Un’innovativa metodologia d’analisi permette di rilevare in tempo reale la presenza di sostanze inquinanti anche a basse concentrazioni, utilizzando strumenti compatti e maneggevoli per le misure in-situ.
Largamente utilizzata nello studio dei materiali allo stato solido, liquido e gassoso, la spettroscopia laser Raman è alla base di un’interessante applicazione sviluppata dal Laboratorio Diagnostiche e Metrologia del Centro Ricerche dell’ENEA a Frascati, per l’analisi rapida delle acque di fiumi, laghi e bacini artificiali alla ricerca di sostanze inquinanti.
La strumentazione utilizzata è estremamente snella: oltre allo spettrometro laser, in grado di fornire informazioni sulla struttura chimica di inquinanti, in laboratorio sono stati utilizzati un microscopio ottico e un laptop, per la gestione dei dati. Il setup da esterno comprende solo pc e spettrometro portatile, già utilizzato con successo per rilevare la presenza di inquinanti nell’aria, mentre il microscopio non è necessario.
Soluzione compatta e maneggevole
Il team composto da Salvatore Almaviva, Antonia Lai, Florinda Artuso, Isabella Giardina e Alessandra Pasquo ha preso in considerazione il solfito di sodio, il composto più rappresentativo dell’intera classe dei solfiti, utilizzato come sbiancante e desolforante nell’industria tessile e per la sua azione declorante nelle piscine.
Il metodo utilizzato ha permesso un efficace rilevamento delle concentrazioni di solfiti (fino a 500 mg/l) e di nitrati (fino a 20 mg/l). I ricercatori hanno effettuato test anche sulla presenza di altre sostanze inquinanti (fosfati, erbicidi, pesticidi, idrocarburi policiclici aromatici, ecc.) e di indicatori di inquinamento antropico come i batteri coliformi, che potrebbero proliferare nelle acque utilizzate in agricoltura. Il team sta proseguendo gli studi di ottimizzazione, soprattutto per migliorare la sensibilità rispetto ai fosfati.
«I risultati ottenuti finora – affermano i ricercatori – ci incoraggiano a proseguire non solo nel monitoraggio ambientale e delle risorse idriche, ma anche in altri ambiti come la qualità e sicurezza alimentare e la security. La compattezza e la maneggevolezza della strumentazione si traduce in rapidità e semplicità nelle fasi di misure in-situ e analisi».
La presenza degli inquinanti di origine antropica è direttamente riconducibile alle attività agricole e industriali. Si tratta di sostanze come nitrati, solfiti, fosfati, pesticidi ed erbicidi come il glifosato, i gas di scarico dei motori a scoppio, ecc., che mettono in pericolo gli ecosistemi naturali e che costituiscono un rischio per la salute di uomini e animali.
L’eccesso di sostanze nutrienti nell’ambiente acquatico produce fra l’altro fioriture algali anomale (eutrofizzazione), che possono portare al rilascio di tossine (microcistine) da parte di alcune alghe, fino all’ipossia (assenza di ossigeno) con conseguente morte di flora e fauna. Pesticidi, erbicidi e altre sostanze inquinanti hanno invece un effetto patogeno e cancerogeno sugli organismi viventi, compreso l’uomo che si trova in cima alla catena alimentare.
La spettroscopia laser Raman è una tecnica di analisi non distruttiva, basata sul fenomeno di diffusione di una radiazione elettromagnetica monocromatica da parte del campione analizzato. Colpite dalla radiazione elettromagnetica monocromatica proveniente da una sorgente laser, le molecole del campione da analizzare reagiscono diffondendo una radiazione luminosa, che permette di distinguere componenti con diverse energie.
L’accoppiamento dello spettrometro con un microscopio ottico ha esteso le potenzialità della tecnica, che dà risposte in tempi brevi, non richiede particolari condizioni per l’esecuzione della misura e può essere effettuata direttamente sul campione senza nessuna preparazione.
Rispetto ad altre metodologie d’analisi, la spettroscopia Raman presenta numerosi vantaggi, tra cui l’assenza della necessità di preparazione del campione, il funzionamento rapido e semplice e la possibilità di operare sul campo. Il monitoraggio rapido della qualità dell’acqua è estremamente utile nella gestione e della protezione dell’ambiente, specie nel caso di contaminazione a livelli pericolosi per la salute umana, la fauna e la flora.
L’approccio versatile sviluppato dai ricercatori dell’ENEA per il rilevamento rapido e in-situ degli inquinanti dell’acqua, anche a concentrazioni molto basse – vicine o inferiori ai limiti regolamentari.
