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Laboratorio Analisi Mercurio “Barbara Nisi”

Il laboratorio Analisi Mercurio “Barbara Nisi”è ospitato nei locali della UOS dell’IGG di Firenze.

Il Laboratorio

Il laboratorio è frutto di un’idea condivisa che è stata fortemente perseguita dalla nostra compianta amica e collega Dott.ssa Barbara Nisi, recentemente scomparsa, alla cui memoria questo laboratorio è dedicato.

La principale attività del Laboratorio Analisi Mercurio “Barbara Nisi” è rivolta ad indagini geochimico-ambientali e alla distribuzione del mercurio nelle matrici ambientali (acqua, suolo/sedimento/roccia e aria) e biologiche, grazie all’esperienza acquisita durante le operazioni di messa in sicurezza nell’ex-area mineraria di Abbadia San Salvatore (Mt. Amiata, Siena) e in altri contesti sia naturali che antropici.

L’analizzatore portatile Lumex RA-915M, in particolare, consente la misurazione in tempo reale delle concentrazioni di mercurio gassoso elementare (Hg0) nell’aria (response time=1 sec) sfruttando la tecnica della spettrofotometria di assorbimento atomico con polarizzazione della luce modulata ad alta frequenza e correzione Zeeman (ZAAS-HFM), necessaria per eliminare le possibili interferenze legate alla presenza di impurità quali il vapore acqueo. L’uso accoppiato dell’analizzatore RA-915M, del regolatore di flusso RP-92 e del sistema di gorgogliamento dedicato permette l’analisi del Hg totale disciolto nelle acque (d.l. = 10 ng/L, fino a 4 µg/L), mentre l’utilizzo combinato dell’analizzatore RA-915M con lo specifico pirolizzatore (PYRO-915+) consente di effettuare la determinazione del contenuto in Hg in suoli, rocce, acque e matrici biologiche con un ampio intervallo analitico (da ppb a migliaia di ppm). Le indagini condotte prevalentemente nelle ex-aree minerarie amiatine hanno prodotto numerose pubblicazioni su riviste internazionali peer-review. Recentemente, sono stati pubblicati due articoli che, tramite la tecnica del desorbimento termico (PYRO-915+), hanno permesso di effettuare la speciazione del mercurio in suoli e sedimenti fluviali.

Strumenti

  • Analizzatore del mercurio gassoso elementare (Hg0): LUMEX RA-915M
  • Sistema di riduzione del flusso con annesso sistema di gorgogliamento: LUMEX RP-92
  • Pirolizzatore per la determinazione di contenuto e speciazione di Hg: LUMEX PYRO-915+
  • Software LUMEX RAPID per la gestione analitica della strumentazione LUMEX con PC Msi
  • Fluorescenza Atomica: PSA Merlin, PSA Excalibur
  • Bagno termostatico: JULABO FT 401
  • Kit per l’analisi di Hg0 da gas interstiziali dei suoli
  • Kit per la determinazione dei flussi di Hg0 dai suoli tramite camera statica
  • Muffole fino a 350 °C e 1100 °C: TCF 120 e GEFFRAN 1600 P
  • Bilancia analitica: Sartorius ENTRIS II
  • Piastra scaldante: Velp REC
Lumex RA-915M + regolatore di flusso Lumex RP-92 + sistema di gorgogliamento
Lumex RA-915M + sistema di pirolizzazione Lumex Pyro-915+

Personale e Contatti

Il personale del laboratorio chimico isotopico è composto da:

Contatti:

  • Dott. Jacopo Cabassi:
    055 2757482

Metodi e Applicazioni

I principali metodi utilizzati sono:

  • Misurazione in tempo reale delle concentrazioni di mercurio nell’aria
  • Analisi del Hg totale disciolto nelle acque in un ampio range di concentrazioni (da ng/L a mg/L)
  • Determinazione del contenuto in Hg in suoli, sedimenti, rocce e matrici biologiche in un ampio intervallo analitico (da ppb a decine di ppm)
  • Speciazione del mercurio in matrici solide

Applicazioni:

  • Indagini ambientali su matrici geologiche e biologiche arricchite in Hg
  • Valutazione della contaminazione da Hg in diversi contesti naturali ed antropizzati
  • Comprensione delle dinamiche di speciazione
  • Partecipazione ed implementazione nell’ambito della UNEP Global Mercury Partnership

Progetti e Interessi Scientifici

Il laboratorio è stato ed è attivamente utilizzato in convenzioni e progetti scientifici, tra cui:

  • 2023: Mediate II – Monitoraggio gEochimico di parametri chimico-fisici e degli elementi in traccia (selenio, ferro, alluminio, cadmio, mercurio, nichel, cromo totale e cromoVI) su 15 siti selezionati nelle acque di falda Di Isola cAsTElluccio (Capolona, Arezzo) per il periodo Gennaio 2023 – Dicembre 2023.e bi-fasiche (liquido + vapore) ricche in liquido e mono-fasiche nella calcite; (C) Inclusione bi-fasica (liquido + vapore) ricca in liquido nella calcite.
  • 2025-2029: LIFE HERMES – Harmonized Efforts for Reducing Mercury Emissions Safely, Coordinating Beneficiary: Minas de Almadén y Arrayanes, S.A., S.M.E. (Mayasa)
  • 2025-2027: DiSTeM-Hg – Analisi delle precipitazioni atmosferiche e dei suoli/sedimenti per determinarne la concentrazione e stimare i flussi di mercurio (Hg) derivanti dalla deposizione atmosferica nell’area di studio del Mt. Etna – collaborazione con Università di Palermo (DISTEM-UNIPA) nell’ambito del progetto PRIN 2022 “An experimental minero-petrological model of sulphide assisted Hg spEciation applied to volcano MonitoRing and sEdimentary recordS” (HERMES).
  • 2025-2026:Moni-Metals – Monitoraggio mensile biennale di parametri fisico-chimici ed elementi in traccia nelle acque di falda di Isola Castelluccio (Capolona, Arezzo) per il periodo Gennaio 2025 – Dicembre 2026.
  • 2025: Indagini geochimiche ed isotopiche di acque sotterranee nell’area di San Zeno (Arezzo), in collaborazione con ARPAT
  • 2023-2026: IRGIE – Inventario delle Risorse Geotermiche delle Isole Eolie – convenzione di ricerca con INGV nell’ambito del progetto POC finanziato dal Dipartimento dell’Energia della Regione Siciliana – Assessorato dell’Energia e dei Servizi di Pubblica Utilità.
  • 2024-2025: Task PNRR: Computational methods for investigating complex geochemical systems with spacial-temporal attributes del Centro Nazionale per simulazioni, calcolo e analisi dei dati ad alte prestazioni (CN1, PNRR missione 4 – Istruzione e Ricerca). Responsabile Prof.ssa Antonella Buccianti (UNIFI).
  • 2024-2025: Task PNRR: Abiotic and biotic complex interaction dynamics and environmental stressors in riverine ecosystems: innovative multilevel data-driven modeling approaches del Centro Nazionale per la Biodiversità (CN5, PNRR missione 4 – Istruzione e Ricerca). Responsabile Prof.ssa Antonella Buccianti (UNIFI).
  • 2023-2024: Replica II – MonitoRaggio mEnsile di Parametri chimici relativi ad elementi in traccia (selenio, ferro, alluminio, cadmio, mercurio, nichel, cromo totale e cromoVI) nelle acque di faLda di Isola Castelluccio (Capolona, Arezzo) per il periodo Gennaio 2024 – Dicembre 2024.

Pubblicazioni

  • Meloni, F., Gozzi, C., Cabassi, J., Nisi, B., Rappuoli, D., & Vaselli, O. (2026). Integrating Compositional Data Analysis (CoDA) and Random Forest for lithology-specific geochemical baseline determination. Science of the Total Environment, 1011, 181169. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2025.181169.
  • Meloni, F., Dinelli, E., Cabassi, J., Nisi, B., Montegrossi, G., Rappuoli, D., & Vaselli, O. (2025). Provenance and distribution of potentially toxic elements (PTEs) in stream sediments from the eastern Hg-district of Mt. Amiata (central Italy). Environmental Geochemistry and Health, 47(4), 123. https://doi.org/10.1007/s10653-025-02434-8.
  • Meloni, F., Calabrese, S., Vaselli, O., Capecchiacci, F., Ciani, F., Brusca, L., Bellomo, S., D’Alessandro, W., Daskalopoulou, K., Venturi, S., Nisi, B., Rappuoli, D., Tassi, F., Cabassi, J., (2024). Active Moss Biomonitoring of Mercury in the Mine-Polluted Area of Abbadia San Salvatore (Mt. Amiata, Central Italy). Toxics, 13(1), 2. https://doi.org/10.3390/toxics13010002.
  • Meloni F., Higueras L.P., Cabassi J., Nisi B., Rappuoli D., Vaselli O. (2024). Thermal desorption technique to speciate mercury in carbonate, silicate, and organic-rich soils. Chemosphere, 365, (2024) 143349. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2024.143349.
  • Meloni, F.; Montegrossi, G.; Cabassi, J.; Bianchi, F.; Nisi, B.; Rappuoli, D.; Vaselli, O. (2024). Geochemical Surveys of Ground and Surface Waters in the Abandoned Hg-Mine of Abbadia San Salvatore (Central Italy): A Preparatory Investigation before Remediation. Water 2024, 16, 1210. https://doi.org/10.3390/w16091210.
  • Morelli, G., Ciani, F., Cocozza, C., Costagliola, P., Fagotti, C., Friani, R., … & Rimondi, V. (2024). Riparian trees in mercury contaminated riverbanks: An important resource for sustainable remediation management. Environmental Research, 257, 119373. https://doi.org/10.1016/j.envres.2024.119373.
  • Meloni, F., Nisi, B., Gozzi, C., Rimondi, V., Cabassi, J., Montegrossi, G., Rappuoli, D., Vaselli, O. (2023). Background and geochemical baseline values of chalcophile and siderophile elements in soils around the former mining area of Abbadia San Salvatore (Mt. Amiata, southern Tuscany, Italy). Journal of Geochemical Exploration. 255, 107324. https://doi.org/10.1016/j.gexplo.2023.107324.
  • Meloni, F., Farieri, A., Higueras, P. L., Esbrí, J. M., Nisi, B., Cabassi, J., Rappuoli, D., Vaselli, O. (2023). Mercury distribution in plants and soils from the former mining area of Abbadia San Salvatore (Tuscany, Central Italy). Environmental Geochemistry and Health. https://doi.org/10.1007/s10653-023-01739-w.
  • Nannoni, A., Meloni F., Benvenuti M., Cabassi J., Ciani F., Costagliola P., Fornasaro, S., Lattanzi P., Lazzaroni M., Nisi B., Morelli G., Rimondi V. and Vaselli O. (2022). Environmental impact of past Hg mining activities in the Monte Amiata district, Italy: A summary of recent studies. AIMS Geosciences, 8(4), 525–551. https://doi.org/10.3934/geosci.2022029.
  • Lazzaroni, M., Vetuschi Zuccolini, M., Nisi, B.; Cabassi, J., Caliro, S., Rappuoli, D., Vaselli, O. (2022). Mercury and Arsenic Discharge from Circumneutral Waters Associated with the Former Mining Area of Abbadia San Salvatore (Tuscany, Central Italy). International Journal of Environmental Research and Public Health, 19, 5131. https://doi.org/10.3390/ijerph19095131.
  • Cabassi, J., Lazzaroni, M., Giannini, L., Mariottini, D., Nisi, B., Rappuoli, D., Vaselli, O. (2022). Continuous and near real-time measurements of gaseous elemental mercury (GEM) from an Unmanned Aerial Vehicle: A new approach to investigate the 3D distribution of GEM in the lower atmosphere. Chemosphere, 288, 132547. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2021.132547.
  • Fornasaro, S., Morelli, G., Costagliola, P., Rimondi, V., Lattanzi, P., & Fagotti, C. (2022). Total mercury mass load from the Paglia–Tiber River system: The contribution to Mediterranean Sea Hg budget. Toxics, 10(7), 395. https://doi.org/10.3390/toxics10070395.
  • Fornasaro, S., Morelli, G., Rimondi, V., Fagotti, C., Friani, R., Lattanzi, P., & Costagliola, P. (2022). The extensive mercury contamination in soil and legacy sediments of the Paglia River basin (Tuscany, Italy): Interplay between Hg-mining waste discharge along rivers, 1960s economic boom, and ongoing climate change. Journal of Soils and Sediments, 22(2), 656-671. https://doi.org/10.1007/s11368-021-03129-0.
  • Meloni, F., Montegrossi, G., Lazzaroni, M., Rappuoli, D., Nisi, B., Vaselli, O. (2021). Total and Leached Arsenic, Mercury and Antimony in the Mining Waste Dumping Area of Abbadia San Salvatore (Mt. Amiata, Central Italy). Applied Sciences, 11, 7893. https://doi.org/10.3390/app11177893.
  • Cabassi, J., Venturi, S., Di Bernardo, F., Nisi, B., Tassi, F., Magi, F., Ricci, A., Picchi, G., Vaselli, O. (2021). Flux measurements of gaseous elemental mercury (GEM) from the geothermal area of “Le Biancane” natural park (Monterotondo Marittimo, Grosseto, Italy): biogeochemical processes controlling GEM emission. Journal of Geochemical Exploration, 228, 106824, https://doi.org/10.1016/j.gexplo.2021.106824.
  • Vaselli, O., Lazzaroni, M., Nisi, B., Cabassi, J., Tassi, F., Rappuoli, D., Meloni, F. (2021). Discontinuous Geochemical Monitoring of the Galleria Italia Circumneutral Waters (Former Hg-Mining Area of Abbadia San Salvatore, Tuscany, Central Italy) Feeding the Fosso Della Chiusa Creek. Environments, 8, 15. https://doi.org/10.3390/environments8020015.
  • Lazzaroni, M.; Nisi, B.; Rappuoli, D.; Cabassi, J.; Vaselli, O. (2020). A New Low-Cost and Reliable Method to Evaluate the Release of Hg0 from Synthetic Materials. Processes, 8, 1282. https://doi.org/10.3390/pr8101282.
  • Pasquetti, F., Vaselli, O., Zanchetta, G., Nisi, B., Lezzerini, M., Bini, M., Mele, D. (2020). Sedimentological, Mineralogical and Geochemical Features of Late Quaternary Sediment Profiles from the Southern Tuscany Hg Mercury District (Italy): Evidence for the Presence of Pre-Industrial Mercury and Arsenic Concentrations. Water, 12(7), 1998. https://doi.org/10.3390/w12071998.