Riassunto analitico
La spettrometria di massa ha permesso molti e diversi avanzamenti scientifici, ad esempio dapprima la caratterizzazione degli isotopi del sistema periodico degli elementi e successivamente lo sviluppo di linee strumentali che in ambito organico hanno consentito la caratterizzazione dei sistemi viventi più complessi. Grazie all’introduzione di strumentazioni sempre più performanti, è stato possibile estendere le ricerche anche verso quei fenomeni che fino a qualche decennio fa non erano nemmeno ipotizzati, come quello della verifica dei meccanismi di frazionamento isotopico massa dipendente in elementi ad elevata massa atomica all’interno di processi naturali e/o collegati allo stadio di misura.
I dati di rapporto isotopico utili a tali scopi devono essere perciò estremamente precisi e accurati. Nell’ambito della chimica inorganica, la spettrometria di massa mediante sistemi multi-collettore con sorgente al plasma accoppiato induttivamente, MC-ICPMS, presenta notevoli vantaggi rispetto alle più tradizionali tecniche di termo-ionizzazione, come l’alta produttività e la possibilità di determinare un maggior numero di elementi. Tuttavia, tale tecnica è caratterizzata da una significativa discriminazione di massa, trasmissione differenziata degli isotopi di uno stesso elemento, denominata mass bias. Un’efficace strategia di correzione del dato grezzo risulta dunque cruciale per l’ottenimento di dati accurati.
Questo lavoro di tesi si è pertanto concentrato sulla descrizione dei metodi di correzione del mass bias nelle misure di rapporto isotopico di elementi pesanti. Nello specifico, è stato sviluppato un modello per la determinazione del rapporto isotopico dello stronzio radiogenico, 87Sr/86Sr, ed in particolare del rapporto tra gli isotopi stabili 88Sr e 86Sr. L’approccio analitico è stato, in seguito, applicato su campioni di suolo e di ciliegie provenienti dalla zona di produzione del Consorzio della Ciliegia, della Susina e della Frutta Tipica di Vignola.
Per il calcolo del rapporto isotopico 87Sr/86Sr da dati ottenuti mediante spettrometria MC-ICP/MS il modello usualmente utilizzato per la correzione del mass bias è quello esponenziale in cui la coppia isotopica di riferimento impiegata è interna al pattern indagato, vale a dire il rapporto 88Sr/86Sr. Questa correzione si basa sul principio che le abbondanze degli isotopi non radiogenici rimangano costanti e non subiscano nessun fenomeno di frazionamento naturale durante i processi di traslocazione dell’elemento all’interno di sistemi diversi quali, ad esempio, le matrici suolo – pianta – frutto prese in considerazione in questo lavoro di tesi.
Tuttavia, studi recenti hanno ammesso ed evidenziato la possibilità di processi di frazionamento massa dipendente, MDF, per numerosi elementi caratterizzati da pattern isotopici più o meno complessi quali Stronzio, Neodimio, ecc., rendendo l’approccio appena descritto non più utilizzabile in quanto la correzione del mass bias strumentale cancella anche l’eventuale frazionamento naturale. Per poter correggere il solo mass bias strumentale, applicando una correzione di tipo interna, occorre cambiare la coppia isotopica di riferimento utilizzata nel modello esponenziale. Nel lavoro di tesi è stata quindi impiegata la coppia isotopica 90Zr/91Zr.
Il metodo per la correzione del mass bias sviluppato in questo lavoro ha permesso l’analisi di fenomeni non indagabili con le altre modalità di correzione ottenendo le stesse performance dal punto di vista di accuratezza e precisione rispetto alla correzione interna classica.
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