Auringonvalo hajottaa haitallisia kemikaaleja meressä

06.09.2011

Dosentti Anssi Vähätalon johtama ryhmä tutkii orgaanisia haitta-aineita ja niiden valokemiallista hajoamista Itämeressä ja muissa luonnonvesissä. Mikrobit hajottavat heikosti tai eivät lainkaan useita orgaanisia haitta-aineita, kuten halogenoituja yhdisteitä, jotka sisältävät mm. klooria ja bromia. Auringonvalon avulla monet näistä yhdisteistä voivat sen sijaan hajota.

”Olemme valinneet tietoisesti tutkimustemme kohteiksi yhdisteitä, joita biologia ei hajota ja joilla on potentiaalia valokemialliseen hajoamiseen. Tällaisia yhdisteitä ovat esimerkiksi bromatut palonestoaineet, joita löytyy ympäristöstä maapallon joka kolkasta sekä myös ihmisen verenkierrosta”, Vähätalo kertoo.

Bromatut palonestoaineet ovat hyviä ja tarpeellisia kemikaaleja, sillä ne estävät tulipaloja. Esimerkiksi vielä parikymmentä vuotta sitten televisioita syttyi herkästi tuleen ja monia huoneistoja tuhoutui. Television muoviosiin lisättyjen palonestoaineiden ansioista tulipalot ovat tänä päivänä harvinaisia.

Bromatut yhdisteet voivat haihtua kiinteästä aineesta ilmaan ja kulkeutua ilmavirtojen mukana myös sinne missä niitä ei käytetä, esimerkiksi arktisille alueille. Pieninä pitoisuuksina palonestoaineet eivät ole välittömästi myrkyllisiä, mutta niillä on mm. neurotoksisia vaikutuksia.

Yhdisteet kertyvät ravintoverkoissa esimerkiksi kasviplanktonin kautta kaloihin, merilintuihin ja jääkarhuihin asti. Jääkarhuista on mitattu bromattuja palonestoaineita ja suuri joukko muitakin haitta-aineita, joiden on arveltu aiheuttaneen jääkarhuille monenlaisia sairauksia.



Haitta-ainepitoisuudet jääkarhuissa ovat korkeat, sillä huippupetona se saa koko ravintoverkon keräämän kemikaalicocktailin. Vähätalon ryhmän tutkimukset paljastavat yhden tärkeän syyn siihen, miksi jääkarhuihin kertyy huomattavasti bromattuja palonestoaineita ja muitakin haitta-aineita.

Pohjoisessa  haitta-aineet hajoavat hitaasti

”Tutkimuksessamme selvitimme neljä tai viisi bromiatomia sisältävien palonestoaineiden, difenyylieettereiden, valokemiallista hajoamissa valtameressä ja Itämeressä malleillamme. Mallimme perustuvat yhdisteiden valokemialliseen reaktiivisuuteen, auringon valon määrään ja pintaveden sekoittumiseen merissä. Yhdisteiden hajoamisnopeus riippuu suoraan valon määrästä. Tropiikissa, jossa aurinko paistaa tasaisesti ympäri vuoden, neljä ja viisibromiset haitta-aineet hajoavat nopeasti Atlantin valtameren pintavesissä.”

Jääkarhujen kotikonnut kuten Itämeremmekin sijaitsevat pohjoisessa. Pohjoisessa bromattuja palonestoaineita hajottavaa auringon ultraviolettivaloa on niukasti keväällä ja syksyllä eikä juuri lainkaan pitkän kylmän talven aikana. Pohjoisissa oloissa auringonvalon hajottamisprosessi toimii huonosti eikä vuotuinen laskeuma neljä- ja viisibromisia palonestoaineista ehdi hajoa merivedessä kalenterivuoden aikana. Koska auringon valo ei pysty käytännössä hajottamaan pohjoisiin vesiin joutuneita myrkyllisiä palonestoaineita, ne kertyvät ravintoverkkoihin ja lopulta suuriksi pitoisuuksiksi jääkarhujen kudoksiin.

"Havaitsimme auringon säteilyn hajottavan kemikaaleja hitaammin Itämeressä kuin valtameressä. Itämeren yksi erikoispiirre valtameriin nähden on joista peräisin olevan humusaineiden suuri määrä. Näiden ultraviolettisäteilyä tehokkaasti absorboivien luonnonyhdisteiden johdosta ultraviolettisäteily ei pääse tunkeutumaan juuri pintaa syvemmälle. Tämä taas hidastaa entisestään haitta-aineiden valokemiallista hajoamista".

”Vuonna 2001 bromattuja palonestoaineita tuli Itämereen 236 kiloa. Kyseessä ei onneksi ole mikään valtava määrä, mutta koska nämä yhdisteet eivät hajoa helposti, ne jäävät Itämereen ja kertyvät ravintoverkoissa”, Vähätalo toteaa ja jatkaa: ”Pitää myös ottaa huomioon se, että bromatut palonestoaineet ovat vain yksi osa Itämeren kemikaalikimaraa”.

Auringonvalo ekosysteemin palveluksessa

Auringonvalon aiheuttama hajoaminen on luonnollinen prosessi ympäristössämme ja näkyy eri tavoin arjessamme. Esimerkiksi olut- tai punaviinipullonvärillinen lasi on suunniteltu suojaamaan juomia valokemialliselta hajoamiselta. Kesäkalusteet hajoavat lopulta päreiksi, jos ne jätetään huoltamatta auringon armoille. Valo hajottaa orgaanisten yhdisteiden sidoksia ja pilkkoo suuria molekyylejä pieniksi. Valo voi mineralisoida eli hajottaa alkutekijöihinsä esimerkiksi orgaanisia maaliyhdisteitä.

”Nyky-yhteiskunnassamme luontokin halutaan nähdä hyödykkeenä. Luonnon omat mikrobit ja valokemiallinen hajoaminen ovat osa ekosysteemipalvelua, jossa luonto auttaa ihmisiä pääsemään eroon ympäristöön laskemistamme myrkyistä.”

Valokemiallinen hajoaminen uusien kemikaalien testauksessa

Vähätalo kertoo, että kemikaaleja testataan paljon, esimerkiksi biohajoavuustestein ja toksisuustestein, mutta valokemiallisen hajoavuuden testiä ei tällä hetkellä vaadita. Testaus on toki aika raskasta ja aikaa vievää toimintaa kemikaaliteollisuudelle, kun erilaiset ympäristövaikutukset pitää selvittää.

”Monesti biologien ja ympäristötutkijoiden valitettava tehtävä on todeta kemikaalien aiheuttamia haittavaikutuksia ympäristössä. Voisimme kuitenkin varautua taistelemaan ympäristön kemikalisoitumista vastaan jo etukäteen. Malliemme avulla pystytään laskemaan tarkasti eri haitta-aineiden valokemialliset hajoamisnopeudet ympäristössä. Mallien avulla voisimme ennustaa valokemiallisen puoliintumisen jo etukäteen kemikaaleille, joiden käyttöönottoa vasta harkitaan. Näiden tutkimusten avulla voisimme estää sellaisten kemikaalien käyttöönoton, joiden biokemiallinen ja valokemiallinen hajoavuus ympäristössä on huono.”

Itämerta kohdeltava kuin kukkaa kämmenellä

Itämeri on Vähätalon mukaan muita merialueita herkempi kemikalisoitumiselle myös pohjoisen sijaintinsa ja valon vähyyden vuoksi. Pimeään vuodenaikaan valokemiallista hajoamista ei tapahdu lainkaan. Päästöjä pitäisikin pyrkiä minimoimaan.

”Meidän ei tarvitsisi olla niin tarkkana, jos ekosysteemipalvelu toimisi kunnolla. Itämerta on tässäkin suhteessa kohdeltava kuin kukkaa kämmenellä. Kemikaaleista ei tarvitse päästä kokonaan eroon, vaan niitä pitää käyttää harkiten. Olisi hullua ajatella, ettemme voisi käyttää esimerkiksi lääkkeitä. Itämeren kannalta on tärkeää päästöjen vähentämisen lisäksi etsiä hyviä vaihtoehtoja haitallisiksi osoittautuneille kemikaaleille”, Vähätalo päättää.

Lisätietoja:

Anssi Vähätalon tutkimusryhmän kotisivut:

http://www.helsinki.fi/environmentalphotochemistry/index.htm

Lisätietoa bromatuista palonestoaineista:

http://www.ymparisto.fi/default.asp?node=633&lan=fi

Aronia Instituutti Tammisaaressa Novia ammattikorkeakoulun ja Åbo Akademin yhteydessä:

http://www.novia.fi/aronia-english/

 
Teksti: Risto Alatarvas
Kuvat: Risto Alatarvas ja Pixmac.fi