Enea ha testato una nuova metodologia di analisi dell’acqua basata sulla spettroscopia laser Raman, che permette di rilevare la presenza di nitrati, solfiti, fosfati. Ma anche pesticidi e batteri. In tempi rapidi e con dispositivi maneggevoli.
E se per scovare le sostanze inquinanti presenti nell’acqua invece di laboriose analisi di laboratorio bastasse usare la luce? È quello che hanno fatti i ricercatori dell’ENEA, che hanno messo a punto un’innovativa metodologia di analisi dell’acqua basata sulla spettroscopia laser Raman. Sono riusciti così a rilevare la presenza di sostanze inquinanti, anche a basse concentrazioni. E a farlo in tempo reale, senza aspettare le reazioni nelle provette di un laboratorio. I risultati di questa ricerca sono stati pubblicati sulla rivista internazionale Sensors.
Analisi dell’acqua: la spettroscopia laser permette di rilevare gli inquinanti
La spettroscopia laser Raman si basa sull’effetto Raman (dal nome del fisico indiano che grazie alla scoperta del fenomeno ha meritato nel 1930 il premio Nobel) che si osserva quando la luce impatta sulle molecole, producendo fotoni. La frequenza dei fotoni dipende dalla massa degli atomi della sostanza colpita dalla luce, dalla loro disposizione geometrica e dalla forza dei loro legami chimici. Lo spettro Raman, dunque, fornisce una sorta di impronta digitale della molecola, spiegano gli autori della pubblicazione, i ricercatori ENEA Salvatore Almaviva, Antonia Lai, Florinda Artuso, Isabella Giardina e Alessandra Pasquo. La spettroscopia laser Raman non danneggia le sostanze che analizza, è veloce (in genere sono necessari pochi minuti o anche meno per acquisire i dati) e può essere applicata direttamente sul campione, senza nessuna preparazione. La strumentazione utilizzata dagli studiosi consiste in un dispositivo laser portatile, delle dimensioni di un piccolo zainetto, già utilizzato con successo per rilevare la presenza di inquinanti nell’aria. “Abbiamo preso in esame gli inquinanti più comuni che è possibile trovare nelle acque di fiumi, laghi e bacini artificiali, come conseguenza di attività agricole e industriali. Queste sostanze mettono in pericolo gli ecosistemi naturali e rappresentano un rischio per la salute di uomini e animali quando quelle stesse acque vengono utilizzate per l’irrigazione in agricoltura e l’abbeveramento del bestiame, entrando così nella nostra catena alimentare”, spiega Salvatore Almaviva ricercatore ENEA del Laboratorio diagnostiche e metrologia presso il Centro ricerche di Frascati e coautore dello studio.
Quali inquinanti dell’acqua vengono rilevati con la spettroscopia Raman
La spettroscopia Raman è risultata efficace soprattutto nel rilevare livelli di concentrazioni dei nitrati: fino a 20 milligrammi per litro, vale a dire al di sotto dei limiti di legge (50 mg/l). I nitrati sono sostanze che, se ingerite, causano la cosiddetta “sindrome del bambino blu”, legata al blocco della capacità di trasporto di ossigeno da parte dell’emoglobina, o possono portare allo sviluppo di forme tumorali. Oltre ai nitrati, la spettroscopia Raman evidenzia anche la presenza di solfiti, entro il valore soglia di 500 mg/l. “L’assunzione eccessiva di queste sostanze tossiche – sottolinea Almaviva – può causare danni alla salute, a partire da emicrania, asma fino a patologie più gravi. Invece, a livello ambientale, i solfiti possono portare alla formazione di pioggia acida dopo aver reagito con l’acqua”. Altri indicatori di inquinamento che vengono rilevati sono i fosfati (presenti in genere a causa dell’uso di detersivi, concimi e pesticidi agricoli), i batteri coliformi, il diserbante glifosato e altri inquinanti atmosferici provenienti dai gas di scarico delle automobili. “La nostra tecnica di indagine si è dimostrata adeguata nel dare la caccia a nitrati e solfiti, mentre per i fosfati servono ulteriori studi di ottimizzazione e un miglioramento della sensibilità – spiega un’altra coautrice dello studio, Antonia Lai – I risultati ottenuti finora ci incoraggiano a proseguire non solo nel monitoraggio ambientale e delle risorse idriche, ma anche in altri ambiti come la qualità e la sicurezza alimentare, e la security per le emergenze chimiche, biologiche o radiologiche, sfruttando la rapidità e semplicità del dispositivo nelle fasi di analisi e le sue caratteristiche di compattezza e maneggevolezza per le misure in-situ”.
