Dipartimento di
Scienze Ambientali, Informatica e Statistica

Ice cores, Isotopic and Environmental Geochemistry

Il laboratorio ha un approccio multidisciplinare, caratteristico delle Scienze Ambientali, che spazia in temi di ricerca tra geologia, chimica, glaciologia, biologia, epidemiologia e modellistica. Ci sono 3 linee di ricerca principali.

  • La prima linea di ricerca si concentra sugli studi paleoambientali e paleoclimatologici, con particolare attenzione all’interpretazione climatica dei record degli isotopi stabili (δ¹⁸O, δ¹⁷O, δ²H ed eccesso di deuterio). Questi studi vengono condotti su carote di ghiaccio, neve e firn prelevati in regioni polari, come l’Antartide e l’Artide, nonché in ambienti alpini. L’obiettivo è migliorare la comprensione delle variazioni climatiche del passato e ricostruire le dinamiche del sistema climatico terrestre su diverse scale temporali. L’analisi isotopica fornisce preziose informazioni sui processi atmosferici e sulla circolazione delle masse d’aria nel passato, permettendo di identificare cambiamenti nella temperatura, nei regimi di precipitazione e nei bilanci idrici. Inoltre, i principi della geochimica isotopica vengono applicati anche in studi idrologici e oceanografici, contribuendo alla comprensione delle interazioni tra l’atmosfera, l’idrosfera e la criosfera, nonché alla valutazione dell’impatto dei cambiamenti climatici attuali sugli ecosistemi acquatici.
  • La seconda linea di ricerca è incentrata sulla chimica dell’atmosfera, con particolare attenzione alla caratterizzazione chimico-fisica degli aerosol e alla valutazione dell’inquinamento atmosferico. L’obiettivo principale è approfondire la comprensione dei processi che regolano la qualità dell’aria, combinando approcci analitici avanzati e modellizzazione ambientale. Le attività di ricerca comprendono l’identificazione e quantificazione delle sorgenti di emissione degli inquinanti atmosferici, l’applicazione di tecniche chemiometriche innovative per l’analisi spazio-temporale della qualità dell’aria e lo studio di serie storiche per individuare tendenze, ciclicità e anomalie nei livelli di inquinamento. Inoltre, particolare attenzione è rivolta anche (i) all’analisi del trasporto regionale e transfrontaliero degli inquinanti e (ii) alla valutazione dell’esposizione della popolazione agli inquinanti atmosferici e i potenziali impatti sulla salute pubblica. Questo approccio integrato permette non solo di migliorare la conoscenza dei processi atmosferici, ma anche di fornire basi scientifiche solide per lo sviluppo di strategie di mitigazione efficaci, supportando politiche ambientali volte alla riduzione dell’inquinamento e alla tutela della salute umana.
  • La terza linea di ricerca studia l'ecoidrologia di sistemi agro-forestali. Attraverso l'analisi degli isotopi stabili dell'acqua (18O, 17O e 2H) si mira a tracciare la provenienza delle precipitazioni e stimare la profondità di assorbimento radicale delle piante. Attraverso il confronto tra la firma isotopica delle precipitazioni, delle acque del suolo a diverse profondità e della linfa xilematica delle piante, è possibile determinare quali riserve idriche vengano utilizzate dalla vegetazione. Questo approccio consente di comprendere le strategie di approvvigionamento idrico delle piante in diversi contesti climatici ed ecologici, supportando la gestione sostenibile delle risorse idriche e la conservazione degli ecosistemi.

Il gruppo si occupa anche di geochimica ed inquinamento in varie matrici geologiche ed ambientali, come rocce, sedimenti, fertilizzanti, biomassa, fanerogame marine, specie ittiche, ecc.

Gruppo di ricerca

Collaboratori

  • Flavia Visin (Tecnico di laboratorio)
  • Giuliano Dreossi (Tecnico di laboratorio)
  • Daniele Zannoni (Assegnista Marie Curie)
  • Claudio Stefanini (Assegnista progetto AIR-FLOC)
  • Vittoria Posocco (Ttolare di borsa di ricerca)
  • Mirco Peschiutta (Dotorando Sc. Ambientali)
  • Agnese Petteni (Dottoranda Sc. Polari)
  • Enrico Biscaro (Dottorando Sc. Polari)
  • Stefania Squizzato (Cultrice della materia)
  • Ilaria Crotti (Cultrice della materia; Joint Research Centre in Ispra)
  • Giancarlo Rampazzo (Senior researcher)

Collaborazioni

Pubblicazioni

  • Dreossi, G., Masiol, M., Stenni, B., Zannoni, D., Scarchilli, C., Ciardini, V., Casado, M., Landais, A., Werner, M., Cauquoin, A. and Casasanta, G., 2024. A decade (2008–2017) of water stable isotope composition of precipitation at Concordia Station, East Antarctica. The Cryosphere, 18(9), 3911-3931. https://doi.org/10.5194/tc-18-3911-2024
  • Landais, A., Stenni, B., Masson-Delmotte, V., Jouzel, J., Cauquoin, A., Fourré, E., Minster, B., Selmo, E., Extier, T., Werner, M. and Vimeux, F., 2021. Interglacial Antarctic–Southern Ocean climate decoupling due to moisture source area shifts. Nature Geoscience, 14(12), 918-923. https://doi.org/10.1038/s41561-021-00856-4
  • Masiol, M., Zannoni, D., Stenni, B., Dreossi, G., Zini, L., Calligaris, C., Karlicek, D., Michelini, M., Flora, O., Cucchi, F. and Treu, F., 2021. Spatial distribution and interannual trends of δ18O, δ2H, and deuterium excess in precipitation across North-Eastern Italy. Journal of Hydrology, 598, 125749. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2020.125749
  • Masiol, M., Squizzato, S., Formenton, G., Khan, M.B., Hopke, P.K., Nenes, A., Pandis, S.N., Tositti, L., Benetello, F., Visin, F. and Pavoni, B., 2020. Hybrid multiple-site mass closure and source apportionment of PM2. 5 and aerosol acidity at major cities in the Po Valley. Science of the Total Environment, 704, 135287. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.135287
  • Masiol, M., Squizzato, S., Rich, D.Q. and Hopke, P.K., 2019. Long-term trends (2005–2016) of source apportioned PM2.5 across New York State. Atmospheric Environment, 201, 110-120. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2018.12.038
  • Stenni, B., Curran, M.A., Abram, N.J., Orsi, A., Goursaud, S., Masson-Delmotte, V., Neukom, R., Goosse, H., Divine, D., Van Ommen, T. and Steig, E.J., 2017. Antarctic climate variability on regional and continental scales over the last 2000 years. Climate of the Past, 13(11), 1609-1634. https://doi.org/10.5194/cp-13-1609-2017

Casi di studio

  • Variabilità climatica antartica attraverso l'analisi di isotopi stabili in acqua in campioni di carote di ghiaccio
  • Composizione isotopica delle precipitazioni raccolte presso la stazione Concordia, nell'Antartide orientale
  • Composizione isotopica delle precipitazioni raccolte nell'Italia nord-orientale
  • Elementi nocivi nei concimi fosfatici: conformità al nuovo Regolamento Europeo 2019/1009
  • Source apportionment del particolato aerodisperso
  • Emissioni di combustione di biomasse e loro invecchiamento nell'atmosfera
  • Tendenze a lungo termine dell'inquinamento atmosferico in ambienti remoti e antropizzati
  • Analisi dei metalli pesanti in specie ittiche, molluschi, fanerogame marine
  • Analisi dell’inquinamento dell’aria e del ciclo idrologico in ambienti montani
  • Analisi della composizione isotopica nelle carote di ghiaccio utilizzando la tecnica laser ablation (LA) accoppiata alla spettroscopia CRDS
  • Analisi della variabilità del ghiaccio marino stagionale attraverso lo studio di alogeni in record glaciali

Strumentazione

Strumenti di analisi in laboratorio

  • CRDS (cavity ring-down spectroscopy) PICARRO L2130-i analizzatore di isotopi e concentrazione di gas per analisi simultanee di δ18O e δ2H in solidi, liquidi e vapore
  • 2 CRDS (cavity ring-down spectroscopy) PICARRO L2140-i analizzatore di isotopi e concentrazione di gas per analisi simultanee di δ18O, δ17O e δ2H in solidi, liquidi e vapore; l'analizzatore determina anche valori di eccesso di deuterio ed eccesso di 17O
  • Modulo ad induzione (induction module) PICARRO A0213 per analisi isotopiche dell'acqua legata alla matrice con elevati solidi totali disciolti
  • IRMS (isotope ratio mass spectrometer) Thermo Scientific DeltaQ, con analizzatore elementare (elemental analyzer), IsoLink, GasBench Plus, Dual inlet e ConFlow IV per analisi delle abbondanze isotopiche di 13C, 15N, 34S, 18O e 2H in campioni solidi, liquidi e gassosi
  • An ArF* excimer Laser Ablation system (Teledyne CETAC Photon Machines, Analyte Excite) accoppiato ad uno spettroscopio CRDS (Picarro, L-2130i)
  • Forno a Microonde Milestone Ethos UP
  • ICP-OES (inductively coupled plasma optical emission spectrometry) Perkin-Elmer Optima 5300 DV per analisi elementare
  • Granulometro Laser Malvern Panalytical Mastersizer 3000
  • Vibro-setacciatore Retsch AS200 control


Campionatori ed analizzatori da campo 

  • Spettrometro SMPS (Scanning Mobility Particle Sizer Spectrometer) TSI 3938W50-CEN10, comprendente il classifier TSI 3082, il DMA (differential mobility analyzer) TSI 3083 conforme Tropos, il CPC (condensation particle counter) TSI 3750 e un neutralizzatore Advanced Aerosol Neutralizer (Soft X-Ray)
  • Campionatori per particolato “basso volume” Tecora Skypost HV.
  • Stazioni meteorologiche DAVIS Vantage Pro2 plus wireless con anenometro, pluviometro e sensori di temperatura ed umidità del suolo a 4 profondità
  • Pluviometri conformi alla rete GNIP della IAEA

Progetti di ricerca

  • Progetto iNEST "Interconnected Nord-Est Innovation Ecosystem", sottomesso nell’ambito del programma PNRR "Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza", Proposer: Università degli Studi di Padova, affiliazione allo Spoke: 1.
  • H2020-MSCA-ITN-2020 Progetto "Research and training network on understanding Deep icE corE Proxies to Infer past antarctiC climatE dynamics – DEEPICE" / Durata: 48 mesi / Progetto iniziato a gennaio 2021. (https://deepice.cnrs.fr/)
  • Marie Sklodowska-Curie Global Fellowship (H2020 - IF, 101018266, MICRO-CLIMATE), at Ca' Foscari University, Venice, Italy and the Climate Change Institute, University of Maine, USA. Durata: 36 mesi. Progetto attivo. www.unive.it/micro-climate
  • Progetto "Abrupt climate change and Greenland ice cover in a high-resolution ice core record", funded by Programma di Ricerche in Artico / Consiglio Nazionale delle Ricerche, Italy. Durata: 24 mesi. Progetto attivo.
  • Marie Curie "plus one" extension grant by Ca’Foscari University of Venice, Durata: 12 mesi, Progetto concluso.
  • Marie Sklodowska-Curie Individual Fellowship (H2020 - IF, 790280, GOLD-ICE), at Ca' Foscari University, Venice, Italy. Durata: 24 mesi. Progetto concluso. www.unive.it/gold-ice
  • PNRA18_00098-A Progetto "TALDEEP - Paleoclimate reconstruction from the deep part of the TALDICE ice core" / Durata: 24 mesi / Finanziato dal MIUR nell’ambito del Programma nazionale di ricerca in Antartide / Progetto attivo.
  • Progetto INTERREG IT-SLO – ACQUAVITIS "Innovative solutions for the efficient use of water in cross-border viticulture" / Finanziato dalla UE / Durata: 24 mesi / Progetto attivo. (https://www.ita-slo.eu/en/acquavitis)
  • Progetto EU Beyond EPICA / Durata: 6 anni / Finanziato dalla UE (RIA UE accordo di sovvenzione n. 815384) – Contratto di terze parti con UniVE/ Progetto attivo (https://www.beyondepica.eu/en/)
  • PNRA16_00049 – B Progetto "East Antarctic International Ice Sheet Traverse (EAIIST)" / Durata: 24 mesi / Finanziato dal MIUR nell’ambito del Programma nazionale di ricerca in Antartide / Progetto attivo.
  • Progetto PNRA16_00008 – A2 "Study of the Solar Forcing over the Holocene from a new Dome C Ice Core – SOLARICE" / Finanziato dal MIUR nell’ambito del Programma nazionale di ricerca in Antartide / Progetto attivo al CNR.
  • PNRA 2013/B2.11 Progetto "IPICS-2kyr-Italy second phase: the climate reconstruction" / Durata: 24 mesi / Progetto concluso.
  • PNRA 2013/AC3.05 Project "Precipitation Retrieval at Concordia (PRE-REC)"" / Durata: 24 mesi / Progetto concluso.
  • Progetto CHEERS "Chemical and Physical Properties and Source Apportionment of Airport Emissions in the context of European Air Quality Directives" / Durata: 24 mesi / Finanziato dalla Comunità europea nell’ambito di FP7-PEOPLE-2012-IEF (Marie Curie IEF Progetto n.328542) / Progetto concluso.
  • Fondazione europea per la scienza Progetto n. 09-PolarCLIMATE-FP-012 "HOLOCLIP" (Holocene climate variability at high-southern latitudes: an integrated perspective) / Durata: 36 mesi / Progetto concluso.
  • Progetto n. 009/A2.09 "IPICS-2kyr-Italy" – Programma nazionale di ricerca in Antartide (PNRA) / Durata: 24 mesi / Progetto concluso.
  • PRIN 2009 "Variability and geographic provenance of eolian dust in Antarctica during the late Quaternary: a multi-parametric approach with the use of cutting-edge techniques". / Durata: 24 mesi / Progetto concluso.
  • Progetto CONCORDIA AIR-GlaCS (tramite accordo di cooperazione fra PNRA e IPEV) – Aerosol studies at Station Concordia, Dome C, Antarctica "Present day sources, transport and air-to-snow interactions of atmospheric gases and aerosols at Dome C (Antarctica) and implications for ice core studies" (2008-2011). Attività scientifiche finanziate dal PNRA / Durata: 48 mesi/ Progetto concluso.
  • Progetto "TALDICE" (Talos Dome Ice core Project) 2008 - PNRA / Durata: 24 mesi / Progetto concluso. (http://www.taldice.org/data/)
  • PRIN-2007 "Geochemical balance for the evaluation of the agroenvironmental quality in a complex territorial system: the case study from the Ravenna area" / Durata: 24 mesi / Progetto concluso.
  • Progetto "EPICA MIS - New Paleoreconstructions from Antarctic Ice and Marine Records". Progetto finanziato dalla UE, Progetto FP6 003868 (GOCE) / Durata: 42 mesi / Progetto concluso.
  • Progetto n. 2004/5.01 "Paleoclimate and paleoenvironmental reconstructions from chemical, physical and isotopic ice cores records" - PNRA / Durata: 36 mesi / Progetto concluso.
  • Progetto n. 2004/5.02 "Surface mass balance of Dome C and Talos Dome drainage area (SURFMASS)" - PNRA / Durata: 36 mesi / Progetto concluso.
  • Progetto n. 2004/5.03 "Permafrost and Climate Change in Antarctica: study and monitoring of the impacts of Climate Change on permafrost and related terrestrial ecosystem and use of permafrost as paleoclimate archive" - PNRA / Durata: 36 mesi / Progetto concluso.
  • Progetto UE Life04-ENV/IT/000500 "CAMI - Water-bearing characterization with integrated methodologies" / Durata: 30 mesi / Progetto concluso.
  • Progetto "EPICA III- European Project for Ice Coring in Antarctica". Progetto finanziato dalla UE EVK2-CT-2000-0077 / Durata: 36 mesi / Progetto concluso.
  • Progetto n. 2002/5.1 "Paleoclimate and paleoenvironmental reconstructions from chemical, and physical ice cores records" - PNRA / Durata: 24 mesi / Progetto concluso.
  • Progetto "EPICA II- European Project for Ice Coring in Antarctica". Progetto finanziato dalla UE ENV4-CT98-00702 / Durata: 28 mesi / Progetto concluso.
  • Progetto EU "ALPCLIM - Environmental and Climate Records from High Elevation Alpine Glaciers" - Environment and Climate Program/ Durata: 36 mesi / Partecipante; Progetto concluso.
  • Progetto OROMBE7 "Paleoclimate and paleoenvironment from ice core and glacial archives" - PNRA / Durata: 36 mesi / Partecipante; Progetto concluso.
  • Progetto "EPICA - European Project for Ice Coring in Antarctica". Progetto finanziato dalla UE ENV4-CT95-0074 / Durata: 36 mesi / Partecipante; Progetto concluso.
  • Progetto 2a.1.1 "Surface mass balance, monitoring and paleoclimate study of the East Antarctic Ice Sheet – Pacific sector" - PNRA / Durata: 36 mesi / Partecipante; Progetto concluso.

Last update: 22/09/2025