Ympäristöbiologia

Ympäristötoksikologia on tieteellistä tutkimusta terveysvaikutuksista, jotka liittyvät altistumiseen myrkyllisille kemikaaleille (taulukko 1), joita esiintyy luonnossa, työ- ja elinympäristössä. Termi kuvaa myös ympäristömyrkkyjen ja toksisuuden hallintaa sekä ihmisten ja ympäristön suojelun kehittämistä.

.

Kemikaaleille altistumisen reitit

Kemikaalien on päästävä elimistöön aiheuttaakseen terveysongelmia. On olemassa kolme pääasiallista ”altistumisreittiä” eli tapaa, joilla kemikaali voi päästä elimistöön.

• Hengitys (sisäänhengitys): Ilmassa olevien kemiallisten kaasujen, sumujen tai pölyjen hengittäminen.
• Iho- tai silmäkosketus: Kemikaalien joutuminen iholle tai silmiin. Ne voivat vahingoittaa ihoa tai imeytyä ihon läpi verenkiertoon.
• Nieleminen (nieleminen): Tämä voi tapahtua, kun kemikaaleja on valunut tai laskeutunut ruokaan, juomiin, savukkeisiin, partaan tai käsiin.

Kun kemikaalit ovat päässeet elimistöön, jotkin niistä voivat kulkeutua verenkiertoon ja päästä sisäisiin ”kohde-elimiin”, kuten keuhkoihin, maksaan, munuaisiin tai hermostoon.

Missä olomuodoissa kemikaalit esiintyvät?

Kemikaalien muodot voivat olla monenlaisia. Ne voivat olla kiinteitä aineita, nesteitä, pölyjä, höyryjä, kaasuja, kuituja, sumuja ja höyryjä. Sillä, missä muodossa aine on, on paljon tekemistä sen kanssa, miten se pääsee elimistöön ja mitä haittoja se voi aiheuttaa. Kemikaali voi myös muuttaa muotoaan. Esimerkiksi nestemäiset liuottimet voivat haihtua ja vapauttaa höyryjä, joita voit hengittää. Joskus kemikaalit ovat muodossa, jota ei voi nähdä tai haistaa, joten niitä ei voi helposti havaita.

Mitä terveysvaikutuksia kemikaalit voivat aiheuttaa?

Saastuttavan aineen akuutti vaikutus (Termi ”saastuttavalla aineella” tarkoitetaan vaarallisia aineita, epäpuhtauksia, saasteita ja kemikaaleja) on vaikutus, joka ilmaantuu nopeasti sen jälkeen, kun on altistuttu suurelle määrälle kyseistä ainetta. Epäpuhtauden krooninen vaikutus johtuu altistumisesta pienille ainemäärille pitkän ajan kuluessa. Tällöin vaikutus ei välttämättä ole heti ilmeinen. Kroonisia vaikutuksia on vaikea mitata, koska vaikutukset saattavat näkyä vasta vuosien kuluttua. Pitkäaikaisen altistumisen tupakoinnille, vähäisen säteilyaltistuksen ja kohtuullisen alkoholinkäytön ajatellaan aiheuttavan kroonisia vaikutuksia.

Vuosisatojen ajan tiedemiehet ovat tienneet, että melkein mikä tahansa aine on myrkyllinen riittävässä määrin. Esimerkiksi elävät organismit tarvitsevat pieniä määriä seleeniä toimiakseen moitteettomasti, mutta suuret määrät voivat aiheuttaa syöpää. Tietyn kemikaalin vaikutus yksilöön riippuu kemikaalin annoksesta (määrästä). Tätä suhdetta havainnollistetaan usein annos-vastekäyrällä, joka osoittaa annoksen ja yksilön vasteen välisen suhteen. Monille aineille on määritetty ihmiselle tappavat annokset henkirikoksia, tapaturmaisia myrkytyksiä ja eläinkokeita koskevien tietojen perusteella.

Annosta, joka on tappava 50 %:lle koe-eläinpopulaatiosta, kutsutaan tappavaksi annokseksi 50 % tai LD-50. LD-50 on määritettävä uusille synteettisille kemikaaleille, jotta niiden myrkyllisyys voidaan mitata. Annosta, joka aiheuttaa sen, että 50 prosentilla populaatiosta ilmenee jokin merkittävä reaktio (esim. hiustenlähtö, hidastunut kehitys), kutsutaan efektiiviseksi 50 prosentin annokseksi tai ED-50:ksi. Joillakin toksiineilla on kynnysarvo, jonka alapuolella altistuneeseen väestöön ei ole havaittavissa vaikutusta.

Ympäristön epäpuhtaudet

Ailman, veden tai maaperän saastuminen mahdollisesti haitallisilla aineilla voi vaikuttaa mihin tahansa ihmiseen tai yhteisöön. Epäpuhtaudet (taulukko 2) ovat usein kemikaaleja, joita esiintyy ympäristössä suurempia määriä kuin mitä siellä luonnostaan olisi. Voimme altistua näille epäpuhtauksille erilaisista asuin-, kauppa- ja teollisuuslähteistä. Joskus haitalliset ympäristön epäpuhtaudet esiintyvät biologisesti, kuten home tai myrkyllinen leväkukinta.

Katsaus joihinkin yleisimpiin vierasaineisiin

Arseeni on luonnossa esiintyvä alkuaine, jota on normaalisti kaikkialla ympäristössämme vedessä, maaperässä, pölyssä, ilmassa ja elintarvikkeissa. Arseenipitoisuudet voivat vaihdella alueellisesti maatalouden ja teollisen toiminnan sekä luonnollisten geologisten prosessien vuoksi. Maanviljelystä ja sulatuksesta peräisin oleva arseeni sitoutuu yleensä voimakkaasti maaperään, ja sen odotetaan pysyvän lähellä maan pintaa satoja vuosia pitkäaikaisena altistumislähteenä. Kromatoidulla kupariarsenaatilla (CCA) käsiteltyä puuta on yleisesti olemassa olevien talojen terasseilla ja kaiteissa sekä ulkorakenteissa, kuten leikkikenttävälineissä. Jotkin maanalaiset pohjavesialueet sijaitsevat kalliossa tai maaperässä, jonka arseenipitoisuus on luonnostaan korkea.

Suurin osa arseenista joutuu elimistöön ruoan tai veden nauttimisen kautta. Juomaveden sisältämä arseeni on ongelma monissa maissa ympäri maailmaa, kuten Bangladeshissa, Chilessä, Kiinassa, Vietnamissa, Taiwanissa, Intiassa ja Yhdysvalloissa. Arseenia voi olla myös elintarvikkeissa, kuten riisissä ja joissakin kaloissa, joissa sitä esiintyy maaperästä ja vedestä imeytymisen vuoksi. Sitä voi joutua elimistöön myös hengittämällä arseenia sisältävää pölyä. Tutkijat ovat havainneet, että arseeni voi pieninäkin pitoisuuksina häiritä elimistön hormonitoimintaa. Arseeni on myös tunnettu ihmisen syöpää aiheuttava aine, joka liittyy iho-, keuhko-, virtsarakon-, munuais- ja maksasyöpään.

Hopea on luonnossa esiintyvä metalli, hyödyllinen kemikaali joissakin tuotteissa ja mahdollinen terveysriski. Elohopeaa esiintyy useissa eri muodoissa; tyypit, joille ihmiset yleensä altistuvat, ovat metyylielohopea ja alkuainelohopea. Alkuainelohopea on huoneenlämmössä kiiltävää, hopeanvalkoista nestettä, josta voi muodostua haitallista hajutonta höyryä. Metyylielohopea on orgaaninen yhdiste, joka voi kertyä pitkäikäisten petokalojen elimistöön. Jotta elohopea ei pääsisi syömäämme kalaan ja hengittämäämme ilmaan, on tärkeää viedä elohopeaa sisältävät tuotteet ongelmajätelaitokseen hävitettäväksi. Yleisiä nykyisin myytäviä tuotteita, jotka sisältävät pieniä määriä elohopeaa, ovat esimerkiksi loistelamput ja nappiparistot.

Vaikka kaloilla ja äyriäisillä on monia ravitsemuksellisia hyötyjä, suurten kalamäärien nauttiminen lisää ihmisen altistumista elohopealle. Raskaana olevat naiset, jotka syövät säännöllisesti runsaasti elohopeaa sisältävää kalaa, ovat vaarassa vahingoittaa pysyvästi kehittyvää sikiöään. Tällaisten äitien lapsilla voi esiintyä motorisia vaikeuksia, aistihäiriöitä ja kognitiivisia puutteita. Kuvassa 1 yksilöidään tyypilliset (keskimääräiset) elohopeamäärät yleisesti kulutetuissa kaupallisissa ja urheilukalastetuissa kaloissa.

Bisfenoli A (BPA) on kemikaali, jota syntetisoidaan suuria määriä käytettäväksi pääasiassa polykarbonaattimuovien ja epoksihartsien valmistuksessa. Polykarbonaattimuoveja käytetään moniin tarkoituksiin, muun muassa joissakin elintarvike- ja juomapakkauksissa, esimerkiksi vesi- ja tuttipulloissa, CD-levyissä, iskunkestävissä turvalaitteissa ja lääkinnällisissä laitteissa. Epoksihartseja käytetään lakkoina metallituotteiden, kuten elintarviketölkkien, pullonkorkkien ja vesijohtoputkien, pinnoittamiseen. Myös jotkin hampaiden tiivistysaineet ja komposiitit voivat osaltaan altistaa BPA:lle. Useimmat ihmiset altistuvat BPA:lle ensisijaisesti ravinnon kautta. Bisfenoli A voi huuhtoutua elintarvikkeisiin säilykkeiden suojaavista sisäisistä epoksihartsipinnoitteista ja kuluttajatuotteista, kuten polykarbonaattiastioista, elintarvikkeiden säilytysastioista, vesipulloista ja tuttipulloista. BPA:n huuhtoutuminen polykarbonaattipulloista nesteeseen voi riippua enemmän nesteen tai pullon lämpötilasta kuin astian iästä. BPA:ta voi löytyä myös äidinmaidosta.

Ftaalit ovat ryhmä synteettisiä kemikaaleja, joita käytetään muovin ja vinyylin pehmentämiseen ja joustavuuden lisäämiseen. Polyvinyylikloridista tehdään pehmeämpää ja joustavampaa lisäämällä ftalaatteja. Ftalaatteja käytetään sadoissa kuluttajatuotteissa. Ftalaatteja käytetään kosmetiikassa ja henkilökohtaisen hygienian tuotteissa, kuten hajuvesissä, hiussuihkeissa, saippuassa, shampoossa, kynsilakoissa ja ihon kosteusvoiteissa. Niitä käytetään kuluttajatuotteissa, kuten joustavissa muovi- ja vinyylileluissa, suihkuverhoissa, tapeteissa, vinyyliminiblindeissä, elintarvikepakkauksissa ja muovikelmuissa. Altistuminen alhaisille ftalaattipitoisuuksille voi johtua ftalaatteja sisältävään muoviin pakattujen elintarvikkeiden syömisestä tai pölyn hengittämisestä huoneissa, joissa on ftalaatteja sisältäviä vinyyliminiblindejä, tapetteja tai hiljattain asennettuja lattioita. Voimme altistua ftalaateille juomalla vettä, joka sisältää ftalaatteja. Ftalaattien epäillään olevan hormonitoimintaa häiritseviä aineita.

Lead on metalli, jota esiintyy luonnostaan maankuoren kivissä ja maaperässä. Sitä syntyy myös fossiilisten polttoaineiden, kuten hiilen, öljyn, bensiinin ja maakaasun, poltossa, kaivostoiminnassa ja teollisuudessa. Lyijyllä ei ole ominaista makua tai hajua. Alkuaineena olevan lyijyn kemiallinen merkki on Pb. Lyijyä käytetään akkujen, putkien, kattotiilien, tieteellisten elektroniikkalaitteiden, sotilaallisten seurantajärjestelmien, lääkinnällisten laitteiden sekä röntgen- ja ydinsäteilyä suojaavien tuotteiden valmistukseen. Sitä käytetään keraamisissa lasitteissa ja kristallilaseissa. Terveyteen liittyvien huolenaiheiden vuoksi lyijy ja lyijy-yhdisteet kiellettiin asuntomaaleissa vuonna 1978, vesiputkissa käytetyissä juotteissa vuonna 1986, bensiinissä vuonna 1995, elintarviketölkeissä käytetyissä juotteissa vuonna 1996 ja viinipullojen tinapinnoitetussa foliossa vuonna 1996. Yhdysvaltain elintarvike- ja lääkevirasto (Food and Drug Administration) on asettanut rajan lyijyn määrälle, jota saa käyttää keramiikassa.

Lead and lead compounds are listed as ”reasonably anticipated to be a human carcinogen”. Se voi vaikuttaa lähes kaikkiin elimistön elimiin ja järjestelmiin. Se voi olla yhtä haitallinen hengitettynä tai nieltynä. Lyijyaltistukselle herkin kehon osa on keskushermosto, erityisesti lapsilla, jotka ovat alttiimpia lyijymyrkytykselle kuin aikuiset. Suuria määriä lyijyä nielleelle lapselle voi kehittyä aivovaurio, joka voi aiheuttaa kouristuksia ja kuoleman; lapselle voi myös kehittyä verianemia, munuaisvaurio, koliikki ja lihasheikkous. Toistuva vähäinen altistuminen lyijylle voi muuttaa lapsen normaalia henkistä ja fyysistä kasvua ja aiheuttaa oppimis- tai käyttäytymisongelmia. Raskaana olevien naisten altistuminen korkeille lyijypitoisuuksille voi aiheuttaa keskenmenon, ennenaikaisia synnytyksiä ja pienempiä vauvoja. Toistuva tai krooninen altistuminen voi aiheuttaa lyijyn kertymistä elimistöön, mikä johtaa lyijymyrkytykseen.

Formaldehydi on väritön, syttyvä kaasu tai neste, jolla on pistävä, tukahduttava haju. Se on haihtuva orgaaninen yhdiste, joka on orgaaninen yhdiste, joka muuttuu helposti höyryksi tai kaasuksi. Sitä syntyy myös luonnostaan pieniä, vaarattomia määriä ihmiskehossa. Ensisijainen tapa, jolla voimme altistua formaldehydille, on hengittää sitä sisältävää ilmaa. Formaldehydiä vapautuu ilmaan formaldehydiä käyttävästä tai valmistavasta teollisuudesta, puutuotteista (kuten lastulevyistä, vanerista ja huonekaluista), autojen pakokaasuista, tupakansavusta, maaleista ja lakoista sekä matoista ja pysyvistä puristekankaista. Kynsilakoista ja kaupallisesti käytetyistä lattianpäällysteistä vapautuu formaldehydiä.

Säteily

Säteily on atomien luovuttamaa energiaa, ja sitä on kaikkialla ympärillämme. Altistumme säteilylle päivittäin luonnollisista lähteistä, kuten maaperästä, kivistä ja auringosta. Altistumme säteilylle myös ihmisen tekemistä lähteistä, kuten lääketieteellisistä röntgensäteistä ja savunilmaisimista. Altistumme vähäiselle säteilylle jopa matkalennoilla, television katselusta ja jopa joistakin rakennusmateriaaleista. Säteilyä ei voi nähdä, haistaa tai maistaa. Jotkin radioaktiiviset materiaalit ovat vaarallisempia kuin toiset. Siksi on tärkeää hallita säteilyä ja radioaktiivisia aineita huolellisesti terveyden ja ympäristön suojelemiseksi.

Radon on radioaktiivinen kaasu, joka on luonnossa esiintyvä, väritön ja hajuton. Se syntyy lähes kaikissa maaperissä esiintyvän uraanin tai toriumin luonnollisesta hajoamisesta. Se kulkeutuu tyypillisesti maan kautta ylöspäin ja kulkeutuu kotiin lattioiden, seinien ja perustusten halkeamien kautta. Sitä voi vapautua myös rakennusmateriaaleista tai kaivovedestä. Radon hajoaa nopeasti ja vapauttaa radioaktiivisia hiukkasia. Pitkäaikainen altistuminen näille hiukkasille voi johtaa keuhkosyöpään. Radon on Yhdysvaltain ympäristönsuojeluviraston mukaan suurin keuhkosyövän aiheuttaja tupakoimattomien keskuudessa ja toiseksi suurin syy tupakoinnin jälkeen.

Attribution

Essentials of Environmental Science by Kamala Doršner on lisensoitu CC BY 4.0. Muokattu alkuperäisestä, jonka on laatinut Matthew R. Fisher.