Il presente studio affronta il tema della rintracciabilità alimentare di prodotti agroalimentari, analizzando il caso del pomodoro da industria, cercando di trovare degli indicatori chimici (markers) che siano in grado di discriminare prodotti provenienti da aree geografiche differenti. Viene quindi affrontato il tema della tipicità che consiste nel legame esistente tra l'alimento e il territorio nel quale viene prodotto. I parametri chimici che vengono indagati sono elementi appartenenti al gruppo delle terre rare (o serie dei lantanidi) e dei rapporti isotopici degli elementi pesanti quali lo Stronzio. La determinazione analitica delle terre rare nel pomodoro è stata effettuata con ICP-MS e HR-ICP-MS (Inductivity Coupled Plasma Mass Spectrometry, Hight Resolution Inductivity Coupled Plasma Mass Spectrometry). I rapporti isotopici dello Stronzio sono stati determinati con la tecnica TIMS (Thermal-Ionization Mass Spectroscopy) Le tecniche analitiche utilizzate hanno permesso di determinare con precisione e accuratezza tutti gli elementi appartenenti al gruppo delle terre rare nei comparti della pianta di pomodoro e nel terreno. La misura dei rapporti isotopici dello stronzio ha permesso di discriminare prodotti provenienti da aree geografiche differenti. / Food traceability systems have a broader scope and aim to document the history of a product along the entire production chain from primary raw materials to the final consumable product. the present work has looked at ways of detecting rare earth and strontium isotope abundance ratios. It is fundamental to have knowledge of the REE concentrations of the soil where the plants are grown and the distribution of the REEs in the different parts of the plants: roots, stems, leaves, and berries. Tomato is one of the most widely grown vegetables in the world. The analytical procedure, using inductively coupled mass spectrometry (ICP-MS) and HR-ICP-MS proved to be suitable for the determination of REEs in plants and soil, and was validated using certified samples. Strontium isotope ratio is an important parameter allowing the discrimination of foods coming from different geographical origins. Very high precision is usually reached with Thermal Ionization Mass Spectrometer (TIMS). The analytical techniques have permitted to determine all REEs elements in compartments of tomato plants. The described method point out the measurement of the 87Sr/86Sr ratio as a very important parameter for the discrimination of tomato from different geographical origins, even if the present experimental work treating a limited number of samples have to be considered as a “first step”.

Esta tese interpreta o registro ambiental de um testemunho de gelo antártico pela análise de elementostraço. Esse testemunho de gelo, daqui em diante chamado Mount Johns (MJ), foi coletado no manto de gelo da Antártica Ocidental (79°55’28”S e 94°23’18”W; 91,20 m de comprimento) no verão austral de 2008/09. O testemunho foi descontaminado e subamostrado no Climate Change Institute (University of Maine – Maine /EUA). As primeiras 2137 amostras, correspondentes aos 45 m superiores do testemunho, foram analisadas no espectrômetro de massas Element 2 do CCI para 24 elementos-traço (Sr, Cd, Cs, Ba, La, Ce, Pr, Pb, Bi, U, As, Li, Al, S, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Na, Mg e K). Essa parte do testemunho representa 125 anos (1883–2008) de registro, segundo datação relativa baseada na variação sazonal nas concentrações de Na, Sr e S e na identificação dos principais eventos vulcânicos ocorridos no período. A taxa de acumulação média no local de amostragem foi 0,21 m a-1 em eq. H2O no mesmo período de tempo. As concentrações são controladas pelas variações climáticas sazonais (verão/inverno), por mudanças na circulação atmosféricas, por anomalias de temperatura, pela distância de transporte e pelas fontes naturais e antrópicas desses aerossóis. Baseada na análise dos fatores de enriquecimento crustal e marinho e em correlações de Pearson, as concentrações de Al, Ba, Ca, Fe, K, Mg, Mn, Na, S, Sr e Ti são de origem natural. Poeira e solo de fontes continentais, oriundas principalmente de áreas áridas na Austrália, Nova Zelândia e Patagônia, são consideradas importantes fontes de Al, Mg e Ti. Aerossóis marinhos do Pacífico Sul, transportados para o continente antártico pelas massas de ar, são fontes predominantes de Na, Sr, K, S e Ca. Para os elementos Ba, Fe e Mn, tanto fontes crustais como marinhas são significativas. Adicionalmente, Mn e S apresentam um aporte considerável de origem vulcânica (variando de 20–30% na concentração total). Os resultados também mostram enriquecimento significativo nas concentrações de arsênio devido a atividades antrópicas. Foi observado concentrações médias da ordem de 1,92 pg g-1 antes de 1900, aumentando até 7,94 pg g-1 em 1950. Este enriquecimento está diretamente relacionado às emissões da mineração e fundição de metais não-ferrosos na América do Sul, principalmente no Chile. A queda na concentração de arsênio observado no século XXI (concentração média de 1,94 pg g-1 após 1999) é interpretada como uma consequência à introdução de leis ambientais (em 1994) para reduzir emissões desse elemento durante os processos de mineração e fundição de cobre no Chile. O modelo de trajetórias HYSPLIT mostra uma clara variação sazonal no transporte entre os meses de verão/outono e inverno/primavera, onde predomina o transporte de oeste durante o ano todo e um transporte secundário de nordeste durante o verão/outono. As correlações entre as concentrações médias dos elementos-traço estudados e o modelo de reanálises ERA-Interim para o período 1979–2008, indicam que as concentrações de aerossóis marinhos são fortemente influenciadas pelas condições meteorológicas, por exemplo, por anomalias na temperatura da superfície do mar e concentração de gelo marinho. / This thesis interprets the environmental record of an Antarctic ice core by the analysis of trace elements. This ice core, henceforward called Mount Johns (MJ), was collected in the West Antarctica ice sheet (79°55'28"S and 94°23'18"W; 91.20 m long) in the austral summer of 2008/09. The core was decontaminated and subsampled at the Climate Change Institute (CCI, University of Maine - Maine / USA). The first 2137 samples, corresponding to the upper 45 m of the core, were analyzed in the CCI's JRC Element 2 spectrometer for 24 trace elements (Sr, Cd, Cs, Ba, La, Ce, Pr, Pb, Bi, U, As, Li, Al, S, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Na, Mg and K). This part of the core represents a 125 years (1883– 2008) record, according to relative dating based on Na, Sr and S seasonal variations and on the identification of major volcanic events in the period. The mean accumulation rate for the sampling site was 0.21 m-1 in eq. H2O in the same time period. The concentrations are controlled by seasonal climatic changes (summer/winter), by changes in atmospheric circulation, temperature anomalies, the transport distance and the natural and anthropogenic sources of these aerosols. Based on analysis of crustal and marine enrichment factors and Pearson correlations, the Al, Ba, Ca, Fe, K, Mg, Mn, Na, S, Sr and Ti concentrations have natural origin. Dust and soil from continental sources, primarily coming from arid areas in Australia, New Zealand and Patagonia, are considered important sources of Al, Mg and Ti. South Pacific marine aerosols, transported to the Antarctic continent by air masses, are predominant sources of Na, Sr, K, S and Ca. For the elements Ba, Fe and Mn, both crustal and marine sources are significant. In addition, Mn and S show a considerable contribution of volcanic origin (ranging from 20-30% of the total concentration). The results also show significant enrichment in arsenic concentrations due to human activities. Before 1900 the mean concentration was approximately 1.92 pg g-1, rising to 7.94 pg g-1 in 1950. This enrichment is directly related to mining emissions and casting of non-ferrous metals in South America, mainly in Chile. The decrease in the arsenic concentration, observed in the twenty-first century (mean concentration of 1.94 pg g-1 after 1999) is interpreted as a consequence of the introduction of environmental laws (in 1994) to reduce emissions of this element during the cupper mining and smelting in Chile. The HYSPLIT trajectories model show a clear seasonal variation in transport between the summer/autumn all and winter/spring months, where predominates an eastward transport throughout the year and a secondary transport from the northeast during the summer/fall. Correlations between the mean concentrations of the studied trace elements and the ERA-Interim reanalysis models for the 1979-2008 period indicate that marine aerosols concentrations are heavily influenced by weather conditions, for example, by sea surface temperature and sea ice concentration anomalies.

Esta tese interpreta o registro ambiental de um testemunho de gelo antártico pela análise de elementostraço. Esse testemunho de gelo, daqui em diante chamado Mount Johns (MJ), foi coletado no manto de gelo da Antártica Ocidental (79°55’28”S e 94°23’18”W; 91,20 m de comprimento) no verão austral de 2008/09. O testemunho foi descontaminado e subamostrado no Climate Change Institute (University of Maine – Maine /EUA). As primeiras 2137 amostras, correspondentes aos 45 m superiores do testemunho, foram analisadas no espectrômetro de massas Element 2 do CCI para 24 elementos-traço (Sr, Cd, Cs, Ba, La, Ce, Pr, Pb, Bi, U, As, Li, Al, S, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Na, Mg e K). Essa parte do testemunho representa 125 anos (1883–2008) de registro, segundo datação relativa baseada na variação sazonal nas concentrações de Na, Sr e S e na identificação dos principais eventos vulcânicos ocorridos no período. A taxa de acumulação média no local de amostragem foi 0,21 m a-1 em eq. H2O no mesmo período de tempo. As concentrações são controladas pelas variações climáticas sazonais (verão/inverno), por mudanças na circulação atmosféricas, por anomalias de temperatura, pela distância de transporte e pelas fontes naturais e antrópicas desses aerossóis. Baseada na análise dos fatores de enriquecimento crustal e marinho e em correlações de Pearson, as concentrações de Al, Ba, Ca, Fe, K, Mg, Mn, Na, S, Sr e Ti são de origem natural. Poeira e solo de fontes continentais, oriundas principalmente de áreas áridas na Austrália, Nova Zelândia e Patagônia, são consideradas importantes fontes de Al, Mg e Ti. Aerossóis marinhos do Pacífico Sul, transportados para o continente antártico pelas massas de ar, são fontes predominantes de Na, Sr, K, S e Ca. Para os elementos Ba, Fe e Mn, tanto fontes crustais como marinhas são significativas. Adicionalmente, Mn e S apresentam um aporte considerável de origem vulcânica (variando de 20–30% na concentração total). Os resultados também mostram enriquecimento significativo nas concentrações de arsênio devido a atividades antrópicas. Foi observado concentrações médias da ordem de 1,92 pg g-1 antes de 1900, aumentando até 7,94 pg g-1 em 1950. Este enriquecimento está diretamente relacionado às emissões da mineração e fundição de metais não-ferrosos na América do Sul, principalmente no Chile. A queda na concentração de arsênio observado no século XXI (concentração média de 1,94 pg g-1 após 1999) é interpretada como uma consequência à introdução de leis ambientais (em 1994) para reduzir emissões desse elemento durante os processos de mineração e fundição de cobre no Chile. O modelo de trajetórias HYSPLIT mostra uma clara variação sazonal no transporte entre os meses de verão/outono e inverno/primavera, onde predomina o transporte de oeste durante o ano todo e um transporte secundário de nordeste durante o verão/outono. As correlações entre as concentrações médias dos elementos-traço estudados e o modelo de reanálises ERA-Interim para o período 1979–2008, indicam que as concentrações de aerossóis marinhos são fortemente influenciadas pelas condições meteorológicas, por exemplo, por anomalias na temperatura da superfície do mar e concentração de gelo marinho. / This thesis interprets the environmental record of an Antarctic ice core by the analysis of trace elements. This ice core, henceforward called Mount Johns (MJ), was collected in the West Antarctica ice sheet (79°55'28"S and 94°23'18"W; 91.20 m long) in the austral summer of 2008/09. The core was decontaminated and subsampled at the Climate Change Institute (CCI, University of Maine - Maine / USA). The first 2137 samples, corresponding to the upper 45 m of the core, were analyzed in the CCI's JRC Element 2 spectrometer for 24 trace elements (Sr, Cd, Cs, Ba, La, Ce, Pr, Pb, Bi, U, As, Li, Al, S, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Na, Mg and K). This part of the core represents a 125 years (1883– 2008) record, according to relative dating based on Na, Sr and S seasonal variations and on the identification of major volcanic events in the period. The mean accumulation rate for the sampling site was 0.21 m-1 in eq. H2O in the same time period. The concentrations are controlled by seasonal climatic changes (summer/winter), by changes in atmospheric circulation, temperature anomalies, the transport distance and the natural and anthropogenic sources of these aerosols. Based on analysis of crustal and marine enrichment factors and Pearson correlations, the Al, Ba, Ca, Fe, K, Mg, Mn, Na, S, Sr and Ti concentrations have natural origin. Dust and soil from continental sources, primarily coming from arid areas in Australia, New Zealand and Patagonia, are considered important sources of Al, Mg and Ti. South Pacific marine aerosols, transported to the Antarctic continent by air masses, are predominant sources of Na, Sr, K, S and Ca. For the elements Ba, Fe and Mn, both crustal and marine sources are significant. In addition, Mn and S show a considerable contribution of volcanic origin (ranging from 20-30% of the total concentration). The results also show significant enrichment in arsenic concentrations due to human activities. Before 1900 the mean concentration was approximately 1.92 pg g-1, rising to 7.94 pg g-1 in 1950. This enrichment is directly related to mining emissions and casting of non-ferrous metals in South America, mainly in Chile. The decrease in the arsenic concentration, observed in the twenty-first century (mean concentration of 1.94 pg g-1 after 1999) is interpreted as a consequence of the introduction of environmental laws (in 1994) to reduce emissions of this element during the cupper mining and smelting in Chile. The HYSPLIT trajectories model show a clear seasonal variation in transport between the summer/autumn all and winter/spring months, where predominates an eastward transport throughout the year and a secondary transport from the northeast during the summer/fall. Correlations between the mean concentrations of the studied trace elements and the ERA-Interim reanalysis models for the 1979-2008 period indicate that marine aerosols concentrations are heavily influenced by weather conditions, for example, by sea surface temperature and sea ice concentration anomalies.

Esta tese interpreta o registro ambiental de um testemunho de gelo antártico pela análise de elementostraço. Esse testemunho de gelo, daqui em diante chamado Mount Johns (MJ), foi coletado no manto de gelo da Antártica Ocidental (79°55’28”S e 94°23’18”W; 91,20 m de comprimento) no verão austral de 2008/09. O testemunho foi descontaminado e subamostrado no Climate Change Institute (University of Maine – Maine /EUA). As primeiras 2137 amostras, correspondentes aos 45 m superiores do testemunho, foram analisadas no espectrômetro de massas Element 2 do CCI para 24 elementos-traço (Sr, Cd, Cs, Ba, La, Ce, Pr, Pb, Bi, U, As, Li, Al, S, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Na, Mg e K). Essa parte do testemunho representa 125 anos (1883–2008) de registro, segundo datação relativa baseada na variação sazonal nas concentrações de Na, Sr e S e na identificação dos principais eventos vulcânicos ocorridos no período. A taxa de acumulação média no local de amostragem foi 0,21 m a-1 em eq. H2O no mesmo período de tempo. As concentrações são controladas pelas variações climáticas sazonais (verão/inverno), por mudanças na circulação atmosféricas, por anomalias de temperatura, pela distância de transporte e pelas fontes naturais e antrópicas desses aerossóis. Baseada na análise dos fatores de enriquecimento crustal e marinho e em correlações de Pearson, as concentrações de Al, Ba, Ca, Fe, K, Mg, Mn, Na, S, Sr e Ti são de origem natural. Poeira e solo de fontes continentais, oriundas principalmente de áreas áridas na Austrália, Nova Zelândia e Patagônia, são consideradas importantes fontes de Al, Mg e Ti. Aerossóis marinhos do Pacífico Sul, transportados para o continente antártico pelas massas de ar, são fontes predominantes de Na, Sr, K, S e Ca. Para os elementos Ba, Fe e Mn, tanto fontes crustais como marinhas são significativas. Adicionalmente, Mn e S apresentam um aporte considerável de origem vulcânica (variando de 20–30% na concentração total). Os resultados também mostram enriquecimento significativo nas concentrações de arsênio devido a atividades antrópicas. Foi observado concentrações médias da ordem de 1,92 pg g-1 antes de 1900, aumentando até 7,94 pg g-1 em 1950. Este enriquecimento está diretamente relacionado às emissões da mineração e fundição de metais não-ferrosos na América do Sul, principalmente no Chile. A queda na concentração de arsênio observado no século XXI (concentração média de 1,94 pg g-1 após 1999) é interpretada como uma consequência à introdução de leis ambientais (em 1994) para reduzir emissões desse elemento durante os processos de mineração e fundição de cobre no Chile. O modelo de trajetórias HYSPLIT mostra uma clara variação sazonal no transporte entre os meses de verão/outono e inverno/primavera, onde predomina o transporte de oeste durante o ano todo e um transporte secundário de nordeste durante o verão/outono. As correlações entre as concentrações médias dos elementos-traço estudados e o modelo de reanálises ERA-Interim para o período 1979–2008, indicam que as concentrações de aerossóis marinhos são fortemente influenciadas pelas condições meteorológicas, por exemplo, por anomalias na temperatura da superfície do mar e concentração de gelo marinho. / This thesis interprets the environmental record of an Antarctic ice core by the analysis of trace elements. This ice core, henceforward called Mount Johns (MJ), was collected in the West Antarctica ice sheet (79°55'28"S and 94°23'18"W; 91.20 m long) in the austral summer of 2008/09. The core was decontaminated and subsampled at the Climate Change Institute (CCI, University of Maine - Maine / USA). The first 2137 samples, corresponding to the upper 45 m of the core, were analyzed in the CCI's JRC Element 2 spectrometer for 24 trace elements (Sr, Cd, Cs, Ba, La, Ce, Pr, Pb, Bi, U, As, Li, Al, S, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Na, Mg and K). This part of the core represents a 125 years (1883– 2008) record, according to relative dating based on Na, Sr and S seasonal variations and on the identification of major volcanic events in the period. The mean accumulation rate for the sampling site was 0.21 m-1 in eq. H2O in the same time period. The concentrations are controlled by seasonal climatic changes (summer/winter), by changes in atmospheric circulation, temperature anomalies, the transport distance and the natural and anthropogenic sources of these aerosols. Based on analysis of crustal and marine enrichment factors and Pearson correlations, the Al, Ba, Ca, Fe, K, Mg, Mn, Na, S, Sr and Ti concentrations have natural origin. Dust and soil from continental sources, primarily coming from arid areas in Australia, New Zealand and Patagonia, are considered important sources of Al, Mg and Ti. South Pacific marine aerosols, transported to the Antarctic continent by air masses, are predominant sources of Na, Sr, K, S and Ca. For the elements Ba, Fe and Mn, both crustal and marine sources are significant. In addition, Mn and S show a considerable contribution of volcanic origin (ranging from 20-30% of the total concentration). The results also show significant enrichment in arsenic concentrations due to human activities. Before 1900 the mean concentration was approximately 1.92 pg g-1, rising to 7.94 pg g-1 in 1950. This enrichment is directly related to mining emissions and casting of non-ferrous metals in South America, mainly in Chile. The decrease in the arsenic concentration, observed in the twenty-first century (mean concentration of 1.94 pg g-1 after 1999) is interpreted as a consequence of the introduction of environmental laws (in 1994) to reduce emissions of this element during the cupper mining and smelting in Chile. The HYSPLIT trajectories model show a clear seasonal variation in transport between the summer/autumn all and winter/spring months, where predominates an eastward transport throughout the year and a secondary transport from the northeast during the summer/fall. Correlations between the mean concentrations of the studied trace elements and the ERA-Interim reanalysis models for the 1979-2008 period indicate that marine aerosols concentrations are heavily influenced by weather conditions, for example, by sea surface temperature and sea ice concentration anomalies.

L'étude du climat implique nécessairement la collecte et le traitement d'une grande quantité de données obtenues par l'analyse d'archives climatiques telle que les carottes de glace. Dans ce contexte, ce travail présente le plus long enregistrement jamais obtenu d'éléments crustaux, métaux, métalloïdes, terres rares, mercure et isotopes du plomb. Cet enregistrement a été possible grâce à un forage récent réalisé en Antarctique de l'Est permettant d'obtenir une carotte de glace profonde (EPICA/Dome C, 3270 m). Ces éléments ont été étudiés dans de nombreuses sections de la carotte de glace EPICA/Dome C de 263 000 à 671 000 ans avant nos jours. <br /><br />L'analyse d'éléments crustaux, métaux, métalloïdes, terres rares, mercure ont été réalisées grâce à un spectromètre de masse à secteur magnétique couplé à un plasma induit. La caractérisation des isotopes du plomb et l'analyses de methylmercure et mercure inorganique ont quant à elles étaient rendues possible par l'utilisation d'un spectromètre de masse à ionisation thermique et d'un spectromètre de masse à temps de vol couplé à un plasma induit. Ces analyses ont toutes été effectuées en salle blanche. <br /><br />L'étude des éléments crustaux (V, Cr, Mn, Fe, Co, Rb, Ba et U) a permis de quantifier les variations naturelles des flux de ces éléments dans les glaces de l'Antarctique de l'Est de 263 000 à 671 000 ans avant nos jours. On a remarqué de fortes variations naturelles de concentration et de flux au cours de ces 6 cycles climatiques, avec des flux de retombées plus faibles pendant les périodes chaudes (interglaciaires) et des flux plus fort pendant les périodes froides (maxima glaciaires). De plus, ces apports augmentent brutalement en Antarctique de l'Est quand δD ≤ - 430‰. <br /><br />Pour la première fois, les terres rares ont pu être analysées dans une carotte de glace profonde. Les variations temporelles et la provenance des terres rares, d'origine crustale, dans l'Antarctique de l'Est ont été étudiées de 263 000 à 671 000 ans avant nos jours. Ainsi, l'origine géographique des éléments crustaux pendant les périodes glaciaires et interglaciaires a été précisée grâce à la comparaison de données de terres rares obtenues dans la carotte EPICA/Dome C et celles provenant de régions potentielles d'origine des aérosols de l'hémisphère austral. L'Australie et la province de Córdoba apparaissent comme étant les sources dominantes à part égales sur le plateau de l'Antarctique de l'Est au cours des maxima glaciaires peu prononcés (MIS 12.2, 12.4 et 14.2). Différemment, les maxima glaciaires plus prononcés (MIS 8.2, MIS 10.2, 10.4 et16.2) montrent des ratios différents : ces éléments crustaux proviennent à 80-90% de la région de Cordoba et à 20-10% de l'Australie. Pendant les périodes interglaciaires, l'Amerique du Sud (Argentine du Sud, Argentine Centrale, et peut-être la Patagonie), les montagnes Transantarctiques (glacier Koettkitz) et l'Australie apparaissent comme étant les sources dominantes au Dome C. <br /><br />Les concentrations des métaux et des métalloïdes ont été mesurées de 263 à 671 ka BP afin d'examiner la variabilité à long-terme de ces éléments, d'évaluer les contributions de sources naturelles et les modes de transport. De fortes variations naturelles de concentration et de flux au cours de ces 6 cycles climatiques ont été observées, avec des flux de retombées plus faibles pendant les périodes chaudes (interglaciaires) et des flux plus fort pendant les périodes froides (maxima glaciaires). Cependant, certains métaux varient plus que d'autres. En particulier, l'approche isotopique du plomb apporte une contribution importante dans l'interprétation des variations de compositions de poussières d'origine crustale en Antarctique.<br /><br />Finalement, pour la première fois, le mercure total, le methylmercure et le mercure inorganique ont été mesurés dans une carotte de glace profonde. Cette analyse montre des concentrations qui varient considérablement au cours des derniers 671 000 ans, avec de faibles valeurs pendant les interglaciaires et de fortes valeurs pendant les périodes les plus froides. L'analyse de ces éléments a permis de déterminer les variations en paleoproductivité océanique et de mieux comprendre les procédés de dépôts de mercure au cours des derniers 671 000 ans.