura, per ciascun elemento, della radiazione ottica emessa dagli atomi durante il ritorno allo stato fondamentale. I limiti di rilevabilità raggiungibili con questa tecnica sono nell’ordine dei μg/L con un segnale stabile e altamente riproducibile.

La spettrometria di massa al plasma accoppiato induttivamente (ICP-MS) rientra tra le più utilizzate tecniche analitiche per la determinazione di elementi chimici in tracce in diverse tipologie di campioni. L’ICP-MS è caratterizzato da una maggior sensibilità strumentale rispetto allo strumento ICP-AES. L’ICP-MS permette di ottenere misure nell’ordine dei ng/L. La differenza tra questo strumento e l’ICP-AES sta nel detector. Mentre l’ICP-AES misura la radiazione emessa dagli atomi eccitati dall’energia fornita dal plasma, l’ICP-MS invece misura direttamente la massa degli atomi passanti attraverso il detector. L’integrazione delle due tecniche permette la quantificazione sia di elementi maggiori che in tracce.

Questo strumento consente la rapida determinazione delle concentrazioni di una vasta gamma di elementi (con massa atomica superiore al magnesio) in campioni solidi. Pur non raggiungendo i limiti di rilevabilità di altre tecniche analitiche come ICP-MS o ICP-OES, la possibilità di eseguire analisi non distruttive su campioni tal quali fa sì che questo strumento possa essere impiegato in svariati campi, spaziando dall’analisi di matrici ambientali (suoli, sedimenti, rocce) a quella di beni di interesse culturale (reperti archeologici) fino ad applicazioni per il controllo qualità su leghe metalliche o oggetti preziosi o per l’analisi di conformità del contenuto in metalli in prodotti di consumo o elettronici (Direttiva RoHS). Lo strumento può operare sia in configurazione da banco che in modalità portatile direttamente in campo.

La cromatografia ionica è una tecnica ampiamente utilizzata per la determinazione degli anioni maggiori in acqua. Grazie ad una colonna specifica accoppiata ad un detector a conducibilità elettrica il cromatografo ionico Dionex ICS-3000 permette la determinazione di Fluoruri, Cloruri, Bromuri, Nitrati, Fosfati e Solfati fino a concentrazioni nell’ordine di 0.1 mg/L. I diversi anioni vengono identificati in base al loro specifico tempo di ritenzione all’interno della colonna.

L’analisi chimica di matrici inorganiche quali suoli, sedimenti ma anche rocce per la determinazione delle concentrazioni totali degli elementi maggiori ed in tracce prevede che i campioni ridotti in polvere debbano essere completamente solubilizzati mediante un attacco acido “totale” in un sistema chiuso a microonde (o digestore). Questa operazione consente di ottenere, attraverso una miscela di acidi forti, una soluzione omogenea senza alterare la composizione chimica originaria dei campioni solidi in esame. La metodica applicata per la mineralizzazione di suoli e sedimenti segue la normativa EPA 3052 ma il sistema a microonde può essere utilizzato con soluzioni estraenti alternative in base alle esigenze specifiche.