Ympäristömyrkyt

Tämän sivun tekstit ovat tiivistelmiä ympäristömyrkyt -luentosarjan valikoiduista aiheista. Luennot piti lehtori Martin Lodenius Helsingin yliopiston Bio- ja ympäristötieteiden laitoksella syksyllä 2004.

Tietoihin on suhtauduttava varauksella; ala ei kuulu ydinosaamiseeni. Kannattaa myös lukea laajemmin ympäristömyrkyistä.

Sisällys:

Toksikologia ja ekotoksikologia

Kemikaaliasetuksessa (Asetus 12.7.1993/675 (Finlex)) säädetään kemikaalilain soveltamisesta. Asetuksessa vaaralliset kemikaalit ryhmitellään 15 eri luokkaan, joista yhtenä on ”ympäristölle vaaralliset kemikaalit”. Luokat eivät ole toisiaan poissulkevia, sama aine voi kuulua useaan eri luokkaan.

Toksikologiassa tutkitaan myrkkyjen päästö-vaikutusketjua:

  1. (Päästö – leviäminen – muuttuminen)
  2. Altistus
  3. Absorptio (ravinto, hengitys, iho: ilman absorptiota myrkky ei vaikuta)
  4. Biokemialliset reaktiot (kulkeutuminen, muuttuminen, myrkkyvaikutus)
  5. Poistuminen
  6. (Sekundaarinen päästö)

Toksikologiassa vaikutusta tutkitaan yksilöön tai lajiin (useimmiten ihmiseen) kohdistuvana. Ekotoksikologiassa taas tutkitaan myrkkyjen vaikutuksia populaatioihin ja yhteisöihin. Joskus ekotoksikologiasta rajataan pois ihmiseen kohdistuvien vaikutuksien tutkiminen (von Leeuwen). Useimmiten ekotoksikologia on ihmiskeskeistä: tavoitteena on selvittää mitä vaikutuksia myrkkyjen aiheuttamilla muutoksilla (esim. dioksiinit kaloissa) on ihmiseen. Ekotoksikologia on monitieteistä: se pohjautuu pääasiassa kemiaan, ekologiaan ja toksikologiaan. Myös matematiikkaa käytetään apuna esim. myrkyllisyysarvojen määrittämisessä ja populaatiomalleissa.

Riskinarviointi

Ekotoksikologiassa tähdätään riskien arvioimiseen ja vähentämiseen. Riskillä tarkoitetaan todennäköisyyttä että myrkyn haitta esiintyy. Riskin arvioinnissa käytetään tietoja myrkyn haitallisuudesta (potentiaalista saada aikaan vahinkoa), annoksesta ja altistusajasta. Riskin arvioinnissa käytettäviä käsitteitä ovat mm. määrä-vaste -suhde (vaikutus lisääntyy annoksen lisääntyessä) ja kynnysarvo (pitoisuustaso, jonka alla vaikutus pysyy samana vaikka pitoisuutta kasvatetaan).

Toksisuuden muotoja

  • Akuutti toksisuus: vaikutus tulee esiin lyhyellä altistuksella.
  • Krooninen toksisuus: vaikutus tulee esiin pitkän ajan ja altistuksen kuluessa.
  • Spesifinen toksisuus
    • Karsinogeenit
    • Mutageenit
    • Teratogeenit
    • Lisääntymistoksiinit
    • Immunotoksiinit
    • Neurotoksiinit
    • Dermatoksiinit
  • Ekotoksisuus

Tieto yksin akuutista toksisuudesta (esim. LD50-arvoilla mitattuina; ks. selitys alla) ei välttämättä ole merkityksellistä ympäristönsuojelun kannalta, sillä merkittävät vaikutukset tulevat usein esiin vasta pitkän ajan kuluessa. Tietoja tarvitaan siis myös kroonisesta toksisuudesta.

Mitä pitäisi tutkia?

  • Kemialliset vaikutukset, esim. liukoisuus, yhteisvaikutukset
  • Biohajoavuus, esim. hapenkulutus, lopputuotteet
  • Akuutit testit erilaisilla eliöillä (bakteereista selkärankaisiin)
  • Krooniset testit erilaisilla eliöillä
  • Poistuminen ympäristöstä
  • Teknisiä (käsittely-) ominaisuuksia
  • Kertyminen (bioakkumulaatio) erilaisiin eliöihin
  • Ravinnevaikutus (rehevöittäminen)
  • Vaikutus ja käyttäytyminen maaperässä yms.
  • Fyysiset vaikutukset, esim. kaasunvaihdon estyminen

Myrkyn akuuttia toksisuutta molekyyleille, soluille yms. pienille kohteille on helppo tutkia ja tästä onkin olemassa runsaasti tietoa. Tärkeää olisi kuitenkin ymmärtää myrkyn vaikutukset myös pitkän altistuksen aikana ja suuremmassa mittakaavassa aina ekosysteemitasolle asti. Tällaista tietoa ei kuitenkaan ole paljoa, sillä sen kerääminen on hankalaa, kallista ja hidasta.

Tietoa tarvittaisiin myös erilaisista testieliöistä (mm. L. Torstensson):

  • Standardoidut eliöt, olosuhteet ja tutkimustavat, jotta tulokset olisivat vertailukelpoisia. OECD:lla, EU:lla ja EPA:lla on standarditestejä.
  • Tutkittavalle ekosysteemille tärkeät eliöt
  • Kyseisen aineen ja tilanteen tutkimiseen käyttökelpoiset eliöt

Aineen vaikutus

  1. Rakenteellinen toksisuus: aine aiheuttaa fyysisiä muutoksia (esim. syövyttävät aineet)
  2. Biokemiallinen toksisuus: aine vaikuttaa biologisesti tärkeisiin molekyyleihin
  3. Toiminnallinen toksisuus: aineen vaikutus tunnetaan, mutta sen vaikutustapaa ei (todennäköisesti kuitenkin biokemiallinen).

Vaikutuksen kohde

Vaikutus voi kohdistua mm. hermostoon, hormonitoimintaan, aineenvaihduntaan, tai käyttäytymiseen.

  • Paikallinen toksisuus: vaikutus altistuskohdassa (esim. iholla)
  • Systeeminen toksisuus: aine imeytyy, vaikutus voi kuitenkin keskittyä yhteen kohtaan (esim. maksaan)
  • Epäsuora vaikutus: aine aiheuttaa muutoksia elimistön toiminnassa (esim. karsinogeenit)

Lyhenteitä

  • LD50 (Lethal Dose): annos, jolla aine tappaa puolet koe-eliöistä tietyllä tavalla annettuna ja tietyn ajan kuluessa (esimerkkejä).
  • LD0: suurin annos, jolla aine ei tapa yhtään koe-eliöitä
  • LD100: pienin annos, jolla aine tappaa kaikki koe-eliöt
  • LC (Lethal Concentration): pitoisuus, jolla aine tappaa
  • TD (Toxic Dose): annos, joka aiheuttaa tietyn, tarkemmin määritellyn oireen.
  • EC (Effective Concentration): pitoisuus, joka aiheuttaa tietyn oireen.
  • TL (Tolerance Limit): pitoisuus, jonka testieliöt kestävät ilman näkyviä oireita.
  • LOEL (Lowest Observed Effect Level): alhaisin pitoisuus, joka aiheuttaa tiettyjä vaikutuksia
  • NOEC (No Observed Effect Concentration): suurin pitoisuus, joka ei aiheuta tiettyjä vaikutuksia
  • PNEC (Predicted No Effect Concentration): Mittari johon riskinarvioinnissa pyritään: arvioitu taso, jossa ei esiinny haitallisia vaikutuksia. Määräyksissä yms. käytetään turvamarginaalia: ainetta saa luonnossa esiintyä esimerkiksi enintään 10 % tästä pitoisuudesta.

Hallinnossa ja valvonnassa käytetään usein mittareina akuutin toksisuuden arvoja. Etenkin LD50-arvo on usein käytetty. Yksinään LD50-arvo on kuitenkin epäluotettava mittari: se mittaa vain akuuttia myrkyllisyyttä usein vain yhdellä lajilla ja jättää yhteisvaikutukset huomioimatta. Koe-eläimien käytössä on myös eettisiä ongelmia.

Yhteisvaikutukset: 1+1=3?

Yhteisvaikutuksen muotoja:

  • Erilliset vaikutukset
  • Samansuuntainen vaikutus (synergistinen)
    • Additiivinen: Yhteisvaikutus on vaikutusten summa
    • Potensiivinen: yhteisvaikutus on suurempi kuin vaikutusten summa
  • Vastakkainen vaikutus (antagonistinen)
    • Esim. kalkki ja rikkihappo neutraloivat toistensa vaikutusta

Aineen vaikutus riippuu myös monesta muusta tekijästä, mm. vaikutuskohteen pinta-alasta (esim. bakteerilla ja ihmisellä valtava ero suhteessa tilavuuteen), lajista, eliön ominaisuuksista kuten kunnosta ja iästä, lämpötilasta, happamuudesta tai muista ympäristöolosuhteista. Siksi pelkät laboratoriokokeet eivät voi antaa tarkkaa kuvaa aineen vaikutuksista luonnossa.

Raskasmetallit

Raskasmetallit ovat hankalimpia ympäristömyrkkyjä etenkin niiden pysyvyyden takia. Ne rikastuvat ravintoverkon ylimpiin kuluttajiin, kuten ihmisiin.

”Raskasmetalli” on epämääräinen käsite, ja se voidaan määritellä monin tavoin.

Määritelmiä:

  • Ominaispaino > 5 (tai > 4 tai > 4.5)
  • Alkuaineiden jaksollisessa järjestelmässä laatikko Ti–Bi + Se & Te
  • Kaikki kalsiumia painavammat metallit
  • Happi/typpi/rikkihakuisuuden mukaan (Tämä Nieboerin & Richardsonin määritelmä vuodelta 1980 ei ole saanut laajaa kannatusta)

Raskasmetalleja on ympäristössä luonnollisesti usein hyvin pieninä pitoisuuksina, joskin määrät vaihtelevat. Ihminen on käyttänyt monia raskasmetalleja kauan, joten ympäristöstä löytyy myös vanhoja jäämiä. Eri raskasmetallien ja niiden yhdisteiden pysyvyys vaihtelee huomattavasti. Esim. sulfidit eivät juuri osallistu ekosysteemin toimintaan. Happamoituminen voi kuitenkin aiheuttaa raskasmetallien vapautumista. Esim. kadmium vapautuu herkästi pH-tason laskiessa, kun taas lyijy ja kupari vaativat n. pH-arvon 3–3,5 alkaakseen vapautua suuremmassa määrin. (Näin matala pH-taso on normaaliolosuhteissa hyvin harvinainen, joten massavapautumista ei normaalisti tapahdu.)

Osa raskasmetalleista on eliöille (myös ihmiselle) välttämättömiä pieninä pitoisuuksina. Tällaisia ovat mm. rauta, kupari ja sinkki. Toisia raskasmetalleja taas ei tarvita, esim. kadmiumia, lyijyä ja elohopeaa. Haitalliset raskasmetallit vaikuttavat sitoutumalla biologisesti tärkeään molekyyliin, useimmiten proteiiniin. Eläimillä raskasmetallit vaurioittavat tyypillisesti maksaa, munuaisia tai hermostoa.

Metallotioneiinit

Metallotioneiinit ovat proteiineja, joilla on pienehkö molekyylipaino ja suuri metalli- ja rikkipitoisuus. Niitä muodostuu maksassa, munuaisissa ja pernassa. Metallotioneiinit toimivat solujen sisällä osallistuen elimistön immuunipuolustukseen sitomalla, neutraloimalla, säätelemällä ja ehkä myös kuljettamalla metalleja. Ainakin osa metallotioneiineistä on myrkyllisiä.

Raskasmetallien seuranta

Esim. sammalien, jäkälien ja simpukoiden avulla voidaan arvioida eri alueiden saastuneisuutta. Niiden biomassan raskasmetallipitoisuuksia määrittämällä on tehty karttoja, joissa erilaisten raskasmetallipäästöjen lähteet näkyvät hyvin (esim. kartta sammalten elohopeapitoisuuksista Suomessa).

Raskasmetallien kokonaispäästöt ovat 1990-luvulla vähentyneet Suomessa. Erityisen suurta lasku on ollut lyijyn ja sinkin kohdalla: niiden päästöt vähenivät noin 90 % vuosina 1990–1997 (Ekqvist, SYKE). Toisaalta esim. kromin ja vanadiinin kohdalla vähentyminen on ollut alle 50 %.

Raskasmetallien historiallista käyttöä yhteiskunnassa voidaan tutkia pohjasedimenttien raskasmetallipitoisuuksia mittaamalla. Menetelmässä on kuitenkin omat ongelmansa.

Elohopea (raskasmetalli)

Elohopeaa esiintyy luonnollisesti maa- ja kallioperässä hyvin erilaisina pitoisuuksina. Outokummun sulfidimalmissa elohopeaa voi olla jopa 10 mg/g, Suomen kallioperässä tavallisesti jopa vain 3 ng/g (eli 0,000003 mg/g). Eniten elohopeaa esiintyy elohopeamalmialueilla ja maanjäristysvyöhykkeillä.

Elohopeaa käytetään mm. elektroniikkateollisuudessa, kemianteollisuudessa ja torjunta-aineissa. Elohopea on huoneenlämmössä nestettä, mutta se haihtuu helposti ja voi levitä ympäristöön ilman kautta.

Vaikutukset

Epäorgaaninen elohopea (elohopea sellaisenaan) vaikuttaa akuutisti keuhkoihin ja munuaisiin, pidemmän ajan kuluessa aivoihin. Pitkäaikaisesta altistuksesta johtuvaa sairautta kutsutaan merkurialismiksi ja se voi johtaa kuolemaan tai vakavaan invaliditeettiin.

Orgaaninen elohopea (elohopea sitoutuneena hiiliyhdisteeseen) reagoi herkästi muiden orgaaanisten aineiden kanssa.

Orgaanisia elohopeayhdisteitä:

Metyylielohopea (CH3Hg) syntyy epäorgaanisesta elohopeasta tai muista elohopeayhdisteistä. Tämä voi tapahtua bioottisesti tai abioottisesti ja erilaisissa olosuhteissa.

Metyylielohopea on rasvaliukoinen ja läpäisee solukalvot helposti. Se tuhoaa aivosoluja ja vaikuttaa mm. näkö- ja liikuntakykyyn. Japanissa ns. Minamata-tauti johtui metyylielohopeasta. Metyylielohopean puoliintumisaika on aivoissa 230 vrk, muualla ruumiissa n. 70 vrk.

Metoksietyylielohopea häviää ruumiista selvästi nopeammin kuin metyylielohopea. Se vaurioittaa aivoja ja hidastaa hermoimpulssien kulkua.

Fenyylielohopea ärsyttää ihoa ja vaurioittaa munuaisia. Se erittyy ruumiista nopeasti eikä siten rikastu sellaisenaan ravintoketjussa. Vaarana on kuitenkin fenyylielohopean muuttuminen metyylielohopeaksi.

Elohopea rikastuu vesistöissä. Päijänteen veden elohopeapitoisuus oli pahimmillaankin alle 0,01 ppm. Silloin planktonin elohopeapitoisuus oli 0,01 ppm, pohjasedimentin 0,11, lahnojen 0,6, haukien 1,5 ppm ja vesilintujen 0,24–14 ppm. Yli 1 ppm elohopeaa sisältävien kalojen myynti on kiellettyä, eikä niiden syömistä suositella.

Suomessa elohopeapäästöt sekä -pitoisuudet esim. Itämeren silakassa ovat olleet laskussa, joskin lasku näyttää nyt pysähtyneen. Kalansyönti on suomalaisille suurin elohopealähde.

Minamata-tauti

Japanin Minamatassa paikallisessa kemiantehtaassa käytettiin vuodesta 1950 alkaen metallista elohopeaa, joka päästettiin mereen. Siellä elohopea metyloitui ja rikastui kaloihin, joiden elohopeapitoisuudet olivat pahimmillaan yli 300 ppm. Kalaa syövien sairastumiset alkoivat 1957 ja tuloksena oli yli sata kuollutta ja yli tuhat invalidisoitunutta ihmistä.

Syanidit

Syanidit ovat yhdisteitä, joissa on -CN -ryhmä (hiili- ja typpiatomi) . Syanaateissa on -OCN -ryhmä (happi-hiili-typpi) . Syanidit hapettuvat siten että -CN -ryhmä muuttuu -CNO-ryhmäksi. Syanidin vesiliukoisuus vaihtelee. NaCN on vesiliukoinen kun taas metallisyanidit (kuten Zn(CN2)) liukenevat usein heikosti veteen. Syanidit yleensä hajoavat nopeammin pH:n laskiessa.

Myrkyllisyys

Syanidit estävät hapen siirtymisen kudoksiin estämällä hengitysentsyymien toiminnan. 300 mg (eli 0,3 g) syanidisuolaa nieltynä tai 50–200 mg syaanivetyä on tappava annos ihmiselle. Pienistä syanidiannoksista ihminen toipuu nopeasti elimistön muuttaessa syanidit suhteellisen vaarattomiksi rikkisyanideiksi. Pysyviä sivuvaikutuksia ei silloin synny. Juomaveden suurin sallittu syanidipitoisuus on Suomessa 50 µg/l (eli 0,050 mg/l).

Syanidit ovat erittäin myrkyllisiä kaloille: jo 0,03–0,5 mg litrassa vettä on tappava annos useimmille lajeille. Syanideilla on myös pitkäaikaisia vaikutuksia kalojen lisääntymiseen ja käyttäytymiseen. EPA:n (USA:n ympäristövirasto) kriteerien mukaan makeassa vedessä saa olla syanidia 5,2 µg/l (0,0052 mg/l) ja merivedessä 1,0 µg/l (0,0010 mg/l).

Syanidien myrkyllisyyttä kaloille lisäävät mm.

  • Vähäinen happipitoisuus
  • Korkea lämpötila
  • Matala pH (hieman)
  • Kalan huono kunto

Käyttö ja päästöt

Syanideja käytetään teollisuudessa metallien käsittelyssä (esim. kullan uuttamisessa ja metallien pintakäsittelyssä). Käytetty syanidi on lähinnä NaCN:aa.

Syanideilla on suuri affiniteetti metalleihin ja siksi sitä käytetään mm. metallien erottamiseen malmista (kulta, hopea) tai jätteiden käsittelyyn (kupari, nikkeli, koboltti, molybdeeni). Erityisesti kullan uuttamiseen käytetään maailmalla suuret määrät syanidia. Tällöin aiheutuu suuriakin päästöjä ympäristöön. Syanidijätteitä on myös kaadettu kaatopaikoille, metsiin ja meriin.

Vuonna 2000 Romaniassa (Australia Esmeralda Exploration -yhtiön) kultakaivoksen suuren syanidijätealtaan seinämä murtui ja n. 100 000 m3 syanidipitoista jätevettä valui Tisza-jokeen ja edelleen Tonavaan. Veden syanidipitoisuudet olivat pahimmillaan 1,1 mg/l (eli 1100 µg/l). Tuloksena joen koko eliölajisto kuoli. Syanidipitoista jätevettä on päässyt ympäristöön myös monissa muissa tapauksissa ympäri maailmaa.

Suomessa syanidien käyttö ja päästöt ovat vähenemässä. Vuonna 1992 Suomen syanidipäästöt olivat n. 1,6 tonnia, lähes yksinomaan metalliteollisuudesta. Suomessa esim. Mondo Minerals Oy:n Sotkamon tehtaalta lähtevässä jätevedessä oli syanidia 10 µg/l. Päästöt ovat yleensä pysyneet viranomaisten asettamissa rajoissa. Suomessakin syanideja on päätynyt kaatopaikoille, esim. Helsingin Myllypuroon.

Hajoaminen

Vapaa syanidi hajoaa tai reagoi nopeasti muutamassa tunneissa–päivissä hapettumalla. Hajoamistuotteet voivat olla vähemmän myrkyllisiä mutta pysyvämpiä.

Syanidin pilaama maa-aines voidaan kunnostaa mm. liuottamalla syanidi pois, polttamalla tai mikrobiologisella käsittelyllä. Itsestään syanidi poistuu maaperästä (tai pohjavedestä) usein hitaasti. Esim. rautasyanidi on melko pysyvä hapettomissa ja emäksisissä olosuhteissa.

Akryylinitriili eli vinyylisyanidi

Akryylinitriiliä käytetään mm. tekokuitujen, muovien ja kemikaalien valmistuksessa. Suomessa sitä käytetään lähinnä paperinpäällystyslateksin valmistuksessa.

Akryylinitriili ärsyttää hengitysteitä ja imeytyy suhteellisen hyvin ihon läpi. Se aiheuttaa vaurioita hermostolle, ärsyttää ihoa ja aiheuttaa syöpää. Akryylinitriili ei rikastu ravintoverkkoon.

Pieni määrä akryylinitriiliä hajoaa nopeasti maassa, mutta suurempien määrien sekä hapettomassa ja vesiympäristössä hajoaminen on hidasta. Akryylinitriili kulkeutuu helposti maaperässä ja voi päätyä pohjaveteen.

Isosyanaatit

Isosyanaateissa on reaktiivinen -NCO -ryhmä. Niitä käytetään mm. polyuretaanimuovien valmistuksessa.

Vuonna 1984 Intian Bhopalissa hyönteismyrkkytehtaalla tapahtui suuri myrkkyvuoto turvajärjestelmien pettäessä. Sen tuloksena kolmen vuorokauden sisällä kuoli 3 000 ihmistä ja n. puoli miljoonaa vammautui (moninaisia vammoja, keskenmenoja, todennäköisiä sikiövaurioita).

N-nitrosoamiinit

N-nitrosoamiineissa on N=O -ryhmä. Niitä on mm. kalassa, oluessa ja tupakassa. Ne aiheuttavat mutaatioita ja syöpää.

Torjunta-aineet

Joitain torjunta-ainetyyppejä:

  • Insektisidit (hyönteiset)
  • Fungisidit (sienet)
  • Herbisidit (kasvit/ruohot), arborisidit (puumaiset kasvit)
  • Nematisidit (ankeroiset)
  • Akarisidit (punkit)
  • Molluskisidit (etanat)
  • Rodentisidit (jyrsijät)
  • Bakterisidit (bakteerit), virisidit (virukset)

Kemiallisesti trojunta-aineet voidaan jakaa seuraaviin ryhmiin:

  • Klooratut hiilivedyt
  • Orgaaniset fosforiyhdisteet
  • Karbamaatit
  • Pyretriinit ja pyretrinoidit
  • Fenoksihapot

Torjunta-aineiden ominaisuuksia:

  • Spesifinen vs. laajavaikutteinen
  • Vesi- vs. rasvaliukoinen (vai molempia?)
  • Nopeasti hajoava vs. pitkäikäinen
  • Hajoamistuotteet
  • Muut ainesosat tehoaineen lisäksi

Torjunta-aineiden myynti kasvoi Suomessa 1950-luvulta 70-luvulle, jonka jälkeen käyttömäärät ovat vaihdelleet. Selvästi eniten käytetty torjunta-ainetyyppi on herbisidit, joita käytetään maataloudessa rikkakasvien torjuntaan. Suomessa käytetään vuodessa alle 1 kg torjunta-aineita (tehoainetta) peltohehtaaria kohden, kun Keski-Euroopassa käytetään yleisesti moninkertaisia määriä, huippuna Belgiassa yli 12 kg/ha.

Orgaaniset fosforiyhdisteet

Orgaanisia fosforiyhdisteitä ovat mm. malationi, parationi ja glyfosaatti.

Karbamaatit

Karbamaatit ovat koliiniesteraasi- inhibiittoreita: ne vaikuttavat estämällä hermosoluissa toimivan koliiniesteraasin toiminnan. Karbamaatit hajoavat helposti eivätkä rikastu. Hyönteisille voi kehittyä vastustuskyky karbamaatteja vastaan.

Fenoksihapot

Fenoksietikkahapot ovat herbisidejä. Niistä 2,4,5-T on tullut tunnetuksi dioksiiniepäpuhtauksien takia.

Toleranssi ja resistenssi

Toleranssilla tarkoitetaan eliön luontaista sietokykyä jotain ainetta kohtaan. Resistenssillä tarkoitetaan evoluution kautta kehittynyttä vastustuskykyä.

Ensimmäisen kerran resistenssi havaittiin DDT:lle vastustuskykyisessä huonekärpäsessä vuonna 1946. Sen jälkeen resistenssitapaukset yleistyivät nopeasti. Esim. Ceylonissa malaria oli vuonna 1962 melkein hävinnyt malariasääskien myrkytyksen ansiosta mutta palasi nopeasti kun sääskille kehittyi resistenssi torjunta-aineita vastaan. Vuonna 2000 resistenttejä hyönteislajeja tunnettiin jo yli 500. 1970-luvulta lähtien resistenssiä on kehittynyt myös taudinaiheuttajille ja rikkakasveille.

Resistenssi voi muodostua yhtä torjunta-ainetta vastaan tai samalla mekanismilla toimivaa aineryhmää vastaan. Rinnakkaisresistenssillä (cross resistance) tarkoitetaan sitä että resistenssi on kehittynyt ilman altistusta kyseiselle aineelle. Multiresistenssillä tarkoitetaan useamman resistenssin kehittymistä yhtä aikaa.

Resistenssin syntymekanismeja:

  • Torjunta-aineita hajottavien entsyymien määrän kasvaminen
  • Eliön entsyymien muuttuminen niin että torjunta aine ei vaikuta niihin
  • Ihon muuttuminen vaikeammin torjunta ainetta läpäiseväksi
  • Eläimen sopeutuminen välttämään torjunta-ainepitoista ravintoa.

Resistenssi voi myös väistyä kun torjunta-aine altistus lopetetaan.

Orgaaniset klooriyhdisteet

Kloorattuja hiilivetyjä ovat mm. DDT, PCB, sekä polyklooratut dioksiinit ja furaanit. Kloorattuja hiilivetyjä on luonnossa hyvin vähän.

Lyhenteitä:

  • PCA = Polykloorattu aromaattinen yhdiste
  • PHA = Polyhalogenoitu aromaattinen yhdiste
  • OCl/TOCl = (Kokonais) orgaaninen kloridi
  • AOX = Adsorboituva orgaaninen halogeeniyhdiste (aktiivihiileen adsorboituva)
  • EOCl = Poistettavissa oleva orgaaninen kloori

Klooriyhdisteitä käytetään koska ne ovat hyvin reaktiivisia ja syntyvät yhdisteet ovat yleensä hyvin pysyviä. Klooriyhdisteet ovat rasvaliukoisia. Myös muilla halogeeniyhdisteillä on samankaltaiset ominaisuudet.

Kloorattuja liuottimia on käytetty mm. teollisissa pesuaineissa. Monet niistä ovat haihtuvia, otsonikerrosta tuhoavia sekä mutaatioita ja syöpää aiheuttavia. Kloorattujen liuottimien käyttö on vähenemässä Suomessa. Montrealin pöytäkirjan mukaan hiilitetrakloridin ja 1,1,1-trikloorietaanin käyttö oli lopetettava teollisuusmaissa kokonaan vuonna 1996 ja kehitysmaissa asteittain vuoteen 2015 mennessä.

Klooratuista hiilivedyistä fotokemiallisesti (”luontaisesti”) syntyvää trikloorietikkahappoa (TCA) on käytetty kauan rikkakasvimyrkkynä. Sen epäillään olevan osasyynä metsäpuiden neulasvaurioissa. Pohjois-Suomen neulasissa on enemmän TCA:ta kuin Keski-Euroopassa (Kuola, kaukokulkeuma?).

Heksaklorofeeni oli aikaisemmin hyvin yleinen hygieniatuotteissa. Ranskassa se on aiheuttanut vauvakuolemia yliannostuksesta johtuen ja Ruotsissa ilmeisesti synnynnäisiä vammoja sairaalahenkilökunnan lapsissa. Nykyään heksaklorofeeniä saa vain lääkemääräyksellä rajoitettuun käyttöön.

Klooribentseenejä ((P)CBz) on käytetty muuntajissa. Ne ovat limakalvoja voimakkaasti ärsyttäviä sekä aiheuttavat mm. pahoinvointia. Pidemmän ajan kuluessa ne aiheuttavat mm. syöpää ja elinvaurioita. Klooribentseenit ovat myrkyllisiä vesieliöille, hajoavat luonnossa hitaasti ja kerääntyvät eliöihin jonkin verran.

Klooriyhdisteitä käytetään myös pieneliöiden tappamiseen juomavedestä ja sellun valkaisuun. Teollisuus on aiheuttanut klooripäästöjä jo yli sadan vuoden ajan, mutta viime aikoina päästöt ovat vähentyneet (esim. metsäteollisuudessa 90% 1990-luvun aikana).

Itämereen metsäteollisuudesta päätyvien klooriyhdisteiden määrä on vähentynyt 1980-luvun alkupuolelta melkein nollaan. Veden ja sedimentin klooripitoisuudet reagoivat kuitenkin huomattavalla viiveellä: pitoisuuksien arvioidaan vähentyvän puoleen noin vuoteen 2020 ja neljäsosaan noin vuoteen 2050 mennessä.

Kloorifenolit ovat happamia, rasvaliukoisia (muutamat vesiliukoisia) ja pysyviä yhdisteitä. Rasvaliukoisina ne imeytyvät helposti ihon läpi. Altistua voi myös ruoan ja hengitysilman kautta. Kloorifenolit ovat solumyrkkyjä, jotka häiritsevät solujen energiankäyttöä. Ne aiheuttavat iho-oireita, elintoimintojen kiihtymistä ja niiden epäillään aiheuttavan syöpää.

Suomessa kloorifenoleita käytetään erityisesti sahoilla, joita on Suomessa yli 10 000. Vedessä ne absorboituvat partikkeleihin ja sedimentoituvat, osa kuitenkin rikastuu eliöihin. Ne hajoavat hitaasti monin eri tavoin, bioottisesti paljon nopeammin kuin kemiallisesti. Muutama vedenottamo on suljettu niiden alueella sijainneiden vanhojen sahojen aiheuttamien päästöjen takia. Esim. Kärkölän sahan palo vuonna 1976 aiheutti alueen pohjavesien kloorifenolipitoisuuden nousun 14-kertaaiseksi suurimpiin sallittuihin arvoihin verrattuna.

Polykloorattuja naftaleeneja, paraffiineja ja terfenyylejä (yhteensä kymmeniä yhdisteitä) käytetään mm. muoveissa, palontorjunnassa, hydarulisissa nesteissä, eristeissä ja puunsuoja-aineissa. Osa niistä on hyvin pysyviä ja rikastuvat tehokkaasti mm. kalasääskeen.

Bromattujen difenyylieetterien (PBDE) pitoisuudet ovat nousussa. niitä käytetään mm palontorjunta-aineina (tietokoneissa ym.).

Pentaklooritioanisoli on pysyvä yhdiste, jota on todettu Itämeren hylkeissä. Se saattaa olla HCB:n tai PCP:n hajoamistuote.

BCPS:aa käytetään maaleissa ja muoveissa. Se on hyvin pysyvä yhdiste ja sitä on todettu Itämeren eläimissä.

TCPM:aa on todettu hylkeissä ainakin USA:ssa ja Itämeressä.

Klooriyhdisteiden jäämät (esim. äidinmaidossa) ovat yleensä pienenemässä. Erityisesti palontorjunta-aineina käytettävät bromattujen difenyylieetterien käyttö on kuitenkin kasvamassa.