Frazionamento chimico di elementi in traccia in campioni di PM10 artico

Il cambiamento climatico globale è percepibile in primo luogo nelle regioni polari. È, infatti, noto che il riscaldamento dell'Artide si sta verificando molto più rapidamente della media globale e, in particolare, le Isole Svalbard hanno registrato un aumento significativo della temperatura negli ultimi due decenni [1]. Inoltre, le aree polari influenzano a loro volta il sistema climatico globale. In questo scenario, lo studio della composizione chimica del particolato atmosferico artico e la comprensione dei meccanismi di trasporto e dei fenomeni che avvengono alle interfacce aria/neve/oceano sono importanti per comprendere l’effetto esercitato dai cambiamenti climatici in quest’area. A questo scopo, è importante conoscere sia la concentrazione totale che la reattività e disponibilità delle specie metalliche. Infatti, la distinzione tra frazione solubile ed insolubile nell'aerosol atmosferico artico può permettere sia di identificare i contributi relativi delle diverse sorgenti naturali ed antropogeniche di aerosol sia di comprendere, da un lato, i processi di emissione e trasporto a breve e lunga distanza dell'aerosol verso l'Artide e, dall’altro, la tendenza dei metalli associati alle fasi solide del particolato atmosferico ad entrare nei cicli biogeochimici. In questo studio è stata innanzitutto investigata la composizione elementare dei campioni di PM10 raccolti a Ny-Ålesund (Isole Svalbard) dal 28 febbraio 2015 al 21 ottobre 2015. Il calcolo dei fattori di arricchimento ed il trattamento chemiometrico dei dati, supportato dal calcolo delle retrotraiettorie, hanno permesso di identificare quattro principali sorgenti: marina, antropica, crostale e crostale arricchita in Cr e Ni; quest’ultima probabilmente derivante dall’erosione di suoli arricchiti in tali elementi della Groenlandia sud-occidentale. Inoltre, una forte variabilità stagionale dovuta all’Artic haze è stata confermata. Quindi, il potenziale informativo di una procedura di frazionamento precedentemente ottimizzata [2] è stato valutato considerando selezionati campioni di PM10. Questo approccio ha permesso di stabilire che la maggior parte degli elementi a prevalente origine antropica (As, Cd, Cu, Pb, Sb e Zn) era meno fortemente legata alla struttura del particolato e, quindi, generalmente più facilmente rilasciabile nel manto nevoso artico e nelle acque superficiali e oceaniche. Inoltre, nei campioni raccolti nel tardo inverno e all'inizio della primavera, anche gli elementi prevalentemente di origine crostale erano più facilmente estraibili, probabilmente per la selezione granulometrica avvenuta durante il trasporto a lungo raggio. Infine, era evidente come la frazione più debolmente legata alle fasi solide del particolato atmosferico aumentava in corrispondenza di concentrazioni crescenti degli elementi. Nel complesso, questo lavoro ha permesso di evidenziare che lo studio di frazionamento può essere un valido strumento per comprendere meglio i complessi fenomeni che si verificano nell'atmosfera artica e alle interfacce aria/neve/oceano.