Produkcja przemysłowa II

Dr inż. Katarzyna Kozłowska

Promieniowanie jonizujące

 Promieniowanie - to wysyłanie i przenoszenie energii na

odległość

 Energia może być wysyłana pod postacią ciepła, światła, fal

elektromagnetycznych oraz w postaci cząstek

Źródła promieniowania:

o Naturalne

– Słońce

o Sztuczne

- lampa, grzejnik, nadajnik telewizyjny czy radiowy

Promieniowanie jonizujące

 Szczególny rodzaj promieniowania -

promieniowanie

jonizujące - wywołuje w obojętnych elektrycznie atomach i

cząsteczkach materii zmiany w ładunkach elektrycznych

czyli – jonizację

 Promieniowanie jonizujące nie działa na nasze zmysły,

podobnie jak nie odczuwamy promieniowania

elektromagnetycznego

 Promieniowanie jonizujące - pochodzi z przestrzeni

kosmicznej, ze skał, gleby, powietrza - może być także

wytworzone sztucznie

Promieniowanie jonizujące:

Promieniowanie jonizujące to:

o promieniowanie kosmiczne

o promieniowanie rentgenowskie

 Działa na nas promieniowanie naturalnych pierwiastków

radioaktywnych

obecnych zawsze w glebie, skałach,

powietrzu i wodzie - a także promieniowanie kosmiczne

przenikające do atmosfery z przestrzeni kosmicznej

 Ulegamy napromienieniu wewnętrznemu z pierwiastków

radioaktywnych

, które dostają się do naszego organizmu

wraz z pokarmem, wodą i powietrzem - śladowe ilości

pierwiastków promieniotwórczych: jak potas-40, węgiel-14,

rad-226 znajdują się także w naszej krwi i naszych kościach

 Działa na nas również promieniowanie ze źródeł sztucznych,

zrobionych i stosowanych przez

człowieka

, min.

radioizotopów, aparatów rentgenowskich, opadu po

próbnych wybuchach jądrowych

Wpływ promieniowania
jonizującego na człowieka

 Ma wpływ na przebieg procesów w komórkach w żywych

organizmach - to wynik procesu jonizacji, który prowadzi do

zmian biologicznych oraz chemicznych

 Proces tworzenia się wolnych rodników wyniku jonizacji

- są to

rodniki które powstają w wyniku rozpadu cząsteczek wody

(woda jest głównym składnikiem organizmów żywych)

H

2

O --> H

.

+ OH

.

 Biologiczne skutki popromienne są różne w zależności od

rodzaju i energii promieniowania

 Miarą ryzyka wystąpienia szkody biologicznej jest dawka

promieniowania, którą otrzymują tkanki - dawkę tę mierzymy

w siwertach (Sv) lub w milisiwertach (mSv)

Wpływ promieniowania
jonizującego na człowieka

Orientacyjne dawki roczne (w mSv) jakie człowiek otrzymuje

z różnych źródeł promieniowania jonizującego wynoszą

:

 od naturalnych izotopów promieniotwórczych w naszym

otoczeniu - 1,9 mSv

 badania radiologiczne - 0,8 mSv

 odbiorniki telewizyjne i inne przedmioty powszechnego

użytku - 0,1 mSv

 promieniowanie kosmiczne - 0,4 mSv

 opad promieniotwórczy w wyniku próbnych wybuchów

jądrowych - 0,02 mSv

 źródła sztuczne - 0,9 mSv

Jakie dawki są szkodliwe

 Bardzo duża dawka otrzymana na całe ciało w ciągu

krótkiego czasu powoduje śmierć napromieniowanej osoby

w czasie kilku dni

 Niewielka dawka promieniowania - rzędu kilkunastu mSv -

trudno określić skutek takiego napromienienia - organizm

może tolerować niskie dawki promieniowania wynikające z

tego uszkodzenia niewielkiej liczby komórek

 Efekt popromienny zależy od czasu w jakim napromienienie

wystąpiło oraz od wielkości obszaru i miejsca

napromienienia ludzkiego ciała

 Najpoważniejszy skutek – choroba nowotworowa

Skutki promieniowania

 Bilansując - statystyczny Polak otrzymuje rocznie ze

wszystkich źródeł promieniowania dawkę ok. 3.5 mSv, w tym

80% - to dawka ze źródeł naturalnych, a pozostałe 20% - ze

źródeł sztucznych

 Normy wynikające z zaleceń międzynarodowych organizacji

i instytucji a także polskich przepisów określają - że

dodatkowa dawka dla przeciętnego człowieka (pomijając

dawki jakie otrzymujemy ze źródeł naturalnych i

medycznych)

nie powinna przekraczać 1 mSv w ciągu

roku

 Osoby pracujące zawodowo w warunkach narażenia na

promieniowanie: lekarze, dozymetryści, pracownicy

laboratoriów izotopowych - dla nich

dawkę graniczną

określono na 50mSv

Główna zasada ochrony przed
promieniowaniem

 Jeśli musimy poddać się działaniu promieniowania - to dawki

powinny być tak małe - jak jest to w rozsądny sposób
osiągalne

 Nie dotykamy preparatów promieniotwórczych -

oznaczonych czerwoną "koniczynką" na żółtym tle

 Należy trzymać się jak najdalej od źródeł promieniowania i

przebywać w ich pobliżu jak najkrócej

 Jeżeli jest to możliwe stosować za każdym razem osłony

Powietrze jako składnik
środowiska

Zanieczyszczenia powietrza

są to gazy lub inne substancje unoszące się

w powietrzu i zmieniające jego skład

Źródła zanieczyszczeń

 Procesy naturalne (np. tumany kurzu przy silnym wietrze,

gazy wulkaniczne, wyładowania atmosferyczne)

 Procesy dzielności człowieka

– spalanie paliw kopalnianych (węgiel kamienny, brunatny,

ropa naftowa)

– wypalanie lasów i nieużytków
– spalanie paliw w silnikach spalinowych
– wysypiska śmieci
– nawożenie nawozami sztucznymi
– hodowla zwierząt
– stosowanie różnego rodzaju środków chłodniczych

Działalność człowieka a
zanieczyszczenie atmosfery

 W wyniku działalności człowieka do atmosfery przedostają się

następujące substancje:

dwutlenek węgla, tlenek węgla,

metan, tlenki azotu, tlenek siarki(IV), węglowodory i

fluorochloropochodne weglowodorów

 Zwiększenie udziału

tlenku węgla (IV) (CO

2

)

w powietrzu

prowadzi do zachwiania naturalnej równowagi i w konsekwencji

Ziemia zostaje otoczona gazową powłoką, w której CO

2

odgrywa

rolę jednokierunkowego filtru przepuszczającego część

promieniowania słonecznego na Ziemię, a zatrzymującego część

promieniowania emitowanego przez powierzchnię Ziemi

 W wyniku tego procesu temperatura powietrza, a tym

samym Ziemi, wzrasta - jest to tzw. efekt cieplarniany

 W konsekwencji może to doprowadzić do zmiany klimatu,

ocieplenia, topnienia lodowców i zalewania części

kontynentów

Działalność człowieka a
zanieczyszczenie atmosfery

 Obecność w powietrzu tlenków siarki i azotu przyczynia się

do występowania

tzw. kwaśnych deszczów

 Powodują one uszkodzenia budowli, korozję metali,

zakwaszenie gleby i wód

Inne źródło zanieczyszczeń powietrza:

o Materiały budowlane
o Meble
o Farby i lakiery
o Środki czyszczące
o Dym tytoniowy

Jak pozbyć się zanieczyszczeń
powietrza

 Ograniczenie emisji gazów cieplarnianych

 Stosowanie różnego rodzaju filtrów

 Stosowanie katalizatorów

 Ograniczenie do minimum przebywania w pomieszczeniach

zanieczyszczonych substancjami niebezpiecznymi dla

zdrowia

Woda

Jakość wody jest właściwością względną i zależy od

zawartości tlenu, ciał stałych, biologicznego

zapotrzebowania tlenu, zawieszonych osadów,

kwasowości i temperatury

Co się stanie, gdy rozpuszczony w wodzie tlen zostanie

zużyty?

Wtedy życie roślin i zwierząt żyjących w wodzie

zamiera a w wyniku rozkładu bakteriologicznego

powstają substancje jeszcze bardziej toksyczne i woda

zaczyna cuchnąć

Zmniejszenie stanu tlenu w wodzie może spowodować

obecność:

 organicznych substancji (białko, tłuszcze, węglowodany,

węgiel, żywice i olej )

 nieorganicznych substancji (kwasy, alkalia, sole)

Podział zanieczyszczeń wód

o Zanieczyszczenia fizyczne
o Zanieczyszczenia fizjologiczne
o Zanieczyszczenia biologiczne

 Zanieczyszczenie fizyczne

wody - na ogół pochodzi od

zmętnienia, podniesionej temperatury i zawiesin

 Zmętnienie wody powstaje wskutek erozji gleby i ścieków

koloidalnych, którymi są białka, tłuszcze i węglowodany

Zanieczyszczenie wód

Zanieczyszczenie biologiczne

- spowodowane jest

obecnością w wodzie bakterii, wirusów, pierwotniaków,

pasożytów i toksyn roślinnych

Wszystkie zanieczyszczenia wód spowodowane są

wypuszczaniem do wód różnego rodzaju ścieków:

 ścieków z gospodarstw domowych

- pochodzących z

prania i mycia, z urządzeń sanitarnych - w większości

zawierają zanieczyszczenia organiczne

 ścieków przemysłowych i rzemieślniczych

- pochodzą

z cukrowni, mydlarni, garbarni i zakładów rolnych - w

większości w ściekach znajdują się zanieczyszczenia

organiczne i niektórych przypadkach nieorganiczne

Procesy uzdatniania wody

Proces uzdatniania wody polega na:

 Filtracji na złożu piasku

 Adsorpcji

 Dezynfekcji, która polega na usuwaniu bakterii przez

dodatek chloru lub ozonu

Oczyszczanie wody

Musi być najpierw oczyszczona

Proces taki obejmuje:

 oczyszczanie mechaniczne (oddzielenie stałych substancji od

wody)

 oczyszczanie biologiczne (mikrobiologiczny tlenowy rozkład

substancji organicznych)

 oczyszczanie chemiczne (klarowanie końcowe, które polega

na wytrącaniu jonów fosforanowych, usuwaniu metali
ciężkich w postaci wodorotlenków lub węglanów

Gleba jako składnik środowiska

Zanieczyszczenia gleby pochodzą od:
 szkodliwych substancji zawartych w powietrzu
 jonów metali ciężkich
 trwałych substancji organicznych
 nawozów sztucznych nadmiernie użytych w terenie
 pozostałości po nieczynnych zakładach przemysłowych i

stacjach paliw

 ogrzewanie bez dostępu powietrza lub spalanie

Co może zanieczyszczać glebę?

 Zakwaszenie gleby

-

z gleby nadmiernie zakwaszonej

wymywane są substancje odżywcze

, uwalniane są toksyczne

jony glinu oraz wprowadzane w obieg jony metali ciężkich -
w konsekwencji zatruciu ulegają wody gruntowe

 Nawozy sztuczne

- nadmiernie użyte są wypłukiwane do rzek

i zbiorników wodnych wywołując eutrofizację wód

Zanieczyszczenie gleby

 Metale ciężkie (Pb, Cd, Hg)

- pochodzą od zanieczyszczeń

wywołanych spalaniem benzyn zawierających czteroetylek

ołowiu, przenikaniem ścieków z hut, wyrzucaniem

akumulatorów, farb i środków antykorozyjnych

 Z gleby przenikają do roślin -

a następnie spożywane

są

przyczyną chorób: anemia, uszkodzenie szpiku kostnego,

uszkodzenie układu nerwowego, osteoporoza

Rekultywacja gleb zanieczyszczonych:
o przemywanie gleby połączone z biologicznym rozkładem
o mycie gleby z a pomocą odpowiednich rozpuszczalników

Odpady

Odpady:

 to substancje wytwarzane w wielkich ilościach w procesach

produkcyjnych i syntezach chemicznych jako produkt

uboczny

 to substancje, które powstają w czasie konsumpcji i na

skutek zużycia nie są już potrzebne – śmieci

Odpady mogą pochodzić z:

o gospodarstw domowych

o zakładów rzemieślniczych

o rolnictwa i przemysłu

Odpady

Wszystkie odpady odpowiednio nie zabezpieczone

i nie przetworzone zanieczyszczają środowisko

co w konsekwencji prowadzi do zanieczyszczenia

wód gruntowych, powietrza i gleby

Gospodarka odpadami

 Recykling

- ponowne wykorzystanie odpadów do

wytwarzania nowych produktów

 Kompostowanie

- polega na biologicznym rozkładzie i

przekształcaniu śmieci organicznych, masy roślinnej i
szlamu ściekowego

 Spalanie odpadów

- polega na pozbywaniu się odpadów

(śmieci z gospodarstw domowych) na drodze spalania

Recykling

 Najlepiej nadaje się do - takich materiałów jak papier,

tworzywa sztuczne, metale i szkło

 Odpady z tworzyw sztucznych - dotyczą przedmiotów,

których czas używalności jest ograniczony

 Odpady z tworzyw sztucznych - opakowania, butelki lub

przedmioty, które po wykorzystaniu wyrzucamy do śmietnika

 Ponowne wykorzystanie materiałowe tworzyw sztucznych

wymaga ich sortowania i oczyszczenia

Recykling

 Papier

- odpad –makulatura - podobnie jak tworzywa sztuczne

wymaga sortowania, czyszczenia i przetworzenia - jest papier

gazetowy, papier toaletowy

 Metale

- jako odpad - złom metalowy – w hutach - do pieca i

po wytopie jako surówka ulega przetworzeniu na produkty

 Kompostowanie

to proces gdzie śmieci organiczne, masa

roślinna i szlam ściekowy ulegają przekształceniu przy udziale

bakterii i grzybów na nawóz sztuczny

 Spalanie odpadów

- to sposób pozbywania się odpadów

takich jak śmieci, odpady specjalne i szlamy ściekowe - po

spaleniu powstają substancje nie zagrażające środowisku -

Ubocznie w procesie spalania powstają znaczne ilości ciepła,

które wykorzystać można do ogrzewania mieszkań

Rola witamin

Należą do składników regulujących przemianę materii

lecz nie mających wartości energetycznej

Za witaminy uznaje się takie związki organiczne

które muszą być wprowadzone do organizmu

z zewnątrz z pożywieniem

gdyż organizm sam ich nie produkuje

lub produkuje ale w zbyt małej ilości

Witaminy

Witaminy dzielimy na:

 rozpuszczalne w wodzie

– zaliczamy tu witaminę C i dużą

grupę witamin B (B1, B2, B6, PP, H, B12, B15 i inne)

 rozpuszczalne w tłuszczach

– zaliczamy tu: witaminy A, D, E

i K

Witamina C

 czyli kwas askobinowy

 bierze udział w procesach utleniania i redukcji

 jest niezbędna do wytwarzania substancji cementującej

śródbłonki naczyń krwionośnych

 jest niezbędna do wytwarzania kalogenu, z którego powstaje

tkanka łączna chrząstek, kości i zębów

 jest potrzebna do wytworzenia krwinek czerwonych, wzmagając

przyswajanie hemoglobiny

 ma wpływ na syntezę ciał odpornościowych we krwi

 ma zdolność oddziaływania bakeriostatycznego w stosunku do

niektórych drobnoustrojów

Brak witaminy C objawia się:

 szybkim męczeniem się

 bólami głowy

 brakiem apetytu

 charakterystycznymi bólami stawowymi

 Całkowity brak witaminy C w organizmie -przejawia się

chorobą zwaną

gnilcem

lub

szkorbutem

Witamina B1 - tiamina

 Jako składnik oksydazy pirogronowej i innych enzymów -

współdecyduje o toku przemian energetycznych

 Jest niezbędna do prawidłowego funkcjonowania układu

nerwowego

 wpływa na działanie gruczołów wydzielania wewnętrznego

 od jej wpływu jest uzależniony cykl płciowy u kobiet

 sprzyja zwiększeniu zapasów glikogenu w wątrobie

o Niedobór objawia się zmianami morfotycznymi

(upostaciowione) i czynnościami w układzie nerwowym,

obniżoną zdolnością do pracy, skłonnością do infekcji

o Brak przejawia się chorobą beri-beri

- w której dochodzi do

zmian degeneracyjnych w układzie nerwowym i zaniku

mięśni - co prowadzi do porażenia kończyn

Witamina B2 - ryboflawina

 bierze udział w procesach utlenienia i redukcji w tkankach -

jako składnik enzymów oddechowych

 Niedobór objawia się m.in. światłowstrętem, łzawieniem,

łatwym męczeniem się oczu, spadkiem odporności

organizmu na infekcję

 Brak - m.in. objawia się występowaniem zajadów w kącikach

ust, pękaniem warg z tworzeniem się strupów, zmianami

zapalnymi na języku, zmianami w funkcjonowaniu układu

nerwowego, oczopląsem a także zahamowaniem wzrostu

Witamina B6 - pirydoksyna

 Jest potrzebna do przemiany białkowej, ponieważ wchodzi w

skład ponad 50 enzymów, katalizujących nie tylko

przebudowę i rozkład niektórych aminokwasów lecz także

tłuszczów i węglowodanów

 Przy niedoborze i braku witaminy występują podobne

objawy jak w przypadku witaminy B1

Witamina H - biotyna

 bierze udział w syntezie kwasów tłuszczowych

 Ma również duże znaczenie w utlenianiu węglowodanów,

tłuszczów i aminokwasów

 Niedobór objawia się m.in. znużeniem i depresją, bólami

mięśni, przeczulicą i łuszczeniem skóry, zmianami w
czynności serca

Witaminy rozpuszczalne w
tłuszczach

 Witamina A - ritinol jest grupą związków o działaniu

wzrostowym i przeciwinfekcyjnym

 Pobudza tworzenie się nowych komórek i tkanek
 Utrzymuje skórę i błony śluzowe w prawidłowym stanie
 Jest niezbędna do prawidłowego funkcjonowania wzroku
 Bierze udział w syntezie hormonów i enzymów

 Niedobór objawia się

zmianami na skórze i w oczach oraz

zahamowaniem wzrostu, światłowstrętem i ślepotą
zmierzchową, skłonnością do infekcji i paradontozy

 Brak przejawia się

całkowitym wyschnięciem rogówki ocznej,

jej rozmiękczeniem, co upośledza wzrok, aż do jego całkowitej
utraty

Dawki witamin

Dla osób dorosłych:
 witamina C - 70 mg/dzień
 witamina B1 - 1,5 - 2,0 mg/dzień
 witamina B2 - 1,5 - 2,0 mg/dzień
 witamina B6 - 1,5 - 2,0 mg/dzień
 witamina B12 - ok 0,5 mg/dzień
 witamina PP - 15 - 20 mg/dzień
 witamina B6 -1,5 - 2,0 mg/dzień
 witamina A - 5000 j.m
 witamina D - 400 j.m
 witamina E - 10 - 30 mg/dzień
 witamina K - 1 - 10 mg/dzień

Składniki mineralne

Składniki mineralne pełnią w organizmie nie tylko

rolę budulcową lecz także regulują przemianę materii

gospodarkę wodną i równowagę kwasowo-zasadową

W skład tkanek i płynów ustrojowych wchodzi

około 40 pierwiastków chemicznych

Składniki mineralne

Sód i potas

- wpływa na pobudliwość nerwowo-mięśniową -

Brak powoduje depresję, nerwowość oraz zmęczenie -

Regulują gospodarkę wodną, ciśnienie osmotyczne i odczyn

płynów ustrojowych -

Sód występuje w dużych ilościach w

cieczach ustroju, a w małych w tkankach

-

Potas występuje

głównie w tkankach

Magnez

- Brak powoduje osłabienie mięśni oraz wywołuje

zaburzenia w układzie krążenia - Jest składnikiem

budulcowym kośćca i innych tkanek - Jako aktywator wielu

enzymów, bierze udział w przemianie węglowodanów i

tłuszczów - Jest katalizatorem przy wyzwalaniu energii z ATP

w mięśniu pracującym, ma swój udział w termoregulacji, w

działaniu synaps nerwo-mięśniowych - Niedostatek wiąże się

z tak poważnymi chorobami, jak miażdżyca i występowanie

nowotworów, szczególnie krwi (białaczka)

Składniki mineralne

 Wapń

- Niedobór wapnia prowadzi do rozmiękczania kości i

próchnicy zębów - Potrzebny jest w procesie regeneracji nerwowo-

mięśniowej - Aktywuje enzymy trawienne, katalizuje przemiany w

procesie wyzwalania energii w mięśniach

 Fosfor

- Tworzy ważne związki energetyczne. Jest także składnikiem

budulcowym kośćca, tworzy wysokoenergetyczne wiązania w formie

kwasu adenozynotrójfosforowego (ATP) i fosfokreatyny - Jest

niezbędny w procesach fosforylacji związanej z przemianą

węglowodanów, tłuszczów i białek przy wchłanianiu w jelitach i

nerkach

 Żelazo

- Aktywuje witaminy A, B2 i C - W przypadku niedoboru

występuje niedokrwistość - Jest ważnym składnikiem, potrzebnym do

budowy hemoglobiny i mioglobiny Mioglobina - białko o intensywnie

czerwonej barwie zawierające hem - występuje w mięśniach ssaków i

to ono właśnie nadaje im charakterystyczną barwę Odgrywa rolę

magazynu i przekaźnika tlenu w mięśniach, przejmując go od

hemoglobiny z krwi

Składniki mineralne

Żelazo

- Aktywuje witaminy A, B2 i

C - W przypadku niedoboru
występuje niedokrwistość - Jest
ważnym składnikiem, potrzebnym do
budowy hemoglobiny i mioglobiny

Mioglobina - białko o intensywnie
czerwonej barwie zawierające hem -
występuje w mięśniach ssaków i to
ono właśnie nadaje im
charakterystyczną barwę - Odgrywa
rolę magazynu i przekaźnika tlenu w
mięśniach, przejmując go od
hemoglobiny z krwi

Znaczenie roztworów buforowych w
procesach biochemicznych organizmów
żywych

 Układami buforującymi w organizmie są - układy soli

węglanowych, fosforowych oraz ciała białkowe

 Bardzo silnie zbuforowana jest krew

- która przeciwstawia

się wszelkim zmianom pH przy zwiększeniu w niej

zawartości substancji o charakterze kwaśnym

 Normalne pH krwi waha się w wąskich granicach pomiędzy

7,36 a 7,43 - Zmiana stężenia jonów wodorowych poza te

granice, zwłaszcza w kierunku kwaśnego oddziaływania

prowadzi do bardzo ciężkich zaburzeń, nawet zejść

śmiertelnych

Najważniejszym układem
buforowym krwi

 jest hemoglobina - a czynnikiem zakwaszającym CO

2

 Dwutlenek węgla jest stale produkowany w tkankach z

szybkością około 200 ml/min

 Z tkanek dyfunduje on do przestrzeni pozakomórkowej i do

krwi

 Z krwi z kolei przechodzi do powietrza pęcherzykowego i

tam wydalany jest na zewnątrz przez płuca z szybkością

równą szybkości powstawania

Dwutlenek węgla z wodą tworzy kwas węglowy

CO

2

+ H

2

O ---> H

2

CO

3

<=> H

+

+ HCO

3-

Hemoglobina krwi

 Hemoglobina może związać bardzo znaczną ilość jonów

wodorowych powstających z H

2

CO

3

, wymieniając jon

wodorowy na jon potasowy według równania:

H+ + HCO

3-

+ KHb <=> KHCO

3

+ HHb

gdzie - Hb to hemoglobina

 Reakcja ta - ma miejsce - gdy ciśnienie parcjalne CO

2

jest

duże, tzn. i stężenie H

2

CO

3

jest duże

 Odwrotna reakcja zachodzi - gdy ciśnienie parcjalne CO

2

maleje,

Znaczenie roztworów
buforowych

Stałość pH płynów ustroju jest najważniejszym parametrem
w układach biologicznych

Od pH zależy:
 rozwój drobnoustrojów
 czynność enzymów
 przepuszczalność błon komórkowych
 działalność hormonów i wiele innych,

gdyż wszystkie reakcje

biochemiczne w organizmach żywych odbywają się w ściśle
określonych warunkach, a szczególnie przy określonym pH