In natura esistono tre isotopi dell’idrogeno: prozio, deuterio e trizio rispettivamente con la notazione isotopica 1H, 2H e 3H. I primi due sono isotopi stabili, il terzo, il trizio è un isotopo radioattivo. Il prozio è l’isotopo dell’idrogeno più abbondante in natura con un’abbondanza pari a circa 99.985% ed è l’unico a non possedere neutroni essendo composto da un solo protone attorno al quale gira un elettrone. Il secondo isotopo per abbondanza in natura è il deuterio con una abbondanza pari a circa 0.015%. Quest’ultimo presenta nel nucleo un protone ed un neutrone. La quantificazione del rapporto isotopico tra due isotopi dello stesso elemento è molto importante perché permette di distinguere se due molecole dello stesso composto, con le stesse caratteristiche chimiche, hanno avuto origini diverse. Il rapporto isotopico ® tra prozio e deuterio, o più in generale tra due isotopi, viene calcolato dal rapporto tra l’isotopo più raro su quello più abbondante, per l’idrogeno R=2H/1H. Poiché gli R isotopici hanno un numero elevato di decimali (es. 2H/1H= 0,000160025) è stato deciso dalla comunità scientifica di evitare di usare valori assoluti di R e di impiegare un valore relativo ottenuto dal rapporto isotopico tra il materiale da analizzare contro il rapporto isotopico di uno materiale di riferimento moltiplicato per un fattore di 103. Questo nuovo valore viene indicato come δ‰. L’analisi isotopica è molto importante in una serie di campi di ricerca che spazia dalle scienze ambientali a quelle forensi. In campo geochimico lo studio della composizione isotopica dell’idrogeno, insieme a quella dell’ossigeno, può fornire informazioni sul processo di formazione delle acque naturali. In alcuni casi anche la sola determinazione del δ2H può fornire utili indicazioni su processi naturali, come dimostrato da Nakamura et al., [2008] sullo studio dei processi di degassamento in aree vulcaniche. Gli isotopi dell’idrogeno vengono anche utilizzati in campo biochimico come “traccianti” nello studio dei meccanismi delle varie reazioni chimiche e metaboliche che si verificano nel corpo. I rapporti isotopi dell’idrogeno, ma non solo, vengono anche utilizzati in enologia per verificare la provenienza geografica di un vino, considerata una caratteristica importante dei prodotti vitivinicoli sia per I consumatori che per la normativa internazionale. La tecnica più diffusa ed utilizzata per la determinazione dei rapporti isotopici dell’idrogeno oggi in commercio è la tecnica di spettrometria di massa o IRMS (Isotope-Ratio Mass Spectrometry). Tutt’oggi, con il progresso tecnologico, sono state inserite in commercio tecniche laser che lavorano nel campo dell’infrarosso per la determinazione dei rapporti isotopici. Già in un precedente lavoro di Oliveri [2015] è stata discussa l’affidabilità di queste strumentazioni per la determinazione del δ180 su acque ad elevata salinità. Il presente lavoro tende a completare quanto fatto precedentemente, confrontando I valori di composizione isotopica dell’idrogeno ottenuti su una serie di campioni salini analizzati attraverso tecnica ICOS Off-axis (Integrated Cavity Output Spectroscopy Off-Axis) e EA-IRMS (Elemental Analysis - Isotope Ratio Mass Spectrometry). I valori di δ2H misurati sono stati comparati al fine di accertare I limiti strumentali dei nuovi strumenti su campioni a elevata salinità, problematici per le tecniche laser. Lo spettrofotometro ad assorbimento e lo spettrometro di massa utilizzati sono rispettivamente il DLT-100 prodotto dalla Los Gatos Research e il Delta XP della Thermo Scientific connesso ad un analizzatore elementare (TC/EA) tramite un’interfaccia (Conflo IV). Entrambe le strumentazioni sono disponibili nei laboratori della sezione di Palermo dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia.

Published: 2021-09-28