Responsabile di laboratorio dott. A. E. Chiaravalle
Affatato Marzia IV L
De Mauro Anna IV B
Di Menna Angela IV B
Di Menna Giusy IV I
Tutor di laboratorio: dott. O. Miedico
Incontri: 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,..)
6. Si inserisce la sonda della temperatura
nella vessel “pilota” (la prima)
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
La mineralizzazione
7. Si collega la sonda della temperatura
al microonde
9. Il processo di mineralizzazione dura circa 60
minuti (la mineralizzazione dura 48 minuti e il
raffreddamento circa 10 minuti)
8. Si programma il microonde per la mineralizzazione
10. Si nota
l’andamento della
temperatura reale
(linea rossa spessa)
confrontandolo con
quello della
temperatura ideale
(linea rossa sottile)
…dopo la mineralizzazione
11. Si riapre il vano
12. Il contenuto della vessel (la soluzione
mineralizzata)
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 preparazione
Dopo 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 per l‘analisi degli elementi
TECNICHE
SPETTROSCOPICHE
1)
ASSORBIMENTO di Energia
Elettromagnetica
2)
EMISSIONE di Energia
Elettromagnetica
TECNICHE
SPETTROMETRICHE
1)
SPETTROMETRIA DI MASSA
TECNICHE
ELETTROCHIMICHE
Tecniche spettroscopiche
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.
Spettroscopia di Assorbimento ed Emissione Atomica
Luce Bianca
Infra Rosso
Rosso
Violetto
Ultra Violetto
Fasi dell’ICP-MS (spettrometria di massa)
1. Introduzione del campione e ionizzazione
2. Focalizzazione degli ioni
3. Separazione degli ioni nell’analizzatore di massa
4 . Rivelazione degli ioni
Spettrometro di Massa
Detector
ICP
Interfaccia
Campione
.. .
. . ..
. .. . .
Tutor di laboratorio: dott. N. Bortone
Incontri: 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 
Campionamento
Preparazione del
campione
500 ml
1000 ml
Campioni omogeneizzati, in
appositi contenitori per la lettura
Omogeneizzazione
Analisi
spettrometro 
Procedura:
Taratura in energia con sorgente
certificata
Taratura in efficienza
di conteggio con
sorgente certificata
Verifica di stabilità in
energia ed efficienza
Misure spettro bianco
Misure spettro campione
I campioni vengono posti a
diretto contatto con il
rilevatore e conteggiati per la
durata di 24 ore
Spettrometria gamma
Radiazione
Rivelatore
Amplificatore
Lo strumento, in
piombo in modo
da schermare le
radiazioni.
Analisi dell’ampiezza
d’impulso
Uscita dati
COME SI MISURA LA RADIOATTIVITA’?
ATTIVITA’= numero di decadimenti o disintegrazioni nell’unità di tempo.
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.
Radionuclidi
• Naturali:
– Radiazioni cosmiche (sole,
corpi stellari)
– Radiazioni terrestri
(acqua, suolo, aria, rocce)
• Artificiali:
– Attività antropiche
– Test nucleari
(Produzione di energia
elettrica)
Vie di esposizione
18
SPETTRO GAMMA CON RIVELATORE AL GERMANIO (particolato atmosferico e fallout)
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.
Contaminazione a lungo termine di alimenti di origine
animale (latte) dall’incidente di Cernobyl al 2004
100
Bq/l
10
Cs -137 Latte Bovino
1
Puglia
Italia
0.1
Cernobyl
0.01
85 86
87 88
89 90
91 92
93 94
95 96
97 98
99 00
01 02
03 04
Si noti il picco raggiunto nel 1986 e la graduale diminuzione di contaminazione del Cs137 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 genetici quelli legati al corredo
genetico delle cellule riproduttive,
trasmesso alla progenie attraverso la
riproduzione
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).
Danno al DNA in seguito alla
radiazione
• Evento fisico:
Radiazioni x, γ, UV o particelle
cariche di alta energia ionizzano la
materia biologica cedendo energia
 [Dose = ΔE/Δm].
• 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.Tomaiuolo
Incontri: 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
ESR
Spettrometro di
Risonanza
Elettronica di Spin –
Bruker EMX 113
PSL
TL
Lettore di Termoluminescenza
RISO TL/OSL Modello DA-20
Lettore di
Luminescenza
fotostimolata - SURRC
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.
ESR Signal of a non irradiated Sample
1.000.000
Non Irradiated
800.000
600.000
Cellulose
ESR Signal
A.U.
400.000
200.000
0
3440
-200.000
3460
3480
3500
3520
3540
3560
-400.000
Interpretazione del
segnale ESR di
campioni
contenenti cellulosa
• Campione non
irradiato
Marker
-600.000
Gauss
ESR Signal of an irradiated Sample
10 kGy
1000000
60.5 ± 0.05 Gauss
800000
Cellulose
ESR Signal
600000
U.A.
400000
200000
0
3420
3440
3460
3480
3500
3520
3540
3560
-200000
-400000
-600000
Satellite lines
Gauss
• Campione
irradiato
Analisi del fading del segnale ESR
in un campione di noci
Noci
1.00E+06
9.00E+05
Ampiezza (u.a.)
8.00E+05
7.00E+05
6.00E+05
5.00E+05
Ampiezza
4.00E+05
3.00E+05
2.00E+05
1.00E+05
0.00E+00
0
5
10
15
Tempo (giorni)
20
25
30
Fenomeno della Termoluminescenza
Lacuna elettronica
Trappole
LUMINESCENZA
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.
Metodo di analisi TL
UNI 1788 (2001): lettura strumentale
Campione
Comparto
Gastro
Intestinale
Gusci
Esterni
Estrazione
Minerali
silicati
Deposito minerali
Piattello acciaio inox
PORTA PIATTELLI
Lettore di Termoluminescenza
RISO TL/OSL Modello DA-20
Procedura analisi PSL
1) Controllo fondo strumento
2) Controllo temperatura ambiente di
lavoro
Empty test
Std irradiato
Std non irradiato
3)
LETTORE PPSL
SURRC
4)
5)
Empty test
Campione
in doppio
Comparto
Gastro
Intestinale
Gusci
Valutazione Risultati PSL
T1
Campione molto
probabilmente
Non irradiato
T2
Campione
Dubbio
Non interpretabile
Campione molto
probabilmente
Irradiato
Conteggio PSL / 60 sec
Valori soglia per molluschi:
Valori soglia per spezie:
• Threshold 1 (T1): 1000 cts/60 • Threshold 1 (T1): 700 cts/60
sec
sec
• Threshold 2 (T2): 4000 cts/60 • Threshold 2 (T2): 5000 cts/60
sec
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.
Dose massima
Da due lati opposti dà
una distribuzione che
presenta un minimo nel
mezzo e un massimo
alla superficie della
confezione.
Alimenti
Dose minima
La dose
Misura l’energia rilasciata dalla radiazione nella unita’ di massa
E
D
m
Ad ogni interazione la radiazione cede la sua Energia alla
materia
Particelle cariche: ionizzazione del mezzo attraversato
Einiz
E = Einiz- Efin
La dose assorbita D si misura in Gray
materiale
qualsiasi
m
Efin
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.