Dioksiinit ja PCB-yhdisteet

Tämä sivu on ensyklopedia-artikkeli. Sivutunniste: Op_fi1659
Moderaattori:Ei ole (katso kaikki) Kuinka ryhtyä moderaattoriksi? Sivun edistymistä ei ole arvioitu. Arvostuksen määrää ei ole arvioitu (ks. peer review).
Lisää dataa {{#opasnet_base_link:Op_fi1659}}

Kansanterveyslaitoksen julkaisuja B17/1999

Dioksiinit ja PCB-yhdisteet – yleiskatsaus

Erityisesti ammattilaisten käyttöön kooneet Jouko Tuomisto, Terttu Vartiainen ja Jouni T. Tuomisto

Kansanterveyslaitos, ympäristölääketieteen osasto
Kuopio 1999

Oppaan rakenne

Kirjasen tarkoituksena on antaa tietoa PCB-yhdisteistä ja dioksiineista siinä muodossa kuin lukija sitä tarvitsee: lukijan ei tarvitse käydä läpi kaikkia tieteellisiä yksityiskohtia mutta tarvittaessa hän saa tarkkaakin tietoa. Siksi opas on rakenteeltaan tietosanakirjan kaltainen; lyhyen johdantojakson jälkeen tieto on esitetty hakusanoittain aakkosjärjestyksessä. Joissain kohdin viitataan lisätietolähteisiin ja alan perusteoksiin. Koska dioksiinia käsittelevä kirjallisuus sisältää runsaasti sellaista sanastoa ja määritelmiä, jotka eivät kuulu jokapäiväiseen kielenkäyttöön, oppaassa pyritään antamaan myös tärkeää yleistietoa pikogrammamitoista farmakokinetiikkaan, joka tutkii kemikaalien kohtaloa ja käyttäytymistä ihmiskehossa. Toimittajat toivottavat lukijoille kiinnostavaa retkeä vuoden kemikaalien kiehtovaan maailmaan. Opas on luettavissa myös ajantasalla pidettävänä www-versiona osoitteessa http://www.ktl.fi/dioxin/. Kommentit ja parannusehdotukset ovat tervetulleita: ota yhteyttä sähköpostitse Jouko.Tuomisto@ktl.fi.

Jouko Tuomisto
Terttu Vartiainen
Jouni T. Tuomisto

Yleistä

Polyklooratut bifenyylit eli PCB-yhdisteet ovat ryhmä öljymäisiä ja stabiileja kemikaaleja, joita on stabiiliutensa ja vähäisen syttymisherkkyytensä takia käytetty eristysaineena sähkölaitteissa (muuntajissa ja kondensaattoreissa), muovien pehmittimenä sekä lukuisissa muissa teollisissa käyttötarkoituksissa. Niiden stabiilisuus on tekninen etu, mutta stabiilisuudesta myös johtuu, että PCB:t ovat äärimmäisen pysyviä ympäristössä. Ne myös sisältävät pieniä määriä dioksiiniepäpuhtauksia, erityisesti PCDF-yhdisteitä, joista jotkut ovat huomattavasti myrkyllisempiä kuin itse pääkemikaalit.

PCB-yhdisteiden tuotanto ja käyttö on lopetettu useimmissa maissa, mutta sähkölaitteissa, muovituotteissa, rakennuksissa (esim. muovimatoissa, saumausaineissa) sekä ympäristössä on edelleen runsaasti yhdisteitä. Koska PCB-yhdisteitä pidetään ongelmajätteenä, niiden hävittäminen on kallista. Siksi PCB-yhdisteitä yritetään joskus hävittää sekoittamalla niitä muihin ongelmajätteisiin. Tämä on johtanut kahteen vakavaan ympäristöonnettomuuteen, jotka tunnetaan nimillä Yusho (Japanissa) ja Yu-Cheng (Taiwanissa). Molemmat tapaukset aiheutuivat kontaminoituneesta riisiöljystä, joka vaikutti ihmisten terveyteen monin tavoin.

Polykloorattuja dibentso-p-dioksiineja (PCDD) ja niiden sukuisia halogenoituja aromaattisia hiilivetyjä (esim. PCDF) kutsutaan usein ”dioksiineiksi”. Ne ovat kaikkialla läsnä olevia ympäristösaasteita. Jotkut niistä, esimerkiksi TCDD (2,3,7,8-tetraklooridibentso-p-dioksiini), ovat kaikkein myrkyllisimpiä tunnettuja synteettisiä yhdisteitä. Ne ovat erittäin stabiileja kemiallista ja mikrobiologista hajoamista vastaan ja ovat siten pysyviä ympäristössä. Ne ovat rasvaliukoisia ja bioakkumuloituvat siten kudosten lipideihin sekä ravintoketjuun. Nämä ominaisuudet lisäävät niiden mahdollista haittaa ihmisille ja eläimille.

Dioksiineja syntyy palamisessa

PCDD/F-yhdisteiden suurin uusi (de novo) lähde on palamisprosessit kuten jätteidenpoltto sekä metallin sulattaminen ja jalostaminen. Euroopassa Itämeri on tärkeä PCB- ja dioksiininielu. Viimeaikaiset tutkimukset ovat kuitenkin paljastaneet suuria paikallisia ongelmia, joiden syynä on lähinnä kloorifenolien tuotanto ja niiden käyttö puutavaran kyllästämisessä. Kaikkein saastuneimmilla alueilla PCDD- ja PCDF-yhdisteiden pitoisuudet maaperässä ja sedimenteissä ovat uskomattoman korkeita. Vaikeasti ennakoitava lähde on myös vanhat muuntajat ja kondensaattorit, jotka voivat sisältää useita kiloja PCB-yhdisteitä ja satoja milligrammoja PCDD/F-yhdisteitä.

Ihmiset altistuvat PCB-yhdisteille ja dioksiineille pääasiallisesti ravinnon'kautta, ja erityisesti rasvapitoinen ravinto kuten maitotuotteet (voi, juusto, rasvainen maito), liha, kananmunat ja kala ovat tärkeitä lähteitä. Tällä hetkellä elimistön keskimääräinen dioksiinikuorma on noin 30–60 ng/kg (I-TEQ rasvassa; pg/g = ng/kg) tai 300–600 ng (I-TEQ) henkeä kohden. Nämä arvot ovat lähellä niitä matalimpia pitoisuuksia, joilla arvellaan olevan vaikutuksia terveydelle. Jotkutalaryhmä't (kuten äidinmaitoa saavat lapset ja runsaasti kalaa syövät ihmiset) saattavat altistua enemmän näille yhdisteille ja ovat siten suuremmassa riskiryhmässä. Dioksiinipitoisuuksia on seurattu kahdessa WHO:n kansainvälisessä tutkimuksessa. Niiden mukaan Keski-Euroopassa äidinmaidon pitoisuudet ovat laskeneet lähes 40 ng:sta/kg (TEQ maitorasvassa) noin 20 ng:aan/kg vuosina 1987–1993. Pitoisuuksien lasku ympäristössä johtuu PCB-yhdisteiden käytön lopettamisesta ja polttotekniikan kehittymisestä.

Dioksiinit ja jotkut PCB-yhdisteet aiheuttavat monia myrkkyvaikutuksia

Dioksiinit aiheuttavat monia erilaisia biokemiallisia ja myrkyllisiä vaikutuksia koe-eläimille. Vaikutukset vaihtelevat eläimen lajin, kannan, sukupuolen, iän ja kudostyypin mukaan. Monet dioksiinikongeneerit (johdannaiset, joilla on sama perusrakenne) näyttävät saavan aikaan samantyyppisiä muutoksia, vaikka kongeneerit ovat voimakkuudeltaan erilaisia.

TCDD toimii koko kemikaaliryhmän vertailukohteena. Vaikutusten mekanismit ovat yhä epäselviä, mikä rajoittaa rationaalista riskinarviointia. Yhteinen nimittäjä vaikuttaa kuitenkin olevan niin kutsuttu Ah-reseptori (AHR), joka välittää TCDD:n biologiset vaikutukset solun sisällä. Joidenkin kaikkein myrkyllisimpien PCB-yhdisteiden toksisuus on dioksiinien kaltaista ja perustuu Ah-reseptorien toimintaan, mutta esimerkiksi PCB-yhdisteiden keskushermostovaikutuksista joidenkin arvellaan välittyvän eri mekanismilla.

Akuutille toksisuudelle tyypillistä on eri lajien herkkyyden poikkeuksellisen laaja vaihtelu. Marsuille TCDD on tunnetuista synteettisistä yhdisteistä myrkyllisin: sen LD50-arvo (annos, joka tappaa 50 % koe-eläimistä) on vain noin 0,001 mg/kg, kun taas hamsterit sietävät kemikaalia 1–5 mg/kg. Jopa saman lajin sisällä eri kannat saattavat vaihdella yhtä paljon: rottien LD50-arvot vaihtelevat 0,01:stä >10 mg:aan/kg. Syitä näille lajien välisille ja sisäisille eroille ei tunneta tarkasti. Suurista kerta-annoksista seuraa erikoinen näivettymisoireyhtymä: eläimet ovat anorektisia ja menettävät painoa, ja tätä seuraa myrkkyvaikutus monissa elimissä. Eräät pienellä annoksella tuotetut oireet eivät vaihtele lajien välillä niin paljon kuin kuolevuus ja näivettyminen. Yksi TCDD-herkimmistä kohteista näyttää olevan kehittyvän sikiön lisääntymiselimet.

Dioksiinit ja PCB-yhdisteet akkumuloituvat ihmiselimistöön

Näiden kloorattujen yhdisteiden kohtalo elimistössä on poikkeuksellinen. Koska ne ovat rasvaliukoisia eivätkä käytännössä liukene lainkaan veteen, ne eivät erity virtsaan. Elimistö ei myöskään voi metaboloida niitä. Erittyminen on niin hidasta, että niiden nk. puoliintumisaika on vuosia, eli kestää monta vuotta, ennen kuin 50 % yhdisteestä on poistunut elimistöstä. Dioksiinit ovat seoksia, joiden jokaisella yhdisteellä on oma puoliintumisaikansa. Peukalosääntönä voidaan kuitenkin pitää, että keskimääräinen puoliintumisaika on 10 vuotta. Näin pitkän puoliintumisajan takia dioksiinit ovat voimakkaasti kumuloituvia yhdisteitä, eli ne kertyvät kehoon vuosikymmenten kuluessa jo matalilla altistustasoilla. Siksi on tärkeää, että yhdisteiden pitoisuudet ruuassa pidetään mahdollisimman pieninä. Jatkuva altistuminen kontaminoituneelle ruualle saattaa pitkällä aikavälillä johtaa hyvin korkeaan elimistön kuormaan. Toisaalta kertyminen on niin hidasta, että tasapainoisen tilan saavuttaminen kestää 40–50 vuotta. Tässä vakaassa tilassa elimistön kuorma (kemikaalin kokonaismäärä kehossa) on noin 5000 päiväannosta. Siten lyhytaikainen altistus sellaisille pitoisuuksille, jotka ylittävät raja-arvot jopa kymmen- tai satakertaisesti, ei merkittävästi muuta vuosikymmenten saatossa kertynyttä elimistön kuormaa.

Ihmisillä altistuminen korkeille dioksiinipitoisuuksille on yhdistetty monenlaisiin terveysvaikutuksiin kuten mielialan vaihteluihin, kognitiivisen suorituskyvyn alenemiseen, diabetekseen, valkosolumuutoksiin, hammaskiilteen vaurioihin, endometrioosiin, syntyvien lasten sukupuolijakauman naisvoittoisuuteen sekä alentuneisiin testosteronipitoisuuksiin ja (vastasyntyneillä) kohonneisiin tyroksiinipitoisuuksiin. Toistaiseksi on todistettu ainoastaan vaikutus klooriaknen esiintymiseen. Eniten julkisuutta saanut huolenaihe on syöpä, ja kansainvälinen syöväntutkimuskeskus IARC luokitteli TCDD:n äskettäin ihmiskarsinogeeniksi. Toinen yhteiskunnallinen huolenaihe on mahdolliset vaikutukset sikiön kehitykseen. Eräät tulokset viittaavat äidinmaidon välityksellä dioksiinille altistuneiden lasten kehityshäiriöihin ja hampaiden mineralisaation häiriöihin.

Riskinarviointi on vaikeaa

Dioksiinien riskien arvioinnissa on vaikeaa arvioida näiden erittäin myrkyllisten aineiden todellisia vaikutuksia niinä hyvin matalina pitoisuuksina, joille ympäristössä altistumme. Meillä on runsaasti tietoa kemikaalien pitoisuuksista ympäristössä, niiden tasoista ihmisissä ja epidemilogisista tutkimuksista epäsuorassa altistumisessa, niiden vaikutuksista erikokoisina annoksina eläimissä sekä tietyistä biokemiallisten reittien ominaisuuksista. Kuitenkin olemassa on vain harvoja tutkimuksia, jotka ovat olennaisia arvioitaessa kemikaalien riskejä ihmisille. Tästä syystä tiedeyhteisö on erimielinen siitä, ovatko dioksiinien nykyiset ympäristöpitoisuudet todellinen riski. Suositukset dioksiinien hyväksyttävästä päiväannoksesta vaihtelevatkin maasta toiseen jopa tuhatkertaisesti. Melko yksimielisiä ollaan kuitenkin syöpäriskistä, vaikkakaan se ei ole kovin suuri ottamatta lukuun teollisuuden tai onnettomuuksien yhteydessä tapahtunutta voimakasta altistumista. Kaikkein suurin riski saattaa olla dioksiinien vaikutus yksilönkehitykseen.

Yleiset virhelähteet aiheuttajat ja käytännön vaikeudet

Dioksiineja koskeva kirjallisuus voi olla hämmentävää, ja tietyt tekijät voivat aiheuttaa vaikeuksia, mikäli lukija ei ole niistä selvillä. Ensinnäkin eri tarkoituksiin käytetään eri mittaustapoja. PCB-yhdisteiden määrät voidaan antaa joko kaikkien PCB-johdannaisten (eli kongeneerien, ks. kongeneerit ja PCB)summana näytteessä tai helpoiten mitattavien kuuden tai seitsemän PCB-merkkiainejohdoksen (ks. seitsemän PCB-merkkiainejohdosta) summana. PCDD/F-yhdisteiden määrät annetaan useimmiten 17 olennaisimman kongeneerin summana (ks. PCDD/F) tai TEQ-arvoina (ks. TEQ), jotka on muunnettu TCDD-yhdisteiden ekvivalenteiksi. Näiden kahden tavan sekoittaminen johtaa helposti satakertaiseen virheeseen. Vertailukertoimet, TEF, ovat sopimuksenvaraisia, joten ne saattavat muuttua, eikä TEQ-arvoja pitäisikään käyttää ilmoittamatta samalla absoluuttisia määriä.

Toiseksi eri tarkoituksiin käytetään eri yksiköitä (ks. yksiköt). Dioksiinien määrät elimistössä annetaan toisinaan nanogrammoina (ng) kehon painokiloa kohti, mutta useimmiten pikogrammoina (pg) rasvagrammaa kohti. Koska ihmiskehosta 10–15 % on rasvakudosta, ero voi olla kymmenkertainen. Sekä absoluuttiset painot että TEQ-arvot voidaan antaa joko kehon tai rasvan painoyksikköä kohti, ja yksikkönä käytetään mielellään kilogrammaa mutta toisinaan myös grammaa. Erityisesti USA:ssa käytetään epästandardinmukaisia yksikköjä ppm (parts per million eli miljoonasosaa, g/g tai mg/kg), ppb (parts per [American] billion eli miljardisosaa, g/kg), ja ppt (parts per [American] trillion eli triljoonasosaa, ng/kg). Joten ole varovainen, tuhatkertaisia virheitä on helppo tehdä.

Kolmanneksi eri matriiseja varten käytetään erilaisia mittaustapoja. Kalassa ja muissa ruokatarvikkeissa dioksiinit ja PCB-yhdisteet ilmoitetaan aineen märkäpainoa (tuorepainoa) kohti, koska silloin on helppo laskea, kuinka paljon niitä saadaan ravinnon mukana. Kontaminoituneissa maaperä- ja sedimenttinäytteissä arvot taas ilmoitetaan tavallisesti kuivapainoa kohti. Näiden kahden mittarin välinen ero voi myös olla melkoinen. Minimivaatimus pitoisuuksien tarkalle ilmoittamiselle on aineen paino sekä matriisin paino ja laatu, esimerkiksi: ng/kg (WHO-TEQ rasvassa).

Neljänneksi akuutti kerta-annos ja keskimääräinen päiväannos ovat täysin eri asioita altistuneelle henkilölle. Suunnilleen sama elimistön dioksiinikuorma saavutetaan niin 5 000 pg:n kerta-annoksella kuin koko elämän jatkuvalla 1 pg/kg päivittäisellä altistumisella. Siksi tulisi olla erittäin varovainen vertailtaessa elimistössä olevia ja ravinnon sisältämiä määriä. Toivottavasti tämä opas antaa lisätietoa myös näistä mahdollisista virhelähteistä.

Tässä oppaassa käytetään enimmäkseen seuraavaa muotoa yksikön ilmaisemisessa; sulkeissa annetaan yksikön kuvaus ja matriisitiedot:

10 ng/kg (WHO-TEQ rasvassa)