Occurrence of Parabens and Paraben Transformation Products in Sediment and Water Systems of the Brazos River Above and Below a Low Water Dam

Chaque jour, d'innombrables produits que nous utilisons pour nettoyer, protéger et prendre soin de notre corps libèrent de minuscules quantités de produits chimiques dans le monde. Parmi les plus courants figurent les parabènes, une famille de conservateurs présents dans les shampooings, les lotions et les aliments qui les empêchent de se gâter. Bien que ces substances soient efficaces dans leur tâche, les scientifiques savent depuis longtemps qu'elles peuvent imiter les hormones dans les corps des animaux et des humains, perturbant potentiellement les processus biologiques naturels. Lorsque nous rincons ces produits de notre peau ou que nous les éliminons, ils voyagent à travers les réseaux d'égouts et finissent par pénétrer dans les rivières et les lacs. Une fois dans l'eau, ils ne restent pas simplement là sans changer. La lumière du soleil, les bactéries et les produits chimiques utilisés pour traiter les eaux usées peuvent les décomposer en de nouveaux composés apparentés appelés produits de transformation. La question qui a intrigué les scientifiques de l'environnement n'est pas seulement de savoir si ces produits chimiques originaux sont présents, mais comment ils se comportent une fois qu'ils rencontrent le fond boueux d'une rivière. Restent-ils dissous dans l'eau, ou s'accrochent-ils aux sédiments, se cachant ainsi de la vue tout en continuant d'interagir avec l'écosystème ?

Pour répondre à cela, des chercheurs se sont rendus sur la rivière Brazos au Texas, une voie navigable large qui traverse un paysage ponctué de petits barrages conçus pour réguler les niveaux d'eau. Ils ont concentré leur attention sur un barrage de faible hauteur spécifique, une structure qui crée un changement distinct dans la manière dont la rivière se déplace. Au-dessus du barrage, l'eau s'écoule relativement calmement, tandis qu'en dessous, l'eau dégringole par-dessus le bord, créant de la turbulence et mélangeant l'eau avec le lit de la rivière. L'équipe s'est donné pour mission de mesurer la présence de parabènes et de leurs produits de transformation à la fois dans l'eau et dans le sédiment sableux et boueux à deux endroits : l'un juste en amont du barrage et l'autre juste en aval. Ils ont collecté des échantillons sur trois jours distincts pendant l'été, recueillant soigneusement l'eau de la surface et prélevant les quelques premiers centimètres de sédiments sur la rive. Leur objectif était de voir si la perturbation physique causée par le barrage modifiait la façon dont ces produits chimiques se distribuaient entre les parties liquides et solides de la rivière.

Les résultats ont révélé une rivière regorgeant de ces composés, bien que dans des concentrations qui sont souvent trop faibles pour être visibles sans instruments hautement sensibles. Dans l'eau, les chercheurs ont trouvé des traces de parabènes allant de niveaux indétectables jusqu'à 10,6 nanogrammes par litre, une quantité si petite qu'elle est comparable à un seul grain de sable dans une grande piscine. Dans le sédiment, les quantités étaient similairement basses, atteignant jusqu'à 4,5 nanogrammes par gramme de sol sec. Curieusement, les substances les plus abondantes qu'ils ont trouvées n'étaient pas les conservateurs originaux que les gens utilisent chez eux, mais plutôt les produits de décomposition. Plus précisément, deux composés connus sous les noms de PHBA et DHBA sont apparus en plus grandes quantités, tant dans l'eau que dans la boue. Ces substances sont le résultat naturel de la décomposition des parabènes, suggérant qu'au moment où l'eau de la rivière atteint ce point, une grande partie du conservateur original s'est déjà transformée. Bien que les niveaux de parabènes originaux aient été généralement bas, l'étude a confirmé que ces produits chimiques et leurs descendants circulent constamment dans le système fluvial, entrant par les eaux usées et persistant malgré la capacité naturelle de la rivière à les dégrader.

Une découverte clé de l'étude concernait l'interaction de ces produits chimiques avec le lit de la rivière. Les scientifiques utilisent souvent des modèles mathématiques pour prédire si un produit chimique flottera dans l'eau ou s'enfoncera et s'attachera à la boue. Ces modèles reposent sur l'idée que plus un produit chimique est « hydrophobe » (craignant l'eau), plus il est susceptible de s'attacher à la matière organique du sol. Cependant, les mesures prises dans la rivière Brazos ne correspondaient pas à ces prédictions. Les chercheurs ont constaté que les produits chimiques se comportaient différemment selon l'endroit où ils se trouvaient dans la rivière. En aval du barrage, là où l'eau s'agite et se mélange vigoureusement, les produits chimiques montraient une plus forte tendance à s'attacher au sédiment qu'au-dessus du barrage, où l'eau est plus calme. Cela suggère que l'environnement physique joue un rôle massif dans l'endroit où ces produits chimiques finissent. La turbulence créée par le barrage force probablement les produits chimiques à entrer en collision avec les particules en suspension et le lit de la rivière plus fréquemment, provoquant leur dépôt hors de la colonne d'eau plus rapidement que dans une rivière calme.

L'étude a également mis en évidence une limite dans notre compréhension actuelle de la destinée de ces polluants. Les modèles utilisés pour prédire le comportement chimique supposent souvent que l'eau et le sédiment sont dans un état d'équilibre parfait, où la quantité de produit chimique passant de l'eau à la boue est égale à celle qui revient de la boue vers l'eau. Les chercheurs ont découvert que cet équilibre n'existe probablement pas dans une rivière réelle et courante. La distance entre la surface de l'eau et le lit de la rivière, combinée au mouvement constant du courant, signifie que le système n'est jamais véritablement au repos. De plus, les structures chimiques spécifiques de ces parabènes, qui incluent des groupes polaires pouvant interagir avec les parties minérales du sédiment, peuvent faire en sorte qu'ils s'y accrochent de manières que les modèles simples ne prennent pas en compte. Les données ont montré que le comportement réel de ces produits chimiques dans la nature est plus complexe et dynamique que ce que suggèrent les simulations de laboratoire.

En fin de compte, cette recherche offre une image plus claire de la manière dont les produits chimiques ménagers courants circulent à travers un écosystème fluvial. Elle confirme que les parabènes et leurs produits de transformation sont présents dans la rivière Brazos, les produits de décomposition étant la forme la plus répandue. L'étude démontre que les caractéristiques physiques d'une rivière, telles qu'un barrage de faible hauteur, peuvent modifier considérablement la façon dont ces produits chimiques sont distribués entre l'eau et le sédiment. Bien que les concentrations trouvées aient été généralement basses, le fait que ces composés persistent et se transforment dans l'environnement souligne la nécessité de modèles plus réalistes qui tiennent compte de la nature dynamique de l'eau courante. En observant la rivière telle qu'elle se comporte réellement, plutôt qu'en se fiant uniquement aux prédictions théoriques, les scientifiques peuvent mieux comprendre la véritable empreinte environnementale des conservateurs que nous utilisons chaque jour.