My thesis activity involved the characterization of the mineral component present in the atmospheric particulate matter (PM10) sampled at the Dome C station in Antarctica, during the 2019 and 2020 campaign carried out as part of the SIDDARTA (Source IDentification of mineral Dust to AntaRcTica) project. It aims to compare this composition with the one of the soils from Patagonia and Australia (called PSAs: Potential Source Areas), appropriately converted into atmospheric particulate matter through a resuspension chamber developed for this purpose. The filters containing Antarctic PM10 were split in half. Through a treatment with an ultrasonic bath, it was possible to split the insoluble fraction of atmospheric particulate matter into the total one. Then, the insoluble fraction, the total fraction and the resuspended particulate matter from PSAs were treated by microwave-assisted acid digestion to extract the mineral component. Next, they were analyzed through Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectroscopy (ICP-AES) and High-Resolution Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (HR-ICP-MS). Thanks to the high sensitivity and selectivity of the instrumental techniques, it was possible to determine the following elements: Al, Ba, Ca, Cd, Ce, Co, Cr, Cu, Dy, Eu, Er, Fe, Gd, Ho, K, La, Lu, Mg, Mn, Na, Nd, Ni, Pb, Pr, Sc, Sm, Sr, Tb, Ti, Tm, V, Y, Yb and Zn, which are in the Antarctic atmospheric particulate matter at different concentration levels. The results obtained from the analysis were then subjected to chemometric treatment, especially at the Principal Component Analysis (PCA) and Hierarchical Agglomerative Cluster Analysis (HCA) in order to obtain a pattern that would permit to get information on the origin of Antarctic atmospheric particulate matter. This enables to make an appropriate comparison with the results obtained during the 2018 campaign. The main goal is to identify inorganic markers that permit to understand the atmospheric circulation during glacial and interglacial periods.
La mia attività di tesi ha riguardato la caratterizzazione della componente minerale presente nel particolato atmosferico (PM10) campionato presso la stazione Dome C in Antartide, durante la campagna 2019 e 2020 svolte nell’ambito del progetto SIDDARTA (Source IDentification of mineral Dust to AntaRcTica). Lo scopo è quello di confrontare tale composizione con quella di terreni provenienti da Patagonia e Australia (dette PSAs: Potential Source Areas), opportunamente convertiti in particolato atmosferico mediante una camera di risospensione sviluppata a tal proposito. I filtri contenenti il PM10 antartico sono stati tagliati a metà e mediante un trattamento con bagno ad ultrasuoni è stato possibile suddividere la frazione insolubile da quella totale. Dopodiché, la suddetta frazione insolubile, quella totale e il particolato risospeso proveniente dalle PSAs, sono stati trattati mediante digestione acida coadiuvata dalle microonde, in modo da estrarne la componente minerale, e poi analizzati mediante la spettrometria di emissione atomica con sorgente al plasma ad accoppiamento induttivo (ICP-AES) e la spettrometria di massa ad alta risoluzione con sorgente al plasma ad accoppiamento induttivo (HR-ICP-MS). Grazie all’elevata sensibilità e selettività delle tecniche strumentali impiegate è stato possibile determinare i seguenti elementi: Al, Ba, Ca, Cd, Ce, Co, Cr, Cu, Dy, Eu, Er, Fe, Gd, Ho, K, La, Lu, Mg, Mn, Na, Nd, Ni, Pb, Pr, Sc, Sm, Sr, Tb, Ti, Tm, V, Y, Yb e Zn, presenti nel particolato atmosferico antartico a differenti livelli di concentrazione. I risultati ottenuti dalle analisi sono stati poi sottoposti a trattamento chemiometrico, in particolare all’Analisi delle Componenti Principali (PCA) e all’Analisi a Cluster Gerarchico Agglomerativo (HCA), in modo da ottenere un pattern che permettesse di ricavare informazioni sulla provenienza del particolato atmosferico antartico ed effettuare un opportuno confronto con i risultati ottenuti durante la campagna 2018. L’obiettivo è, in particolare, quello di individuare i markers inorganici che consentano di comprendere la circolazione atmosferica durante i periodi glaciali ed interglaciali.
Caratterizzazione della componente minerale nel particolato atmosferico antartico
GARELLO, EDOARDO
2020/2021
Abstract
La mia attività di tesi ha riguardato la caratterizzazione della componente minerale presente nel particolato atmosferico (PM10) campionato presso la stazione Dome C in Antartide, durante la campagna 2019 e 2020 svolte nell’ambito del progetto SIDDARTA (Source IDentification of mineral Dust to AntaRcTica). Lo scopo è quello di confrontare tale composizione con quella di terreni provenienti da Patagonia e Australia (dette PSAs: Potential Source Areas), opportunamente convertiti in particolato atmosferico mediante una camera di risospensione sviluppata a tal proposito. I filtri contenenti il PM10 antartico sono stati tagliati a metà e mediante un trattamento con bagno ad ultrasuoni è stato possibile suddividere la frazione insolubile da quella totale. Dopodiché, la suddetta frazione insolubile, quella totale e il particolato risospeso proveniente dalle PSAs, sono stati trattati mediante digestione acida coadiuvata dalle microonde, in modo da estrarne la componente minerale, e poi analizzati mediante la spettrometria di emissione atomica con sorgente al plasma ad accoppiamento induttivo (ICP-AES) e la spettrometria di massa ad alta risoluzione con sorgente al plasma ad accoppiamento induttivo (HR-ICP-MS). Grazie all’elevata sensibilità e selettività delle tecniche strumentali impiegate è stato possibile determinare i seguenti elementi: Al, Ba, Ca, Cd, Ce, Co, Cr, Cu, Dy, Eu, Er, Fe, Gd, Ho, K, La, Lu, Mg, Mn, Na, Nd, Ni, Pb, Pr, Sc, Sm, Sr, Tb, Ti, Tm, V, Y, Yb e Zn, presenti nel particolato atmosferico antartico a differenti livelli di concentrazione. I risultati ottenuti dalle analisi sono stati poi sottoposti a trattamento chemiometrico, in particolare all’Analisi delle Componenti Principali (PCA) e all’Analisi a Cluster Gerarchico Agglomerativo (HCA), in modo da ottenere un pattern che permettesse di ricavare informazioni sulla provenienza del particolato atmosferico antartico ed effettuare un opportuno confronto con i risultati ottenuti durante la campagna 2018. L’obiettivo è, in particolare, quello di individuare i markers inorganici che consentano di comprendere la circolazione atmosferica durante i periodi glaciali ed interglaciali.| File | Dimensione | Formato | |
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