O toxină aeriană nerecunoscută anterior, detectată pentru prima dată în emisfera vestică peste câmpuri agricole din Oklahoma

Sursa foto: Sciencedaily

O echipă de cercetare de la Universitatea din Colorado Boulder a descoperit întâmplător compuși organici toxici plutind în aerul de deasupra terenurilor agricole din Oklahoma, marcând prima detectare în fază gazoasă a parafinelor clorurate cu lanț mediu (MCCP) în emisfera vestică. Descoperirea, rezultată dintr-un studiu destinat să urmărească formarea și evoluția particulelor atmosferice fine, indică o rută de contaminare mai puțin vizibilă: impurități eliberate din îngrășăminte obținute din nămolul de epurare.

O surpriză în timpul muncii de teren

Proiectul inițial își propunea măsurători detaliate ale particulelor aeropurtate folosind instrumentație avansată, însă datele au condus cercetătorii către o constatare neașteptată. Daniel Katz, doctorand în chimie la CU Boulder și autor principal al studiului, a descris momentul descoperirii ca fiind unul deosebit pentru un om de știință: identificarea unui poluant organic toxic pe care echipa nu îl căuta în mod explicit.

Măsurătorile au fost realizate continuu, 24 de ore pe zi, pe parcursul unei luni, într-o regiune agricolă din Oklahoma. Instrumentul-cheie folosit a fost un spectrometru de masă cu ionizare chimică prin nitrat, suficient de sensibil pentru a detecta compuși specifici prezenți în aer. Analiza datelor a scos la iveală modele izotopice neobișnuite care nu se potriveau cu compuși cunoscuți; investigațiile ulterioare au legat aceste modele de parafine clorurate asociate MCCP.

Ce sunt MCCP și de ce contează

Parafinele clorurate cu lanț mediu (MCCP) sunt compuși organici clorurați utilizați în diverse procese industriale, inclusiv în fluide pentru prelucrarea metalelor și în producția de PVC sau textile. Aceste substanțe au atras atenția deoarece pot persista în mediu și prezintă riscuri pentru sănătatea umană. Până în prezent, detectări ale MCCP au fost raportate în locuri precum Antarctica și regiuni din Asia, însă măsurătorile în fază gazoasă peste emisfera vestică nu fuseseră documentate anterior până la acest studiu.

Organismele internaționale evaluează în prezent MCCP pentru o posibilă reglementare în cadrul Convenției de la Stockholm, un acord global care urmărește protejarea sănătății umane și a mediului de substanțe chimice persistente și răspândite.

Legătura cu îngrășămintele din nămol de canalizare

Cercetătorii cred că sursa probabilă a MCCP detectați în aerul din Oklahoma sunt suprafețele agricole pe care a fost aplicat îngrășământ produs din nămol de epurare (biosolid). Nămolurile provenite din tratarea apelor uzate conțin frecvent contaminanți chimici care pot rămâne în produsul final folosit pentru fertilizare. Katz explică faptul că, atunci când astfel de nămoluri sunt împrăștiate pe câmp, compușii toxici pot fi eliberați în atmosferă. Deși studiul nu demonstrează direct această rutină de eliberare, cercetătorii consideră că este o cale rezonabilă prin care MCCP ar putea ajunge în aer.

Contextul reglementărilor și efectele neintenționate

MCCP sunt înrudiți chimic cu parafinele clorurate cu lanț scurt (SCCP), care au fost deja reglementate în cadrul Convenției de la Stockholm și de Agenția pentru Protecția Mediului din Statele Unite (EPA) încă din 2009. Reglementările pentru SCCP au apărut pe baza dovezilor că aceștia pot călători pe distanțe mari, pot persista în mediu și pot prezenta riscuri pentru sănătatea oamenilor.

O posibilă consecință neprevăzută a acestor restricții a fost înlocuirea SCCP cu compuși înrudiți, precum MCCP, în aplicațiile industriale. Ellie Browne, profesor de chimie la CU Boulder, CIRES Fellow și coautoare a studiului, a subliniat problema obișnuită a reglementărilor: limitarea unui anumit produs chimic nu elimină întotdeauna nevoia aplicării practice a acelui tip de compus, astfel că industria poate recurge la substituenți care pot aduce riscuri comparabile.

Paralela cu „substanțele chimice perene” (PFAS)

Katz a remarcat asemănări între MCCP și grupul de compuși PFAS, adesea numiți „substanțe chimice perene”, datorită duratei lor mari de degradare în mediu. Îngrijorările recente legate de contaminarea solului cu PFAS au condus la acțiuni politice la nivel local; de pildă, Senatul statului Oklahoma a adoptat o interdicție privind utilizarea îngrășămintelor pe bază de biosolid din cauza temerilor legate de PFAS. Aceste evoluții arată că problema contaminanților proveniți din nămolul de epurare a devenit una de interes public și legislativ.

Metoda de detectare și ce a făcut posibilă descoperirea

Descoperirea MCCP în atmosferă a fost posibilă datorită supravegherii continue și instrumentării sensibile folosite de echipa din Colorado. Spectrometria de masă cu ionizare chimică prin nitrat a permis identificarea semnalelor chimice specifice, iar analiza atentă a datelor a scos în evidență semnături izotopice neobișnuite. Aceste semnături, care inițial nu corespundeau compușilor cunoscuți, au condus la asocierea lor cu parafine clorurate de tip MCCP.

Măsurătorile continue pe durata unei luni au oferit o imagine în timp real a variațiilor și au ajutat la confirmarea prezenței acestor compuși în faza gazoasă, nu doar în particulele solide sau în soluri. Descoperirea indică astfel că MCCP pot fi mobilizate în atmosferă și răspândite, la fel ca alți contaminanți persistenti deja documentați.

Necesitatea unor investigații suplimentare

Deși detectarea marchează un pas important, rămân multe întrebări despre comportamentul MCCP în atmosferă. Echipa mai întâi a demonstrat că acești compuși pot fi măsurați în faza gazoasă; următorii pași includ urmărirea variațiilor sezoniere ale concentrațiilor și investigații privind modul în care acești compuși se repartizează între faza gazoasă și particulele atmosferice în funcție de temperatură și alte condiții ambientale.

Katz a subliniat că deși prezența MCCP în aer a fost confirmată, efectele lor specifice odată ce sunt aeropurtate rămân necunoscute și necesită studii suplimentare. El a atras atenția asupra importanței existenței agențiilor guvernamentale capabile să evalueze astfel de rezultate științifice și să adopte măsuri de reglementare, dacă se dovedește necesar pentru protecția sănătății publice.

Publicare și colaborare științifică

Rezultatele descoperirii au fost publicate în revista ACS Environmental Au, într-un articol semnat de Daniel John Katz, Bri Dobson, Mitchell Alton, Harald Stark, Douglas R. Worsnop, Manjula R. Canagaratna și Eleanor C. Browne. Articolul se intitulează „Real-Time Measurements of Gas-Phase Medium-Chain Chlorinated Paraffins Reveal Daily Changes in Gas-Particle Partitioning Controlled by Ambient Temperature” și conține date care explică modificările zilnice în repartizarea MCCP între faza gazoasă și particule, influențate de temperatura ambientală.

Pentru cititorii interesați de detaliile științifice și de metodologia completă, studiul este accesibil prin DOI-ul publicat împreună cu materialul științific și prin comunicatul oferit de Universitatea din Colorado Boulder. Aceste surse furnizează informații despre instrumentație, protocolul de măsurare și interpretarea datelor care au condus la identificarea MCCP în aer.

Sursele principale ale raportului și studiului pot fi consultate aici: Articolul Universității din Colorado Boulder publicat pe ScienceDaily și articolul științific publicat în ACS Environmental Au (DOI).

Detecția MCCP în atmosfera de deasupra câmpurilor agricole deschide astfel un capitol nou în înțelegerea modurilor în care contaminanții industriali pot ajunge în mediul aerian, evidențiind necesitatea monitorizării continue și a evaluării impactului asupra sănătății și mediului.