PROGETTAZIONE DEL SISTEMA CAMPIONAMENTO

Fra tutte le possibilità tecniche individuate in letteratura (v. paragrafo 2.2.5) per il campionamento dei BVOC emessi dalle piante, è stata scelta la tecnica “branch enclosure”. L’intrappolamento e la separazione dall’ambiente esterno dei rami delle piante è stato eseguito utilizzando sacche di Nalophan®, un materiale polimerico cristallino (PET) che non rilascia né assorbe VOC, leggero e resistente e, non da ultimo, più economico di altri materiali analoghi. Il Nalophan® viene generalmente commercializzato in forma tubolare appiattita in bobine da 1 km; le sacche di Nalophan® generalmente vengono confezionate tagliando segmenti della lunghezza desiderata dalla bobina che vengono chiusi alle estremità con semplici fascette di plastica. Una sacca della lunghezza di 45 cm riempita d’aria (o altro fluido) presenta un diametro di 15 cm e una capacità di otto litri.

Si è scelto di utilizzare il campionamento a spazio di testa dinamico non solamente per limitare, per quanto possibile, l’incremento di temperatura e umidità all’interno della sacca ma soprattutto perché in questo modo è possibile campionare, in continuo, il volume d’aria necessario a determinare una quantità di volatili superiore al limite di rivelabilità strumentale. Generalmente, per svolgere un campionamento dinamico, la sacca contenente il branch presenta un flusso entrante di aria (solitamente filtrata) garantito da un compressore o una bombola, che mantiene sempre piena la sacca, evitando che si accartocci sul branch

danneggiando quindi il fogliame, e, al contempo, determina un equivalente flusso in uscita laddove viene posizionata una cartuccia adsorbente in grado di trattenere i BVOC.

Nel presente caso di studio, per ovviare all’implementazione di bombole o compressori e rendere quindi l’intero sistema più maneggevole e funzionale, le sacche di Nalophan® (volume di 8 litri) sono state dotate di un esoscheletro metallico a molla per mantenerle in tensione durante tutta la durata del campionamento.

La sacca presentava ambedue le estremità aperte:

- l’apertura in entrata veniva fissata con delle fascette alla base del ramo scelto per il campionamento, su cui veniva precedentemente arrotolata una striscia di fibra ai carboni attivi (20 x 5 cm) la quale, a sua volta, garantiva al contempo sia il libero flusso dell’aria che la purificazione della stessa da eventuali volatili esogeni interferenti;

- l’apertura in uscita veniva invece collegata per mezzo di un tubo in teflon a una fiala impaccata con materiale adsorbente (Tenax®TA) a sua volta collegata ad una pompa aspirante (GilAirPLUS® Gilian®), situata a valle dell’intero sistema di campionamento che garantiva un flusso costante e programmabile, impostato a 4 L/min in fase di pre-campionamento e a 200 mL/min per il campionamento vero e proprio.

Figura 2.7: schema si funzionamento del sistema di campionamento progettato. 2.6.1.2 Analisi gascromatografica dei BVOC campionati

Una volta eseguito il campionamento, la cartuccia veniva chiusa e riposta in un contenitore refrigerato fino al momento delle analisi di laboratorio necessarie per il riconoscimento e la quantificazione dei BVOC campionati.

Le suddette analisi consistono nella separazione gascromatografica delle specie chimiche raccolte sui Tenax svolta mediante un gascromatografo Agilent 6890 accoppiato ad un detector a spettrometria di massa Agilent 5973 utile per l’identificazione e l’eventuale quantificazione dei segnali cromatografici. L’unità di termodesorbimento (mod. UNITY1 della Markes) posta in testa al gascromatografo è la parte dello strumento in cui vengono alloggiati i Tenax dai quali i BVOC vengono termodesorbiti e quindi trasportati, mediante il gas carrier, lungo la colonna gascromatografica per l’analisi vera e propria. Ogni analisi richiede circa 45 minuti e consente di effettuare, nel corso stesso dell’analisi, il condizionamento termico, ovvero la pulizia, del Tenax in lavoro che quindi è successivamente riutilizzabile per un nuovo campionamento. (v. sezione “Materiali e metodi” – pag. 192 per maggiori specifiche tecniche).

2.6.1.3 Valutazione dei parametri microclimatici e fisiologici

Per la determinazione dei fattori di deviazione in caso di temperatura e/o luce-temperatura dipendenza durante il campionamento sono stati misurati parametri sia ambientali che fisiologici delle piante. Sono state infatti misurate la temperatura e l’umidita relativa, sia dentro che fuori la sacca, mediante un termoigrometro (Environment Meter PCE-EM882 della PCE Group). Per la misurazione della temperatura della foglia è stato usato un termometro infrarosso IR200K. Per la determinazione della PAR, sia dentro che fuori la sacca, è stato usato un radiometro (Quantum Photo Radiometer Thermometer HD 9021). È stata anche valutata la concentrazione totale di VOC fuori e dentro della sacca mediante un contatore a fotoionizzazione (PID) della Tiger®. È stata valutata inoltre la conduttanza stomatica (gL) mediante porometro portatile Portable porometer SC1 della Decagon Devices. Tale parametro fisologico dà indicazioni in merito all’apertura stomatica delle foglie e, se misurato prima e dopo il campionamento, può fornire indicazione qualitative su situazioni di stress provocate dall’enclosure.

Per misurare il potenziale dell’acqua (Ψ o PSI) degli esemplari indagati, sono state raccolte alcune foglie per ognuno di essi; le foglie venivano ad una ad una avvolte in pellicola per alimenti, conservate all’interno di una sacca a tenuta ermetica contenente carta bibula inumidita e così poste in un contenitore refrigerato fino al momento dell’analisi in laboratorio da svolgersi entro tre ore dal campionamento. Lo strumento utilizzato per misurare il potenziale dell’acqua è una camera a pressione (modello 1505D; PMS Instrument Company, Albany, OR, USA).

Al termine di ogni campionamento, i rami venivano staccati dalla pianta al fine di poterne misurare la superficie fogliare totale e la corrispondente massa secca. Ciò si rende necessario volendo calcolare i flussi emissivi che sono per l’appunto misurati come nanogrammi di BVOC per superficie fogliare al secondo (ng/(m²s)), ovvero come nanogrammi per massa secca al secondo (ng/(g·s)) (dettagli di calcolo nel paragrafo 2.6.4.1). Le misurazioni delle aree fogliari sono state svolte mediante scansione delle foglie e successiva analisi delle immagini digitalizzate con il software ImageJ. La massa secca fogliare è stata determinata pesando le foglie di ogni branch a seguito di essiccamento in stufa a 75°C per 48 ore.

2.6.2 CAMPAGNA 2014: VERIFICA DEL SISTEMA DI MONITORAGGIO E PRIMI RISULTATI