1. Dział taksykologii

1.Toksykologia teoretyczna

-ogólna

-szczegółowa

- doświadczalna

2.Toksykologia praktyczna-stosowana

-kliniczna z epidemiologią zatruć

-sądowo-lekarska

-doświadczalna

-analityka toksykologiczna

-ustawodawstwo toksykologiczne

2. Podaj działy toksykologii teoretycznej oraz omów czym one się zajmują.

1.toksykologia ogólna

*definiuje podstawowe pojęcia i terminy toksykologii: trucizna, zatrucie, toksyczność

*opisuje interakcje pomiędzy toksynami a organizmem

*określa zakres działania toksycznego

*zajmuje się kinetyką substancji toksycznych w organizmie, jak wygląda ich biotransformacja i wydalanie

*opisuje działanie genetyczne, neurotoksyczne, immunotoksyczne

*chromotoksykologia

2.toksykologia szczegółowa

*systematycznie bada i opisuje działanie trucizn

*dzieli na grupy ze względu na wynikające podobieństwa budowy chemicznej, działania i zastosowań a)toksykologia leków

*Dotyczy zatruć ostrych, powodujące niepożądane objawy w ciągu 24 godz.

*Uzależnienia lekowe

*Doping farmakologiczny (sterydy)

*Określenie, czy dany lek wpływa w jakiś sposób dodatkowo( psychotropowo)

b)toksykologia metali

*Mogą się dostawać drogą pokarmową; przez ukł. oddechowy, gdy średnica cząstki<1 mikrometra- pylica; z pożywieniem: Cd, Pb, Hg, Bi- katalizatory

*Toksycznie wpływają na metabolizm

c)toksykologia rozpuszczalników

Zw., które łatwo parują, dostają się do org. przez skórę; ukł. oddechowy przy średn. < 1 mikrometra; powodują bardzo niebezpieczne zatrucia przez płuca (toksykologia farb, lakierów)

d)toksykologia środków ochrony roślin w rolnictwie

Pestycydy –zw. stosowane przy ochronie sadów, warzyw; są bardzo toksyczne. działają na ukł. nerwowy. Pestycydy powinny być selektywne (o wąskim zakresie, działające w określ. stadium, np. larwalnym)

e)toksykologia tworzyw sztucznych i środków stosowanych w gospodarstwach domowych

Opakowania do żywności, detergenty, kosmetyki

f)toksykologia zw. promieniotwórczych

Odpady promieniotwórcze powstałe podczas pracy reaktorów, uszkadzają DNA, powodują jonizację sarkoplazmy; rogowacenie komórek. Opalanie się- uszkodzenie DNA

3.toksykologia doświadczalna - zajmuje się trucizną, bada w jaki sposób działa na organizm; opracowuje modele badawcze in vivo i in vitro umożliwiające śledzenie losów trucizn w organizmie;

a)toksykologia środowiska- obejmuje oddziaływanie zw. toks. z całą biosferą( woda, gleba); monitorowaniem.

b)toksykologia przemysłowa- dotyczy toksyczności przewlekłej, zajmuje się swoistym działaniem trucizn, dotyczy całych zakładów pracy jak i danych stanowisk pracy.

c)toksykologia żywności - najważniejsza; wnikanie wraz z pokarmem.

3. Podaj działy toksykologii stosowanej (praktycznej) oraz omów czym się zajmują.

Jej zadaniem jest rozpoznawanie, zwalczanie i zapobieganie zatruciom.

Dziedziny:

a. Toksykologia kliniczna z epidemiologią zatruć

*Ma zastosowanie w medycynie, obejmuje zatrucia ostre(dawka powodująca bardzo silne zatrucia w ciągu 24 i śmierć) oraz zatrucia przewlekłe.

*Stosuje się hemodializę, leczenie monitorowane

b. toksykologia sądowo-lekarska

*Starsza z dziedzin toksykologii, określona z góry sądami i przepisami. Dotyczy zatruć śmiertelnych.

c. toksykologia doświadczalna

*Służy do określenia pewnych modeli doświadczalnych; kierunek użytkowy toksykologii.

*Działanie rakotwórcze, teratogenne, odpornościowe

d. analityka toksykologiczna

*Jedna z dziedzin chemii analitycznej; zajmuje się poszukiwaniem danych trucizn

1.zabezpieczenie analityczne próbek doświadczalnych (jałowe pojemniki)

2.diagnostyka chemiczno-toksykologiczna zatruć przyżyciowych (pomaga w toksykologii sądowo-lekarskiej)

3.monitoring (ciągła kontrola w przemyśle, środowisku; dotyczy narkomanii, uzależnień lekowych, anabolików)

e. ustawodawstwo toksykologiczne

*bezpośrednio oddziałuje na toksykologię ogólnospołeczną; dotyczy bezpośredniego oddziaływania

1.monitoring (bieżąca kontrola)

2.profilaktyka (perspektywy działania zapobiegawczego)

4.Definicja i działy ekotoksykologii.

Ekotoksykologia

* jest nauka o oddziaływaniu substancji toksycznych na organizmy żywe i konsekwencjach tych oddziaływań ujawniających się na poziomach organizacji wyższych niż pojedynczy organizm.

*Nauka integrująca ekologiczne i toksykologiczne efekty chemicznych zanieczyszczeń z losami tych

zanieczyszczeń w środowisku.

Ekotoksykologia:

1.Ekosystemowa

*transfer zanieczyszczeń w sieciach troficznych

*udział zanieczyszczeń w obiegach biochemicznych

2. Populacyjna

*wpływ zanieczyszczeń na dostosowanie

*ewolucja odporności

5.Definicja trucizn, toksyczności, zatruć.

Trucizna –wszystko jest trucizna i nic nie jest trucizną, tylko dawka decyduje że jakaś substancja jest trucizną.

Trucizna –substancja która po wprowadzeniu do organizmu może powodować uszkodzenie, zaburzenie czynności fizjologicznych i śmierć.

Toksyczność –zdolność substancji do wywołania zaburzeń fizjologicznych czynności organizmu i spowodowania śmierci

Substancja która wywołuje te zaburzenia jest nazwana substancją trującą natomiast substancja obdarzona silnymi właściwościami toksycznymi nazwana jest trucizną

Zatrucie- zespół objawów chorobowych wywołany działaniem substancji trujących.

-toksyczność -Zahamowanie lub zmiana przebiegu naturalnych procesów biochemicznych zachodzących w organizmie –zachwianie homeostazy obniżenie „sprawności „organizmu są:

-obniżenie płodności

-skrócenie czasu życia

-wzrost wrażliwości na patogeny

-spadek sprawności w zdobywaniu energii lub unikaniu drapieżników itp.

6.Zanieczyszczenia żywności – podział i przykłady.

1. Zanieczyszczenia chemiczne – substancje, które nie są celowo dodawane do żywności, ale są w niej obecne na skutek procesu produkcji, nieprawidłowości występujących w obrocie albo jako następstwo zanieczyszczenia środowiska; zaliczamy tu:

a) substancje dodane rozmyślnie, takie jak środki ochrony roślin i nawozy stosowane w pozyskiwaniu surowca roślinnego, hormony stosowane w paszach w celu pobudzenia wzrostu masy zwierząt itp.,

b) substancje, które dostały się do żywności wskutek popełnianych błędów technologicznych lub technicznych np. poprzez stosowanie urządzeń lub opakowań wykonanych z nieodpowiednich materiałów, wchodzących w reakcje chemiczne ze składnikami żywności, niewłaściwe stosowanie środków czystości (detergentów), nieodpowiednio dostosowany proces technologiczny itp.,

c) substancje antyodżywcze pochodzenia naturalnego np. amygdalina w gorzkich migdałach, hemaglutyniny, inhibitory trypsyny w nasionach roślin strączkowych, solanina w młodych ziemniakach itp.,

d) substancje, które dostały się do produktów wskutek zanieczyszczenia środowiska np. metale ciężkie (w wyrobach spożywczych najczęściej występować mogą: Pb, Hg, Cd, Zn, Sn, Cu, Cr, Ni, Fe) , azotany, azotyny itp.;

2. Zanieczyszczenia fizyczne – różnego rodzaju ciała obce, które znalazły się w gotowym wyrobie w sposób przypadkowy np. w czasie procesu technologicznego, pakowania, transportu; zaliczamy tu:

a) cząstki metali pochodzących z maszyn i urządzeń,

b) pestki w przetworach owocowych,

c) kości w wyrobach wędliniarskich,

d) piasek i drobne kamyczki,

e) włókna,

f) fragmenty owadów, sierści,

g) słomę w mleku,

h) radionuklidy (najczęściej przenikają: 90Sr, 89Sr, 137Cs, 131I i 140Ba);

3. Zanieczyszczenia biologiczne – grupa zanieczyszczeń do której zaliczamy:

a) bakterie, wirusy i pleśnie - obecność w żywności drobnoustrojów może spowodować jej zepsucie się lub wytworzenie i utrzymanie się w niej toksyn bakteryjnych, enzymów lub produktów ich metabolizmu,

b) substancje wtórne – powstają w procesach metabolicznych i przechodzą do środków spożywczych; mogą być spowodowane złą jakością surowca wyjściowego, błędami technologicznymi, nieodpowiednio dobranymi parametrami obróbki termicznej podczas utrwalenia, czasem i warunkami przechowywania żywności (temperaturą, wilgotnością, opakowaniem itp.),

c) szkodniki magazynów zbożowych,

d) pasożyty.

7.Omów czynniki decydujące o toksyczności trucizn.

O toksyczności decyduje:

*sposób oddziaływania :miejscowe, ogólne

*dawka

*drogi przenikania: drogi oddechowe, skóra, przewód pokarmowy,

*częstość podawania :jednorazowo, kilkakrotnie

*czas potrzebny do wystąpienia zmian niekorzystnych (czas ekspozycji)

*zakres i stopień uszkodzenia

*właściwości fizyko –chemiczne: rozpuszczalność, stopień dysocjacji, lotność, stopień rozdrobnienia, budowa chemiczna

*czynniki ustrojowe: wrażliwość gatunkowa, razowa, osobnicza

*stan fizjologiczny organizmu: towarzyszące choroby, płeć, wiek

8.Klasyfikacja trucizn:

-trucizny drażniące –zalicza się do nich związki o dużej aktywności chemicznej (pary i gazy kwaśne oraz amoniak)

-trucizny duszące –uniemożliwiają proces oddychania wskutek obniżenia stężenia tlenu w powietrzu (duszące proste) lub też przez specyficzne działanie na krew i enzymy wpływają na czynności oddychania (duszące chemiczne), mechanizm ich działania polega na:

*wiązanie hemoglobiny (tlenek węgla) –kompleks tlenku węgla z hemoglobiną jest 250 razy trwalszy niż z tlenem

*pozbawieniu hemoglobiny zdolności do odwracalnego wiązania tlenu

*blokowanie enzymów sterujących procesem oddychania (cyjanowodór i jego sole oraz nitryle)

-trucizny narkotyczne –wpływają na OUN zwłaszcza na korę mózgową

-trucizny protoplazmatyczne –należą do nich związki niszczące strukturę białkową protoplazmy np. H, Pb, Ar i ich związki oraz organiczne pochodzenie (np. czteroetylek ołowiu). Skutki zatrucia nie są początkowo zauważalne objawiają się one dopiero po dłuższym czasie.

-trucizny alergizujące (alergeny) –alergia jest swoistą nabytą reakcją organizmu na substancje typu białkowego, glikoprotein lub wielocukrów, które zostały wprowadzone do organizmu . pierwszy (inicjujący) kontakt z alergenem przebiega bezobjawowo, a dopiero następny (wyzwalający) wywołuje reakcję organizmu na alergen.

9. Podział związków chemicznych na podstawie LD50.

Stopień toksyczności	nazwa	LD50 [g/kg m.c.] Droga doustna (szczury)
1	nadzwyczaj toksyczne	<0,001
2	Bardzo toksyczne	0,05
3	Średnio toksyczne	0,5
4	Słabo toksyczne	5,0
5	Praktycznie nietoksyczne	15,0
6	Stosunkowo nieszkodliwe	>15,0

10. Wyjaśnij skróty: LD50,LC5Oj, ADI, NOEL.

LD50 –dawka śmiertelna –ilość g substancji toksycznej na kg. Masy ciała która po jednorazowym podaniu powoduje śmierć 50% badanej populacji zwierząt laboratoryjnych.

LC50 –stężenie śmiertelne –stężenie substancji toksycznej przy którym 50% badanej populacji umiera po … (lub innym określonym czasie) od ekspozycji.

ED50 –Dawka lecznicza –margines bezpieczeństwa (różnica między LD50 a ED50)

ADI –dopuszczalna dzienna dawka –określa liczbę miligramów substancji toksycznej wprowadzonej w ciągu dnia do organizmu bez ryzyka zachorowania

NOEL –najwyższa możliwa dawka substancji która przy przedłużonym okresie przyjmowania (do 6miesięcy) nie wywołuje żadnych widocznych lub dających się zmierzyć skutków.

11. Omów rodzaje dawek substancji toksycznych rozróżnianych przez toksykologię.

Rodzaje dawek:

1)dawka graniczna lub progowa –DM -ilość substancji która wywołuje pierwsze spostrzegalne reakcje biologiczne tkanek -najmniejsza dawka danej substancji która powoduje zmiany biologiczne i homeostazy.

2)dawka lecznicza –DC –dawka która wykazuje farmakodynamiczne, nie wywołując zakłóceń procesów fizjologicznych. Odnosi się także do leków i substancji niezbędnych dla organizmu

3)dawka toksyczna –DT –ilość substancji która wywołuje odwracalne zaburzenia patofizjologiczne oraz dające się stwierdzić objawy zatrucia

4)dawka śmiertelna –DL –ilość substancji która powoduje nieodwracalne uszkodzenie lub porażenie ośrodków ważnych dla życia i związaną z tym śmiercią organizmu.

12. Rodzaje zatruć.

Zatrucia:

-zatrucie ostre –jednorazowe wprowadzenie dawki trucizny która wywołuje ostre objawy do 24h od podania trucizny. Może kończyć się śmiercią

-zatrucie podostre –objawy wyraźne ale nie gwałtowne jak w zatruciu ostrym i występują po jednorazowym lub kilkukrotnym przyjęciu dawki trucizny

-zatrucia przewlekłe –powstają wskutek długotrwałego działania trucizny w małych dawkach i często nie wykazują widocznych objawów. Dopiero po dłuższym czasie na skutek gromadzenia się trucizny w organizmie dochodzi do wystąpienia objawów zatrucia przewlekłego (zatrucie zawodowe)

-zatrucie rozmyślne –samobójcze, samozatrucie bez tendencji samobójczych zatrucie zbrodnicze, egzekucje za pomocą trucizn.

-zatrucie przypadkowe –omyłkowe przyjęcie trucizny, powikłania lecznicze, zatrucia w wyniku skażenia środowiska naturalnego lub środowiska pracy.

13. Współczesne przyczyny zatruć. (TYLKO TAKIE COŚ ZNALAZŁEM W NOTATKACH)

Przyczyny zatruć u człowieka:

a)trucizny przemysłowe-to najczęstsza przyczyna zatruć. Powstają na skutek nieprzestrzegania przepisów BHPi niewłaściwych warunków pracy. Dotyczą przemysłu hutniczego, chemicznego.

b)trucizny środowiskowe-te które wprowadzamy do otoczenia wraz ze stosowanymi związkami typu pestycydy, nawozy sztuczne.

c)trucizny żywnościowe- subst. obecne w żywności, ksenobiotyki. Są to substancje toksyczne naturalne np. cyjanki ,które powstają z naturalnych środków występujących w pożywieniu. Subst. Toksyczne :+obce całkowicie +naturalne +powstałe na skutek przemian z subst. pierwotnie obojętnych.

d)leki i środki odurzające- nadużywanie ich prowadzi do narkomanii, uzależnień, zatruć.

e)tlenek węgla-stanowi istotny problem przy zatruciach ostrych przewlekłych. Jest to zabójczy gaz bez zapachu, bardzo toksyczny. Tlenek węgla powoduje niedotlenienie mózgu i śmierć ze względu na duże powinowactwo do hemoglobiny i blokowanie jej czynności jako przenośnika tlenu.

f)zatrucia dotyczące artykułów gosp. domowego-ze wzgl.edu na ich skład chem.i powszechność stosowania przyczyniają się do zwiększenia liczby zatruć.
14. Omów drogi wchłaniania ksenobiotyków.

Wnikanie do organizmu:

Wdychanie płuca pęcherzyki płucne wydychanie

Spożycie

Układ pokarmowy

Przez skórę układ krwionośny i limfatyczny wątroba

Żółć

Płyny międzykomórkowe

Nerki

Magazynowanie w tłuszczach

Kościach i innych tkankach Pęcherz kał

Mocz

wydzielenie

Przenikanie przez skórę:

-dyfuzja przez naskórek do skóry właściwej

-wnikanie przez kanaliki potowe

-wzdłuż torebek włosowych

Przenikanie przez skórę substancje:

-polarne –przez włókna białkowe związków organicznych

-niepolarne –przez obszary lipidowe

-lipofilowe –łatwo przenika przez skórę

Wnikanie przez układ oddechowy:

Jama nosowo –gardłowa

(nabłonek rzęskowy +liczne gruczoły śluzowe)

Tchawica i oskrzela

(nabłonek rzęskowy +kielichowate gruczoły śluzowe

Płuca

(oskrzeliki oddechowe –przewody pęcherzykowate +pęcherzyki płucne)

Całkowita powierzchnia pęcherzyków:

-Przy wydechu 35m²

-Głębokim wdechu 100m²

Toksyczność pyłów zależy od rozmiarów cząstek

>10µm(nos, gardło) 2-5 µm (tchawica, oskrzele) 1µm (pęcherzyki płucne)

Wnikanie

Układ pokarmowy żółć

Jama ustna wątroba

Przełyk

Żołądek

Żyła naczynia krwionośne i nerki wydalanie

jelita wrotna limfatyczne

wydalanie

Wchłanianie ksenobiotyków przez błony

1)transport dyfuzyjny

2)transport aktywny

15. Omów drogi wydalania ksenobiotyków.

Ksenobiotyki, które w różny sposób przeniknęły do organizmu, mogą być wydalane w postaci nie zmienionej lub postaci powstających w ustroju metabolitów. Do najważniejszych dróg usuwania trucizny z organizmu należą: nerki, płuca, przewód pokarmowy i skóra.

a) wydalanie przez nerki (z moczem)-eliminuje przede wszystkim trucizny dobrze rozpuszczalne w wodzie. Niektóre zostają zagęszczone w cewkach wywołując ich uszkodzenie, inne mogą powodować zmiany zwyrodnieniowe nerek. Na wydalanie trucizn wpływa pH moczu, które zwykle jest słabo kwaśne(6,8). Z moczem wydalane są: większość leków, insektycydy fosfoorganiczne, karaminiany, fluorki, stront, selen, beryl, kadm, chrom, cynk, kobalt i związki nieorganiczne rtęci.

b)wydalanie z żółcią- wątroba odgrywa rolę filtru chroniącego organizm przed działaniem wielu trucizn, ponieważ przez żyłę wrotną przedostają się do niej substancje wchłonięte przez przewód pokarmowy. Z żółcią wydalone zostają: metale ciężkie, niektóre leki, alkaloidy np. chinina, lotne związki aromatyczne, hormony steroidowe. Do metali wydalanych częściej z kałem niż z moczem należą: Mn, Ag, Cu, Pb, zw. organiczne rtęci. Trucizny wydalane przez jelita mogą powodować uporczywe biegunki.

c) płuca-eliminacja następuje zgodnie z prawami dyfuzji. Tą drogą wydalane są:olejki eteryczne, alkohol, środki wywołujące znieczulenie ogólne, a także lotne metabolity takie jak: dwusiarczek węgla, dwutlenek węgla. Szybkość wydalania zależy od szybkości przepływu krwi przez płuca oraz od stopnia wentylacji płuc.

d)skóra-wydalanie na zasadzie dyfuzji biernej. W ten sposób wydalane są: brom, jod, fenol. Wydalanie może powodować podrażnienia i uszkodzenia skóry. Wraz z potem wydalane są m. in. witaminy B1.

e) gruczoły sutkowe-tą drogą łatwo przenikają dobrze rozpuszczalne w lipidach leki znieczulające ogólnie, leki tyreostatyczne, przeciwzakrzepowe, przeciwcukrzycowe, a także alkaloidy(nikotyna, morfina) oraz alkohol, czy kofeina. Substancje toksyczne przenikające przez łożysko(Cd, Hg, Pb, Ag) mogą wywierać szczególnie szkodliwy wpływ na rozwój płodu.

16. Biotransformacja ksenobiotyków - omów rolę enzymów mikrosomalnych.

ksenobiotyki dostające się do organizmu są stosunkowo rzadko wydalane w postaci niezmienionej, większość z nich ulega przemianom biochemicznym (biotransformacja) w których dochodzi do zmian ich biologicznego działania. Dotyczy to: zmniejszenia lub całkowitego zahamowania ich aktywności biol, nasilenie działania i uaktywnienie prekursora.

Wyróżniamy r-cje I i II fazy. Reakcja I fazy to utlenianie, redukcja i hydroliza. Do niepolarnych i lipofilowych ksenobiotyków wprowadzone są grupy polarne, przez co tworzą związki pośrednie zdolne do wejścia w r-cje II fazy. Reakcje II fazy to sprzęganie z glukuronianem, siarczanem, glutationem, gliceryna, octanem, czy gr. metylowymi. Biotransformacja zachodzi przy udziale enzymów mikrosomalnych utleniania i redukcji (monooksygenazy). Największą aktywność wykazują w wątrobie, ale występują tez w skórze, płucach, nerce, śluzówce jelita czy łożysku. W Komorkach MOS jest umieszczony w siateczce srodplazmatycznej, zbudowany z RNA, fosfolipidów i białek. Mikrosomalny system monooksygenaz składa się z reduktazy NADPH-cytochromu P-450 i cytochromu P-450. składnikiem są również lipidy (fosfatydylocholina). Do prawidłowego funkcjonowania tego układu niezbędny jest dawca elektronów, przez reakcje sprzęgania, utleniania i redukcji proces prowadzi do wytworzenia mniej toksycznych związków, łatwiej rozpuszczalnych w wodzie. Żelazo cytochromy P-450 z grupy prostetycznej łączy się przez siarkę cysteiny i częścią białkową i tlenem co pozwala na utlenianie substratu. Reduktaza NADPH-cytochromu P-450 jest związana z 1 cząsteczką FAD. Ich zadaniem jest przenoszenie elektronów z NADPH na cytochrom P-450. reakcje katalizowane przez monooksygenazy to utlenianie. W efekcie tych reakcji powstają metabolity o różnej aktywności biologicznej, które w wyniku hydrolizy lub sprzęgania mogą być nietoksyczne usunięte z organizmu, mogą powstawać tez metabolity toksyczne. Aktywność enzymów mikrosomalnych w wątrobie człowieka i wielu zwierząt może być zwiększoną przez np. trucizny przemysłowe, metale ciężkie, leki, pestycydy.

17. Podaj i omów reakcje I fazy biotransformacji ksenobiotyków

I FAZA- katalizowane są przez układ enzymów mikrosomalnych, skrót MOS inaczej zwany układem oksydaz o funkcji mieszanej (MOS).

Enzymy mikrosoalne występują w wątrobie, mózgu, nerkach, płucach. Są one umiejscowione w siateczce śródplazmatycznej . w obrębie siateczki śródplazmatycznej występują 2 UKŁADY TRANSPORTU ELEKTRONÓW:

1. ZWIĄZANY JEST Z NUKLEOTYDEM NADP+H, WYSTEPUJE TU CYTOCHROM P-450,

2. ZWIĄZANY JEST NADH I Z CYTOCHROMEM B5, który jest akceptorem…

Ogólny schemat reakcji oksydacji: (tu powinien zanleźć się wzór reakcji, jest to jedno wielkie zamieszanie).

R-H- ksenobiotyk

P-450- ENZYM WYSTĘPUJĄCY w części szorstkiej i gładkiej siateczki śródplazmatycznej (największą aktywność wykazuje w szorstkiej)

Mechanizm utleniania substratu: (tu powinien znaleźć się wzór reakcji, jest to jedno wielkie zamieszanie).

Faza I biotransformacji – reakcje I Fazy prowadzą do powstania nowych funkcyjnych co wiąże się z wprowadzeniem ugrupowań podobnych do cząsteczki ksenobiotyku lub modyfikacji już istniejących.

3 reakcje I fazy:

Niemikrosomalne układy metabolizmu ksenobiotyków:

Reakcje katalizowane są przez enzymy frakcji cytozolowej komórki.

1. Dehydrogenazę aldehydową

2. Oksydazę ksantynową

Enzymy katalizujące procesy deaminacji aldehydu benzoesowego i aldeh. Salicylowego.

Po I fazie zachodzi II faza. Grupą funkcyjną może być gr. aminowa.

Reakcje II fazy prowadza do tego aby zmienić charakter ksenobiotyków z hydrofobowego w hydrofilową ( i łatwo ksenobiotyk np. wydalić z moczu).

18. Podaj i omów reakcje II fazy biotransformacji ksenobiotyków

Reakcje II fazy:

1. Metylacja- obejmuje gr. reakcji, w których następuje przeniesienie gr. metylowej na cząsteczkę aminy, fenolu lub merkaptanu. Przeniesienie aktywnej gr. metylowej z koenzymu S-adenozylometioniny na cząsteczkę akceptora w obecności odpowiedniej metylotransferazy. Produktem tej reakcji jest etylowany substrat oraz S-adenozylohomocysteina.

2. Acylacji – substratami dla tego procesu są głównie kwasy karboksylowe, aminy. Reakcja katalizowana jest przez mitochondrialną acetylotransferazę.

R-COOH+ATP->R-CO-PP

1. Sprzęganie z siarczanem

ATP+SO₄^-2->APS+PP adenozyno-5 fosforan

APS+ATP->PAPS+ADP 3-fosfoadenozyno-5- fosfosiarczan

PAPS+ROH->ROSO₃^-+PAP

Pochodne (estry) siarczanowe tworzą w cytozolu w obecności odpowiednich …… w postaci estrów siarczanowych wydalane są aminy aromatyczne fenole i wyższe alkohole
(największą aktywnoćć w wątrobie i jelitach)

1. Sprzęganie z glukuronianem ( tu powinna być znowu reakcja)

UDP-glukuronylotransferaza (enzym).

Estry glukoronowe są tworzone przez : - fenole, kw. Karboksylowe.

1. Sprzęganie z glutationem. Najważniejsze reakcje to:

1. Tworzenie pochodnych N-acetylocysteiny z udziałem S- transferazy glutationowej

2. Nieenzymatyczne reakcje z metalami ciężkimi i związkami metaloorganicznymi (np. metylkiem rtęci)

c)Rozkład nadtlenków przez peroksydazę glutationową

19. Działanie toksyczne substancji - zatrucia ostre , podostre i przewlekłe

Zatrucia:

-zatrucie ostre –jednorazowe wprowadzenie dawki trucizny która wywołuje ostre objawy do 24h od podania trucizny. Może kończyć się śmiercią

-zatrucie podostre –objawy wyraźne ale nie gwałtowne jak w zatruciu ostrym i występują po jednorazowym lub kilkukrotnym przyjęciu dawki trucizny

-zatrucia przewlekłe –powstają wskutek długotrwałego działania trucizny w małych dawkach i często nie wykazują widocznych objawów. Dopiero po dłuższym czasie na skutek gromadzenia się trucizny w organizmie dochodzi do wystąpienia objawów zatrucia przewlekłego (zatrucie zawodowe)

20. Źródła wolnych rodników tlenowych. 

Głównym źródłem wolnych rodników w organizmach są niewątpliwie różnego

rodzaju przemiany metaboliczne np. oddychanie komórkowe. Jednakże RONS mogą także powstawać wskutek

działania zewnętrznych czynników fizycznych, takich jak promieniowanie jonizujące i nadfioletowe, ultradźwięki, zanieczyszczenia powietrza,ozonowanie wody, palenie tytoniu oraz

pożary. Duże ich ilości wytwarzają się na przykład w wyniku terapii tlenem, naświetleń promieniowaniem Roentgena czy też podczas przemian ustrojowych podawanych leków.

22. Skutki działania wolnych rodników. 

" choroby wywolane przez wolne rodniki ” Uklad immunologiczny: Podatnosc na infekcje i stany zapalne, chroniczne infekcje wirusowe i grzybice, HIV. Wewnetrzne schorzenia ukladu odpornosciowego, alergie  Przemiana materii: Cukrzyca z uszkodzeniami wystepujacymi w jej nastepstwie , zaburzenia w przemianie tluszczów  Serce-uklad krazenia: Nadcisnienie, arterioskleroza, schorzenia naczyn wiencowych, zaburzenia rytmu serca Uklad nerwowy:  Niewydolnosc mózgu z oslabieniem pamieci i zdolnosci do koncentracji, ogólny stan wyczerpania, choroba Parkinsona, stwardnienie rozsiane  Organy trawienia: Chroniczny stan zapalny trzustki, toksyczne i zapalne schorzenia watroby, niezyt zoladka, wrzody zoladka i dwunastnicy, choroba Crohna, wrzodziejace zapalenie jelita grubego (colitis ulcerosa)  Uklad kostny: Artroza, reumatyzm  Pluca: Chroniczne zapalenie oskrzeli i wlókniste schorzenia, schorzenia tkanki plucnej, astma  Skóra: Luszczyca, egzemy, zaburzenia w wytwarzaniu pigmentu i jego rozmieszczeniu  Choroby nowotworowe: Wszelkie formy nowotworów  Schorzenia srodowiskowo-toksykologiczne: Zatrucia metalami ciezkimi, dioksyna, furanami, aldehydami itp.  Schorzenia wieku starczego: Demencja starcza, choroba Alzheimera, Parkinson  choroby ‘'zdrowych'': wieksze zuzycie substancji zyciowych - przyspieszanie procesu starzenia

Wolne rodniki jednak nie tylko wyrządzają szkody komórkom. Spełniają one również pozytywne funkcje. Przede wszystkim biorą udział w procesach immunologicznych tj. w niszczeniu groźnych bakterii oraz utlenianiu toksycznych substancji. Niekorzystna jest więc ich zwiększona ilość, zbyt duża aby organizm samodzielnie potrafił sobie z nimi poradzić. 

21. Peroksydacja lipidów - przebieg i znaczenie. 

PEROKSYDACJA LIPIDÓW

(LPO). Jest to wolnorodnikowy proces utleniania nienasyconych kwasów tłuszczowych lub innych lipidów,w którym powstają nadtlenki tych związków.

Peroksydacja lipidów przebiega w trzech etapach:

– inicjacji,

– propagacji,

– terminacji.

Inicjacja LPO polega na oderwaniu atomu wodoru od cząsteczki wielonienasyconego kwasu tłuszczowego lub resztytego kwasu wchodzącej w skład fosfolipidu, głównego składnika budulcowego błon komórkowych. Zawarte w błonach komórkowych nienasycone kwasy tłuszczowe łatwo poddają się atakowiwolnych rodników. Peroksydacja lipidów może być

zapoczątkowana przez rodnik hydroksylowy , oraz rodniki: nadtlenkowy

alkoksylowy lub alkilowy . Peroksydacja lipidów może też być zainicjowana przez

ozon, tlenek i dwutlenek azotu a także dwutlenki siarki i podchloryn.

Podczas reakcji propagacji (prolongacji) wolne rodniki

alkilowe reagują z tlenem i tworzą wolne rodniki nadtlenkowe. Te z kolei mogą odrywać atomy

wodoru od kolejnych cząsteczek wielonienasyconych kwasów tłuszczowych. W tej reakcji wolny rodniknie ginie, ale reaguje z następną cząsteczkę kwasu tłuszczowego

Cykl ten powtarza się wielokrotnie, do momentu reakcji

terminacji. Reakcja ta może zachodzić pomiędzy dwoma

wolnymi rodnikami alkilowymi, nadtlenkowymi czy dwoma różnymi rodnikami, które występują w tym układzie.

Produktami reakcji w błonach biologicznych są dimery fosfolipidów. Peroksydacja lipidów w komórce następuje w

błonach zawierających również białka, a wolne rodniki powstające podczas peroksydacji mogą też reagować z tymi

białkami. Powstają wtedy wolne rodniki białek, które uczestniczą w reakcjach terminacji i tworzą połączenia białkowo-lipidowe.

Komplikacją LPO jest zjawisko reinicjacji, podczas którego nadtlenki lipidów mogą ulegać rozkładowi.

Produkty peroksydacji lipidowej modyfikują właściwości

fizyczne błon komórkowych.

Produkty tego procesu dokonują modyfikacji własciwości fizycznych błon komórkowych, w tym:

• obniżają hydrofobowość lipidowego wnętrza błon

• depolaryzują błony

• zaburzają asymetrię lipidową błon

• hamują aktywność enzymów błonowych

• hamują aktywność białek transportujących

co w konsekwencji może skutkować utratą integralności błon wewnątrzkomórkowych i błony plazmatycznej.

23. Enzymatyczne mechanizmy obrony przed działaniem wolnych rodników.

Komórki dla ochrony przed utlenianiem rodnikowym wykształciły obronne systemy enzymatyczne:

• dysmutazę ponadtlenkową katalizującą przemianę O2• + O2• + 2 H+ -> O2;+H2O2

• H2O2 -+katalazę umożliwiającą reakcję H2O2 > O2;+2 H2O

• RH2 -+peroksydazę glutationową katalizującą przemianę H2O2 > R.+2 H2O

W obronie przed RFT organizm wykorzystuje poza systemami enzymatycznymi przeciwutleniacze endogenne. Dodatkowy mechanizm wzmacniający naturalną obronę ustroju stanowią przeciwutleniacze obecne w żywności.

24. Nieenzymatyczne mechanizmy obrony przed działaniem wolnych rodników.

Przeciwutleniacze w żywności:

 witaminy antyoksydacyjne (C i E, b-karoten), ubichinon Q10;

 składniki mineralne ( selen, cynk, mangan, miedź, magnez);

 związki biologicznie czynne – wtorne metabolity roślinne (likopen,

luteina, kryptoksantyna, rutyna, tanina);

Działanie tych substancji może być dwojakie: bezpośrednie działanie miejscowe drażniące i niszczące, oraz działanie na cały organizm po wniknięciu do krwi.

Bezpośrednie działanie toksyczne jest zwykle od razu widocznym w postaci poparzenia, zaczerwienienia czy ran. Natomiast skutki działania środków toksycznych po wniknięciu ich do krwi i oddziaływania na cały organizm pojawiają się niekiedy po bardzo długim czasie, często sa niezauważalne, a przez to bardzo groźne.

Wolne rodniki powstają w warunkach podwyższonego ciśnienia i stężenia tlenu, maja na ostatniej orbicie jeden niesmarowany elektron. Na ich działanie narażone sa błony mitochondrialne i cytochromy.

Działanie:

Bezpośrednie (pierwotne) oddziaływanie na składniki błon, mogą atakować kwasy nukleinowe. Struktura błon staje się nieuporządkowaną, bardziej płynna, uszkodzenie funkcji kanałów jonowych.

Wtórne – zaburzenia homeostazy Ca²⁺ w komórce. Skutki działania: zaburzenia równowagi jonów Ca²⁺ w komórce. Zwiększa się ilość Ca uwalnianego z mitochondriom i retikulum, zwiększenie stężenia Ca w cytozolu. W konsekwencji dochodzi do spadku energii w komórce na skutek zużywania jej do usunięcia jonów Ca.

Powstawanie rodników

Reakcje fetonowe: Fe²⁺ + woda → Fe³⁺ + OH + OH^–, CH⁺ + woda → Cu²⁺ OH + OH^–

Reakcja Habera-Weissa: nadtlenek wodoru + ^*O₂ →(Fe ³⁺ nad strzałką) ^*OH + O₂

Peroksydacja lipidów: R-H + ^*OH → ^*R + woda, ^*R + O₂ → ^*ROO

Rodnik nadtlenkowy kw. tl: ^*HO₂-wolny rodnik hydroksyponadtlenkowy_, *OH-wolny rodnik hydroksylowy

25. Omów działanie rakotwórcze związków chemicznych oraz ich podział ze względu na działanie onkogenne.

*GENOTOKSYNY (reagujące z DNA)

-działajace bezpośrednio- zw. alkalizujące, etylenoimina, iperyt azotowy.

-działające po aktywacji metabolicznej – węglowodory wielopierścieniowe , nitrozo aminy

-nieorganiczne- metale

*EPIGEICZNE

-PROMOTORY PESTYCYDY CHLOROWE, SACHARYNA,

- ZW. CYTOTOKSYCZNE- KW. NITRYLO……

Jest ono wynikiem przemiany w organizmie. Uczestniczą w nich enzymy, zwłaszcza zlokalizowane w wątrobie, a także enzymy mikroflory przewodu pokarmowego. Wytworzone aktywne metabolity reagują dopiero z kwasami nukleinowymi i białkami. Związki toksyczne mogą być aktywatorami wirusów onkogennych. O działaniu rakotwórczym niekiedy decyduje droga wnikania. Niektóre związki charakteryzują się działaniem w stosunku do jednego, inne do innych narządów. Pod wpływem niektórych związków zmiany nowotworowe są poprzedzone innymi zmianami patologicznymi. Związki rakotwórcze różnią się znacznie pod względem siły działania. Aby czynnik rakotwórczy zadziałał musi mieć określona postać i dawkę np. azbest po wielu latach w wyniku kumulacji. Ksenobiotyki na etapie inicjacji kancerogenezy indukują w materiale genetycznym mutacje, które prowadza do transformacji.

26. Na czym polega działanie mutagenne substancji toksycznych.

Mutagenne działanie trucizn-

mutacje genowe(punktowe) niewykrywalne, stanowi zmianę sekwencji nukleotydowej genu

mutacje chromosomowe-różne uszkodzenie chromosomów np. translokacja, ubytek kawałka chromosomu, inwersja, delecja, podwojenie, zmiana w liczbie.

Mutacje genomowe- w odróżnieniu od komórki prawidłowej diploidalnej tworzą się komórki tri- i tetraploidalne.

Substancje mutagenne charakteryzują się zdolnościami do wywołania mutacji, tzn zmian w materiale genetycznym, które mogą być dziedziczone. Powstają one nagle, skokowo, wskutek zmiany genu w nowy allel lub struktury czy liczby chromosomów. Mutacje wynikają z budowy zw mutagennych przyłączania się ich do DNA lub interakcji z wytworzeniem nowych wiązań DNA. Wyróżnia się mutacje punktowe które dotyczą 1 genu, chromosomowe dotyczą struktury chromosomu, genomowe dotyczące zmiany liczny chromosomów. Mutacje powodują trwale zmiany w naturalnych genotypach. Działanie mutagenne może być bezpośrednie i pośrednie. Mutacje mogą wywoływać czynniki fizyczne, chemiczne, niedobór enzymu, promieniowanie, zw fosfoorganiczne, pestycydy, formalina, benzopiren. przykład związku mutagennego: HNO₃ działa dezaminujaco na zasady purynowe. Może to spowodować powstawanie zasad, np. ksantyny i dezoksantyny co powoduje niemożność replikacji-hydroksylamina NH₂OH zmienia cytozynę w uracyl. Związki alkalizujące np. formaldehyd zmiana skład łańcucha DNA przez wytracenie z niego guaniny, która może zastąpić inna zasada. W mutacjach spowodowanych przez czynniki fizyczne i chemiczne występujące w środowisku można upatrywać przyczyny chorób genetycznych, wynikających z niedoboru określonego enzymu.

27. Co to jest działanie teratogenne i embriotoksyczne oraz wpływ na płodność i zdolność rozrodczą.

Teratogenność obejmuje ziemny anatomiczne, wady rozwojowe spowodowane toksycznym działaniem substancji na zarodek i płód. Mieszczą się w tym zmiany budowy jak i zaburzenia czynnościowe, śmierć zarodka, resorpcja płodu, opóźnienia rozwoju, mniejszy ciężar płodowy, przedwczesne urodzenia i inne nieprawidłowości. Teratogenność często związana jest z określonym gatunkiem. Uszkodzenia lub zabicie Komorek w okresie rozwoju zarodka decyduje o tworzeniu się i ostatecznej budowie wielu narządów, zdolnościach do określonych przemian enzymatycznych. zaburzenia rozwojowe morfologiczne, fizjologiczne, metaboliczne, czynnościowe i psychiczne wiążą się w okresem organogenezy. Uszkodzenia mózgu, ośrodkowego układu nerwowego są raczej związane z rozwojem płodu. Związki teratogenne działają najsilniej na zarodek, niektóre z nich są szkodliwe również dla kobiety w ciąży, inne nie wywołują u niej niepożądanego działania. Działanie zależy od ilości substancji i okresu jej wnikania, skutki działania zw chem podczas ciąży mogą występować także dopiero w kilka lat po urodzeniu (Hg). Do związków teratogennych należą min niektóre leki i penicyliny, nikotyna, kokaina, Hg, Pb, As, Cd. Działanie mutagenne i związków mutagennych mogą nastąpić już w następnym pokoleniu, jako mniejsza płodność lub bezpłodność. Kumulacja szkodliwego działania na komórki rozrodcze może ujawnić się wyraźniej w miotach potomstwa następnych pokoleń. Dawki związków o działaniu teratogennym nieszkodliwe dla zwierząt dojrzałych mogą spowodować zaburzenia cyklu reprodukcyjnego (spermatogeneza, owulacja, laktacja).

28. Omów działanie alergiczne ksenobiotyków oraz ich rolę w obecnym środowisku.
Alergia jest nabyta swoista reakcja organizmu na substancje typu białek, glikoprotein, wielocukrów, które zostały do niego wprowadzone-pierwszy (inicjujący) kontakt z alergia przebiega bezobjawowo, a dopiero następny (wyzwalający) wywołuje zmiany chorobowe. Alergia jest obrona organizmu. Jest przyczyna wielu chorób takich jak: katar sienny, pokrzywki, a w przypadku alergii jelitowych sa to skurcze, wymioty, biegunki. Mechanizm polega na zaburzeniu przemian biochemicznych w komórkach co prowadzi do uwolnienia w organizmie substancji toksycznych, głownie histaminy. Układ immunologiczny ma zdolność zapamiętywania struktury określonego antygenu i w chwili ponownego jej wniknięcia jest on likwidowany przez gotowe już przeciwciała. Czasem w przypadku częstej inwazji danego antygenu układ immunologiczny zaczyna reagować w sposób przesadnie silny. Doprowadza do likwidacji tego antygenu kosztem uszkodzeń własnych komórek i narządów, w ten sposób powstaje alergia. Środki spożywcze mogące być czynnikiem uczulającym to: mleko, jaja, płatki owsiane, pomidory, banany, ryby, orzech, czekolada, produkty zbożowe, guma do żucia. Badania w tym kierunku obejmują testy alergiczne próby naskórkowe, wcierania mechanicznego, wielokrotnego nawilżania, oznaczenie połowicznego czasu drażnienia. Znane jest zjawisko uczuleń krzyżowych.

29. Kancerogeny występujące w produktach spożywczych.

Silne karcynogeny występują w produktach spożywczych:

- pleśń pokrywające przetwory owocowe czy warzywa(alfa toksyna)

- Zjadane owoce po wykrojeniu części nadgnitych

-Substancje smoliste powstające(WWA) np. po przypaleniu ciasta lub mięs.

-Obecne w żołądku nitrozoaminy(konserwacja mięs i ryb)

- Nawozy azotowe spożywane z warzywami.

-Taniny i garbniki znajdujące się w herbacie i czerwonych winach.

30. Biogeny i ksenobiotyki wymienić i zdefiniować.

Biogeny (pierwiastki biogenne), to pierwiastki chemiczne budujące organizmy i pozwalające na prawidłowe ich funkcjonowanie. Wyróżniamy: makroelementy (węgiel, wodór, tlen, azot, fosfor, siarka, wapń, potas, sód, magnez, chlor) i mikroelementy, czyli pierwiastki występujące w bardzo małych (śladowych) ilościach (żelazo, mangan, miedź, cynk, bor, krzem, lit, jod, fluor, molibden, kobalt). Łączna zawartość mikroelementów nie przekracza 1% suchej masy organizmu.

Ksenobiotyk (z gr. ksenos - obcy i bioticos) - związek chemiczny występujący w organizmie, który ani go nie produkuje ani też w normalnych warunkach nie przyjmuje z pożywieniem. Inaczej mówiąc, jest to substancja chemiczna niebędąca naturalnym składnikiem żywego organizmu. Inne nazwy to: substancja obca bądź egzogenna, materiał antropogenny (o ile powstaje w wyniku działalności człowieka).

Definicja ta obejmuje substancje obce dla organizmu docelowego. Określa się nią większość trucizn(np. dioksyna) i leków (np. antybiotyki). Ważną grupę ksenobiotyków stanowią związki chemiczne otrzymane przez człowieka, o strukturze chemicznej niewystępującej w przyrodzie, do których organizmy nie przystosowały się na drodze wcześniejszej ewolucji.

31. Mechanizm toksycznego działania metali na organizm.

Mechanizm toksyczności podlega głównie na:

-tworzeniu związków liofilowych rozpuszczających się w błonach biologicznych np. w błonach komórkowych jak i w peroksydacji lipidów.

-możliwość łączenia się z grupami funkcyjnymi innych związków np. glutation, kwasy nukleinowe.

32. Wymień i krótko scharakteryzuj główne klasy zanieczyszczeń.

W zależności od składu organizmów wodnych, wody dzieli się na:

oligosaprobowe – czyste,

zanieczyszczone

II klasa – woda do hodowli ryb z wyjątkiem łososiowatych, do hodowli zwierząt gospodarskich, urządzania isk, rekreacji i sportów wodnych;

III klasa – woda służąca do nawadniania terenów rolniczych, ogrodniczych i upraw pod szkłem, zaopatrzenia zakładów przemysłowych z wyjątkiem tych, które wymagają wody o jakości wody pitnej.

Ocena jakości jezior w Polsce w 2002 roku:

5,8% – klasa I

39,2% – klasa II

40,8% – klasa III

14,2% – wody nie odpowiadające normom

Unia Europejska stawia sobie za cel ochronę krajowych wód powierzchniowych, przepływowych, przybrzeżnych i gruntowych. Kraje członkowskie zostały zobowiązane do zapobiegania pogorszenia stanu wód oraz do odnowy wszelkich zasobów wód powierzchniowych.

33. Szlaki, którymi zanieczyszczenia dostają się do ekosystemów wymienić i krótko scharakteryzować.

GLEBA

Źródła zanieczyszczeń:

A) naturalne

-erozja- prowadzi do zmniejszenia w glebie zawartości materii organicznej i substancji pokarmowych, a także do pogorszenia jej struktury

- pożary- prowadzi do pustynnienia gleby, zmniejsza się ilość roślinności i jest zwiększona erozja

- susza- prowadzą do zniekształcenia gruntu

- trzęsienia ziemi- prowadzą do pustynnienia i stepowienia

- mikroorganizmy- występują w glebach w ilościach przekraczających ich normalną zawartość

B) antropogeniczne

a) zatrucie metalami ciężkimi i substancjami toksycznymi obecnymi w nawozach

- największy wpływ na zanieczyszczenia gleb mają metale Zn, Pb, Ni, Cr, Cu, N, P, K

- również groźne jest nadmierne stosowanie środków ochrony roślin lub innych toksycznych substancji (pestycydów)

- gleba w pobliżu ruchliwych dróg, składowisk odpadów oraz w sąsiedztwie zakładów przemysłowych są wręcz nafaszerowane szkodliwymi pierwiastkami

b) ścieki, pyły i odpady przemysłowe

- wody zawarte w chmurach, przepływających parach fabrycznych, nasyca się wyrzucanymi w powietrze substancjami chemicznymi

- szkodliwe substancje wędrują z wiatrem w postaci zawiesiny i opadają wraz z cząsteczkami wody na ziemię, uszkadzają wiele ekosystemów

- bardzo często zakłady przemysłowe zakopują swoje odpady w ziemi, prowadząc do jej zanieczyszczenia i zatrucia. Wówczas gleba staje się niezdatna do uprawy i życia dla mikro- i makroorganizmów

c) eksploatacja kopalń

- bardzo poważnym zagrożeniem dla gleb jest wydobywanie surowców metodą głębinową oraz odkrywkową. Druga metoda jest o wiele bardziej uciążliwa. Przyczynia się do dewastacji rozległych powierzchni gruntów, w tym gleb uprawnych, poprzez całkowite ich wybranie, zasypanie zwałowiskami lub wysuszeniem

- przemysł wydobywczy wytraca olbrzymie ilości silnie zasolonych wód kopalnianych, które dostaje się do gleby powodują jej zasolenie

d) zabudowa miejska

- gleby w miastach są zanieczyszczane ogólnie nie jednym, a kilkoma składnikami

- w miastach skażenie gleb jest szczególnie intensywne, zwłaszcza powodowane przez ruch samochodowy, no co nakładają się emisje źródeł przemysłowych i komunalnych, lokalne

- najbardziej zanieczyszczone gleby są przy drogach

- na skutek posypywania powierzchni dróg solami, gleby i grunty w pobliżu szlaków komunikacyjnych są silnie zasolone

- znaczne ilości szkodliwych zanieczyszczeń przedostają się do gleb wraz ze ściekami komunalnymi

e) składowanie odpadów (wysypisk śmieci)

f) niewłaściwa działalność rolnicza- zmęczenie gleby, nawozy mineralne

Zanieczyszczenia gleb:

a) mechaniczne zanieczyszczenia zaliczają się do nich:

- gruz budowlany, z nawierzchni dróg

- odpady budowlane

- odpady poekstrakcyjne surowców skalnych

- opakowania metalowe, szklane, ceramiczne i z tworzywach sztucznych

- odpady z gospodarstw wiejskich

b) chemiczne zanieczyszczenia gleb to przede wszystkim wynik niewłaściwej działalności ludzkiej, prowadzącej do degradacji gleb. Gleby zdegradowane chemicznie wykazuje niekorzystne zmiany aktywności biologicznej i zmiany właściwości fizycznych. Staje się również bardziej podatne na erozję zarówno wodne jak i powietrze.

c) biologiczne

d) nadmierne zakwaszenie:

- kwaśne nawozy mineralne i kwaśne deszcze, lekko kwaśna gleba jest dobrym podłożem do wzrostu roślin

- w pewnym zakresie pH substancje są lepiej przyswajane, ale lepiej przyswajalne takie substancje jak kadm, ołów

- rośliny z gleby kwaśnych mogą zawierać ich więcej

- poza tym jest zmienione dostępność poszczególnych pierwiastków- mogą był niedobory względne

- zakwaszenie może też spowodować toksyczne warunki dla roślin

e) pestycydy

- dostają się do gleby w wyniku wysiewają zaprawianych nasion, opylania lub opryskiwania roślin uprawnych oraz ich spłukiwania z roślin po deszczu

- zawartość pestycydów w glebie zależy od intensywności stosowania oraz od właściwości gleby, a także od warunków klimatycznych

- preparatyce po spełnieniu swojej roli nie zanikają całkowicie

- stosowane w nieodpowiednich ilościach, propozycjach czy terminach nawozy mineralne mogą również powodować zakłócenie są właściwym funkcjonowaniu gleby

f) zasolenie gleby:

- polega na stopniowym gromadzeniu się soli w postaci chlorku sodu i siarczanów w wierzchniej warstwie gleby

- narusza równowagę kationową i utrudnia pobieranie składników pokarmowych przez rośliny

- powodowane jest sztucznym nawadnianiem gleb przez wody cieków zawierających znaczne ilości rozpuszczalnych soli oraz przez odpady

- zanieczyszczenie pierwiastkami śladowymi- komunikacja samochodowa (4 etylen Pb- zanieczyszczenie Pb, emisje z przemysłu węglowego, rafinerie, przemysł celulozowo- papierniczego i hutniczego)

- jednostronne nawożenie NPK i zmniejszenie dostępności poszczególnych pierwiastków- niedobory Cu, Mn, Mo, Zn, Mg, Na, Co a nadmiar K w glebie

- obecność azotanów III i V- nadmiar N w glebie: kukurydza, lucerna, buraki, pokrzywa, komosa- kumulują azotany

- normalnie mikroflora gleby przekształca N do azotanów, azotany w tkankach roślin przekształcone stopniowo do azotynów

g) produkty naftowe

Główne źródła punktowego i obszarowego zaoliwienia gleby stanowią:

- górnicza eksploatacja i transport ropy

- dystrybucja produktów ropopochodnych

- eksploatacja maszyn

- zmodyfikowany i kolejowy transport

- mechanizacja rolnictwa i leśnictwa

Zanieczyszczenie produktami naftowymi mogą występować w skutek awaryjnych wycieków ropy z szybów górniczych, z uszkodzonych cystern i statków

WODA

Źródła zanieczyszczeń wód:

- naturalne i antropogeniczne ale i także

- punktowe (studnie) i nie punktowe (akweny wodne)

Źródła zanieczyszczeń środowiska miejskiego:

- ścieki miejskie

- spływ powierzchniowy z miejskich ulic

- zbiorniki odpadów

- ścieki przemysłowe

POWIERTZE

Zan. pow. at.:

1. źródła naturalne:

2. źródła antropogeniczne

Zan. pow. at. powodowane jest głównie przez:

-gazy i pary związków chemicznych, np. tlenki węgla (CO i CO2), siarki (SO2 i SO3) i azotu (NOx), amoniak (NH3), fluor, węglowodory (łańcuchowe i aromatyczne) a także ich chlorowe pochodne, fenole

-cząstki stałe nieorg. i org. (pyły), np. popiół lotny, sadza

-mikroorganizmy- wirusy, bakterie, grzyby, których rodzaj lub ilość odbiega od składu naturalnej mikroflory powietrza

-kropelki cieczy, np. kwasów, zasad, rozpuszczalników, głównie deszcze o kwaśnym odczynie (pH do 4-4,5)

-skażenie promieniotwórcze, zan. powietrza, wód, gleby, ciała ludzkiego, przedmiotów substancjami promieniotwórczymi

Zan. pow. at. można podzielić ze względu na sposób w jaki dane zan. znalazło się w atmosferze (pierwotne, wtórne) oraz ze względu na ich stan (aerozole, pyły, zan. gazowe)

Wyróżniamy następujące zan. atmosfery:

Naturalne źródła zan. pow.:

-wulkany (CO2, SO2, H2S)

-pożary lasów, sawann i stepów (CO2, CO, pył)

-bagna (CH4, CO2, H2S, NH3)

-powierzchnie mórz i oceanów (sole)

-gleby i skały ulegające erozji

-burze piaskowe (700 mln t pyłów / rok)

-tereny zielone z których pochodzą pyłki roślinne i drobnoustroje oraz cząst. gleb i skał unoszonych przez wiatr

Źródła antropogeniczne:

-energetyczne

-komunalne

-komunikacyjne

-przemysłowe

Źródła emisji zan.:

-punktowe (komin)

-liniowe (szlak komunikacyjny)

-powierzchniowe (otwarty zbiornik z lotną substancją)

Czystość atmosfery:

Zan. komunikacyjne:

-emisja spalin

-utlenianie się benzyny podczas tankowań

-zan. ozonem (zmniejszanie zbiorów)

Zan. spowodowane przez spalanie odpadów:

-efektywność spalarni śmieci- stan techniczny

-spalanie odpadów zawierających chlor (wybielany papier)

-emisja dioksan i furanów

-emisja metali do at. (Hg, Pb, Zn, Cd, Sn, Sb)

Zan. przemysłowe:

-1,1 mln t/rok do at. chemiczny 37%, inne 38%

-szczególnie kontrolowane toksyny: beryl, rtęć, azbest, zw. arsenu, chlorek winylu, benzen (w sumie 189 związków)

-problemy z oddychaniem, zapalenie oskrzeli, gruźlica, pylica płuc

-odpady chemiczne (trudności technologiczne, koszty)

34. Droga wnikania zanieczyszczeń do wód powierzchniowych.

Emisja tlenków siarki (H+, SO4 2-,H+) do powietrza. Następnie z deszczem dostaje się do gleby i jest wypłukiwany do wód.

H+ reaguje z glebowymi glikokrzemianami.

H+ reaguje także z minerałami glebowymi

35. Na czym polega emisja zanieczyszczeń do atmosfery.

Źródła zan. pow.

-transport

-pożary lasów

-produkcja energii

-przemysł mat. bud.

-przemysł chem.

-hutnictwo

-środki ochr. roślin

-przemysł rafineryjny

Skutki zan. at.

1. efekty globalne

-zmiany klimatu, e.c.

-destrukcja warstwy ozonowej

2. efekty transgeniczne

-kwaśne deszcze

-eutrofizacja, zakwaszenie gleb, jezior, rzek

-perturbacje klimatyczne i meteorologiczne

3. efekty lokalne

-choroby zwierząt i roślin, zdrowie ludzi i zwierząt

-korozje, destrukcja pow. budowlanych

-smogi miejskie

36. Gdzie kumulują się w organizmie pierwiastki (metale ciężkie).

Pierwiastki (metale) kumulują się w różnych narządach. Te, które kumulują się w narządach miąższowych np. w wątrobie, nerkach, mięśniach mogą być w każdej chwili uruchomione do bioobiegu (np. pod wpływem stresu czy chorób) i w związku z tym są bardziej toksyczne niż te, które kumulowane są w kościach i skórze.

Tkanki bezwzględnie toksyczne:

- As- wątroba, nerki, skóra, włosy, paznokcie

- Cd- kora nerki, wątroba, kości

- Hg- nerki, tarczyca, przysadka mózgowa

- Pb- kości, aorta, nerki, wątroba, mózg

- Zn- nerki, wątroba, gruczoł krokowy, włosy, paznokcie

- Ni- gruczoły limfatyczne, zęby, kości

37. Na czym polega mechanizm toksycznego działania metali ciężkich na organizm

i środowisko.

Jedne z nich są pożyteczne dla organizmu, niekiedy nawet niezbędne do jego prawidłowego funkcjonowania i są to: Cr, Sn, Zn, F, J, Co, Si, Mn, Cu, Mn, Ni, Se, V, Fe.

Biochemiczne skutki zbyt dużego stężenia metali ciężkich:

- konkurencja z podstawowymi metabolitami

- wymiana podstawowych jonów

- redukcja z grupami - SH

- niszczenie błon komórkowych

- reakcja z grupami fosforanowymi ATP i ADP

Mechanizm toksyczności polega głównie na:

- tworzeniu związków lipofilowych (rozpuszczających się w błonach biologicznych np. błonach komórkowych jak i peroksydacji lipidów)

- możliwości łączenia się z grupami funkcyjnymi innych związków np. glutation, kwasy nukleinowe

Efekt nadmiaru	Pierwiastki
Zmiany w przenikalności błon komórkowych	Cd, Cu, Hg, Pb, F, J, U, rodniki, Au, Ag
Inhibicja biosyntezy białek	Hg
Wiązanie reszty –SH	Cd, Hg, Pb, As
Inhibicja enzymów	Cd, Pb (ALAD)
Zaburzenie oddychania	Cd, Pb

Metale a białka

Zmiany konformacyjne białka empatycznego pod wpływem różnych metali.

rys.

Działanie metali z kwasami nukleinowymi:

Denaturacja białek może również zachodzić pod wpływem soli metali ciężkich.

Działanie glutationu z metalami:

Jest to najważniejszy antyoksydant w walce przy zatruciach metalami. Trójpeptyd: cysterna (zawiera siarkę), kwas glutaminowy, glicyna.

38. Czynniki decydujące o toksycznym działaniu pierwiastków.

Czynniki fizjologiczne :

- temperatura

- pH

- światło

- zasolenie

- rozpuszczony w tlenie

Toksyczność metali zależy od:

- postaci chemicznej pierwiastków

- drogi wprowadzania do organizmu

- roli biochemicznej

Postać metalu w wodzie	Co wpływa na toksyczność
	Nieorganiczne
	Organiczne
Obecność innych metali	Działanie wspólne
	Bez interakcji
	Przeciwdziałanie

39. Czynniki wpływające na fizjologie organizmów i postać metalu w wodzie.

Uwarunkowania związane z organizmem:

- etap rozwoju osobniczego

- płeć

- wiek i rozmiar

- potrzeby życiowe

- aktywność

- adaptacja do obecności zanieczyszczeń- metalu

- zmiany w zachowaniu

- dodatkowa ochrona (np. muszka)

- zmiany cyklu życia (np. linienie, reprodukcja)

40. Biologiczne zanieczyszczenia wody - eutrofizacja.

EUTROFIZACJA- proces wzbogacania zbiorników wodnych w substancje pokarmowe (nutrienty, biogeny) skutkujący wzrostem trofii, czyli żyzności wód. Proces ten dotyczy nie tylko zbiorników wodnych, ale również cieków.

przyczynia się do zmniejszenia O2- wydziela się metan, siarkowodór, następuje obumieranie zbiornika od dołu, zbiera się toksyczny muł, zanika życie, woda staje się niezdatna do picia, utrata terenów rekreacyjnych, połowowych.

41. Objawy zatrucia rtęcią.

Nerki - Degeneracja w proksymalnych i dystalnych odcinkach kanalików krętych, białkomocz, obecność Hg w moczu.

Centralny system nerwowy- Zaburzenia widzenia (uszkodzenia neuronów w ośrodku wzrokowym kory mózgowej i warstwie ziarnistej móżdżku), koordynacji ruchowej (kumulacja Hg w zwojach rdzeniowych), drżenia rtęciowe, parastezja (drętwienie warg i języka, mrowienie kończyn), ataksja (bezwład ruchowy), zaburzenia słuchu.

Embriotoksyczność, teratogenność- Uszkodzenia komórek płciowych przed zapłodnieniem, u płodu efekt toksyczny znacznie większy niż u matek, głownie uszkadzający CSN (porażenie kończyn, drgawki, uszkodzenie wzroku, opóźnienie w rozwoju.

Mutagenność- Zakluczenie mitozy w komórkach roślinnych i ludzkich krwinkach białych In vitro, mutacje chromosomów.

42. Objawy zatrucia ołowiem.

Zatrucia ostre wywołane przez związki nieorganiczne ołowiu zdarzają się obecnie dość rzadko. Do charakterystycznych objawów w takim przypadku należą: pieczenie i metaliczny smak w ustach, wymioty, kolka ołowicza, biegunka przechodząca w zaparcia, czarno zabarwione stolce. W konsekwencji dochodzi do spadku ciśnienia tętniczego krwi i temperatury

ciała, krwiomoczu, białkomoczu, skąpomoczu i uszkodzenia układu nerwowego. Zdecydowanie większą toksyczność wykazują tzw. związki alkiloołowiowe. Szczególnie szkodliwie oddziałują one na ośrodkowy układ nerwowy. Główne objawy towarzyszące ostremu zatruciu czteroetylkiem ołowiu (związkiem rutynowo dodawanym jeszcze niedawno

do benzyn jako środek przeciwstukowy) to wymioty, nasilone odruchy, drgawki, postępująca bladość skóry przy jednoczesnym spadku ciśnienia tętniczego krwi oraz zwolnieniu czynności i siły skurczu serca. Przy zatruciu ostrym dawką śmiertelną, wynoszącą 250 mg czteroetylku ołowiu, zgon następuje wciągu kilkunastu godzin.
43. Objawy zatrucia kadmem.

Objawy wczesne- Dysfunkcja kanalików proksymalnych nerek – pojawienie się w moczu białek wysokocząsteczkowych. Objawy późne, glikozuria, wydalanie Ca, fosforanów i enzymów. Zmieniona przepuszczalność kłębków nerkowych oraz zahamowanie działalności resorpcyjnej kanalików, obecność w moczu kadmu, białek nisko i wysokocząsteczkowych, biopierwiastków, kamica nerkowa.

Drobne cząsteczki zawierające kadm przenikają pęcherzyki płucne. Inhalacja prowadzi do obrzęku, pneumocytozy oraz rozwoju pneumocytów typu I wyściółki pęcherzyków, przewlekła ekspozycja może się objawiać rozedmą płuc. Zapalenie błony śluzowej nosa i gardła, czasem owrzodzenia i perforacja przegrody nosowej, przewlekłe zapalenie tchawicy i oskrzeli, niewydolność oddechowa. Uszkodzenie receptorów lub włókienek węchowych prowadzące do zaniku węchu. Gromadzenie się kadmu w ścianach naczyń krwionośnych i mięśniu sercowym co prowadzi do zwyrodnienia mięśnia sercowego i nadciśnienia tętniczego.
44. Objawy zatrucia arsenem.

Objawy zatrucia przewlekłego występują zwykle po kilku latach. Mogą nimi być liczne nowotwory skóry, płuc, nerek, wątroby, a niekiedy i pęcherza moczowego. Sam długotrwały kontakt skóry z pyłem arsenowym może wywołać kilkanaście odmian nowotworu skóry. Bardzo często jednak przewlekłe zatrucia doprowadzają jedynie do zwykłych zmian skórnych – rogowacenie, przebarwienia, zapalenia skórne, a w przypadku zatrucia drogą pokarmową – podrażnienie i stany zapalne układu pokarmowego. Jako ciekawostkę można dodać fakt, iż dłuższe przyjmowanie małych dawek związków arsenu wywołuje wzrost odporności na zatrucia ostre tymi substancjami. Pewien minimalny odsetek ludzi posiada również wrodzoną odporność na pochodne arsenu.
45. Jakie substancje i dlaczego zaliczane są do chemicznych zanieczyszczeń wody.

1. WWA i chlorowcopochodne-

-rakotwórcze

-toksyczność przewlekła i ostra

1. Pestycydy-

-ulegają kumulacji

-odpowiedzialne za wyginięcie pewnych gatunków ptaków

1. Fenole-

–kumulują się w miejscach ryb słodkowodnych i słonowodnych

–straty ekologiczne, bo mięsa takie jest niezdatne do jedzenia (czarne, śmierdzące). W wodzie pitnej obecność utrudnia chlorowanie

-powstają chlorowcowe pochodne fenoli o nieprzyjemnym zapachu oraz hydroksyhinony o dużej toksyczności.

1. PCB-ulegają kumulacji i bardzo długo pozostają w środowisku.

2. Inne substancje organiczne

–białko, tłuszcze, węglowodory

-nie są toksyczne ale powodują eutrofizację

-soki z kiszonek, odchody

-zawierają bakterie chorobotwórcze

1. Fosforany, azotany-

-powodują eutrofizację

46. Na czym polega degradacja gleby.

Degradacja gleb – jest to pogorszenie ich właściwości chemicznych, fizycznych i biologicznych oraz spadek aktywności biologicznej, powodujące zmniejszenie ilości oraz jakości pozyskiwanej biomasy roślin. Całkowitą utratę wartości użytkowych gleb określa się mianem dewastacji. Formy degradacji gleb: Wyjałowienie gleby ze składników pokarmowych i naruszenie równowagi jonowej. Zakwaszenie i alkalizacji. Ubytek próchnicy i pogorszenie jej jakości. Zniekształcenie stosunków wodnych. Procesy erozyjne. Mechaniczna destrukcja gleby. Zniekształcenie rzeźby terenu. Techniczno-przestrzenne rozdrobnienie powierzchni biologicznie czynne. Zanieczyszczenie mechaniczne. Zanieczyszczenie chemiczne. Zanieczyszczenie biologiczne.
47. Wymień rodzaje degradacji gleby i krótko je scharakteryzuj.

Formy degradacji gleb:

• Ubytek próchnicy i pogorszenie jej jakości.

• Procesy erozyjne: erozja, wodna, wiatrowa (powierzchniowa, liniowa)

• Zanieczyszczenie mechaniczne. Mechaniczna destrukcja gleby, Zniekształcenie stosunków wodnych. Zniekształcenie stosunków wodnych. Zniekształcenie rzeźby terenu.

• Zanieczyszczenie chemiczne: Zakwaszenie i alkalizacji. Nadmierne zakwaszenie gleb stanowi poważny czynnik ich degradacji. Wynika to z reakcji mikroorganizmów i roślin wyższych na stężenie jonów H⁺ i Al³⁺ w roztworze glebowym oraz niekorzystnych procesów chemicznych i biochemicznych zachodzących w glebie kwaśnej. Wyjałowienie gleby ze składników pokarmowych i naruszenie równowagi jonowej. Zanieczyszczenie pestycydami, WWA, metalami ciężkimi, nadmierna ilość azotanów

• Zanieczyszczenie biologiczne. Biologiczne zanieczyszczenia gleby przez substancje różnego rodzaju : glony, bakterie -> mogą powodować choroby.

48. Co to znaczy że gleba jest zanieczyszczona?

Zanieczyszczeniami gleby są: –wszelkie związki chemiczne i pierwiastki promieniotwórcze, mikroorganizmy, które występują w glebach w zwiększonych ilościach, zalegają one bardzo długo.

W przeciwieństwie do zanieczyszczeń powietrza i wody, zanieczyszczenia gleby zalegają w niej bardzo długo – nawet setki lat. Jest to tym bardziej groźne, że gleba przyjmuje zanieczyszczenia z powietrza opadające na nią wraz z deszczem oraz zanieczyszczenia spływające do niej z wód.

49. Wymień czynniki wpływające na zanieczyszczenia gleby.

-czynniki chemiczne –spadek zawartości pruchnicy, silne zakwaszenie lub alkalizacja, nadmierne wyjałowienie gleby ze składników pokarmowych oraz zanieczyszczenie metalami ciężkimi i substancjami szkodliwymi.

czynniki biologiczne –obniżenie biologicznej aktywności gleby i składu organizmów glebowych (mikroflory i mikrofauny)

-czynniki mechaniczne –pogorszenie struktury oraz zbytnie ugniatanie warstw gleby

-czynniki fizyczne –nasilenie procesów erozyjnych oraz nadmierne przesuszenie lub nawodnienie

-czynniki agrotechniczne –wadliwy sposób użytkowania i uprawiania gleby, nieprawidłowe zmianowanie roślin, powoduje jej zmęczenie

50. Wymień i scharakteryzuj naturalne źródła zanieczyszczenia gleby.

Naturalne źródła zanieczyszczeń gleby:

• Erozja - prowadzi do zmniejszenia w glebie zawartości materii organicznej i substancji pokarmowych, a także do pogorszenia jej struktury,

• Pożary – prowadzą do wyginięcia roślinności, co z kolei wzmaga erozję gleby i prowadzi do pustynnienia

• Susza – prowadzi do pustynnienia i stepowienia,

• Trzęsienia ziemi – prowadzą do zniekształcenia gruntu,

• Mikroorganizmy - występujące w glebach w ilościach przekraczających ich normalną zawartość,

51. Wymień i krótko scharakteryzuj antropogeniczne źródła zanieczyszczenia gleby.

Antropogeniczne źródła zanieczyszczeń gleby:

• Zatrucie metalami ciężkimi i substancjami toksycznymi np. azotany, fosforany.

Największy wpływ na zanieczyszczenia gleb mają metale: cynk, Pb, Ni, Cr, Cu, N, P, K. Groźny jest nadmiar pestycydów. Gleby w pobliżu ruchliwych dróg, składowisk odpadów i w sąsiedztwie zakładów przemysłowych

• Ścieki, pyły i odpady przemysłowe: woda zawarta w chmurach przepływających ponad fabrykami nasyca się wyrzucanymi w powietrze substancjami chemicznymi. Szkodliwe substancje wędrują z wiatrem w postaci zawiesin i opadając wraz z cząsteczkami wody na ziemię , uszkadzają wiele ekosystemów. Zakłady przemysłowe zalegują swoje opady w ziemi

• Eksploatacja kopalń/ przemysł wydobywczy: niebezpieczna metoda głębinowa i odkrywkowa. Szczególnie odkrywkowa przyczynia się do dewastacji powierzchni gruntów, w tym gleb uprawnych, poprzez ich całkowite wybranie i zasypanie lub wysuszenie. Wytwarzanie dużych ilości silnie zasolonych wód kopalnianych.

• Zabudowa miejska:

*degradacja gleby i środowiska

*zwiększony ruch samochodowy

*zanieczyszczenia nawiewowe (z zakładów przemysłowych)

*zasolenie gleby w pobliżu miast

• Składowanie odpadów

• Niewłaściwa działalność rolnicza

52. Co to jest „zmęczenie gleby".

Zmęczenie gleby - zjawisko polegające na zmniejszeniu się urodzajności gleby poprzez negatywne zmiany w jej stanie biologicznym i pogorszenie się jej właściwości. Polega na załamaniu naturalnej równowagi środowiska glebowego.

Zmęczenie gleb występuje najczęściej przy uprawie roślin motylkowatych, a także przy wieloletniej uprawie innych roślin w monokulturze. Zmęczenie gleby jest spowodowane rozwojem patogenów roślin oraz mikroorganizmów ograniczających funkcje poszczególnych grup fauny glebowej, co prowadzi do jednostronnego wyczerpywania składników pokarmowych. W glebach o naruszonej równowadze często rozwijają się promieniowce i grzyby toksyno twórcze (Aspergillus, Fusarium i Penicillum), o dużej zdolności syntetyzowania mykotoksyn, które działają toksycznie na organizmy glebowe.

Sposoby walki ze zmęczeniem gleb:

• stosowanie zabiegów agrotechnicznych sprzyjających rozwojowi aktywności mikrobiologicznych ziemi,

• stosowanie płodozmianów z uwzględnieniem odpowiedniego następstwa roślin „uzdrawiających”,

• stosowanie nawozów organicznych,

• ograniczenie używania chemicznych środków ochrony roślin,

• stosowanie odpowiednich szczepionek zdolnych do biodegradacji toksyn i mykotoksyn.

53. Rodzaje zanieczyszczeń gleby.

Rodzaje zanieczyszczeń gleby:

• Zasolenie gleby

• Produkty naftowe

• Pestycydy

• Nadmierne zakwaszenie

• Mechaniczne: gruz, odpady budowlane, odp. poeksploatacyjne, opakowania metalowe, szkło, ceramika, odpady z gospodarstw wiejskich.

• Biologiczne

• Chemiczne: związane z działalnością człowieka zmiany w składzie chemicznym, fizycznym, biologicznym, staja się również bardziej podatne na erozje zarówno wodne jak i powietrzne, mniej odporne na zanieczyszczenia

54. Na czym polega mechaniczne zanieczyszczenie gleby?

Zanieczyszczenia mechaniczne to wprowadzone do gleby cząstki substancji stałych, innych niż tworzywo glebowe, o wymiarach większych od 1 mm. Zanieczyszczeniem mechanicznym mogą być:

• gruz budowlany, z nawierzchni dróg,

• odpady budowlane,

• odpady poeksploatacyjne surowców skalnych,

• opakowania metalowe, szklane, ceramiczne i z tworzyw sztucznych,

• odpady z gospodarstw wiejskich.

Degradacja przez te zanieczyszczenia polega na zmniejszaniu powierzchni i objętości gleby, utrudnieniu uprawy i zbioru plonów, co wiąże się ze zmniejszeniem ich masy i pogorszeniem jakości. Zanieczyszczenia mechaniczne istotnie wpływają na estetykę otoczeni.

55. Co składa się na biologiczne zanieczyszczenie gleby?

Biologiczne zanieczyszczenia gleby przez substancje różnego rodzaju : glony, bakterie -> mogą powodować choroby.- więcej nie znalazłam

56. Wpływ zanieczyszczeń gleby na środowisko i życie człowieka.

Z wykładów

-eutrofizacja wód powierzchniowych i podziemnych

-hamowanie rozwoju organizmów, niszczenie szty roślinnej

-pogorszenie się jakości plonów

-przenawożenie gnojowicą może spowodować zaburzenia

Z Internetu

1. Kumulacja substancji toksycznych w roślinach staje się przyczyną skażenia wszystkich ogniw łańcucha pokarmowego.
2. Przemieszczanie się środków chemicznych z gleby do wód powoduje eutrofizację wód powierzchniowych i podziemnych.
3. Zakwaszenie gleby, wywołane zanieczyszczającymi powietrze związkami siarki i azotu, a docierającymi do gleb i wód w postaci kwaśnych deszczów lub suchego opadu, powoduje hamowanie rozwoju organizmów, niszczenie szaty roślinnej.
4. Zatrucie gleby metalami ciężkimi (nikiel, rtęć, kadm, arsen, ołów), a następnie kumulowanie się tychże w tkankach roślin jest przyczyną nieodwracalnych zmian w organizmach roślinnych, powoduje zmniejszenie przyrostu masy roślinnej, zmniejszenie plonowości. U człowieka nadmiar metali ciężkich może powodować miażdżycę i nowotwory.
5. Zatruwanie gleby nawozami mineralnymi, w wyniku nieumiejętnego i nadmiernego ich stosowania, może prowadzić do pogorszenia się jakości plonów, powodować zanik aktywności mikroflory glebowej, w szczególności niekorzystnie oddziaływać na procesy nitryfikacji i procesy wiązania azotu atmosferycznego. Nadmierna przewaga potasu (K+) w roślinach rosnących na glebach przenawożonych prowadzi do groźnych chorób zwierząt (np. tężyczki pastwiskowej). Przewapnowaniu gleb może spowodować chlorozę liści, zakłócenie metabolizmu węglowodanów i białek. Niebezpieczne jest także przenawożenie nawozami azotowymi . Nadmiar azotu pobranego przez rośliny kumuluje się w tkankach w formie azotanów. Zbyt wysoka zawartość azotanów w roślinach jest szkodliwa dla ludzi i zwierząt. U zwierząt nadmiar azotanów przejawia się wzrostem ronień, obniżeniem mleczności, niepłodnością, powolnym wzrostem. U ludzi
powoduje rozliczne, niekiedy ciężkie schorzenia (m.in. methemoglobinemię - wielostronne niedotlenienie organizmu, szczególnie niebezpieczne dla dzieci) notowane stosunkowo często w okolicach Puław.
6. Przenawożenie gnojowicą może spowodować zaburzenia właściwości chemicznych i biologicznych gleb oraz skażenie gleb i roślin bakteriami chorobotwórczymi. Skutkiem tego może być wzrost zachorowań zwierząt, a nawet człowieka, na brucelozę, różycę, pryszczycę, gruźlicę.
7. Skażenie pestycydami wskutek nieumiejętnego ich stosowania może spowodować zatrucia ptactwa i zwierząt oraz liczne schorzenia u człowieka. Do organizmu człowieka, jak i zwierząt, pestycydy wnikają drogą pokarmową, oddechową i przez skórę. Trudno ulegając przemianom metabolicznym, kumulują się w tkankach (zwłaszcza tłuszczowej), powodują osłabienie ochronnego działania skóry, alergie, nowotwory, patologiczne zmiany w układzie nerwowym i układzie krążenia, zaburzają procesy biochemiczne, przemiany węglowodanowe, białkowe, inaktywują wiele enzymów.

57. W jaki sposób można chronić glebę przed jej degradacją?

Z wykładów

-minimalizacja erozji wodnej i wiatrowej

-przeciwdziałać chemicznej degradacji gleb

-przeciwdziałać przesuszeniu i zawodnieniu gleb

-ograniczenie do niezbędnego minimum technicznych deformacji gruntu i mechanicznego zanieczyszczenia gleby.

Z Internetu

Sposoby przeciwdziałania erozji gleb.

Zapobieganie erozji gleb wymaga stosowania zabiegów przeciwerozyjnych - rolniczych i melioracyjnych - mających na celu zahamowanie spływu wód i przeciwdziałanie niszczycielskiej sile wiatru na terenach szczególnie narażonych, i nie tylko. Zabiegi chroniące gleby przed erozją, to:

 tarasowanie stromych stoków,

 prowadzenie dróg małymi spadami,

 prawidłowy kierunek upraw,

 unikanie monokultur i stosowanie płodozmianu,

 zaprzestanie orki i wypasu zwierząt na stromych zboczach;

 zaprzestanie nadmiernego wyrębu drzew;

 zwiększanie zalesień i zadrzewień, w szczególności na zboczach;

 zakładanie ochronnych pasów zieleni;

 budowanie progów na potokach, w celu zmniejszenia prędkości spływu wody;

 wyeliminowanie ciężkiego sprzętu i maszyn rolniczych (na stokach).

Sposoby przeciwdziałania chemicznej degradacji gleb

Do sposobów chroniących glebę przed chemiczną degradacją ze strony przemysłu należą:

 ograniczenie emisji pyłowo gazowych (w szczególności SO2 i NOX oraz metali ciężkich);

 budowa osłon biologicznych (fitosanitarnych) w postaci pasów zieleni. Zwarte i wysokie osłony w znacznym stopniu redukują zanieczyszczenia chemiczne gleby i roślin;

 właściwe składowanie odpadów przemysłowych (hutniczych, górniczych) i komunalnych;

 wykorzystywanie gleb najsłabszych na cele budownictwa, przemysłu, komunikacji;

 dostosowanie użytkowania terenów i produkcji roślinnej do panujących warunków w strefie degradującego działania zanieczyszczeń.

Sposobami chroniącymi glebę przed chemiczną degradacją ze strony rolnictwa są:

 racjonalne i umiarkowane stosowanie środków ochrony roślin oraz nawozów mineralnych; dostosowanie do rodzajów upraw i gleby;

 wprowadzanie i stosowanie na szerszą skalę metod ekologicznej produkcji rolnej (rolnictwo ekologiczne);

 stosowanie nawozów naturalnych (kompostu, obornika, biohumusu) w nawożeniu gleby;

 stosowanie biologicznych i mechanicznych metod ochrony roślin.

58. Co to jest rekultywacja gleby?

Rekultywacja jest to zespół działań naukowych, organizacyjnych i technicznych mających na celu przywracanie wartości użytkowej terenom i gruntom już zdewastowanym.

Rekultywacja gleb - działalność mająca na celu przywrócenie wartości użytkowej glebom zniszczonym przez przemysł, zwłaszcza górniczo-hutniczy. Polega ona na właściwym ukształtowaniu rzeźby terenu, poprawieniu właściwości fizycznych i chemicznych gleby, uregulowaniu stosunków wodnych, wzmacnianiu skarp, zbudowaniu dróg i niezbędnych obiektów gospodarczych lub turystycznych, zasianiu traw i kwiatów oraz zadrzewieniu połączonym z wysianiem odpowiednich grzybów itp.

59. Zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego- zdefiniować i podzielić.

Zanieczyszczeniem powietrza atmosferycznego jest wprowadzenie do powietrza substancji stałych, ciekłych lub gazowych w ilościach, które mogą ujemnie wpłynąć na zdrowie człowieka, klimat, przyrodę żywą, glebę, wodę lub spowodować inne szkody w środowisku. Taką definicje podano z dn. 31,01.1980r. O ochronie i kształtowaniu środowiska.

Zanieczyszczenia powietrza to gazy, ciecze i ciała stałe obecne w powietrzu, nie będące jego naturalnymi składnikami, lub też substancje występujące w ilościach wyraźnie zwiększonych w porównaniu z naturalnym składem powietrza.

Zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego można podzielić ze względu w jaki sposób dane zanieczyszczenia znalazło się w atmosferze:

-zanieczyszczenie pierwotne

-zanieczyszczenie wtórne

Ze względu na ich stan skupienia:

-aerozole

-pyły

-zanieczyszczenia gazowe

60. Rodzaje zanieczyszczeń powietrza.

Wyróżniamy następujące rodzaje zanieczyszczeń atmosfery:

-stałe: pyły, sadze, nawozy sztuczne

-ciekłe: środki ochrony roślin

-gazowe: dwutlenek siarki, dwutlenek węgla, tlenek węgla, tlenki azotu, węglowodory, metan

-smogi: smog siarkowy(Londyński), smog fotochemiczny (typu Los Angeles)

-wulkany (ok. 450 czynnych), z których wydobywają się m. in. popioły wulkaniczne i gazy(CO2, SO2,H2S-siarkowodór)

-pożary lasów, sawann i stepów( emisja CO2, CO i pyłów)

-bagna wydzielające m.in. CH4(metan), CO2, H2S, NH3

-powierzchnie mórz i oceanów, z których unoszą się duże ilości soli(globalnie o,7-1,5 mld ton/rok)

-gleby i skały ulegające erozji

-burze piaskowe(globalnie do 700mld ton pyłów/rok)

-tereny zielone, z których pochodzą pyłki roślinne i drobnoustroje oraz cząsteczki gleb i skał unoszonych przez wiatr –rozkład cząstek organicznych

61. Naturalne źródła zanieczyszczenia powietrza.

* wybuchy wulkanów,

* wietrzenie chemiczne skał,

* pożary lasów i stepów,

* wyładowania atmosferyczne,

* pył kosmiczny,

* procesy biologiczne.

62. Antropogeniczne źródła zanieczyszczenia powietrza.

-energetyczne

-komunalne

-komunikacyjne

-przemysłowe

63. Tlenki siarki, azotu, węgla jako zanieczyszczenia powietrza - źródła, efekt działania.

SO2

-wulkany, procesy rozkładu mat. org., (CH3)2SO4 z oceanów

-spalanie węgla zawierającego siarkę, procesy wytapiania rud żelaznych

-pogrubienie warstwy śluzowej tchawicy, skurcz oskrzeli (utrudnia oddychanie), spowolnienie usuwania pyłów, wybielanie liści, zniszczenie roślin

-gaz rozp. w wodzie, silnie drażni górne drogi oddechowe

-najgroźniejsze to podrażnienie górnych dróg oddechowych H2SO4

-przyczynia się do tworzenia kwaśnych deszczy

-dopuszczalne stęż. SO2 to 100 g/m3, 20 g/m3- zły wpływ na lasy iglaste

-jest przyczyną „smogu kwaśnego”- w zalegającej mgle następuje kumulacja zan., głównie di tlenku

-świszczący i płytki oddech

-śmierć, przewlekłe choroby

-zaczopowanie płuc

-uszkodzenie układu oddechowego

-występowanie chorób z tym związanych

NOx

-procesy stosowane w przemyśle i wykorzystujące wysoką temp.:

-energetyczne spalanie paliwa

-procesy koksownicze- podczas spalania gazów w bateriach koksowniczych

-procesy zachodzące w silnikach znajdujących się w pojazdach produkujących spaliny

-wyładowania atmosferyczne, bakteryjne trawienie mat. org., organiczny N → NO2 → NO

-spalanie w wysokich temp. (silniki spalinowe), emisje komunikacyjne (tworzenie się O3 i smogu), emisje przemysłowe (kominy)

-w dolnych warstwach atmosfery: tzw. utleniający się smog fotochemiczny, reakcje NO2 z węglowodorami znajdującymi się w atmosferze powodują powstawanie azotanu nadtlenku acetylu oraz ozonu

-w górnych warstwach atmosfery: NOx reaguje z ozonem, zanika warstwa ozonu, która zatrzymuje bardzo niebezpieczne dla życia promieniowanie nadfioletowe- dziura ozonowa

-kwaśne deszcze- 100 lat temu pH opadów 6-7,6. Granica pH 5,7. W Polsce pH 4,2-4,6.

-zmniejszenie przepływu krwi i hamuje uwalnianie tlenu obecnego w czerwonych krwinkach

-choroby płuc, śledziony, wątroby i krwi

Cox

-CO powstaje w wyniku niecałkowitego spalania paliwa w większości procesów związanych z energetyką. Paliwa wykorzystywane w pojazdach zmechanizowanych zawierają CO, a ich spalanie jest przyczyną ok. 80% całkowitej emisji tego gazu

-CO jest bezbarwny, nie drażni dróg oddechowych, trudno go zlokalizować w otoczeniu

-CO2- materiał do budowy subst. org. w roślinach zwierających chlorofil, tworzy naturalną warstwę izolacji termicznej wokół kuli ziemskiej, powyżej stęż. 300 cm3/m3 staje się on zanieczyszczeniem

-zmniejszenie przepływu krwi i hamuje uwalnianie tlenu obecnego w czerwonych krwinkach

-choroby sercowo-naczyniowe

64. Ozon jego źródła i znaczenia.

OZON- w stęż. do 80% μg/m3 jest składnikiem czystego powietrza atmosferycznego

-10% ozonu- w niższej warstwie at.- troposferze- niebezpieczny dla ludzi

-90% ozonu- w wyższej warstwie at.- stratosferze- tworzy warstwę ochronną dla życia

Zastosowanie:

-do wyjaławiania wody pitnej (ozonowanie), pomieszczeń (szczególnie w szpitalach: lampa ozonowa), utleniania paliwa rakietowego, a także jako reagent w ozonolizie

-środek dezynfekcyjny

Znaczenie biologiczne- w atmosferze spełnia funkcję filtra pochłaniającego promieniowanie ultrafioletowe, które emitowane jest przez Słońce. Pochłanianie to polega na reakcji rozszczepienia cząsteczki ozonu na tlen i rodnik tlenowy, która jest odwróceniem reakcji syntezy ozonu. Przerzedzenie warstwy ozonowej nazywa się dziurą ozonową.

Ozon jest gazem drażniącym, powoduje uszkodzenie błon biologicznych przez reakcje rodnikowe z ich składnikami. Po dostaniu się do komórek może hamować działanie enzymów komórkowych, wstrzymując oddychanie wewnątrzkomórkowe. Pierwszymi objawami podrażnienia ozonem (obserwowanym w stężeniach 0,2 μg/dm3) są kaszel, drapanie w gardle, senność i bóle głowy. W większych stężeniach może prowadzić do wzrostu ciśnienia tętniczego, przyspieszenia tętna i obrzęku płuc prowadzącego do zgonu (w stężeniach 9-20 μg/dm3).65. Warunki powstawania dziury ozonowej.

Dziura ozonowa - zjawisko spadku stężenia ozonu (O3) w stratosferze atmosfery ziemskiej. Występuje głównie w obszarach podbiegunowych. Tworzenie się i rozpad O3 zachodzi pod wpływem światła, którego natężenie różni się dla danego obszaru w poszczególnych porach roku. Naturalna zawartość ozonu zmienia się z szerokością geograficzną. Powstawanie dziury wiązane jest zazwyczaj z antropogeniczną emisją freonów.

66. Skutki niszczenia warstwy ozonowej.

-zmniejszanie się efektywności pochłaniania promieni UV w wyniku tego organizmy są narażone na zwiększone promieniowanie ultrafioletowe.

-nadmiar promieni UV może doprowadzić do zakłócenia równowagi całych ekosystemów. Promieniowanie ultrafioletowe przenika wodę do kilku metrów wgłęb (w przypadku wód czystych nawet do kilkunastu metrów). Powoduje to zamieranie szczególnie wrażliwych organizmów roślinnych i zwierzęcych tworzących plankton. Konsekwencje tego są widoczne w następnych ogniwach łańcucha troficznego. Zmniejszy się więc występowanie ryb żywiących się planktonem oraz ryb drapieżnych.

-wśród roślin, które wykazują reakcję na promienie UV, ponad dwie trzecie gatunków jest na nie wrażliwe. Należy przy tym zaznaczyć, że są to głównie gatunki roślin uprawnych i przemysłowych.

-zwiększenie się natężenia promieniowania ultrafioletowego na Ziemi odbije się z pewnością w gospodarce człowieka. Zmniejszenie liczebności populacji ryb na skutek zaniku planktonu doprowadzi do znacznie mniejszych połowów na określonym terenie. Ucierpi więc rybactwo i rybołówstwo. W wyniku niszczenia przez promienie UV chlorofilu roślin uprawnych (np. zbóż) zmniejszą się plony, a więc ucierpi rolnictwo.

-promieniowanie ultrafioletowe może jednak negatywnie wpływać bezpośrednio na ludzi. Poprzez wytwarzanie pigmentów w skórze, człowiek tylko w niewielkim stopniu jest zdolny do obrony. Nadmierne promieniowanie UV może osłabiać u ludzi system immunologiczny i tym samym zmniejszać odporność na infekcje i choroby. Wśród chorób tych najgroźniejsze są z pewnością choroby nowotworowe, a szczególnie nowotwory skóry (np. czerniak). Ponadto promieniowanie ultrafioletowe powoduje podrażnienie spojówek, a przez to występowanie licznych chorób oczu, głównie zaćmy. Promienie UV powodują także przyspieszenie procesów starzenia się skóry.

67. Ochrona warstwy ozonowej.

- ochrona od 1982 roku, kiedy to dr Joe Farman odkrył na Antarktydzie Zachodniej całkowity zanik ozonu w atmosferze.

- w 1987 roku w celu ochrony warstwy ozonowej z inicjatywy UNEP 31 państw podpisało Protokół Montrealski. Zakładano w nim 50 - procentowe ograniczenie produkcji freonów do 2000 roku w stosunku do wartości z 1986 roku

- 11 października 1990 roku Polska stała się członkiem Konwencji Wiedeńskiej w sprawie ochrony warstwy ozonowej, w myśl której zakazana jest produkcja freonów oraz import zagranicznych urządzeń chłodzących zawierających freony.

- w produkcji kosmetyków i dezodorantów nie stosowane są już praktycznie freony, a jako nośniki używane są inne, nieszkodliwe dla środowiska gazy - propan i butan. Kosmetyki te oznaczane są jako "CFC frez" lub "ozon friendly" (przyjazne ozonowi).

- nowoczesne lodówki i chłodziarki są urządzeniami bezfreonowymi.

68. Na czym polega efekt cieplarniany (szklarniowy).

Efekt cieplarniany – zjawisko podwyższenia temperatury planety powodowane obecnością gazów cieplarnianych w atmosferze.

69. Mechanizm powstawania kwaśnych opadów atmosferycznych
Kwaśne deszcze powstają na skutek zanieczyszczenia atmosfery. Tlenki siarki, tlenki azotu i chlorowodór rozpuszczają się w kropelkach pary wodnej, która znajduje się w atmosferze. Ich źródłem jest jednak człowiek- szkodliwe substancje emitowane są przez elektrownie cieplne, zakłady przemysłowe. Nadmierne ilości spalin samochodowych i błędy w rolnictwie także przyczyniają się do wzrostu zagrożenia. Chmury w których znajduje się woda po zetknięciu z takimi związkami chemicznymi nasycają się nimi. I tak z dwutlenku siarki powstaje kwas siarkowy a z tlenku azotu kwas azotowy. Tak powstałe szkodliwe substancje są przenoszone poprzez wiatr w postaci zawiesiny, a następnie spadają na ziemię wraz z deszczem, uszkadzając wiele ekosystemów

Kwaśne opady powodują niszczenie warstwy znajdującej się na liściach. To przyczynia się do nadmiernego parowania roślin. W rezultacie rośliny zielone po prostu zostają wysuszone. Nadmiar kwasu osadzający się na drzewach wypłukuje z nich wapń i magnez. Liście drzew przedwcześnie zaczynają żółknąc i opadają. Zaatakowane zostają także gleby. Jeśli są one pozbawione wapnia z przyczyn naturalnych, to stają się w ogóle niezdatne do uprawy. Kwaśne opady przedostają się do soków roślin. W ten sposób uszkadzają korzeń i łodygę. To prowadzi do wyjaławiania gleb i umierania lasów. W rezultacie takie gleby są niezdatne do uprawy. W wyjałowionych jeziorach giną tysiące ryb ( między innymi łososi i pstrągów).

Warto zwrócić szczególną uwagę na to, że spalanie znacznych ilości węgla powoduje uwalnianie siarki. Siarka znajduje się we wszystkich złożach węgla oraz ropy naftowej. Dostaje się ona do atmosfery przez kominy pieców w postaci groźnych tlenków siarki. W pewnej części uwadniają się one w atmosferze i zamieniają się w kwas siarkowy. Kwasy te dostają się do gleby i powodują zakwaszanie środowiska. Siarka ponadto w atmosferze jest czynnikiem toksycznym, powoduje odczuwalne w gospodarce straty na znacznych obszarach leśnych.

70. Odnawialne źródła energii — wymienić i scharakteryzować.
-Energia promieniowania słonecznego

-Energetyka wiatrowa

-Energia geotermalna

-Biomasa

-Biogaz

-Energia wodna

Charakterystyka w kolejnych pytaniach.

71. Energia promieniowania słonecznego jako odnawialne źródło energii

Słońce jest największym i najbardziej wydajnym dostępnym ludzkości źródłem energii. Z ogromnej odległości wynoszącej 150 milionów kilometrów dostarcza nam niezliczone i niekończące się ilości energii.
Każdego dnia słońce dostarcza energię 15 tyś. razy przewyższającą zapotrzebowanie całej światowej populacji. W czasie krótszym niż 30 minut słońce dostarcza na naszą planetę więcej energii niż wynosi jej konsumpcja w ciągu całego roku. W roku 2004 konsumpcja ta wyniosła około 118.858.600.000.000 kWh (kilowatogodzin). Gigantyczna elektrownia słoneczna na Saharze ( x ) mogłaby całkowicie zaspokoić globalne zapotrzebowanie na energię (dane z roku 2006). Pod pojęciem globalnego zapotrzebowania nie kryje się samo zapotrzebowanie na energię elektryczną ale całkowite zużycie energii przez człowieka. Zasobne i przyjazne środowisku słońce jako źródło energii dostępne będzie przynajmniej przez najbliższych 5 miliardów lat.
Energia słoneczna użytkowana może być na dwa sposoby: bezpośredni i pośredni. Do wykorzystania bezpośredniego potrzebne jest odpowiednie urządzenie, np. ogniwa słoneczne (produkcja energii elektrycznej), kolektory słoneczne (pozyskiwanie energii cieplnej), suszarki słoneczne, kuchenki i piekarniki słoneczne .Większość instalacji słonecznych na dużą skalę produkuje parę, która napędza turbiny lub generatory produkujące prąd elektryczny. Pośrednio, energia słoneczna wykorzystywana jest przede wszystkim w budowie dobrze termoregulowanych domów (np. zastosowanie dużych, skierowanych na południe okien). Biomasa, energia wodna oraz energia wiatru zaliczają się do źródeł energii pośrednio zasilanych przez słońce. W obliczu globalnych problemów związanych ze zmianą klimatu oraz ograniczonych zasobów kopalnych źródeł energii energia słoneczna musi w przyszłości kontynuować uzupełnianie zasobów energii. Na dłuższą metę nie ma alternatywy dla energii słonecznej!

W Polsce generalnie istnieją dobre warunki do wykorzystania energii promieniowania słonecznego przy dostosowaniu typu systemów i właściwości urządzeń wykorzystujących tę energię do charakteru, struktury i rozkładu w czasie promieniowania słonecznego. Największe szanse rozwoju w krótkim okresie mają technologie konwersji termicznej energii promieniowania słonecznego, oparte na wykorzystaniu kolektorów słonecznych. Ze względu na wysoki udział promieniowania rozproszonego w całkowitym promieniowaniu słonecznym, praktycznego znaczenia w naszych warunkach nie mają słoneczne technologie wysokotemperaturowe oparte na koncentratorach promieniowania słonecznego.

Około 30% promieniowania słonecznego dochodzącego do naszej planety jest odbijane przez atmosferę, 20% jest przez nią pochłaniane, a tylko 50% energii dociera do powierzchni ziemi.

72. Energetyka wiatrowa jako odnawialne źródło energii.

Energia wiatru jest jednym z najstarszych odnawialnych źródeł energii wykorzystywanych przez człowieka. Jej historia zaczyna się ponad 2500 lat temu od wiatraków nawadniających pola uprawne, następnie młynów wiatrowych oraz holenderskich tartaków napędzanych siłą wiatru. Obecne turbiny wiatrowe przekształcają prędkość przepływu powietrza (siłę wiatru) na energię elektryczną za pośrednictwem wiatraków z długimi najczęściej trzema łopatami.

Opinia publiczna bywa niekiedy nieprzychylna takim inwestycjom, gdyż szpecą one krajobraz, generują uciążliwy hałas, oraz stanowią zagrożenie dla ptaków (urazy mechaniczne oraz zakłócenia w ptasiej nawigacji). Dlatego też przyszłość elektrowni takiego typu jest niepewna. Jednak niewielkie pojedyncze turbiny mogą być dobrym źródłem energii w miejscach oddalonych od centrów cywilizacyjnych, gdzie brak jest połączenia z krajową siecią energetyczną.

Wykorzystanie energii wiatrowej

Przed decyzją o wyborze miejsca na siłownię wiatrową należy przeprowadzić szczegółowe badania siły wiatru w wybranym pod inwestycję miejscu. Badania i pomiary takie powinny trwać nie krócej niż rok, a pojedyncze badania powinny byś przeprowadzone w tym okresie częstotliwością co 10 min. Na tej podstawie w odniesieniu do turbin jakie mają być zainstalowane można w miarę dokładnie określić wielkość produkcji energii.

Energia wiatru zależy od jego prędkości w trzeciej potędze w związku z tym niezwykle ważnym aspektem jest miejsce lokalizacji wiatraków. Dogodne miejsca to takie gdzie częstości występowania silnych wiatrów 10-20 m/s jest najwyższa. Wysoce zaawansowane wiatraki prądotwórcze pracują przy prędkości wiatru od 3 do 30 m/s. Dla turbiny wiatrowej o mocy 1 MW minimalna średnioroczna prędkość wiatru gwarantująca opłacalność inwestycji to 5 m/s. Aby uzyskać 1 MW mocy, poza odpowiednią siłą wiatru, wirnik turbiny wiatrowej powinien mieć średnicę około .
Konwencjonalna elektrownia ma moc sięgającą nawet 1 GW. Uzyskanie tej samej mocy wymaga użycia 1000 generatorów wiatrowych. W celu optymalnego wykorzystania miejsc w których występują korzystne warunki lokalizacyjne budowane są elektrownie wiatrowe składające się z wielu ustawionych blisko siebie turbin - tzw. farmy wiatrowe.

W Polsce średnia prędkość wiatrów wynosi 2,8 m/s w porze letniej i 3,8 m/s w zimie tylko w niewielu miejscach sezonowo prędkość wiatru przekracza 5m/sek, co stanowi absolutne minimum do zasilania turbin wiatrowych. Konsekwencją niskiej wietrzności jest to, że elektrownia wiatrowa wybudowana w Danii dostarczy 100 kW, podczas gdy taka sama elektrownia wybudowana w rejonie Szczecina dostarczy tylko 17,3 kW. Tylko nad Bałtykiem w okolicach Darłowa, Pucka i Kołobrzegu , w okolicach Suwalszczyzny oraz na Podkarpaciu można mówić o korzystnych warunkach pod względem lokalizacji farm wiatrowych. Tam też wiatraki stanowią stały element krajobrazu. Specjaliści z Politechniki Szczecińskiej twierdzą wręcz, że rola energii wiatrowej w bilansie energetycznym Polski jest i będzie w przyszłości mała. Problem ciszy wiatrowej dotyka także niemieckich fermy wiatrowe licznie lokalizowanych wzdłuż granicy z Polską. 16 tysięcy turbin wiatrowych, zainstalowanych w całych Niemczech, mogących produkować do 15% zapotrzebowania na energię elektryczną, jednak problemy ze zjawiskiem ciszy wiatrowej powodują, że produkują zaledwie 3%.

Problemy energetyki wiatrowej w Polsce dodatkowo potęgują kłopoty wynikające z polityki energetycznej firm - odbiorców energii. Żądają one zapewnienia stałej wielkości dostaw oraz fakt, że na terenie Niziny Szczecińskiej istnieje zespół elektrowni konwencjonalnych zaspokajających potrzeby tego regionu, a przesył energii ze względu na straty jest nieopłacalny. Rozwojowi energetyki wiatrowej w Polsce wydają się też nie sprzyjać przepisy prawne - szacuje się, że same wydatki dot. uzyskania pozwolenia na budowę wiatraków często stanowią nawet 25% kosztów ogólnych uruchamiania elektrowni wiatrowej, natomiast możliwość uzyskania kredytów na taką budowę jest w Polsce niewielka.

Pomimo tych wszystkich (mniejszych i większych) kontrowersji, Niemcy w Zatoce Pomorskiej chcą zbudować jedną z największych na świecie farm wiatrowych: na wschód od Rugii ma stanąć ok. 200 zakotwiczonych w dnie morskim wiatraków, których łączna moc zainstalowana ma docelowo wynieść ok. 1 GW. Projektanci tego przedsięwzięcia zapewniają, że zadbali o to, by wiatraki nie kolidowały z trasami przelotu ptaków ani z międzynarodowymi szlakami żeglugi. Całość ma być ukończona do 2010 roku.

73. Energia wodna jako odnawialne źródło energii.

Energetyka wodna (hydroenergetyka) zajmuje się pozyskiwaniem energii wód i jej przetwarzaniem na energię mechaniczną i elektryczną przy użyciu silników wodnych (turbin wodnych) i hydrogeneratorów w siłowniach wodnych (np. w młynach) oraz elektrowniach wodnych, a także innych urządzeń (w elektrowniach maretermicznych i maremotorycznych). Energetyka wodna opiera się przede wszystkim na wykorzystaniu energii wód śródlądowych (rzadziej mórz – w elektrowniach pływowych) o dużym natężeniu przepływu i dużym spadzie – mierzonym różnicą poziomów wody górnej i dolnej z uwzględnieniem strat przepływu.

Najpopularniejsze wykorzystanie wody do produkcji energii to elektrownie wodne, które zamieniają energię spadku, lub przepływu wody na energię elektryczną za pośrednictwem turbin wodnych. Turbina wodna często nosi nazwę turbiny hydraulicznej i jest nic innego jak silnik wodny przetwarzający energię mechaniczną wody na ruch obrotowy za pomocą wirnika z łopatkami. Obracający się wirnik z łopatami napędza prądnicę lub ich układ.

Wykorzystanie w elektrowniach energii wód śródlądowych oraz pływów wód morskich polega na zredukowaniu w granicach pewnego obszaru ( odcinek strumienia , rzeki , część zatoki ) naturalnych strat energii wody i uzyskaniu jej spiętrzenia względem poziomu odpływu . Poza energetycznym, elektrownie wodne zbiornikowe mogą spełniać jednocześnie inne zadania, jak zabezpieczenie przeciwpowodziowe, regulacja przepływu ze względu na żeglugę. Duże znaczenie mają elektrownie wodne szczytowo-pompowe, pozwalające na użycie wody jako magazynu energii. Rozwój hydroenergetyki jest uzależniony od zasobów energii wód, tak zwanych zasobów hydroenergetycznych.

Wykorzystanie energii z wody:

Do lat 80 tych ubiegłego wieku panował powszechny pogląd, że elektrownie wodne są źródłem "czystszej" energii, to znaczy, że są najmniej szkodliwe dla środowiska naturalnego. Podczas wytwarzania energii przez elektrownię wodną do atmosfery nie dostają się żadne zanieczyszczenia, a poziom emitowanego hałasu (ze względu na małą prędkość obrotową turbin) jest niski. Jednak budowa elektrowni znacząco zmienia ekosystem i krajobraz otoczenia. Aby uzyskać wysoki poziom wody, często trzeba zalać ogromne obszary dolin rzek. Wiąże się to z przesiedleniem ludzi mieszkających dotychczas w tym miejscu oraz prawdopodobną zagładą żyjących zwierząt i roślin. Powstały w miejsce szybkiej, wartkiej rzeki zbiornik zawiera wodę stojącą, co sprawia, że rozwijają się tam zupełnie inne organizmy niż przed powstaniem zapory. Jednocześnie duży zbiornik charakteryzuje się znacznie większym parowaniem i zmienia wilgotność powietrza na stosunkowo dużym obszarze. Wartka dotychczas rzeka po wyjściu z zapory zwykle płynie już bardzo wolno. Zmniejsza się napowietrzanie wody, brak okresowych powodzi prowadzi do zamulenia dna. W celu zniwelowanie niekorzystnych wpływów zapory na środowisko w niektórych MEW stosuje się specjalne progi (przepławki) umożliwiające rybom łososiowatym wpłynięcie w górę rzeki na tarliska.

 Dla Polski dominujące znaczenie dla hydroenergetyki maja dolna Wisła oraz Dunajec. W 1990 roku produkcja energii elektrycznej z energii wód w Polsce wynosiła 3,3 TW*h, a na świecie – około 2162 TW*h. Ostatnio coraz większą uwagę poświęca się energetycznemu wykorzystaniu niewielkich cieków wodnych przez budowę tak zwanych małych elektrowni wodnych; w pierwszej kolejności dotyczy to tych cieków, na których istnieją już urządzenia piętrzące wykorzystywane do innych celów. Za rozwojem hydroenergetyki przemawia fakt , że koszt energii elektrycznej produkowanej w elektrowni wodnej jest niższy niż energii elektrycznej produkowanej w elektrowni cieplnej .

Zasoby hydroenergetyczne Polski szacuje się na 13,7 TWh rocznie, z czego 45,3% przypada na największą Polskę rzekę Wisłę. 43,6% na dorzecza Wisły i Odry, 9,8% na samą Odrę. Pozostałe 1,8% na rzeki Pomorza. To bardzo duży i niewykorzystywany obecnie potencjał. Przed II wojną światową elektrownie wodne na rzekach pomorskich dostarczały energię elektryczną do portu morskiego w Gdyni, Kartuzom oraz mieszkańcom Gdańska i jego okolic.

Obecnie Polska wykorzystuje swoje zasoby hydroenergetyczne jedynie w 12%, co stanowi 7,3% mocy zainstalowanej w krajowym systemie energetycznym. Liderem i niedoścignionym wzorcem w tej dziedzinie jest Norwegia, uzyskuje z energii spadku wody 98% energii elektrycznej.

74. Biomasa jako odnawialne źródło energii.

Biomasa to najstarsze i najszerzej współcześnie wykorzystywane odnawialne źródło energii. Należą do niej zarówno odpadki z gospodarstwa domowego, jak i pozostałości po przycinaniu zieleni miejskiej. Biomasa to cała istniejąca na Ziemi materia organiczna, wszystkie substancje pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego ulegające biodegradacji. Biomasą są resztki z produkcji rolnej, pozostałości z leśnictwa, odpady przemysłowe i komunalne.

Różne rodzaje biomasy mają różne właściwości. Na cele energetyczne wykorzystuje się drewno i odpady z przerobu drewna, rośliny pochodzące z upraw energetycznych, produkty rolnicze oraz odpady organiczne z rolnictwa, niektóre odpady komunalne i przemysłowe. Im suchsza, im bardziej zagęszczona jest biomasa, tym większą ma wartość jako paliwo. Bardzo wartościowym paliwem jest na przykład produkowany z rozdrobnionych odpadów drzewnych brykiet. Paliwo uszlachetnione, takie jak brykiet czy pelety drzewne, uzyskuje się poprzez suszenie, mielenie i prasowanie biomasy. Koszty ogrzewania takim paliwem są obecnie niższe od kosztów ogrzewania olejem opałowym.

Biomasa występuje w różnych stanach skupienia. Dotychczas mówiliśmy o jej formach w stanie stałym, teraz zajmijmy się przez chwilę postaciami gazową i ciekłą. Przy oczyszczalniach ścieków i na składowiskach odpadów, tam gdzie rozkładają się odpady organiczne występuje biogaz będący mieszaniną głównie metanu i dwutlenku węgla. Zwany on jest czasami gazem błotnym, a powstaje podczas beztlenowej fermentacji substancji organicznych. Człowiek może go wykorzystywać na różne sposoby, m. in. do produkcji:

• energii elektrycznej w silnikach iskrowych lub turbinach,

• energii cieplnej w przystosowanych kotłach,

• energii elektrycznej i cieplnej w układach skojarzonych.

Istotny jest fakt, że wykorzystując będący jednym z gazów cieplarnianych metan zapobiega się jego emisji do atmosfery. Im mniej zaś w atmosferze gazów cieplarnianych, tym mniejsze natężenie efektu cieplarnianego, tym mniej związanych z globalnym ociepleniem niekorzystnych zmian klimatu.

Jeśli chodzi o postać ciekłą, to największe znaczenie odgrywają alkohole produkowane z roślin o dużej zawartości cukru oraz biodiesel produkowany z roślin oleistych. W wyniku fermentacji, hydrolizy lub pirolizy na przykład kukurydzy czy też trzciny cukrowej otrzymuje się etanol i metanol – biopaliwa, które mogą być następnie dodawane do paliw tradycyjnych. Przykładowo, około 90% wyprodukowanego w Stanach Zjednoczonych etanolu wykorzystuje się do wytwarzania „E , paliwa zwanego także „gazoholem”. Ta, zawierająca tylko 10% etanolu mieszanina może napędzać każdy silnik, pracujący normalnie na benzynie, jednak na „E , paliwie zawierającym 85% etanolu i 15% benzyny mogą jeździć tylko specjalnie przystosowane samochody.

Zalety biomasy

Biomasę warto wykorzystywać z wielu powodów. Paliwo to jest nieszkodliwe dla środowiska: ilość dwutlenku węgla emitowana do atmosfery podczas jego spalania równoważona jest ilością CO2 pochłanianego przez rośliny, które odtwarzają biomasę w procesie fotosyntezy. Ogrzewanie biomasą staje się opłacalne - ceny biomasy są konkurencyjne na rynku paliw. Wykorzystanie biomasy pozwala wreszcie zagospodarować nieużytki i spożytkować odpady.

75. Biogaz jako odnawialne źródło energii

Biogaz to naturalny gaz uwalniany podczas degradacji materii organicznej w warunkach beztlenowych i stanowi odnawialne źródło energii. Głównym jego składnikiem jest metan, który determinuje wartość energetyczną, a jego zawartość zależy w głównej mierze od rodzaju biodegradowalnej materii oraz procesu anaerobowej fermentacji metanowej. Biogaz może posłużyć do wytwarzania zarówno energii elektrycznej jak i ciepła. Po wysokotechnologicznych procesach oczyszczania może zostać wprowadzony do sieci gazu ziemnego lub stanowić paliwo CNG w transporcie pojazdów.

Proces fermentacji przebiega zwykle w bardzo kontrolowanych warunkach temperatury oraz pH, które zapewniają żywotność bakterii metanogennych, które z kolei odpowiedzialne są za wydajną produkcję biogazu. Do produkcji biogazu mogą być użyte następujące surowce biodegradowalne: odpady składowane na wysypiskach, osady ściekowe, odpady przemysłowe, rośliny energetyczne, odpady produkcji rolnej oraz odpady przetwórstwa rolno-spożywczego.

76. Energia geotermalna jako odnawialne źródło energii

Energia geotermalna to jedno ze źródeł pozyskiwania energii odnawialnej. Polega na wykorzystywaniu energii cieplnej pochodzącej z wnętrza Ziemi, szczególnie na obszarach wulkanicznych i sejsmicznych.
Według starych legend, energia geotermalna wykorzystywana była już przed tysiącami lat, kiedy to mieszkańcy Ameryki Północnej i Południowej wykorzystywali ją do gotowania i w celach leczniczych. Jednak dopiero w XX wieku zaczęto wykorzystywać energię geotermalną na masową skalę.

Miejscem najbardziej znanym na świecie ze swoich złóż geotermalnych jest Pierścień Ognia, obejmujący strefy przybrzeżne i zachodnie wyspy Oceanu Spokojnego. Największe skupisko gejzerów, bo jest ich tak prawie 400, znajduje się jednak na terenie amerykańskiego Parku Narodowego Yellowstone.
Pierwszą na świecie elektrownię geotermalną otwarto w 1904 roku w Larderello we Włoszech. Obecnie są one również na terenie Islandii, Nowej Zelandii, Japonii, Filipin, Stanów Zjednoczonych i Rosji.
Energia geotermalna w największym stopniu wykorzystywana jest w Islandii, gdzie służy do ogrzewania prawie 87 % budynków i aż 99% gospodarstw domowych zaopatrywanych jest w gorącą wodę termalną.
Polska ma również bardzo dobre warunki geotermalne. Wody geotermalne znajdują się pod ponad 80 procentami powierzchni kraju.

W Polsce funkcjonuje również osiem geotermalnych zakładów ciepłowniczych:
•Bańska Niżna
•Pyrzyce
•Mszczonów
•Uniejów
•Stargard Szczeciński
•Słomniki
•Lasek
•Klikuszowa
Energia geotermalna wykorzystywana jest głównie do produkcji energii elektrycznej i budowy ciepłowni geotermalnych. Poza tym znajduje wykorzystanie w balneologii, ogrzewaniu budynków za pomocą pomp ciepła, uprawach, przemyśle chemicznym, suszarnictwie, przetwórstwie, hodowli ryb, czy basenach kąpielowych.

Zalety
O atrakcyjności energii geotermalnej przesądza fakt, że jest ona niewyczerpalna. Poza tym nie podlega wahaniom ze względu na warunki klimatyczne i pogodowe – w przeciwieństwie do energii wiatrowej czy słonecznej. Jest także obojętna dla środowiska, ponieważ podczas jej wytwarzania nie są wydzielane żadne szkodliwe substancje oraz nie niszczą krajobrazu.

Wady
Energia geotermalna ma także wady. Przede wszystkim należy do nich jej mała dostępność. Istnieje również niebezpieczeństwo, że podczas jej wytwarzania wydostaną się z głębi ziemi szkodliwe gazy i minerały, które trudno będzie usunąć