تاثیر ضد یخ به روی محیط زیست و انسان

اثرات ضد یخ (اتیلن گلیکول) بر روی بدن انسان!

اتیلن گلیکول برای انسان و سایر حیوانات سمی است و باید با احتیاط به کار گرفته شود و به درستی دفع شود. طعم شیرین آن می تواند منجر به بلعیدن تصادفی آن شود. تشخیص اتیلن گلیکول در بدن دشوار است و باعث ایجاد علائمی می شود از جمله مسمومیت، اسهال شدید و استفراغ که می تواند با بیماری های دیگر اشتباه گرفته شود.

متابولیسم آن باعث تولید اگزالات کلسیم می شود که در مغز ، قلب ، ریه ها و کلیه ها متبلور می شود و به آنها آسیب می رساند. بسته به میزان تجمع سم در بدن می تواند سم بمدت هفته ها یا ماه ها قبل از مرگ در بدن وجود داشته باشد، اما اگر فرد تحت درمان پزشکی مناسب برای مسمومیت قرار نگیرد، طی 72 ساعت مرگ ناشی از نارسایی حاد کلیه منجر می شود. برخی از مخلوط های ضد یخ اتیلن گلیکول حاوی یک عامل تلخ کننده مانند دناتونیوم است تا مصرف تصادفی یا عمدی را از بین ببرد. در ابتدا توسط الکل دهیدروژناز به گلیکولآلدئید متابولیزه می شود ، سپس اکسید شده و به اسید گلیکولیک تبدیل می شود.

افزایش متابولیت ها ممکن است باعث انسفالوپاتی یا بیماری مغزی شود .اثرات متابولیکی 12 تا 36 ساعت پس از مصرف رخ می دهد ، در درجه اول باعث اسیدوز متابولیک می شود که بیشتر به دلیل اسید گلیکولیک تجمع یافته است. علاوه بر این ، به عنوان یک عارضه جانبی در دو مرحله اول متابولیسم ، افزایش غلظت خون اسید لاکتیک در ایجاد اسیدوز لاکتیک رخ می دهد. تشکیل متابولیت های اسیدی همچنین باعث مهار سایر مسیرهای متابولیکی مانند فسفوریلاسیون اکسیداتیو می شود. سمیت کلیه اتیلن گلیکول 24 تا 72 ساعت پس از مصرف رخ می دهد و در اثر سیتوتوکسیک مستقیم اسید گلیکولیک ایجاد می شود. سپس اسید گلیکولیک به اسید گلیوکسیلیک و در نهایت به اسید اگزالیک متابولیزه می شود. اسید اگزالیک به کلسیم متصل شده و بلورهای اگزالات کلسیم را تشکیل می دهد که ممکن است رسوب کرده و به بسیاری از مناطق بدن از جمله مغز ، قلب ، کلیه ها و ریه ها آسیب برساند.

مهمترین اثر تجمع کریستالهای اگزالات کلسیم در کلیه ها است که باعث آسیب کلیه می شود و منجر به نارسایی حاد کلیه الیگوریک یا آنوریک می شود. مرحله محدود کننده سرعت در این آبشار تبدیل گلیکولیک به اسید گلیوکسیلیک است. تجمع اسید گلیکولیک در بدن به طور عمده مسئول سمیت است. ارگانیسم هایی که باید از دمای انجماد زنده بمانند از مواد شیمیایی مختلفی برای جلوگیری از تشکیل بلورهای یخ در سلول ها و بافت های خود استفاده می کنند: گلیسرول یا دی متیل سولفوکسید در حشرات ، گلیسرول یا ترهالوز در سایر مهرگان (نماتدها ، روتیفرها) و پروتئین ها در ماهی های قطب جنوب ضد یخ کار می کند زیرا نقاط انجماد و جوش مایعات خاصیت “جمع کننده” دارند. این بدان معنی است که آنها به غلظت “املاح” یا مواد محلول در محلول بستگی دارند. یک محلول خالص یخ می زند زیرا دمای پایین باعث کاهش سرعت مولکول ها می شود. این اجازه می دهد تا نیروهای جذاب طبیعی بین مولکول ها آنها را گرفته و به ساختارهای سخت بلوری متصل کنند.

اما افزودن نوع دیگری از مولکول به مخلوط ، این نیروهای جذاب را مسدود کرده و از تشکیل ساختارهای بلوری جلوگیری می کند. قبل از اینکه محلول به طور صحیح منجمد شود ، هرچه مقدار املاح بیشتری اضافه شود ، نیاز به کاهش دما است. پایین آوردن نقطه انجماد آب دارای کاربردهای مهندسی و بیولوژیکی زیادی است و چند روش مختلف برای انجام آن وجود دارد. تمام سیستم هایی که گرما تولید می کنند از موتورهای اتومبیل گرفته تا موجودات زنده برای جذب گرما و انتقال آن به مکان دیگری به مایعات خنک کننده نیاز دارند. آب یک ماده خنک کننده بسیار موثر است ، اما در صورت یخ زدن ، می تواند به اندازه کافی منبسط شود تا محفظه سخت موتور و الکترونیک را ترک دهد. برای جلوگیری از انفجارهای یخی هر بار که دما به زیر انجماد می رسد ، از ضد یخ برای تغییر آب به یک محلول شیمیایی متفاوت با نقطه انجماد پایین تر استفاده می کنیم.

اثرات ضد یخ در طبیعت!

از آنجا که سلول های زنده پر از آب هستند ، در معرض خطر تشکیل بلورهای یخ کشنده ای هستند که می توانند سلول را در محیط های زیر صفر متلاشی کنند. اما تعداد کمی از ارگانیسم ها مکانیسم داخلی برای جلوگیری از یخ زدگی و مرگ دارند. برخی از آنها به راحتی قندهای اضافی و مولکول های گلیسرول را در مایعاتی که ساختارهای سلولی خود را تجزیه می کنند و نوعی ضد یخ داخل سلولی ایجاد می شود.

اما برخی ارگانیسم ها “پروتئین های ضد یخ” ویژه ای نیز می سازند. این پروتئین ها به سطح بلورهای یخ بسیار کوچک متصل می شوند و از تبلور مجدد آنها به ساختارهای بزرگتر و کشنده تر جلوگیری می کنند. پروتئین های ضد یخ در باکتری ها ، قارچ ها ، ماهی ها ، گیاهان و حشرات مشاهده شده است. به طور طبیعی ، این پروتئین های ضد یخ را می توان در انواع برنامه های پزشکی و تجاری استفاده کرد. محققان در حال آزمایش پتانسیل خود برای تقویت حفظ اندام های پیوند ، جلوگیری از سرمازدگی و مقاومت ماهی ها و محصولات در برابر درجه حرارت سرما هستند.

اما مهمترین موفقیت در استفاده از پروتئین های ضد یخ ممکن است ایجاد بستنی های نرم و صاف باشد که آن بلورهای یخی آزار دهنده را تشکیل نمی دهند. از این گذشته ، اهمیت هیپوترمی زنده ماندن در مقایسه با لذت بردن از یک لذت کاملاً منجمد و بافتی ، کم رنگ است.

فرق ضد یخ و آب نمک!

مقرون به صرفه ترین خنک کننده آب است اما از آنجا که دمای انجماد زیاد است (0 درجه سانتیگراد) به این دلیل آب فقط در سیستم های تهویه مطبوع و فرآیندهای در دمای مثبت استفاده می شود. در دمای منفی معمولاً از محلول های آبی نمک های مانندNaCl ، CaCl2 و MgCl2 استفاده می شود. خواص حرارتی فیزیکی آب نمک ، از جمله دمای انجماد بستگی به غلظت نمک در محلول دارد با افزایش بیشتر غلظت نمک ، دمای انجماد محلول افزایش می یابد.

وقتی محلول ها خنک می شوند (در هر غلظت) در دمای زیر منحنی منجر به بارش یا یخ یا نمک می شود که غلظت آب نمک را تغییر می دهد. با خنک شدن بیشتر ، این محلول به وضعیتی در نقطه انحلال می رسد که در آن کاملاً یخ زده است. ضدیخ هایی مانند اتیلن گلیکول یا پروپیلن گلیکول که معمولاً در سیستم های خنک کننده اتومبیل به آب اضافه می شوند ، از آسیب رادیاتورها جلوگیری می کنند.

همچنین بخوانید: تایر نرم بخریم یا خشک؟

مواد افزودنی برای جلوگیری از یخ زدگی آب در بنزین معمولاً حاوی متانول یا ایزوپروپانول هستند. ماده اصلی ماده خنک کننده ای که امروزه استفاده می شود اتیلن گلیکول است. اگر به درستی مخلوط شود (50/50 مخلوط ضد یخ و آب ایده آل است) ، اتیلن گلیکول می تواند مایعات رادیاتور را حتی در دمای پایین تر از 30 درجه زیر صفر از یخ زدگی نگه دارد و همچنین مایعات را از دمای جوش تا 275 درجه فارنهایت حفظ کند. به همین دلیل ما در جاده ها و پیاده روها نمک می پاشیم تا یخ در زمستان تشکیل نشود.

نمک و آب در محلول مخلوط می شوند که نقطه انجماد کمتری نسبت به آب دارند ، بنابراین تا زمانی که خیلی سرد نشود دیگر نگران یخ نخواهیم بود. اما به دلایلی که در قسمت بالا ذکر کردیم نمی توانیم از نمک به عنوان ضد یخ در سیستم های خنک کننده مکانیکی استفاده کنیم.

تهیه شده توسط : رسانه صنعت خودرو