Determinazione di Metalli in tracce nella neve antartica: studio della loro provenienza tramite analisi dei fattori principali

I ghiacciai polari sono ottimi archivi climatici ed ambientali, in quanto, negli strati successivi di ghiaccio depositatosi nel corso degli anni, sono presenti anche specie inorganiche in quantità riferibile ad eventi naturalmente accorsi nel corso della storia del pianeta. Per fare alcuni esempi, il diverso rapporto tra gli isotopi dell’ossigeno 18O/16O rilevato lungo gli oltre 3300 m di lunghezza del carotaggio effettuato presso la stazione scientifica italo-francese di Dome C, in Antartide, ha dimostrato che nel corso dei secoli il clima del pianeta ha subito delle variazioni cicliche con periodi glaciali alternati a periodi interglaciali (EPICA community members, 2004) oppure l’eruzione del vulcano Krakatoa nel 1883 è ben rilevabile nel ghiaccio antartico corrispondente a quel periodo per l’elevato contenuto di acidità solforica (Shaw G.E.,1989). Anche la quantità di Pt nel ghiaccio della Groenlandia è in stretta correlazione con l’andamento della produzione di questo metallo nelle regioni artiche della Russia (Barbante C. et al., 2003). La determinazione delle concentrazioni d’alcuni composti e/o elementi in strati successivi di ghiaccio fornisce le informazioni necessarie sia a comprendere quale potrebbe essere l’evoluzione del clima sulla terra (climatologia), sia a capire quali sono i processi ambientali esistenti naturalmente, sia inoltre a quantificare l’impatto dell’attività umana nell’ecosistema terrestre. Quest’ultimo aspetto ha sollevato parecchi motivi di discussione presso l’opinione pubblica mondiale (effetto serra, surriscaldamento del pianeta, protocollo di Kyoto ecc.).
Dal punto di vista del chimico analitico, le analisi necessarie a fornire i dati richiesti dagli studi appena menzionati costituisco una sfida notevole. Infatti, le quantità relative degli analiti d’interesse sono dell’ordine dei ppt (1 ppt = 10-12 g g-1).
Esiste quindi la doppia necessità sia di tecniche strumentali con sensibilità elevata che di procedure operative tali da prevenire la contaminazione dei campioni analizzati. Infatti, per il campionamento e analisi si fa uso di materiale ultra pulito, di locali adatti (clean room, cappe a flusso laminare), di reagenti e solventi ad elevata purezza, di strumenti ad alta sensibilità.
Inoltre, le quantità di campione da esaminare sono in genere limitate, sia perché gran parte di queste ricerche sono condotte congiuntamente da più enti di ricerca, sia perchè ogni campione va decontaminato (Planchon F.A.M. et al., 2001) .Un’altra necessità che s’incontra in questo tipo di studi è quella del trattamento dei dati raccolti; essendo quelli descritti sistemi complessi, la descrizione completa di questi fenomeni comporta l’analisi contemporanea di tutte le variabili interessate dal fenomeno. Si rende, quindi, necessario l’utilizzo di tecniche statistiche d’analisi multivariata, in grado di estrarre informazioni significative da set numerosi di dati, quantificando il peso (leggi l’importanza) di ciascuna variabile nel sistema in esame.
Questo è il contesto su cui si sviluppa questo lavoro di tesi. Nell’ambito di un progetto congiunto tra l’istituto coreano di ricerca polare (KOPRI) e l’Università di Venezia, nel Dipartimento di Scienze Ambientali di quest’ultima si è determinato le quantità d’alcuni metalli (e di un non metallo con proprietà semi metalliche) tramite ICP-SFMS (inductively coupled plasma sector field mass spectrometry) in campioni di neve antartica campionate dai ricercatori coreani presso due siti posti in prossimità della Ingrid Christensen Coast (costa orientale dell’Antartide). I dati da noi acquisiti, assieme a quelli raccolti dal KOPRI (su altre aliquote degli stessi campioni) sulle quantità d’alcuni indicatori ambientali, sono qui analizzati mediante analisi monovariata (correlazione) e multivariata (PFA – Principal Factor Analysis), al fine di poter dare una descrizione dei processi naturali (ed eventualmente antropici) che concorrono alla presenza degli analiti indagati sulla neve antartica.