ANALITIČKA KEMIJA U ZAŠTITI OKOLIŠA

Karmen Margeta, Dragana Mutavdžić Pavlović, Danijela Ašperger, Šime Ukić

Sveučilište u Zagrebu, Fakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zavod za analitičku kemiju, Marulićev trg 20, 10000 Zagreb, Hrvatska

tel. + 385 1 4597 217, fax. + 385 1 4597 250, e-mail: kmargeta@fkit.hr

SAŽETAK: Zaštita okoliša nije danas samo nacionalni već i globalni problem koji treba sustavno rješavati kako bi se priroda i okoliš očuvali ne samo za sadašnje nego i za buduće generacije. Svakodnevno se susrećemo sa sve većim promjenama u prirodi i okolišu koji nas okružuje i to u svim sferama: zrak, voda, tlo i hrana. Analitička kemija kao vrlo razvijena i nezavisna znanstvena metoda obuhvaća sintezu i analizu te provedbu analitičkih mjerenja uz korištenje analitičkih metoda i postupaka. Uz klasične kemijske analize ubrzani je razvoj modernih instrumentalnih metoda i procesne analitičke kemije koji doprinose kvalitativnoj i kvantitativnoj informaciji o procesu u svrhu kontrole i optimiranja procesa uz uvođenje sustava osiguranja kvalitete. Istraživanje, razvoj i projektiranje kemijskih procesa omogućuju kvalitetnu, pouzdanu i sigurnu proizvodnju uz uvažavanje kriterija ekonomičnosti, djelotvornosti i zaštite okoliša. U ovom radu prikazane su neke od analitičkih metoda i postupaka kojima se može doći do informacija o sustavu u svrhu očuvanja okoliša. Ključne riječi: zaštita okoliša, analitička kemija, zrak, voda, tlo, hrana, sustav kvalitete UVOD

Prirodni okoliš u kojem živimo (zrak, voda, tlo, biljke, životinje, itd.) osigurava nam ostvarenje naših životnih potreba. Međutim, naše potrebe, životne navike i interesi, koje priroda neposredno ne može zadovoljiti, neprestano rastu. Stoga, oslanjajući se na prirodu, stvaramo nove elemente i oblikujemo svoj okoliš, različit od prirodnog.

Analitička kemija je multidisciplinarna znanost za čiji razvoj i primjenu je potrebno poznavati znanja iz kemije, fizike, odgovarajućih tehničkih područja, matematike i informatike. Danas je ona vrlo razvijena i nezavisna znanstvena grana s vlastitom teorijskom podlogom koja je razvijena potkraj 19 stoljeća.

Analitička kemija doprinosi razvoju metoda i alata potrebnih za dobivanje informacija o kemijskom sastavu i njegovim promjenama, prostornom sastavu i strukturi materijala. Posljednjih tridesetak godina analitički proces se tumači sustavskim pristupom i zakonitostima informacijske teorije čime analitička kemija ima velike mogućnosti razvoja i praktične primjene naročito u zaštiti okoliša i u drugim područjima ljudskog djelovanja [1].

Cilj analitičke kemije je dobivanje kvalitativnih i kvantitativnih informacija o kemijskom sastavu i strukturi ispitivanog materijala, a kemijska analiza je proces dobivanja tih informacija.

Nakon definiranja problema, u središtu analitičkih razmatranja istraživanja okoliša je uzorak. U uzorku se nalazi ukupna informacija a kemičar, analitičar pronalazi sredstva i metode da dođe do potpune informacije [2]. Analizom uzorka dobiva se mjerni signal temeljen na fizikalnim i kemijskim zakonima. Vrlo je važno dobro odabrati metodu i

optimirati sve dijelove analitičkog procesa kako bi se mogla donijeti ispravna odluka u procjeni kvalitete provedenih postupaka i dobivenih podataka. Dobiveni mjerni podatci obrađuju se kemometrijski kako bi se dobio maksimum informacija. Cjelokupni proces treba biti kontinuiran i međusobno povezan da bi dobiveni rezultati brzo i efikasno doprinijeli rješavanju problema u zaštiti okoliša (slika 1).

Slika 1. Analitički proces u zaštiti okoliša

Za nužnost praćenja kvalitete ljudskog zdravlja i okoliša postavljeni su zahtjevi za uvođenjem sustava kvalitete svakog koraka analitičkog procesa. Da bi se u kemijskoj analizi mogao uvesti sustav kvalitete, analitički proces mora biti stabilan, što znači da pojedinačna mjerenja moraju biti nezavisna i slučajna te slijediti normalnu razdiobu uz definiranu točnost i preciznost.

Osim toga potrebno je provoditi validaciju analitičkih metoda koje su namijenjene zaštiti ljudskog zdravlja i zaštiti okoliša kako bi se dokazalo da je mjerni postupak prikladan za namijenjenu svrhu. U tu svrhu validiraju se izvedbene značajke, ovisne o analitičkom sustavu. Potpuna validacija metode provodi se međulaboratorijskim ispitivanjima (slika 2), usporedbom s analizom certificiranog materijala, usporedbom s validiranom metodom, usporedbom sa standardnim otopinama i uzorcima te unutarlaboratorijskim ispitivanjima [1]

Kroz provođenje i unapređenje sustava upravljanja kvalitetom te primjenom normi (ISO 9000, ISO 17025, EN 45001) dokazuje se kompetentnost laboratorija. Akreditacijom se potvrđuje osposobljenost za ispitivanje specificiranih proizvoda prema propisanim normama.

Sample A: Cl-

0

10

20

30

40

50

60

70

Lab. 2 Lab. 3 Lab. 11 Lab. 14 Lab. 25 Lab. 26 Lab. 27 Lab. 28 Lab. 39 Lab. 40 Lab. 41 Lab. XX

Laboratory

Cl- m

g/L

Amount+ 5%- 5%Consensus

Slika 2. Usporedba dobivenih vrijednosti klorida međulaboratorijskim ispitivanjima

ANALITIČKA MJERENJA U SVRHU OČUVANJA OKOLIŠA

Danas smo suočeni sa sve većim promjenama u prirodi i okolišu. Obuhvaćeni su svi elementi, zrak, voda, tlo i hrana, koji su potrebni za opstanak kako biljnog i životinjskog svijeta tako i čovjeka. ZRAK

Klimatske promjene i smanjenje ozonskog omotača dva su ključna globalna problema zaštite okoliša. Klimatske promjene vezane su uz učinak staklenika, odnosno povećanje stakleničkih plinova (vodena para, CO2, CH4, NOx, SO2 i dr.) u atmosferi. Staklenički plinovi nastali ljudskim aktivnostima utječu na cijeli sustav dovodeći do globalnog zagrijavanja (slika 3). Povećana koncentracija stakleničkih plinova uzrokuje povećanu apsorpciju topline u atmosferi, što dovodi do promjena temperature zraka, količine oborina i ostalih klimatoloških elemenata. Glavni izvori stakleničkih plinova su: izgaranje fosilnih goriva, industrijski procesi, odlaganje otpada, sječa šuma, poljoprivredna proizvodnja i stočarstvo. Čovjek svojim djelovanjem može utjecati na smanjenje emisija stakleničkih plinova korištenjem obnovljivih izvora energije, povećanjem energetske učinkovitosti, energetskim korištenjem otpada, promjenom primjenjivih tehnologija u industriji, dobrom izolacijom zgrada, korištenjem javnog prijevoza i automobila koji troše manje goriva te pošumljavanjem [3].

Slika 3. Otapanje leda uslijed globalnog zatopljenja i povećana emisija CO2 u industrijskim zonama

Za mjerenje kakvoće zraka industrijskih područja, odlagališta otpada, prometnica,

kamenoloma i dr. upotrebljavaju se analitičke metode IR- i UV-spektrometrija, kromatografija, acidimetrija i alkalimetrija, nefelometrija, polarografija, spektrometrijske metode (AAS, ICP-MS, CV-AFS). Vrlo je važno da su te metode brze, jednostavne, dovoljno osjetljive, pouzdane, specifične i ekonomski isplative kako bi se moglo utjecati na rješavanje nastalih problema u kakvoći zraka i utjecati na rješavanje nastalih problema. Podatci dobiveni analitičkim mjerenjima (određivanje SO2, CO, CH4, ukupni ugljikovodici, O3, lebdeće čestice PM2,5 i PM10, NO, NO2, benzen, toluen, ksilen, ) služe za određivanje kategorizacije zraka na određenim područjima.

Dobiveni podatci o onečišćenosti zraka (SO2, NOx, lebdeće čestice, CO, benzen i dr.) u svim zonama (I-VII) pokazuju da je u Republici Hrvatskoj prva kategorija kakvoće zraka na svim područjima osim u naseljenim i industrijskim područjima (slika 4). To opravdava i činjenicu da Hrvatska ima relativno malu emisiju stakleničkih plinova, jednu od najmanjih među razvijenim zemljama i zemljama u tranziciji. Program o trajnom praćenju kakvoće zraka donijelo je nadležno ministarstvo zaštitne okoliša i prostornog uređenja prema zakonu o zaštiti zraka [4].

Slika 4. Zone mjerenja kakvoće zraka na području Republike Hrvatske[4] VODA

Voda pokriva 71% Zemljine površine. Najveći dio vodenih površina su morske (97%), a manji dio čini slatka voda (3%). Manje od 1% ukupne vode u svijetu dostupno je za ljudsku uporabu i te se rezerve neprestano iscrpljuju i onečišćuju. Zbog toga je potrebno čuvati i zaštiti prirodne izvore vode i uključiti se u zaštitu tih područja pretvarajući ih u parkove prirode i nacionalne parkove (slika 5). S obzirom na resurse pitke vode, Republika Hrvatska zauzima četvrto mjesto među europskim državama.

Slika 5. Nacionalni park Plitvička jezera, Hrvatska

Promjene kvalitete vode nastaju kao posljedica prirodnog hidrološkog ciklusa kojim se obnavljaju zalihe vode, ali najveći utjecaj na promjenu kvalitete vode ima čovjek. Kemijska zagađivala u okolišu jedan su od najvažnijih problema većine zemalja kao stalni nepoželjni pratioci tehničko-tehnološkog razvoja. Različiti su izvori kemijskog zagađenja voda za piće: gradske i industrijske otpadne vode, poljoprivredne aktivnosti, čvrsti otpad, rudnici, materijal koji se koristi za distribuciju vode i tvari koje nastaju tijekom kondicioniranja vode za piće.

Kakvoća pitke vode određuje se modernim instrumentalnim tehnikama. Jedna od najvažnijih je ionska kromatografija. Prema pravilnicima [5,6] određena je maksimalno dozvoljena koncentracija (MDK) pojedinih aniona i kationa u pitkim vodama (tablica 1). Analize vodovodne pitke vode i izvorne prirodne vode pokazuju da se koncentracije aniona i kationa nalaze unutar dozvoljenih MDK vrijednosti (tablice 2 i 3) [7].

Tablica 1. Maksimalno dozvoljene koncentracije (MDK) aniona i kationa u pitkim vodama prema pravilnicima RH

ANIONI MDK mg/L

KATIONI MDK mg/L

Flurid 1,5 Amonij 150 Klorid 250 Natrij 150 Nitrit 0,1 Kalij 12 Nitrat 50 Magnezij Sulfat 250 Kalcij

Fosfat (P) 300 Ukupna tvrdoća (°D)

> 60

Tablica 2. Određene koncentracije kationa u pitkim vodama ( vodovodna pitka voda i voda u bocama iz prirodnih izvora)

UZORCI Na+

mg/L STD

K+

mg/L STD

Mg2+

mg/L STD

Ca2+

mg/L STD

VODOVODNA VODA

10,7 0,1 2,00 0,04 50,3 0,1 109,9 0,4

JANA 1,34 0,01 0,64 0,01 34,86 0,08 64,10 0,2 SVETI ROK 11,3 0,1 0,6 0,2 28,96 0,01 87,8 0,2 UNIQUE 5,02 0,01 0,8 0,2 11,78 0,05 50,1 0,2 STUDENA 11,4 0,1 1,41 0,05 18,48 0,03 77,5 0,2

Tablica 3. Određene koncentracije aniona u pitkim vodama ( vodovodna pitka voda i voda u bocama iz prirodnih izvora)

UZORCI F-

mg/L STD

Cl-

mg/L STD

Br-

mg/L STD

SO4

2-

mg/L STD

VODOVODNA VODA

0,587 0,009 27,76 0,05 22,36 0,04 33,95 0,05

JANA 0,573 0,002 1,76 0,02 0,65 0,01 4,69 0,03 SVETI ROK 0,564 0,003 4,61 0,04 0,93 0,02 2,21 0,04 UNIQUE 0,593 0,009 4,09 0,03 2,33 0,02 4,81 0,05 STUDENA 0,610 0,004 2,711 0,009 0,81 0,03 2,60 0,04

Porastom industrijalizacije povećala se i količina otpadnih voda kao i potreba za njihovim pročišćavanjem. U prirodnom kružnom ciklusu izmjene tvari tlo – voda – okoliš, teški metali (Cr, Zn, As, Hg, Fe …) su prisutni iz prirodnih i antropogenih izvora. Zbog svoje stabilnosti, toksičnosti i sklonosti akumuliranja u ekosustavu vrlo su opasni u okolišu. Analitički procesi koji se upotrebljavaju za obradu voda i uklanjanje teških metala su taloženje, oksidacijsko redukcijski procesi, membranski procesi te ion-izmjenjivački procesi. Veliku primjenu u tercijarnoj obradi otpadnih voda imaju i prirodni zeoliti. Prirodni zeoliti su hidratizirani alumosilikatni materijali sastavljeni od silicijevih i aluminijevih tetraedara povezanih kisikovim atomima u prostorno mrežnu strukturu. Alumosilikatna struktura ima negativni naboj zbog izomorfne izmjene silicija s aluminijem, a koji je kompenziran

hidratiziranim kationima natrija, kalija, kalcija i magnezija (slika 6). U ion-izmjenjivačkom procesu izmjenjivi kationi koji su sastavni dio zeolitne strukture, nisu toksični za okoliš a izmjenjuju se s ionima teških metala [8].

BB

b a

A

C C C cb

Mg2+ Ca2+ Si i Al tetraedri

Na+ K+

Slika 6. Prirodni zeolit- klinoptilolit

Prednost prirodnih zeolita pred ostalim materijalima za obradu voda je ta što se radi o prirodnim materijalima velike rasprostranjenosti (Kina, Rusija, SAD, Mexiko, Italija, Grčka, Armenija, Slovačka, Srbija i dr. ) koji imaju isplativu eksploataciju i primjenu. Primjena prirodnih zeolita temelji se na četiri osnovna strukturna i fizikalno-kemijska svojstva: postojanje hidratiziranih alkalijskih i zemnoalkalijskih kationa koji imaju svojstvo ionske izmjene, postojanje strukturnih šupljina koje formiraju pore i kanale velike unutarnje specifične površine, postojanje jakih kiselinskih mjesta u strukturi zeolita, sličnost u kemijskom sastavu s kompozitnim materijalima [9]. U Hrvatskoj je nalazište prirodnog zeolita u Donjem Jesenju što je potaknulo veliki broj znanstvenika da se bavi mogućnošću njihove upotrebe u pročišćavanju otpadnih voda teškim metalima. Uspješnost uklanjanja cinkovih i željeznih iona iz otpadnih voda nakon procesa pocinčavanja kao i drugih teških metala upotrebom prirodnih zeolita statičkim i dinamičkim postupcima određuje se na Fakultetu kemijskog inženjerstva i tehnologije u Zagrebu (slika 7) i Kemijsko tehnološkom fakultetu u Splitu.

0

5

10

15

20

25

30

0 500 1000 1500

t / min

μg Z

n2+ /

g ze

olita

OV 1-1,366 mg/LOV 2-2,180 mg/LOV 3-2,705 mg/LOV 4-3,200 mg/LOV 5-5,610 mg/L

00,20,40,60,8

11,21,41,61,8

22,2

0 500 1000 1500

t / min

μg F

e3+/ g

zeo

lita

OV 1-0,290 mg/LOV 2-0,320 mg/LOV 3-0,360 mg/LOV 4-0,960 mg/LOV 5-2,180 mg/L

Slika 7. Količina vezanih cinkovih i željeznih iona na prirodni zeolit

Pročišćavanjem otpadnih voda primjenom zeolita bave se i ostale institucije u Republici Hrvatskoj. Tako se otpadne vode grafičke industrije pročišćavanju na Grafičkom fakultetu u Zagrebu, otpadne vode tekstilne industrije na Tekstilno tehnološki fakultet u Zagrebu (slika 8), dok se mogućnošću sorpcije amonijaka pomoću zeolita [10] i primjenom prirodnih zeolita u šumarstvu i stočarstvu bavi Institut za Međunarodne odnose (IMO-Zagreb).

0

1

2

3

4

5

0 10 20 30 40 50 60vrijeme; h

mg

Cr i

z N

eola

n O

rang

e G

bo

jila

/ 1g

NaZ

0,5 mg / L1 mg / L2 mg / L5 mg / L10 mg/L20 mg/L

Slika 8. Količina vezanih kromovih iona iz bojila

Danas sve veći problem kod obrade otpadnih voda predstavljaju tzv. nova zagađivala. To su zagađivala koja obuhvaćaju različite skupine spojeva za koje se sumnja da štetno djeluju na zdravlje ljudi i životinja, a do sada im se nije posvećivalo dovoljno pažnje. Od najpoznatijih to su proizvodi za osobnu higijenu, površinski aktivne tvari, različite vrste aditiva i boja te lijekovi (farmaceutici). Za većinu navedenih proizvoda, odnosno njihovih aktivnih tvari nije poznato njihovo djelovanje nakon uporabe, kao ni MDK u okolišu. Zakonom su djelomično regulirane njihove MDK u hrani (med, meso, dječja hrana), no koncentracije u vodama, tlu i sedimentu nisu još definirane. Nova zagađivala, a osobito farmaceutici, predstavljaju veliki problem kod obrade otpadnih voda klasičnim fizikalnim-kemijskim-biološkim i mehaničkim metodama, jer se tim metodama te molekule niti ne uklanjaju ili je uklanjanje samo djelomično [11, 12].

Metode obrade koje se u tom slučaju preporučuju su reverzna osmoza (RO) i nanofiltracija (NF) [13], no za praćenje njihove ekoefikasnosti i ekonomske učinkovitosti koriste se najčešće kromatografske metode. Na toj tematici radilo se je u sklopu FP6 međunarodnog projekta „Reduction of environmental risks, posed by emerging contaminants, through advanced treatment of municipal and industrial wastes - EMCO“ (2004.-2007.). Kao partneri na EMCO projektu sudjelovali su znanstvenici sa Instituta Ruđer Bošković, Prehrambeno-biotehnološkog fakulteta i Fakulteta kemijskog inženjerstva i tehnologije u Zagrebu [14].

Problem kod farmaceutika, a osobito kod antibiotika kao podgrupe, je upravo njihova prekomjerna i često puta nekontrolirana svakodnevna uporaba. Svi ti spojevi završavaju u otpadnim vodama, koje su pogodan medij za njihovu razgradnju. Novonastali razgradni produkti u većini slučajeva su opasniji za ekosustav od početne aktivne tvari. Razgradne produkte treba detektirati, identificirati i također ukloniti iz otpadnih voda [11, 12]. U sklopu UKF projekta „Reduction of environmental risks posed by pharmaceuticals and their degradation products in process wastewaters, through RO/NF membrane treatment (REPHAD)“ i projekta MZOŠ „Razvoj naprednih analitičkih metoda za određivanje farmaceutika u okolišu“ na Fakultetu kemijskog inženjerstva i tehnologije rješava se spomenuta problematika.

Rezultati navedenih projekata su novo razvijene kromatografske analitičke metode koje imaju zadatak pratiti ulaze i izlaze sustava za obradu veterinarskih farmaceutskih

otpadnih voda. Na taj način se ispituje učinkovitost membrana za reverznu osmozu i nanofiltraciju s ciljem postavljanja pilot-postrojenja za njihovo uklanjanje. Kromatografske metode (TLC, HPLC-DAD/FLD/MS) omogućavaju brzu i djelotvornu višekomponentnu analizu kompleksnih uzoraka otpadnih voda. Na slici 9 prikazan je kromatogram dobiven nakon analize veterinarskih otpadnih voda na kromatografu visoke djelotvornosti uz detektor s nizom dioda (HPLC-DAD) [15], a na slici 10 nakon analize tankoslojnom kromatografijom (TLC) [16].

3

4 5 6 7

2

1

Slika 9. Kromatogram dobiven nakon analize veterinarske otpadne vode HPLC-DAD metodom kod λ=270 (1-sulfagvanidin; 2-sulfadiazin; 3-sulfadimidin; 4-oksitetraciklin;

5-penicilin G/prokain; 6-trimetoprim; 7-enrofloksacin)

sulfadiazin

oksitetraciklin

sulfametazin

enrofloksacin

penicilin G prokain sulfagvanidin

norfloksacin

POV1 standardi POV2

Slika 10. Kromatografska pločica na kojoj se nalaze uzorci procesne veterinarske otpadne vode (POV1 i POV2) snimljeni pod λ=366 nm

Primarni zadatak znanstvenika nije samo očuvanje izvora pitkih voda, već i obrada i

zbrinjavanje otpadnih voda.

TLO

Praćenjem fizikalnih, kemijskih i bioloških svojstava tla možemo saznati kakvo je ono doista, a sama analiza tla postaje nužna za modernu poljoprivredu. Kakvoća tla i zahtjevi za njegovim korištenjem moraju biti kvantitativno opisani odnosno moraju biti mjerljivi. Tlo je ključni medij – početna i završna točka biološkog kruženja tvari i energije. Iz tla biljka prima vodu, zrak i biogene elemente neophodne za fotosintezu i metabolizam biljke, ali i štetne teške kovine.

Osim toga, vjetar, ih prenosi stotinama kilometara daleko od izvora emisije, i odlaže na tlo kao suhu (prašina, čađa) ili mokru depoziciju (kisele kiše). Stoga manje čudi naoko nelogična pojava da je visok sadržaj utvrđen na zaštićenim područjima, kao što je Nacionalni parkovi Risnjak, Plitvička jezera ili Krka. Od velikog su značaja analitički postupci i metode kojima se utvrđuju sastavnice bilance teških metala u tlu; ulazak (imisija) u tlo, vezanje i zadržavanje (retencija), nakupljanje u tlu (akumulacija), ukupni i biljci pristupačni sadržaj, godišnji gubitak iz pedosfere ispiranjem i/ili emisijom u druge sfere, u prvom redu u vodu (hidrosferu) i zrak (atmosferu) ili članove biosfere u hranidbenom lancu i izvan njega. Snaga retencije ovisi o značajkama tla; teksturi i kemijskim značajkama, svojstvima koloidnog kompleksa [17].

Pravilnikom o zaštiti poljoprivrednih zemljišta u Hrvatskoj propisane su granične vrijednosti metala u tlu (tablica 4) [18]. Tablica 4. Granične vrijednosti metala u tlu

POKAZATELJ

GRANIČNE VRIJEDNOSTI

ŠTETNIH TVARI ZA TEKSTURNO LAKA TLA,

SKELETNA I TLA SIROMAŠNA HUMUSOM

mg/kg

GRANIČNE VRIJEDNOSTI

ŠTETNIH TVARI ZA TEKSTURNO TEŽA TLA,

TEŠKA TLA I TLA BOGATA HUMUSOM

mg/kg Arsen 20 30 Olovo 100 150 kadmij 1 2 Živa 1 2 nikal 50 60 cink 200 300 krom 60 100 molibden 10 15 kobalt 50 50 bakar 60 100 PAHs 2 2

Podatci dobiveni istraživanjima pokazuju da je razdoblje poluizlučenja, odnosno vrijeme potrebno da se sadržaj u tlu smanji za polovicu za Zn je 70-510 godina, Cd 13-1100, Cu 310-1500, a za Pb čak 740-5900 godina. Dakle, posljedice onečišćenosti emisijom iz motora s olovnim benzinom pratit će buduća pokoljenja na Zemlji najmanje dva, a najviše dvanaest milenija.

SEDIMENT

Sedimenti u moru može biti litogeni, hidrogeni i biogeni, a u prirodi postoje i svi prijelazni oblici i kombinacije. Da bi se odredili fizikalno-kemijski pokazatelji (slika 10) potrebno je obratiti posebnu pažnju na uzorkovanje sedimenta.

ZJZ ZADAR Služba za zdravstvenu ekologiju

PRIPREMA SEDIMENTA ZA ANALIZU FIZIKALNOPRIPREMA SEDIMENTA ZA ANALIZU FIZIKALNO--KEMIJSKIH KEMIJSKIH POKAZATELJAPOKAZATELJA

Uzorak sedimenta dobiven iz grabila ili korera

Skladištenje uzorka do laboratorija na 4°C

Poduzorak se suši na 105°C (Hg 60°C)ili liofilizira

Ukloniti materijal >2mm

Homogenizacija uzorka

poduzorak poduzorak poduzorak poduzorak

Razgradnja s HF + aqua regia

Određivanje glavnine teških metala

(osim Hg)

Ekstrakcija s HNO3

OdređivanjeHg

Određivanje suhe tvari (105°C, 24 h)-rezultat korigiran

za salinitet

Određivanje organskih

kontaminanata

poduzorak

Analiza veličine čestica

Slika 10. Fizikalno kemijska analiza sedimenta

Kod uzorkovanja pojedinih vrsta zagađivala u sedimentu kao što su amonijevi ioni,

sulfati, sulfidi, ulja i masti, živa, metali, organska zagađivala, pesticidi propisani su spremnici, vrijeme čuvanja i način čuvanja prema određenim standardima i normama (USEPA 1983,1993; ASTM 2000a). Analiza sedimenta obuhvaća mjerenje redoks potencijala, ukupnog organskog ugljika (TOC), teških metala (Al, Cd, Fe, Cu, Pb, Zn, As), ukupne žive, polikloriranih bifenila (PCB). Vrlo je važna upotreba referentnih materijala, normiranih metoda kao i međulaboratorijske provjere rezultata kako bi se osigurala kvaliteta rezultata ispitivanja [19]. HRANA

Analitika u higijeni namirnica vrlo je važna zbog zdravstvene ispravnosti hrane. Uloga analitičara je praćenje rezultata znanstvenih istraživanja i odredbe o maksimalno dopuštenim količinama aditiva u namirnicama propisane od Svjetske zdravstvene organizacije (World Health Organisation, WHO; Codex Alimentarius), te obavljanje analiza u najkraćem mogućem vremenskom periodu i s najvećom mogućom točnosti. Analize kojima se želi utvrditi higijena namirnica podrazumijevaju određivanje pesticida, toksina, metala, histamina, farmaceutika (antibiotici i promotori rasta). Najčešće analitičke metode, koje slijede nakon odgovarajuće pripreme uzoraka za analizu, su kromatografske, spektroskopske i elektroanalitičke metode. Zakonom o hrani (NN br. 46/07) [20] propisani su opći zahtjevi kojima moraju udovoljavati službeni laboratoriji za obavljanje analiza uzoraka hrane uzetih provođenjem službenih kontrola kao i referentni laboratoriji, kako bi bili ovlašteni od strane ministra poljoprivrede, ribarstva i ruralnog razvoja. Uvođenje europskih normi u analitiku namirnica u Republici Hrvatskoj olakšat će proces ispitivanja, potvrđivanja i ovlašćivanja laboratorija u kojima se provode analize hrane.

ZAKLJUČAK

Prirodni okoliš ima ograničene resurse kojima je nužna čovjekova zaštita. Ugrožavanje prirode nije samo umanjivanje ljepote nekog krajolika, nego izravna prijetnja samom životu.

Analitičkim mjerenjima dobijemo saznanja o promjenama u okolišu a primjenom analitičkih postupaka i metoda možemo utjecati na popravljanje uvjeta u okolišu ili barem održanja postojećeg stanja. Kako je vrlo važno pratiti kvalitetu ljudskog zdravlja i okoliša povećani su i zahtjevi za kvalitetom mjernih podataka koji služe kao podloga za donošenje određenih zakona i pravilnika. Također provođenje sustava kvalitete, njegovo uspostavljanje, održavanje i neprestano poboljšavanje je vrlo važan čimbenik u zaštiti ljudi i okoliša. ZAHVALA Ovaj rad je financiran od strane fonda Jedinstvo uz pomoć znanja (UKF), utemeljen od strane Ministarstva znanosti, obrazovanja i športa Republike Hrvatske i Svjetske banke (7320-HR): Reduction of environmental risks posed by pharmaceuticals and their degradation products in process wastewaters, through RO/NF membrane treatment (REPHAD), projekata financiranih od Ministarstva znanosti, obrazovanja i športa: 125-1253008-1350, 125-1253092-3004 i EU istraživačko-razvojnog projekta EUREKA-PUREWATER (4208). LITERATURA [1] M. Kaštelan Macan, Kemijska analiza u sustavu kvalitete, Školska knjiga Zagreb, 2003. [2] Š. Cerjan Stefanović, Osnove analitičke kemije, Sveučilišna naklada Liber, Zagreb, 1983. [3] http:// www.klima.mzopu.hr[4] Zakon o zaštiti zraka (NN 178-04) [5] Pravilnik o zdravstvenoj ispravnosti vode za piće (NN 182/04) [6] Zakon o vodama (NN 107/95) [7] Štefica Cerjan - Stefanović, Tomislav Bolanča, Lidija Ćurković, Simultaneous Determination of Six Inorganic Anions in Drinking Water by Non-Suppressed Ion Chromatography, Journal of Chromatography A. 918 (2001) , 325-334 [8] Karmen Margeta, Vezanje cinkovih kompleksa na prirodni i modificirani zeolit, doktorska disertacija, Fakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije Zagreb, 2008. [9] Marina Trgo, Studij vezanja cinkovih iona na prirodnom zeolitu-klinoptilolitu, doktorska disertacija, Kemijsko-tehnološki fakultet Split, 2003. [10] Anamarija Farkaš, Prirodni zeolit kao sorbens amonijaka, doktorska disertacija, Fakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2004. [11] Danijela Ašperger, Razvoj kromatografskih metoda za određivanje veterinarskih antibiotika u okolišu, doktorska disertacija, Fakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. [12] Dragana Mutavdžić Pavlović, Moderni postupci priprave uzoraka za kromatografsku analizu "novih" zagađivala u okolišu, doktorska disertacija, Fakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. [13] Krešimir Košutić, Davor Dolar, Danijela Ašperger, Branko Kunst, Removal of antibiotics from a model wastewater by RO/NF membranes, Separation and Purification Technology 53 (2007), 3; 244-249 [14] Marija Kaštelan-Macan, Marijan Ahel, Alka J. M. Horvat, Dalila Jabučar, Petar Jovančić, Water Resources and Waste Water Management in Bosnia and Hercegovina, Croatia and State Union of Serbia and Montenegro, Water Policy 9 (2007), 3; 319-343

[15] Sandra Babić, Danijela Ašperger, Dragana Mutavdžić, Alka J.M. Horvat, Marija Kaštelan-Macan, Solid Phase Extraction and HPLC Determination of Veterinary Pharmaceuticals in Wastewater, Talanta 70 (2006), 4; 732-738 [16] Dragana Mutavdžić, Sandra Babić, Danijela Ašperger, Alka J.M. Horvat, Marija Kaštelan-Macan, Comparison of Different Solid-phase Extraction Materials for Sample Preparation in the Analysis of Veterinary Drugs in Water Samples, JPC Journal of Planar Chromatography - Modern TLC 19 (2006), 112; 454-462 [17] Ferdo Bašić, Ivica Kisić, Milan Mesić, Željka Vađić, Mogućnost korištenja zeolitnih pripravaka za popravak tla, Prirodni zeolitni tuf iz Hrvatske u zaštiti okoliša, IMO, Zagreb,(2007), 83-105. [18] Pravilnik o zaštiti poljoprivrednih zemljišta od onečišćenja štetnim tvarima (NN 15/92) [19] http://www.gradst.hr [20] Zakonom o hrani (NN br. 46/07)

ANALITICAL CHEMISTRY IN ENVIRONMENTAL

Karmen Margeta, Dragana Mutavdžić-Pavlović, Danijela Ašperger, Šime Ukić

University of Zagreb, Faculty of Chemical Engineering and Technology, Department of Analytical Chemistry, Marulićev trg 20, 10000 Zagreb, Croatia

tel. + 385 1 4597 217, fax. + 385 1 4597 250, e-mail: kmargeta@fkit.hr

SUMMARY: Environmental today has become not only a national, but also a world-wide problematic that has to be systematically solved in we want to prevent environment, and nature in general, for further generations. From day to day, changes in environment (air, water, soil, food…) are so easier to notice. In modern analytical chemistry, alongside with traditional approach (classical chemical analysis), a development and application of modern instrumental methods improve qualitative and quantitative view into examined processes. Due to these modern methods and their characteristics, an easier process control and optimization is achieved, as well as fulfilled predispositions for implementation of good and reliable system quality insurance. Research, development and projecting of chemical processes provide production quality, reliability and safety. Economical criteria, efficiency and environmental are also accepted. In this work some analytical methods and approaches to obtain system information needed for environmental control are presented. Keywords: environmental, analytical chemistry, air, water, soil, food, quality system