Fotochimica in fasi condensate: la vanillina in neve sintetica.

È ormai noto che i microcontaminanti organici sono distribuiti a livello globale nei diversi compartimenti ambientali, rappresentando un serio pericolo per gli ambienti naturali e la salute umana. Questi contaminanti sono spesso rilevati in acque dolci, oceani e addirittura nei manti nevosi alpini e polari, in concentrazioni dell’ordine dei μg L-1. Essi possono subire comunque trasformazione chimica nell’ambiente, in seguito a processi biotici, di idrolisi e fotochimici. Le reazioni fotochimiche che avvengono nelle acque dolci e negli oceani, e che sono responsabili della degradazione degli inquinanti, sono state largamente studiate negli ultimi 30 anni. Un campo meno noto, ma altrettanto importante, è quello riguardante le reazioni fotochimiche aventi luogo nei manti nevosi delle regioni polari e alpine e nel ghiaccio (ad esempio ghiacci marini, superfici lacustri ghiacciate). Alcuni soluti presenti nella neve, infatti, sono in grado di assorbire la radiazione solare, dando luogo a reazioni fotochimiche in grado di alterare la composizione chimica della neve e impattare sulla bassa troposfera. Ad esempio, la fotochimica in neve di ioni nitrato porta alla produzione di NOx, che producono flussi dal manto nevoso verso la bassa troposfera, dove possono poi subire ulteriori processi fotochimici, come ad esempio la formazione di ozono. Altre specie che possono essere fotoprodotte in neve sono i radicali ossidrile (HO•), ossigeno singoletto (1O2) e stati eccitati di tripletto della materia organica(3C*). Tali specie possono essere prodotte in quantità molto maggiori rispetto alle analoghe situazioni in acqua liquida, a causa di processi di segregazione del soluto che avvengono durante il congelamento dell’acqua. Questi intermedi reattivi possono reagire e trasformare substrati organici, come inquinanti o traccianti ambientali, in neve. In questo lavoro di Tesi è stata investigata la fotodegradazione della vanillina (VN) in neve artificiale a 243 K. La vanillina è stata utilizzata come proxy ambientale per i metossifenoli emessi dal biomass burning. La fotolisi diretta di VN e la sua fototrasformazione in presenza di nitrito, precursore sia di HO• sia di NOx, sono state valutate monitorando la degradazione di VN sotto luce UV-A, considerando sia la composizione chimica della neve, sia gli effetti dovuti alla presenza di scavenger. Per avere un quadro più completo, si è cercato di identificare i prodotti di fotodegradazione, mostrando come il nitrito possa indurre reazioni di nitrazione e possa portare alla formazione di dimeri della vanillina, in grado di assorbire lunghezze d’onda maggiori rispetto alla specie di partenza. Infine, sono stati condotti esperimenti di fotodegradazione della vanillina anche in acqua liquida a temperatura ambiente, allo scopo di confrontare la fotoreattività in neve con quella in acqua liquida.