Nähtamatu oht

On selge, et kui me oma vaenlast ei näe, on temaga väga keeruline võidelda. Koroonaviirus on just seda sorti vaenlane. Arusaadaval põhjusel otsitakse praegu kogu maailmas viirust pärssivaid või hävitavaid materjale, et nendega katta avalike ruumide ning meditsiiniasutuste või hooldekodude pindu, lisada neid antiviraalse komponendina näomaskidesse või siis puhastada nende kaasabil ruumide õhku seal leiduvatest viirustest.

Kui kuni aastani 2019 tehti seda peamiselt soovimatute bakterite leviku pidurdamiseks ja resistentsete bakterivormide tekke vältimiseks meditsiini- ja hoolekandeasutustes, siis nüüd on suund võetud võitlusele koroonaviirusega. Selleks on taas-avastatud ja/või täiustatud rida antimikroobseid materjale.

Hiljutine ülevaateartikkel mainekas ajakirjas Nature Nanotechnology märgib: titaandioksiid, hõbe, vask ja grafeen – just need nanomaterjalid on äärmiselt perspektiivsed koroonaviirusega võitlemisel. Selleaastases Eesti Teadusagentuuri COVID-19 sihtgrantide taotlusvoorus on ka meie KBFI keskkonnatoksikoloogia labori praegused või endiste teadlaste juhitavad projektid saanud rahastuse antimikroobsete vase-, hõbeda- ja tsingipõhiste materjalide antiviraalsete omaduste uurimiseks.

KBFI vanemteaduri Olesja Bondarenko juhitav projekt keskendub näomaskidele ja meie endise hea kolleegi ning praeguse Tartu Ülikooli geneetikaprofessori Angela Ivaski juhitava projekti raames hakatakse uurima viirusevastaseid pinnakatteid.

Kahe teraga mõõk

KBFI nanotoksikoloogid on nanosuuruses metallipõhiste antimikroobsete omaduste uurimisega tegelnud pea 10 aastat ja veelgi kauem – 15 aastat - oleme uurinud nanomaterjalide ökotoksikoloogilisi omadusi.

Ühe olulisema saavutusena näitasime antimikroobsete nanosuuruses vaskoksiidi, tsinkoksiidi ja hõbeosakeste keskkonnaohtlikkust. Veega kokku puutudes need nanomaterjalid lahustuvad, st vabanevad vase-, tsingi- ja hõbedaioonid, mis aga on veeorganismidele – eriti vähilistele ja vetikatele - äärmiselt mürgised. Märksa mürgisemad kui mikroobidele, keda nendega pärssida soovitakse.

Oleme need tulemused avaldanud ajakirjas Archives of Toxicology. Eesti keeles olen samal teemal kirjutanud 2015.a. ajakirja Inseneeria artiklis "Nanohõbe – kahe teraga mõõk" järgmist:

/…Tänu antimikroobsetele omadustele kasutatakse nanohõbedat üha enam haavaplaastrites, antiseptilistes kreemides ja muudes toodetes, mis mõeldud bakterite vastu võitlemiseks. Nii näiteks võivad nanohõbeda-lisandiga joogiveefiltrid kindlustada turvalise joogivee miljonitele inimestele Aafrikas ja Indias, kellele puhas joogivesi on seni kättesaamatu.

Samas, hõbedaioonid on kasutamine soovimatute bakterite hävitamiseks toob erinevate jäätmevoogude kaudu vältimatult kaasa hõbeda sattumise ka meie veekogudesse ning põhjustada nihkeid veeökosüsteemide tasakaalus…/

Koostöös partneritega rahvusvahelises COST-koostöövõrgustiku projekti "Antimikroobsed uudsed pinnakatted nakkushaiguste leviku ennetamisel" raames tegime põhjaliku antimikroobsete nanoosakeste ökotoksikoloogilisi omadusi ennustava andmekaeve andmebaasis Scopus. Kokku 2720 artikli metaanalüüs näitas, et pinnakatetes kasutatavateks antimikroobsed (nano)materjalideks on enamasti hõbe, ent ka vask, tsink ja titaan.

Tulemuste kohaselt on antimikroobsetest pinnakatetest enim uuritud ja ilmselt ka kasutatud nanohõbedat ja et nii hõbe, vask kui ka tsink leostuvad vastavatest pinnakatetest veekeskkonnaga kokkupuutes ligi 100 protsendi ulatuses. Seega võivad need keskkonda sattudes kahjustada ökosüsteeme ja soodustada resistentsete mikroobitüvede teket.

Antimikroobsete pinnakattematerjalide tootmismahuks aastaks 2020 on prognoositud 590 000 tonni koguväärtuses 4,5 miljardit dollarit. Kõigest sellest kirjutasime ka oma hiljutises artiklis, milles järeldasime, et kuni vajaliku ohutusteabe kogunemiseni on mõistlik antimikroobsete pinnakatete kasutamisel olla ettevaatlik. Kusjuures see järeldus oli tehtud enne koroonapandeemiat.

Iga kemikaalil ja materjalil on oma elukaar, mis metallide puhul algab metallimaagi kaevandamisest ja transpordist, liigub läbi erinevate töötlusetappide valmistooteni, selle transpordi ja kasutuseni. Kui toote kasutusaeg lõpeb, on variantideks taaskasutus, komposteerimine, prügila või prügipõletus, sõltuvalt materjalist, tootest ja riigist.

Kui me räägime näiteks hõbeniidiga sokkidest või hõbeda-lisandiga spordiriietest, siis pestakse see hõbe varem või hiljem välja. Aeg sõltub kasutatud pesuvahendist ja tekstiilist. Seega jõuab see kanalisatsiooni ja halvimal juhul ka meie veekogudesse.

Uuring, mis käsitles Taanis turustatavate nanomaterjalide keskkonnaohtusid jõudis järeldusele, et hõbe ja vask, ent ka TiO₂ võivad keskkonnaorganismidele ohtlikud olla ennekõike neis veekogudes, kuhu juhitakse heitveepuhastuse väljalask.

Toon ühe näite ka meie enda poelettidelt leitu kohta. Sel aastal nägin ühes Tallinna supermarketis nõudepesuvahendit, mis vastavalt etiketile peaks sisaldama ka hõbeioone. Sellele vaatamata või just tänu sellele – inimeste teadmised mürkkemikaalidest on endiselt puudulikud – reklaamib silt seda vahendit kui ökotoodet, mida võiks kasutada ka puu-ja juurviljade ning isegi imikute lutipudelite pesul. See on äärmiselt hoiatav näide

Kogu eelnev jutt rääkis toksilistest metallidest, mis peaksid meid viiruste ja bakterite eest kaitsma. Ilmselt kaitsevad ka, vähemalt senikaua, kuni nad asjade või materjalide pinnal püsivad ja pole veel loodusesse uhutud. Sama kehtib ka pestitsiidide kohta. Nad kaitsevad põllukultuure kahjurite rünnaku eest, ent pihta võivad saada süütud mesilased. Teame ka seda ja üritame leida lahendusi.

Pisiplasti hädad

Lisaks antimikroobsete või antiviraalsete materjalide otsingule praegusel koroonaajal on äärmiselt päevakajaliseks muutunud ühekordsed plasti sisaldavad vahendid, mis on mõeldud meid viirusest mehaaniliselt isoleerima: näomaskid, kindad, kaitseriided. Nagu ülalpool mainitud, näomaskidesse plaanitakse lisada viirust pärssivaid materjale, sh hõbedat ja vaske ja nii mõneski maailma riigis on seda juba ka tehtud - arengud selles vallas on kiired! Ent artikli selle osas keskendun just plastile.

Alles 2019. aastal valmis Euroopa oma ala tippteadlaste koostatud raport mikroplast keskkonnaohtudest, milles on jõutud suhteliselt rahustava järelduseni: parima olemasoleva teadmise kohaselt mikroplast (vähem kui viiemillimeetrise läbimõõduga pisiplasti osakesed) inimesele ja keskkonnale suures ulatuses veel ohtlik ei ole.

Ent teatud geograafiliste piirkondade rannikuvetes ja setetes võib mikroplast ökoloogilisi riske tekitada. Siiski märgib raport, et kui mikroplasti heide keskkonda jätkub praeguses mahus või suureneb, võib see ökosüsteemidele kahjulikke mõjusid põhjustada juba järgmise aastasaja jooksul.

Raport koostati vahetult enne koroonapandeemiat ja on enam kui kindel, et ühekordse plasti kasutamine igapäevaelus on juba praeguseks hüppeliselt suurenenud. Hiljutine artikkel mainekas teadusajakirjas Environmental Science and Technology toob välja mõtlemapanevad arvud: maailmas kasutatakse igas kuus 129 miljardit ühekordset näomaski ja 65 miljardit ühekordset kindapaari.

Need kõik on reeglina valmistatud ühekordsest plastist: nn kolmekihilised on kirurgimaskid on enamasti tehtud polüpropüleenist, ent kasutatakse ka polüstüreeni, polükarbonaati, polüetüleeni ja polüestrit. Ükski neist materjalidest ei ole minu parima teadmise kohaselt looduses kiiresti lagunev.

Pakutakse, et plastist näomaski lagunemine looduses võtab 450 aastat. Isegi kui see toimub kiiremini, on see ajaskaala mõtlema panev, kui arvestada, mitu inimpõlve see võtab või võtaks – seda ei näe ka meie lastelaste lapselaste lapselapsed. Usun, et meist igaühel on kodus karp maske, paljud on neid visanud prügikasti ja paljud on neid näinud ka tänaval vedelemas. Vähemalt mina olen näinud ja see oli väga häiriv – kirurgimask kõnniteel.

Ehkki ühekordse plasti keelustamine oli veel hiljuti paljudes riikides päevakorral või isegi seadusesse jõudnud, unustas ilmselt ühiskond koroonaviiruse saabudes kiiresti ära lubaduse ühekordse plasti kasutuse piiramise osas – otse vastupidi.

Ka mina ei saa siin olla maskivastane: alati tuleb kasusid ja kahjusid kaaluda. Ent ilmselt oleks aeg näiteks haiglatesse, kuhu sisenemisel inimestele kohustuslik mask antakse, panna välisukse juurde spetsiaalsed ühesuunalised kinnised konteinerid, kuhu inimene need maskid saab visata. Üsna ilmselt võib neid maske edukalt põletada tööstuslikes prügipõletusahjudes ja saada vastu näiteks toasooja.

Arvestades, et Eesti algatas "Teeme ära!" prügikoristuskampaania, mis levis üle kogu maailma, siis eeldan, et oleme puhta looduse nimel valmis pingutama. Oleks täiesti ootuspärane, et Eesti ka siin maailmale teed näitaks. Veel üks võimalus oleks eelistada korduvkasutatavaid näomaske ning näomaske biolagunevatest materjalidest. Viimane on üks osa KBFI vanemteaduri Olesja Bondarenko COVID-19 sihtgrandist.

KBFI keskkonnatoksikoloogia laboris on viimased viis aastat uuritud ka nanoplasti ja mikroplasti keskkonnaohtusid. Senised tulemused näitavad, et pisiplast on suhteliselt inertne ja katseloomadel ägedat mürgistust ei põhjusta. Ühelt poolt on need tulemused julgustavad, ent looduses on tegu pikaajaliste mõjudega. Neid pisiplasti ohutuse aspekte uurime praegu Margit Heinlaane ja Alla Khosrovyani juhtimisel.

On veel üks oluline aspekt: kuna pisiplast on keskkonnaprügi, millel on suhteliselt suur eripind, saab see siduda ja edasi kanda ka ohtlikke saasteaineid või ravimitele resistentseid ohtlikke baktereid, kui tuua vaid paar näidet. See aga põhjustab vee- ja mullaorganismidele ning üle toiduahela ka inimesele juba teistsuguseid ohte. Neidki tahke uuritakse maailmas aktiivselt.

Sama tehakse meie laboris. Lisaks kemikaalide, sh nanomaterjalide ja mikroplasti ohutuse hindamisele uurime ökotoksikoloogiliste mõjude osas heitvett ning saastunud muldi ja setteid. Nagu eelpool mainitud, on märkimisväärne osa meie uurimistööst seotud ainete antimikroobsete omaduste ja vastavate toimemehhanismide välja selgitamisega.

Kuna toksikoloogilised uuringud eeldavad teadmisi väga erinevatest valdkondadest, teeme koostööd nii teiste TA-asutustega kui ka ettevõtetega Labor on partner ka Nanomaterjalide tehnoloogiate ja uuringute keskuses NAMUR+.

Hoiatavad õppetunnid

Inimkonna progress eeldab tehnoloogilisi või kontseptuaalseid kannapöördeid ja reeglina ka innovatsiooni materjalitööstuses, ent ükski progress ei tohi tulla inimeste ja elukeskkonna tervise arvelt. Seega, paralleelselt materjalide tehnoloogilistele ja kasulikele omadustele tuleb kindlasti hinnata ka nende materjalide potentsiaalseid ohtusid.

Vastavalt sellele ka neid materjale käidelda ja kasutada. Kindlasti tuleb jälgida ka seda, mis saab neist materjalidest nende 'elukaare' lõpul. Olen seda teemat juba puudutanud, mõtiskledes akadeemik Lippmaaga Horisondis ilmunud artiklis "Nanode ilu ja valu"

See aitab vältida ajalooliselt tehtud suuri vigu: meenutagem aastatetaguse "võlu"-materjali asbesti, mida võib leida eterniidi näol veel paljudelt Eesti katustelt ja "võlu"-taimekaitsevahendi DDT esialgset võidukäiku ja hilisemat hävingut, kuna mõlema ohutus oli puudulikult hinnatud.