Rubriigiarhiiv: Keemia

Kuidas plastmass sinu sisse sattub?

Ookeanide prügisaartest ning kilekottide rämedast mõjust keskkonnale, ravimijääkidest veekogudes ning plasti vähe kõneldud ajaloost on Värske Aju juba pajatanud. Nüüd võtaks ülevaatlikult ette plasti teekonna inimese kehasse. See teema pakub mulle isiklikult väga suurt huvi, kuna oma vabatahtliku tegevuse kaudu olen seotud Teeme Ära rahvusvaheliste hoobadega, täpsemalt liikumisega “Let’s Do It Mediterranean!” mis tegeleb prügikoristusega Vahemerest.

Kes tahab üldist ülevaadet meres hulpiva plasti mõjust elusorganismidele, võib alustada nt. Green Peace’i kokkuvõttest, mis sisaldab ka hulgaliselt asjalikke viiteid, nii et ei pea muretsema “puukallistajate” kallutatuse pärast. 

Kuidas plastik toiduahelasse sattub?

Inimesed toodavad igal aastal ligi 300 miljonit tonni plastmassi. Suurem osa sellest “lõpetab” eluringi prügimägedes ja põletusahjudes. 1970-ndate uuringutes pakuti, et 0,1% kogu toodetud plastist jõuab hoopis veekogudesse (lõppsihtpunktina ookeanides), võimalik, et olukord on tänaseks veel hullemaks muutunud, seoses plasti suurema kasutusega arengumaades, kus puudub mõistlik prügikäitlustaristu. Osa veekogudesse sattunud plastist jääb kinni jäässe (Arktikas nt), osa leiab tee randadele ja ülejäänud jätkab rännakut veekogu sees. Plast on fotodegradeeruv materjal, st. valguse käes laguneb ta väiksemateks tükkideks – mikroplastikuks, isegi nanomõõtmetes osakesteks.

Osa plasti sattub veekogudesse juba algselt mikroplastikuna – nt. sünteetilistest materjalidest rõivaste pesemisel jõuavad veekogudesse imepeenikesed plastikiud, mida reoveepuhastid ilmselt väga hästi kinni ei püüa.

Algselt arvasid teadlased, et suurem osa maailmamerre sattunud plastist, mis jõuab garbage patch’idesse (ehk prügikeeristesse), jääbki sinna järgmiseks paarisajaks aastaks pidama, kuid hiljuti läbiviidud mahukad uuringud on näidanud, et 99% plastist, mida sealt traallaevadega leida loodeti – on kadunud! Aga kuhu?

PlasticsInfographic
Plast toiduahelas. Allikas: www.abrahamthinkin.com
  •  Plast laguneb nii väikesteks osakesteks, et muutub osaks planktonist. Planktontoidulised loomad söövad ta koos elusa hõljumiga ära, seedetraktist jõuavad erinevad plastist eralduvad kemikaalid looma kudedesse, sealt saakloomadesse ja potentsiaalselt inimese toidulauale.
  • Plast vajub veekogu põhja, ladestub seal või laguneb mikroorganismide abil edasi. Mikroorganismide elutegevuse tagajärjel võivad erinevad kemikaalid, mis plastikust pärit, jõuda edasi ka toiduahela redelil. [vaata eelmist lõiku]
  • Osa hulpivast ja randadel vedelevast plastist korjatakse üles merelindude poolt, kellele see näib isuäratava toiduna. Plastitükikestest eralduvad lindude seedekulglas erinevad kemikaalid, mis jäävad püsima lindude kudedesse. Lindude surma võivad põhjustada lisaks neist eralduvatele toksiinidele ka seedumatud plastitükid. Surnud lindude rümbad võivad saada toiduks teistele ranniku- või mereloomadele, kelle kaudu võivad kemikaalid jõuda ka inimese toidulauale.
PlasticToxinsFoodWeb
Chris Jordani foto albatrossist, kes toidu pähe ekslikult plastikut on söönud. See on ilmselt üks kuulsamaid visuaale, mis seostub mereloomade ja plastireostusega.

Igal juhul jõuab hirmuäratavalt suur osa merre uhutud plastikust üsna kiiresti toiduahelasse. Kuna maailmamered, eriti inimasutuse ligiduses, on plastikuga tugevalt reostunud, siis sööme me põhimõtteliselt iga kord kui mereannid taldrikule tõstame, natuke plasti ja temaga kaasnevaid kemikaale ka. Kusjuures otse inimese toidulauale võib veekogudesse sattunud plast jõuda ka toiduainetööstuse kaudu – nt. kui joogi või söögi tegemiseks võetakse vett jõest, mis sisaldab juba plastireostust võib see plast sattuda ka valmistatava toidu, nt. õlle, sisse. Väga ilusat infograafikat plastikust toiduahelas leiad siit. Hästi selgitab probleemi ka ära toodud video.

 Milliseid aineid plastikust eralduda võib?

Esiteks muidugi on plastik ise, ehk siis põhiline polümeer, mis plastikule sisu annab, aine, mida looduses ilma inimese sekkumiseta ei leidu. Teadaolevalt elusorganismid  teda ei seedi (v.a. mõned bakterid). Kõik vajalikud täiendavad omadused annavad plastikule lisandid: plastifikaatorid, elastifikaatorid, värvained, lõhnained jne. Mõnel juhul võib polümeer ise olla põhimõtteliselt ohutu, kuid just lisandid, mis materjalist välja lekivad, muudavad ta tervisele kahjulikuks. Plastiku lisaained võivad olla kantserogeensed, mimikeerida hormoone, tihti on nad ka rasvlahustuvad – seega bioakumuleeruvad (see tähendab, et toksiini kontsentratsioon kasvab toiduahelas seda enam, mida kõrgema astme tarbijaga on tegemist – nt. hüljes, kes sööb lõhe, kes sööb kilu, kes sööb zooplanktonit, kes on muu hulgas sisse ahminud veidi sinu pesumasinas käinud dressipükse, sisaldab kokkuvõttes väga palju sinu dressipükstest pärit kemikaale).

codecenter
Erinevate plastiliikide tähistamiseks kasutatakse sümboleid, millel tasub silm peal hoida. Toidu pakendamisel peaks kindlasti vältima nr. 3 ja nr. 6. Jäätmekäitluse seisukohal väga problemaatiline on ka seitsmes kategooria – eriti mitmekihilised segapakendid.

Lisaks sellele, mis plastik on ja mida ta sisaldab sihipäraselt, on ta ka väga sõbralik pinnas muude kemikaalide kaasahaaramiseks. Umbes nagu käsn, mis selektiivselt eriti toksilist kraami mereveest endasse imeb. Muuhulgas sõidavad veekogudes plastitükkide peal “jänest” ftalaadid, DDT, BCB-d ja elavhõbe – nimekiri pole loomulikult ammendav. Persistent Organic Contaminants (POP-id) ehk püsivate orgaaniliste saasteainete kontsentratsioon on uuringute kohaselt meres hõljuvas plastis kordades kõrgem kui vabas vees.

Mis juhtub kui inimene sööb plasti jääke sisaldavad toitu?

Plastiku poolt edasi kantavad kemikaalid võivad inimesele tekitada igasugu “ebameeldivusi”: põhjustada vähktõve; diabeeti; vähendada sperma kvaliteeti/hulka (langenud viljakus); häirida immuunsüsteemi ja hormonaaltalitust (mh. liiga varajane puberteet); põhjustada laste madalat sünnikaalu ja erinevaid arenguhäireid (käitumishäiretest kuni madalama IQ-ni). Mõned allikad nende näidete juurde leiad siit, loetelu oli ülevaatlik, kõikvõimalikke uuringuid ja täpsustavat infot leiab andmebaasides surfates üsna hõlpsasti.

plastic-sushi
Surfrider’i kampaania, mis kutsub inimesi üles mõtlema sellele, kuidas prügiprobleem on ka meie enda keha probleem.

Mida tarbijana teha annab, et meie kehasse vähem plastikut jõuaks?

Laias laastus saab mõelda kahes suunas: otseselt ja kaudselt. Otseselt peaks plastikut oma kehast eemal hoidma vältides plastist toidupakendeid (eriti kuuma ja rasvase toidu puhul!). Samuti võiks vältida lihtsalt plasti söömist 🙂 nt. valima hoolega huulepulka. Kaudselt peaks vältima plasti sattumist veekogudesse (seda nii otseselt – prügi korrektselt käideldes, kui ka kaudselt – plastiku tarbimist vähendades).

feve_infographic_web_final-1
Euroopa tarbijate hoiakud plastikust toidunõude ja pakendite suhtes on, nagu näib, muutumas. Allikas: www.friendsofglass.com

Ei hakka hirmpikka nimekirja tegema, toon välja paar võimalust, mis muudaksid palju – eriti kui sa oma käitumisega innustad ka nt. kolleege või koolikaaslasi.

  • Loobuda ühekordsetest toidunõudest – nt. plastlusikatest, taldrikutest ja take-away kohvitopsidest. Osta termoskruus ja pese nõusid. Kui nõusid pesta ei saa, siis võta vähemalt papist taldrikud. Nt. New York keelustas polüstüreenist ühekordsed take-away karbid üldse ära (keeld jõustub 1. juulil 2015). Tallinn, millal sina jalad kõhu alt välja tõmbad? Päris jõle on näha, kuidas mõnes kohas tellitakse töö juurde kogu kollektiivile kuum toit polüstüreenist nõudel…
  • Poest või turult köögivilju ja puuvilju ostes mitte pakendada neid kilekotti – kaalumissildi saab otse viljale panna. VÕI võta alati kaasa paar õhukest kilekotti, et neid uuesti kasutada. VÕI võta kaasa ainult üks õhuke kilekott ja kleebi sinna peale kõigi erinevate puu-, köögi- ja juurviljade kaalumissildid. Berliini moekaimad kodanikud on avamas kaubanduskeskust, kus ÜLDSE pakendeid pole. Võtame eeskuju?
  • Osta valmistoit kodust kaasa võetud klaasanumasse või loobuda sellest, kui plastikuvaba alternatiiv puudub. Nagu eespool mainisin, on plastikus leiduvad toksiinid tihti rasvlahustuvad ja mida kõrgem on temperatuur, seda hõlpsamini nad OTSE sinu seedekulglasse jõuavad.
  • Ära tarbi ookeanide tippkiskjaid. Nt. tuunikala vältimine on nii Maa kalavarudele kui sinu kehale hea variant.
  • Hoida alati käepärast riidest poekotti.
  • Mitte osta kosmeetikat, mis sisaldab plastikust mikrohelbeid – nt. osad kehakoorijad võivad neid sisaldada.
  • Võimalusel eelistada naturaalsest kiust rõivaid, või rõivaid, mis on pesemisel vastupidavamad.
  • Valida tarbekaupu, mis pole plastikust. 
tumblr_lxrfrhgbLe1r4eq12o1_1280
Projekt: “Life without plastic” Näiteid plastikuvabadest tarbekaupadest.. 🙂

 

Amiinid

Meedias levib pidevalt igasugu paanikauudiseid, mille üle seisukohavõtt nõuab tihti rohkem kui hästi arenenud emotsionaalset intelligentsust. Selles postituses annan silmaringi laiendamiseks edasi üsna neutraalse kirjelduse teatud lämmastikku sisaldavatest ühenditest, mille leidumine looduses on väga laialdane ja kasutusvaldkond määramatult suur. Aja ja huvi olemasolul võib Värske Aju mini-keemiatunde korraldada ka tulevikus.

Amiinid on nii looduses kui keemiatööstuses laialt levinud ebameeldiva lõhnaga, kergesti lenduvad, vees lahustuvad ja inimesele mürgised lämmastiku(N)ühendid. Keemiliselt on tegemist ammoniaagi (NH3) derivaatidega. Sõltuvalt asendatud vesinike arvust jaotatakse amiine primaarseteks (orgaanilise asendusrühmaga on asendatud üks vesiniku aatom), sekundaarseteks (asendatud on kaks H+ aatomit) ja tertsiaarseteks (asendatud on kolm H+ aatomit) amiinideks.

amiin
R1, R2 ja R3 tähistavad võimalikke asendusrühmi, R võib olla niisiis nii üksik vesiniku aatom kui ka keeruline süsinikuühend. Kaks täpikest lämmastiku (N) kohal tähistavad aga elektronpaari, mis sidemeid ei loo (lämmastikul on väliskihis 5 elektroni, millest kovalentseid sidemeid moodustavad 3).

Benseenituumaga (fenüülrühmaga) seotud amiine nimetatakse arüülamiinideks (nt. aniliin). Keemiliste omaduste poolest on amiinid aluseliste omadustega, kuna nukleofiilsusstenter  asub lämmastiku kohal (st. et lämmastik tõmbab elektrone veidi enda poole ja tal on kergelt negatiivne laeng).

Looduses on amiinid laialt levinud. Organismides tekivad amiinid näiteks aminohapete lagunemisel (nt. kõigile tuttav kalahais on trimetüülamiin). Amiine leidub rohkelt ka taimedes, sarnaselt loomadega tekivad amiinid taimedes aminohapete lagunemisel, aga mitte ainult. Nt. alkaloidide alla kuuluv meskaliin on samuti keemilises mõttes amiin; meskaliin on tugev hallutsinogeen, mis esineb paljudes kaktuseliste hulka kuuluvates taimedes.

 

trimetüülamiin
trimetüülamiin on tertsiaalne amiin, millel on kalahais.

Meie toidulaual on amiiniderohked näiteks avokaadod, banaanid, sidrunid ja ananassid; köögiviljadest spinat ja hapukapsas; liharoogadest eriti kalatoidud, aga ka veisemaks; kõik kõvemad (vanemad) juustud; tume šokolaad ja ka näiteks vein.

Lisaks sellele on ka paljud närvisüsteemi signaalmolekulid amiinid, näiteks stressihormoon adrenaliin (korrektsemalt epinefriin), „õnnehormoon“ dopamiin, toitu reguleeriv serotoniin; neurotransmitter histamiin jt.   Heterotsüklilisi amiine, mis on pärilikkusaine (DNA ja RNA) ehitusblokkideks nimetatakse ka alusteks (bases).

karamell vähjad
Asovärvide kasutamist toiduainetest on hakatud järjest enam piirama. Mõnedes riikides on keelatud kõik asovärvid, paljudes ainult osad ning ülejäänutes, nagu ka Eestis, on nõue, et asovärve puudutav tarbijainfo on pakendilt leitav.

Amiine kasutatakse asoühendite (nt. asovärvide) sünteesis. Asoühendid sisaldavad R-N=N-R rühma, kus R võib olla kas alküül või arüülrühm, ühtlasi võib öelda, et asoühendid on dimiinide derivaadid. Asovärvide puhul on kahe lämmastikuga seotud reeglina aromaatsed tuuma. EL- s on lubatud kasutada toidus 12 erinevat asovärvi, kuid osade puhul (E110, E104, E122, E129, E102 või E124) tuleb lisada hoiatus asovärvide võimaliku kahjuliku mõju osas laste aktiivsusele ja tähelepanuvõimele. Mõned Euroopa Liidu riigid on kehtestanud ka rangemad piirangud (Leedus üldse keelatud).  Tuntumad asovärvid  on näiteks Tartrasiin (E102) – kollane või punakas värvaine, mida kasutatakse näiteks karastusjookides, puuviljakonservides, maiustustes ning ravimikapslites. Võib põhjustada nõgeslöövet ja allergilist nohu. Väidetavalt võib põhjustada lastel ärrituvust, keskendumishäireid ja hüperaktiivsust. Kinoliinkollast (E104) kasutatakse magustoitudes, kommides, jogurtites. Allergilist reaktsiooni (lööve, seedehäired) esineb eriti aspiriini mittetaluvatel inimestel. Asorubiin ehk karmoisiin (E122) on punane värv, mida kasutatakse karastusjookides ja maiustustes. Amaranti (E123), punakaspruuni värvi, kasutatakse maiustustes, moosides, kondiitritoodetes. Briljantmusta (E151) kasutatakse maiustustes, kastmetes jm. Nimekiri läheb edasi ja edasi.

Maagaasist ning heitgaasidest sulfiidhappe ja süsihappegaasi tööstuslikuks väljapuhastamiseks kasutatakse erinevaid amiine. Kuna amiinid absorbeerivad hõlpsasti nii H2S kui CO2 on neil potentsiaal ka tulevikutehnoloogiates kasvuhoonegaaside vähendamiseks. Erinevatel amiinidel on mainitud ainete suhtes küllaltki erinevad afiinsused, kuid õiges segus saavutatakse üsna kõrge efektiivsus. Puhastusprotsessides kasutatavad gaasid on veeldunud monoetanolamiin (MEA), diglükoolamiin (DGA), dietanolamiin (DEA), di-isopropanolamiin (DIPA), heksametüleendiamiin (HMDA), N-metüüldietanoolamiin (MDEA), ja metüüldietanolamiin (MDEA).

histamiin
Antihistamiini kasutatakse allergiliste reaktsioonide ravil. Lähemalt vaata lingist!

Kuna paljud neurotransmitterid on, nagu eelpool mainitud, amiinid, siis on ka paljud ravimid sarnaste molekulidega. Näiteks hariliku külmetuse puhul käsimüügis levitavate ravimite üheks levinud koostisosaks on antihistamiin (kloorfeniramiin), mis aitab allergiasümptomite (jooksev nina, silmade vesisus, sügelus) vastu. Kloorpromasiin on rahusti, mis ei kutsu esile unisust (ärevuse ja vaimuhaiguste ravis), kuid surub maha muuhulgas ka luulusid, hallutsinatsioone ja sundmõtteid. Osad amiinid on algselt olnud kasutusel ravimitena, kuid hiljem kantud keelatud ainete nimekirja oma tugeva narkootilise toime tõttu (sõltuvust tekitavad), nt. amfetamiin, metamfetamiin jt.

Lisaks kuuluvad amiinide hulka ka antidepressandid (nortriptüliin, lofepramiin, imipramiin jt). Dieeditooted nt. jõutreeninguga tegelevate inimeste hulgas kultuslikku imagot omav efedriin, mida on kasutatud ka traditsioonilistes külmetusevastastes ravimites.  Amiine on kasutatud ka koht-tuimestuse tegemiseks ning näiteks potentsiravimis Viagara.

Amiine kasutatakse ka kummi tootmise protsessis vulkaniseerimise (kõvendamise) kiirendamiseks. Varasemalt on kasutatud N-nitrosoamiine, millel on kõrged terviseriskid, nüüd katsetatakse ka nn ohutute amiinidega (näiteks sulfiidamiinidega). Nii primaarsed-, sekundaarsed kui ka tertsiaarsed amiinid võivad kuuluda näiteks juuksevärvide koostisesse. Üldiselt amiinid inimesele juuksevärvide, kosmeetika säilitusainete või muude hooldustoodete sees kahju ei tee, kuid teatud reaktsioonide käigus võivad nad muunduda nitrosoamiinideks, mis on loomkatsetele toetudes teadaolevalt tugevad kantserogeenid.

Amiinide kasutamine erinevatel elualadel on niisiis küllaltki sage. Seetõttu on hinnatud ka erinevate ühendite mõju tervisele. Asovärvid on toidus juba paljudes riikides keelatud, ka gaasipuhastustehastest lekkivad amiinid on väidetavalt kantserogeensed. Eriti tähelepanelik peaks olema nitrosoamiinide suhtes, nende kontsentratsioon välisõhus ei tohiks ületada 0,3 ng/m3. Nitrosoamiinid on ka ilmselt kõige tuntumad toksilised amiinid. Kuni viiekümnendateni ei olnud nitrosoamiinid erilist tähelepanu tõmmanud, kuid siis avastati, et keemilises puhastuses sageli kasutatav aine põhjustab rottidel vähkkasvajaid. 70-ndatel avastati, et nitrosoamiinid võivad tekkida ka näiteks lihale nitritite (säilitusaine) lisamise tagajärjel, seetõttu kasutatakse lihatööstuses askorbiinhapet, mis väldib selle reaktsiooni kulgemist ning ühtlasi nitrosoamiinide teket. Ka tubakatoodete kantserrogeensusest suure osa moodustab just nitrosoamiinide grupp.

Amiine kasutatakse ka CO2 ja H2S eemaldamiseks heitgaasidest.
Amiine kasutatakse ka CO2 ja H2S eemaldamiseks heitgaasidest.

Enamik amiine siiski ohtlikud mutageenid ei ole, vähemalt kui neid otstarbe kohaselt tarvitada (see kehtib üldiselt kõigi ainete kohta maailmas). Kuid arvesse võttes nende aluselisi omadusi, on selge, et suurtes kogustes võivad nad olla söövitavad ning keskkonnas või inimkehas võivad nad moodustada ohtlikke kompleksühendeid, osade amiinide puhul on mürgised juba aurud. Paljusid amiinühendeid pole siiski piisava põhjalikkusega veel uuritud, et öelda, kas nad avaldavad tervisele mingit kahjulikku mõju või millistes kontsentratsioonides peaks nende koguseid keskkonnas hoidma, eriti puudutab see sünergilisi mõjusid ja vähemkasutatavaid või hiljuti avastatud aineid.

DNA
Nagu näha juuresolevalt jooniselt, siis on amiinid  üks järjekordne keemiliste ainete grupp, ilma milleta inimene ka kõige parema tahtmise korral läbi ei saaks. Seda, kas nad mõnes ühendis inimesele või keskkonnale ohtu kujutavad, peab aga analüüsima iga konkreetse juhtumi valguses.

Amiinide kasutamine inimesepoolt nii toiduaine-, kosmeetika-, ehitus- kui ka rasketööstuses on laialdane, samuti on nad asendamatud ained biokeemias – kõikide elusorganismide sees mängivad nad mingisugust rolli. Kuigi nagu iga teise ainega seoses, võib ka amiinide juures välja tuua tervise- ja keskonnariske seoses nende sünteesitud vormide vale kasutamisega, on tegemist siiski asendamatu orgaanilise keemia funktsionaalgrupiga, mille tähtsus ja kasutamise erinevad võimalused on märksa rikkalikumad, kui käesoleva postituse maht võimaldab.

Allikad üldiselt märgitud tekstis, lisaks ka: Solomons, G. T. W., Fryhle, G. B. 2011. Organic Chemistry. 10-th edition International student edition. Kui on soovi vormistatud kohtviidetega tööd saada, siis andke kommentaarides märku!