Teški metali u prehrambenim proizvodima. Izvori kontaminacije hrane teškim metalima Sadržaj teških metala u hrani

2. KLIMATSKE PROMJENE KAO REZULTAT LJUDSKE AKTIVNOSTI

BIBLIOGRAFIJA

Izlaz kolekcije:

Visok kvalitet i sigurnost prehrambenih proizvoda trenutno je jedan od bitnih preduslova za očuvanje prehrambene nezavisnosti u Kazahstanu i najvažniji zadatak državne politike u oblasti zdrave ishrane.

Nivo zagađivača u prehrambenim sirovinama porastao je skoro pet puta u proteklih pet godina. Toksični elementi se nalaze u 90% proučavanih prehrambenih proizvoda. U ovim uslovima postalo je neophodno proširiti i produbiti ideje o mogućim načinima kontaminacije prehrambenih sirovina, tehnološkim metodama prerade koje mogu smanjiti štetne efekte.

Kvalitet mliječnih proizvoda u velikoj mjeri ovisi o ekološkim uvjetima proizvodnje mlijeka. Aktivna antropogena aktivnost doprinosi zagađenju prirodne sredine štetnim sastojcima koji su dostigli kritične nivoe u većini industrijskih centara. Rasprostranjenost teških metala u životnoj sredini zbog njihovog štetnog dejstva na organizam je gorući problem, pre svega za regione povećanog tehnogenog zagađenja, kojima i naš region pripada.

Negativan utjecaj okolišnih faktora dovodi do metaboličkih poremećaja kod životinja, što je u pravilu praćeno smanjenjem produktivnosti, pogoršanjem kvalitete mlijeka i endemskim bolestima. Istraživanja posljednjih godina su utvrdila direktnu vezu između unosa teških metala iz hrane i vode i njihovog sadržaja u nastalom mlijeku. Kao rezultat toga, u sirovom mlijeku se nakupljaju izuzetno nepoželjni mikroelementi. Najopasniji od njih su živa, olovo, kadmijum, kobalt, nikl, cink, kalaj, antimon, bakar, molibden, vanadijum i arsen. Metali ulaze u biosferu tokom visokotemperaturnih tehnoloških procesa (metalurgija, sagorevanje goriva, sagorevanje cementa, itd.) u obliku gasova i aerosola (sublimacija metala), čestica prašine i tečnog oblika (procesne otpadne vode). Oni su u stanju da migriraju u okolini i ulaze u biljke. Na globalnom nivou, danas se odvija proces koji se naziva „pritisak metala na biosferu“.

U vezi sa navedenim, čini se relevantnim određivanje teških metala u mlijeku i fermentisanim mliječnim proizvodima.

Svrha ovog rada bila je određivanje teških metala u mlijeku i fermentisanim mliječnim proizvodima domaćih i stranih proizvođača.

Analiza uzoraka na sadržaj cinka, olova i kadmijuma obavljena je u akreditovanoj laboratoriji za biogeohemiju i ekologiju Državnog univerziteta Zapadnog Kazahstana. M. Utemisova. Sadržaj teških metala određen je aparatom - voltametrijskim analizatorom tečnosti "Ecotest-VA". Priprema uzorka izvedena je metodom mineralizacije “do mokrih soli”.

Rezultati analize sadržaja teških metala u mlijeku domaćih i stranih proizvođača prikazani su u tabeli 1.

Tabela 1

Koncentracija teških metala u mlijeku domaćih i stranih proizvođača, mg/dm 3

Kao što se vidi iz tabele 1, sadržaj cinka u uzorcima varira u rasponu od 0,0204-0,0874 mg/dm 3 i u prosjeku iznosi 1% maksimalno dozvoljene koncentracije. Sadržaj kadmijuma u uzorcima se kreće od 0,0011 do 0,0018 mg/dm 3 , što je u prosjeku 7,5% MPC, prosječna vrijednost olova je 0,0181 mg/dm 3 ili 0,36 MPC.

Zatim smo odredili koncentracije jona cinka, kadmija i olova u sadržaju jogurta. Rezultati analize teških metala u sadržaju jogurta domaćih i stranih proizvođača prikazani su u tabeli 2.

Kao što se vidi iz tabele 2, sadržaj cinka u uzorcima varira od 0,0004 do 0,010 mg/kg, sadržaj kadmijuma se kreće od 6 do 11% maksimalno dozvoljene koncentracije, prosečna vrednost olova je 0,020 mg/kg.

tabela 2

Koncentracijateški metali u sadržaju jogurta, mg/kg

Rezultati analize teških metala u sadržaju kefira domaćih i stranih proizvođača prikazani su u tabeli 3.

Na osnovu tabele 3. vidi se da sadržaj cinka u uzorcima varira od 0,0600 do 0,1766 mg/kg. Sadržaj kadmijuma se kreće od 0,0008-0,0011 mg/kg, što ne prelazi maksimalno dozvoljenu koncentraciju. Sadržaj olova u prosjeku iznosi 0,0151 mg/kg.

Tabela 3

Koncentracijateški metali u sadržaju kefira, mg/kg

Rezultati analize teških metala u sadržaju svježeg sira domaćih i stranih proizvođača prikazani su u tabeli 4. Na osnovu tabele 4 vidi se da je najveći sadržaj cinka zabilježen u uzorku br. sadržaj kadmijuma - u uzorku br. 3, u odnosu na sadržaj kadmijuma - u uzorku br. 2. U svim ispitivanim uzorcima sadržaj teških metala ne prelazi maksimalno dozvoljenu koncentraciju toksičnih materija.

Tabela 4

Koncentracijateški metali u sadržaju svježeg sira, mg/kg

Tako je analiza nekih toksičnih supstanci u mliječnim proizvodima pokazala da prosječna koncentracija teških metala ne prelazi maksimalno dozvoljene vrijednosti za toksične tvari u mliječnim proizvodima.

Bibliografija:

Budarkov V.A., Makarov V.V. Metodološki aspekti proučavanja kombinovanog dejstva faktora zračenja, hemijske i biološke prirode // Glasnik poljoprivrednih nauka. 1992. - br. 4. - str. 122-130.
Bugreeva N.N. Sadržaj jedinjenja olova i kadmijuma u mleku i mlečnim proizvodima i načini njihovog smanjenja u proizvodnji mlečnih proizvoda: Sažetak autora. dis. .k-ta vet. Sci. Moskva, 1995. - 24 str.
Vasiljev A.B., Ratnikov A.N., Aleksakhin R.M. Zakonitosti prijelaza radionuklida i teških metala u sistemu tlo biljka - životinjski - stočarski proizvod // Hemija u poljoprivredi. - 1995. - br. 4. - Str. 16-18.
Revelle P., Revelle Ch. Naše stanište, knjiga četvrta. - M. - "Mir". - 1995. - 192 str.
GOST R 51301-99 Prehrambeni proizvodi i prehrambene sirovine. Striping voltametrijske metode za određivanje sadržaja toksičnih elemenata (kadmij, olovo, bakar i cink).

Uvod

U posljednje vrijeme problem kontaminacije prehrambenih proizvoda teškim metalima i drugim hemikalijama postaje od velikog značaja za analitičku hemiju. Dolazi do velikog ispuštanja otrovnih tvari u atmosferu iz svih vrsta industrija: tvornica, tvornica itd. Ulazeći u atmosferu i vodu, one zagađuju tlo, a sa njim i biljke. Biljke su, pak, osnova svih prehrambenih proizvoda.

Teški metali završavaju i u mesu i mlijeku, jer životinje konzumirajući biljke pritom troše i toksične elemente, odnosno teške metale koji se akumuliraju u biljkama. Konačna karika u ovom lancu je osoba koja konzumira široku paletu namirnica.

Teški metali se mogu akumulirati i teško ih je ukloniti iz tijela. Oni štetno djeluju na ljudski organizam i zdravlje općenito.

Stoga je važan zadatak za analitičku hemiju razvoj metoda za određivanje toksičnih supstanci u prehrambenim proizvodima.

Istovremeno, veoma važno pitanje je i određivanje prosječnog i maksimalno dozvoljenog sadržaja koncentracija metala u prehrambenim proizvodima.

Svrha nastavnog rada je sistematizacija literaturnih podataka o metodama određivanja sadržaja teških metala i drugih komponenti u prehrambenim proizvodima, utvrđivanju patvorenosti mlijeka amonijum jedinjenjima, određivanju kiselosti mlijeka i dr.

1. Izvori kontaminacije hrane teškim metalima

Termin "teški metali" povezan je sa visokom relativnom atomskom masom. Ova karakteristika se obično poistovjećuje s idejom visoke toksičnosti. Jedna od karakteristika koja nam omogućava da metale klasifikujemo kao teške je njihova gustina.

Prema podacima iznesenim u "Priručniku za osnovnu hemiju" ur. A.T. Pilipenko (1977), teški metali uključuju elemente čija je gustina veća od 5 g/cm3. Na osnovu ovog indikatora, 43 od 84 metala u periodnom sistemu elemenata treba smatrati teškim.

Dakle, teški metali obuhvataju više od 40 hemijskih elemenata sa relativnom gustinom većom od 6. Broj opasnih zagađivača, uzimajući u obzir toksičnost, postojanost i sposobnost akumulacije u spoljašnjoj sredini, kao i obim distribucije ovih metala, mnogo je manji.

Prije svega, od interesa su oni metali koji se najšire iu značajnijim količinama koriste u industrijskim djelatnostima i kao rezultat akumulacije u vanjskoj sredini predstavljaju ozbiljnu opasnost po svojoj biološkoj aktivnosti i toksičnim svojstvima. To uključuje olovo, živu, kadmijum, cink, bizmut, kobalt, nikl, bakar, kalaj, antimon, vanadijum, mangan, hrom, molibden i arsen.

U atmosferskom vazduhu teški metali su prisutni u obliku organskih i neorganskih jedinjenja u obliku prašine i aerosola, kao i u gasovitom elementarnom obliku (živa). U ovom slučaju, aerosoli olova, kadmijuma, bakra i cinka sastoje se pretežno od submikronskih čestica prečnika 0,5-1 mikrona, a aerosoli nikla i kobalta se sastoje od grubih čestica (više od 1 mikrona), koje nastaju uglavnom tokom sagorevanje dizel goriva. U vodenim sredinama metali su prisutni u tri oblika: suspendovane čestice, koloidne čestice i otopljena jedinjenja. Potonji su predstavljeni slobodnim ionima i rastvorljivim kompleksnim jedinjenjima sa organskim (huminske i fulvinske kiseline) i neorganskim (halogenidi, sulfati, fosfati, karbonati) ligandima. Hidroliza ima veliki uticaj na sadržaj ovih elemenata u vodi, što u velikoj meri određuje oblik pojave elementa u vodenim sredinama. Značajan dio teških metala se transportuje površinskim vodama u suspendiranom stanju.

U tlima se teški metali nalaze u vodi rastvorljivim, jonoizmenjivačkim i slabo adsorbovanim oblicima. Oblici rastvorljivi u vodi obično su predstavljeni hloridima, nitratima, sulfatima i organskim kompleksnim jedinjenjima. Osim toga, joni teških metala mogu biti povezani s mineralima kao dio kristalne rešetke.

Tabela 1 prikazuje biogeohemijska svojstva teških metala.

Tabela 1. Biogeohemijska svojstva teških metala

Nekretnina
Biohemijska aktivnost
Toksičnost
Karcinogenost
Obogaćivanje aerosolom
Oblik distribucije minerala
Organski oblik razmnožavanja
Mobilnost
Trend prema biokoncentraciji
Efikasnost akumulacije
Sposobnost kompleksiranja
Sklonost hidrolizi
Rastvorljivost jedinjenja
Životni vijek

V - visoka, U - umjerena, N - niska.

Rudarstvo i prerada nisu najsnažniji izvor zagađenja metalom. Bruto emisije iz ovih preduzeća su znatno manje od emisija iz termoenergetskih preduzeća. Nije metalurška proizvodnja, već upravo proces sagorijevanja uglja glavni je izvor mnogih metala koji ulaze u biosferu. Svi metali su prisutni u uglju i nafti. Otrovnih hemijskih elemenata, uključujući teške metale, ima znatno više u pepelu elektrana, industrijskih i kućnih peći nego u tlu. Emisije u vazduh iz sagorevanja goriva su od posebnog značaja. Na primjer, količina žive, kadmijuma, kobalta i arsena u njima je 3-8 puta veća od količine iskopanih metala. Poznati su podaci da samo jedan kotlovski agregat moderne termoelektrane, koji radi na ugalj, emituje u atmosferu u prosjeku 1-1,5 tona živine pare godišnje. Teški metali se takođe nalaze u mineralnim đubrivima.

Uz sagorevanje mineralnih goriva, najvažniji način tehnogene disperzije metala je njihovo ispuštanje u atmosferu tokom visokotemperaturnih tehnoloških procesa (metalurgija, prženje cementnih sirovina i dr.), kao i transport, obogaćivanje i sortiranje. rude.

Tehnogeni ulazak teških metala u životnu sredinu dešava se u obliku gasova i aerosola (sublimacija metala i čestica prašine) iu sastavu otpadnih voda. Metali se relativno brzo akumuliraju u tlu i uklanjaju se iz njega izuzetno sporo: poluživot cinka je do 500 godina, kadmijuma - do 1100 godina, bakra - do 1500 godina, olova - do nekoliko hiljada godina.

Značajan izvor kontaminacije tla metalima je upotreba đubriva od mulja dobijenog iz industrijskih postrojenja i postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda.

Teški metali u emisijama iz metalurške proizvodnje uglavnom su u nerastvorljivom obliku. Kako se udaljavate od izvora zagađenja, najveće čestice se talože, povećava se udio rastvorljivih metalnih jedinjenja i uspostavlja se odnos između rastvorljivih i nerastvorljivih oblika. Aerosolno zagađenje koje ulazi u atmosferu uklanja se iz nje prirodnim procesima samopročišćavanja. Važnu ulogu u tome imaju atmosferske padavine. Kao rezultat toga, emisije iz industrijskih preduzeća u atmosferu i ispuštanje otpadnih voda stvaraju preduslove za ulazak teških metala u tlo, podzemne vode i otvorene vode, u biljke, dno i životinje.

Suspendirane tvari i donji sedimenti imaju maksimalnu sposobnost koncentriranja teških metala, a slijede plankton, bentos i ribe.

2. Metode određivanja teških metala u prehrambenim proizvodima

1 Toksične komponente

Arsen je visoko toksičan kumulativni protoplazmatski otrov koji utiče na nervni sistem. Smrtonosna doza 60-200 mg. Hronična intoksikacija se javlja pri konzumaciji 1-5 mg dnevno. FAO/WHO je ustanovio sedmičnu sigurnu dozu od 50 mcg/kg. U ribi sadržaj arsena može doseći 8 mg/kg, au kamenicama i škampima do 45 mg/kg.

Toksičan učinak spojeva arsena posljedica je blokiranja sulfhidrilnih grupa enzima i drugih biološki aktivnih supstanci.

Arsen u rasponu od 1-50 mg/l može se odrediti kolorimetrijskim metodama analize na bazi srebrovog dietilditiokarbamata. Pogodna metoda je atomska apsorpciona spektroskopija. Zasniva se na određivanju arsina dobijenog redukcijom jedinjenja arsena. Komercijalno dostupni uređaji za izolaciju arsina koriste se u kombinaciji sa standardnom opremom. Prilikom analize arsena preporučuje se korištenje plamena dušikov oksid-acitelen. Zbog molekularne apsorpcije plamenih gasova može doći do interferencije u gornjem ultraljubičastom području spektra, gdje se nalaze najosjetljivije linije arsena. Ova smetnja se eliminiše podešavanjem pozadine.

Analiza neutronske aktivacije uspješno je korištena za određivanje količine arsena u tragovima. To je omogućilo donošenje preciznih odluka

arsena u vrlo malim uzorcima, kao što je jedna vlas.

Često je potrebno odrediti vrstu hemijskog jedinjenja arsena. Za razlikovanje trovalentnog arsena od petovalentnog arsena u vodenim otopinama korištena je inverziona polarografija. Za odvajanje organskih spojeva arsena od neorganskih korištena je plinsko-tečna hromatografija.

Arbitražna metoda - kolorimetrija sa srebrovim dietilditiokarbamatom nakon destilacije arsena iz hidrolizata (ili rastvora pepela) u obliku arsenik hidrida ili trihlorida. Određivanje atomske apsorpcije moguće je tek nakon preliminarne koncentracije u obliku AsH3 hidrida i upotrebe grafitne ćelije.

Kadmijum je visoko toksičan kumulativni otrov koji blokira rad brojnih enzima; utiče na bubrege i jetru. FAO/WHO je ustanovio sedmičnu sigurnu dozu od 6,7-8,3 mcg/kg. Može se akumulirati u značajnim količinama u kamenicama i jetri životinja i riba; u biljnim proizvodima ovisi o dozi superfosfatnog gnojiva.

Toksičan učinak spojeva kadmija na organizam uzrokovan je činjenicom da ioni ovih metala stupaju u interakciju sa sulfhidril SH grupama proteina, enzima i aminokiselina. Kada metalni joni stupe u interakciju sa SH grupama, nastaju slabo disocirajuća i, po pravilu, nerastvorljiva jedinjenja. Stoga, blokiranje sulfhidrilnih grupa dovodi do supresije aktivnosti enzima i savijanja proteina. Joni dvovalentnih metala blokiraju dvije SH grupe istovremeno:

U tabeli 2 prikazani su prosječni sadržaj i maksimalno dozvoljene koncentracije Cd u prehrambenim proizvodima.

Tabela 2. Prosječni sadržaj i maksimalna koncentracija Cd u prehrambenim proizvodima.

Prehrambeni proizvodi i sirovine		MPC, mg/kg

Žitarice
Pulsevi


Jagnjeći proizvodi
Pšenične mekinje
Kuhinjska so
šećer (pijesak)

orasi (jezgra)

Kakao prah i čokolada

Mliječni proizvodi


Mlijeko u prahu
Sirevi, svježi sir
Maslac
Biljni proizvodi
Biljno ulje
Margarini i masti

Određivanje kadmijuma obično zahtijeva preliminarnu koncentraciju, jer je sadržaj metala u prehrambenim proizvodima obično nizak. Komitet za analitičke metode preporučuje kiselu mineralizaciju sumpornom kiselinom plus vodikovim peroksidom. Prilikom suhog pepela može doći do gubitaka kadmijuma, jer na temperaturama iznad 500ºC on isparava. Sadržaj kadmijuma se može odrediti i formiranjem kompleksa sa amonijum tetrametilenditiokarbamatom, kao i ekstrakcijom kadmijuma izobutilmetil ketonom.

Kolorimetrijska metoda zasnovana na ditizonu također se može koristiti za određivanje kadmijuma u ekstraktima hrane.

Trenutno se najčešće koristi atomska apsorpciona spektrofotometrija. Korištenje acetilenskog zračnog plamena daje dobre rezultate, ali plamen se mora pažljivo kontrolirati. Atomska apsorpciona spektrofotometrija bez plamena omogućava određivanje kadmijuma na nivou od 5 μg/kg. Međutim, zbog hemijskog uticaja nekih jedinjenja, kao što su kalijumove soli, rezultati mogu biti iskrivljeni.

Postoje podaci o određivanju kadmijuma voltametrijom sa anodnim rastvaranjem. Rezultati se dobro slažu sa podacima atomske apsorpcione spektrometrije. Dovoljno pouzdani i tačni podaci mogu se dobiti analizom neutronske aktivacije. Uz korištenje nove opreme i povećanu preciznost, postalo je jasno da podaci koji su prethodno dobiveni atomskom apsorpcionom spektrofotometrijom i manje preciznom plamenom fotometrijom nisu pouzdani. To je zbog nesavršenosti modernih analitičkih metoda.

Određivanje kadmijuma u obranom mlijeku u prahu

Neophodni reagensi. Primarni kiseli amonijum fosfat, 0,5% rastvor w/v. (koristi se za hemijsku modifikaciju analita). Metalne nečistoće u tragovima u modifikatoru moraju se ukloniti kompleksiranjem APDC i ekstrakcijom MIBK. Dejonizovana destilovana voda. TRITON X-100, 0,01% rastvor u vodi (v/v).

Priprema uzorka

Rastvorite mlijeko u prahu (1,25 g) u dejoniziranoj destilovanoj vodi (25 ml) uz dobro miješanje pomoću magnetne miješalice ili ultrazvučne kupke. Malo TRITON X-100 0,01% vol. (1 ml) može se dodati da bi se dobila bolja disperzivna svojstva.

Priprema kalibracionih rastvora

Vodeni standardi: standardni standard 1000 µg Cd/L u 1 M azotnoj kiselini. Pripremite otopinu za kalibraciju s koncentracijom od 10 µg Cd/l razrjeđivanjem originalne otopine.

Postupak kalibracije

Standardnom metodom dodavanja koristeći programabilni dozator uzoraka. Preporučena zapremina uzorka je 10 µl, zapremina standardnih aditiva je 5 i 10 µl, 10 µl modifikatora i slepog rastvora do ukupne zapremine od 30 µl za sve rastvore.

Budući da je Cd obično prisutan u malim količinama, otopina za kalibraciju Cd bi trebala imati koncentraciju od 5 µg/L ili manju. Za kadmijum, temperatura pepela ne bi trebalo da bude veća od 750ºS.

Olovo je veoma toksičan kumulativni otrov koji utiče na nervni sistem i bubrege. Hronična intoksikacija se javlja pri konzumaciji 1-3 mg dnevno. FAO/WHO je ustanovio opću sedmičnu sigurnu dozu od 50 mcg/kg tjelesne težine. Pošto dio olova dolazi iz zraka i vode, osoba može unositi 300-400 mcg dnevno putem hrane.

Sadržaj olova u školjkama može doseći 15 mg/kg. U konzerviranoj (u metalnim posudama) hrani koja sadrži kiseline, posebno voću i povrću, sadržaj olova se može povećati 10 puta ili više u poređenju sa prirodnim nivoima.

Olovo se uglavnom deponuje u skeletu (do 90%) u obliku slabo rastvorljivog fosfata:

Koriste se kako suho pepeo sa dodatkom magnezijuma ili aluminijuma i kalcijum nitrata, tako i mokro pepeljenje mešavinom azotne i perhlorne kiseline, ne preporučuje se upotreba sumporne kiseline. Za trenutne studije - kolorimetrija sa ditizonom, kojem se dodaje kalijum cijanid kako bi se eliminisali ometajući efekti cinka i kalaja. Gubi se u primjetnim količinama u prisustvu hlorida. Pepeljenje tvari koje sadrže olovo vrši se na temperaturi od (500-600)ºC.

Određivanje se vrši u skladu sa GOST 26932-86, ISO 6633-84.

Živa je veoma toksičan, kumulativni otrov koji utiče na nervni sistem i bubrege. Neka organska jedinjenja su najotrovnija, posebno metil živa, koja čini 50 do 90% ukupne žive u ribama. Utvrđena je sedmična sigurna doza ukupne žive na 5 mcg/kg tjelesne težine, uključujući metil živu od 3,3 mcg/kg. Najviše ga ima u ribi, obično srazmjerno njenoj starosti i veličini, a posebno je visok u ribama grabežljivcima. Prilikom kuhanja ribe gubi se oko 20% žive.

Toksičan učinak živinih spojeva na tijelo uzrokovan je činjenicom da ioni ovih metala stupaju u interakciju sa sulfhidril SH grupama proteina, enzima i aminokiselina. Kada metalni joni stupe u interakciju sa SH grupama, nastaju slabo disocirajuća i, po pravilu, nerastvorljiva jedinjenja. Stoga, blokiranje sulfhidrilnih grupa dovodi do supresije aktivnosti enzima i savijanja proteina. Joni dvovalentnih metala blokiraju dvije SH grupe istovremeno:

Zbog hlapljivosti elementa, gubici su mogući čak i tokom skladištenja i sušenja uzorka. Stoga se preporučuje samo mokro pepeljenje mješavinama dušične, sumporne, a ponekad i perhlorne kiseline uz dodatak permanganata ili molibdata na niskim temperaturama i u posebnoj zatvorenoj opremi.

Određivanje žive u hrani i drugim biološkim objektima zahtijeva preciznost i visoku vještinu. Trenutno se živa određuje pomoću tri glavne analitičke metode: kolorimetrijska, plamena atomska apsorpciona spektrometrija i neutronska aktivaciona analiza.

Kolorimetrijska metoda. Ova metoda se zasniva na transferu metala sadržanog u uzorcima u kompleks sa ditizonom, koji se ekstrahuje organskim rastvaračem i zatim kolorimetrizuje. Ove operacije su dugotrajne; granica detekcije je oko 0,05 mg/kg. Za određivanje je potreban veliki uzorak (5 g) uzorka.

Metoda plamene atomske apsorpcione spektrometrije. Metoda plamene atomske apsorpcione spektrometrije trenutno se široko koristi za određivanje žive. Dostupna je oprema za prilagođavanje standardne atomske apsorpcione spektrometrije takozvanoj tehnici hladnog isparavanja. U ovom slučaju koriste se cirkulacijske i necirkulacijske metode. U prvom slučaju, sadržaj žive u uzorku se mjeri vrijednošću trenutne apsorpcije žive kada njena para prođe kroz apsorpcionu ćeliju. Kod cirkulacijskih metoda, živina para se akumulira postepeno dok se ne postigne stalna apsorpcija. Kalitar hlorid se koristi za pretvaranje živinih jona u molekularni oblik. Metoda je primjenjiva na otopine koje sadrže živu u obliku koji se lako može reducirati kalajnim hloridom.

Za određivanje žive koriste se i druge analitičke metode.

Analiza neutronske aktivacije, na primjer, karakterizira visoka selektivnost i preciznost. Efikasan je za određivanje žive u malim porcijama tokom opšte analize hrane.

Metoda arbitraže je atomska apsorpcija korištenjem tehnologije niske temperature hladne pare. Za aktuelna istraživanja - kolorimetrija sa bakar jodidom. Kolorimetrija sa ditizonom se ne preporučuje, jer za većinu proizvoda ne dozvoljava određivanje MPC vrednosti. Metil živa se određuje gasno-tečnom hromatografijom. Sadržaj žive se takođe određuje u skladu sa regulatornim dokumentima GOST 26927-86.

2.Netoksične komponente

Cink je esencijalni element uključen u funkcionisanje brojnih važnih enzima i hormona inzulina. Povećane količine cinka su toksične. Tako su utvrđeni znaci toksičnosti kod dugotrajne konzumacije vode sa sadržajem cinka od 0,04 mg/kg. Mnogo se nalazi u pšeničnim mekinjama i ostrigama - do 150 mg/kg. Prilikom skladištenja kiselih proizvoda u pocinčanim posudama, sadržaj elementa može se povećati nekoliko puta.

Ditizon-kolorimetrijska metoda se još uvijek široko koristi za kvalitativno i kvantitativno određivanje cinka. Obojeni kompleks se ekstrahuje organskim rastvaračem i poredi sa standardima korišćenjem slično pripremljenog rastvora cinka. Granica detekcije je 0,7 mg/l.

Trenutno najrasprostranjenija metoda je atomska apsorpciona spektrofotometrija. Metoda je osjetljiva, a ostali elementi praktički ne ometaju određivanje.

Također određujem cink prema standardnoj metodi određivanja prema GOST 26U34-86.

Tabela 3. Prosječni sadržaj i maksimalno dozvoljena koncentracija cinka u prehrambenim proizvodima

Prehrambeni proizvodi i sirovine		MPC, mg/kg
Pekarski i konditorski proizvodi
Žitarice
Pulsevi


Jagnjeći proizvodi
Pšenične mekinje
Kuhinjska so
šećer (pijesak)

orasi (jezgra)

Kakao prah i čokolada

Mliječni proizvodi
Mlijeko, fermentirani mliječni proizvodi
Konzervirano kondenzovano mleko
Mlijeko u prahu
Sirevi, svježi sir
Maslac
Biljni proizvodi
Biljno ulje
Margarini i masti
Sveže i smrznuto povrće
Pečurke, sveže, konzervisane i suve

Gvožđe je neophodan element u ljudskom životu, ali na povišenim nivoima je toksično. Utvrđeno je da pri konzumaciji gvožđa >200 mg dnevno dolazi do sideroze jetre. Gvožđe je još jači oksidant od bakra i izaziva iste neželjene efekte. Stoga je željezo u proizvodima često regulirano na nižem nivou nego što je potrebno za toksikološke pokazatelje (na primjer, u mastima i uljima 1,5-5 mg/kg). Mnogo se nalazi u mahunarkama i u jetri i bubrezima životinja (250-400 mg/kg). U pićima, kada se čuvaju u nezaštićenim metalnim posudama od crnog metala, sadržaj gvožđa može dostići 7 mg/kg i više.

Pepeljenje uzoraka koji sadrže željezo vrši se na temperaturi od (500-600) ºS, ponekad i do 800 ºS. Oksidirajuća sredstva se obično ne dodaju, ali dušična kiselina i nitriti ubrzavaju oksidaciju. Kada se uzorci koji sadrže kloride pepe, gubi se nešto željeza.

Gvožđe u biološkim materijalima lako se određuje kolorimetrijskim, spektrofotometrijskim i drugim instrumentalnim metodama. Sposobnost prelaznih metala da formiraju obojene komplekse koristi se u mnogim kolorimetrijskim metodama. Niske koncentracije željeza se lako određuju plamenom i atomskom apsorpcionom spektrofotometrijom bez plamena. Vazdušni plamen od acetilena je obično najefikasniji, bez ometanja drugih neorganskih supstanci. Prije analize, uzorci se ili podvrgavaju kiseloj mineralizaciji ili pepeljaju, a zatim se rastvaraju u razrijeđenoj kiselini. Međutim, pri direktnoj analizi tekućih prehrambenih proizvoda poteškoće nastaju zbog viskoznosti i površinske napetosti tekućine (biljno ulje), kao i prisustva otopljenog ugljičnog dioksida (piva). Da biste riješili ove probleme, možete koristiti metodu aditiva, kao i otplinjavanje pića koja sadrže ugljični dioksid.

Postoje dokazi da tokom određivanja atomske apsorpcije, prisustvo limunske kiseline u rastvoru u koncentraciji od 200 mg/l smanjuje apsorpciju za više od 50%. Povećanje visine plamena i dodavanje fosforne kiseline eliminiše ovaj efekat. Utvrđeno je da upotreba plamena dušikov oksid-acetilen eliminira gotovo sve smetnje.

3. Metode određivanja joda u prehrambenim proizvodima

Metode identifikacije i kvantitativnog određivanja joda u prehrambenim proizvodima, prehrambenim sirovinama i biološki aktivnim aditivima za hranu jedan su od teških postupaka u analitičkoj hemiji. Složenost analize joda povezana je s njegovom polivalentnošću i hlapljivošću, sposobnošću ulaska u redoks reakcije sa komponentama analiziranog proizvoda, kao i njegovim niskim sadržajem u nekim slučajevima u predmetu koji se proučava.

Za određivanje jodida (jodata) koriste se kako prilično osjetljive, jednostavne i pristupačne metode (titrimetrijska, fotometrijska, ionometrijska, voltametrijska), tako i manje pristupačne, visoko informativne i osjetljive metode, ali koje zahtijevaju dobru instrumentaciju ili posebne reagense. Ovo posljednje može uključivati metode razrjeđivanja izotopa, analizu neutronske aktivacije i masenu spektrometriju induktivno spregnute plazme (ICP-MS).

Gotovo sve metode analize joda zahtijevaju preliminarnu pripremu uzorka, što je jedna od kritičnih faza analize za određivanje sadržaja joda u prehrambenim proizvodima i prehrambenim sirovinama. U većini metoda detekcije joda, organski sadržaj prehrambenog proizvoda ometa analizu. Za otklanjanje ovog efekta koristi se tehnika alkalnog suhog sagorijevanja („suvo” pepeo) u muflnoj peći na temperaturi od 400 do 500°C ili tretman jakim kiselinama u prisustvu oksidirajućih sredstava („mokro” pepeo). Najčešće korišćena metoda pripreme uzorka je tretiranje analiziranog uzorka rastvorom natrijum hidroksida ili natrijum karbonata, čime se postiže potpuno vlaženje i bubrenje uzorka.

3.1 Titrimetrijska metoda

Titrimetrijska metoda analize je jedna od najčešćih metoda za kvantitativno određivanje joda u različitim objektima životne sredine. Ova metoda se preporučuje za određivanje joda u vodi za piće, kruhu i pekarskim proizvodima. Međunarodno udruženje zvaničnih analitičkih hemičara (AOAC) preporučuje titrimetrijsku metodu kao zvaničnu standardnu metodu za određivanje slobodnog joda u standardnom rastvoru, joda u prehrambenim proizvodima, pri proceni nivoa jodizacije soli, analizu joda u lekovima koji sadrže jod, kao i pri procjeni apsorbiranog joda u uljima. Prilikom ocjenjivanja titrimetrijske metode za određivanje joda u objektima okoliša, treba napomenuti njenu dostupnost i jednostavnost, kao i visoku osjetljivost u određivanju svih oblika joda - molekularnog, jodida i jodata. Istovremeno, treba imati na umu da predmeti proučavanja, a posebno prehrambeni proizvodi i prehrambene sirovine, mogu sadržavati tvari (organskog i anorganskog porijekla) koje mogu i oksidirati i reducirati različite oblike joda, što značajno utječe na rezultat. analize. Kao indikator u jodometriji koristi se svježe pripremljena 1% otopina škroba. Kada jod stupa u interakciju sa škrobom, javljaju se 2 procesa - kompleksiranje i adsorpcija, zbog čega nastaju plava jedinjenja. Škrob treba dodati u titrirani rastvor samo kada je glavna količina joda već titrirana, inače skrob stvara jako jedinjenje sa viškom joda; u ovom slučaju se uočava prekomjerna potrošnja natrijum tiosulfata, što dovodi do izobličenja (precijenjenja) rezultata analize. Jodometrijska titracija se mora provoditi na hladnom, jer na povišenim temperaturama dolazi do gubitka joda zbog njegovog isparavanja iz otopine. Osim toga, s povećanjem temperature smanjuje se osjetljivost reakcije indikatora škrobnog joda. Titracija se ne može provesti u alkalnoj otopini, jer u alkalnoj sredini jod stvara hipojodid i neke druge produkte reakcije. S tim u vezi, preporučuje se titracija u kiseloj sredini (pH 3-5). Prilikom titriranja u jako kiselim rastvorima postoji opasnost od oksidacije jodida (I) atmosferskim kiseonikom.

Prilikom titrimetrijskog određivanja joda, pored gore navedenih karakteristika analize, potrebno je uzeti u obzir da se natrijum tiosulfat koji se koristi za titraciju, kada stoji, može pod uticajem kiseline pretvoriti u sulfit. (čak i slab kao ugalj), što dovodi do povećanja titra tiosulfata. Osim toga, kada otopina stoji, uočava se smanjenje titra tiosulfata zbog oksidacije potonjeg atmosferskim kisikom u sulfate. Proces oksidacije kataliziraju soli bakra u tragovima. Za stabilizaciju otopine preporučuje se uvođenje male količine natrijevog karbonata. Drugi razlog za smanjenje titra tiosulfata je njegova razgradnja brojnim mikroorganizmima koji su stalno u zraku. Rastvori škroba se također razgrađuju kada se čuvaju nekoliko dana pod utjecajem bakterija. Kako bi se spriječilo djelovanje mikroorganizama, otopini tiosulfata dodaje se mala količina (do 0,5 ml) hloroforma i/ili natrijum karbonata.

Prilikom titrimetrijske analize koriste se precizno izmjerene zapremine rastvora 2 reakcione supstance. Titrimetrijska metoda analize temelji se na oksidaciono-redukcionoj reakciji prema sljedećoj shemi:

I2 +2e = 2I- (1)

Da bi se povećala rastvorljivost I2, koriste se rastvori kalijum jodida. U tom slučaju nastaju jodidni kompleksi I3-, što praktično ne utiče na potencijal I2/2I-para. U ovoj reakciji, slobodni jod (ili I3-) u rastvoru je oksidaciono sredstvo, a jodid (I-) je redukciono sredstvo. Jod koji se oslobađa kao rezultat oksidacije jodidnog jona obično se titrira natrijum tiosulfatom (u prisustvu škroba kao indikatora) u koncentraciji određenoj jednadžbom:

S2032- +I2=S4062- +2I- (2)

Jodometrijska titracija je osnova za kvantitativno određivanje jodata (IO3-) i jodida (I-). Osnova za jodometrijsko određivanje jodata

(IO3-) je reakcija:

3-+ 5I- + 6H+=3I2 + 3H2O (3)

Višak količine jodida (I-) dodaje se ispitnoj otopini koja sadrži jodat (IO3-) kako bi se izvršila redoks reakcija u kiseloj sredini uz oslobađanje slobodnog joda. Daljnji postupak kvantitativnog određivanja slobodnog joda nastalog iz jodata provodi se titrimetrijski u skladu s jednačinom 2.

Suština voltametrijske metode za analizu joda u prehrambenim proizvodima je pretvaranje svih oblika joda u elektrohemijski aktivni oblik jodida (I-), nakon čega slijedi određivanje jodidnih jona pomoću striping voltametrije (IV). Metoda se zasniva na sposobnosti jodidnih jona da se akumuliraju na površini živine elektrode u obliku slabo rastvorljivog jedinjenja sa živom, nakon čega sledi njena katodna redukcija u uslovima linearno promenljivog potencijala pri pH=2 u inertnom gasu. okruženje. Analitički signal je veličina katodnog pika jodida, proporcionalna njegovoj koncentraciji u optimalnim uslovima. Količina jodida se procjenjuje korištenjem standardne metode dodavanja. Granica detekcije jodida je 0,5 μg na 100 g proizvoda, raspon utvrđenih koncentracija joda (kao jodida) je 1-500 μg na 100 g proizvoda, konzistencija rezultata ovisi o koncentraciji joda i varira od 10 do 18%.

Jod u obliku jodata može se odrediti i voltametrijom, koja se izvodi na stacionarnoj živinoj elektrodi u okruženju inertnog plina pri pH = 10-12 i potencijalu od 1240 ± 30 mV. Prethodno razvijena potenciometrijska metoda titracije omogućava određivanje potencijala indikatorske srebrne elektrode, koji se mijenja tokom titracije jodidnih jona srebrom (Ag+). Količina jodidnih jona procjenjuje se količinom srebra koja se koristi za potenciometrijsku titraciju. Ova metoda se koristi za analizu velikog broja proizvoda u širokom rasponu koncentracija – od 0,2 do 500 mg/kg.

3 Metode gasno-tečne i tečne hromatografije visokih performansi

Metoda gasno-tečne hromatografije (GLC) razvijena je za određivanje ukupnog joda u prehrambenim proizvodima. Organski matriks uzorka se uništava alkalnom pirolizom; nastali jodid se otopi u vodi i oksidira u slobodni jod dodavanjem dikromata u prisustvu sumporne kiseline. Oslobođeni jod reaguje sa 3-pentanonom, dajući 2-jodo-3-pentanon, koji se ekstrahuje sa n-heksanom i analizira pomoću GLC pomoću detektora za hvatanje elektrona (ECD). Tačnost metode je 91,4-99,6%, granica određivanja je 0,05 μg/g. Slično, GLC metoda se koristi za određivanje joda u mlijeku i biološkim uzorcima. U ovom slučaju umjesto 3-pentanona koristi se butanon ili aceton. Standardna devijacija -1,9%, tačnost metode - 95,5%.

Tečna hromatografija visokih performansi (HPLC) koristi se za određivanje jodida u tekućem mlijeku i mlijeku u prahu. Proteini i nerastvorljivi materijali u tečnom i rekonstituisanom mleku uklanjaju se pomoću membranskih filtera. Jodid u filtratu se odvaja od ostalih jona tečnom hromatografijom u paru jona reverzne faze i analizira selektivnom detekcijom pomoću elektrohemijskog detektora. Pri koncentraciji od 0,5-4,6 μg joda u 1 g mlijeka u prahu, prosječno određivanje joda je 91%, vrijednost konvergencije je 9,0%, a stepen reproduktivnosti je 12,7%. Sa sadržajem od 300 mcg joda u 1 litru mlijeka, tačnost metode je 87%, vrijednost konvergencije je 8,2%, a stepen reproduktivnosti 8,3%. Nova metoda ionske kromatografije razvijena je korištenjem direktne ultraljubičaste (UV) detekcije na 210 nm anorganskih aniona u fiziološkim otopinama (vještačka morska voda) koristeći oktadecil silikonsku kolonu modificiranu zwitterionom (3-(N,N-dimetilmiristilamonijum)propansulfonatom. Granica detekcije jodida -0,80 µg/kg, relativna standardna devijacija<1,2%.

Dakle, postoji širok arsenal metoda za kvantitativno određivanje joda u raznim namirnicama, vodi i biološkim objektima. Svaki od njih ima svoje prednosti i nedostatke. Treba napomenuti da mnoge metode koje se koriste za određivanje joda sadržanog u prehrambenim proizvodima, prehrambenim sirovinama i biološkim medijima nisu lako dostupne za upotrebu u širokoj analitičkoj praksi, iako imaju visoku osjetljivost i pouzdanost. Istovremeno, najpristupačnije i najjednostavnije metode (titrimetrijske, fotometrijske, itd.) često karakterizira niska osjetljivost, nedovoljna selektivnost i niska ponovljivost rezultata analize.

Oprema za analizu hrane

Voltametrijski analizator Ecotest-VA je dizajniran za određivanje elektrohemijski aktivnih elemenata i supstanci pri analizi uzoraka vode, vodenih rastvora ili ekstrakata dobijenih od različitih materijala, lekova, prehrambenih proizvoda itd.

Na njegovoj osnovi kreiran je univerzalni kompleks za mjerenje mikrokoličina (do 10 -10 mol/l) teških metala, joda, selena i arsena, toksičnih organskih i neorganskih komponenti u širokom spektru objekata pomoću striping voltametrije i polarografije.

Dizajn Ecotest-VA voltametrijskog analizatora prikazan je na slici 1.

Slika 1. Voltametrijski analizator Ecotest-VA

Objekti analize:

· voda za piće, prirodna voda, otpadna voda, morska voda;

· prehrambeni proizvodi, pića, prehrambene sirovine;

· tlo, hrana;

· kozmetika, lijekovi, biološki objekti.

Definirane komponente:

· metali: Zn, Cd, Pb, Cu, Hg, Mn, Co, Fe, Ni, Mo, Sn, Cr;

· nemetali: As, Bi, Se, I;

· organske molekule: metanol, acetaldehid, formaldehid, dietilen glikol, fenol i njegovi derivati;

· druge elektroaktivne organske i neorganske supstance.

Granice detekcije nekih komponenti bez koncentracije uzorka date su u tabeli 4.

Tabela 4. Granice detekcije nekih komponenti bez koncentracije uzorka

Komponenta	Granica detekcije
kadmijum, olovo
		10 µg/dm3
		0,5 µg/dm3
		0,5 µg/dm3
jodid ion

Polarograf ABC-1.1 je univerzalni kompjuterski kompleks nove generacije za voltametrijsku analizu teških metala u pijaćim, prirodnim i otpadnim vodama, hrani i prehrambenim sirovinama, biološkim i drugim materijalima. Uređaj sprovodi mjerenja na osnovu metode stripping voltametrije (SVA) na čvrstim elektrodama.

Polarograf ABC-1.1 je ekonomična alternativa skupim spektroskopskim instrumentima i uspješno se takmiči s njima u analizi teških metala.

Originalni dizajn senzora garantuje pouzdan i dugotrajan rad i obezbeđuje visoke metrološke karakteristike određivanja. Stakleni ugljik i druge inertne metalne elektrode korištene u senzoru odgovaraju najboljim dostignućima u ovoj oblasti. Odlikuje ih mehanička čvrstoća, hemijska inertnost i širok spektar radnih potencijala.

Struktura polarografa ABC-1.1 prikazana je na slici 2.

Slika 2. Polarograf ABC-1.1

Uz istovremeno određene elemente sekvencijalnom analizom određuju se Cu, Pb, Cd, Zn, joni Hg, Ni, Bi, As, J i drugi elementi; Uređaj je široko testiran u analizi prehrambenih proizvoda i objekata okoline.

Granice detekcije za neke komponente su date u tabeli 5.

Tabela 5. Granice detekcije za metale bez koncentracije uzorka

Analizator žive Yulia-2 i dalje je najčešći uređaj u domaćim kontrolnim i analitičkim laboratorijama za određivanje žive u hrani i objektima životne sredine.

Nedostaci ovog uređaja uključuju visoku grešku (15-25%), kao i nisku pouzdanost pri izvođenju mjerenja zbog kondenzacije vlage na prozorima kivete i kršenja nepropusnosti njenih krajnjih brtvi.

Prednosti ovog uređaja su niska cijena, jednostavnost rada i izdržljivost.

Yulia-2 je opremljen reaktorskim sistemom cirkulacijskog tipa napravljenim u obliku priključka.

Slika 3 prikazuje dijagram kružne instalacije koncentracije žive.

Slika 3. Dijagram cirkulacijskog postrojenja sa krugom koncentracije žive

Reaktor, 2 - frižider, 3 - užareni lijevak sa kalaj hloridom, 4 - petlja sa sorbentom, 5 - električna peć, 6 - kiveta spektrofotometra, 7 - cirkulaciona pumpa, 8 - boca sa apsorpcionim rastvorom.

Atomski apsorpcioni spektrometar SpectrAA -50B je dizajniran za analizu tragova teških metala u prehrambenim proizvodima i prehrambenim sirovinama, omogućavajući određivanje olova, kadmijuma, žive i arsena.

Kromato-maseni spektrometar 220-MS - višenamjenski alat koji vam omogućava da analizirate uzorke nejasnog sastava uz identifikaciju komponenti pomoću biblioteke masenog spektra. U analizi prehrambenih proizvoda najčešće se koristi za otkrivanje falsifikata proizvoda od konjaka, vina, sokova, kafe, čaja itd. analiza tečnih uzoraka i aroma bez prethodne pripreme uzorka. Tandem sistem masene spektrometrije omogućava pojednostavljenje standardne pripreme uzoraka prilikom analize organofosfatnih pesticida.

Postoji i mnogo modernih uređaja za analizu hrane, kao što je tečni hromatograf visokih performansi , plinski hromatograf 430-GC i drugi.

5. Eksperimentalni dio

1 Sigurnosne mjere

Prilikom izvođenja praktičnog dijela uzete su u obzir posebnosti izvođenja eksperimenta u skladu sa sigurnosnim propisima.

U laboratoriji je bilo zabranjeno jesti, piti vodu, raditi sam ili identificirati supstance po ukusu i mirisu. Svi radovi su obavljeni u posebnoj odjeći.

Svi radovi sa kiselinama, alkalijama, organskim rastvaračima i drugim štetnim materijama izvođeni su u dimovodu.

U radu su korištene minimalne količine reagensa sa minimalno potrebnim koncentracijama. Istrošeni reagensi su stavljeni u odgovarajuće drenaže.

Rad sa grijaćim uređajima odvijao se u skladu sa općim pravilima rada u analitičkom laboratoriju. Strogo je zabranjeno stavljanje hermetički zatvorenih tikvica i drugih posuda na električne štednjake, zagrijavanje organskih tekućina i tvari ili rad bez zaštitnih naočara i ogrtača.

Stalno se provjeravalo uzemljenje uređaja, prisustvo gumenih prostirki, ispravnost električnih kontakata, prisustvo gas maski, pijeska i opreme za gašenje požara.

Radno mjesto je održavano čistim i urednim.

Reagensi i rastvori nisu unošeni u laboratoriju bez dozvole odgovornog lica za mere predostrožnosti i šefa odeljenja.

2 Kolorimetrijska metoda za određivanje amonijaka u mliječnim proizvodima

Princip metode:

Prisustvo neutralizirajućih supstanci (amonijum jedinjenja) nije dozvoljeno u mleku koje se isporučuje preduzećima mlečne industrije. U slučaju sumnje na falsifikovanje mleka sa ovim supstancama, prisustvo amonijum jedinjenja se detektuje kvalitativnom metodom zasnovanom na upotrebi kvalitativne reakcije, izražene u promeni boje izolovane sirutke pri interakciji sa Nesslerovim reagensom.

Nesslerov reagens je najčešći i najrašireniji reagens za određivanje sadržaja amonijaka i amonijevih soli. Sadrži živin(II) jodid i kalijum jodid. Nesslerova metoda se zasniva na stvaranju koloida, obojenog crveno-smeđom, interakcijom amonijaka i amonijevih soli sa Nesslerovim reagensom - alkalnom otopinom kalij-živinog jodida (K2) prema sljedećoj reakciji:

NH3 + 2HgI42- → NH2Hg2I3 + 5I- .

Formira stabilne suspenzije samo pri vrlo niskim koncentracijama, stoga je prilikom fotometrijskog određivanja potrebno u otopinu dodati zaštitne koloide - gumu arapsku gumu, želatinu ili polivinil alkohol.

Osjetljivost metode prema GOST-u je 6-9 mg% amonijaka.

Instrumenti, reagensi i reagensi: čaše od 50 ml, gradirani cilindar od 25 cm3, pipete od 1 i 2 cm3, epruvete, Nesslerov reagens, 10% rastvor sirćetne kiseline, proizvod koji se analizira (mlijeko).

Istraživanje mlijeka je obavljeno sljedećom metodom:

U čašu sa cilindrom izmjeri se 20±2 cm3 mlijeka i zagrijava se 2-3 minute u vodenom kupatilu na t = 40-45 oC. U zagrijano mlijeko dodati 1 cm3 vodenog rastvora sa volumnim udjelom sirćetne kiseline od 10%. Smjesa se ostavi neometana 10 minuta da se kazein istaloži. Pipetom (sa vatom na donjem kraju kako bi se spriječio ulazak kazeina) uzima se 2 cm3 istaložene surutke i prenosi u epruvetu. Pomoću uređaja za mjerenje tekućine ili pipete s gumenom kruškom u istu epruvetu dodajte 1 cm3 Nesslerovog reagensa i odmah promiješajte sadržaj, promatrajući promjenu boje smjese ne duže od 1 minute. Pojava limunasto-žute boje mješavine ukazuje na prisustvo amonijaka u količini karakterističnoj za mlijeko. Pojava narandžaste boje različitog intenziteta ukazuje na prisustvo amonijaka u mlijeku iznad njegovog prirodnog sadržaja.

Kao mlijeko za proučavanje odabrano je mlijeko kompanija “Dobrynya”, “Vesely Molochnik” i poljoprivrednog preduzeća “Shakhter”.

Rezultati eksperimenta prikazani su u tabeli 6.

Tabela 6. Rezultati eksperimenta

Rezultati pokazuju da je u analiziranom mlijeku amonijak prisutan u količini karakterističnoj za mlijeko, na šta ukazuje njegova limun-žuta boja.

prehrambeni proizvod teški metal

5.3 Određivanje kiselosti mlijeka

Princip metode:

Kiselost mlečnih proizvoda određuje se zapreminom (cm3) 0,1 mol/dm3 rastvora natrijum hidroksida potrebnog za neutralizaciju kiselina u 100 cm3 mleka; kiselost se izražava u Turnerovim stepenima (°T). Kisela reakcija mlijeka je posljedica prisustva kazeina, kiselih soli fosforne i limunske kiseline i CO2. Pod uticajem bakterija mlečne kiseline u mleku nastaje mlečna kiselina. Kiselost svježeg mlijeka je oko 16-18 °T; ako kiselost dostigne 27-30 °T, tada se pri ključanju mlijeko usiri.

Ponekad se kiselost mlijeka i mliječnih proizvoda izražava sadržajem (%) mliječne kiseline (CH3CHONCOOH, relativna molekulska težina

Mr= 90,00); 1 cm3 0,1 mol/dm3 rastvora NaOH (tj. 1 °T) odgovara 0,009 g mliječne kiseline. Ako je, na primjer, kiselost 20 °T, onda je u 100 g (ili cm3) mlijeka sadržaj kiseline u odnosu na mliječnu kiselinu 20·0,009 = 0,18 g, odnosno 0,18 % (težinski).

Instrumenti, reagensi i reagensi: natrijum hidroksid, standardni rastvor 0,1 mol/dm3; fenolftalein, otopina etanola s koncentracijom od 1%; bireta kapaciteta 25 cm3; pipete kapaciteta 10 i 20 cm3; titraciona tikvica kapaciteta 100 cm3; analitičke vage; analizirani proizvod (mlijeko).

Kiselost je određena sljedećom metodom:

Odpipetirajte 10 cm3 mleka u titracionu tikvicu, dodajte 20 cm3 vode, 2-3 kapi fenolftaleina i titrirajte rastvorom NaOH. Prvo se dodaje 1,0 cm3 rastvora NaOH, a zatim se titrant dodaje kap po kap uz mešanje dok se ne pojavi stabilna ružičasta boja.

Kiselost (K, °T) se izračunava pomoću formule:

gde je VNaOH zapremina rastvora natrijum hidroksida utrošenog za titraciju 10 cm3 mleka, cm3; CNaOH - koncentracija rastvora natrijum hidroksida, mol/dm3;

Količina mlijeka uzetog za titraciju, cm3; 0,1 je faktor konverzije za kiselost mlijeka po zapremini 0,1 mol/dm3 rastvora natrijum hidroksida.

Za testiranje je uzeto mleko kompanija „Dobrynya”, „Vesely Molochnik” i poljoprivrednog preduzeća „Shakhter”.

Rezultati eksperimenta prikazani su u tabeli 7.

Tabela 7. Rezultati eksperimenta

Rezultati pokazuju da kiselost analiziranog mleka preduzeća Vesely Molochnik i poljoprivrednog preduzeća Shakhter odgovara utvrđenom standardu. Ali kiselost Dobrynya mlijeka premašuje normu, to ukazuje na njegovu ustajalost.

Zaključak

Problem savremene analitičke hemije je potraga za preciznijim metodama za detekciju kontaminanata (teški metali, amonijak, jod, itd.) u prehrambenim proizvodima.

Danas su najsavremenije i najpreciznije metode analize hrane kolorimetrijska metoda korištenjem različitih spojeva, plamena i bezplamena atomska apsorpciona spektrometrija, voltametrija, neutronska aktivaciona analiza i plamena fotometrija. Ove metode analize omogućavaju određivanje teških metala kao što su željezo, olovo, kadmij, živa, cink itd.

U pisanju kursa sistematizovao sam literaturne podatke o metodama za određivanje sadržaja teških metala i drugih komponenti u prehrambenim proizvodima, au eksperimentalnom dijelu sam utvrdio falsifikovanje mlijeka sa amonijum jedinjenjima i kiselost mlijeka.

Eksperimentalni rezultati pokazuju da ispitivano mlijeko sadrži amonijak u količinama koje ne prelaze normu, a kiselost mlijeka također odgovara normi.

Spisak korišćene literature

1. Analitička atomska apsorpciona spektroskopija. Udžbenik/Alemasova A.S., Rokun A.N., Shevchuk I.A. - Sevastopolj: “Weber”, 2003.

Hemija i snabdijevanje čovječanstva hranom. Per. from English/Ed. L. Shimilta. - M.:Mir, 1986. -616 str.

3. Konstantinov S.G. Mogućnosti potenciometrijske metode za određivanje većeg broja metala: Sažeci, Mogilev: Izdavačka kuća Mogiljevskog tehnološkog instituta, 2000.

Metode analize hrane. Problemi analitičke hemije. - Vol.VIII/rep. po ed. Kljačko Yu.A., Belenky S.M. - M.: Nauka, 1988. - 207 str.

http://www.varianinc.ru.

http://www.ecolife.org.ua.

http://www.bioiod.ru.

Neki metali su neophodni za normalno funkcioniranje fizioloških procesa u ljudskom tijelu. Međutim, u povišenim koncentracijama su toksični. Jedinjenja metala koja ulaze u tijelo stupaju u interakciju s brojnim enzimima, potiskujući njihovu aktivnost.

Teški metali pokazuju široko rasprostranjene toksične efekte. Ovo izlaganje može biti široko rasprostranjeno (olovo) ili ograničenije (kadmijum). Za razliku od organskih zagađivača, metali se ne razgrađuju u tijelu, već su sposobni samo za preraspodjelu. Živi organizmi imaju mehanizme za neutralizaciju teških metala.

Kontaminacija hrane nastaje kada se usjevi uzgajaju na poljima u blizini industrijskih postrojenja ili su kontaminirani komunalnim otpadom. Bakar i cink su koncentrisani uglavnom u korenu, kadmijum u listovima.

Hg (živa): jedinjenja žive koriste se kao fungicidi (na primjer, za tretiranje sjemena), koriste se u proizvodnji papirne kaše i služe kao katalizator u sintezi plastike. Živa se koristi u električnoj i elektrohemijskoj industriji. Izvori žive uključuju živine baterije, boje i fluorescentne lampe. Zajedno s industrijskim otpadom, živa u metalnom ili vezanom obliku ulazi u industrijske otpadne vode i zrak. U vodenim sistemima, živa se može pretvoriti pomoću mikroorganizama iz relativno nisko toksičnih neorganskih jedinjenja u visoko toksična organska (metil živa (CH3)Hg). Zaražene su uglavnom ribe.

Metil živa može stimulirati promjene u normalnom razvoju mozga kod djece i, u većim dozama, uzrokovati neurološke promjene kod odraslih. Kod kroničnog trovanja razvija se mikromerkurijalizam - bolest koja se manifestira brzim umorom, povećanom razdražljivošću s naknadnim slabljenjem pamćenja, sumnjom u sebe, razdražljivošću, glavoboljom i drhtanjem udova.

Smjernice Codex CAC/GL 7 postavljaju nivo od 0,5 mg/kg za sve vrste ribe kojima se trguje na međunarodnom tržištu (osim riba grabežljivaca) i 1 mg/kg za ribe grabljivice (ajkula, sabljarka, tuna).

dovesti .

Glavni izvor olova koji ulazi u organizam je biljna hrana.

Jednom u ćelijama, olovo (kao i mnogi drugi teški metali) deaktivira enzime. Reakcija se odvija na sulfhidrilnim grupama proteinskih komponenti enzima sa formiranjem --S--Pb--S--.

Olovo usporava kognitivni i intelektualni razvoj kod djece, povećava krvni tlak i uzrokuje kardiovaskularne bolesti kod odraslih. Promjene u nervnom sistemu manifestuju se glavoboljom, vrtoglavicom, povećanim umorom, razdražljivošću, poremećajima sna, oštećenjem pamćenja, hipotenzijom mišića i znojenjem. Olovo može zamijeniti kalcijum u kostima, postajući stalni izvor trovanja. Organska jedinjenja olova su još toksičnija.

Tokom protekle decenije, nivoi olova u hrani su značajno opali zbog smanjenja emisija iz automobila. Pokazalo se da je pektin, koji se nalazi u korama pomorandže, veoma efikasno vezivo za olovo koje ulazi u organizam. Cd (kadmijum): Kadmijum je aktivniji od olova, a SZO ga klasifikuje kao jednu od supstanci najopasnijih po ljudsko zdravlje. Sve se više koristi u galvanizaciji, proizvodnji polimera, pigmenata, srebro-kadmijum baterija i baterija. U područjima koja su uključena u ljudske ekonomske aktivnosti, kadmij se akumulira u različitim organizmima i može se povećati s godinama do vrijednosti kritične za život. Karakteristična svojstva kadmijuma su visoka isparljivost i sposobnost da lako prodire u biljke i žive organizme zbog stvaranja kovalentnih veza s organskim proteinskim molekulima. Biljka duvana u najvećoj meri akumulira kadmijum iz zemlje.

Kadmijum je po hemijskim svojstvima povezan sa cinkom i može da zameni cink u brojnim biohemijskim procesima u telu, ometajući ih (na primer, delujući kao pseudo-aktivator proteina). Doza od 30-40 mg može biti smrtonosna za ljude. Posebnost kadmijuma je njegovo dugo vrijeme zadržavanja: za 1 dan se iz tijela uklanja oko 0,1% primljene doze.

Simptomi trovanja kadmijumom: protein u urinu, oštećenje centralnog nervnog sistema, akutni bol u kostima, genitalna disfunkcija. Kadmijum utiče na krvni pritisak i može izazvati nastanak kamena u bubrezima (nakupljanje u bubrezima je posebno intenzivno). Za pušače ili one koji su zaposleni u proizvodnji kadmijuma, dodaje se emfizem.

Moguće je da je kancerogen za ljude. Sadržaj kadmija treba smanjiti, prije svega, u dijetalnim proizvodima. Maksimalni nivoi treba da budu postavljeni na razumno moguće niže nivoe.

Maksimalno dozvoljene koncentracije teških metala i arsena u prehrambenim sirovinama i prehrambenim proizvodima.

Brojne neprehrambene supstance koje su toksične za organizam na različite načine ulaze u prehrambene proizvode, a samim tim i u ljudski organizam. Ove supstance uključuju: herbicide, pesticide, organometalna jedinjenja, antibiotike koji se koriste u stočarstvu, miotoksine, supstance slične hormonima koji se koriste za stimulisanje rasta domaćih životinja. Policiklična jedinjenja, od kojih mnoga imaju mutagenu i kancerogenu aktivnost, druga jedinjenja se mogu akumulirati kada uđu u ljudsko telo kroz lanac ishrane.

Tokom procesa kuvanja (kiseljenje, kuvanje, prženje, dimljenje) dolazi do kontaminacije teškim metalima, a usled kontakta sirovina tokom termičke obrade sa priborom i opremom, stvaraju se uslovi za prodiranje mnogih toksikanata i teških metala u hrana.

Lanci ishrane su jedan od glavnih puteva ulaska štetnih materija u ljudski organizam (do 70-80%). Ovi lanci počinju od poljoprivrednog zemljišta i završavaju sa ljudima, koji kao krajnju kariku mogu primiti proizvode s koncentracijom otrovnih tvari 10-1000 puta većom nego u zemljištu.

Pogoršanje ekološke situacije u svijetu i povezana visoka kontaminacija hrane radionuklidima, toksičnim hemijskim jedinjenjima, biološkim agensima i mikroorganizmima doprinose rastu negativnih trendova u zdravlju. U konzerviranju hrane glavni izvor kontaminacije olovom su limene limenke koje se koriste za pakovanje 10-15% prehrambenih proizvoda, pri čemu olovo ulazi u hranu iz olovnog lema u šavovima limenki. Pokazalo se da oko 20% olova u ljudskoj ishrani (osim djece do 1 godine) dolazi iz konzerviranih proizvoda, od čega 13-14% iz lema, a preostalih 6-7% iz samog prehrambenog proizvoda. Istovremeno, treba napomenuti da se uvođenjem novih tehnologija za lemljenje i zatvaranje limenki smanjuje sadržaj olova u konzerviranim proizvodima.

Sve štetne tvari u hrani mogu se podijeliti u 2 grupe: prva grupa su stvarne prirodne komponente prehrambenih proizvoda koje normalnom ili prekomjernom konzumacijom mogu izazvati štetne posljedice na ljudski organizam, a druga su tvari koje nisu svojstvene prehrambenim proizvodima. koji ulaze u hranu iz spoljašnjeg sveta. Najveću opasnost po zdravlje ljudi predstavljaju zagađivači hrane (zagađivači) koji nisu svojstveni prehrambenim proizvodima, već dolaze iz okoline. Pravi zagađivači hrane dijele se na tvari prirodnog (biološkog) porijekla i tvari hemijskog (antropogenog) porijekla. Kontaminacija prehrambenih sirovina i prehrambenih proizvoda stranim materijama direktno zavisi od stepena zagađenja životne sredine. Prioritetni zagađivači hrane antropogenog porijekla uključuju toksične (teške) metale, radionuklide, pesticide i produkte njihove metaboličke razgradnje, nitrate, nitrite i N-nitrozoamine, policiklične aromatične ugljovodonike (benzopiren), poliklorirane bifenile, stimulanse rasta domaćih životinja, dioksine , antibiotici). Pravu opasnost predstavljaju prirodni zagađivači biološkog porijekla – toksini bakterija, toksični metaboliti mikroskopskih gljiva (mikotoksini), te neki toksini morskih plodova.

Teški metali su prioritetni zagađivači, čiji je monitoring obavezan u svim sredinama.

Pojam teški metali, koji karakteriše široku grupu zagađivača, nedavno je stekao značajnu popularnost. U raznim naučnim i primenjenim radovima, autori različito tumače značenje ovog pojma. U tom smislu, količina elemenata klasifikovanih kao teški metali veoma varira. Brojne karakteristike se koriste kao kriterijumi za članstvo: atomska masa, gustina, toksičnost, rasprostranjenost u prirodnom okruženju, stepen uključenosti u prirodne i veštačke cikluse. U nekim slučajevima, definicija teških metala uključuje elemente koji su klasifikovani kao krti (na primjer, bizmut) ili metaloidi (na primjer, arsen).

Sa industrijskim i komunalnim otpadnim vodama, kao rezultat atmosferskih padavina, teški metali ulaze u prirodne vode]. Osim direktne kontaminacije zaliha vode za piće, veliku opasnost predstavlja kontaminacija vodenih organizama koje ljudi jedu.

Glavni rezervoar u kojem se talože teški metali je zemljište. Zemljište akumulira dugotrajne unose teških metala koji u njega ulaze iz atmosfere kao dio gasovitih emisija, isparenja i tehnogene prašine; u obliku industrijskog otpada, kanalizacije, kućnog otpada, mineralnih đubriva.

Važan izvor povećanog unosa mikroelemenata u organizam ljudi i životinja je hrana uzgojena na kontaminiranom tlu. Specifičnost teških metala leži u činjenici da se, prema stepenu zasićenosti biljnih tkiva njima, njihovi glavni organi nalaze na sljedeći način:

korijen > stabljika, listovi > sjemenke > plodovi.

U radovima posvećenim problemima zagađenja životne sredine i monitoringu životne sredine, danas je više od 40 metala periodnog sistema klasifikovano kao teške metale od strane D.I. Mendeljejeva sa atomskom masom od preko 50 atomskih jedinica: V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Cd, Sn, Hg, Pb, Bi, itd. važnu ulogu u kategorizaciji teških metala: njihova visoka toksičnost za žive organizme u relativno niskim koncentracijama, kao i sposobnost bioakumulacije i biomagnifikacije. Gotovo svi metali koji potpadaju pod ovu definiciju (s izuzetkom olova, žive, kadmijuma i bizmuta, čija je biološka uloga trenutno nejasna) aktivno su uključeni u biološke procese i dio su mnogih enzima. Prema klasifikaciji N. Reimersa, metale sa gustinom većom od 8 g/cm 3 treba smatrati teškim. Dakle, teški metali uključuju Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Hg.

Formalno, definicija teških metala odgovara velikom broju elemenata.

Otrovni metali koji ulaze u tijelo neravnomjerno su raspoređeni. Prvi udarac preuzimaju glavni organi izlučivanja (jetra, bubrezi, pluća, koža). Konkretno, kada uđu u jetru, mogu doživjeti različite promjene, čak i sa povoljnim ishodom za organizam, što doprinosi njihovoj neutralizaciji i izlučivanju kroz bubrege i crijeva. Ako ovi mehanizmi više ne rade, teški metali se akumuliraju u ljudskom tijelu

Do 90% ukupne žive u organizmu akumulira se u bubrezima. Kod ljudi koji se profesionalno povezuju sa živom, njen povećan sadržaj pronađen je u mozgu, jetri, štitnoj žlijezdi i hipofizi. Olovo se nakuplja u kostima, njegova koncentracija ovdje može biti desetine ili stotine puta veća od koncentracije u drugim organima. Kadmijum se taloži u bubrezima, jetri i kostima; bakar - u jetri. Arsen i vanadijum se nakupljaju u kosi i noktima. Kalaj - u crijevnim tkivima; cink - u pankreasu. Antimon je po svojstvima sličan arsenu i ima sličan učinak na organizam.

Trovanje olovom (saturnizam) je primjer najčešće ekološke bolesti. U većini slučajeva govorimo o apsorpciji malih doza i njihovoj akumulaciji u organizmu sve dok njegova koncentracija ne dostigne kritični nivo neophodan za doksičku manifestaciju.

Pored toksičnih efekata, teški metali imaju i kancerogene efekte. Prema Međunarodnoj agenciji za istraživanje raka IARC, jedinjenja arsena (rak pluća i kože), hroma (rak pluća i gornjih disajnih puteva), nikla (Ni) (grupa 1) i kadmijuma (rak prostate) (grupa 2B) su kancerogeni za ljude.. Jedinjenja olova (Pb), kobalta (Co), željeza (Fe), mangana (Mn) i cinka (Zn) prepoznata su kao kancerogena za životinje i potencijalno opasna za ljude. Podaci o kancerogenim efektima mnogih hemijskih elemenata se trenutno proučavaju i proširuju.

Konačno, teški metali smanjuju ukupnu otpornost organizma, njegove zaštitne i adaptivne sposobnosti, slabe imunološki sistem i remete biohemijsku ravnotežu u tijelu. Doktori su u potrazi za prirodnim zaštitnicima koji mogu oslabiti ili neutralizirati štetne učinke. Ekolozima ostaje zadatak objektivne procene i prognoze stepena zagađenosti naše životne sredine, kao i mnogo posla na ograničavanju njihovog ulaska u spoljašnju i unutrašnju čovekovu sredinu.

Medicinski higijeničari su na osnovu njihove štetnosti utvrdili maksimalno dozvoljene koncentracije teških metala, zaostalih količina pesticida i radionuklida u zemljištu. Racioniranje se dijeli na translokacijsko (prelazak reguliranog elementa u biljku), migratorno (prelaz u zrak), migratorno (prelaz u vodu) i opće sanitarno, higijensko (utjecaj na sposobnost samopročišćavanja tla i mikrobiocenozu tla) .

Tabela - MPC teških metala i arsena u prehrambenim sirovinama i prehrambenim proizvodima, mg/kg (SanPiN 42-123-4089-86)


Element	hljeb	povrće	voće
Merkur	0,02	0,02	0,02
Kadmijum		0,03	0,03
Olovo

Nastavak tabele.

	Prehrambeni proizvodi biljnog porijekla
Arsenic
Antimon
Bakar	10,0
Cink	50,0	10,0	10,0
Nikl
Chromium
Tin		200,0	200,0

Kao rezultat djelovanja brojnih faktora, hrana postaje izvor i prijenosnik velikog broja potencijalno opasnih i toksičnih tvari kemijske i biološke prirode. Situacija u ovoj oblasti u Rusiji, posebno u proteklih pet godina, pogoršana je zbog ekonomske krize, demonopolizacije prehrambene industrije, povećanja zaliha hrane iz inostranstva i slabljenja kontrole proizvodnje i prodaje prehrambenih proizvoda, što izaziva ozbiljnu zabrinutost. Do 10% uzoraka hrane u Rusiji kao cjelini sadrži teške metale: olovo, kadmijum, bakar, cink i druge, uključujući i do 5% u koncentracijama koje prelaze maksimalno dozvoljene granice.

Istraživanja pokazuju da klima na Zemlji nikada nije bila statična. Dinamičan je, podložan fluktuacijama na svim vremenskim skalama, u rasponu od decenija do hiljada do miliona godina. Među najznačajnijim fluktuacijama je ciklus od više od 100.000 godina ledenih doba, kada je klima na Zemlji generalno bila hladnija nego što je sada, praćena toplijim međuledenim periodima. Ovi ciklusi su određeni prirodnim uzrocima.
Od početka industrijske revolucije, klimatske promjene se dešavaju ubrzanim tempom kao rezultat ljudskih aktivnosti. Uzrok ove promjene, koja je superponirana na prirodnu varijabilnost klime, pripisuje se direktno ili indirektno ljudskim aktivnostima koje mijenjaju sastav atmosfere.

Savremene ljudske aktivnosti, kao i njegove aktivnosti
u prošlosti su značajno promijenile prirodnu sredinu na većem dijelu naše planete, a donedavno su te promjene bile samo zbir mnogih lokalnih utjecaja na prirodne procese. One su dobile planetarni karakter ne kao rezultat ljudskih promjena u prirodnim procesima na globalnoj razini, već zato što su se lokalni utjecaji proširili na velike prostore. Drugim riječima, promjene u fauni u Evropi i Aziji nisu utjecale na faunu Amerike, regulacija toka američkih rijeka nije promijenila režim toka afričkih rijeka i tako dalje. Čovek je tek u novije vreme počeo da utiče na globalne prirodne procese, čije promene mogu uticati na prirodne uslove cele planete.

Uzimajući u obzir trendove razvoja ljudskih ekonomskih aktivnosti u modernom dobu, nedavno je predloženo da bi dalji razvoj ovih djelatnosti mogao dovesti do značajnih promjena u životnoj sredini, zbog čega će doći do
ekonomska kriza i broj stanovnika će naglo pasti.
Među glavnim problemima je mogućnost promjene naše globalne klime pod uticajem privrednih aktivnosti.
planete. Poseban značaj ovog pitanja je u tome što takva promjena može imati značajan utjecaj na ljudsku ekonomsku aktivnost prije svih drugih globalnih ekoloških poremećaja.

Promjena klime planete u rezultat ljudske aktivnosti- problem ne samo od izuzetnog značaja, već i od izuzetne složenosti. Osnovna teorija o tome kako ljudsko društvo doprinosi zagrevanju životne sredine sagorevanjem fosilnih goriva datira više od jednog veka. Teorijski modeli životne sredine, međutim, stari su samo nekoliko decenija i još uvek su nesavršeni.
Istovremeno, promjene temperature, neočekivane padavine i druge slične pojave karakteristične su za samu klimu kao takvu, bez obzira na ljudske aktivnosti. Zato je odvajanje ljudskog faktora od prirodnih faktora toliko zastrašujuće. Utoliko je nevjerovatnije što je međunarodna zajednica uspjela razviti koordiniran pristup rješavanju ovog problema. Činjenica je da ne samo da je naučna strana ovog pitanja složena i nejasna, već se i interesi različitih zemalja razlikuju jedni od drugih.

Dakle, globalno zagrijavanje može imati najgori utjecaj na tropske zemlje, ali donosi neke koristi zemljama sa hladnijim klimatskim uvjetima, kao što su Kanada i Rusija, na primjer. Priobalne zemlje mogu biti pogođene porastom nivoa okeana, dok će regije u unutrašnjosti imati mali ili nikakav uticaj.

Manja potražnja za fosilnim gorivima će naštetiti zemljama koje zavise od uglja i nafte, dok će proizvođači drugih oblika energije, kao što je hidroelektrična energija, imati koristi. Ukratko, globalne klimatske promjene su pitanje sukobljenih interesa bez ikakve sigurnosti o svojim uzrocima.

Pod određenim uslovima, uticaj ekonomske aktivnosti
ljudski uticaj na klimu mogao bi, u relativno bliskoj budućnosti, dovesti do zagrevanja uporedivog sa zagrevanjem u prvoj polovini 20. veka, a zatim i daleko nadmašiti ovo zagrevanje.

Jedan od razloga klimatskih promjena je upotreba raznih aerosola.

Aerosoli su male čestice prašine koje su suspendovane u atmosferi. Nastaju prvenstveno hemijskim reakcijama između gasovitih zagađivača vazduha, povišenog peska ili morskog prskanja, šumskih požara, poljoprivrednih i industrijskih aktivnosti i izduvnih gasova automobila. Aerosoli formiraju oblačan sloj u troposferi, najniži sloj do 10 km u atmosferi. Mogu se formirati i visoko u atmosferi nakon vulkanske erupcije, pa čak i u stratosferi na visini od oko 20 km. U danima bez oblaka, nebo zbog njih postaje manje potpuno plavo, već prilično bjelkasto (posebno u smjeru Sunca). Aerosoli su najbolje vidljivi pri izlasku i zalasku sunca, kada je put zraka od atmosfere do Zemljine površine veći.

Aerosoli su vrlo efikasni raspršivači sunčeve svjetlosti, jer je njihova veličina obično nekoliko desetina mikrona. Neki aerosoli (kao što je čađ) takođe apsorbuju svetlost. Što više apsorbuju, troposfera se više zagrijava i manje sunčevog zračenja može doći do površine Zemlje. Kao rezultat toga, aerosoli mogu sniziti temperaturu površinskog sloja atmosfere.

Velike količine aerosola stoga mogu dovesti do hlađenja klime, što u određenoj mjeri nadoknađuje efekat zagrijavanja povećanja stakleničkih plinova. Osim toga, aerosoli imaju dodatni indirektni efekat hlađenja zbog svoje sposobnosti da pojačaju oblačnost. Trajanje čestica prašine u atmosferi je mnogo kraće nego kod gasova staklene bašte, jer mogu nestati padavinama u roku od nedelju dana. Efekti izloženosti aerosolu su također mnogo više lokalizovani u poređenju sa raširenim efektima stakleničkih plinova.

Zbog rasta svjetske populacije, opterećenje obrađenih površina višestruko se povećalo. Intenzivna poljoprivreda, ispaša stoke i iscrpljivanje podzemnih voda zbog njihove upotrebe za navodnjavanje doveli su do degradacije tla u nekoliko područja. Almeria (južna Španija) je jedan od mnogih primjera gdje je zemlja u opasnosti od dezertifikacije. Promjene u korištenju zemljišta negativno utiču na regionalne klimatske parametre kao što su temperatura i vlažnost, što zauzvrat utiče na regionalnu i globalnu klimu.

Od industrijske revolucije, zelene šume širom svijeta, koje se sada uglavnom nalaze u tropskim kišnim zonama, zamijenjene su novčanim usjevima i drugim usjevima. Ljudi također mijenjaju životnu sredinu kroz uzgoj stoke, što povećava potražnju za vodom. Osim ispaše na prirodnim travnjacima, ljudi su značajno izmijenili učestalost, intenzitet i obim ispaše kao rezultat pripitomljavanja stoke. U stvari, napori da se suzbije dezertifikacija u regijama Sahela i drugdje ometaju prekomjerna ispaša i sječa drveća za ogrev.

Urbanizacija je doprinijela klimatskim promjenama. Početkom ovog veka stanovnici gradova su činili skoro polovinu svetskog stanovništva. Procjenjuje se da grad od milion stanovnika proizvodi 25.000 tona ugljičnog dioksida i 300.000 tona otpadnih voda svakog dana. Koncentracija aktivnosti i emisija dovoljna je za promjenu lokalne atmosferske cirkulacije oko gradova. Ove promjene su toliko značajne da mogu promijeniti regionalnu cirkulaciju, što zauzvrat utiče na globalnu cirkulaciju. Ako se takvi uticaji nastave, dugoročni uticaji na klimu će postati vidljivi.

Tokom proteklih decenija, sve je više dokaza o klimatskim promjenama na osnovu promjena u fizičkim karakteristikama atmosfere i faune i flore u različitim dijelovima svijeta.

Jedan od najuvjerljivijih argumenata o klimatskim promjenama je činjenica da toliko neovisno provedenih zapažanja potvrđuju da je tokom prošlog stoljeća ukupno povećanje površinske temperature bilo 0,6 0 C. Od industrijske revolucije, povećanje atmosferskog ugljičnog dioksida nastavilo se povećavaju ubrzanim tempom.

I maksimalne i minimalne prosječne dnevne temperature rastu, ali minimalne temperature rastu brže od maksimalnih temperatura. Mjerenja temperature na površini Zemlje, kao i ona sa radiosonda i satelita, pokazuju da su troposfera i Zemljina površina postale toplije i da se stratosfera hladi.

Sve veći broj dokaza iz paleoklimatskih podataka sugerira da je vjerovatno da je stopa i trajanje zagrijavanja u 20. stoljeću veća od bilo kojeg drugog vremenskog perioda u posljednjih hiljadu godina. Devedesete su vjerovatno najtoplija decenija milenijuma na sjevernoj hemisferi. Najviša zabilježena temperatura bila je 1998. godine, a 2001. je na drugom mjestu.

Godišnje padavine su nastavile da rastu na kopnu u srednjim i visokim geografskim širinama severne hemisfere, sa izuzetkom istočne Azije. Poplave su uočene čak i na mjestima gdje je kiša obično rijedak događaj.

Oblačnost nad kontinentalnim regionima srednjih i visokih geografskih širina severne hemisfere porasla je za skoro 2% od početka 20. veka. Smanjenje snježnog pokrivača i kontinentalnog leda i dalje je u pozitivnoj korelaciji s povećanjem temperatura površine kopna. Količina morskog leda na sjevernoj hemisferi se smanjuje, ali na Antarktiku nisu vidljivi značajni trendovi u promjeni morskog leda.

U proteklih 45 do 50 godina, arktički morski led se stanjio za gotovo 40% između kasnog ljeta i rane jeseni.

Prosječan globalni porast nivoa mora tokom 20. stoljeća je u rasponu od 1,0 -2,0 mm/god. Ove stope rasta su veće od onih iz 19. stoljeća, iako su tako stari podaci vrlo oskudni. Porast nivoa mora u 20. veku je verovatno deset puta veći od prosečnog porasta u poslednjih 3.000 godina.

Razvoj El Niño/Južne oscilacije (ENSO) bio je neobičan od sredine 1970-ih u poređenju sa prethodnih 100 godina. Poplave i suše, koje su često praćene padom usjeva i šumskim požarima, postale su sve učestalije, iako se veličina ukupne zahvaćene površine zemljišta relativno malo povećala.

Došlo je do jasnog porasta jakih i ekstremnih padavina.

Tokom 20. stoljeća došlo je do relativno malog povećanja ukupne veličine kontinentalnih područja koja su iskusila jake suše ili visoku vlažnost, iako su neka područja pokazala promjene. Ne postoje uvjerljivi dokazi da su se karakteristike tropskih i ekstratropskih oluja promijenile.

Prirodni sistemi kao što su glečeri, koralni grebeni, atoli, šume, močvare itd. su osjetljivi na klimatske promjene. Neki stručnjaci procjenjuju da je više od četvrtine svjetskih koraljnih grebena uništeno zbog zagrijavanja mora. Upozoravaju da će, ukoliko se ne preduzmu hitne mjere, većina preostalih grebena umrijeti u roku od 20 godina. U posljednje dvije godine, u nekim od najteže pogođenih područja, kao što su Maldivi i Sejšeli u Indijskom okeanu, procjenjuje se da je do 90% koraljnih grebena izbijeljeno.

Otkriće antarktičke ozonske rupe sredinom 1980-ih dovelo je do intenzivnog naučnog istraživanja hemije i transporta u stratosferi. Stratosferski ozon čini oko 90% ukupnog atmosferskog ozona, dok se preostalih 10% nalazi u troposferi, najnižem sloju atmosfere, sa debljinom sloja od 10 km na polovima i 16 km u tropima.

Nedavne promjene regionalne klime, posebno rastuće temperature, već su uticale na mnoge fizičke i biološke sisteme. Parametri za to su sljedeći:

povećanje dužine vegetacije u srednjim visokim geografskim širinama;

smanjenje populacija nekih biljaka i životinja;

smanjenje i pomeranje granica biljaka i životinja prema polovima i višim geografskim širinama;

smanjenje površine snježnog pokrivača i kontinentalnog leda, što je jasno povezano s povećanjem temperature zemljine površine;

kasnije formiranje leda i ranije zanošenje leda na jezerima;

odmrzavanje permafrosta;

smanjenje veličine glečera

Stoga su klimatske promjene možda prvi pravi znak globalne ekološke krize s kojom će se čovječanstvo suočiti sa spontanim razvojem tehnologije i ekonomije.
Glavni uzrok ove krize u njenoj prvoj fazi biće
raspodjela količine padavina koje padaju u različitim dijelovima svijeta, uz primjetno smanjenje u mnogim područjima nestabilne vlage. Budući da su ova područja dom kritičnih područja za proizvodnju žitarica, promjene u obrascima padavina mogle bi znatno otežati povećanje prinosa usjeva za prehranu svjetske populacije koja brzo raste. Iz tog razloga, pitanje sprečavanja nepoželjnih promjena globalne klime jedan je od značajnih ekoloških problema našeg vremena.

Da bi se spriječile nepovoljne klimatske promjene koje nastaju pod uticajem ljudske ekonomske aktivnosti,
razni događaji; protiv zagađenja vazduha se najviše bori. Kao rezultat primjene u mnogim razvijenim zemljama različitih mjera, uključujući i čišćenje zraka koji koriste industrijska preduzeća, vozila, grijalice i sl., posljednjih godina postignuto je smanjenje nivoa zagađenosti zraka u nizu gradova. Međutim, zagađenje zraka se povećava u mnogim područjima, a globalno zagađenje zraka ima trend rasta. Ovo ukazuje na veliku poteškoću u sprečavanju povećanja količine antropogenog aerosola u atmosferi.

Još teži bi bili zadaci (koji još nisu postavljeni)
sprečavanje povećanja ugljičnog dioksida u atmosferi i povećanja topline koja nastaje tijekom transformacije energije koju koriste ljudi.

Ne postoje jednostavna tehnička sredstva za rješavanje ovih problema, osim ograničenja u potrošnji goriva i potrošnje većine vrsta energije, što je u narednim decenijama nespojivo sa daljim tehničkim napretkom.

Dakle, kako bi se održali postojeći klimatski uslovi u bliskoj budućnosti, biće neophodno koristiti metod kontrole klime. Očigledno, da je takav metod bio dostupan, mogao bi se koristiti i za sprečavanje prirodnih klimatskih fluktuacija nepovoljnih za nacionalnu ekonomiju iu budućnosti, u skladu sa interesima čovječanstva.

Između ostalih načina uticaja na klimatske uslove, pažnju zaslužuje mogućnost promjene velikih atmosferskih kretanja. U mnogim slučajevima atmosferska kretanja su nestabilna, pa je na njih moguće utjecati uz utrošak relativno male količine energije.

Iz različitih izvora klimatskih uticaja, putevi,
Očigledno, najpristupačniji metod za modernu tehnologiju je onaj koji se zasniva na povećanju koncentracije aerosola u donjoj stratosferi. Implementacija ovih klimatskih promjena usmjerena je na sprječavanje ili ublažavanje klimatskih promjena koje mogu nastati za nekoliko decenija pod uticajem ljudskih ekonomskih aktivnosti. Utjecaji ove veličine mogu biti neophodni u 21. vijeku, kada bi značajno povećanje proizvodnje energije moglo uzrokovati da temperature u nižim slojevima atmosfere značajno porastu. Smanjenje transparentnosti stratosfere u takvim uslovima može spriječiti neželjene klimatske promjene.

Proučeni uzorci

Proučeni uzorci

Kadmijum

Uzorak br. 1

Uzorak br. 2

Uzorak br. 3

Budyko M.I. Klimatske promjene - Lenjingrad: Hidrometeoiz-
datumi, 1974. SAVREMENE EKOLOŠKE KATASTROFE EKOLOŠKE POSLEDICE IZ METALURŠKE I HEMIJSKE INDUSTRIJE KONCEPT “EKOLOŠKIH ODNOSA” STANJE I PROBLEMI PRIRODNOG OKRUŽENJA

Razgovarajmo o nekoliko „najpopularnijih“ teških metala, koji su svima na usnama kao glavne horor priče (što, nažalost, zaista jesu).

Arsenic.

– hemijski element koji se nalazi u malim količinama u svim životinjskim i biljnim organizmima. Arsen je visoko toksičan kumulativni otrov koji utiče na nervni sistem. Utvrđeno je da arsen u malim količinama blagotvorno djeluje na ljudski organizam: poboljšava hematopoezu, povećava apsorpciju dušika i fosfora, ograničava razgradnju proteina i slabi oksidativne procese. Ova svojstva arsena koriste se prilikom propisivanja lijekova koji sadrže arsen u medicinske svrhe. Neorganski preparati (rastvor natrijum arsenata (III), anhidrid arsena i dr.) propisuju se kod iscrpljenosti, anemije i nekih kožnih oboljenja. U stomatološkoj praksi koristi se pasta sa anhidridom arsena („bijeli arsen”). Organski preparati arsena koriste se u liječenju brojnih zaraznih bolesti.

Arsen ulazi u žive organizme sa hranom. Nalazi se u dovoljnim količinama u jestivim školjkama, morskoj ribi i drugim morskim plodovima. Osim toga, ulazi kroz dim cigarete (duvan sadrži arsen) i akumulira se uglavnom u jetri, slezeni, bubrezima i krvi (u crvenim krvnim zrncima), kao i u kosi i noktima. Sadržaj arsena može se povećati zbog njegovog dodatnog unosa u prehrambene proizvode s nekim prehrambenim bojama, organskim kiselinama i potašom.

Kronično trovanje hranom arsenom nastaje u slučajevima dugotrajne konzumacije namirnica koje sadrže najveće količine ove otrovne tvari. Kod hroničnog trovanja nastaju višestruki upalni procesi u perifernom nervnom sistemu (polineuritis), javljaju se poremećaji i poremećaji osetljivosti kože.

Najveća prijetnja ljudskom zdravlju dolazi od vode kontaminirane arsenom koja se koristi za piće, kuhanje i navodnjavanje prehrambenih usjeva.

Dugotrajno izlaganje arsenu u vodi za piće i hrani može dovesti do raka i lezija kože. Takvo izlaganje uzrokuje kardiovaskularne bolesti, neurotoksičnost i dijabetes.

Smrtonosna doza je 200 mg. Hronična intoksikacija se javlja pri konzumaciji 1-5 mg dnevno. Kod akutnog trovanja simptomi se obično javljaju u roku od 20-30 minuta. U ovom slučaju postoje izraženi znaci gastrointestinalnog distresa, osjećaj peckanja i metalni okus u ustima. Javlja se opća i srčana slabost, nagli pad krvnog tlaka i gubitak svijesti. Trovanje se često završava smrću. Ako se žrtva može izvući iz teškog stanja, doživljava depresiju centralnog nervnog sistema i iscrpljujući bol u ekstremitetima.

Dolazeći iz gastrointestinalnog trakta, arsen i različita jedinjenja arsena brzo se apsorbuju u tjelesnim tkivima, posebno u jetri. Toksični učinak arsena povezan je s njegovim poremećajem oksidativnih procesa u tkivima zbog blokade brojnih enzimskih sistema u tijelu. Nervno tkivo se najbrže uništava pod uticajem arsena.

Dozvoljena dnevna doza (sigurna za ljudski organizam) arsena je približno 3 mg. Kako bi se osigurala sigurnost, prilikom izračunavanja dozvoljenih nivoa arsena u prehrambenim proizvodima, uzima se u obzir njegov ukupan unos iz vode za piće, hrane i lijekova.

U osnovnim prehrambenim proizvodima, sadržaj arsena je regulisan na nivou od 0,1 do 0,3 mg/kg (za ribu i morske plodove dozvoljen je veći nivo - do 5 mg/kg).

Zbog toga je veoma važno kontrolisati nivoe arsena u hrani, hrani i vodi. Za određivanje koncentracije arsena potrebno je izvršiti hemijsku analizu u akreditovanoj laboratoriji.

Olovo

Olovo je svuda u okolini: u vodi, vazduhu, kamenju. Međutim, za ljude je olovo otrovan teški metal čije trovanje može dovesti, između ostalog, do raka, patologija kostiju i teške disfunkcije mozga, bubrega, crijeva itd.

Trovanje olovom je najčešće trovanje teškim metalima. Ljudi dolaze u kontakt sa olovom udisanjem izduvnih gasova automobila, upotrebom industrijske kozmetike, pa čak i hrane. Da bi se povećao oktanski broj, benzinu na kojem vozi većina automobila dodaje se tetraetil olovo - spoj olova koji je jak otrov za ljude, trovanje kojim pogađa mozak i nervni sistem, što dovodi do psihičkih poremećaja, pa čak i smrti.

Olovo se uglavnom deponuje u skeletu (do 90%) u obliku slabo rastvorljivog fosfata:

Određivanje se vrši u skladu sa GOST 26932-86, ISO 6633-84.

Merkur

Živa i njeni spojevi su vrlo toksični za ljude. Živa može biti prirodnog ili antropogenog porijekla. U prirodi se pojavljuje u atmosferi zbog trošenja stijena koje sadrže živu, a živa antropogenog porijekla u atmosferu ulazi prvenstveno kada se ugalj sagorijeva u elektranama. Trovanje živom, kao i trovanje manganom, ciljano djeluje na nervni sistem, remeteći njegovo normalno funkcionisanje.

Otprilike polovina sve industrijski proizvedene žive završi u okeanima. To znači da je jedenje bilo koje morske plodove i ribe potencijalni rizik od dobijanja doze žive iz hrane, i to značajan, jer koncentracija ove tvari u tkivima živih bića bit će mnogo veća nego u vodi.

Međutim, naučnici su otkrili da postoji proizvod čija upotreba pomaže da se živa sadržana u ribi ne apsorbuje tokom varenja, već da se izluči iz organizma u "neoštećenom" obliku. Iznenađujuće, ovaj proizvod su jagode. I takođe puter od kikirikija. I biljni proteini iz konoplje.

Za određivanje žive koriste se i druge analitičke metode.

Analiza neutronske aktivacije, na primjer, karakterizira visoka selektivnost i preciznost. Efikasan je za određivanje žive u malim porcijama tokom opšte analize hrane.

Kadmijum

Kadmijum u životnu sredinu ulazi sa otpadom iz metalurške industrije, postrojenja za tretman otpada, kao i nepravilnim odlaganjem nikl-kadmijumskih izvora napajanja (baterije). Kadmijum je opasan za ljude zbog svojih kancerogenih svojstava i sposobnosti da se akumulira u organizmu. Ukoliko dođe do viška spojeva kadmijuma u organizmu ili zbog trovanja (npr. udisanjem pare kadmijum oksida), dolazi do poremećaja nervnog sistema, poremećaja metabolizma fosfora i kalcijuma, enzimskih procesa i strukture proteinskih molekula. Kronično trovanje dovodi do anemije i razaranja kostiju.

Kadmijum je veoma toksična supstanca, njegova smrtonosna doza za ljude je 150 mg/kg telesne težine. Ponašanje kadmijuma u ljudskom tijelu karakterizira izuzetno dugo poluvrijeme (u prosjeku 25 godina), akumulacija uglavnom u jetri i bubrezima (do 80%); inhibicija sinteze DNK, proteina i nukleinskih kiselina; uticaj na aktivnost enzima i intenzivnu interakciju sa drugim dvovalentnim metalima (cink, kalcijum, gvožđe, selen, kobalt).

Kao i mnogi drugi teški metali, kadmijum ima jasnu tendenciju akumulacije u organizmu - njegovo poluživot je 10-35 godina. Do 50. godine njegova ukupna težina u ljudskom tijelu može doseći 30-50 mg. Glavno „skladište“ kadmijuma u organizmu su bubrezi (30-60% ukupne količine) i jetra (20-25%). Ostatak kadmijuma nalazi se u pankreasu, slezeni, tubularnim kostima i drugim organima i tkivima. U osnovi, kadmijum se u organizmu nalazi u vezanom stanju – u kompleksu sa proteinom metalotioneinom (tako je prirodna odbrana organizma; prema poslednjim podacima, alfa-2 globulin takođe vezuje kadmijum), iu ovom obliku ga je manje. otrovan, iako je daleko od bezopasnog. Čak i "vezani" kadmij, koji se akumulira godinama, može dovesti do zdravstvenih problema, posebno do oštećenja funkcije bubrega i povećane vjerovatnoće nastanka bubrežnih kamenaca. Osim toga, dio kadmijuma ostaje u toksičnijem jonskom obliku.

U osnovnim prehrambenim proizvodima sadržaj kadmijuma je regulisan na nivou od 0,05 do 0,2 mg/kg. Posebnu rizičnu grupu čine ljudi koji puše; jedna kutija cigareta može sadržavati do 1 mcg kadmijuma.

Vanadijum

Jedinjenja vanadijuma koriste se u industriji čelika, farmaceutske i tekstilne industrije, a dodaju se kao aditivi bojama, jedilama, tintama itd. Trovanje vanadijem je neugodna stvar. Kao i olovo, vanadijum ima politropni efekat na organizam, tj. ne utiče ni na jedan određeni organ ili sistem, već na više sistema odjednom. Kao rezultat trovanja vanadijem, poremećena je regulacija biohemijskih procesa u organizmu, počinju upalni procesi kože i sluzokože respiratornog trakta, funkcionalne promjene u sistemu cirkulacije, oslabljen imunitet itd.

Nedostatak

Nedostatak vanadijuma može povećati rizik od razvoja dijabetes melitusa i, obrnuto, kod dijabetes melitusa razvija se njegov nedostatak.

Također, šizofrenija zbog nedostatka vanadijuma i ateroskleroza povezani su s nedostatkom ovog elementa u tijelu. Nedostatak se otkriva biohemijskim testom krvi, gdje se uočavaju promjene u pokazateljima kao što su fosfolipidi (povećani), trigliceridi (povećani), kolesterol (smanjen).

Predoziranje

Visoke koncentracije vanadijuma mogu se naći kod radnika koji se bave proizvodnjom asfalta, stakla i goriva. Češće oboljevaju od astme, ekcema, upalnih bolesti kože, respiratornog sistema i vida.

Trovanje se javlja pri dozi od samo 0,25 mg, a 2-4 mg može biti smrtonosno. Višak kod žrtava manifestuje se u obliku akutne ili hronične intoksikacije.

Akutna intoksikacija je praćena upalom sluznice ždrijela, pluća i očiju, te alergijskim reakcijama na koži. Test krvi pokazuje smanjenje bijelih krvnih stanica (leukopenija) i razine hemoglobina (anemija).

Kod kronične intoksikacije smanjuje se koncentracija askorbinske kiseline, smanjuje se količina cisteina u kosi, a povećava se rizik od razvoja raka i respiratornih bolesti.

Kobalt

Kobalt se koristi za proizvodnju materijala koji se odlikuju otpornošću na toplotu i za tvrde alate - glodala i bušilice. U medicini se metal koristi za sterilizaciju lijekova i instrumenata, kao i u terapiji zračenjem.

Trovanje kobaltom se uglavnom javlja kod radnika u industriji čelika ili kada su hrana ili piće kontaminirani kobaltom. Takvo trovanje može uzrokovati zatajenje srca, hiperplaziju (tj. benigno patološko povećanje) štitne žlijezde i poremećaj njenih funkcija, kao i oštećenje njuha, gubitak apetita, respiratornu insuficijenciju, pa čak i bronhijalnu astmu.