Nova kiselina je u našoj kiši – treba li da brinemo?

Naučnici i regulatorna tela se ne slažu u pogledu pretnje od rastućih nivoa hemikalije zvane TFA.

Kad god kiša ili sneg padaju sa neba, hemikalija koju je proizveo čovek – trifluorosirćetna kiselina (TFA) – pada s njima. Širom sveta, ova hemikalija se pojavila u jezerima i rekama, flaširanoj vodi i pivu, žitaricama i životinjskim jetrama, pa čak i u krvi i urinu čoveka. I kad god istraživači mere promene nivoa TFA, koncentracije rastu.

Preporučujemo

Tokom prošle četiri decenije, nivoi TFA porasli su pet do deset puta u listovima i iglicama drveća u Nemačkoj. Istraživači su takođe dokumentovali rastuće nivoe TFA u jezgru kanadskog arktičkog leda i u podzemnoj vodi u Danskoj.

TFA se akumulira delimično zbog toga što prirodni procesi ne mogu da raskinu njene jake veze između ugljenika i fluora. Po nekim definicijama, TFA je najmanji primer per i poli fluoroalkilnih supstanci (PFAS), koje opstaju toliko dugo da su ih naučnici nazvali večne hemikalije.

Neke PFAS su već povezane sa povećanim rizikom od oštećenja zdravlja i zabranjene su međunarodno. Mnoge zemlje ograničavaju nivoe izvesnih PFAS u vodi za piće i preduzimaju skupe operacije prečišćavanja.

Međutim, zdravstveni uticaji TFA su manje jasni. Nekoliko studija na životinjama sugerišu da su sadašnji nivoi hiljadama puta niži nego oni koji pokazuju biološke efekte. Program Ujedinjenih nacija za životnu sredinu (UNEP), koji procenjuje rizike od 1998, smatra da TFA predstavlja minimalan rizik zasad, i barem do 2100 – mada su države članice UN prošle godine zatražile da se procena preispita.

Ipak, neke države su već počele da uvode stroge mere. U junu 2024, dve nemačke federalne agencije zatražile su od Evropske agencije za hemikalije (ECHA) da označi TFA kao reproduktivni toksin i veoma postojanu i veoma mobilnu supstancu.

U oktobru 2024, zabrinuti evropski naučnici saopštili su da rastući nivoi TFA mogu izazvati nepopravljivu štetu, nazivajući hemikaliju pretnjom po „planetarne granice“. Oni podržavaju široku zabranu svih PFAS.

Međutim, drugi naučnici kažu da TFA ne treba uključivati u PFAS, delom zbog toga što se ne akumulira u ljudima i životinjama kao druge PFAS. Američka Agencija za zaštitu životne sredine, na primer, trenutno ne uključuje TFA u PFAS.

Ulozi su veliki, pošto bi regulisanje TFA moglo imati dalekosežan uticaj na moćne industrije, poput hlađenja, agrohemije i farmaceutike.

Ovde opisujemo borbu oko malog, ali kontroverznog molekula.

Jednostavan molekul, složeno poreklo

TFA ulazi u životnu sredinu na više načina. Koristi se u akademskom istraživanju, npr. za pripremu peptida za biološke studije. Šire gledano, pak, industrije koriste TFA kao sastojak za pravljenje većih molekula sa fluorom i može da pobegne iz industrijskih objekata.

U Nemačkoj je, na primer, interesovanje za TFA usledilo pošto su istraživači 2016. godine pronašli visoke nivoe u reci i povezali ih sa hemijskom fabrikom. Industrijski ispusti su samo jedan izvor zagađenja tom kiselinom. Druge hemikalije se takođe mogu razgraditi tako da proizvedu TFA dok se zadržavaju u životnoj sredini. Među njima su pesticidi, PFAS iz bačenih proizvoda i izlučeni medikamenti koji prolaze kroz postrojenja za obradu otpadnih voda.

Sve ovo dodaje TFA u terestrijalnu vodu, ali ne kišu. Kad voda ispari, TFA ostaje, poput soli. TFA u kiši potiče iz različitih izvora, uglavnom nekih fluorisanih gasova, uključujući one koji se koriste kao rashladni agensi i u izolaciji zgrada. Ovi gasovi izlaze iz klima-uređaja i izolacione pene, uglavnom kad su proizvodi u upotrebi ili se bace.

Naučni interes za TFA počinje nakon što je Montrealski protokol stupio na snagu 1989, kad se svet složio da ograniči gasove koji uključuju hlorofluorougljenike (CFC), korišćene kao rashladna sredstva i aerosoli, pošto su uništavali Zemljin zaštitni ozonski omotač.

Industrijski korisnici pokrenuli su veliku procenu ekološkog uticaja fluorisanih gasova koji su predloženi kao zamene. U slučaju nekih od njih – uključujući naširoko korišćeni HFC-134a – ubrzo je otkriveno da se razgrađuju u TFA u najnižem sloju atmosfere.

Zabrinuti da će ta zamena doneti stranu supstancu na planetu, istraživači su počeli da izučavaju TFA intenzivno. Neočekivano, otkrili su da je TFA već prisutna u kiši, potocima i rekama u značajnim količinama, što je ukazivalo da postoje drugi izvori. Zaista, kasnija analiza jezgra leda sa Arktika pokazuje da je TFA tamo nataložena sa snegom još 1969.

To je pokrenulo potragu u 1990-im za drugim prekurzorima TFA. Iznenađujuće, među njima su bili anestetički gasovi korišćeni od 1950-ih i koji su izdisani ili ispuštani u atmosferu.

Do obrta je došlo 2002, kad su izmereni značajni nivoi TFA u Atlantskom i Južnom okeanu. Godine 2005, istraživači su otkrili slične nivoe TFA na 22 lokacije u Atlantiku, na Arktiku i u Pacifiku. Procenili su da okeani sadrže ogromne količine TFA – oko 60 do 200 miliona tona.

To je bilo previše TFA da bi se objasnilo poznatim izvorima koje proizvodi čovek. Stoga su istraživači pretpostavili da bi TFA mogla biti prirodno prisutna so u okeanima.

Neke industrijske firme koriste ovu teoriju u cilju argumenta da bi bilo koja antropogena TFA otišla u okeane i neznatno povećala ogromne količine prirodne TFA koja se tamo nalazi. Ovaj argument se više puta koristio u zaključivanju UNEP-a da TFA predstavlja minimalne rizike s obzirom na postojeće nivoe u životnoj sredini.

Međutim, mnogi naučnici se ne slažu da neobjašnjene velike količine TFA u okeanima znače da je to prirodna pojava. Merenja sa nekoliko lokacija ne bi trebalo proširiti na čitave okeane, kažu oni.

Takođe, niko nije predstavio uverljiv mehanizam prirodnog formiranja TFA. Ostaje pitanje da li bi se TFA mogla javljati prirodno. Nekoliko mikroorganizama proizvodi fluorisane molekule, koji sadrže samo jedan atom fluora, a ne tri, pa nije sigurno da bi mikrobni procesi proizvodili TFA. Naučnici još nisu identifikovali moguće geološke mehanizme.

Novi podaci podržavaju nalaze stare više decenija da bi okeani mogli sadržati velike količine TFA. Prošle godine je nemačka agencija objavila merenja nivoa TFA sa 31 lokacije u Atlantskom okeanu koji su viši nego oni iz 2005. Međutim, previše je rano da se kaže da li nivo TFA u okeanu raste.

Na kraju, nije važno da li prirodna TFA postoji u okeanima. Značajan je oštar rast nivoa TFA na kopnu – ova povećanja moraju da budu posledica ljudskih kativnosti, kažu naučnici.

Čak i ako se ispostavi da je deo TFA prirodna pojava, to je ne čini bezbednom i nije prihvatljivo dodavati još.

Istraživači kažu da su emisije TFA iz drugih izvora pored fluorisanih gasova potcenjene. Ispituje se koliko se mnogo i brzo prekurzori kao pesticidi i farmaceutici razgrađuju u TFA. Ako treba da donesemo odluke o ograničavanju emisija, moramo znati odakle dolaze.

Da li je TFA štetna?

U 1990-im, neki istraživači su zaključili da TFA zapravo nije toksična, imajući u vidu ranije studije koje su unosile TFA u miševe i pacove. Ogromne količine su bile potrebne da se te životinje ubiju i u tom smislu je zaključeno da je TFA „toksična otprilike kao kuhinjska so“.

Molekularna struktura TFA razlikuje se od strukture poznatih PFAS zagađivača. Tipična struktura molekula povezanih sa oštećenjima zdravlja ima hidrofilnu glavu i dugačak hidrofoban rep okružen atomima fluora. TFA ima samo patrljak repa sa jednim atomom ugljenika koji nosi fluor.

Zbog toga neki naučnici misle da TFA ne treba računati kao PFAS. Pošto je tako mali, TFA je veoma rastvorljiv u vodi i dozvoljava telima sisara da ga lako izbace. Godine 1976, da bi proverili da li je TFA štetni metabolit anestetika halotana, istraživači su ubrizgali TFA u dva dobrovoljca i pronašli svu količinu u urinu u roku od tri dana. Mnogi naučnici smatraju da se TFA ne akumulira u organima i tkivima, već da se ponaša kao so.

Međutim, nivoi TFA ipak mogu da rastu u ljudima pošto se molekul konstantno unosi putem hrane i vode, a nivoi u tim izvorima rastu. Nakon merenja TFA u uzorcima ljudskog urina, zaključeno je da je dijetetska izloženost veća nego što mnogi naučnici misle. Takođe, TFA je pronađena u desetinama prehrambenih proizvoda.

Sve je više dokaza da TFA može imati biološke efekte. U martu je objavljeno slučajno otkriće da je TFA bioaktivna komponenta koja smanjuje nivoe lipida i holesterola kod miševa. Godine 1999, istraživači su osmotrili da je TFA, kao laboratorijski kontaminant, sprečavala proliferaciju izvesnih koštanih ćelija. Iako nema podataka o odnosu TFA i ljudi, ne bi je trebalo smatrati bezopasnom.

Najznačajniji su podaci o životinjama na koje se oslanjaju nemačke agencije zahtevajući da ECHA označi TFA kao reproduktivni toksin. U neobjavljenim studijama je otkriveno da životinje koje su konzumirale više TFA imaju fetuse sa manjom težinom i više deformiteta, naročito u očima.

Međutim, životinjama su date doze TFA stotinama ili hiljadama puta veće nego što je izmereno u vodi za piće. Premda ove posledice možda neće biti viđene kod ljudi, studije pokazuju da bi visoki nivoi TFA mogli ugroziti ljudsko zdravlje. Naučnici planiraju studije u kojima bi miševi bili izloženi TFA putem kože, u cilju otkrivanja efekata na imunski sistem.

Neki istraživači su zabrinutiji zbog efekata TFA na biljke i ekosistem. Biljke preuzimaju TFA sa vodom putem korena, ali TFA ne napušta biljku zajedno sa vodenom parom – ne može da ispari i ostaje zarobljena.

Istraživači iz AFEAS-a, studije o ekološkom uticaju alternativnih fluorisanih gasova, uzgajali su u 1990-im useve u tlu i vodi kontaminiranim sa TFA. Osim sputavanja rasta pri visokim nivoima (preko 1mg po litri), uglavnom nije otkriveno ništa.

Proučavani su i efekti TFA na jezerske ekosisteme. Koncentracije do 10mg po litri tokom jedne godine izgleda nisu imale uticaj na organizme u tim ekosistemima.

Međutim, to ne znači da TFA neće naneti štetu drugim vrstama biljaka i životinja. Određene pustinjske biljke ne mogu izbaciti TFA putem gubitka biomase, kao što su listovi. U neobjavljenim eksperimentima, ista izloženost TFA ubila je deset puta više klica kad je trajala 36 nedelja, naspram samo jedne ili dve nedelje.

Za dugoročnu, hroničnu izloženost TFA, standardne studije ekotoksiciteta koje prosto proveravaju preživljavanje organizama verovatno nisu adekvatne. Nove studije ekotoksiciteta su potrebne radi ispitivanja procesa osetljivih na poremećaje, kao što je genska ekspresija.

Jedna studija je otkrila da visoki nivoi TFA mogu da smanje pH vrednost zemljišta i uspore raspad otpalog lišća, proces koji dopunjava nutrijente u šumskom tlu.

Saznanja su zasad nepotpuna. Istraživači ističu da su CFC gasovi smatrani bezopasnim dok nije otkriveno da uništavaju ozonski omotač.

Šta da radimo?

Potrebno je sakupiti više toksikoloških podataka o dugoročnim, hroničnim izloženostima TFA i identifikovati i kvantifikovati sve izvore TFA.

Takve studije, pak, zahtevaju vreme, a novi i veliki izvor TFA u atmosferi već curi iz vozila na našim putevima. Nakon protokola za isključivanje rashladnih sredstava koja su snažni gasovi sa efektom staklene bašte, industrija je počela prelazak na novu klasu fluorisanih gasova zvanih hidrofluoroolefini (HFO).

Modeliranje pokazuje da će jedan takav gas, HFO-1234yf, imati najveći doprinos u predstojećim godinama, pošto se sav može razgraditi i formirati TFA u roku od nekoliko dana. Naučnici zagovaraju brzo odustajanje od HFO-1234yf u klima-uređajima u vozilima, za koje postoje drugi agensi.

Trenutno, pravila za fluorisane gasove, poput Montrealskog protokola, ne uzimaju u obzir formiranje TFA ili drugih postojanih proizvoda kao kriterijum za izbegavanje određenih gasova.

Radi popunjavanja te praznine, evropska regulatorna tela iz pet zemalja uključuju i TFA i njene atmosferske prekurzore u predloženu sveobuhvatnu zabranu PFAS. Regulatori traže eliminaciju upotrebe HFC i HFO u što većoj meri.

Nekoliko mesta preduzima akciju u pogledu pesticida. Danske vlasti su u julu najavile zabrane pesticida koji stvaraju TFA, dok će Minesota, počev od 2032, zahtevati od korisnika pesticida koji proizvode TFA da dokažu da se njihova upotreba ne može izbeći.

Holandija i Nemačka su objavile smernice za koncentracije TFA u vodi za piće, od 2,2 mikrograma po litri, odnosno 60 mikrograma po litri. Zasad su izmereni nivoi TFA u vodi za piće obično mnogo niži.

Međutim, posebna direktiva Evropske unije zahteva da ukupne koncentracije PFAS u vodi za piće ne premašuju 0,5 mikrograma po litri. Ako se TFA računa kao PFAS po ovim pravilima, što još nije odlučeno, ta granica će biti premašena na mnogim mestima.

Pored toliko neizvesnosti u pogledu efekata TFA na zdravlje i životnu sredinu, neki istraživači smatraju da su široke zabrane preuranjene. Takođe, fokus na TFA skreće pažnju sa problematičnijih molekula u PFAS grupi, naročito onih koji mogu da stvore štetna reaktivna jedinjenja u ljudskom telu.

Dok istraživači i regulatori raspravljaju šta da se radi, TFA i njeni prekurzori nastavljaju da ulaze u reke, jezera i atmosferu. Pošto ne postoji ništa za uklanjanje, nivoi TFA – i potencijalnih problema koje ta hemikalija može izazvati – jednostavno će rasti. Ne možemo čekati, vreme nije na našoj strani.

(Telegraf Nauka/Nature)