Jakten på det okända - om farliga kemikalier i havsmiljön

Många kemikalier som vi människor har skapat och använder i vardagen hamnar så småningom i miljön. En del av dem ansamlas och lagras i fett och andra vävnader hos fisk, fåglar och däggdjur. När vi äter dessa djur kommer kemikalierna tillbaka till oss. Så i princip äter och dricker vi det vi tidigare spola­t bort. Det är ett skäl till att vi måste veta vilka miljö­gifter som finns i havsmiljön, och hur mycket. Men hur gör man för att hitta de ämnen som är farliga för miljön och för oss?

Hur ska man hitta farliga kemikalier i ett hav där det finns hundratusentals olika kemiska ämnen, i en blandning av helt naturliga substanser och sådana som är skapade av människan? Där de flesta är helt ofarliga, men det är avgörande att hitta dem som inte är det. Det är där vår jakt börjar.

Varför är de farliga?

Det första steget i vår jakt är att fundera över VAD vi letar efter. Vi vill hitta farliga kemikalier. Vad är det då som gör somliga kemikalier farliga?

1. Ämnen som kan skada växt- och djurliv eller människor om de kommer ut i miljön är giftiga. De kan exempelvis påverka hälsan eller reproduktionen. Ju mer av giftet som finns desto större effekter får det.

2. Många kemikalier som vi tillverkat tar lång tid för naturen att bryta ned. Därför finns de kvar länge i miljön, och blir allt vanligare om man inte stoppar tillflödet.

3. En del kemikalier ansamlas dessutom i allt högre halter ju högre upp i näringskedjan man kommer. Det kallas för biomagnifiering. Värst drabbade blir rovdjur och vi människor.

De farligaste miljögifterna är sådana som har alla tre egenskaperna; giftiga, stabila och anrikas i näringskedjan.

Vi vill till varje pris undvika en upprepning av det som hände med sälarna och havsörnarna före sekelskiftet. Eftersom de äter mycket fisk drabbades de hårt av miljögifterna PCB och DDT och var nära att utrotas. Strömmingen innehåller fortfarande så höga halter av miljögifter att unga människor avråds från att äta den mer än ett par gånger om året. Foto: Tobias Dahlin/Azote

Var kommer de ifrån?

Man vet sällan i förväg vilka ämnen som hamnar i miljön. Flödet av varor är stort och komplext, och innehållet är ofta mer eller mindre okänt.

Tiotusentals kemikalier används hela tiden; i industrin och på sjukhus, som bekämpningsmedel i jordbruket och som impregneringsmedel för textilier, i våra läkemedel och i de flesta vardagsprodukter vi använder.

Dessutom produceras tusentals nya kemikalier varje år, varav några kan visa sig vara farliga. Myndigheter arbetar hårt med frågan, men ligger ständigt efter industrin. En del farliga ämnen bildas dessutom oavsiktligt, som dioxiner som bildas vid förbränning och PAHer som bildas vid skogsbränder och när man grillar.

Kemikalierna kommer från många olika håll, och kan spridas med luft eller vatten och via växter och djur. De omvandlas ofta under tiden på olika sätt till nya mer eller mindre giftiga ämnen.

Detta leder oss till det andra steget i jakten: HUR gör man för att hitta dessa farliga ämnen?

Tålamod ...

Här möter vi det första problemet: nya ämnen och sådana som blir allt vanligare finns i mycket lägre halter än gamla föro­reningar, och i väldigt mycket lägre halter än naturliga ämnen som till exempel fett. Därför är identifieringen av de förra, i en mix som huvudsakligen består av de senare, en mycket utmanande uppgift. Det krävs både tålamod och detektivarbete.

Tekniken man använder för att hitta det som man inte vet finns kallas non-target screening, alltså en undersökning utan förutbestämt mål.

Man tar sitt prov, exempelvis vatten, sediment, sälspäck eller fisklever. Därefter extraherar man kemikalierna ur provet samt separerar främmande ämnen från naturliga med hjälp av deras olika kemiska och fysikaliska egenskaper. Sedan kör man provet genom en avancerad masspektrometer för att skapa en sorts fingeravtryck av alla de olika kemikalier som finns i provet. Fingeravtrycken kan sedan matchas med de hundratusentals kemikalier som redan finns identifierade i stora databaser.

... och detektivarbete

När man hittar ett ämne som inte finns i databaserna så påbörjas ett riktigt detektiv­arbete för att ta reda på vad det kan vara. Vikten går att räkna ut, och fingeravtryck av liknande ämnen liknar också varandra. När man slutligen vet vad det är för något behöver giftigheten bedömas. Det enklaste är om man kan koppla det nya ämnet till en känd grupp av ämnen. Då är sannolikheten stor att det nya ämnet fungerar på samma sätt och är ungefär lika farligt.

Det tar mycket lång tid att karaktärisera alla ämnen i ett prov, och lista ut vilka som kan tänkas vara farliga. Att sedan verkligen bevisa att något är farligt och få lagstiftare att göra något tar flera decennier.

Nytt sätt att prioritera

I vår forskargrupp ville vi hitta ett snabbare och mer effektivt sätt att hitta just de nya kemikalier som kan bli farliga för havets rovdjur. Vi bestämde oss för att kombinera den utmärkta non-target screening-tekniken med de farligaste kemikaliernas hotfulla förmåga att anrikas i näringskedjan.

Vi undersökte arterna i figuren för att hitta nya kemikalier som anrikas i näringskedjan. Tånglake äter blåmusslor och båda lever i kustzonen, det vill säga nära källan till föroreningar från land. Hos dem kan man därför tidigt hitta nya kemikalier och sådana som kanske bryts ned relativt snabbt. Sälar och tumlare livnär sig huvudsakligen på strömming. De befinner sig oftast i mer öppet hav och hos dem kan man därför hitta de miljögifter som är stabila och inte bryts ned. Illustration: Kristina Stetsiv

Vi tog prover från de djur som visas i figuren. De är allesammans viktiga arter i Östersjöns ekosystem och representerar korta näringskedjor av bytesdjur och rovdjur, från kusten och från mer öppet hav.

När vi väl fått fram fingeravtrycken från masspektrometern av alla de tusentals ämnen som fanns i dessa djur så jämförde vi dem. Vi tittade bara vidare på de kemikalier vars fingeravtryck fanns hos både bytesdjur och rovdjur, och som dessutom fanns i betydligt högre halter hos rovdjuren. På så sätt kunde vi snabbt hitta just de ämnen som anrikas och därmed riskerar att påverka rovdjuren och oss fiskätande människor.

Gamla och nya ämnen

Med vårt nya sätt att prioritera hittade vi snabbt en mängd olika kemikalier som anrikas i Östersjöns rovdjur. Listan innehöll, som förväntat, alla de välkända miljö­gifterna, som PCB och DDT och olika bromerade ämnen.

Mer anmärkningsvärt var att vi också hittade flera ämnen ur grupper som vanligtvis inte anrikas, som polycykliska aromatiska kolväten, terpener och steroider. Dessutom hittade vi några halogenerade ämnen som bildas naturligt i exempelvis brunalger. Slutligen hittade vi ett nytt flamskyddsmedel, Dechlorane 602, som vi var de första att rapportera in som ett ämne som anrikas i Östersjöns rovdjur.

En jakt utan slut

Vår nya prioriteringsmetod kommer att underlätta arbetet med att hitta de farliga kemikalier som riskerar att skada rovdjuren i vårt hav. Förhoppningsvis kan den också bidra till att fler miljögifter kan förbjudas, eller åtminstone regleras, innan de orsakar alltför mycket skada på ekosystemet och folkhälsan.

Så har vår jakt kommit till sitt slut. Vi vet mer om VAD? och HUR? och VILKA? Men även om vi fått några svar kan vi dessvärre inte säga att gåtan är löst. Nya kemikalier tillkommer hela tiden, så jakten på farliga ämnen måste fortsätta.

LÄS MER:
Förutsättningslös analys för att detektera och identifiera nya biomagnifierande organiska föroreningar i Östersjöns toppkonsumenter. Projektbeskrivning
Non-targeted screening workflows for gas chromatography - high-resolution mass spectrometry analysis and identification of biomagnifying contaminants in biota samples. Vetenskaplig artikel
TEXT OCH KONTAKT:
Andriy Rebryk och Peter Haglund, Umeå universitet, Kemiska institutionen
andriy.rebryk snabel-a umu.se

MER LÄSNING

Bild: {{item.image_copyright}}

{{item.item_head}}

{{item.ii_caption}}

Laddar nästa artikel..