Clasificación de elementos minerales. ¿Que es un mineral? Clasificación de minerales por origen.

Sistemas existentes Las clasificaciones de los elementos minerales que se encuentran en el cuerpo de los animales se basan en una de tres premisas iniciales: 1) la localización predominante de los elementos en ciertos órganos y tejidos, 2) el contenido cuantitativo de los elementos en el cuerpo y 3) su importancia para la vida.
La clasificación basada en la distribución de elementos en órganos y tejidos se basa en el "tropismo", es decir, la especificidad de los elementos por órganos y tejidos o, por el contrario, la falta de ella.
Según este esquema, los elementos minerales se dividen en tres grupos: 1) localizados en el tejido óseo (osteotrópicos); 2) localizado en el sistema reticuloendotelial; 3) no tener especificidad tisular, es decir, distribuirse uniformemente por todos los tejidos del cuerpo.
El primer grupo de elementos incluye calcio, magnesio, estroncio, berilio, flúor, vanadio, bario, titanio, radio, plomo, etc.; el segundo: hierro, cobre, manganeso, plata, cromo, níquel, cobalto y algunos lantánidos; al tercero: sodio, potasio, azufre, cloro, litio, rubidio, cesio.
Desde un punto de vista fisiológico, este esquema es imperfecto. En primer lugar, la mayoría de los elementos "triples" no son elementos triples en En todo sentido palabras. El magnesio, por ejemplo, se concentra en los huesos, pero también es el principal catión intracelular en los tejidos blandos. El fósforo es un elemento osteotrópico (hasta el 83% se encuentra en el esqueleto como parte de la hidroxiapatita), pero forma parte del complejo. compuestos orgánicos y es un componente indispensable del ambiente interno del cuerpo.
Además, la acumulación de cualquier elemento en el hueso, hígado, bazo, etc. aún no determina su importancia en el desarrollo y funcionamiento de este órgano. Así, algunos elementos osteotrópicos (plomo, berilio, bario, circonio, estaño, actínidos) aparentemente no cumplen ninguna función biológica y son lastre para el esqueleto. La concentración de varios elementos (por ejemplo, cobre, cobalto) en el hígado depende directamente de su ingesta a través de los alimentos; Para otros elementos (manganeso, hierro), esta dependencia es débil, aunque su contenido en el hígado es bastante elevado.
En cuanto al sistema reticuloendotelial (sistema macrófago), este nombre hace referencia a un conjunto de formaciones de diferentes estructuras que cumplen la función de proteger al organismo de partículas o sustancias extrañas. Estos incluyen células reticulares y endotelio vascular en la médula ósea, el bazo, los ganglios linfáticos y los pulmones; células endoteliales especiales (Kupffer) en los capilares del hígado, células similares en la médula suprarrenal y la adenohipófisis. La acumulación de elementos minerales en estos órganos no sirve tanto como prueba de su importancia para el funcionamiento de un órgano determinado, sino como indicador de su toxicidad o inutilidad para el organismo.
Finalmente, hay elementos que no entran en ninguno de los grupos enumerados. Se trata de yodo, concentrado en la glándula tiroides y los ovarios, telurio en los riñones, arsénico y antimonio en los glóbulos rojos, zinc y cadmio en el páncreas, los genitales y los huesos.
En general, la clasificación descrita es más útil para toxicólogos y radiobiólogos que para fisiólogos.
Según la clasificación basada en características cuantitativas, Todos los elementos minerales se dividen en tres grupos según su contenido en el cuerpo de los animales: macroelementos, microelementos y ultramicroelementos (Tabla 1).

El sistema de clasificación cuantitativa es simple y conveniente, pero no responde pregunta principal- qué es papel biológico uno u otro elemento del cuerpo. Además, el contenido cuantitativo de algunos elementos en el cuerpo puede variar significativamente dependiendo del hábitat, la dieta y la especie del animal (esto, en particular, se aplica al flúor, vanadio, selenio, estroncio, molibdeno, cadmio).
Según varios investigadores, los micro y ultramicroelementos no deben identificarse en absoluto con sustancias minerales porque en los piensos y en los organismos animales se encuentran principalmente en forma de compuestos o complejos orgánicos que tienen actividad biológica. Sin embargo, esta circunstancia, aparentemente, no es la base para separar biológicamente los microelementos en un grupo especial. sustancias activas.
Con el nivel actual de conocimiento, el metabolismo de cualquier elemento mineral no puede considerarse únicamente en términos de la dinámica de sus sales inorgánicas.
Desde el punto de vista de la ciencia de la nutrición animal, los oligoelementos son componentes nutricionales tan necesarios como otros elementos minerales, independientemente de la forma en que ingresen al cuerpo.
Clasificación basada en biológicos. roles de elementos, Es de gran interés para fisiólogos, bioquímicos y especialistas en el campo de la nutrición animal. Según esta clasificación, los elementos minerales que se encuentran en el cuerpo de los animales se dividen en tres grupos: 1) elementos vitales (biogénicos, bióticos), 2) probablemente (condicionalmente) necesarios y 3) elementos con un papel poco estudiado o desconocido.
Para la mayoría de los mamíferos, incluidos los animales agrícolas, esta clasificación se puede presentar de la siguiente manera:

El grupo de elementos bióticos incluye todos los macroelementos, algunos micro y ultramicroelementos. Esto confirma la idea de que el orden de concentración de un microelemento en particular en el cuerpo aún no determina su importancia biológica.
Un elemento puede clasificarse como biótico si cumple los siguientes requisitos:
- está constantemente presente en el cuerpo de los animales en cantidades similares en diferentes individuos;
- los tejidos según el contenido de un elemento determinado siempre están dispuestos en un orden determinado;
- una dieta sintética que no contiene este elemento provoca síntomas característicos deficiencias y ciertos cambios bioquímicos en los tejidos;
- estos síntomas y cambios pueden prevenirse o eliminarse añadiendo este elemento a la dieta experimental.
Todos estos requisitos, a la luz de los datos modernos, se satisfacen con los 15 elementos enumerados anteriormente. Incluso un elemento como el fluoruro, que tiene un evidente efecto preventivo contra la caries dental y aparentemente favorece la formación de hueso, no está incluido en este grupo. El caso es que hasta ahora no ha sido posible reproducir los síntomas de la deficiencia de fluoruro en experimentos manteniendo animales con una dieta deficiente en este elemento. Cabe señalar que la reproducción de una deficiencia nutricional a veces es difícil debido a la bajísima necesidad del animal de los elementos estudiados y a la presencia de sus trazas en los componentes de la dieta purificada (proteína de soja, glucosa, sacarosa, gelatina, caseína). , etc.).
Entre los 15 elementos vitales, 9 son cationes: calcio (Ca2+), sodio (Na+), potasio (K+), magnesio (Mg2+), manganeso (Mn2+), zinc (Zn2+), hierro (Fe2+), cobre (Cu2+) y cobalto (Co2+), y otros 6 son aniones o están contenidos en grupos aniónicos complejos: cloruro (Cl-), yoduro (J-), fosfato (PO4b3-), sulfato (SO4b2-), molibdato (MoO4b2-) y selenito ( SeO3b2-).
Probablemente elementos necesarios También se encuentran constantemente en los tejidos animales en cantidades relativamente estables, pero no satisfacen todos los requisitos anteriores. La participación de estos elementos en los procesos metabólicos puede limitarse a tejidos individuales y en algunos casos requiere confirmación experimental.
En cuanto a los elementos cuyo papel en el organismo es poco estudiado o desconocido, muchos de ellos aparentemente se acumulan accidentalmente en el organismo, ingresando con los alimentos y sin realizar ninguna función útil. Sin embargo, también es imposible limitar estrictamente el grupo de elementos biogénicos, ya que es posible descubrir el papel biológico de nuevos elementos. Por ejemplo, en los últimos años se ha establecido el papel biótico del selenio y han aparecido datos experimentales sobre la participación del flúor, el cromo, el silicio y el arsénico en los procesos metabólicos.
La Figura 2.1 muestra un esquema de clasificación de los elementos del cuerpo animal, que simultáneamente tiene en cuenta sus características cuantitativas y su importancia para los procesos vitales.
La clasificación de los elementos según el grado de su biogenicidad, como las dos anteriores, ha deficiencias significativas: es demasiado general, no refleja el mecanismo de influencia de los elementos minerales en el organismo y no permite predecir con precisión el posible papel biológico o efecto toxicológico de un elemento en particular. Actualmente, los investigadores se ven obligados, por regla general, a realizar una valoración individual de cada elemento.

Clasificación de minerales

Como regla general, el estudio de cualquier sustancia biológicamente activa (incluidos los minerales) comienza con su clasificación.

La clasificación más sencilla de elementos minerales se basa en una característica cuantitativa. La cantidad total de cada elemento puede ser muy diferente, por lo que se distingue entre los llamados macroelementos y micro (o ultramicro) elementos. Los microelementos (ME) son un grupo de elementos químicos que se encuentran en el cuerpo humano y animal en cantidades muy pequeñas, en el rango del 10-3-10-12%. Según la definición de N.A. Agadzhanyan y A.V. Skalny (2001), “Los EM no son ingredientes aleatorios de tejidos y fluidos de organismos vivos, sino componentes de un sistema fisiológico muy antiguo y complejo que existe de forma natural y que participa en la regulación de las funciones vitales de los organismos en todas las etapas de desarrollo”. La división de minerales según criterios cuantitativos es bastante arbitraria, ya que un mismo elemento puede actuar en el organismo como macroelemento y microelemento. Un ejemplo de ello es el calcio, que se encuentra en grandes cantidades en los huesos, en cuyo caso se trata sin duda de un macronutriente. Pero el mismo calcio desempeña el papel de mensajero secundario de la señal hormonal en las células, en este caso su cantidad se mide en microgramos y es, por supuesto, un microelemento.

Aunque la clasificación basada en características cuantitativas es simple y conveniente, no ayuda a responder la pregunta sobre el papel biológico de cada elemento específico en el cuerpo. Este método de dividir los elementos minerales en grupos según su cantidad puede resultar aún menos útil para determinar la acción combinada de los minerales en el organismo, ya sea un efecto sinérgico o antagónico. Por ello, investigadores de diversas especialidades biológicas y médicas ofrecen sus puntos de vista sobre este tema.

Los minerales se diferencian marcadamente entre sí en sus propiedades físicas y químicas y efecto biológico. Las funciones de los biominerales en el organismo son extremadamente diversas y dependen de muchos factores: concentración en sustratos biológicos, de las propiedades del propio biosustrato, de su interacción entre sí y con otras sustancias biológicamente activas del organismo. En este caso, pueden actuar como "vitaminas inorgánicas" (como parte de enzimas, con hormonas y con otros compuestos biológicamente activos).

El inicio de un estudio serio del papel de los macro y microelementos en la vida del cuerpo se remonta a finales del siglo XIX. Ya entonces surgió la pregunta sobre la clasificación de los elementos minerales en relación con las características de la nutrición humana (citado de: Petrovsky K.S., Vanhanen V.D., 1981). Esta opción de clasificación se basa en la propiedad de los minerales de cambiar el equilibrio ácido-base.

El estudio de la composición mineral de los productos alimenticios ha demostrado que algunos de ellos se caracterizan por un predominio de la composición de elementos minerales que provocan cambios electropositivos (cationes) en el organismo, mientras que otros provocan cambios predominantemente electronegativos (aniones). Debido a esto productos alimenticios Los alimentos ricos en cationes tienen una orientación alcalina, mientras que los alimentos ricos en aniones tienen una orientación ácida. Considerando la importancia de mantener un estado ácido-base en el organismo y la posible influencia de las sustancias ácidas y alcalinas de los alimentos sobre él, los autores de esta clasificación consideraron apropiado dividir los elementos minerales de los productos alimenticios en sustancias alcalinas y alcalinas. acción ácida. Además, los elementos minerales que se encuentran en los productos alimenticios en pequeñas cantidades y que presentan una alta actividad biológica en el organismo se identifican como un grupo independiente de biomicroelementos.

Elementos minerales alcalinos (cationes): Calcio, Magnesio, Potasio, Sodio.

Elementos minerales de naturaleza ácida (aniones): Fósforo, Azufre, Cloro.

Con el nivel actual de conocimiento, la clasificación anterior ya está algo desactualizada, porque El metabolismo de cualquier elemento mineral no puede considerarse únicamente desde el punto de vista de su alcalinidad o acidez.

De mayor interés para fisiólogos, bioquímicos y especialistas en el campo de la nutrición humana es la clasificación basada en el papel biológico de los elementos. Según esta clasificación, de los 81 elementos que se encuentran en el cuerpo humano, se distinguen 15 elementos vitales o esenciales: calcio, fósforo, potasio, cloro, sodio, zinc, manganeso, molibdeno, yodo, selenio, azufre, magnesio, hierro, cobre. y cobalto. Con una "deficiencia absoluta" (según Avtsyn A.P. et al., 1991) de sustancias esenciales, se produce la muerte.

Además, se distinguen elementos condicionalmente esenciales: flúor, silicio, titanio, vanadio, cromo, níquel, arsénico, bromo, estroncio y cadmio.

También asignan suficiente grupo grande elementos que con bastante frecuencia se acumulan en el organismo, procedentes de los alimentos, del aire inhalado o agua potable, pero son biológicamente característica útil no determinado todavía. Por el contrario, algunos de estos elementos son indudablemente tóxicos. a los conocidos sustancias toxicas incluyen plomo, mercurio, cadmio, berilio y algunos otros. La división de elementos en esenciales y tóxicos es en gran medida arbitraria. Así, algunos elementos generalmente tóxicos (arsénico, plomo e incluso cadmio) son considerados esenciales por algunos autores, al menos para los animales de laboratorio. Por otro lado, oligoelementos puramente esenciales como cobre, manganeso, selenio, molibdeno, yodo, flúor, cobalto en ciertas condiciones Puede causar síntomas de intoxicación.

La clasificación de los elementos según su actividad biogénica tampoco está exenta de inconvenientes. En primer lugar, no refleja cambios en las propiedades biológicas de los biominerales en función de su dosis, combinación con otros elementos, su sinergismo o antagonismo. Además, el papel biológico de los biominerales puede variar dependiendo de otros factores: condiciones de vida, edad, malos hábitos etc.

Y EN. Smolyar (1989) identificó cinco criterios para la biogenicidad de un elemento químico o EM:

1) presencia en los tejidos de un cuerpo sano;

2) ligeras diferencias en la abundancia relativa en diferentes organismos;

3) Cuando se excluye de la dieta, se reproducen claramente los cambios morfológicos provocados por su insuficiencia;

4) infracciones específicas de los procesos bioquímicos en la hiperelementosis;

5) los cambios detectados se eliminan introduciendo el elemento faltante.

En nuestro país, por sugerencia del académico de la Academia Rusa de Ciencias Médicas A.P. Avtsyn y sus colegas (1983) para designar todos los procesos patológicos causados ​​​​por una deficiencia, exceso o desequilibrio de macro y microelementos, introdujeron el concepto de microelementos y propusieron una clasificación funcional de los microelementos humanos, que se basó en el principio de priorizar los factores etiológicos. factor de naturaleza química. Por lo tanto, cada microelementosis debe denominarse de acuerdo con el nombre del EM cuya deficiencia o efecto tóxico provocó la enfermedad. Las microelementos pueden ser obvias, es decir. clínicamente expresado, ya sea latente o potencial.

Según su clasificación (Avtsyn A.P. et al., 1991), todos los microelementos se pueden dividir en endógenos naturales, exógenos naturales y artificiales. Si los microelementos naturales no están asociados con la actividad humana, los artificiales sí lo están con la actividad productiva humana. Estos son: 1) industrial (profesional), asociado a actividades de producción humana. Al mismo tiempo, las enfermedades y síndromes son causados ​​por un exceso de determinados microelementos (ME) y sus compuestos directamente en la zona de producción. 2) Las microelementos denominadas “de vecindad”, que se desarrollan en las proximidades de la producción. 3) Los microelementos transgresores se desarrollan a una distancia considerable de la producción debido a la transferencia de ME por aire o agua.

Independientemente de la diversidad y la importancia de una clasificación particular, por simplicidad y conveniencia, se usa con mayor frecuencia la más simple, basada en una característica cuantitativa.

2. Conceptos generales sobre macroelementos, su papel y efecto en el cuerpo humano

Calcio

“Una célula no puede vivir sin calcio..., pero si hay un exceso, muere instantáneamente”, I.P. Pávlov.

De todos los elementos en cuerpo humano El calcio está contenido en la cantidad máxima: por cada kilogramo de peso corporal hay unos 20 g de calcio. Así, el cuerpo de un adulto contiene entre 1 y 1,5 kg de este elemento sumamente útil.

El papel biológico del calcio es muy diverso. Su principal significado fisiológico es el plástico. El calcio sirve como principal componente estructural en la formación de tejidos de soporte y osificación de huesos. El 99% de su cantidad total en el cuerpo se concentra en los huesos del esqueleto. El resto está constantemente presente en la sangre y otros fluidos corporales. A medida que las células óseas viejas se descomponen, las reservas de calcio deben reponerse constantemente para la formación oportuna de tejido óseo nuevo; de lo contrario, el cuerpo compensará la deficiencia con sus propios dientes y huesos, destruyéndolos y debilitándolos.

El calcio es un componente constante de la sangre. Está involucrado en el proceso de coagulación de la sangre. La acción de la tromboquinasa para convertir la protrombina en trombina se produce sólo en presencia de iones de calcio. El calcio forma parte de las estructuras celulares: está presente en los sistemas de membranas, desempeñando papel importante en la función celular, reduce la permeabilidad vascular, mejora la resistencia del cuerpo a toxinas e infecciones y tiene un efecto antiinflamatorio.

No se puede subestimar la importancia de este elemento para el pleno desarrollo intrauterino del feto: las sales de calcio sientan las bases de los sistemas y procesos vitales del cuerpo del niño.

El calcio es una sustancia difícil de digerir. Su digestibilidad depende en gran medida de las sustancias que lo acompañan en los alimentos. La absorción de calcio se ve afectada negativamente por el exceso de fósforo y magnesio. En tales casos, la formación de formas digeribles de calcio es limitada y las formas no digeribles resultantes se eliminan del cuerpo.

La absorción óptima de calcio se produce con una proporción de calcio a fósforo de 1:1,3 y una proporción de calcio a magnesio de 1:0,5. EN Últimamente Se han hecho propuestas para adoptar una proporción fisiológicamente más apropiada de calcio y fósforo de 1: 1. A la edad de 1 a 6 meses, la proporción óptima de calcio y fósforo es 1,5: 1, de 6 a 12 meses, respectivamente, 1,3 : 1 y a partir de 1 año 1:1.

Esta proporción se puede mantener hasta la edad adulta. La absorción de calcio también se ve influenciada por el potasio, cuyo exceso perjudica su absorción. Algunos ácidos (inositol fosfórico, oxálico) forman fuertes compuestos insolubles con el calcio que el cuerpo no absorbe. En particular, el calcio del pan, los cereales y otros productos a base de cereales que contienen cantidades significativas de ácido inositol fosfórico se absorbe mal. Un exceso o falta de grasas en la dieta diaria tiene un efecto negativo en la absorción de calcio.

La mejor fuente de calcio en la nutrición humana es la leche y los productos lácteos. El calcio es el macronutriente más importante de la leche. Está contenido en una forma de fácil digestión y está bien equilibrado en fósforo. El contenido de calcio en la leche de vaca oscila entre 100 y 140 mg%. Su cantidad depende de la ración alimentaria, la raza del animal, el estado de lactancia y la época del año. En verano el contenido de Ca es menor que en invierno.

El Ca está presente en la leche en tres formas: en forma de calcio libre o ionizado: 10% del calcio total (8,5-11,5 mg%); En forma de fosfatos y citratos de calcio (alrededor del 68%); calcio fuertemente unido a la caseína (alrededor del 22%);

Medio litro de leche o 100 g de queso proporcionan las necesidades diarias de calcio de un adulto (800 mg). Las madres embarazadas y lactantes necesitan un mayor aporte de calcio: 1500 mg por día. Niños edad escolar Debe recibir entre 100 y 1200 mg de calcio al día. También se encuentra en las verduras de color verde: ajo, perejil, repollo, apio y algunas bayas y frutas.

Por el contrario, varios alimentos, como las espinacas, la acedera y los cereales, interfieren con la absorción de calcio de los alimentos, por lo que conviene tener en cuenta esta interacción a la hora de crear una dieta.

Las tablas en la sección del Apéndice enumeran el contenido de calcio de algunos alimentos.

Magnesio

Una persona no puede estar completamente sana sin magnesio. Cualquier proceso que tenga lugar en el cuerpo no puede realizarse sin sales e iones de magnesio. Este elemento controla los procesos de división y purificación celular, formación de proteínas y metabolismo. Un adulto debe consumir entre 400 y 600 mg de magnesio. La ingesta recomendada de magnesio por día (mg por día) se da en la tabla No. 15 de la sección Apéndice.

Esta norma de consumo puede satisfacerse plenamente con una dieta adecuada y equilibrada. Es útil saber que con hiperfunción de la glándula tiroides, psoriasis, artritis, nefrocalcinosis y dislexia en niños, el contenido de magnesio en el cuerpo aumenta.

La importancia fisiológica y el papel biológico del magnesio no se han estudiado suficientemente, pero es bien conocido su papel en la transmisión de la excitación nerviosa y la normalización de la excitabilidad. sistema nervioso. El magnesio tiene propiedades antiespásticas y vasodilatadoras, además de la capacidad de estimular la motilidad intestinal y aumentar la secreción de bilis. Existe evidencia de una disminución de los niveles de colesterol con una dieta de magnesio. Participa activamente en los procesos inmunológicos, tiene efectos antialérgicos, antiinflamatorios, antiestrés, antitóxicos, favorece la absorción de calcio de los intestinos, así como la absorción de potasio, fósforo, vitaminas B, C, y E. Es un participante integral en muchos procesos bioquímicos del cuerpo y la regulación de funciones vitales, mantiene la actividad normal. membranas celulares. El magnesio tiene propiedades antiespásticas y vasodilatadoras, además de la capacidad de estimular la motilidad intestinal y aumentar la secreción de bilis. Existe evidencia de una disminución de los niveles de colesterol con una dieta de magnesio.

El uso de magnesio es muy eficaz en el tratamiento de muchas enfermedades: trastornos nerviosos, infarto de miocardio, leucemia, debilidad muscular, esclerosis. El magnesio es esencial en la lucha contra el cáncer.

Con la falta de magnesio, aumenta el contenido de calcio en las paredes de las arterias, el corazón y los músculos. Con la deficiencia de magnesio en los riñones, se desarrollan cambios degenerativos con fenómenos nefróticos, contracciones musculares dolorosas, el proceso de envejecimiento se acelera, aumentan los niveles de colesterol en la sangre, disminuye la inmunidad, como resultado del deterioro de la elasticidad de los capilares, se altera la microcirculación y se produce anemia. .

El contenido de magnesio en el cuerpo por encima de lo normal es extremadamente raro, ya que los riñones eliminan inmediatamente el exceso de este elemento. Por lo tanto, el peligro de intoxicación por magnesio, incluso con una mayor ingesta de alimentos, es poco probable. Estas intoxicaciones se producen principalmente debido a la administración intravenosa excesiva de medicamentos que contienen magnesio o cuando la función renal está alterada.

magnesio en los alimentos

El magnesio se encuentra en la clorofila, que es un pigmento fotosintético verde que se encuentra en la mayoría de las plantas, algas marinas y algas verdiazules. La clorofila también se encuentra en vegetales verdes como las espinacas y el brócoli.

Una gran cantidad de magnesio se encuentra en alimentos como los frijoles (103 mg), los guisantes (88 mg), las espinacas (82 mg), la sandía (224 mg), la leche en polvo (119 mg), el tahini halva (153 mg), las avellanas ( 172 mg).

Es muy posible satisfacer las necesidades diarias de magnesio con pan de centeno (46 mg) y pan de trigo (33 mg). grosella negra(31 mg), maíz (36 mg), queso (50 mg), zanahorias (38 mg), lechuga (40 mg), chocolate (67 mg). El contenido de magnesio en la carne y los productos cárnicos es el siguiente: cerdo - 20. mg, ternera - 24 mg, conejo - 25 mg, jamón - 35 mg, salchicha amateur - 17 mg, salchicha de té - 15 mg, salchichas - 20 mg.

Las patatas contienen magnesio en una cantidad de 23 mg por 100 g de producto, la col blanca - 16 mg, la remolacha - 22 mg, los tomates - 20 mg, las cebolletas y las cebollas - 18 mg y 14 mg, respectivamente.

En las manzanas y ciruelas se encuentran cantidades relativamente pequeñas de magnesio: sólo 9 mg por 100 g de producto.

La menor cantidad de magnesio se absorbe en alimentos como el mijo, la carne y el pescado.

Anteriormente, la gente recibía algo de magnesio del agua, especialmente si el agua procedía de pozos subterráneos. Pero métodos modernos La purificación y el ablandamiento del agua reducen drásticamente el nivel de magnesio en el agua del grifo. El agua que contiene muchos minerales, incluido el magnesio, se llama “dura” y generalmente se ablanda.

Una cantidad suficiente de diferentes legumbres, cereales, frutos secos o verduras en nuestra dieta diaria probablemente podría satisfacer nuestras necesidades diarias medias de magnesio. Sin embargo, no se puede confiar plenamente en esta afirmación y existen buenas razones para ello:

1. Cuanto mayor es una persona, menos nutrientes puede absorber de los alimentos. El ácido clorhídrico de nuestro estómago, que es el principal componente que nos ayuda a absorber los nutrientes, lo produce cada vez menos el cuerpo a medida que envejecemos.

2. Nuestro suministro de alimentos tiene muchos menos nutrientes que hace 50 años. Los suelos se agotan gradualmente y, por lo tanto, los alimentos contienen cada vez menos nutrientes beneficiosos. Se aplican fertilizantes adicionales al suelo, pero contienen solo 3 sustancias minerales: nitrógeno, fósforo y potasio. Como regla general, los productos cultivados se seleccionan por su rendimiento y atractivo financiero, pero no por su contenido de nutrientes. Mientras que nuestro cuerpo necesita obtener nutrientes y minerales de los alimentos, el agricultor se esfuerza por obtener el máximo rendimiento con costes económicos mínimos. Y a la hora de comprar productos, la mayoría de las veces partimos del coste más que del contenido nutricional que contienen.

Potasio

El potasio es un elemento intracelular muy importante que es necesario para el funcionamiento normal de los tejidos blandos del cuerpo. Las glándulas endocrinas, los capilares, los vasos sanguíneos, las células nerviosas, el cerebro, los riñones, el hígado, el corazón y otros músculos no pueden funcionar plenamente sin este elemento. El potasio constituye el 50% de todos los líquidos del cuerpo.

La importancia del potasio en la vida del cuerpo radica principalmente en su capacidad para mejorar la eliminación de líquidos del cuerpo. Se pueden utilizar dietas de "potasio" si es necesario aumentar la diuresis y mejorar la excreción de sodio. El potasio juega un papel importante en el proceso del metabolismo intracelular. Interviene en procesos enzimáticos y en la conversión del ácido fosfopirúvico en ácido pirúvico. El potasio es importante en la formación de sistemas tampón (bicarbonato, fosfato, etc.), que previenen cambios en la reacción del medio y aseguran su constancia. Los iones de potasio desempeñan un papel importante en la formación de acetilcolina y en los procesos de conducción de la excitación nerviosa a los músculos.

La función principal del potasio en el organismo (junto con el sodio) es mantener el funcionamiento de las paredes celulares. Otro deber sumamente importante del elemento es mantener la concentración de un nutriente esencial para el corazón (magnesio) y sus funciones fisiológicas.

El potasio normaliza la frecuencia cardíaca, mantiene el equilibrio ácido-base de la sangre y es un agente antiesclerótico: previene la acumulación de sales de sodio en las células y los vasos sanguíneos.

El potasio ayuda a suministrar oxígeno al cerebro, aumenta la actividad mental, reduce la presión arterial, limpia el cuerpo de toxinas y desechos y ayuda en el tratamiento de enfermedades alérgicas.

Soportes de potasio nivel de energía cuerpo, aumenta la resistencia y la fuerza física.

La falta de este elemento en el cuerpo provoca disfunción de los riñones y las glándulas suprarrenales, alteraciones del ritmo cardíaco y de los procesos metabólicos en el miocardio, fatiga, agotamiento físico y emocional, provoca erosión en las membranas mucosas y reduce la tasa de curación de las heridas. El cabello quebradizo y sin brillo y la piel seca también son signos de deficiencia de potasio. Las mujeres embarazadas experimentan patologías del desarrollo fetal y complicaciones durante el parto.

El potasio está bien representado en alimentos de origen tanto vegetal como animal. Las patatas contienen una cantidad significativa de potasio (568 mg por 100 g de producto), por lo que se satisface principalmente la necesidad de potasio. Las dietas equilibradas regulares aportan potasio en una cantidad que satisface las necesidades del organismo. Requisito diario adultos en potasio es de 3-5 g.

Como puede ver, la importancia del potasio para mantener la salud humana y el rendimiento normal es simplemente invaluable.

potasio en los alimentos

El primer paso para conseguir el equilibrio mineral en nuestro organismo es reducir la cantidad de sal en nuestra dieta diaria. El siguiente paso debería ser aumentar la ingesta de potasio. Las fuentes más ricas en potasio son plantas cultivadas: frutas frescas, verduras frescas, cereales germinados, legumbres y cereales integrales: estos son los productos que forman la base de nuestro sistema alimentación saludable. Para obtener resultados óptimos, debes comer alimentos ricos en potasio durante todo el día. Todas las frutas y la mayoría de las verduras contienen decenas o incluso cientos de veces más potasio que sodio. Por tanto, la importancia de aumentar la proporción de estos alimentos en nuestra dieta debería ser obvia para todos.

Las naranjas, los plátanos y las patatas asadas son fuentes reconocidas de potasio desde hace mucho tiempo. Por ello, inclúyelos habitualmente en tu dieta diaria.

El melón es otra excelente fuente de potasio. Inclúyelo en tu menú con más frecuencia. Para variar, puedes beber su jugo o hacer puré con él; la pulpa de esta fruta es bastante tierna.

El contenido de potasio en las sandías es muy alto. Aprovecha al máximo la temporada de maduración de estas frutas y come la mayor cantidad posible. Nuevamente, para una experiencia de sabor diferente, puedes exprimirlos o hacerlos puré, pelarlos y listo.

Las legumbres como las judías, las habas y las lentejas también contienen mucho potasio y proteínas. Todas las legumbres hacen sopas maravillosas.

Puedes aumentar el contenido de potasio en las sopas hecho en casa, si les agregas chirivías, colinabo o calabaza. Por ejemplo, comer un alimento tan conocido y accesible que contiene potasio como las patatas en una cantidad de 500 gramos al día satisface plenamente las necesidades diarias de este elemento. Sin embargo, conviene recordar que el consumo excesivo de patatas puede provocar la aparición de “kilos de más” debido a la gran cantidad de almidón que contiene.

Añade siempre zanahorias ralladas a tus ensaladas y sándwiches caseros para aumentar aún más el contenido de potasio de tu dieta.

Los frutos del aguacate contienen mucho potasio y sirven como un excelente complemento para diversas ensaladas y sándwiches. Además, el aguacate contiene proteínas y ácidos grasos de alta calidad que son muy importantes para el organismo.

Al consumir jugos recién preparados a partir de vegetales frescos, no solo experimentará un placer genuino, sino que también proporcionará a su cuerpo una cantidad significativa de potasio. Por ejemplo, un vaso de zumo de zanahoria recién preparado contiene aproximadamente 800 mg de este elemento.

Puedes mezclar varios tipos de fruta fresca en una batidora para crear un desayuno o merienda rico en potasio. Este puré aromático será un "cóctel de potasio" inigualable para satisfacer las necesidades del cuerpo de este elemento.

Para conservar en los alimentos cantidad máxima potasio, se recomienda cocinarlos al vapor o hervirlos en un volumen mínimo de agua.. Bajo ninguna circunstancia consuma potasio en forma de compuestos químicos o formas farmacéuticas: esto provocará irritación del tracto digestivo y, en grandes dosis, incluso puede llegar a ser peligroso para la vida.

Datos digitales sobre el contenido de potasio en cereales y legumbres, harinas y cereales, pan y productos de panadería, pastas, verduras y melones, frutas y bayas, productos lácteos, requesón y queso, carnes, aves y huevos, pescado se presentan en la sección del Apéndice.

El papel del potasio durante el ejercicio. cultura Física y deportes

El potasio es un oligoelemento muy importante, necesario para el mantenimiento normal de muchas reacciones fisiológicas del cuerpo humano. Cuando las personas practican educación física y deportes, se requieren cantidades adicionales de este elemento. Esta creciente necesidad de potasio se puede satisfacer con la ayuda de una dieta especial, que requiere la inclusión obligatoria de una cantidad suficiente de alimentos que contengan potasio en la dieta.

El cuerpo de una mujer adulta contiene en promedio unos 225 gramos de potasio (esto es aproximadamente un 10% menos que el cuerpo de un hombre). La necesidad diaria de potasio de una persona es de 2 a 4 gramos. Durante una actividad física intensa, el organismo debe recibir al menos 5 gramos de este microelemento al día. Es muy posible aportar esta cantidad de potasio consumiendo alimentos que lo contengan.

¿Por qué los productos que contienen potasio son especialmente útiles para las personas que participan activamente en la educación física y los deportes? El hecho es que al realizar varios ejercicio físico Durante el entrenamiento, la carga sobre el sistema cardiovascular aumenta significativamente. Y el potasio sólo aporta trabajo normal de este sistema de órganos humanos, regulando presion arterial y frecuencia cardíaca. Además, el potasio interviene en los procesos de contracción y relajación muscular, asegura el paso de los impulsos en las fibras nerviosas y regula la distribución de líquidos en el cuerpo. Si se presta la debida atención a los productos que contienen potasio al preparar una dieta, todos los procesos fisiológicos anteriores en el cuerpo de una persona que entrena ocurrirán constantemente al nivel deseado. El potasio también puede prevenir accidentes cerebrovasculares y reducir la fatiga y el nerviosismo.

Una cantidad insuficiente de este elemento en el cuerpo conduce a la aparición de presión arterial baja, arritmias, aumento de los niveles de colesterol en sangre, debilidad muscular, aumento de la fragilidad ósea, insuficiencia renal, desarrollo de insomnio y depresión. Con estas patologías, la formación adicional se vuelve peligrosa para la salud. Para aliviar los síntomas anteriores, a menudo se utiliza no solo la inclusión en la dieta. productos necesarios nutrición, pero también prescribe medicamentos especiales que contienen potasio. Estas condiciones patológicas surgen principalmente cuando se usan diuréticos (que muchos atletas usan a menudo para reducir rápidamente el peso corporal debido a la pérdida de humedad y alcanzar la categoría de peso deseada en las competiciones) y ciertos medicamentos hormonales (en particular, hormonas suprarrenales). El aumento de la sudoración, que inevitablemente ocurre en una persona cuando realiza ejercicio físico durante el entrenamiento, así como la diarrea o los vómitos frecuentes, también provocan una falta de potasio en el cuerpo. En estos casos, para restablecer el equilibrio normal de este elemento, también es necesario consumir productos que contengan potasio.

Sodio

Los efectos biológicos del sodio son diversos. Desempeña un papel importante en los procesos de metabolismo intracelular e intertisular. Las sales de sodio están presentes principalmente en los líquidos extracelulares: linfa y suero sanguíneo. Un papel extremadamente importante pertenece a los compuestos de sodio (bicarbonatos, fosfatos) en la formación de un sistema tampón que asegura el estado ácido-base. Las sales de sodio tienen gran importancia para crear una presión osmótica constante del protoplasma y los fluidos biológicos del cuerpo. La constancia del contenido de sodio en el cuerpo se mantiene mediante la regulación excretora, por lo que, si la ingesta de sodio de los alimentos es insuficiente, se reduce su excreción.

El sodio participa activamente en el metabolismo del agua. Los iones de sodio causan inflamación de los coloides tisulares y, por lo tanto, contribuyen a la retención en el cuerpo. agua unida.

El contenido natural de sodio de los alimentos es insignificante. Ingresa al cuerpo principalmente a través del cloruro de sodio, agregado en cantidades arbitrarias a los alimentos.

La ingesta normal de sodio para los adultos es de 4 a 6 g al día, lo que corresponde a 10 a 15 g de cloruro de sodio. Esta cantidad de sodio cuando se consume sistemáticamente puede considerarse inofensiva. Durante un esfuerzo físico intenso, en climas cálidos y con un aumento de la sudoración, la necesidad de sodio aumenta (a veces se duplica). Cantidad sal de mesa en la nutrición humana debe calcularse individualmente. En caso de enfermedades cardíacas y renales, se recomienda limitar su consumo: estos órganos se sobrecargan al procesar la sangre con exceso de sodio.

Un exceso de este macroelemento provoca hinchazón de la cara y las piernas: los iones de sodio provocan hinchazón de los coloides tisulares, lo que, a su vez, contribuye a la retención y acumulación de agua en el cuerpo. Con gran cantidad de sal en la dieta, con disfunción de la corteza suprarrenal, tendencia a la hipertensión, diabetes mellitus, neurosis, cuando se alteran el metabolismo agua-sal y la función excretora de los riñones, aumenta la cantidad de sodio en el cuerpo. Síntomas de exceso: hiperactividad, impresionabilidad, excitabilidad rápida, sudoración, aumento de la sed.

Los productos alimenticios (¡no salados!) contienen cantidades variables de sodio y se presentan en la sección del Apéndice en forma de tablas.

Fósforo

El fósforo es un elemento muy importante para la vida del cuerpo. Al igual que el calcio, el fósforo se encuentra en cantidades importantes en el tejido óseo; junto con el calcio, es responsable de la resistencia y estabilidad del tejido óseo, y también forma parte de los ácidos nucleicos y las proteínas.

La necesidad del cuerpo de sales de fósforo es incluso mayor que de sales de calcio: 1,6-2 g por día. Las mujeres embarazadas y lactantes deben consumir de 3 a 3,8 g al día, los niños, de 1,5 a 2,5 g.

Sin embargo, la proporción de fósforo y calcio (aproximadamente 2 a 3) no es menos importante, ya que estos dos elementos están en conexión irrompible juntos. Como resultado de un desequilibrio en este equilibrio, pueden ocurrir diversas patologías: el exceso de calcio conduce a urolitiasis, el exceso de fósforo provoca la eliminación de calcio de los huesos. Sin embargo, el cuerpo contiene un elemento muy útil que controla el metabolismo del fósforo y el calcio: la vitamina D.

El fósforo juega un papel destacado en el funcionamiento del sistema nervioso central. El metabolismo de los compuestos de fósforo está estrechamente relacionado con el metabolismo, en particular de las grasas y las proteínas. El fósforo desempeña un papel importante en los procesos metabólicos que tienen lugar en los sistemas intracelulares de membrana y en los músculos (incluido el corazón).

Los compuestos de fósforo son los componentes más comunes del cuerpo y participan activamente en todos los procesos metabólicos.

Con una mayor actividad física, así como con una ingesta insuficiente de proteínas de los alimentos, la necesidad de fósforo del cuerpo aumenta considerablemente.

Muchos compuestos de fósforo con proteínas, ácidos grasos y otros ácidos forman compuestos complejos caracterizados por una alta actividad biológica. Estos incluyen nucleoproteínas de núcleos celulares, fosfoproteínas (caseína), fosfátidos (lecitina), etc.

La mala nutrición y la influencia de otros factores desfavorables, que provocan una deficiencia de compuestos de fósforo en el cuerpo, provocan fracturas frecuentes, caries y enfermedades de las articulaciones y los huesos. También pueden aparecer trastornos nerviosos y enfermedades de la piel.

La absorción de fósforo está relacionada con la absorción de calcio, el contenido proteico de la dieta y otros factores relacionados. Algunos compuestos de fósforo se absorben mal. Se trata principalmente de ácido fítico, que se encuentra en los cereales en forma de compuestos fíticos.

El requerimiento diario de fósforo de un adulto es de 1200 mg.

Las tablas en la sección del Apéndice enumeran el contenido de magnesio de ciertos alimentos.

Cloro

El significado fisiológico y el papel biológico del cloro radica en su participación en la regulación de la presión osmótica en células y tejidos y en la normalización del metabolismo del agua. El cloro en el cuerpo se encuentra en ácido clorhídrico- el componente principal del jugo gástrico, junto con el sodio, mantiene el equilibrio hidroelectrolítico del cuerpo, favorece la acumulación de agua en los tejidos, participa en la formación del plasma sanguíneo, ayuda a eliminar toxinas y desechos del cuerpo, mejora el hígado funciona, promueve la digestión normal, activa algunas enzimas, participa en el proceso de descomposición de las grasas, controla el estado de los glóbulos rojos y promueve la eliminación oportuna del dióxido de carbono del cuerpo.

El cloro tiene la capacidad de excretarse a través del sudor, pero la principal excreción de cloro se produce en la orina. El cloro en soluciones hipertónicas de cloruro de sodio reduce la sudoración tanto durante el trabajo muscular como a altas temperaturas ambientales.

Una parte importante del cloruro de sodio se retiene en la piel, lo que provoca una mayor inflamación de las proteínas de la piel y un aumento de la cantidad de agua unida. Al mismo tiempo, aumenta la cantidad de agua necesaria para disolver los electrolitos. Todo esto conduce a una disminución de la liberación de agua de la piel y a una disminución de la sudoración. La introducción adicional de cloruro de sodio en agua carbonatada se usa ampliamente en talleres calientes. empresas industriales. Sin embargo, los resultados de algunos estudios no respaldan una disminución de la sudoración bajo la influencia de cantidades adicionales de cloro suministrado como parte del cloruro de sodio.

El contenido natural de cloro en los productos alimenticios es insignificante. Básicamente, el cloro ingresa al cuerpo a través del cloruro de sodio agregado a los productos alimenticios según la receta para su producción, o mediante la adición de cloruro de sodio a los alimentos por parte de los consumidores a su propia discreción.

La dosis diaria inofensiva de cloro para un adulto es de 5 a 7 g.

Síntomas de deficiencia de cloro: debilidad muscular, somnolencia, letargo, pérdida de memoria, pérdida de apetito, sequedad de boca, caída de dientes y cabello. Una disminución brusca y significativa de la cantidad de cloro en el cuerpo puede provocar coma e incluso la muerte.

Un mayor contenido de cloro en el cuerpo es perjudicial, ya que provoca retención de agua en tejidos y órganos, lo que, en primer lugar, conduce a un aumento de la presión arterial. Otros síntomas del exceso de cloro: dolor de cabeza y de pecho, trastornos dispépticos, tos seca, lagrimeo, dolor en los ojos. En casos más graves, puede producirse edema pulmonar tóxico y bronconeumonía con aumento de temperatura.

Las causas del exceso de cloro: inhalación de vapores concentrados que contienen cloro en industrias peligrosas (textil, farmacéutica, química), toma de ciertos medicamentos, así como una serie de enfermedades: hiperfunción de la corteza suprarrenal, daño al hipotálamo y otras. Desinfección agua potable con la ayuda del cloro, como resultado de lo cual se forman compuestos que provocan enfermedades virales respiratorias, gastritis, neumonía y, según algunos datos, incluso cáncer. También se cree que existe un gran peligro de intoxicación por cloro al inhalar concentrado. sustancias toxicas durante una larga ducha caliente.

Las tablas en la sección del Apéndice enumeran el contenido de cloro de algunos alimentos.

Azufre

Azufre - componente mineral, polvo color amarillo, que cuando se combina con hidrógeno huele a huevos podridos.

La importancia del azufre en la vida del organismo no está suficientemente aclarada. Se sabe que el azufre es un componente estructural necesario de algunos aminoácidos (metionina, cistina), vitaminas (tiamina, etc.), y también forma parte de la insulina y participa en su formación. El azufre es necesario para mantener la función hepática normal y los procesos de limpieza corporal.

El azufre juega un papel importante en la formación de enzimas, sustancias activas que aceleran reacciones químicas en el organismo. Algunos estudios sugieren que los compuestos de azufre pueden reducir la presión arterial, el azúcar en sangre y los niveles de colesterol.

Las consecuencias negativas del exceso de contenido del elemento no se han descrito en la literatura. La falta de azufre provoca una alteración de los procesos metabólicos, en particular el metabolismo de los pigmentos. Se cree que los posibles síntomas de deficiencia elemental pueden incluir aumento de azúcar y triglicéridos en sangre, así como dolor en las articulaciones.

La cantidad de este macronutriente en los alimentos es proporcional al contenido de proteínas. Hay más azufre presente en productos animales: aves, carnes, mariscos, yema de huevo. Entre los productos de origen vegetal, cabe destacar las cebollas, los espárragos, los frijoles, el ajo, el rábano picante, las nueces, los rábanos, los rábanos, la col, las espinacas, las ciruelas y las grosellas.

Las tablas en la sección del Apéndice enumeran el contenido de azufre de ciertos alimentos.

3. Métodos para determinar el contenido cualitativo y cuantitativo de macroelementos en productos alimenticios.

En nuestra época de auge tecnológico, existen muchos métodos para determinar la composición de los productos alimenticios, desde los más conocidos hasta los más innovadores. En esta sección, consideraremos los métodos más populares y relativamente sencillos desde el punto de vista de su implementación, es decir, los fisicoquímicos.

Estos métodos son los más utilizados para evaluar la calidad de los bienes de consumo. Estos métodos se diferencian en que el estudio de los bienes se realiza mediante instrumentos de medición y los resultados se expresan en cantidades objetivas, por lo que la definición es confiable y puede verificarse mediante análisis repetidos. Los métodos fisicoquímicos establecen la relación entre propiedades físicas y la composición química del producto. El principio para determinar la composición química mediante cualquier método es el mismo: la composición de una sustancia está determinada por sus propiedades.

3.1 Análisis espectral de emisión

El análisis espectral de emisión es método fisicoquímico análisis, o más bien por el método óptico.

Cada sustancia, que se diferencia de otras sustancias en su composición y estructura, tiene algunas propiedades individuales que le son inherentes únicamente. PR, los espectros de emisión, absorción y reflexión de la radiación por una sustancia tienen una forma característica de cada sustancia. Esta sustancia también se puede reconocer por su solubilidad y forma cristalina.

Usando métodos fx Nos interesa la concentración del analito, es decir, su contenido por unidad de volumen de la solución en estudio. La concentración de una sustancia se determina basándose en el hecho de que siempre existe una relación entre ella y el valor de las señales que emanan de la sustancia. Independientemente del método de análisis, los métodos para calcular el contenido del componente deseado en el producto son los mismos para todos los métodos fisicoquímicos.

3.2 Espectroscopia de emisión atómica: el método de análisis de elementos múltiples más popular

Dispositivo espectrómetro para medir la intensidad de la emisión de luz utilizada por átomos excitados - separado fuente externa No hay radiación como corriente: la propia muestra, sus átomos excitados, sirven como fuente de radiación. La atomización y la excitación de los átomos se producen simultáneamente en el atomizador. Un atomizador es una fuente de plasma de baja o alta temperatura.

El método se basa en el estudio de los espectros de emisión obtenidos por excitación de muestras en una fuente de excitación dura. Para obtener un espectro de emisión, se debe impartir energía adicional a las partículas del analito. Para ello, durante el análisis espectral, se introduce una muestra en una fuente de luz, donde se calienta y se evapora, y las moléculas atrapadas en la fase gaseosa se disocian en átomos que, al chocar con los electrones, se transforman en un estado excitado. Los átomos pueden permanecer en estado excitado durante un tiempo muy corto (10-7 segundos). Volviendo espontáneamente a un estado normal o intermedio, emiten un exceso de energía en forma de cuantos de luz.

La intensidad de la línea espectral o la potencia de radiación durante la transición de los átomos de un estado energético a otro está determinada por el número de átomos emisores Ni (el número de átomos en el estado excitado i) y la probabilidad Aik de la transición de los átomos. del estado i al estado k.

La temperatura óptima a la que se alcanza la intensidad máxima de la línea depende del potencial de ionización de los átomos y de la energía de excitación de una línea espectral determinada. Además, el grado de ionización de los átomos y, por tanto, la intensidad de la línea espectral, también depende de la composición química y las concentraciones de otros elementos.

La intensidad de la línea espectral depende de la temperatura de la fuente de luz. Por tanto, en el análisis espectral de emisiones atómicas se acostumbra medir la intensidad de la línea analítica en relación con la intensidad de una determinada línea de referencia. En la mayoría de los casos se trata de una línea que pertenece al componente principal de la muestra.

En la práctica del análisis espectral de emisiones atómicas, los arcos eléctricos de constante y corriente alterna, llama, chispa condensada de bajo y alto voltaje, descarga de pulso de bajo voltaje, descarga de microondas, etc.

Para registrar el espectro se utilizan dispositivos visuales, fotográficos y fotoeléctricos. En los instrumentos más simples, estilómetros y estiloscopios, la intensidad de las líneas espectrales se evalúa visualmente a través de un ocular. En los espectrógrafos se utilizan placas fotográficas como receptores de radiación. En los medidores cuánticos y los estilómetros fotoeléctricos, una fotocélula sirve como receptor de radiación.

Para el análisis cuantitativo es necesario realizar una operación más: medir la intensidad de las bandas espectrales pertenecientes a los macroelementos y, utilizando gráficos o estándares de calibración previamente construidos, calcular su concentración, es decir, establecer la composición cuantitativa de la muestra. Para el análisis cuantitativo mediante espectroscopia de emisión atómica, se prefiere el plasma como fuente de excitación a un arco o una descarga de chispa. Debido a las fluctuaciones en las condiciones de excitación, al determinar la concentración de un elemento, se debe utilizar para comparar la línea de otro elemento, llamada patrón interno.

El análisis cualitativo de productos alimenticios mediante espectroscopia de emisión atómica incluye las siguientes operaciones: obtención de un espectro, determinación de las longitudes de onda de las líneas espectrales. A partir de estos datos, mediante tablas de consulta, se determina que las líneas espectrales pertenecen a determinados macroelementos, es decir, determinan composición de alta calidad muestras.

Utilizando atomizadores de plasma también es posible realizar análisis cualitativos de metales y no metales cuya energía de excitación se encuentra en la región UV-visible.

Todos los métodos de espectroscopía de emisión atómica son relativos y requieren calibración utilizando estándares adecuados.

La medición de la intensidad de las líneas espectrales en el análisis espectral de emisión se puede realizar de forma visual, fotográfica y fotoeléctrica.

En el primer caso, se realiza una comparación visual de las intensidades de las líneas espectrales del macroelemento que se está determinando y las líneas cercanas del espectro del componente principal de la muestra.

Los métodos fotográficos para registrar espectros se utilizan más ampliamente en el análisis espectral de emisiones atómicas. Su ventaja es la documentación del análisis, el registro simultáneo, los bajos límites de detección para muchos elementos y la posibilidad de repetir procesamiento estadístico espectros

En el caso del registro fotográfico, los gráficos de calibración sufren un cambio debido a las fluctuaciones en las propiedades de la emulsión fotográfica de una placa a otra y a una reproducción insuficientemente precisa de las condiciones de revelado.

Para obtener datos con alta velocidad y precisión, se utilizan ampliamente métodos fotoeléctricos de registro y fotometría de espectros. La esencia de estos métodos es que el flujo de luz de la línea analítica deseada se separa del resto del espectro de la muestra mediante un monocromador y se convierte en una señal eléctrica. La intensidad de la línea se mide por el valor de esta señal (corriente o voltaje).

Los espectrómetros modernos están equipados con bases de datos que contienen hasta 50.000 líneas importantes de diversos elementos. Al escanear secuencialmente todo el rango de longitudes de onda con dichos dispositivos, es posible realizar un análisis cualitativo completo en un tiempo bastante corto: 45 minutos.

La espectroscopia de emisión atómica se utiliza dondequiera que se requiera un análisis de elementos múltiples: en medicina, al estudiar la composición de minerales, minerales, aguas, al analizar la calidad de los productos alimenticios y el contenido de macroelementos en ellos.

3.3 Análisis espectral de absorción atómica

AAA es un método para determinar la concentración por absorción de capas de parámetros de un elemento de luz monocromática, cuya longitud de onda corresponde al centro de la línea de absorción. El análisis se lleva a cabo utilizando las líneas espectrales más sensibles en absorción, que corresponden a transiciones del estado fundamental a un estado de mayor energía. En la mayoría de los casos, estas líneas son también las más sensibles en el análisis de emisiones. Si las moléculas de una sustancia absorben la luz en franjas en longitudes de onda amplias, entonces la absorción por pares de átomos se produce dentro de límites estrechos, del orden de una milésima de nanómetro.

En AAA, el analito se descompone en átomos bajo la influencia de la energía térmica. Este proceso se llama atomización, es decir, la transformación de una sustancia a un estado de vapor, en el que los elementos que se determinan se encuentran en forma de átomos libres capaces de absorber luz. La emisión y absorción de luz están asociadas a los procesos de transición de los átomos de un estado estacionario a otro. Cuando se excitan, los átomos pasan a un estado estacionario k con energía Ek y luego, volviendo al estado fundamental inicial i con energía, emiten luz de una determinada frecuencia.

Las transiciones radiativas ocurren espontáneamente sin ninguna influencia externa.

Aditivos minerales según el grado de eficacia en el ahorro de cemento (Ed): ineficaces con Ed<10%, низкоэффективные с Эд=10 - 40%, среднеэффективные с Эд= 41-70% и высокоэф-фективные с Эд>70%.

El Comité 73-VS RILEM propuso una clasificación de los aditivos minerales de origen tecnogénico (Cuadro 1) según su actividad puzolánica e hidráulica. Los aditivos minerales de diferente eficacia en la clasificación presentada tienen una composición de material similar (óxido de silicio, óxido de aluminio, óxido de hierro, óxido de calcio, etc.). Las diferencias radican en la proporción de los componentes, su composición mineralógica y el grado de dispersión, que determinan el mecanismo predominante de su acción en los sistemas cementosos. La posición de cada tipo de material sintético presentado en las clasificaciones consideradas está determinada por un conjunto de factores físicos y químicos.

Tabla 1. Clasificación y características de los aditivos minerales.

origen tecnogénico

Suplemento mineral	Criterio de desempeño	Composiciones químicas y mineralógicas básicas.	características físicas
1. Escorias enfriadas rápidamente	Propiedades astringentes	Vidrio de silicato (sílice amorfa) que contiene óxidos de calcio, magnesio y aluminio. Los componentes cristalinos pueden estar presentes en pequeñas cantidades.	El material, que no está completamente preparado para su uso, es granulado y contiene entre un 5 y un 15% de humedad. Antes de su uso, se seca y se tritura hasta obtener partículas de menos de 45 micrones de tamaño; las partículas tienen una superficie rugosa; Superficie específica – 350-500 m 2 /kg
2. Cenizas volantes con alto contenido de calcio (Ca>10%)	Propiedades astringentes y puzolánicas	Vidrio de silicato (sílice amorfa) que contiene óxidos de calcio, magnesio y aluminio. Pueden estar presentes en pequeñas cantidades componentes cristalinos en forma de cuarzo y SzA, así como cal libre y periclasa. El contenido de carbono suele ser inferior al 2%.	Contiene entre un 10 y un 15 % de partículas de tamaño superior a 45 micras. Un mayor porcentaje de partículas tienen forma esférica con un diámetro inferior a 20 micras. La superficie de las partículas es generalmente lisa, pero no tan limpia como la de las cenizas volantes bajas en calcio. Superficie específica – 300-400 m 2 /kg.
3.Microsílice; ceniza de cáscara de arroz	Alta actividad puzolánica	Microsílice de modificación no cristalina (amorfa).	Es un polvo de choque ultrafino, compuesto principalmente por partículas esféricas con un diámetro inferior a 0,5 micrones. La superficie específica es de unos 20.000 m 2 /kg.
Sílice de modificación no cristalina (amorfa)	Contiene principalmente partículas de menos de 45 micrones de tamaño y con una superficie porosa. Superficie específica – alrededor de 60.000 m 2 /kg
4. Cenizas volantes bajas en calcio (CaO<10%)	Actividad puzolánica normal	Vidrio de silicato (sílice amorfa) que contiene óxidos de aluminio y hierro. Pueden estar presentes en pequeñas cantidades componentes cristalinos en forma de cuarzo, mullita y magnetita. Contenido de carbono inferior al 5%, pero a veces puede ser del 10%.	Contiene entre un 10 y un 15 % de partículas de tamaño superior a 45 micras. La mayoría de las partículas tienen forma esférica con un diámetro de unas 20 micras. Superficie específica – 250-350 m 2 /kg
5. Escorias enfriadas lentamente; Eliminación hidráulica de cenizas, escorias de caldera.	Propiedades puzolánicas y astringentes débiles.	Minerales de silicato cristalino y una pequeña cantidad de componentes no cristalinos.	Además, se trituran para impartir propiedades astringentes y puzolánicas. Las partículas trituradas tienen una superficie rugosa.

Apéndice 9

Grado de microsílice

Las condiciones técnicas para la microsílice condensada (TU 5743-048-02495332-96), dependiendo del contenido de dióxido de silicio (SiO2), establecen los siguientes grados: sin compactar - MK-85, MK-65, compactado - MKU-85 , MKU- 65, en forma de suspensión - MKS-85. El índice digital en la marca indica las cantidades mínimas permitidas de SiO 2. En términos de indicadores fisicoquímicos, la microsílice debe cumplir con los requisitos y estándares indicados en la Tabla 1.

Indicadores estandarizados para microsílice.

	Índice	Normas para grados de microsílice.
Sin compactar	Comprimido	uspensia (pastas)
MK-85	MK-65	MKU-85	MKU-65	ISS-85
	Apariencia	Polvo gris ultrafino	Material en polvo de grano fino de color gris con un tamaño de agregado de hasta 0,5 mm	Fluido gris oscuro
	Fracción de masa de microsílice condensada en términos de producto seco, %, no menos
	Fracción masiva de agua, %, no más
	Fracción masiva de pérdidas por ignición (pp.p.),%, no más
	Fracción másica de dióxido de silicio (SiCh), %, no menos
	Fracción masiva de álcalis libres (Na20, KzO), %, no más
	Fracción masiva de óxido de calcio, %, no más
	Fracción masiva de anhídrido sulfúrico, %, no más	0,6	0,6	0,6	0,6	0,6
	Superficie específica de microsílice condensada, m2/g, no menos
	Índice de actividad K, %, no menos
	Densidad aparente del humo de sílice seco condensado, kg/m 3	150 - 250	150 - 250	280 - 500	280 - 500	-
	Densidad de la suspensión acuosa (pasta), kg/m 3, no menos	-	-	-	-
	pH de una suspensión acuosa al 5%, no menos	-	-		-

Notas: 1. En los párrafos 4,5,6,7,8, las normas para la suspensión (pasta) se dan en términos de materia seca. 2. El índice de actividad K de la microsílice se determina mediante la fórmula: K=K"cz/K"cz*100, donde K"resistencia a la compresión de muestras de mortero que utilizan 90% de cemento y 10% de microsílice (en masa de aglutinante), MPa ; K" сж - resistencia a la compresión de muestras de mortero utilizando 100% cemento, MPa.

Literatura

1. GOST 24211-91 y GOST interestatal 24211-2993 de los países de la CEI. Requisitos técnicos generales.

2. Manual sobre el uso de aditivos químicos en la producción de estructuras y productos prefabricados de hormigón armado (según SNiP 3.09.01 - 85). M, Stroyizdat, 1989.

3. GOST 25818-91 Cenizas volantes de centrales térmicas para hormigón. Condiciones técnicas.

4. Instrucciones para aumentar la resistencia a las heladas del hormigón para estructuras de transporte VSN 159-93.

Moscú 1993.

5.B.A. Usov, I.B. Alikina, T.A. Procesos físico-químicos de la ciencia de los materiales de construcción en la tecnología del hormigón y del hormigón armado. M, Editorial MGOU, 2009.

6. Licenciado en Letras. Usov. Quimización del hormigón. M, Editorial MGOU, 2007.

7. Licenciatura Usov, E.N. Ippolitov. Durabilidad del hormigón. M, Editorial MGOU, 2007.

8. Licenciado en Letras. Krylov, S.A. Ambartsumyan, A.I. Zvezdov. Guía para calentar hormigón en estructuras monolíticas. M, 2005, RAASN, NIIZHB.

Plan.

Opción número 6.

1. Clasificación de minerales y condiciones de su formación: los principales minerales formadores de rocas de origen exógeno y endógeno.

2. Glaciares, su función geológica, distribución. Rocas formadas como resultado del trabajo de los glaciares durante la Edad del Hielo.

3. Investigación geotécnica para la construcción industrial y civil.

4. Métodos de laboratorio para la determinación de las propiedades de deformación y resistencia de los suelos.

5. Estructura, textura, composición material de rocas sedimentarias químicas y bioquímicas.

6. Entrada de agua a presión en un pozo perfecto.

Introducción.

La geología es un complejo de ciencias sobre composición y estructura. La historia del desarrollo de la Tierra, los movimientos de la corteza terrestre y la colocación de minerales en las entrañas de la Tierra. El principal objeto de estudio, basado en las tareas prácticas del hombre, es la corteza terrestre.

En las últimas décadas, la ingeniería geológica, ciencia que estudia las propiedades de rocas(suelos), procesos geológicos naturales y tecnogénico-geológicos (ingeniería-geológica) en los horizontes superiores de la corteza terrestre en relación con las actividades de construcción humana.

El objetivo principal de la ingeniería geológica es estudiar la situación geológica natural de un área antes del inicio de la construcción, así como predecir los cambios que ocurrirán en el entorno geológico, y principalmente en las rocas, durante el proceso de construcción y durante la operación. de estructuras. En las condiciones modernas, ningún edificio o estructura puede diseñarse, construirse y operarse de manera confiable sin materiales geológicos y de ingeniería confiables y completos.

1. Clasificación de minerales y condiciones de su formación: los principales minerales formadores de rocas de origen exógeno y endógeno.

Mineral– un cuerpo natural con una determinada composición química y estructura cristalina, formado como resultado de procesos físicos y químicos naturales y que es parte integral de la corteza terrestre, las rocas, los minerales y los meteoritos. La ciencia de la mineralogía es el estudio de los minerales.

La corteza terrestre contiene más de 7.000 minerales y sus variedades. La mayoría de ellos son raros y sólo un poco más de 100 minerales se encuentran con frecuencia y en cantidades bastante grandes y forman parte de determinadas rocas. Estos minerales se denominan minerales formadores de rocas.

Origen de los minerales. Las condiciones bajo las cuales se forman los minerales en la naturaleza son muy diversas y complejas. Hay tres procesos principales de formación de minerales: endógeno, exógeno y metamórfico.

Proceso endógeno está conectado con las fuerzas internas de la Tierra y se manifiesta en sus profundidades. Los minerales se forman a partir del magma, un líquido ardiente de silicato fundido. De esta manera se forman, por ejemplo, cuarzo y diversos silicatos. Los minerales endógenos suelen ser densos, de gran dureza, resistentes al agua, ácidos y álcalis.

Proceso exógeno característico de la superficie de la corteza terrestre. En este proceso se forman minerales en la tierra y en el mar. En el primer caso, su creación está asociada al proceso de meteorización, es decir. los efectos destructivos del agua, el oxígeno y las fluctuaciones de temperatura sobre los minerales endógenos. De esta forma se forman minerales arcillosos (hidromica, caolinita, etc.), diversos compuestos ferruginosos (sulfuros, óxidos de precipitación química a partir de soluciones acuosas (halita, silvita, etc.). En un proceso exógeno se forman varios minerales). También se forma debido a la actividad vital de varios organismos (ópalo, etc.).

Los minerales exógenos varían en propiedades. En la mayoría de los casos, tienen baja dureza e interactúan activamente con el agua o se disuelven en ella.

Proceso metamórfico. Bajo la influencia de altas temperaturas y presiones, así como de gases magmáticos y agua a cierta profundidad en la corteza terrestre, se produce la transformación de minerales que previamente se formaron en procesos exógenos. Los minerales cambian su estado original, recristalizan, adquieren densidad y fuerza. Así se forman muchos minerales de silicato (hornblenda, actinolita, etc.).

Clasificación de minerales. Existen muchas clasificaciones de minerales. La clasificación más utilizada se basa en la composición química y la estructura cristalina. Las sustancias del mismo tipo químico suelen tener una estructura similar, por lo que los minerales primero se dividen en clases según su composición química y luego en subclases según sus características estructurales.

Todos los minerales se dividen en 10 clases.

silicatos- la clase más numerosa, que incluye hasta 800 minerales, que constituyen la parte principal de la mayoría de las rocas ígneas y metamórficas. Entre los silicatos, hay grupos de minerales que se caracterizan por una composición y estructura comunes: feldespatos, piroxenos, anfíboles, micas, así como olivino, talco, cloritos y minerales arcillosos. Todos ellos tienen una composición de aluminosilicatos.

Carbonatos. Estos incluyen más de 80 minerales. Los más comunes son la calcita, el magnetismo y la dolomita. El origen es principalmente exógeno y asociado a soluciones acuosas. En contacto con el agua reducen ligeramente su resistencia mecánica, aunque débilmente, pero se disuelven en agua y se destruyen en ácidos.

Óxidos e hidróxidos. Estas dos clases combinan alrededor de 200 minerales, que representan hasta el 17% de la masa total de la corteza terrestre. Los más comunes son el cuarzo, el ópalo y la limonita.

sulfuros Contiene hasta 200 minerales. Un representante típico es la pirita. Los sulfuros se destruyen en la zona de meteorización, por lo que su mezcla reduce la calidad de los materiales de construcción.

Sulfatos. Esta clase incluye hasta 260 minerales, cuyo origen está asociado a soluciones acuosas. Se caracterizan por su baja dureza y color claro. Relativamente bien soluble en agua. Los más comunes son el yeso y la anhidrita. Al entrar en contacto con el agua, la anhidrita se convierte en yeso, aumentando su volumen hasta un 33%.

Haluros Contiene alrededor de 100 minerales. El origen está asociado principalmente a soluciones acuosas. El más extendido es la halita. Puede ser un componente de rocas sedimentarias y se disuelve fácilmente en agua.

Los minerales de las clases de fosfato, tungstato y elementos nativos son mucho menos comunes que otros.

2. Glaciares, su función geológica, distribución. Las rocas se formaron como resultado del trabajo de los glaciares durante la Edad del Hielo.

La evidencia geológica sugiere que en la antigüedad la glaciación de la Tierra fue significativa. Durante los últimos 500-600 mil años, se han producido varias glaciaciones importantes en Europa. Los glaciares avanzaron desde la región escandinava.

Actualmente, el hielo cubre el 10% de la superficie terrestre, el 98,5% de la superficie glaciar se encuentra en las regiones polares y sólo el 1,5% se encuentra en las altas montañas. Hay tres tipos de glaciares: de montaña, de meseta y continentales.

Glaciares de montaña Se forman en lo alto de las montañas y se ubican en las cimas o en desfiladeros, depresiones y depresiones diversas. Estos glaciares se encuentran en el Cáucaso, los Urales, etc.

El hielo se forma debido a la recristalización de la nieve. Tiene la capacidad de fluir plásticamente, formando flujos en forma de lenguas. El movimiento de los glaciares cuesta abajo está limitado por la altitud donde el calor solar es suficiente para derretir completamente el hielo. En el Cáucaso, por ejemplo, esta altura es de 2700 m en el oeste y 3600 m en el este. La velocidad de movimiento de los glaciares de montaña es diferente. En el Cáucaso, por ejemplo, es de 0,03 a 0,35 m/día, en el Pamir, de 1 a 4 m/día.

Glaciares de las mesetas formado en montañas con cimas planas. El hielo se encuentra en una masa continua e indivisible. De él descienden glaciares en forma de lenguas a través de las gargantas. Este tipo de glaciar en particular se encuentra actualmente en la península escandinava.

Glaciares continentales común en Groenlandia, Spitsbergen, la Antártida y otros lugares donde actualmente se está produciendo la era moderna de las glaciaciones. El hielo forma una capa continua de miles de metros de espesor.

La actividad geológica del hielo es grande y está determinada principalmente por su movimiento, a pesar de que la velocidad del flujo del hielo es aproximadamente 10.000 veces más lenta que la del agua de los ríos en las mismas condiciones.

Propiedades constructivas de los depósitos glaciares. Los depósitos de morrena (materiales clásticos gruesos, heterogéneos, sin capas) y fluvioglaciales (fluvioglaciares) son una base confiable para estructuras de diversos tipos. Las margas y arcillas, que han sufrido la presión de gruesas capas de hielo, se encuentran en un estado denso y, en algunos casos, incluso demasiado compactadas. La porosidad de las margas de canto rodado no supera el 25-30%. En las margas y arcillas, los edificios y estructuras experimentan un asentamiento bajo. Estos suelos son poco permeables y a menudo sirven como barrera impermeable para las aguas subterráneas.

Casi todos los tipos de depósitos de morrenas tienen propiedades de alta resistencia.

Desde el punto de vista de la construcción, los depósitos fluvioglaciales, aunque inferiores en resistencia a los suelos arcillosos de morrena, son una base fiable. Para ello, se utilizan con éxito diversos depósitos arenosos, de grava y arcillosos de eskers y outwash. Algunas excepciones son las margas de cobertura y las arcillas en banda. Las margas de cobertura se mojan fácilmente. Las arcillas en banda son bastante densas, ligeramente permeables al agua, pero pueden ser fluidas en condiciones de saturación con agua.

Los depósitos glaciares se utilizan con éxito como materiales de construcción (piedra, arena, arcilla); Las arenas de eskers, kames y outwash son aptas para la construcción de terraplenes y para la producción de hormigón. Los cantos rodados son una buena piedra de construcción. Hay ejemplos del uso de cantos rodados para hacer pedestales monolíticos para monumentos.

3. Investigación geotécnica para la construcción industrial y civil.

La principal tarea de la investigación ingeniería-geológica para la construcción industrial y civil es obtener información sobre las condiciones ingeniería-geológicas del territorio, que incluyen: relieve, rocas y sus propiedades, aguas subterráneas, procesos y fenómenos geológicos y ingeniería-geológicos, así como como pronosticar cambios en estas condiciones bajo la influencia de actividades de ingeniería humana.

Los estudios geológicos de ingeniería se realizan de forma secuencial,

de acuerdo con la etapa de diseño. El detalle de la investigación aumenta durante la transición de una etapa a otra, y los métodos de investigación geológica y de ingeniería también cambian.

En la etapa inicial de los estudios de ingeniería, el tipo principal de investigación geológica de ingeniería es el estudio geológico de ingeniería, que permite evaluar las condiciones geológicas de ingeniería en poco tiempo y a bajo costo.

Durante el estudio geológico-técnico se identifican, estudian y rastrean en el área de estudio las rocas, sus condiciones de aparición, relieve, aguas subterráneas, procesos geológicos y geológicos-técnicos y se representan en un mapa geológico-técnico.

Es importante comprender que la composición y el volumen de la investigación ingeniería-geológica dependen de la complejidad de las condiciones ingeniería-geológicas, la etapa de diseño, el grado de exploración del área y otros factores.

Se debe prestar atención a la importante complejidad de la investigación ingeniería-geológica en áreas de desarrollo kárstico, deslizamientos de tierra, valles enterrados, donde toda la investigación se lleva a cabo con mayor profundidad que durante la investigación en áreas con condiciones ingeniería-geológicas más favorables.

4. Métodos de laboratorio para la determinación de las propiedades de deformación y resistencia de los suelos.

Fortaleza El suelo se estima por la carga máxima que se le aplica en el momento de su destrucción (pérdida de continuidad). Esta característica se llama resistencia a la tracción R c MPa o resistencia a la compresión temporal.

La resistencia de los suelos se ve afectada por:

composición mineral

naturaleza de las conexiones estructurales

fracturarse

grado de meteorización

grado de ablandamiento en el agua, etc.

Para suelos no rocosos, otra característica de resistencia importante es la resistencia al corte. La determinación de este indicador es necesaria para calcular la estabilidad de los cimientos, es decir. capacidad de carga, así como para evaluar la estabilidad de los suelos en las pendientes de pozos de construcción, calcular la presión del suelo en muros de contención, etc.

Propiedades de deformación caracterizar el comportamiento de los suelos bajo cargas que no superen las cargas críticas y no conduzcan a su destrucción. La deformabilidad de los suelos depende tanto de la resistencia y conformidad de los enlaces estructurales, de la porosidad y de la capacidad de deformación de los materiales que los componen. Las propiedades de deformación de los suelos se evalúan mediante el módulo de deformación E, MPa.

Los suelos determinan la estabilidad de los edificios y estructuras erigidas sobre ellos, por lo que es necesario determinar correctamente las características que determinan la resistencia y estabilidad de los suelos durante su interacción con los objetos de construcción.

Las muestras de suelo para investigaciones de laboratorio se seleccionan de las capas de suelo de los pozos ubicados en las obras de construcción.

Las muestras de suelo se entregan al laboratorio en forma de monolitos o muestras sueltas. Los monolitos son muestras de suelo con una estructura intacta. Estos monolitos se seleccionan en suelos rocosos y cohesivos (limosos-arcillosos). Las dimensiones de los monolitos no deben ser inferiores a los estándares establecidos. Así, para determinar la compresibilidad del suelo, las muestras tomadas en fosas deben tener unas dimensiones de 20 × 20 × 20 cm. En monolitos de suelos arcillosos limosos se debe preservar la humedad natural. Esto se logra creando una capa de parafina o cera impermeable en su superficie. En suelos sueltos (arena, grava), las muestras se toman en forma de muestras de una determinada masa. Así, para realizar análisis granulométricos de arena, es necesario disponer de una muestra de al menos 0,5 kg.

En condiciones de laboratorio se pueden determinar todas las propiedades físicas y mecánicas. Cada característica de estas propiedades se determina de acuerdo con GOST, por ejemplo, humedad natural y densidad del suelo - GOST 5180-84, resistencia a la tracción - GOST 17245-79, composición granulométrica (de grano) y de microagregados - GOT 12536-79, etc.

La investigación de laboratorio sigue siendo hoy el principal tipo de determinación de las propiedades físicas y mecánicas de los suelos. Varias características, por ejemplo, la humedad natural, la densidad de las partículas del suelo y algunas otras, se determinan sólo en condiciones de laboratorio y con una precisión bastante alta. Al mismo tiempo, los estudios de suelos en laboratorio tienen sus inconvenientes:

requieren bastante mano de obra y mucho tiempo;

los resultados de los análisis individuales, por ejemplo, la determinación del módulo de deformación total, no dan resultados suficientemente precisos, lo que se debe a la selección inadecuada de los monolitos, el almacenamiento inadecuado y las bajas calificaciones del realizador del análisis;

La determinación de las propiedades de una masa de suelo a partir de los resultados de los análisis de un pequeño número de muestras no permite obtener una idea correcta de sus propiedades en su conjunto.

Esto se debe al hecho de que suelos del mismo tipo, incluso dentro del mismo macizo, todavía presentan diferencias conocidas en sus propiedades.

5. Estructura, textura, composición material de rocas sedimentarias químicas y bioquímicas.

Las rocas son agregados minerales naturales que “nacen” en la corteza terrestre.

Según su origen se dividen en tres tipos: ígneos, sedimentarios y metamórficos. En la corteza terrestre, las rocas ígneas y metamórficas ocupan el 95% de su masa total. Las rocas sedimentarias se encuentran directamente sobre la superficie de la Tierra, abarcando en la mayoría de los casos rocas ígneas y metamórficas.

Rocas sedimentarias. Cualquier roca ubicada en la superficie terrestre está sujeta a meteorización, es decir. los efectos destructivos del agua, las fluctuaciones de temperatura, etc. Como resultado, incluso las rocas ígneas más masivas y duraderas se destruyen gradualmente, formando fragmentos de diversos tamaños y desintegrándose en las partículas más pequeñas.

Los productos de destrucción son transportados por el viento, el agua y, en una determinada etapa del transporte, se depositan formando acumulaciones sueltas o sedimentos. La acumulación se produce en el fondo de los ríos, mares, océanos y en la superficie de la tierra. A partir de acumulaciones sueltas (sedimentos) se forman con el tiempo diversas rocas sedimentarias.

Las rocas sedimentarias constituyen las capas superiores de la corteza terrestre, cubriendo con una especie de cubierta rocas de origen ígneo y metamórfico. A pesar de que las rocas sedimentarias representan solo el 5% de la corteza terrestre, el 75% de la superficie terrestre está cubierta por estas rocas y, por lo tanto, la construcción se lleva a cabo principalmente sobre rocas sedimentarias. La ingeniería geológica presta la mayor atención a estas rocas.

Las rocas sedimentarias suelen dividirse en tres grupos principales:

1) clástico;

2) origen químico (quimiogénico);

3) organogénico, resultante de la actividad vital de los organismos.

Esta división es algo arbitraria, ya que muchas rocas son de origen mixto, por ejemplo, algunas calizas contienen material de naturaleza organógena, química y clástica.

Rocas quimiogénicas se forman como resultado de la precipitación de sus soluciones acuosas de precipitación química. Este proceso se produce en las aguas de los mares, cuencas de secado continentales, manantiales salados, etc. Estas rocas incluyen diversas calizas, toba calcárea, dolomita, anhidrita, yeso, sal gema, etc. Una característica común de estas rocas es su solubilidad en agua y su fracturación.

Las rocas más comunes son las calizas, que en su origen también pueden ser clásticas u organógenas.

Rocas organógenas (bioquimiogénicas) se forman como resultado de la acumulación y transformación de restos de animales y plantas, se caracterizan por una porosidad significativa, muchos se disuelven en agua y son altamente comprimibles. Las rocas organógenas incluyen rocas de concha de piedra caliza y diatomita.

6. Entrada de agua a presión en un pozo perfecto.

El agua ubicada en la parte superior de la corteza terrestre se llama agua subterránea. La ciencia de las aguas subterráneas, su origen, condiciones de ocurrencia, leyes de movimiento, propiedades físicas y químicas, conexiones con aguas atmosféricas y superficiales se llama hidrogeología.

Existen varias clasificaciones de aguas subterráneas, pero hay dos principales. El agua subterránea se divide según la naturaleza de su uso y las condiciones de aparición en la corteza terrestre. El primero incluye agua doméstica y potable, técnica, industrial, mineral, térmica. Estas últimas incluyen: agua estancada, agua subterránea y agua interestratal, así como agua de grietas, karst y permafrost. Para fines geológicos y de ingeniería, es aconsejable clasificar las aguas subterráneas según criterios hidráulicos: flujo libre y presión.

Aguas a presión entre capas. Estas aguas se encuentran situadas en acuíferos entre acuitardos. Pueden ser sin presión y con presión (artesianos).

Las aguas interestratales sin presión son relativamente raras. Están asociados a acuíferos horizontales llenos total o parcialmente de agua.

Las aguas a presión (artesianas) están asociadas con la aparición de acuíferos en forma de sinclinales y monoclinales. El área de distribución de los acuíferos confinados se denomina cuenca artesiana.

Entrada de agua a presión a las estructuras de toma de agua. Las tomas de agua son estructuras mediante las cuales se capturan (extraen) aguas subterráneas para su suministro, drenaje del sitio de construcción o simplemente para reducir los niveles freáticos. Existen diferentes tipos de estructuras de toma de agua subterránea: verticales, horizontales, radiales.

Las tomas de agua verticales incluyen perforaciones y pozos, las horizontales incluyen zanjas, galerías, túneles y las tomas de agua radiales incluyen pozos de drenaje con vigas filtrantes que reciben agua. El tipo de estructura para la toma de agua subterránea se selecciona en base a un cálculo técnico y económico, en función de la profundidad del acuífero, su espesor, la composición litológica del acuífero y la capacidad de toma de agua planificada.

Las tomas de agua que constan de un pozo, pozo, etc. se denominan únicas y las que constan de varios, grupales.

Las estructuras de toma de agua que aprovechan el acuífero hasta su máxima capacidad son perfectas, y aquellas que no aprovechan el acuífero hasta su máxima capacidad son imperfectas.

La eliminación de aguas subterráneas de los sitios de construcción o la reducción de sus niveles se puede llevar a cabo temporalmente, solo durante el período de los trabajos de construcción o durante casi todo el período de operación de la instalación. La eliminación temporal de agua (o reducción del nivel) se denomina toma de agua de construcción y, en el segundo caso, drenaje.

Pozos de toma de agua. Los pozos y trincheras cuyo fondo llega a los acuículos se llaman perfectos; si el fondo está ubicado por encima del acuiculto, entonces imperfecto. El nivel del agua en el pozo antes del bombeo se llama estático y el nivel reducido durante el bombeo se llama dinámico.

Si el agua no se bombea fuera del pozo, entonces su nivel está en la misma posición que la superficie del flujo de tierra. Cuando se bombea agua, aparece un embudo de depresión y el nivel del agua en el pozo disminuye. La productividad del pozo está determinada por el caudal. Se entiende por caudal de un pozo la cantidad de agua que puede producir por unidad de tiempo. Al bombear agua en una cantidad mayor que el caudal, es decir más de lo que fluye hacia el pozo desde el acuífero por unidad de tiempo, el nivel cae bruscamente. El pozo puede permanecer sin agua por algún tiempo.

La afluencia de agua (caudal) a un pozo perfecto está determinada por la fórmula

Q = π k F [h 2 -h 2 )/lnR-lnr]

Dónde r– radio del pozo, m.

En un pozo imperfecto, el agua entra por sus paredes y fondo. Esto complica el cálculo de las entradas. El caudal de tales pozos es menor que el caudal de los pozos perfectos. Al bombear, el agua ingresa al pozo solo desde una parte del acuífero, que se llama zona activa. norte 0 . La profundidad de la zona activa se considera 4/3 de la altura de la columna de agua en el pozo antes del bombeo. Estas disposiciones permiten calcular el caudal de un pozo imperfecto utilizando la fórmula de Dupuis, según la interpreta Parker:

Q = 1,36 k F [h 2 -h 2 )/lnR-lnr]

Un pozo libera agua en el volumen de su caudal máximo solo si los pozos vecinos están ubicados a una distancia de al menos dos radios de influencia.

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Más nominados en diferente tiempo Las clasificaciones se basan en las características de la composición química o gaseosa de las aguas, y generalmente se tomaban como base para clasificar las clases los iones predominantes, los microelementos, los gases, etc. La principal desventaja de estas clasificaciones es la falta de un principio de complejidad en la evaluación. aguas minerales.

V.V. Ivanov y G.A. Nevraev, con el fin de evaluar de manera más completa varias aguas mineromedicinales, desarrollaron una clasificación basada en los principales criterios para su evaluación y datos sobre los patrones de formación de aguas minerales. A partir de los tipos de agua que realmente existen en la naturaleza, propusieron una tabla de clasificación en la que a cada agua se le asigna un lugar estrictamente definido. Esta tabla de clasificación tiene un importante significado práctico: utilizando el método de analogía y comparación, se pueden juzgar las cualidades medicinales del agua recién obtenida (debido a tallas grandes la tabla no se muestra aquí).

Según la clasificación de Ivanov y Nevraev, todas las aguas naturales (subterráneas) se dividen según su composición, propiedades y valor medicinal en seis grupos balneológicos principales.

Grupo A. Aguas sin componentes y propiedades “específicas”. Su valor medicinal está determinado únicamente por la composición iónica y la cantidad de mineralización en presencia en su componente gaseoso principalmente de nitrógeno y metano, que están contenidos en el agua en estado disuelto en presión atmosférica sólo en pequeñas cantidades.

Grupo B. Las aguas son carbónicas. Su valor medicinal viene determinado, en primer lugar, por la presencia de grandes cantidades de dióxido de carbono disuelto, que ocupa una posición dominante en la composición gaseosa global de estas aguas (80-100%), así como por la composición iónica y la cantidad de mineralización.

Grupo B. Aguas de sulfuro de hidrógeno (sulfuros). Estas aguas se identifican por la presencia en su composición de iones libres de sulfuro de hidrógeno e hidrosulfuro, que determinan el efecto terapéutico de las aguas minerales, utilizadas principalmente para baños. El contenido total de sulfuro de hidrógeno de estas aguas no debe ser inferior a 10 mg/l.

grupo g. Las aguas son ferruginosas (Fe+Fe), arsénicas (As) y con un alto contenido en Mn, Cu, Al, etc. Su efecto terapéutico viene determinado, además de por la composición y mineralización iónica y gaseosa, por la presencia de uno o más de los componentes farmacológicamente activos enumerados. No se han establecido normas para el contenido de Mn, Cu y Al en estas aguas. Estos elementos generalmente se encuentran en concentraciones elevadas solo en aguas de sulfato altamente ferruginosos de la zona de oxidación de los depósitos minerales, así como en aguas termales con alto contenido de sulfato y cloruro-sulfato (fumarólicas) de áreas volcánicas.

grupo d. Las aguas son bromuro (Br), yoduro (I) y ricas en materia orgánica. Para clasificar las aguas en bromuro y yoduro (o yodo-bromuro), el contenido aceptado de bromo es de 25 mg/l y de yodo de 5 mg/l con una mineralización no superior a 12-13 g/l. A mayor mineralización, las normas aumentan en consecuencia.

Aún no se han desarrollado normas suficientemente justificadas para evaluar el alto contenido de materia orgánica en las aguas mineromedicinales. Se conocen dos tipos de aguas minerales con un alto contenido de materia orgánica: Naftusya (Ucrania occidental) y Bramstedt (Alemania).

grupo e. Las aguas son radón (radiactivas). Este grupo incluye todas las aguas minerales que contienen más de 50 eman/l (14 unidades Mache) de radón.

grupo j. Baños termales silíceos. Este grupo de aguas incluye las aguas termales silíceas, muy extendidas en la naturaleza. Como norma condicional se acepta que el contenido en ellos es de 50 mg/l, a una temperatura superior a 35ºC.

A continuación, grupos de aguas según composición del gas se dividen en tres subgrupos: a) nitrógeno, en el que el gas es principalmente de origen atmosférico; b) metano (incluido nitrógeno-metano y dióxido de carbono-metano), cuyo gas es principalmente de origen bioquímico; c) dióxido de carbono, cuyo gas suele ser de origen endógeno. Al último grupo también pertenecen los gases volcánicos, donde casi siempre predomina el dióxido de carbono.

Las aguas minerales del grupo A pueden contener gases nitrógeno y metano; en los grupos B y F - nitrógeno, metano y dióxido de carbono; en los grupos G y E - nitrógeno y dióxido de carbono; en el grupo D - nitrógeno y metano; Todas las aguas del grupo B son sólo carbónicas.

Al mismo tiempo, todas las aguas minerales se dividen según su composición y mineralización en 9 clases ( Anexo 1). En este caso se tuvieron en cuenta todos los iones contenidos en cantidades de al menos el 20% equivalente. Como se puede ver desde aplicaciones 1, la primera clase combina todas las aguas con una mineralización total de hasta 2 g/l, independientemente de su composición, ya que con una mineralización tan baja el efecto terapéutico del agua mineral no está determinado por la composición iónica, sino por la presencia de cualquier componente farmacológico. microcomponentes activos o propiedades específicas. En todas las demás clases, el número de subclases oscila entre 3 y 7.

EN Apéndice 1 Se han identificado varios grados de mineralización: hasta 2, 2-5, 5-15, 15-35, 35-150 y más de 150 g/l. Esta división, conveniente desde el punto de vista balneológico y genético, muestra la mineralización habitual de los tipos de aguas minerales que se encuentran con mayor frecuencia en la naturaleza.

Según la temperatura, las aguas minerales se dividen en tres grupos:

siempre frío, formándose, por regla general, a poca profundidad;

frío, tibio o caliente según la profundidad de la circulación;

siempre calientes, cuya génesis y rasgos compositivos están estrechamente relacionados con su territorialidad. Estos últimos incluyen todos los términos incluidos en los grupos B y D. ( aplicación 2)

Según el valor del pH, las aguas se dividen en 6 grupos. El valor del pH es particularmente importante para la valoración terapéutica de aguas sulfuradas (sulfuros de hidrógeno), ya que determina la proporción de térmicas libres y silíceas en las aguas, cuya cantidad y forma de presencia depende de la alcalinidad o acidez de las aguas.

Esta división de las aguas minerales según el valor del pH, según las propiedades ácido-base, fue aclarada y fundamentada mejor en términos fisicoquímicos por A.N Pavlov y V.N.

Estas clasificaciones de aguas medicinales, industriales y de energía termal tienen carácter privado y cita especial. Existen numerosos intentos de crear clasificaciones generales, de historia natural, genéticas y de otro tipo. aguas naturales en composición y mineralización.

La clasificación de las aguas minerales de Ivanov y Nevraev según su mineralización está destinada a aguas medicinales y no es adecuada para aplicaciones industriales y de energía térmica. EN Apéndice 3 Ofrecido clasificación general agua por mineralización.