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

Ogni giorno, innumerevoli prodotti che usiamo per pulire, proteggere e prendercene cura del nostro corpo rilasciano piccole quantità di sostanze chimiche nel mondo. Tra le più comuni ci sono i parabeni, una famiglia di conservanti presenti in shampoo, lozioni e alimenti che impediscono loro di deteriorarsi. Sebbene queste sostanze siano efficaci nel loro compito, gli scienziati sanno da tempo che possono imitare gli ormoni nei corpi degli animali e delle persone, potenzialmente interrompendo i processi biologici naturali. Quando laviamo via questi prodotti dalla nostra pelle o li smaltiamo, essi viaggiano attraverso i sistemi fognari ed entrano infine in fiumi e laghi. Una volta nell'acqua, non rimangono semplicemente lì immutati. La luce solare, i batteri e le sostanze chimiche utilizzate per trattare le acque reflue possono scomporli in nuovi composti correlati chiamati prodotti di trasformazione. La domanda che ha tormentato gli scienziati ambientali non è solo se queste sostanze chimiche originali siano presenti, ma come si comportino una volta che incontrano il fondo fangoso di un fiume. Rimangono sciolte nell'acqua o si attaccano al sedimento, nascondendosi efficacemente alla vista pur continuando a interagire con l'ecosistema?

Per rispondere a questo, i ricercatori si sono recati presso il fiume Brazos in Texas, un ampio corso d'acqua che scorre attraverso un paesaggio punteggiato da piccole dighe progettate per regolare i livelli dell'acqua. Si sono concentrati su una specifica diga a basso livello, una struttura che crea un cambiamento distinto nel modo in cui il fiume si muove. Sopra la diga, l'acqua scorre relativamente calma, mentre sotto la diga, l'acqua si infrange sul bordo, creando turbolenza e mescolando l'acqua con il letto del fiume. Il team si è posto l'obiettivo di misurare la presenza di parabeni e dei loro prodotti di trasformazione sia nell'acqua che nel sedimento sabbioso e fangoso in due località: una appena a monte della diga e una appena a valle. Hanno raccolto campioni in tre giorni separati durante l'estate, raccogliendo con cura l'acqua dalla superficie e prelevando i primi pochi centimetri di sedimento dalla riva del fiume. Il loro obiettivo era vedere se il disturbo fisico causato dalla diga cambiasse il modo in cui queste sostanze chimiche si distribuivano tra la parte liquida e quella solida del fiume.

I risultati hanno rivelato un fiume brulicante di questi composti, sebbene in concentrazioni che spesso sono troppo piccole per essere viste senza strumenti altamente sensibili. Nell'acqua, i ricercatori hanno trovato tracce di parabeni che vanno da livelli non rilevabili fino a 10,6 nanogrammi per litro, una quantità così piccola da essere paragonabile a un singolo granello di sabbia in una grande piscina. Nel sedimento, le quantità erano similmente basse, raggiungendo fino a 4,5 nanogrammi per grammo di terreno secco. Interessantemente, le sostanze più abbondanti che hanno trovato non erano i conservanti originali che le persone usano nelle loro case, ma piuttosto i prodotti di degradazione. Nello specifico, due composti noti come PHBA e DHBA apparivano nelle quantità maggiori sia nell'acqua che nel fango. Queste sostanze sono il risultato naturale della decomposizione dei parabeni, suggerendo che nel momento in cui l'acqua del fiume raggiunge questo punto, gran parte del conservativo originale si è già trasformato. Sebbene i livelli dei parabeni originali fossero generalmente bassi, lo studio ha confermato che queste sostanze chimiche e i loro discendenti circolano costantemente nel sistema fluviale, entrando tramite le acque reflue e persistendo nonostante la capacità naturale del fiume di degradarli.

Una scoperta chiave dello studio riguardava il modo in cui queste sostanze chimiche interagiscono con il letto del fiume. Gli scienziati usano spesso modelli matematici per prevedere se una sostanza chimica fluttuerà nell'acqua o affonderà e si attaccherà al fango. Questi modelli si basano sull'idea che più una sostanza chimica è "idrofoba" (che teme l'acqua), più è probabile che si attacchi alla materia organica del suolo. Tuttavia, le misurazioni effettuate nel fiume Brazos non corrispondevano a tali previsioni. I ricercatori hanno scoperto che le sostanze chimiche si comportavano diversamente a seconda di dove si trovavano nel fiume. Sotto la diga, dove l'acqua si agita e si mescola vigorosamente, le sostanze chimiche mostravano una tendenza più forte ad attaccarsi al sedimento rispetto a quanto accadeva sopra la diga, dove l'acqua era più calma. Ciò suggerisce che l'ambiente fisico gioca un ruolo enorme nel determinare dove finiscono queste sostanze chimiche. La turbolenza creata dalla diga probabilmente forza le sostanze chimiche a collidere più frequentemente con le particelle sospese e il letto del fiume, causando il loro deposito dalla colonna d'acqua più velocemente rispetto a un fiume calmo.

Lo studio ha anche evidenziato un limite nella nostra attuale comprensione del destino di questi inquinanti. I modelli utilizzati per prevedere il comportamento chimico spesso assumono che l'acqua e il sedimento siano in uno stato di perfetto equilibrio, dove la quantità di sostanza chimica che si muove dall'acqua al fango è uguale a quella che si muove dal fango all'acqua. I ricercatori hanno scoperto che questo equilibrio probabilmente non esiste in un fiume reale e corrente. La distanza tra la superficie dell'acqua e il letto del fiume, combinata con il movimento costante della corrente, significa che il sistema non è mai veramente a riposo. Inoltre, le specifiche strutture chimiche di questi parabeni, che includono gruppi polari che possono interagire con le parti minerali del sedimento, possono far sì che si attacchino in modi che i semplici modelli non tengono conto. I dati hanno mostrato che il comportamento reale di queste sostanze chimiche in natura è più complesso e dinamico di quanto suggeriscano le simulazioni di laboratorio.

In definitiva, questa ricerca fornisce un quadro più chiaro di come le comuni sostanze chimiche domestiche si muovano attraverso un ecosistema fluviale. Conferma che i parabeni e i loro prodotti di trasformazione sono presenti nel fiume Brazos, con i prodotti di degradazione che rappresentano la forma più prevalente. Lo studio dimostra che le caratteristiche fisiche di un fiume, come una diga a basso livello, possono alterare significativamente la distribuzione di queste sostanze chimiche tra l'acqua e il sedimento. Sebbene le concentrazioni trovate fossero generalmente basse, il fatto che questi composti persistano e si trasformino nell'ambiente sottolinea la necessità di modelli più realistici che tengano conto della natura dinamica dell'acqua corrente. Osservando il fiume nel suo comportamento reale, piuttosto che affidarsi esclusivamente alle previsioni teoriche, gli scienziati possono comprendere meglio la vera impronta ambientale dei conservanti che usiamo ogni giorno.