Il Laboratorio Isotopi stabili di Palermo ha iniziato la sua attività verso la fine degli anni ’80 all’interno dell’Istituto di Geochimica dei Fluidi del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), confluito poi nell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV). Al suo interno si effettuano determinazioni dei rapporti isotopici di elementi leggeri quali idrogeno, carbonio, ossigeno e azoto in campioni solidi, liquidi e gassosi. La composizione isotopica di una qualsiasi sostanza (una roccia, un’acqua, un gas, ma anche composto di origine organica) è assimilabile a una “impronta digitale” che consente, quindi, sia di individuare il processo e le condizioni ambientali nelle quali la sostanza è stata prodotta, sia di valutare qualitativamente e quantitativamente eventuali processi secondari che ne hanno modificato l’originaria composizione isotopica. Giorgio Capasso, ricercatore e responsabile del Laboratorio ci ha risposto ad alcune curiosità sulla sua attività di ricerca.
Quali sono le principali attività del Laboratorio?
Le principali attività del Laboratorio isotopi stabili possono essere suddivise in due settori: il primo, di supporto analitico alle attività di sorveglianza geochimica dell’attività vulcanica e alle linee istituzionali di ricerca sia della Sezione di Palermo che di altre Sezioni dell’Istituto; il secondo settore, invece, si occupa di sviluppo tecnologico del laboratorio sia in termini di upgrade delle strumentazioni presenti, sia di ampliamento dei parametri geochimici analizzati. Nell’ambito della sorveglianza geochimica dell’attività vulcanica, lo studio dei rapporti isotopici e dei rapporti composizionali delle fasi fluide circolanti in sistemi vulcanici attivi è stato applicato a molti apparati vulcanici per individuare la genesi e l’evoluzione dei fluidi emessi. Il Laboratorio supporta, quindi, numerose attività di ricerca della Sezione e dell’Istituto.
Di quale strumentazione è dotato il Laboratorio?
Il Laboratorio dispone di avanzate e innovative strumentazioni analitiche basate su tecniche di spettrometria di massa IRMS (Isotope Ratio Mass Spectrometry) dotate di sistemi automatizzati che consentono di effettuare analisi isotopiche in numerose sostanze organiche e inorganiche. Attualmente sono in funzione quattro spettrometri di massa di ultima generazione per l’analisi dei rapporti isotopici in acque naturali (meteoriche, marine, superficiali e di falda), in condensati fumarolici, in gas vulcanici, in gas naturali e atmosferici, in fossili e in rocce carbonatiche. Sono presenti anche quattro spettrofotometri laser, due dei quali anche trasportabili che permettono di effettuare le determinazioni isotopiche direttamente sul campo o in laboratori mobili.
Quali sono i campi di applicazione delle vostre ricerche?
Lo studio degli isotopi stabili leggeri è stato inizialmente applicato alla geochimica e alla cosmochimica, ma che nel corso degli anni lo spettro di indagine si è ampliato ad altri settori quali biologia, archeologia, agronomia, medicina, scienze forensi e, non ultimo, anche in quello alimentare. In generale, nelle geoscienze la composizione isotopica rappresenta sia un indicatore genetico sia un indicatore di processo, nel senso che consente di individuare l’origine degli elementi nei composti analizzati, ma anche di identificarne processi post-genetici che ne hanno modificato l’originaria composizione. In particolare, si applica a studi di carattere idrogeologico per la caratterizzazione dei processi di ricarica e di circolazione delle acque sotterranee; su fossili, speleotemi, acque meteoriche e carote di ghiaccio per studi di climatologia presente e passata; in fluidi magmatici, geotermici e idrotermali per il monitoraggio delle aree vulcaniche attive, per valutazioni del potenziale dei sistemi geotermici naturali o per identificare le relazioni tra geodinamica terrestre e degassamento naturale.
Hai indicato anche l’applicazione in campo medico e alimentare. In che modo?
In ambito medico si effettua ormai comunemente il cd.“breath test”, un metodo non invasivo per la diagnosi dell’infezione da Helicobacter Pylori: è basato sulla semplice determinazione del rapporto isotopico del carbonio dell’anidride carbonica nel respiro umano. Inoltre, le tecniche analitiche IRMS sono ufficialmente utilizzate anche dall’agenzia mondiale per il doping (WADA – World Anti-Doping Agency) per identificare i fenomeni di “doping sportivo”. In campo alimentare, invece, attraverso la composizione isotopica del carbonio, dell’idrogeno e dell’ossigeno, è possibile identificare fenomeni di adulterazione in molti alimenti (vino e alcolici in genere, olio di oliva, miele, latte, succhi di frutta, farine) e in essenze naturali (vanillina, olii essenziali).
Che rapporto avete con il “mondo esterno”, nello specifico Enti, Aziende tecnologiche, ecc.?
Grazie all’esperienza maturata nel corso degli anni e sotto lo stimolo delle specifiche esigenze delle ricerche di cui il Laboratorio ha fatto parte, sono state sviluppate strette collaborazioni con partner tecnologici leader nel campo della spettrometria di massa che hanno portato alla messa a punto di nuove metodologie analitiche e alla realizzazione di strumentazioni “ad hoc”. Sempre in tale ambito, il Laboratorio Isotopi stabili della Sezione di Palermo è stato segnalato da alcune ditte produttrici proprio come laboratorio dimostrativo, per alcune delle metodologie e delle strumentazioni messe a punto dalla professionalità del personale che vi opera.
Foto 1 - Giorgio Capasso, responsabile del Laboratorio Isotopi stabili di Palermo
Foto 2 - Laboratorio Isotopi stabili – INGV Palermo