Nel mondo esistono numerose aree con suoli inquinati. I suoli possono essere inquinati da minerali e composti organici o metallici di origine naturale e sintetica.
Con l'aumentare della popolazione cresce l'interesse per bonificare le aree inquinate. Tuttavia un impedimento per la bonifica dei suoli è rappresentato dalla mancanza di opzioni di valutazione sull'efficacia dei costi. Di conseguenza i ricercatori stanno lavorando su nuove tecnologie, o combinazioni di tecnologie, per velocizzare e facilitare i processi di bonifica.
Il Professore David C. Weindorf del Dipartimento di scienze del suolo e della pianta alla Texas Tech University e il professore assistente Somsubhra Chakraborty, dell'Indian Institute of Technology di Kharagpur in India hanno scoperto una soluzione conveniente e portatile di analisi dei suoli che combina i dati ottenuti mediante due tecnologie: visibile e nel quasi infrarosso (Vis-NIR) e fluorescenza a raggi X.
Questo modello predittivo può mettere in relazione lo spettro della riflettanza diffusa Vis-NIR ai dati elementari forniti dalla tecnologia XRF. Di seguito ne descriveremo il funzionamento:
Definizione della relazione tra Vis-NIR e XRF per l'analisi dei suoli
Per quelli che non hanno dimestichezza con la tecnologia Vis-NIR: questa tecnologia emette luce nel visibile e quasi infrarosso nel suolo, come una torcia elettrica. Parte della luce viene riflessa verso la sonda a contatto e trasmessa attraverso un cavo a fibra ottica a uno spettroradiometro a zaino dove le lunghezze d'onda della luce riflessa sono determinate in modo preciso da 350 nm a 2500 nm, con intervalli di 1 nm.
Separatamente, l'analizzatore XRF acquisisce i dati elementari mediante una scansione complementare. In seguito gli algoritmi di apprendimento automatico (es. regressione a foresta casuale e albero di regressione potenziato) sono usati per combinare i dataset per predire l'analita di interesse.
Fondamentalmente lo spettro Vis-NIR viene usato come fonte principale di dati di modellazione mentre i dati elementari XRF sono aggiunti al modello come dati ausiliari. Questa combinazione dei dati di modellazione ha ripetutamente dimostrato di essere più precisa di qualunque sensore in isolamento.
La capacità di rilevamento delle due tecnologie sono complementari. La tecnologia VIs-NIR è molto sensibile all'umidità e ai composti organici di carbonio. Invece la tecnologia XRF assicura un efficiente rilevamento per numerosi elementi con implicazioni di tipo ambientale e agronomico (es. elementi essenziali delle piante e metalli pesanti).
Queste metodologie sono state applicate a livello globale in diversi ambienti: dalle miniere e le discariche a aree con fuoriuscite di petrolio e terreni incolti.
Una scoperta riconosciuta
Questa scoperta innovativa non è passata inosservata. Nel 2018, i Dott. Weindorf e Chakraborty hanno ottenuto un brevetto per la determinazione delle proprietà di un campione di suolo mediante la tecnologia Vis-NIR con l'XRF. Inoltre hanno diversi altri brevetti in fase di analisi per tecnologie e innovazioni correlate.
Le loro ricerche sono state pubblicate su numerose riviste scientifiche e ha portato a stringere collaborazioni con l'esercito degli Stati Uniti e la NASA. Di seguito due autorevoli studi:
- Development of a Hybrid Proximal Sensing Method for Rapid Identification of Petroleum Contaminated Soils
- Synthesized Use of Vis-NIR DRS and PXRF for Soil Characterization: Total Carbon and Total Nitrogen
Quale tipo di strumento XRF ha utilizzato il Dott. Weindorf per la propria ricerca? Siamo fieri nell'affermare che si tratta del nostro analizzatore XRF portatile Vanta™.
Guarda questo video acquisito alla Texas Tech University dove il Dott. Weindorf spiega come l'analizzatore XRF Vanta e lo spettrometro Vis-NIR possono operare in modo combinato per aiutare i ricercatori a comprendere meglio l'ambiente che ci circonda.
Video fornito dal Dott. David Weindorf
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Il Dott. Weindorf (a sinistra) e il suo studente, Autumn Acree, (a destra)analizzano il suolo in Romania mediante gli analizzatori XRF portatili Vanta.
Maggior informazioni sulle analisi ambientali e del suolo mediante la tecnologia XRF è possibile trovarle nel nostro catalogo Vanta per le valutazioni ambientali.
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