Perfluorerade kemikalier (PFC), är organiska ämnen som är bra i industriell användning. De tål nästan vad som helst, och bryts ned väldigt långsamt. När fluor, liksom klor och brom, kombineras med organiska molekyler så blir det ofta bekymmer eftersom ämnena då blir mer långlivade och fettlösliga. I femtio år har PFC använts i stora volymer i industrin och i olika konsumentprodukter. De har goda kemiska egenskaper med stor motståndskraft mot nedbrytning samt är avstötande mot smuts och vatten. En av de mest använda PFC- kemikalierna är perfluoroktansulfonat (PFOS), som finns överallt i miljön. PFOS håller på att förbjudas men användningen av andra PFC fortsätter. Dessutom kommer PFOS att finnas kvar i miljön lång tid framöver. Vilda fågelarter som är toppkonsumenter är bland de mest utsatta. Den känsligaste perioden är under embryots utveckling i ägget. Därför har Magnus Engwall och hans forskargrupp studerat effekter av PFC i fågelägg både hos tama och i ett antal vilda fågelarter. Forskarna vill se om olika arter har olika känslighet, samt studera genuttrycket hos exponerade fåglar för att identifiera hur giftet påverkar organismen.
Stora risker för fåglar
Nu finns mer än tjugofem PFC-ämnen i miljön. Detta gör att potentialen för exponering av toppredatorer är hög. Riskerna blir också mer komplexa med samverkande effekter från allt fler kemikalier som finns i miljön. Och allra mest utsatta är vilda fåglar i marin och akvatisk miljö.
Under tre år har doktoranden Marcus Nordén studerat hur ägg från skarv, trut och höns reagerar om man tillför PFC. När organ anläggs krävs ganska små störningar för att utvecklingen ska fortsätta åt fel håll. Grundfrågan är vid vilken nivå av PFC som en effekt i ägget uppträder jämfört med de koncentrationer som man hittar i naturen. De kemiska analyserna i projektet görs av Urs Berger och Katrin Holmström, forskare respektive doktorand vid ITM, Stockholms Universitet.
– Vi har sett en effekt på utvecklingen hos embryon, berättar Marcus. Hönsägg injicerades med PFC i de doser, som krävs för att påverka överlevnaden, det vill säga när en viss procent av äggen dog. Sedan jämfördes de resultaten med koncentrationer som hittats i ägg från vilda fåglar, exempelvis sillgrissla. Där hittas koncentrationer av PFOS på maximalt 1–2 ppm, vilket är höga halter för att vara i fåglar. Den injicerade dosen som gav effekt på embryoöverlevnad var omkring 3 gånger så hög, det vill säga säkerhetsmarginalen är relativt liten mellan den dos som gav effekt i laboratoriet och de koncentrationer som finns i vilda fågelägg.
Embryon från höns visar sig vara känsligare än embryon från skarv medan gråtrutembryon hade liknande känslighet som kyckling för PFOS. Skarvägg samlades in från Vänern och dessa ägg visade redan före injektionen av PFC på mycket höga koncentrationer PFOS, faktiskt i samma nivåer som i sillgrissleägg. Ändå klarade skarvens embryon en större mängd ytterligare PFC än kycklingäggen. Trut har en mer varierad kost än skarv, som är fiskätare. I trutembryon hittades något lägre värden av PFC än i skarväggen. Hur detta påverkar utvecklingen av skarv- och trutbestånden vet man inte, men ju fler icke nedbrytbara kemiska ämnen som finns i miljön, ju större är risken att gifterna påverkar varandra och ger en ackumulerad effekt.
PFC stressar levern
PFC hittas också hos människor i prov på bröstmjölk och blod. Det är inte klarlagt varifrån dessa kommer, men på MTM studerar man bland annat en speciell exponering vid vallning av skidor med fluorerade vallor. Om alla ämnen som innehåller PFC förbjuds kommer koncentrationerna att gå ned. Men de kommer att finnas kvar i miljön i hundratals år. PFC påverkar leverns förmåga att bryta ned fetter i kroppen på så sätt att fettmetabolismen ökar vid doser från 1 µg PFOS/g, vilket är en koncentration som kan hittas i sillgrissleägg, gråtrutägg och skarvägg. Det är möjligt att det är en anledning till att embryonas överlevnad minskade vid exponering för PFC. Om embryon blir av med en del av sitt livsviktiga fett, som de behöver för att leva, ökar risken att de dör. PFC liknar fettsyror och när de kommer in i kroppen, är det tänkbart att kroppen producerar mer av de enzymer, som ska bryta ned fettet. Följden kan bli en ökad produktion av fria radikaler. Individen utsätts då för oxidativ stress, cellerna påverkas och kan dö.
Magnus Engwall söker efter PFC-specifika markörer. Några sådana har inte hittats än.
– Vi studerar förändringen i det totala genuttrycket, det vill säga hur generna regleras hos fågelembryon vid exponering för PFC med microarrayteknik. Vi har inte kunnat se hittills att PFOS eller PFOA tydligt påverkar genuttrycket. Men detta behöver studeras vidare! Kanske är det så att dessa föreningar inte i första hand utövar sin giftverkan via påverkan på genernas reglering.
Figur 1. Halter av PFOS i sillgrissleägg från Gotland (data från Urs Berger och Katrin Holmström, ITM, Stockholms Universitet) i relation till observerade effekter i Engwalls forskning på kycklingembryon.
Figur 2. Effekter av olika PFC-kemikalier på kycklingembryons överlevnad under äggets utveckling.
Figur 3. Effekter av PFOS och PFOA på överlevnaden hos embryon från kyckling, gråtrut och skarv.
Samband med fågeldöd?
En hypotes är att PFC påverkar fettsyrornas metabolism i organismer. Vid studier av levrar från PFOS-exponerade kycklingembryon kunde forskarna se att nedbrytningen av fettsyror ökade. Forskarna har också sett att kemikalien PFBS, som ersätter den snart förbjudna PFOS, har liknande påverkan på fågelembryons överlevnad som PFOS. PFBS är något mindre giftig och det behövs 2 gånger mer PFBS än PFOS för att ge samma effekt. Om användningen av PFBS fortsätter finns det risk att koncentrationerna kommer att öka – kanske till riskabla nivåer, eftersom den verkar vara lika svårnedbrytbar som PFOS.
– Det är oklokt att överhuvudtaget använda högfluorerade och högklorerade ämnen och låta dem spridas i miljön, menar Magnus
Engwall. Man bör anstränga sig mer för att utveckla ickefluorerade och ickeklorerade alternativ, som man vet kan brytas ned i miljön. Om man klorerar eller fluorerar en organisk kemikalie kan den bli farlig.
– När halogener som klor, fluor och brom kombineras med organiska aromatiska molekyler så blir det ofta bekymmer. PFC är bra industriellt sett, liksom PCB. De tål nästan vad som helst. Men det finns ett motsatsförhållande mellan risker i miljön och det industrin ofta vill ha, nämligen kemisk motståndskraft, sammanfattar Magnus Engwall, som gärna vill studera eventuella samband mellan förekomst av PFC och den nu aktuella fågeldöden.
Kunskapen om dessa ämnen är inte tillräcklig. Frågorna är desto fler: Vilken väg kommer olika PFC in i miljön? Sker det via mat eller via damm eller något annat? PFCkemikalier är både vattenlösliga och fettlösliga och de påminner om fettsyror och är extremt motståndskraftiga. Vilken effekt kan dessa persistenta kemikalier få på fågelfaunans biodiversitet? Om halterna tillåts stiga för högt kan det tänkas att bara de mest motståndskraftiga arterna överlever. Resultaten tyder på att då skulle exempelvis trutar och sillgrisslor drabbas före skarvar.