Meriekosysteemi arseenin kourissa

Hanna Niemikoski osoittaa väitöstutkimuksessaan, että kemiallisina taisteluaineina käytetyt fenyyliarseeniyhdisteet kerääntyvät upotusalueiden läheltä pyydettyihin merieliöihin, kuten eri kalalajeihin. Hän selvitti laboratoriossa koeputkessa tehdyillä in vitro kokeilla, miten nämä yhdisteet muuttuvat aineenvaihdunnan seurauksena ja osoitettiin niiden myrkyllisyys. Lisäksi upotuspaikoilta kerätyistä merisedimenteistä tunnistettiin ennen raportoimattomia yhdisteitä, jotka ovat muodostuneet arseenia sisältävistä taisteluaineista.

Viimeisen 15 vuoden aikana käynnissä olleiden kansainvälisten, poikkitieteellisten tutkimushankkeiden aikana on pystytty tunnistamaan maailmansotien jälkeen mereen upotettuja ammuksia, paikantamaan niiden tarkkoja sijainteja sekä pystytty määrittämään paikannettujen ammusten korroosioasteita.

Väitöskirjassa esitetyt tulokset ovat kuitenkin ainutlaatuisia, eikä vastaavanlaisia tutkimuksia ole aikaisemmin tehty.

Tulokset ovat ensisijaisen tärkeitä mereen upotettujen kemiallisiin aseisiin liittyvässä riskinarvioinnissa, kun kartoitetaan merenpohjassa vuotavien ammusten ympäristövaikutuksia.

Väitöskirjan tulosten perusteella on tärkeää seurata säännöllisesti yhdisteiden kertymistä merieliöihin sekä jatkossa tutkia myös väitöskirjassa tunnistettujen biotransformaatiotuotteiden pitoisuutta ammusten lähellä olevissa sedimenteissä, jotta saadaan käsitys merenpohjassa olevien kemiallisten taisteluaineiden kokoaniskuormasta meriekosysteemissä.

Näytteitä Bornholmin, Skagerrakin ja Måseskärin alueilta

Niemikoski tutki väitöskirjassaan kolmelta tunnetulta kemiallisten taisteluaineiden upotusalueilta pyydettyjä merieliönäytteitä, pääasiassa kaloja.

Suurin otos, 99 turskan lihasnäytettä, oli Bornholmin alueelta, jossa 14 % analysoiduista näytteistä sisälsi jäämiä fenyyliarseeniyhdisteistä. Samankaltaisia tuloksia saatiin myös Skagerrakin ja Måseskärin upotusaluilta kerätyistä näytteistä. Lisäksi analysoitiin myös kalan maksa-, kidus- ja sappinäytteitä, jotta saatiin tietoa mihin yhdisteet varastoituvat joutuessaan kalan elimistöön. Yhteensä näytteitä analysoitiin yli 300.

Tutkimuksessa pystyttiin selvittämään fenyyliarseeniyhdisteiden aineenvaihduntaa in vitro malleilla sekä lisäksi tutkittiin pääaineenvaihduntatuotteen myrkyllisyyttä kalasoluille.

–Aineenvaihduntatuote aiheuttaa myrkyllisen vasteen kalasoluille, joten aineenvaihdunta saattaa olla tärkeässä roolissa yhdisteiden myrkyllisyyden kannalta. Tunnistettuja aineenvaihdunnasta muodostuvia yhdisteitä voidaan tulevaisuudessa käyttää kohdeyhdisteinä määritettäessä kalojen altistusta fenyyliarseeniyhdisteille, sanoo Hanna Niemikoski.

Tuntemattomia yhdisteitä löytyi meren pohjasta

Lisäksi väitöskirjatyössä tunnistettiin uusia, fenyylarseeniyhdisteistä muodostuvia hajoamistuotteita merisedimenteistä. Suurta osaa yhdisteistä ei ole aikaisemmin raportoitu löytyneen mistään, eikä mitään näistä ole aikaisemmin havaittu merisedimenteissä.

Tutkimuksessa ei määritetty, miten nämä yhdisteet on muodostunut, mutta oletuksena on, että niiden muodostuminen on seurausta merisedimentissä elävien mikrobien toiminnasta.

Tutkimuksen perusteella Niemikoski väittää, että näiden mikrobien toiminnan seurauksena muodostuvien fenyyliarseeniyhdisteiden osuus ammuksia ympäröivässä merisedimenteissä saattaa olla merkittävä.

Väitöskirjatutkimus toteutettiin Helsingin yliopiston kemian laitokseen kuuluvassa Kemiallisen aseen kieltosopimuksen instituutissa, VERIFINissä. Nykyään Hanna Niemikoski työskentelee kemistinä Suomen Ympäristökeskuksessa.

FM Hanna Niemikoski väittelee 8.4.2022 kello 12 Helsingin yliopiston matemaattis-luonnontieteellisessä tiedekunnassa aiheesta "New approach in the assessment of impact of arsenic-based chemical warfare agents on marine environment". Väitöstilaisuus järjestetään osoitteessa Exactum, auditorio CK112, Pietari Kalmin katu 5.

Vastaväittäjänä on dosentti Raimo Ketola, Terveyden ja hyvinvoinnin laitos, ja kustoksena on professori Paula Vanninen.

Väitöskirja "New approach in the assessment of impact of arsenic-based chemical warfare agents on marine environment"on myös elektroninen julkaisu ja luettavissa Heldassa.

Väittelijän yhteystiedot: Hanna Niemikoski, hanna.niemikoski@syke.fi, puh. +358 29 525 2173