Transcript CHIMICA ANALITICA DEGLI INQUINANTI Introduzione

CHIMICA ANALITICA DEGLI INQUINANTI
&
CHIMICA ANALITICA CLINICA
Prof. Massimo Guardigli - Dipartimento di Chimica “G. Ciamician”
([email protected])
CHIMICA ANALITICA DEGLI INQUINANTI
Composti organici in
generale
Pesticidi, composti aromatici,
solventi organici…
Piogge acide
Metalli pesanti
Piombo, cromo, stagno,
mercurio, arsenico…
Inquinanti e
fenomeni
correlati
Smog atmosferico
Modulatori endocrini
Diossine, PCB, plastificanti
DDT…
CHIMICA ANALITICA DEGLI INQUINANTI
Acqua
• Materiali in sospensione
• Stato di ossigenazione
(BOD/COD/TOC)
• Ioni inorganici
• Metalli pesanti
• Composti organici volatili
• Composti organici non volatili
Aria (fase gassosa)
• Gas (CO, NOx, SOx, O3, ecc.)
• Composti organici volatili
Acqua, aria e suolo sono le tre
matrici fondamentali
Suolo
• Ioni inorganici comuni (cationi ed
anioni)
• Metalli pesanti
• Composti organici volatili (VOC)
• Composti organici non volatili
Aria (aerosol e particolato)
• Concentrazione e distribuzione
dimensionale del particolato (es.
misura del particolato PM10)
• Metalli
• Composti organici non volatili
CHIMICA ANALITICA DEGLI INQUINANTI
Livelli di concentrazione
Matrice del campione
I campioni da analizzare
possono avere composizioni
molto complesse (suoli, materiali
biologici) → le tecniche
analitiche devono essere
selettive
Gli inquinanti sono presenti in
concentrazioni molto basse
(mg/kg, mg/kg, ng/kg) → le
tecniche analitiche devono essere
molto sensibili
Problematiche
specifiche dell’analisi
degli inquinanti
Procedure di estrazione
Alcuni analiti sono trattenuti
fortemente dalla matrice del
campione → esistono tecniche
di estrazione specifiche per
analisi ambientali
Variabilità
Le concentrazione degli inquinanti
variano da luogo a luogo e nel
tempo → le procedure di
campionamento devono garantire
tenerne conto per fornire risultati
affidabili
Quali analiti cercare?
Un inquinante può essere in varie
forme con caratteristiche
chimico-fisiche e tossicità diverse
(speciazione) → occorre
determinare tutte queste specie
Campionamento
Il campionamento di alcune
matrici (es. aria) può essere
complesso → occorre sviluppare
apposite procedure e
dispositivi di campionamento
CHIMICA ANALITICA DEGLI INQUINANTI
Cromatografia
• Gascromatografia &
cromatografia liquida HPLC
(composti organici)
• Cromatografia ionica (anioni e
cationi)
Tecniche elettrochimiche
• Potenziometria con elettrodi
ionoselettivi
• Stripping anodico per la
determinazione di metalli
Metodi spettroscopici
• Metodi di analisi
spettrofotometrici
• Tecniche di spettroscopia
atomica
Tecniche
di analisi
Metodi immunometrici
• Metodi immunometrici per la
determinazione di composti
organici
Metodi di misura a
distanza
Analisi diretta di solidi
• Metodi di analisi elementare
per solidi (fluorescenza ed
emissione di raggi X, attivazione
neutronica)
• Tecniche strumentali per la
misura a distanza di gas,
particolato ed aerosol
CHIMICA ANALITICA DEGLI INQUINANTI
• Introduzione
• Problematiche correlate agli inquinanti (speciazione, trasporto,
bioconcentrazione e bioaccumulazione)
• Alcuni esempi (metalli pesanti, pesticidi, diossine, modulatori endocrini,
inquinamento atmosferico)
• Approccio generale all'analisi degli inquinanti e principali tecniche di
analisi
• Campionamento e trattamento del campione (determinazione di
metalli, composti organici volatili, composti organici non volatili)
• Analisi di acque
• Analisi del suolo
• Analisi dell'atmosfera (gas atmosferici, vapori e particolato)
CHIMICA ANALITICA CLINICA
Analisi del sangue
Gas disciolti, elettroliti, ematocrito,
parametri di coagulazione…
Analisi forensi
Determinazione di farmaci e
droghe d’abuso in matrici di varia
natura (sangue, capelli…)
Funzionalità di organi
Misura della funzionalità renale
ed epatica mediante
determinazione di proteine ed
enzimi nel sangue
Analisi chimicocliniche
Monitoraggio terapeutico
Misure di farmacocinetica,
misura della concentrazione di
farmaco in circolo durante la
terapia
Diagnosi molecolare
Diagnosi di malattie infettive e
genetiche, identificazione di
mutazioni e di oncogeni
CHIMICA ANALITICA CLINICA
Natura degli analiti
Gli analiti da determinare sono a
basse concentrazioni e di varia
natura → gas, ioni, molecole
organiche, zuccheri, lipidi,
proteine, enzimi, DNA…
Matrice del campione
Principalmente fluidi biologici
facilmente prelevabili →
sangue, urina, ma anche altri
fluidi, feci, capelli, biopsie, ecc.
Campionamento
Preparazione del paziente,
modalità di prelievo dei
campioni, trattamento e
conservazione dei campioni
Problematiche
nella chimica
analitica
clinica
Controllo di qualità.
Necessità di garantire la validità
del risultato analitica →
validazione delle procedure,
controllo di qualità intra- ed
interlaboratorio
Presentazione e
interpretazione del
risultato
I valori fisiologici sono variabili →
valori “normali”, sensibilità e
specificità, valutazione del dato
CHIMICA ANALITICA CLINICA
Metodi elettrochimici e
sensori
Metodi per la misura
dell’attività enzimatica
• Elettrodi selettivi per ioni (pH,
Na, K…)
• Sensori per gas (O2 e CO2)
• Metodi basati su substrati
cromogenici, fluorogenici,
chemiluminescenti
Metodi immunometrici
Tecniche separative
• Gascromatografia &
cromatografia liquida
• Tecniche elettroforetiche
Tecniche
di analisi
• Metodi immunochimici
• Metodi di immunodiffusione
• Metodi ELISA
Metodi di biologia
molecolare
• PCR qualitativa e quantitativa
• PCR real-time
Strumentazione portatile
• Analizzatori portatili (es.
glucometri)
• “Lateral Flow immunoassays”
CHIMICA ANALITICA CLINICA
• Introduzione
• Problematiche correlate alla chimica analitica clinica (preparazione del
paziente, raccolta dei materiali biologici, trattamento e conservazione del
campione, controllo di qualità, valori di riferimento, valutazione dei
risultati)
• Caratteristiche dei materiali biologici analizzati
• Analisi del sangue generiche
• Tecniche di analisi cromatografiche ed elettroforetiche
• Tecniche per l’analisi di enzimi
• Tecniche immunologiche (es. ELISA)
• Tecniche per la diagnosi molecolare (es. PCR)
• Strumentazione portatile per analisi cliniche