Decadal shifts of organic contaminants in oceanic plankton

L'oceano è spesso immaginato come una vasta e pulita distesa, ma è anche un gigantesco serbatoio che raccoglie le sostanze chimiche sintetiche prodotte dall'umanità. Dalla plastica nei nostri imballaggi ai medicinali che assumiamo e agli additivi nei nostri pneumatici, migliaia di queste sostanze create dall'uomo entrano in acqua. Una volta lì, non svaniscono semplicemente; viaggiano per vaste distanze attraverso le correnti e l'atmosfera, raggiungendo infine gli angoli più remoti del globo. Alla base della catena alimentare marina si trova il plancton, piante e animali microscopici che fluttuano nelle acque superficiali. Questi minuscoli organismi sono la fondamenta della vita oceanica, ma agiscono anche come una spugna per l'inquinamento. Poiché sono così piccoli e abbondanti, assorbono sostanze chimiche direttamente dall'acqua marina. Quando animali più grandi mangiano il plancton, quelle sostanze chimiche si muovono risalendo la catena alimentare. Inoltre, quando il plancton muore o produce scarti, affonda, trasportando tutto ciò che ha assorbito verso le profondità dell'oceano, agendo efficacemente come un sistema di consegna che sposta l'inquinamento superficiale nelle profondità oscure dove può persistere per molto tempo.

Gli scienziati sanno da tempo che l'oceano è inquinato, ma si sono concentrati principalmente sulla ricerca di una lista specifica e ristretta di sostanze chimiche note come pericolose, come i vecchi pesticidi o i solventi industriali. Questo approccio ignora le migliaia di nuove sostanze che sono state inventate da quando quelle vecchie sostanze chimiche sono state bandite. Per ottenere un quadro reale di ciò che si trova effettivamente nell'oceano aperto, un team di ricercatori provenienti dalla Spagna e da altre istituzioni ha deciso di gettare una rete molto più ampia. Hanno viaggiato nell'Atlantico, nel Pacifico, nell'Indiano e nell'Antartico durante due grandi spedizioni, una avvenuta un decennio prima dell'altra. Invece di cercare solo pochi sospetti noti, hanno esaminato il plancton raccolto confrontandolo con un database di quasi settecento diversi contaminanti organici. Questo includeva tutto, dai protettori solari ai prodotti farmaceutici, fino agli additivi degli pneumatici e ai plastificanti. Utilizzando la spettrometria di massa avanzata, una tecnica in grado di identificare le sostanze chimiche in base al loro peso molecolare e alla loro struttura unici, sono stati in grado di vedere uno spettro di inquinamento molto più ampio rispetto al passato.

I risultati hanno rivelato un panorama di contaminazione complesso e mutevole. Nei campioni raccolti tra il 2010 e il 2011, i ricercatori hanno trovato una vasta gamma di sostanze chimiche, tra cui tensioattivi utilizzati nei prodotti per la pulizia, conservanti e filtri UV presenti nelle creme solari. Alcuni di questi erano presenti in quantità sorprendentemente elevate, raggiungendo migliaia di nanogrammi per grammo di peso secco del plancton. Ad esempio, un tipo specifico di tensioattivo chiamato dioctilsolfosuccinato è stato trovato in quasi tutti i campioni di quel primo viaggio, così come certi ammine aromatiche industriali, alcune delle quali sono note per essere dannose per la salute umana. Lo studio ha inoltre confermato la presenza di sostanze per- e polifluoroalchiliche, spesso chiamate PFAS, note per la loro resistenza alla decomposizione. Queste scoperte hanno dimostrato che anche nell'oceano aperto, lontano da città o fabbriche, il plancton accumula un cocktail diversificato di prodotti chimici moderni.

Quando i ricercatori sono tornati nell'Oceano Atlantico un decennio dopo, tra il 2020 e il 2022, hanno scoperto che il profilo chimico era cambiato significativamente. Questo cambiamento ha offerto una rara visione di come le regolamentazioni umane e i cambiamenti industriali influenzino l'ambiente nel tempo. Le sostanze chimiche che erano state più comuni nel primo decennio, come certi composti PFAS e specifici prodotti farmaceutici, erano in gran parte scomparse o erano diventate molto meno frequenti. Questo declino si allinea agli sforzi globali per eliminare gradualmente queste sostanze a causa della loro tossicità e persistenza. Tuttavia, la storia non è stata quella di una semplice pulizia. Mentre le vecchie sostanze chimiche svanivano, altre nuove prendevano il loro posto. I ricercatori hanno rilevato un aumento di sostanze chimiche associate a pneumatici e plastica, inclusi additivi utilizzati nella produzione di gomma e nuovi tipi di plastificanti. Sebbene il numero totale di diverse sostanze chimiche trovate nei campioni del 2020 fosse leggermente inferiore, i tipi di sostanze chimiche erano ruotati. Gli additivi "legacy" stavano venendo sostituiti da sostituti, suggerendo che mentre il mondo produce più plastica e gomma, la firma chimica dell'oceano evolve per riflettere questi nuovi materiali.

Lo studio ha anche evidenziato come questi cambiamenti non siano uniformi in tutto il globo. Nei campioni del 2010, certi ritardanti di fiamma e plastificanti sono stati trovati in alte concentrazioni nell'Atlantico meridionale e nell'Oceano Indiano. Entro la seconda spedizione, questi specifici composti erano diminuiti in frequenza, mentre altre sostanze chimiche industriali, come quelle utilizzate nei prodotti per la cura personale e nella produzione di pneumatici, sono diventate più prominenti nell'Oceano Meridionale. I ricercatori hanno notato che alcune delle sostanze chimiche trovate, in particolare quelle legate agli pneumatici, erano meno frequenti nei campioni più recenti ma apparivano in una varietà più ampia di forme. Ciò suggerisce che, sebbene le regolamentazioni abbiano ridotto con successo alcuni inquinanti, la continua produzione di nuovi materiali sintetici garantisce che l'oceano rimanga un bacino dinamico per una gamma costantemente mutevole di contaminanti.

Forse il risultato più critico è il ruolo del plancton come sentinella per l'intero oceano. Poiché questi minuscoli organismi accumulano sostanze chimiche dall'acqua e poi affondano, essi non sono solo indicatori di ciò che galleggia in superficie; sono il meccanismo che trasporta l'inquinamento verso il mare profondo. Lo studio ha scoperto che il plancton conteneva un mix sia di sostanze chimiche idrofobiche, che aderiscono ai grassi, sia di sostanze più polari e solubili in acqua, che precedentemente si pensava fossero meno probabili nell'accumularsi nella vita marina. Ciò significa che la "pompa biologica", il processo naturale attraverso il quale la materia organica si muove dalla superficie verso l'oceano profondo, è probabilmente impegnata nel trasporto di una gamma di inquinanti molto più ampia di quanto precedentemente compreso. L'oceano profondo, con le sue temperature fredde e la mancanza di luce, è un luogo dove le sostanze chimiche possono persistere per secoli. Dimostrando che il plancton raccoglie e trasporta attivamente questo carico chimico diversificato, la ricerca sottolinea che l'oceano profondo non è un rifugio sicuro dall'inquinamento, ma piuttosto un deposito finale per le sostanze chimiche sintetiche che usiamo ogni giorno.

I ricercatori sono stati attenti a distinguere tra ciò che potevano misurare con precisione e ciò che potevano solo stimare. Hanno utilizzato standard di riferimento per circa la metà delle sostanze chimiche trovate, permettendo loro di calcolare le concentrazioni esatte. Per le altre, hanno utilizzato un modello predittivo basato su come le sostanze chimiche si comportavano nello strumento per stimarne i livelli. Nonostante queste differenze nella precisione della misurazione, il modello generale era chiaro: la composizione chimica dell'oceano aperto non è statica. Risponde all'attività umana, cambiando man mano che vietiamo certe sostanze e ne introduciamo altre. Il fatto che questi cambiamenti fossero visibili nel plancton dell'oceano aperto, lontano da qualsiasi fonte diretta di inquinamento, conferma che queste sostanze chimiche sono capaci di viaggiare per distanze enormi ed entrare nella catena alimentare globale.

Questo lavoro non sostiene di aver risolto il problema dell'inquinamento oceanico, né suggerisce che la situazione sia senza speranza. Al contrario, fornisce una mappa dettagliata e basata sull'evidenza di dove ci troviamo. Mostra che, sebbene le regolamentazioni abbiano funzionato per rimuovere alcune delle più pericolose sostanze chimiche legacy, l'oceano viene ora riempito da una nuova generazione di sostanze sintetiche. Lo studio suggerisce che l'attenzione del monitoraggio ambientale deve espandersi oltre la lista tradizionale degli inquinanti per includere le migliaia di sostanze chimiche emergenti che entrano costantemente nel mercato. Senza questa visione più ampia, rischiamo di perdere proprio le sostanze che stanno definendo il futuro dei nostri oceani. Il plancton, che fluttua silenziosamente nelle acque oscure, ci sta raccontando una storia di cambiamento, una storia che richiede di guardare più da vicino a ciò che stiamo immettendo nel mondo.