Mange industriproduserte organiske halogenforbindelser er meget stabile og brytes svært sakte ned i naturen. Polyklorerte bifenyler (PCB), freoner, fluorskismøring og bromerte flammehemmere er eksempler på antropogene aromatiske halogenforbindelser som skaper miljøforurensning. Sukralose er et kunstig søtingsmiddel som inneholder klor, blir lite omsatt, og havner derfor i kloakkrenseanleggene og videre derfra ut i økosystemene, med ukjent langtidseffekt.
Marine alger og planter kan lage naturlig forekommende organiske halogenforbindelser (organohalogener)
Klor og klorid
Klor(gr. khloros - blekt grønn) finnes som giftig gulgrønn klorgass (Cl2) ved romtemperatur, eller som anionet klorid (Cl-) som i vanlig bordsalt, natriumklorid (NaCl). Klorid har en fundamental rolle i metabolismen hos mikroorganismer, sopp, planter og dyr, og fungerer som motion for blant annet kalium og natrium og således viktig i elektrolyttbalansen, samt som saltsyre i magesekken. Proteiner danner kloridkanaler i membraner, men i anionselektive kanaler kan det også fraktes andre anioner som bromid (Br-), jodid(I-), og nitrat (NO3-). Det finnes mange typer kloridkanaler og noen kan aktiveres av kalsium. Hos pattedyr er det blant annet kloridkanaler i skjelettmuskler, hjertemuskler, nevroner, gliaceller, og slimproduserende epitelceller. Klor har atomnummer 17. Oppdaget av Carl Wilhelm Scheele i 1774 fra en reaksjon med saltsyre og mangandioksid, og seinere av Sir Humphry Davy.
4HCl + MnO2 → MnCl2 + Cl2 + 2H2O
Saltsyre (HCl) er en sterk syre. Natriumhypkloritt, (NaClO) i 5% natriumlut (NaOH) som desinfeksjonsmiddel. Klorbleking i papirindustrien. Klor til desinfisering. Klor i vannrenseanlegg men hvor humusstoffer må først fjernes for å unngå at det blir laget giftige organiske klorforbindelser. Klor i svømmebasseng. Klorgass (Cl2) som våpen under første verdenskrig, i kjemisk krigføring viderutviklet til fosgen (COCl2) og sennepsgass (diklordietylsulfid). Persistente organiske klorforbindelser. Klorat (ClO3-) som ugrasmiddel. Hypkloritt i surt miljø (HClO) virker som oksidasjonsmiddel sammen med enkelte av halogenidene.
Trikloretylen (C2HCl3) er et løsemiddel ble brukt i renserier og som avfettingsmiddel. Innånding av trikloretylen i arbeidsmiljøet viste seg å gi skader på lever, nyrer og sentralnervesystem.
Jod og jodid
Jod finnes i metallisk fiolettglinsende krystaller (I2) eller i form av anioner som jodid (I-). Ved destillasjon av tørkete alger oppdaget man en fiolettfarget damp som avsatte seg som krystaller. Navnet jod kommer fra gr. ioeides - fiolett. En blanding av jod (I2) og kaliumjodid (KI) blir brukt til å påvise stivelse, gir blå farge, mens amylopektin gir rosa farge. En metode som kan bli brukt til å undersøke enzymatisk nedbrytning av stivelse, eller til å undersøke hvor effektivt en oppvaskmaskin fjerner matrester. Man må være oppmerksom på at jod (I2 )ikke løser seg i vann uten at det samtidig tilsettes kaliumjodid (KI), samt at jod er giftig og fordamper lett. Jodtinktur (jodspiritus, jodsprit), brunfarget blanding av jod og kaliumjodid i sprit, ble i mange år brukt som desinfeksjonsmiddel på huden. Jod har viktige funksjoner i metabolismen hos dyr, men i større mengder er jod giftig.
I motsetning til mennesker er ikke jodid et nødvendig mikronæringsstoff, men planter kan ta opp jodid (I-), f.eks. som kaliumjodid eller kaliumjodat. Imidlertid hos marine alger i littoral- og sublittoralsonen f.eks. brunalger, så inneholder disse en lang rekke med halogenerte organiske forbindelser som inneholder klor, brom eller jod . F.eks. haloorganiske forbindelser i form av fenoler, fettsyrer, indoler, polyketider, acetogeniner, florotanniner (garvestoffer), floroglucinol og polysakkarider. Hos marine alger regner man at de sekundære stoffskifteproduktene som inneholder halogener spiller en nødvendig funksjon i metabolismen, bl.a. under stress og i antioksidantmetabolismen. Planter inneholder som nevnt lite jodid, men de har evne til å ta det opp, sannsynligvis via en H+-halid anionkanal, noe som kan anvendes innen biofortifisering (l. fortificare - styrke) med økt ernæringsinnhold.
Hos mennesker er jodid et nødvendig mikronæringsstoff som inngår som jodid i hormonene tyroksin og tirjodtyroksin i skjoldbruskkjertelen (tyreoidea), og som spiller en viktig rolle i styring av metabolismen. Jodforbindelser kan man også finne i spytt- og melkekjertler. Journalist Per Egil Hegge har skrevet mye om stoffskiftesykdommen hypothyreose og hans opprørende møte med norsk helsevesen, bl.a. i boka: Og så må du ikke stille spørsmål (Cappelen, 2000), verdt å lese. Hvis man har lite saltvannsfisk i kosten kan det lett bli mangel på jodid, noe som kan resultere i struma, og en viktig kilde til jod er jodifisert salt.
Ved radioaktiv forurensning, kjernekraftulykker (Tsjernobyl, Fukushima) og atombomber er radioaktive 133-jod (131I) et spaltingsproduktenefra uran eller plutionium. Jod (I2) er flyktig, fordamper lett, og transporteres raskt via atmosfæren. Som beskyttelse kan brukes jodtabletter. Imidlertid blir radioaktive jodisotoper også brukt i terapeutisk medisinsk behandling av diverse sykdommer i skjoldbruskkjertelen. 131I ble oppdaget i 1938 av Glenn Seaborg og John Livingood ved Berkeley Radiation lab, Universitetet i California, hvor Ernest Lawrence hadde konstruert den første syklotronen. Ved Berkeley Radiation lab arbeidet også Ruben og Kamen som laget den radioaktive karbon 14C-isotopen brukt i studiet av Calvin-Benson-Bassham-syklus i fotosyntesen. Sam Ruben vise dessuten med en tunge O-18-isotopen av oksygen at oksygen i fotosyntesen kommer fra vann, og ikke fra CO2. Jodisotopen 131I har halveringstid 8 dager og desintegrerer ved å sende ut beta-stråling (606 keV) og gammastråling (364 keV).
Fluor og fluorid
Fluorid (F-) inngår i fluoroapatitt (Ca5(PO4)3F) som er meget resistent mot nedbrytning sammenlignet med apatitt, og er således viktig i beskyttelse av tennene mot karies. Høye konsentrasjoner av fluorid er giftig. Planter er følsomme for fluoridforgiftning, og tidligere døde skogen rundt aluminiumsverk med dårlig renseteknologi. Organiske fluorforbindelser er meget tungt nedbrytbare grunnet den sterke polariseringen i karbon-fluorbindingen (-C-F-), og akkumulerer i næringskjedene. Dessuten er flere av dem giftige. Perfluoroktansyre (PFOA) og det tilhørende kaliumsaltet (PFOS) har en hydrofil og hydrofob del, og blir brukt i mange typer overflatebehandling som skal gi en vann- og smussavstøtende overflate. PFOA er helseskadelig og er forbudt å bruke. Organiske fluorforbindelser, perfluorerte stoffer (PFAS), blir brukt i overflatebehandling av en rekke overflater inkludert papir, kosmetikk, og finnes i fluorskismøring for å gi en vannavstøtende flate. Polytetrafluoroeten (Teflon) blir brukt som non-stick overflatebelegg i steikepanner, men bør ikke utsettes for høy temperatur. Teflon er en polymer -(CF2-CF2)n- satt sammen av monomeren F2C=CF2, og blir brukt som teflontape på gjengene i rørkoblinger. Siden teflon er inert har det mange anvendelser i kjemiske laboratorier.
De langsiktige effektene av organiske fluorforbindelser i næringskjedene er uoversiktlige.
Brom og bromid
Aske fra alger i havet inneholder bromid, og alger kan lage organiske bromforbindelser. Bromider er salter av brom (Br-) i en rødbrun væske. Brom (Br2) danner en giftig rødbrun damp. Bromerte flammehemmere i tekstilindustrien, og persistens gjør dem til miljøgifter. Bromidsalter har blitt brukt som legemiddel. Organiske bromforbindelser bidrar til nedbrytning av ozonlaget. Sølvbromid brukt i lysfølsom filmemulsjon. Brom (gr. bromos - ille lukt) har atomnummer 35 og elektronkonfigurasjon [Ar]3d104s24p5. Naturlig brom finnes som de stabile isotopene brom-79 og brom-81.
Litteratur
Wikipedia