Affatato Marzia IV LDe Mauro Anna IV BDi Menna Angela IV BDi Menna Giusy IV I

Responsabile di laboratorio dott. A. E. Chiaravalle

Tutor di laboratorio: dott. O. MiedicoIncontri: 16 giugno 2014 23 giugno 2014

La prima fase prevede l’omogeneizzazione della matrice, se è solida mediante l’utilizzo di un particolare frullatore chiamato “vortex”.

Preparazione alla mineralizzazione

1. La soluzione da analizzare è una miscela di varie bibite (coca cola, aranciata, pepsi,..)

2. Si pesano 2 g di soluzione in una vessel mediante una bilancia analitica

3. Si aggiungono 2 ml di H2O2 e 6 ml di HNO3

4-5. Si chiude ermeticamente la vessel nell’apposita cabina porta vessel e si inserisce all’interno del carrello di mineralizzazione insieme a tutte le altre

6. Si inserisce la sonda della temperatura nella vessel “pilota” (la prima)

La mineralizzazione

7. Si collega la sonda della temperatura al microonde

8. Si programma il microonde per la mineralizzazione

9. Il processo di mineralizzazione dura circa 60 minuti (la mineralizzazione dura 48 minuti e il raffreddamento circa 10 minuti)

10. Si nota l’andamento della temperatura reale (linea rossa spessa) confrontandolo con quello della temperatura ideale (linea rossa sottile)

…dopo la mineralizzazione

12. Il contenuto della vessel (la soluzione mineralizzata)

11. Si riapre il vano 13. Si versa la soluzione in una provetta (falcon in polipropilene da 50 ml)

14-15. Si porta la soluzione a volume (50 ml) con l’aggiunta di acqua ultra pura

Gli standard e la loro preparazioneDopo la mineralizzazione si utilizzano gli standard per determinare la concentrazione di elementi come il cadmio (Cd), l’arsenico (As), il piombo (Pb) e il mercurio (Hg) negli alimenti.

y= Ax+B

Si fa sviluppare la reazione su più campioni a concentrazione nota della sostanza in esame, si traccia una curva di taratura che dovrebbe avvicinarsi molto ad una retta. Dal valore dell’assorbanza è possibile calcolare il valore della concentrazione utilizzando l’equazione determinata sperimentalmente per ogni sostanza.

TECNICHE SPETTROSCOPICHE

1) ASSORBIMENTO di Energia Elettromagnetica

2) EMISSIONE di Energia Elettromagnetica

TECNICHE SPETTROSCOPICHE

1) ASSORBIMENTO di Energia Elettromagnetica

2) EMISSIONE di Energia Elettromagnetica

Tecniche per l‘analisi degli elementi

TECNICHE

SPETTROMETRICHE

1)SPETTROMETRIA DI MASSA

TECNICHE

ELETTROCHIMICHE

Tecniche spettroscopiche

Spettroscopia di Assorbimento ed Emissione Atomica

Infra Rosso Rosso

Luce Bianca

ViolettoUltra Violetto

Emissione: il campione (in uno stato eccitato) emette luce (perde energia)

Assorbimento: il campione acquista energia. Assorbe luce di appropriata lunghezza d’onda

Spettro Atomico: le linee sono specifiche. Ogni elemento, con la propria configurazione elettronica, corrisponde ad una linea.

Fasi dell’ICP-MS (spettrometria di massa)

4 . Rivelazione degli ioni

ICP

. .. .

..

. .

.. ..

Campione

Interfaccia

Spettrometro di Massa

Detector

1. Introduzione del campione e ionizzazione

2. Focalizzazione degli ioni

3. Separazione degli ioni nell’analizzatore di massa

Tutor di laboratorio: dott. N. BortoneIncontri: 18 giugno 2014 2 luglio 2014

La radioattività

Radioattività = emissione di energia da parte di un nucleo (fenomeno nucleare).Avviene quando il nucleo è energeticamente instabile e decade rilasciando energia per raggiungere un livello energetico stabile.

Particelle (decadimento ):

Il numero atomico diminuisce di 2, il numero di massa diminuisce di 4.

Particelle (decadimenti ):

Il numero atomico aumenta o diminuisce di 1.

Esistono anche raggi x e raggi come conseguenza del decadimento di o .Raggi : sono fotoni e hanno sempre la stessa energia se emessi dallo stesso elemento.Raggi x: emissione di fotoni o elettroni e hanno sempre la stessa energia se emessi da uno stesso elemento.

Il potere di penetrazione delle radiazioni

Analisi spettrometria

500 ml 1000 mlCampioni omogeneizzati, in appositi contenitori per la lettura

I campioni vengono posti a diretto contatto con il rilevatore e conteggiati per la durata di 24 ore

I campioni vengono posti a diretto contatto con il rilevatore e conteggiati per la durata di 24 ore

Spettrometria gamma

Rivelatore AmplificatoreAnalisi dell’ampiezza

d’impulso Uscita dati

Radiazione

Lo strumento, in piombo in modo da schermare le radiazioni.

COME SI MISURA LA RADIOATTIVITA’?

L’unità di misura è il Bequerel:

1 Bq = 1 dis./sec

L’attività diminuisce nel tempo: se all’istante iniziale c’è un certo numero di decadimenti al

secondo, dopo un po’ di tempo ce n’è un numero minore.

ATTIVITA’= numero di decadimenti o disintegrazioni nell’unità di tempo.

Radionuclidi

• Naturali:– Radiazioni cosmiche (sole,

corpi stellari)– Radiazioni terrestri

(acqua, suolo, aria, rocce)

• Artificiali:– Attività antropiche– Test nucleari

(Produzione di energia elettrica)

18

Vie di esposizione

SPETTRO GAMMA CON RIVELATORE AL GERMANIO (mirtilli)

Il Cs-137 (insieme a I-131, Cs-134, Ru-103, Sr-89, Sr-90) è un isotopo radioattivo molto pericoloso per l’uomo e l’ambiente.

SPETTRO GAMMA CON RIVELATORE AL GERMANIO (particolato atmosferico e fallout)

0.01

0.1

1

10

100

85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03 04

Bq/l

Puglia

Italia

Cs -137 Latte Bovino

Cernobyl

Contaminazione a lungo termine di alimenti di origine animale (latte) dall’incidente di Cernobyl al 2004

Si noti il picco raggiunto nel 1986 e la graduale diminuzione di contaminazione del Cs-137 con il passare degli anni.

Effetti dalla Radiazione

Gli effetti prodotti dalle radiazioni nell’organismo umano si distinguono in effetti “somatici” ed effetti “genetici”.

Sono effetti somatici quelli legati alle cellule somatiche, cioè tutte quelle cellule che costituiscono i tessuti dell’individuo e che scompaiono in atto con la sua morte(es. radiazioni solari che provocano ustioni epidermiche).

Sono effetti genetici quelli legati al corredo genetico delle cellule riproduttive, trasmesso alla progenie attraverso la riproduzione

Danno al DNA in seguito alla radiazione

• Evento fisico:

Radiazioni x, , UV o particelle γcariche di alta energia ionizzano la materia biologica cedendo energia [Dose = E/ m]. Δ Δ

• Evento radiochimico: Formazione di radicali liberi

• Evento biologico:

Danno a carico di molecole biologicamente importanti come acidi nucleici, membrane, etc.

Tutor di laboratorio: dott. M. Mangiacotti, dott. M.TomaiuoloIncontri: 25 giugno 2014 30 giugno 2014

Irraggiamento

• E’ una tecnologia utilizzata dall’industria alimentare per la conservazione degli alimenti.

• Sfrutta le radiazioni ionizzanti a brevissima lunghezza d’onda e dotate di un’energia molto elevata.

• E’ un processo “a freddo” che non determina alcun aumento significativo della temperatura del prodotto.

• Non rende gli alimenti radioattivi e non migliora quelli di scarsa qualità.

Irraggiamento dei cibi nel mondo

Strumenti

Lettore di Termoluminescenza RISO TL/OSL Modello DA-20

Lettore di Luminescenza fotostimolata - SURRC

TL

PSLESR

Spettrometro di Risonanza

Elettronica di Spin – Bruker EMX 113

Analisi ESR• Il campione viene posto all’interno di un

campo magnetico statico esterno.• Viene inviata al campione energia

tramite un campo a microonde di frequenza costante (es. 9.8 GHz).

• Facendo variare progressivamente l’intensità B del campo magnetico si ottiene lo spettro di assorbimento.

• Per aumentare la sensibilità del metodo si registra la derivata prima dello spettro di assorbimento rispetto all’intensità del campo.

Interpretazione del segnale ESR di

campioni contenenti cellulosa

ESR Signal of an irradiated Sample

-600000

-400000

-200000

0

200000

400000

600000

800000

1000000

3420 3440 3460 3480 3500 3520 3540 3560

Gauss

U.A

.

10 kGy

ESR Signal of a non irradiated Sample

-600.000

-400.000

-200.000

0

200.000

400.000

600.000

800.000

1.000.000

3440 3460 3480 3500 3520 3540 3560

Gauss

A.U

.

Non Irradiated

60.5 ± 0.05 Gauss

• Campione non irradiato

• Campione irradiatoCellulose

ESR Signal

Satellite lines

Cellulose ESR Signal

Marker

Analisi del fading del segnale ESR in un campione di noci

L’energia necessaria a far risalire gli elettroni nella banda di conduzione può essere fornita riscaldando il campione (energia termica). In tal caso si ha la TERMOLUMINESCENZA: luminescenza indotta termicamente;Il numero totale di elettroni (lacune) intrappolati è proporzionale alla dose totale di radiazione assorbita.

Lacuna elettronica

Trappole

LUMINESCENZA

Fenomeno della Termoluminescenza

Metodo di analisi TL UNI 1788 (2001): lettura strumentale

Lettore di Termoluminescenza RISO TL/OSL Modello DA-20

EstrazioneMinerali silicati

Deposito mineraliPiattello acciaio inox

PORTA PIATTELLI

Campione

CompartoGastro

Intestinale

GusciEsterni

1) Controllo fondo strumento2) Controllo temperatura ambiente di

lavoro

3)

4)

5)

Procedura analisi PSL

Empty testStd irradiato

Std non irradiato

Empty test

Campione in doppio

Comparto Gastro

Intestinale

Gusci

LETTORE PPSLSURRC

Valori soglia per molluschi:

• Threshold 1 (T1): 1000 cts/60 sec

• Threshold 2 (T2): 4000 cts/60 sec

Valutazione Risultati PSL

T1 T2

Conteggio PSL / 60 sec

Campione molto probabilmenteNon irradiato

Campione molto probabilmente

Irradiato

Campione Dubbio

Non interpretabile

Valori soglia per spezie:

• Threshold 1 (T1): 700 cts/60 sec

• Threshold 2 (T2): 5000 cts/60 sec

Irraggiatore a raggi X

Come si nota nel video, l’ irraggiatore a raggi X ruota per irradiare in modo omogeneo la matrice

Distribuzione di dose con raggi

Da un solo lato si ha una distribuzione di dose ad andamento esponenziale, decrescente con lo spessore del materiale trattato.

Da due lati opposti dà una distribuzione che presenta un minimo nel mezzo e un massimo alla superficie della confezione.

Dose massima

Dose minima

Alimenti

La dose

mE

D

Misura l’energia rilasciata dalla radiazione nella unita’ di massa

Ad ogni interazione la radiazione cede la sua Energia alla materia

Particelle cariche: ionizzazione del mezzo attraversato

mEiniz

materiale qualsiasi

EfinE = Einiz- Efin

La dose assorbita D si misura in Gray 1 Gray = 1 Joule/kg

Il segnale di fluorescenza

Cellule non irradiate (NI) appariranno con forma circolare, con nuclei intatti senza coda o con debole coda.

Le cellule irradiate mostrano un incremento dell' estensione del DNA dal nucleo verso l' anodo producendo delle comete più lunghe e omogenee nella loro forma rispetto a cellule non irradiate.