Etusivu » Mitä kemikaaleilla itse asiassa tarkoitetaan?

Mitä kemikaaleilla itse asiassa tarkoitetaan?

Arsenikista öljyyn - 100 kysymystä ympäristöstä ja terveydestä
3.11.2014
Jouko Tuomisto

Koko meidän maailmamme on rakentunut kemiallisista aineista. Kemiaa ei siis sinänsä kannata pelätä, mutta sen lainalaisuuksia olisi hyvä ymmärtää.

Vanha amerikkalainen toksikologian opettajani John Doull kirjoitti kerran: "Even Rachel Carson was made of chemicals." (Rachel Carsonkin on muodostunut kemikaaleista.) Hän oli ilmeisen kyllästynyt siihen median esillä pitämään ajatukseen, että kemikaalit ovat outoja, ihmisen tekemiä keinotekoisia aineita, jotka ovat terveydelle vaarallisia. Eräs esimerkki tällaisesta uutisoinnista saatiin erään ympäristöjärjestön mittauttaessa EU:n komissaareista ja Euroopan maiden ministereistä ympäristökemikaaleja. Useampi kuin yksi lehti kirjoitti tällöin, että ministereistä löytyi 38 tai 55 kemikaalia.

Tietoon sisältyy kaksi erilaista virhettä. Jos analyysi olisi ollut herkempi, kaikki mitatut 103 kemikaalia olisivat löytyneet jokaisesta ministeristä ja jokaisesta komissaarista. Eli tieto kemikaalien lukumäärästä on täysin arvoton, koska löydetty lukumäärä riippuu pelkästään käytetyn laboratorion analyysiherkkyydestä. Jyväskylän yliopiston professori Jaakko Paasivirta havainnollisti kerran kemian mahdollisuuksia toteamalla, että kyllä hän helposti pystyy puolukoista määrittämään, minkämerkkistä hyttysöljyä marjanpoimija on käyttänyt. Tähän vaadittava herkkyys ei ole itse asiassa vielä lähelläkään sitä herkkyyttä, jota tarvitaan dioksiinien määrittämiseksi vaikkapa äidinmaidosta.

Toinen ajatusvirhe on tietenkin se, että eivät kemikaalit suinkaan rajoitu sataan tai edes kymmeneentuhanteen tai mihinkään muuhunkaan mitattuun lukuun aineita. Kuten John Doull puuskahti, koko ihmisen elimistö on muodostunut kemikaaleista ja vain kemikaaleista. Siten kemikaaleja ei pääse pakoon. Luonto itse on kemiallisten aineiden seos. Ympäristön aineista pieni osa on ihmisen tekemiä.

Puhtaat kemikaalit

Ympäristössämme kemikaaleja on harvoin puhtaina, mutta ihmisen avustuksella monia tuotetaan käyttöömme puhtaina suuria määriä. Vesi eli vetyoksidi on se puhdas kemikaali, jota käytämme eniten. Luontohan tislaa sitä koko ajan, kun se haihtuu ja sitten tiivistyy ja sataa alas. Tavallinen kraanavesi on 99,9-prosenttisesti vettä. Kivennäisvedet sisältävät enemmän kuin 0,1 % suoloja ja usein hiilihappoa, eli niissä on vähemmän kuin 99,9 % vettä. Sokeri on 99,9-prosenttisesti sakkaroosia, se on puhtaampi kemikaali kuin monet laboratoriokemikaalit, puhumattakaan teknisistä kemikaaleista. Sokeri on itse asiassa yksi suurimpina massamäärinä tuotettuja puhtaita kemikaaleja maailmassa. Muita puhtaana käytettäviä tuttuja kemikaaleja ovat ruokasuola, sooda, asetoni ja eetteri. Luonnosta saatuja mutta puhdistettuja kemikaaleja ovat monet lääkkeet, kuten digitalis, penisilliini, atropiini, morfiini ja levodopa. Useimpia toki pystytään tekemään myös synteettisesti.

Seokset

Useimmat elinympäristömme aineet ovat kemiallisten aineiden seoksia. Ravintomme rasvoja, hiilihydraatteja ja valkuaisaineita ei yleensä kutsuta kemikaaliseoksiksi, mutta periaatteessa ei ole mitään eroa sillä, ovatko aineet syntyneet luonnossa vai onko ihminen sekoittanut ne.

Jotain eroa kemiallisten aineiden välillä kuitenkin on sen mukaan, onko ihminen tehnyt ne synteettisesti, vai ovatko ne biologisen luonnon tuottamia aineita. Elävä luonto tekee kemikaaleja tietyistä perusyksiköistä suhteellisen harvalukuisten sääntöjen mukaan. Kasvit tuottavat ilman hiilidioksidista sokereita. Vihreä klorofylli hyödyntää auringon valon energiaa ns. fotosynteesissä, ja auttaa entsyymejä1 rakentamaan ensin pienimolekyylisiä välivaiheita kuten orgaanisia happoja. Näistä lähtötuotteista alkaa sitten rakentua erilaisia orgaanisia molekyylejä, sokereita, rasvahappoja ja maasta tulevan typen avulla aminohappoja.

Näistä pienimolekyylisistä "rakennuspalikoista" rakentuu edelleen suuria makromolekyylejä, sokereista yhteen liittymällä suurimolekyylisiä hiilihydraatteja kuten tärkkelystä ja selluloosaa, aminohapoista valkuaisaineita, rasvahapoista alkoholien kuten glyseriinin kanssa rasvoja ja vahoja. Lisäksi syntyy erilaisia pienimolekyylisiä tai keskisuurimolekyylisiä aineita, jotka voivat joskus olla myös hyvin myrkyllisiä (ks. «Eikö kaikki luonnosta saatu olekaan turvallista?»1). Yhteisenä piirteenä on kuitenkin se, että luonnon rakennuskaavan mukaan rakentuneet aineet ovat yleensä myös purettavissa takaisin pienimolekyylisiksi ainesosiksi, useimmiten hiilidioksidiksi saakka. Ne toisin sanoen "palavat" eli hapettuvat takaisin lähtöaineekseen. Sekä rakentamista että purkamista varten on eliöissä entsyymikoneistot.

Synteettisten aineiden ongelmat

Myös useimmat ihmisen kehittämät varhaiset synteettiset tuotteet muistuttivat luonnon tuottamia kemiallisia aineita siinä, että ne olivat elimistön entsyymikoneiston käsiteltävissä, monet niistä olivat itse asiassa puolisynteettisiä luonnon lähtöaineista syntetisoituja aineita kuten terva, eetteri, puusprii tai ammoniakki. Myös ne ovat helposti biologisten organismien käsiteltävissä, koska niiden rakenneosat ovat tuttuja.

Kemian kehittyessä ihminen oppi tekemään sellaisia keinotekoisia aineita, jotka eivät muistuta mitään luonnossa olevaa ainetta. Useissa sellaisissa on mukana jokin halogeeni, yleisimmin kloori, nykyään usein myös fluori. Näiden ominaisuutena on usein se, että mikrobit2, eläinten tai ihmisten elimistö ja näiden entsyymit eivät osaakaan pilkkoa näitä osiinsa. Ääriesimerkki on dioksiini (TCDD) (ks. «Ovatko dioksiinit ympäristön vaarallisin kemikaaliryhmä?»2) , jonka puoliintumisaika ihmisessä on lähes kymmenen vuotta, koska se ei hajoa, eikä elimistö kykene erittämään tätä rasvaliukoista ainetta myöskään sellaisenaan. Jopa maaperän bakteerit hajottavat dioksiinia perin hitaasti. Se on siis samalla tavalla pysyvä ja huonosti erittyvä kuin jotkut alkuaineet, kuten kadmium.

Myrkyllisyys ei erota, kestävyys voi erottaa

Sekä luonnon aineissa että synteettisissä aineissa on sekä myrkyllisiä että myrkyttömiä. Mutta luonnon aineet yleensä hajoavat, kun taas jotkut synteettiset aineet ovat hyvin kestäviä. Tätä ajateltiin ensin suurena hyötynä, mm. öljymäiset PCB-yhdisteet näyttivät tavattoman hyviltä öljyiltä vaikeisiin olosuhteisiin kuten lämmönvaihtimiin, sähkölaitteisiin ja hydraulisiin pumppuihin, joissa vaadittiin hyvää lämmönkestävyyttä, palamattomuutta ja hyvää paineen sietoa. Vasta myöhemmin osoittautui, että hyöty oli myös haitta, eli näistä kestävistä aineista ei tahdo päästä millään eroon, ja ne leviävät vähitellen ­ympäristöön.

1 Entsyymit ovat valkuaisaineita, jotka ohjaavat elimistössä erilaisia kemiallisia reaktioita sekä aineiden rakentamiseksi (esim. etikkahaposta sokeria) että pilkkomiseksi (esim. sokerista hiilidioksidia).

2 Mikrobit on yhteisnimi vain mikroskoopilla tai elektronimikroskoopilla näkyville eliöille. Tärkeitä mikrobeja ovat bakteerit, sienet ja virukset.