Nowy kwas w deszczu. Trafia do rzek i ludzkiej krwi. Co to oznacza?

Z każdym opadem deszczu lub śniegu na ziemię trafia kolejna porcja wytworzonego przez człowieka związku chemicznego: kwasu trifluorooctowego (TFA). Jego ślady wykryto już w wodach powierzchniowych, opadach atmosferycznych, butelkowanej wodzie, piwie, uprawach zbożowych, wątrobie zwierząt, a nawet w ludzkiej krwi i moczu. Co więcej, niemal wszędzie tam, gdzie naukowcy mierzą jego stężenie, obserwują jego wzrost.

Trwałość i wszędobylskość

TFA to niezwykle trwały związek chemiczny, którego silne wiązania węgiel-fluor praktycznie nie poddają się degradacji. Przez to TFA zaliczany jest do grupy tzw. „wiecznych chemikaliów” (ang. forever chemicals), znanych również jako PFAS, czyli per- i polifluoroalkilowe substancje. W ostatnich dekadach stężenie TFA wzrosło od pięciu do dziesięciu razy w liściach drzew niemieckich lasów oraz w rdzeniach lodowych z kanadyjskiej Arktyki. Wzrosty odnotowano także w duńskich wodach gruntowych.

Mimo że niektóre PFAS-y zostały już zakazane jako substancje toksyczne, TFA pozostaje nieobjęty większością regulacji. Dzieje się tak, ponieważ badania toksykologiczne sugerują, że obecne poziomy TFA w środowisku są nawet tysiące razy niższe od progów, przy których spodziewane są jakiekolwiek skutki biologiczne jego obecności. Organizacja Narodów Zjednoczonych ds. Ochrony Środowiska (UNEP) ocenia obecnie ryzyko związane z TFA jako minimalne, przynajmniej do roku 2100. Jednocześnie niektóre państwa, jak Niemcy czy Dania, podejmują już pierwsze kroki regulacyjne.

Źródła TFA – więcej niż się wydaje

Kwas trifluorooctowy dostaje się do środowiska na kilka sposobów. Używa się go w syntezie chemicznej, m.in. w przemyśle farmaceutycznym i agrochemicznym. Może też powstawać jako produkt rozkładu innych związków: pestycydów, leków, niektórych PFAS oraz popularnych fluorowanych gazów chłodniczych (tzw. F-gazów), takich jak HFC-134a i HFO-1234yf. To właśnie one odpowiadają za obecność TFA w opadach atmosferycznych.

TFA nie odparowuje: gdy paruje woda, w której jest rozpuszczony, kwas pozostaje na miejscu jako sól. W atmosferze powstaje z lotnych prekursorów, które ulegają rozkładowi w warstwach troposfery. TFA trafia następnie z chmur na ziemię w postaci kwaśnych deszczów. Choć związek nie kumuluje się w ciałach ludzi i zwierząt, jego stała obecność w wodzie i żywności oznacza chroniczną ekspozycję.

Dyskusja o toksyczności i skutkach środowiskowych

Choć obecne stężenia związku w wodzie czy żywności wydają się bezpieczne, dotychczasowe badania na zwierzętach wykazały, że TFA w bardzo wysokich stężeniach może prowadzić do niższej masy płodów i deformacji, szczególnie oczu. Dane te były podstawą niemieckiego wniosku do Europejskiej Agencji Chemikaliów (ECHA) o zaklasyfikowanie TFA jako substancji działającej toksycznie na rozrodczość.

TFA jest związkiem o małej masie cząsteczkowej i nie przypomina budową klasycznych PFAS, które zawierają długie łańcuchy węglowe pokryte atomami fluoru. To sprawia, że niektórzy badacze kwestionują, czy TFA powinien być zaliczany do tej samej grupy. Jest silnie rozpuszczalny w wodzie i bardzo szybko wydalany z organizmu.

Niektórzy naukowcy wskazują jednak, że szybkie wydalanie nie oznacza braku zagrożenia. Wzrost stężenia TFA w diecie może doprowadzić do jego akumulacji w środowisku, roślinach i potencjalnie łańcuchu pokarmowym. Badania prowadzone przez Thomasa Cahilla z Uniwersytetu Stanowego w Arizonie wykazały obecność TFA w kilkudziesięciu produktach spożywczych.

Ekotoksyczność i skutki dla ekosystemów

Rośliny pobierają TFA wraz z wodą przez korzenie, ale nie są w stanie go się pozbyć, bo nie odparowuje on z liści. W warunkach laboratoryjnych wysokie stężenia TFA hamowały wzrost kukurydzy, ryżu, soi i słonecznika. Długoterminowe narażenie może być znacznie bardziej szkodliwe. W jednym z eksperymentów 36-tygodniowa ekspozycja była 10 razy bardziej śmiercionośna dla siewek niż ekspozycja tygodniowa.

Nowe badania pokazują też, że TFA może zakwaszać glebę i spowalniać rozkład materii organicznej, co wpływa negatywnie na cykle obiegu składników odżywczych. Zdaniem dr Ge Xie z Wolnego Uniwersytetu w Amsterdamie potrzebne są bardziej zaawansowane testy ekotoksyczności, badające np. ekspresję genów czy inne wrażliwe procesy biologiczne.

Badacze zwracają również uwagę, że standardowe metody oceny ryzyka środowiskowego mogą nie wychwytywać subtelnych, długofalowych efektów działania TFA. Jak zauważa dr David Behringer z firmy Öko-Recherche, niektóre gatunki roślin, zwłaszcza te przystosowane do środowisk suchych, mogą być szczególnie wrażliwe na akumulację TFA w tkankach, co może prowadzić do zakłóceń ich wzrostu, kwitnienia i rozmnażania. Potrzebne są dalsze badania, które pozwolą zrozumieć wpływ tego związku na różnorodność biologiczną i funkcjonowanie całych ekosystemów.

Jak regulować i co dalej?

Debata o regulacji TFA nabiera tempa. Europejska Agencja Chemikaliów rozważa obecnie włączenie TFA do ogólnego zakazu PFAS. Niemcy i Holandia wyznaczyły limity dla TFA w wodzie pitnej na poziomie odpowiednio 60 i 2,2 mikrograma na litr. UE planuje też nowe standardy dla sumy PFAS w wodzie pitnej, która nie będzie mogła przekraczać 0,5 µg/l. Jeśli TFA zostanie formalnie uznany za PFAS, w wielu krajach normy te zostaną przekroczone.

Duński zakaz stosowania pestycydów tworzących TFA oraz nowa ustawa w Minnesocie (USA), która od 2032 r. będzie wymagać dowodów na brak alternatyw dla takich pestycydów, to pierwsze kroki w kierunku ograniczeń. Eksperci postulują też szybką rezygnację z gazów HFO w klimatyzacji samochodowej. Są one jednym z głównych źródeł TFA w powietrzu.

„Z czasem stężenie TFA będzie tylko rosło. Nie da się go usunąć, nie da się go przeczekać” – ostrzega w rozmowie z magazynem „New Scientist” Finnian Freeling, chemik środowiskowy z niemieckiego TZW.