Je leest:

Vuilnisvat noordpool

Vuilnisvat noordpool

Auteur: | 10 april 2004

Met brullende motoren raast de tweemotorige Fokker over de besneeuwde startbaan van Tromsø, in het noorden van Noorwegen. Een ogenblik denk ik dat we slippen, maar dan komt het toestel los van het met sneeuw bedekte beton en zet het een stijle klim in. Binnen enkele minuten hebben we de grauwe wolkenlaag onder ons gelaten en koersen we onder een blauwe hemel naar het noorden. Voor mij is dit een droom die uitkomt: onderzoek doen op de noordpool!

Svalbard, een eilandengroep ver boven de poolcirkel, is voor de mens vrijwel niet toegankelijk. Op het eerste gezicht lijkt deze archipel Europa’s laatste stukje ongerepte natuur. Schijn bedriegt. Veel pooldieren hebben grote hoeveelheden chemische stoffen in hun lichaam. Een verzwakt immuunsysteem en een verminderde vruchtbaarheid zijn de trieste gevolgen.

Het noordpoolgebied: een van de laatste wildernissen op onze planeet. Veel dieren overzomeren in het poolgebied, maar slechts enkele soorten blijven hier ook in de winter. De overvloed aan voedsel, dagen van vierentwintig uur en temperaturen tussen vijf en tien graden Celsius in de zomer staan in schril contrast met de poolwinter. Gedurende zo’n vier maanden komt de zon dan niet boven de horizon uit en kan de gevoelstemperatuur beneden de vijftig graden onder nul dalen.

Als het toestel na ruim twee uur vliegen door de dikke wolkenlaag duikt, zie ik voor het eerst ons reisdoel, Spitsbergen. Spitsbergen is het grootste eiland van Svalbard, een eilandengroep van bergen, fjorden en gletsjers. Het witte landschap lijkt maagdelijk, maar dat is schijn. Opkomend toerisme, klimaatverandering en vooral vervuiling bedreigen het poolgebied. In de haven van de hoofdstad Long Yearbyen zal ik aan boord gaan van het schip de Jan Mayen, een tot onderzoeksschip omgebouwde trawler. Samen met collega’s van diverse Noorse instituten zal ik de komende weken dieren in de wateren rond Spitsbergen onderzoeken op de effecten van milieuverontreiniging.

Vuilnisvat

Na drie dagen varen komen we bij het pakijs in de Barentsz Zee, enkele honderden kilometers ten oosten van Spitsbergen. Het is moeilijk te geloven dat deze indrukwekkende wereld van knalblauw water en spierwit ijs toch zo door de mens is beïnvloed. Een groepje zeehonden geniet op een ijsschots van de verbazend warme zon, nieuwsgierig kijkend naar het grote schip dat langzaam nadert. Als de Jan Mayen met veel geweld een grote ijsplaat ramt, houden de dieren het voor gezien en verdwijnen ze een voor een met een elegante plons in de blauwe diepte.

In dit gebied zullen we de aard en de mogelijke effecten van de verontreinigingen op de gezondheid van de Groenlandse zeehonden onderzoeken. Uit de resultaten kunnen beleidsmakers, in ons geval de Noorse overheid, de nodige informatie halen over de ernst van de vervuiling in het poolgebied. Daarnaast kunnen ze beoordelen welke maatregelen het meest effectief zijn.

Rivieren, zeestromen en vooral de atmosfeer transporteren grote hoeveelheden verontreinigingen van het Europese continent en de (sub)tropen naar het noordpoolgebied. Vluchtige stoffen, zoals polychloorbifenylen (PCB’s), maar ook pesticiden zoals DDT en toxafenen kunnen via de atmosfeer naar het noorden worden gebracht. Door de lage temperaturen condenseren ze en slaan ze neer op zee. De noordpool is een sink voor vele chemische verbindingen. Wel beschouwd is dit gebied hét vuilnisvat van het noordelijk halfrond.

De vervuiling die zich in het arctisch bassin concentreert, bestaat voornamelijk uit apolaire, in vet oplosbare stoffen. Het in overvloed aanwezige vetrijke plankton neemt die stoffen gemakkelijk op en geeft ze via vissen door aan zeezoogdieren die ze op hun beurt weer doorgeven aan ijsberen. Het plankton speelt dus een sleutelrol in het doorgeven van verontreinigingen van het niet-levende milieu naar de voedselketen. Hierdoor zijn mariene ecosystemen veel gevoeliger voor milieuvervuiling dan ecosystemen op het land. Bij elke schakel in de voedselketen concentreren de stoffen zich meer en meer in de vetrijke weefsels van de dieren. Het gevolg is dat dieren aan de top van de voedselketen, zoals zeezoogdieren en ijsberen, blootgesteld staan aan hoge concentraties. Effecten op de gezondheid komen dan ook vooral in die soorten tot uiting. Als eerste worden de delicate biochemische en fysiologische processen in het lichaam door milieuverontreinigingen beïnvloed, lang voordat dit aan de buitenkant van het dier zichtbaar is. Onderzoek van deze processen kan eventuele verstoringen al in een vroeg stadium aantonen.

Gechloreerde koolwaterstoffen

De gechloreerde of gehalogeneerde cyclische koolwaterstoffen bestaan uit een ringvormig koolstofskelet waarbij een aantal van de buitenste waterstofatomen is vervangen door chloor of andere halogenen. Als vuistregel geldt: hoe meer chlooratomen, hoe moeilijker afbreekbaar de verbinding is. PCB’s en pesticiden zoals toxafenen zijn de grootste bedreiging voor het arctische ecosysteem. Door hun vluchtigheid reizen deze stoffen gemakkelijk via atmosferisch transport van de lagere breedtegraden naar het poolgebied en kunnen ze zich in het vet van dier en mens ophopen.

PCB’s bestaan uit twee ringstructuren met een wisselend aantal chlooratomen. Uiteindelijk zijn zo meer dan tweehonderd combinaties mogelijk. PCB’s werden onder meer gebruikt als isolator in elektrische systemen vanwege hun stabiliteit en hittebestendigheid. In de jaren zestig ontdekte men dat vrijwel elk levend wezen deze stoffen in het lichaam had. Het duurde echter nog meer dan tien jaar voordat men de productie en het gebruik ervan in het Westen aan banden legde. Helaas zijn er nog steeds veel landen waar deze beperkingen niet gelden. Daarnaast bevindt zich nog meer dan de helft van alle ooit geproduceerde PCB’s in bestaande apparaten die vroeg of laat weer in het milieu terechtkomen.

Een andere schadelijke stof is toxafeen, de opvolger van DDT. Toxafeen werd vooral in de landbouw gebruikt voor insectenbestrijding. Met name in de katoenteelt in de Verenigde Staten was het middel populair. Toxafeen is een complex mengsel van enkele honderden gechloreerde camfenen, met zes tot tien chlooratomen per molecuul. Een onschuldige grondstof als dennenolie vormt de basis van deze effectieve pesticiden. Men kwam echter van de regen in de drup. Net als DDT bleek toxafeen zich in de voedselketen op te stapelen, reden voor de westerse landen om het gebruik te verbieden. Productie en gebruik gaan elders echter gewoon door. Recent bleek dat zeehonden uit de Barentsz-zee hoge concentraties toxafenen in hun vetweefsel hebben. Het vermoeden bestaat dat hier sprake is van chronische blootstelling aan een lokale, mogelijk Russische, bron.

Vetreserves

Pooldieren zijn door hun specifieke aanpassingen aan hun ijzige habitat extra gevoelig voor verontreinigingen. Een van de meest fundamentele aanpassingen is de grote hoeveelheid vet die ze kunnen opslaan. Dit vet dient voor isolatie en als reservevoedsel in tijden van verminderde voedselopname. De extreme schommelingen in de grootte van hun vetreserves maakt pooldieren echter extra kwetsbaar voor blootstelling aan milieuverontreinigingen. Als ze de vetreserves aanspreken, komen de opgeslagen chemicaliën massaal in de bloedbaan.

Een andere aanpassing aan het poolklimaat is de voedzame melk die zeezoogdieren en ook ijsberen voor hun jongen produceren. Meer dan de helft van die melk kan uit vet bestaan, een absoluut record in het dierenrijk. Hierdoor kunnen de jongen razendsnel groeien en een isolerende vetlaag aanleggen. Met de melk scheidt de moeder echter grote hoeveelheden in haar lichaam opgehoopte verontreinigingen uit en geeft die rechtstreeks door aan haar jong. Tijdens de groei en de ontwikkeling zijn de jongen daardoor blootgesteld aan piekconcentraties chemicaliën die grote schade kunnen aanrichten.

Zeehonden zogen hun jongen slechts enkele weken. Door de zeer vetrijke moedermelk groeien de jongen spreekwoordelijke als kool en kan het zeehondenjong snel voor zich zelf zorgen. Een bijkomend nadeel is dat via de moedermelk de verontreiniging in het vet van de moeder direct wordt doorgeven aan het jong. Op de foto: Moeder zoogt haar jong.

Stofwisseling

Net als zogende jongen krijgen ook volwassen dieren de meeste verontreinigingen binnen met het voedsel. Enzymen van het cytochroom-P450-enzymsysteem (CYP), die vooral in de lever overvloedig aanwezig zijn, spelen een belangrijke rol in de stofwisseling – het metabolisme – van veel componenten. Ze kunnen zowel lichaamseigen stoffen, bijvoorbeeld hormonen, als lichaamsvreemde verbindingen metaboliseren. Het metabolisme van verontreinigingen wordt vaak, ten onrechte, als detoxificatie aangeduid. In veel gevallen zijn het juist de omzettingsproducten, de metabolieten, die de grootste schade aanrichten. Een in wezen onschadelijke moederstof kan door enzymomzetting veranderen in een levensgevaarlijk reactieproduct. Zowel de oorspronkelijke stof als de gevormde metabolieten kunnen de gezondheid dus aantasten. Omdat de activiteit van de CYP-enzymen bij blootstelling aan chemicaliën toeneemt, kan dit echter de normale lichaamsfunctie, bijvoorbeeld het hormoonmetabolisme, verstoren.

De activiteitstoename van het CYP heeft ook positieve kanten. Specifieke CYP-enzymen reageren selectief op blootstelling aan een bepaalde molecuulstructuur. De CYP1A-enzymen zijn verantwoordelijk voor de omzetting van vlakke moleculen zoals polyaromatische koolwaterstoffen. Meer driedimensionale moleculen, zoals sommige PCB’s en ook toxafenen, veroorzaken een toename van CYP2B- en -3A-enzymactiviteit. Een hoge CYP-activiteit kan dus wijzen op een bepaalde milieuverontreiniging.

Omdat elke diersoort zijn eigen unieke CYP-enzymen heeft, verschilt het metabolisme per diersoort sterk. Zeehonden hebben een gemiddeld actief CYP, terwijl walvisachtigen vrij lage activiteiten hebben. Twee uitersten zijn ijsberen en meeuwen. Meeuwen kunnen door het ontbreken van specifieke CYP-enzymen slechts een relatief klein aantal verontreinigingen afbreken waardoor veel stoffen zich ophopen. IJsberen daarentegen hebben het vermogen om ontzettend veel stoffen te metaboliseren dankzij een zeer actief CYP. Omdat deze roofdieren zich voor een groot deel met verontreinigd zeehondenspek voeden, is de totale belasting echter toch groter dan bij de meeuw, ondanks dat de niveaus in het berenvet meestal lager liggen.

Voortplanting

Milieuverontreinigingen kunnen tal van effecten op de gezondheid van mens en dier hebben. Aantasting van de vitamine- en hormoonhuishouding, de vruchtbaarheid, het lerend vermogen en ook het immuunsysteem zijn in diverse soorten aangetroffen. De zeehondensterfte in de Waddenzee van tien jaar geleden is zeer waarschijnlijk veroorzaakt door een virus dat kon toeslaan omdat het immuunsysteem van de dieren door vervuiling was verzwakt.

Ook de witte walvissen, de beluga’s, in de monding van de St. Lawrence-rivier in Oost-Canada zijn het slachtoffer van de milieuvervuiling. Op deze populatie is in de loop van deze eeuw zó sterk gejaagd, dat er van de oorspronkelijke tienduizend dieren in de jaren zeventig nog maar een kleine vijfhonderd over waren. Ondanks een jachtverbod in 1979 zijn het er nu nog steeds vijfhonderd. Onderzoek naar de reden van dit uitblijvend herstel van de populatie leverde in eerste instantie niets op. Wel ontdekte men dat de dieren in ruim veertig procent van de gevallen tumoren hadden en dat de reproductie erg laag was. Daarnaast vond men extreem hoge concentraties PCB’s in het spek van de beluga’s. Volgens de geldende normen is dit spek eigenlijk chemisch afval! Het vermoeden dat vervuiling een mogelijke oorzaak was van alle beluga-ellende werd stukje voor stukje aannemelijker. Uiteindelijk bleek dat PCB’s zowel het immuunsysteem als de voortplanting bij deze dieren ernstig hebben aangetast met als triest resultaat een nauwelijks levensvatbare populatie.

IJsberen, die als toppredator in het arctische ecosysteem staan blootgesteld aan grote hoeveelheden verontreinigingen, ondervinden dezelfde effecten als de St. Lawrence-beluga’s. De laatste jaren is de reproductie bij de Canadese ijsbeerpopulatie verminderd. Mogelijk is dit het effect van vervuiling. Bij jonge ijsberen vond men een relatie tussen hoge concentraties PCB’s en een verminderde immuunfunctie, wat hun overleving in negatieve zin kan beïnvloeden. Een verontrustende ontdekking is dat twee procent van de ‘vrouwelijke’ ijsberen op Spitsbergen hermafrodiet is. Nu pas, ruim twintig jaar na het verbod op PCB’s, begint de omvang van de effecten van die stoffen in het milieu duidelijk te worden.

De negatieve effecten van milieuverontreinigingen kunnen ook mensen treffen. Eskimo’s, die voornamelijk zeezoogdieren op het menu hebben staan, blijken een tienmaal hogere PCB-concentratie in hun vetweefsel te hebben dan mensen in hetzelfde gebied die geen zeezoogdieren eten. Met name bij jonge kinderen worden de effecten hiervan zichtbaar. Eskimobaby’s krijgen via de moedermelk grote hoeveelheden PCB’s binnen. Dit kan een reden zijn dat deze kinderen zo vatbaar zijn voor infectieziekten.

In het noordpoolgebied staat de ijsbeer aan de top van de voedselketen. Volgens Hans Wolkers verslindt een ijsbeer een mens in enkele minuten, met huid en haar. Wolkers en andere onderzoekers nemen uit voorzorg altijd een geweer mee als ze het pakijs betreden. “Zelfmoord als je het niet doet.”

Bloederig

De jachtmethoden die wij hanteren zijn niet zo effectief als die van de eskimo’s. We maken lange dagen om voldoende monsters te verzamelen. De ervaren bemanning jaagt in ploegen met rubberboten tussen de ijsschotsen. Zodra een zeehond is geschoten, hijst een kraan het dier aan dek van ons schip en dan begint de bloederige klus van het bemonsteren. Razendsnel verwijderen we de lever en we bevriezen een stuk daarvan in vloeibare stikstof van -198°C. In het laboratorium zullen we de enzymmetingen doen. We nemen ook monsters van de lever, het spek en de hersenen voor analysen van gechloreerde koolwaterstoffen.

Tussen al het bloed door genieten we af en toe toch van de schitterende omgeving. Dit in ijs en sneeuw gevangen landschap is van een indrukwekkende schoonheid die al mijn verwachtingen overtreft. Vooral ‘s nachts, als de middernachtzon het omringende landschap in vuur en vlam zet, ontwaakt de natuur. Een eenzame ijsbeer zwerft over het zeeijs op zoek naar buit; zijn witgele vacht is in perfecte harmonie met de omgeving. Als hij lucht van ons schip krijgt, komt hij zonder een spoor van angst een kijkje nemen. Met z’n zwarte neus snuift hij nieuwsgierig de onbekende geuren op voor hij zijn eenzame weg vervolgt. Ik voel me een indringer in deze verstilde wereld, waar we met de brullende buitenboordmotoren van onze rubberboten en de knallende geweren zo nadrukkelijk aanwezig zijn. Dat juist dit kwetsbare gebied, ver weg van de menselijke beschaving en industrie, een dumpplaats is geworden voor chemisch afval!

Een Noorse onderzoeker verwijdert uit een geschoten zeehond lever, vet en hersenen voor verdere analyse. Het dierlijk weefsel wordt direct in vloeibare stikstof van -198ºC ingevroren. In het laboratorium bekijken de poolonderzoekers in hoeverre de vervuiling het dier heeft aangetast.

Perspectieven

De laboratoriumuitslagen zijn schokkend. Op het spoor gezet door enorm hoge activiteiten van diverse CYP-enzymen vinden we uiteindelijk hoge concentraties toxafenen in het spek van de zeehonden. Deze stoffen zijn in het Westen al meer dan tien jaar verboden, maar in landen als Rusland nog volop in gebruik. Verontrustend is dat juist de CYP-enzymen die betrokken zijn bij het hormoonmetabolisme een zeer hoge activiteit hebben vergeleken met die van dieren aan de relatief schone Groenlandse oostkust. Dit zou consequenties voor de vruchtbaarheid en de voortplanting van deze zeehonden kunnen hebben.

Niemand kan voorspellen wat de uiteindelijke effecten van vervuiling voor de zoogdierpopulaties in het noordpoolgebied zullen zijn. Vaststaat dat het eind van de vervuilingsproblematiek nog niet in zicht is, ondanks het al jaren geldende productieverbod van veel stoffen. Een ander probleem vormt het pesticidegebruik in de landbouw dat, ondanks verbeteringen, nog steeds enorm is. Veel van die stoffen vinden we in de pooldieren terug. Daarnaast duiken er steeds meer stoffen op die een stuk gevaarlijker zijn dan ze oorspronkelijk leken. Een recent voorbeeld hiervan zijn de polybroombifenylen (PBB’s), familie van de PCB’s. Deze stoffen zijn op grote schaal in gebruik als antibrandmiddel in elektronica en we kunnen ze moeilijk wegdenken uit onze maatschappij. Hoewel de gevaren ervan voor de gezondheid vergelijkbaar zijn met die van PCB’s, heeft men tot nog toe geen actie ondernomen om het gebruik en de fabricage ervan in te perken.

De afgelopen decennia is gebleken dat het produceren van nieuwe chemicaliën zonder de effecten op mens en dier voldoende te kennen, enorme gevolgen kan hebben. Nieuw gesynthetiseerde stoffen zouden uitgebreid klinisch moeten worden getest voordat de industrie ze in productie neemt. Als industrie en consument zich verantwoord gaan gedragen, zal het misschien ooit echt beter gaan met het milieu.

Dit artikel is een publicatie van Natuurwetenschap & Techniek.
© Natuurwetenschap & Techniek, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 10 april 2004

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.