CHIMICA

Analisi ICP, una tecnica di laboratorio applicata all’acquariologia marina


Analisi ICP Triton

Negli ultimi anni è diventato sempre più comune l’utilizzo delle analisi ICP nel settore dell’acquariologia. Molti acquariofili, me compreso, hanno utilizzato questa tecnica per “dare un’occhiata” all’acqua delle proprie vasche in un modo che non era mai stato possibile prima.

Iquitos - mangimi tropicali - Colombo

La possibilità di misurare alcuni elementi presenti in concentrazioni estremamente basse è una prospettiva molto allettante, specialmente per chi magari ha qualche problema e non riesce a venirne a capo. Lo Iodio è troppo basso? O forse il Manganese è troppo alto? Magari quella pocillopora sta cambiando colore perchè non c’è abbastanza Ferro?, ecc. Tutte queste domande sembra che finalmente possano avere una risposta grazie alle analisi ICP.

Prima di vedere se è proprio così, cerchiamo di capire in cosa consiste questa tecnica.

Che cos’è l’analisi ICP-OES?

L’acronimo inglese ICP-OES sta per “Inductive Coupled Plasma” e “Optical Emission Spectroscopy“, in italiano “spettrometria di emissione ottica al plasma con accoppiamento induttivo“. Questa tecnica consente di analizzare la composizione chimica di vari tipi di campioni liquidi, ad es. acqua potabile, acque reflue o acqua di mare. Sia la strumentazione che il processo analitico sono molto complicati per cui cercherò di descriverli senza entrare troppo nei dettagli. Quello che invece è interessante è l’applicazione che questa tecnologia può avere nel campo dell’acquariologia marina. Grazie all’analisi ICP è possibile infatti determinare in modo preciso la concentrazione di molti elementi presenti in acqua marina, in particolare si può conoscere la concentrazione di: Li, Si, I, Ba, Mo, Ni, Mn, Be, Cr, Co, Fe, V, Zn, Hg, Se, Cd, Sn, Sb, As, Al, Pb, Ti, Cu, La, Sc, W, Na, Ca, Mg, K, Br, B, Sr, S, P, PO4. Inoltre è possibile conoscere la salinità ed il KH del campione analizzato. L’estrema sensibilità dell’analisi permette di rilevare concentrazioni nell’ordine dei microgrammi, cioè 0,001 milligrammi. Per rendere l’idea, i parametri a cui facciamo riferimento di solito quando pensiamo all’acqua di mare sono Calcio, Magnesio, Carbonati, ecc, che vengono espressi in decine o centinaia di milligrammi per litro.

Acropora sp.
Acropora sp.

La strumentazione analitica

Le apparecchiature necessarie per eseguire una analisi ICP-OES sono 2: un ICP, cioè uno strumento in grado di produrre una torcia al plasma, ed un EOS, cioè uno spettrometro ottico. La funzione della torcia al plasma è quella di bruciare (ionizzare) il campione, mentre la funzione del rilevatore ottico di spettri è quella di individuare le radiazioni emesse dal campione ionizzato. In particolare, dopo che il campione viene inserito all’interno dello strumento, viene convertito in un aerosol di goccioline attraverso un processo chiamato nebulizzazione. L’aerosol viene quindi trasportato al plasma dove gli atomi e gli ioni subiscono un processo di eccitazione seguito dall’emissione di radiazioni caratteristiche. La radiazione viene rilevata e convertita in un segnale elettrico che viene utilizzato per risalire al tipo di analita che ha emesso tale radiazione e alla sua concentrazione.

Analisi ICP-OES come funzionano?
Schema dell’analisi ICP-OE

Le applicazioni in acquariologia

Proprio per le caratteristiche sopra descritte, da qualche tempo ormai, viene utilizzata anche per analizzare l’acqua dei nostri acquari. Il primo produttore ad averla utilizzata a tale scopo è stato Triton, con il suo sistema di gestione che non prevede i cambi d’acqua, a seguire altre compagnie hanno lanciato i loro test ICP sul mercato, come Fauna Marin, ATI e Aquaforest.

Stylophora subseriata Rot
Stylophora subseriata Rot

Questo è un esempio di come può apparire il risultato di una analisi ICP, il campione è della mia vasca ed è stato prelevato a Luglio 2018.

Analisi ICP-OES
Tabella dei risultati delle analisi

Ora che abbiamo le idee più chiare sulla tecnica e ne abbiamo capito le potenzialità cerchiamo di comprendere se effettivamente le analisi ICP rappresentano la svolta nelle analisi dell’acqua marina.

Acropora shortcake strawberry
Acropora shortcake strawberry

I problemi delle analisi ICP-OES

Purtroppo, a mio avviso, non è proprio così. Infatti se analizziamo il discorso in maniera più approfondita possiamo rilevare alcuni problemi. Comincerei con quello che secondo me è il più importante, e cioè l’estrema sensibilità della tecnica analitica. Infatti, se consideriamo le concentrazioni che lo strumento può rilevare, possiamo immaginare come il minimo errore e/o la minima imprecisione possa influenzare significativamente i risultati delle analisi. Gli errori, per esempio, possono derivare da:

  • Gestione del campione non adeguata
  • Tempo che intercorre dal prelievo del campione alle analisi (fenomeni di precipitazione, attività batterica, ecc)
  • Stato di manutenzione dello strumento
  • Esperienza dell’operatore

A conferma di ciò, riporto un esempio in cui uno stesso campione, spedito a compagnie diverse, ha prodotto risultati diversi fra loro, addirittura alcuni elementi risultavano maggiori o minori del 50 – 60 – 70% fra una compagnia e l’altra.

E’ chiaro che differenze così elevate non possono dipendere da fenomeni avvenuti all’interno del campione.

Acropora loisette
Acropora loisette

Un’altro aspetto da non sottovalutare è che spesso, le compagnie che offrono i test, vendono anche prodotti e integratori, per cui diciamo che potrebbero anche esserci dei motivi di business dietro ad alcuni risultati delle analisi. Con questo non voglio dire che tutte le analisi sono sbagliate o che i produttori dei test non siano in grado di fornire risultati accurati, sicuramente la maggior parte delle analisi sono sufficientemente precise, e di conseguenza molto utili per noi acquariofili. Vorrei far riflettere però sul fatto che non è sufficiente avere uno strumento molto sofisticato e costoso per garantire sempre dei dati precisi.

Test ICP OES Fauna Marin
Test ICP OES Fauna Marin

Conclusioni

In conclusione credo che la tecnologia ICP applicata all’acquariologia abbia sicuramente delle potenzialità e possa rappresentare il futuro per quello che riguarda la determinazione delle cause di alcune situazioni in acquario, tuttavia credo che, attualmente, l’osservazione giornaliera degli animali ed i cambi d’acqua siano ancora il metodo migliore per capire e risolvere determinati problemi