Czy chemii należy się bać?

Joanna Karpińska

Instytut Chemii

Uniwersytetu w Białymstoku

Jak postrzegamy chemię w szkole?

• Nudna• Straszna• Skomplikowana

• Niezrozumiała

H2SO4

H2O, HCl!!!!

Jakie jest społeczne postrzeganie chemii

• CHEMICZNY ≡ sztuczny

szkodliwy

toksyczny

rakotwórczy

CHEMIA:

ŻYWI

LECZY

UBIERA

CHRONI http://www.motywujsie.pl

Chemia jest nauką zajmującąsię badaniem składu materii, przemianami substancji w inne substancje oraz warunkami wpływającymi na szybkość przemian i rodzaj powstających produktów.

Chemia a skok cywilizacyjny

czas

XX wiek

1900

: no

woc

zesn

e m

etod

y pr

oduk

cji

1900

: no

woc

zesn

e m

etod

y pr

oduk

cji

kwas

u kw

asu

siar

kow

ego

siar

kow

ego

1940

: ot

rzym

anie

włó

kien

19

40:

otrz

yman

ie w

łóki

en

sztu

czny

ch (

nylo

n, p

erlo

n),

sztu

czny

ch (

nylo

n, p

erlo

n),

1975

-77:

bad

ania

nad

pol

imer

ami

1975

-77:

bad

ania

nad

pol

imer

ami

prze

wod

zący

mi p

rąd

prze

wod

zący

mi p

rąd

Chemia a skok cywilizacyjny

• Wzrost produkcji rolnej

• Wzrost poziomu higieny

• Nowe leki

• Nowe materiały

• Kosmetyki, ubrania

• Wzrost ogólnego standardu życia

… i długo by wymieniać…

Chemia a rolnictwo

• 1910: opracowanie postaw syntezy 1910: opracowanie postaw syntezy amoniaku (F. Haber, Nobel 1918)amoniaku (F. Haber, Nobel 1918)

Saletra chilijska, NaNO3

Saletra indyjska, KNO3

Produkcja kwasu azotowego:

4NH3+5O2→6H2O+4NO (kat. Pt/Rh, nadmiar tlenu)

2NO+O2↔2NO2

3 NO2+3H2O →2H3O+(aq)+2NO-

3(aq)

+NO(g)

Chemia a rolnictwo

• Wzrost wydajności produkcji

• Redukcja strat spowodowanych przez szkodniki

• Redukcja strat spowodowanych psuciem się produktów

DDT

DDT a malaria

Kraj Liczba przypadków malarii w ciągu roku

Przed zastosowaniem DDT

Po zastosowaniu DDT

Bułgaria 144000 10

Indie ponad milion 287000

Rumunia 338000 4

Turcja 1184000 2173

Włochy 144000 10

P. Mastalerz: Ekologiczne kłamstwa ekowojowników.Wyd. Chem. ed II, 2005

Pytanie :

• Czy zmniejszy się nasza ekspozycja na pestycydy, jeśli zrezygnujemy

z ich stosowania?

Odpowiedź:

NIE!!!

Dlaczego?

• Około 99,99% wszystkich pestycydów w diecie ludzkiej to pestycydy naturalne, pochodzenia roślinnego!

• Wszystkie rośliny wytwarzają toksyny do obrony własnej przed grzybami, owadami i drapieżnikami, włączając w to ludzi.

Bruce N. Ames, Lois Swirsky Gold:Nowotwory a zanieczyszczenie środowiska: kilka mitów. Wiadomości chemiczne 50 (3-4), str. 317-344, 1996.

Dzienne spożycie naturalnych i syntetycznych pestycydów

Dzienne spożycie syntetycznych pestycydów

Dzienne spożycie naturalnych pestycydów

Wg. szacunków FDA, dzienne spożycie pozostałości syntetycznych pestycydów w USA wynosi:

0,09 mg/dzień.

Szacuje się, że człowiek spożywa dziennie ok. 1500 mg naturalnych pestycydów.

Bruce N. Ames, Lois Swirsky Gold:Nowotwory a zanieczyszczenie środowiska: kilka mitów. Wiadomości chemiczne 50 (3-4), str. 317-344, 1996.

Wybrane naturalne pestycydy zawarte w kapuście

Grupa związków Wybrane związki

GlukozynolanyGlukozynolan 2-propenylowy (sinigrina)

Cyjanki Cyjanek allilu

Glukozynolany indolu i inne indole

Indol-3-karbinol

Indol-3-acetonitryl

Terpeny Karwon

Fenole, izotiocyjaniany

i goitryna

Izotiocyjanian allilu

Kwas 3-kafeinylchinonowy (kwas chlorogenowy)

Kwas 4-kafeinylochinowy

Bruce N. Ames, Lois Swirsky Gold:Nowotwory a zanieczyszczenie środowiska: kilka mitów. Wiadomości chemiczne 50 (3-4), str. 317-344, 1996.

Zawartość kilku naturalnych pestycydów w wybranych roślinnych produktach żywnościowych

Roślina lub produkt spożywczy

PietruszkaPasternakSelerSeler uprawiany w sztucznych warunkachKapusta ogrodowaGorczyca (brązowa)AnanasyKakaoKawaJabłkaMiódGrzyby hodowlane

Pestycyd

5- i 8-metoksypsoralen„„„

Sinigrina (izotiocyjanian allilu)„Akrylan etyluAlkohol -metylobenzylowyKatechinaKwas kafeinowyOctan benzylup-hydrazynobenzoesan glutamylu

Stężenie [ppm]

14320,825

35-59016000-72000

0,071,3100

5-20015

42

Bruce N. Ames, Lois Swirsky Gold:Nowotwory a zanieczyszczenie środowiska: kilka mitów. Wiadomości chemiczne 50 (3-4), str. 317-344, 1996.

• Czy naturalne pestycydy są mniej toksyczne niż syntetyczne?

Nie!!!

Parametry służące do oceny aktywności biologicznej danego związku

• TD50 –(dawka rakotwórcza 50) ilość związku chemicznego w mg na kilogram ciała powodująca nowotwór u połowy zwierząt doświadczalnych do końca życia;

• HERP (%) –dawka narażenia człowieka (oszacowana: najpierw obliczamy dzienną dawkę każdego związku chemicznego, a następnie dawkę całożyciową) podzielona przez TD50 oznaczonego dla gryzoni.

Porównanie średniego narażenia na niektóre pestycydy naturalne i syntetyczne

Możliwe zagrożenie

HERP (%)

Dzienne narażenie człowieka

Dawka dla ludzi powodująca raka u gryzoni

4,7

0,1

0,04

0,03

0,02

0,01

0,03

0,0006

0,002

0,0003

0,000001

Wino (250 ml)

Kawa (z 13,3 g)

Sałata

Sok pomarańczowy (138ml)

Jabłko (32,0 g)

Seler (21,6 g)

Masło orzechowe (32 g, 1 kanapka)

Grzyb, (2,55 g)

DDT

Karbaryl

Lindan

Alkohol etylowy, 30 ml

Kwas kafeinowy, 23,9 mg

„ 7,9ml

D-limonen, 4,28 mg

Kwas kafeinowy, 3,4 mg

Kwas kafeinowy, 2,33 mg

Alfatoksyna, 64 mg

P-hydrazynobenzoesan glutamylu, 107 µg

13,8 μg (wycofany przed 1972)

2,6 μg (1990)

32 ng (1990)

Bruce N. Ames, Lois Swirsky Gold:Nowotwory a zanieczyszczenie środowiska: kilka mitów. Wiadomości chemiczne 50 (3-4), str. 317-344, 1996.

Allelopatia

• szkodliwy lub korzystny wpływ substancji chemicznych wydzielanych przez rośliny lub grzyby danego gatunku lub pochodzących z rozkładu tych roślin

Zły wpływ na wszystkie rośliny w sąsiedztwie

fasola, pomidory, marchew, rzodkiewka

fasola

marchew

ogórki, ziemniaki, groch

Allelopatia ujemna

Allelopatia dodatnia

cebula, kalarepa

selerfasola, kukurydza, groch, rzodkiew, słonecznik, koper ogrodowy

fasola, kukurydza, kapusta, chrzan, len

groch, sałata, cebula, por, pomidor

Badania w zakresie biologicznej ochrony roślin

• Naturalne pestycydy stosowane komercyjnie:– Piretroidy– Insektycydy juwenalne– Nikotynoidy– Spinosyny– Preparaty oparte na feromonach– Naturalne fungicydy

Żyjemy w świecie chemicznym!

Naturalne czy sztuczne

Moda na substancje naturalne, bo:

- Ekologiczne- Zdrowe

Lepsze!!!

Czy naturalne jest zawsze przyjazne?

• Toksyna botulinowa

Dawka śmiertelna dla człowieka:• 1,3–2 ng/kg,dożylnie • 10–13 ng/kg, inhalacja • 1 μg/kg, doustnie

Muchomor sromotnikowy

Wawrzynek wilczełyko

Czy naturalne jest zawsze przyjazne?

Osa morska

Związki naturalne a sztuczne

Kwas salicylowy

Acylowana pochodna kwasu salicylowego, czyli aspiryna

Związki naturalne a sztuczne

Związki naturalne a sztuczne

• Natura niechętnie dzieli się swymi skarbami!

Dzięki uprzejmości dr Izabelli Jastrzębskiej, Instytut Chemii UwB

• Cephalodiscus gilchristi

Związki naturalne a sztuczne

Związki naturalne a sztuczne

olejki i aromaty do ciast

• Synteza chemiczna umożliwia:

- Otrzymanie dowolnej ilości związku

- Wprowadzenie modyfikacji polepszających właściwości

- Otrzymanie czystej postaci bez zanieczyszczeń!

Związki naturalne a sztuczne

Dziś wiemy więcej o otaczającym świecie bo umiemy badać mikroświat

Możliwości współczesnej chemii analitycznej

Zamiast podsumowanie• Chemii nie należy się

bać!• Chemia to źródło

informacji o otaczającym świecie.

• Chemia pozwala zrozumieć obserwowane przemiany.

• Chemia pozwala poznać ”działanie” żywych organizmów.

• Chemia to źródło inspiracji dla postępu.

Na koniec:

Jak nie dać się oszukać chemiofobom

Jak się nie dać oszukać• Sprawdzać sensacyjne informacje.• Sposób prezentowanie danych:

-formia graficzna, w skali „bezzerowej”;

-brak podanego marginesu błędu.

-próba bardzo mała lub wielkość próby nie jest podana

-dane liczbowe podane tylko w procentach.

autor informacji gra na naszych emocjach.

-język przekazu pełen niekonkretnych sformułowań: „może prowadzić do…”, „istnieją przesłanki, by sądzić, że…”, „lekarze mówią, że…”itp.

Przyczyny chemiofobii

• Brak wiedzy i świadomości.• Brak solidnych informacji.• Zalew informatyczny.• Manipulowanie faktami.• Trudności z udowodnieniem, że coś jest

na pewno bezpieczne.• Chęć realizacji własnych interesów (gdy

nie wiadomo o co chodzi, to chodzi o pieniądze!).

Literatura• Bruce N. Ames, Lois Swirsky Gold:

Nowotwory a zanieczyszczenie środowiska: kilka mitów. Wiadomości chemiczne 50 (3-4), str. 317-344, 1996.

• Stephen O. Duke: Natural pesticides from plants. str. 511-517 w Advances in new crops. wyd. Timber Press, Portland, OR, 1990.

• John Emsley: Piękni, zdrowi, witalni. Wyd. CiS, W-wa 2006.

• P. Mastalerz: Ekologiczne kłamstwa ekowojowników. Wyd. Chem. ed II, 2005