Akkumulering av miljøgift – modeller

Stoffer som samles opp i kroppen, og som er tungt nedbrytbare og/eller skadelige for organismer og økosystem, regnes som miljøgifter. Det er et stort spekter av ulike stoffer som regnes som miljøgifter, og som vi kan ta opp gjennom mat, drikke eller luft. Via lenkene nederst på siden finner du en mer utfyllende definisjon og oversikt over eksempler på miljøgifter.

Gjennom evolusjonen er det utviklet systemer for å rense kroppen for disse skadelige stoffene Hovedsakelig brytes de ned av leveren og transporteres ut av kroppen via nyrene. Det finnes tusenvis av stoffer som kan regnes som miljøgifter. Hvor skadelige de enkelte stoffene er, kommer blant annet an på

• hvor effektivt vi klarer å skille dem ut

• hvilke funksjoner i kroppen som påvirkes

• hvor tungt nedbrytbar forbindelsen er

• hvor i kroppen stoffet blir lagret

Forskning på dyr i ulike ledd av en næringskjede har vist at dyr høyt oppe, på øverste trofiske nivå, er spesielt utsatt for miljøgifter som lagres i fett. Disse stoffene brytes langsomt ned. Et rovdyr som spiser et byttedyr, "tar over" miljøgiftene som er lagret i fettet til byttedyret. Siden rovdyr stadig spiser nye byttedyr, vil de jevnlig få påfyll av miljøgifter i kroppen. Om nivået av gift øker, kommer an på om forrige dose miljøgift er renset ut av kroppen eller ikke. I mange tilfeller er den ikke det, og da øker giftnivået i rovdyret stadig (akkumuleres).

Siden det finnes så mange forskjellige giftstoffer og giftkilder, må vi velge oss et fokusområde når vi nå skal lage programmer som simulerer denne akkumuleringen. Her velger vi metylkvikksølv i matfisk som eksempel. Metylkvikksølv er den vanligste kvikksølv-forbindelsen i næringskjedene, og fisken vi spiser, er oftest høyt opp i næringskjeden. Mengden 0,0013 mg/kg metylkvikksølv i uka regnes som potensielt skadelig.

Vi lager et enkelt program for å simulere akkumuleringen:

• Vi bruker huskeregelen som sier at et dyr må spise 10 kg for å legge på seg 1 kg.

• Vi legger også til grunn at det i dette tilfellet er en konsentrasjon av metylkvikksølv på 0,0015 mg/kg i planteplanktonet.

I programmet over vil du se at mengden mat du kan spise, går drastisk ned jo lenger opp i næringskjeden du velger mat. Heldigvis er ikke modellen vår helt ferdig ennå. Som tidligere nevnt har kroppen egne systemer for å rense ut gift. Det gjelder ikke bare mennesker, men også alle andre dyr.

For metylkvikksølv er den biologiske halveringstida på omtrent 10 uker. Det betyr at 10 uker etter inntak av metylkvikksølv har kroppen klart å kvitte seg med halvparten. Matematisk ser det slik ut for ett måltid:

$$ B = B_0·{\mathrm{0,5}}^{\frac{t}{ht}}$$

hvor $$ B$$ er miljøgiften som er igjen når tida $$ t$$ har gått siden siste måltid. $$ B_0$$ er giften i kroppen fra måltidet, og $$ ht$$ er tida kroppen bruker på å bryte ned og skille ut halvparten av giften (biologisk halveringstid, som her er 10 uker).

Hvert måltid vil ha et tilsvarende uttrykk som det over, der tida $$ t$$ vil variere etter hvor lenge det er siden måltidet. Alle disse uttrykkene må summeres for å finne den totale giftmengden i kroppen.

Vi lager et program som viser hvordan kvikksølvet over tid tas opp i dyreplankton:

Juster verdier og tolk kurven

I en forenklet modell kan vi si at jo mer gift som er i kroppen, jo mer gift vil også brytes ned og skilles ut. På et visst stadium vil kroppen rense akkurat like mye som den tar opp fra ny mat, og da vil kurven bli flat. (Rensekapasiteten øker ikke i det uendelige.)

Nå setter vi sammen de to programmene vi har lagd, til et større program som regner ut hvor mye matfisk en person kan spise. Denne modellen korrigerer nivået av miljøgift ved å inkludere biologisk halveringstid. Kan du se det i kodene?

1. Klarer du å utvide programmet slik at brukeren også kan velge hvilket ledd i næringskjeden han eller hun ønsker å spise mat fra?

2. Er tallene realistiske? Søk på nettet etter metylkvikksølv i matfisk, og se om du finner forskningsdata som viser ekte verdier.

3. Oppdrettsfisk er ikke i næringskjeden på samme måte som villfisk. Hva har det å si for metylkvikksølvnivået? Hva har det å si for nivået av andre stoffer i fisken, både skadelige og sunne? Kan du finne opplysninger om miljøgifter i fiskefôr?

4. Tenk at du velger å donere en av nyrene dine til et familiemedlem. Hvordan vil dette påvirke mengden miljøgifter som kroppen kan din kan skille ut?

5. Du spiser en fisk med metylkvikksølv. Følg reisen til metylkvikksølvet gjennom kroppen din, og beskriv hva som skjer i ulike deler av kroppen. Bruk gjerne illustrasjonen av stoffskiftet som utgangspunkt.