Forbedrer vitenskapelig metode for å få til bedre regulering av miljøgifter fra sjampoen din

Siloksaner er silikonbaserte stoffer som brukes i deodoranter, sjampo, hudkremer og hårpleieprodukter. De gjør innholdet glatt og lett å påføre.

Forskning viser at noen siloksaner kan ha miljøskadelige egenskaper. De brytes langsomt ned i miljøet, og de kan oppkonsentreres i levende organismer. En hovedbekymring er utslipp av siloksaner med avløpsvann, ettersom siloksanene da kan tas opp i vannlevende organismer som fisk.

Siloksaner reiser med vinden til Arktis

Siloksaner slippes hovedsakelig ut til luft og kan transporteres langt vekk med luftstrømmer. Dermed finner forskere dem i luftprøver tatt så langt unna som på Svalbard i Arktis.

Forskere på NILU – Norsk institutt for luftforskning har overvåket siloksaner på vegne av Miljødirektoratet siden 2013. En del av arbeidet er å kontinuerlig forbedre metodene for overvåkning av luft, for å sikre at dataene som er gitt er så nøyaktige som mulig.

Fra 1. februar 2020 fikk industrier innen EU ikke lenger lov til å bruke mer enn 0,1% av siloksanene D4 og D5 i hud- og hårpleieprodukter som vaskes av ved normal bruk. (Kommisjonsforordning (EU) 2018/35).

– For å kunne dokumentere endringer og vurdere virkningen av nylig pålagte tiltak og forskrifter, trenger vi kontinuerlig og presis atmosfærisk overvåking av siloksaner, sier seniorforsker Nicholas Warner ved NILUs avdeling for miljøkjemi i Framsenteret i Tromsø.

Overvåkning av luft krever stabilitet

For å ta atmosfæriske luftprøver plasserer forskerne ulike typer luftprøvetakere på steder langt fra folk, der sjansen for lokal luftforurensning er liten. Zeppelin-observatoriet utenfor Ny-Ålesund på Svalbard er et slikt avsidesliggende sted. I en ny studie plasserte Warner og kollaegene hans det de kaller “aktive luftprøvetakere” der, for å fange luftbårne siloksaner fraktet til Arktis med luftstrømmer fra mer forurensede områder.

Aktive luftprøvetakere er koblet til en pumpe, som trekker luft gjennom prøvetakerne over et bestemt tidsrom. Inne i prøvetakeren er det beholdere fylt med materialer som kalles sorbenter. Sorbentmaterialet er det som fanger opp siloksanene og andre luftbårne kjemikalier fra lufta.

De aktive luftprøvetakerne gjør det mulig for forskerne å finne ut nøyaktig hvor av et gitt stoff som finnes i det luftvolumet som er målt. Når luftprøvetakingen er ferdig, blir beholderne med sorbentmaterialet sendt til et laboratorium for ekstraksjon og analyse.

– Når du driver med slik «fjernovervåkning» er du ofte ikke i stand til å samle inn og analysere prøvene med en gang. De blir ofte lagret i både dager og uker før de sendes tilbake til laboratoriet for analyse, forklarer Warner. – Dermed trenger du et sorbentmateriale som holder prøvene dine stabile.

Vil eliminere usikkerhet

I en nylig publisert artikkel i det vitenskapelige tidsskriftet Chemosphere presenterer Warner og kollegaene hans sitt arbeid med å forbedre datakvaliteten fra atmosfærisk fjernovervåkning av siloksaner.

Det gjennomførte de ved å ta sikte på å eliminere eventuelle usikkerheter knyttet til overvåkningen, i dette tilfellet ved å sammenligne og evaluere to forskjellige sorbentmaterialer brukt til luftprøvetaking.

NILU og andre har i mange år brukt sorbentmaterialet Isolute ENV+, vel vitende om at materialets kjemiske struktur bryter ned siloksanene. Warner og kollegaene hans antar at ENV+-strukturen skaper et surt miljø, spesielt når det er fuktighet involvert, og dette fører til at siloksanene brytes ned.

Dette er en sorbent-holder som brukes i luftprøvetakere. Det tynne hvite laget, merket med blå ring på bildet til høyre, er selve ABN-sorbenten. Når luft pumpes gjennom holderen blir siloksaner og andre luftbårne kjemikalier fanget i sorbentmaterialet. Foto: Lara Cioni

– Det som skjer er at siloksantypen som kalles D5 blir brutt ned til siloksantypen D4, og dermed forstyrres måleresultatet, sier Warner. – At dette skjer er velkjent, og vi bruker såkalte korreksjonskurver for å korrigere for det. Men det er fortsatt er det en viss variasjon og usikkerhet knyttet til denne korreksjonen, så vi måtte utforske andre alternativer.

Alternativet de valgte å evaluere var sorbentmaterialet Isolute ABN Express.

I følge Warner og kollegaene hans yter ABN-materialet et mer stabilt miljø under prøvetaking og lagring, og de kan ikke se noen tegn til nedbryting. Dette betyr igjen større nøyaktighet ved atmosfærisk overvåkning av siloksaner.

Ifølge Warner betyr et mer stabilt sorbentmateriale at de nå kan rapportere pålitelige data for D4. Med den gamle sorbenten (dvs. ENV+), var D4-resultatene de fikk et resultat av både direkte prøvetaking og av nedbrutt D5 i sorbentmaterialet. Tidligere rapporter om D4-konsentrasjon ble dermed i beste fall ansett som kvalitative.

Flere atmosfæriske nedbrytningsmekanismer?

I en studie publisert i fjor benyttet Warner m.fl. globale målinger til å evaluere siloksaners potensiale for å transporteres med vinden over lange avstander, og hvor lenge de er i stand til å klare seg i miljøet (persistens). De oppdaget at fordelingen av siloksaner i tid og rom (romlig oppløsning) beskrevet ved hjelp av ved målinger var i strid med modellene som brukes til å forutsi kjemikaliers oppførsel i miljøet.

Denne forskjellen kan tilskrives ytterligere nedbrytningsmekanismer forårsaket av atmosfæriske partikler, men dette er ikke er tatt høyde for i modellenes prognoser. Tidligere laboratorieeksperimenter har vist at siloksaner brytes ned når de fester seg til partikler i atmosfæren.

Imidlertid ble data brukt i flere overvåkningsstudier samlet inn ved hjelp av den ustabile ENV+-sorbenten, noe som begrenset hvor presis dataanalysen ble. Dette var en av hovedårsakene til at Warner og kollegaene hans ønsket å utvikle en metode der de brukte en mer stabil sorbent.

– Vi måtte finne ut hvorfor modellen ikke stemte overens med det vi fant i miljøet. Dermed ble det nødvendig å få utelukket eventuelle problemer med prøvetakeren. Nå er vi sikre på at vi har klart det, sier Warner.

Å bytte fra ENV+ til ABN-absorbenten gjorde susen – nesten. Nå stemmer den atmosfæriske atferden basert på prøvetakingsmålinger ved Zeppelin-observatoriet i Ny-Ålesund godt overens med modellestimatene – om vinteren. Ikke om sommeren.

– Vi måtte stille oss selv spørsmålet: «Hvorfor stemmer måleresultatene våre overens med modellpredikeringene om vinteren, men ikke om sommeren? Forekommer fremdeles partikkelnedbryting av siloksan?»

Sollys-effekt

Partikkelrelatert nedbryting kan godt være svaret. Det er godt dokumentert at siloksaner brytes ned i atmosfæren ved å reagere med hydroksylradikaler som blir dannet i atmosfæren av sollys. Dermed begynner siloksankonsentrasjonene å avta når sola kommer tilbake til Arktis.

Selv om modellene tar høyde for denne mekanismen, samsvarte de altså bare med målingene om vinteren. Imidlertid skjer dannelse og akkumulering av atmosfærisk aerosol/partikler om våren (mars-mai) og fortsetter gjennom polarsommeren (juni-august). Om vinteren er partikkelkonsentrasjonen og -opphopningen lavere. Den høyere konsentrasjonen av partikler i løpet av våren og sommeren kan altså bidra til ytterligere mekanismer der atmosfærisk nedbrytning av siloksaner kan oppstå i løpet av denne perioden.

– Dermed kan altså partikkeldannelse fremdeles bidra til atmosfærisk nedbrytning av siloksaner i Arktis, men bare i løpet av vår- og sommersesongen, forklarer Warner. – Så da er vi enige med modellen, i hvert fall for vintersesongen. Vi har også en god hypotese om hva som skjer om sommeren, noe som igjen kan bidra til en forbedring av modellen.

Strengere regulering i vente?

Akkurat nå er de eksisterende reguleringene av siloksaner oppe til vurdering. Det vurderes å utvide dem til å også omfatte siloksantypen D6, samt begrense bruk av siloksan i alle forbruker- og profesjonelle produkter.

– Forbedring av prøvetakingsmetodikken har hjulpet oss å få bedre innsikt i prosessene rundt miljøskjebnen til siloksaner i den arktiske atmosfæren. Denne økte forståelsen gjør at vi kan tilby myndighetene nødvendige data for å kunne vurdere endringer i konsentrasjoner av siloksaner i miljøet, noe som forhåpentligvis er til nytte når de skal bestemme ytterligere regulering, avslutter Warner.