Νέα μελέτη των ευρωπαϊκών ποταμών δείχνει σημαντικές διαφορές ως προς το πόσο γρήγορα βιοαποδομούνται οι εμπορικές χημικές ουσίες
Η βιοαποικοδόμηση είναι η διαδικασία με την οποία μια ένωση διασπάται από μικροοργανισμούς στο περιβάλλον και αποτελεί σημαντικό παράγοντα για το επίπεδο και την αναστρεψιμότητα της μόλυνσης. Σύμφωνα με τον κανονισμό REACH της ΕΕ (καταχώριση, αξιολόγηση, αδειοδότηση και περιορισμοί των χημικών προϊόντων), η αξιολόγηση της βιοαποικοδόμησης μιας χημικής ουσίας είναι απαραίτητη για τον προσδιορισμό των περιβαλλοντικών επιπτώσεών της και του κατά πόσον θα πρέπει να θεωρείται «ανθεκτική».
Αυτά τα νέα ευρήματα σχετικά με τη διακύμανση των ποσοστών βιοαποικοδόμησης παρουσιάζουν προκλήσεις όσον αφορά τη χρήση αυτού του μέτρου για την αξιολόγηση της χημικής ανθεκτικότητας, γεγονός που υποδηλώνει ότι οι δοκιμές μπορεί να χρειαστεί να επαναληφθούν σε πολλαπλές τοποθεσίες για να αποκτήσουν ακριβή ένδειξη βιοαποδομησιμότητας.
Ο κανονισμός REACH απαιτεί από τους παρασκευαστές και τους εισαγωγείς χημικών προϊόντων που υπερβαίνουν έναν ορισμένο όγκο να καταχωρίζουν τα χημικά τους προϊόντα. Στο πλαίσιο αυτό, πρέπει να μετρούν τη βιοαποδομησιμότητα, αλλά αυτή είναι μία από τις μεγαλύτερες πηγές αβεβαιότητας κατά την αξιολόγηση της έκθεσης σε χημικές ουσίες. Η νέα αυτή μελέτη αποσκοπούσε στην αξιολόγηση του βαθμού χωρικής μεταβλητότητας των ποσοστών βιοαποικοδόμησης στους ευρωπαϊκούς ποταμούς. Ένας υψηλός βαθμός μεταβλητότητας στη βιοαποικοδόμηση επηρεάζει το πόσο αντιπροσωπευτικές είναι οι μετρήσεις και πόσο με ακρίβεια οι ερευνητές μπορούν να παρεκτείνουν τις μετρήσεις για αξιολογήσεις μεγαλύτερης κλίμακας της χημικής ανθεκτικότητας.
Υπάρχουν ορισμένες τυποποιημένες δοκιμές βιοαποικοδόμησης. Ο κανονισμός REACH ενθαρρύνει μια κλιμακωτή προσέγγιση σύμφωνα με την οποία οι αρχικές δοκιμές διαλογής μπορούν να ακολουθούνται από λεπτομερέστερες μελέτες, εάν είναι απαραίτητο, για την πλήρη αξιολόγηση του δυναμικού βιοαποικοδόμησης μιας χημικής ουσίας. Ο ΟΟΣΑ 309 είναι η κύρια δοκιμήγια την αξιολόγηση της ανθεκτικότητας σε υψηλότερη βαθμίδα και η μελέτη χρησιμοποίησε τροποποιημένη έκδοση της δοκιμής 309 του ΟΟΣΑ, η οποία αξιολογεί τη χρονική πορεία της βιοαποικοδόμησης χημικών ουσιών σε χαμηλή συγκέντρωση στο φυσικό νερό.
Οι ερευνητές πραγματοποίησαν δοκιμές βιοαποικοδόμησης σε 97 ενώσεις σε 18 τμήματα ποταμών γλυκού νερού σε πέντε χώρες: Ισπανία, Ελλάδα, Γερμανία, Σουηδία και Ελβετία. Το γλυκό νερό θεωρείται προτεραιότητα στο REACH για την αξιολόγηση της χημικής αντοχής.
Πραγματοποιήθηκαν δοκιμές σε επιφανειακά ύδατα και ιζήματα σε μια σειρά ενώσεων από πολλαπλές κατηγορίες χημικών ουσιών, όπως αγροχημικά, φαρμακευτικά προϊόντα, καλλυντικά, πρόσθετα τροφίμων και βιομηχανικές χημικές ουσίες. Η μελέτη αξιολόγησε επίσης την επίδραση των περιβαλλοντικών παραγόντων στη βιοαποικοδόμηση μετρώντας τη θερμοκρασία, το pH του νερού, το διαλυμένο οξυγόνο, τον ολικό οργανικό άνθρακα, το μέγεθος των σωματιδίων και την ηλεκτρική αγωγιμότητα.
Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι 95 από τις 97 ενώσεις βιοαποικοδομήθηκαν σε τουλάχιστον ένα τμήμα ποταμού, ενώ τα ποσοστά βιοαποικοδόμησης των υπόλοιπων δύο ενώσεων δεν διέφεραν σημαντικά από το μηδέν σε όλα τα τμήματα ποταμού. Οι ενώσεις που δεν είχαν βιοαποικοδομηθεί σημαντικά ήταν – C12 Isethionate (χρησιμοποιείται σε σαμπουάν, αφρόλουτρα και υγρά σαπούνια) και υδροχλωροθειαζίδη (ένα διουρητικό φάρμακο). Η μεταβολή αξιολογήθηκε με τη χρήση της «τυπικής απόκλισης» του λογαρίθμου του ρυθμού βιοαποικοδόμησης, η οποία αξιολογεί τον βαθμό στον οποίο τα δεδομένα εξαπλώνονται από τον μέσο όρο. Η διάμεση τιμή αυτής της παραμέτρου για όλες τις χημικές ουσίες ήταν 0,46, γεγονός που δείχνει ότι σχεδόν όλες (95%) οι μετρήσεις για το ποσοστό βιοαποικοδόμησης εμπίπτουν σε συντελεστή 8 της μέσης τιμής.
Περαιτέρω ανάλυση έδειξε ότι τόσο οι περιφερειακές όσο και οι τοπικές διαφορές συνέβαλαν στη χωρική μεταβλητότητα και ότι οι περιβαλλοντικοί παράγοντες του ολικού οργανικού άνθρακα, του γεωγραφικού μήκους και της περιεκτικότητας σε άργιλο συνέβαλαν στην εξήγηση της μεταβλητότητας σε 18 τμήματα ποταμών. Ωστόσο, επί του παρόντος δεν υπάρχει σαφής και άμεση σχέση μεταξύ αυτών των γεωγραφικών και περιβαλλοντικών ιδιοτήτων και των ποσοστών βιοαποικοδόμησης. Περαιτέρω έρευνα θα μπορούσε να έχει ως στόχο τη βελτίωση της κατανόησης των παραγόντων της χωρικής μεταβλητότητας, ιδίως τη σύνδεση δεδομένων από τη μοριακή μικροβιολογία με τα ποσοστά βιοαποικοδόμησης των χημικών ουσιών.
Για την περαιτέρω κατανόηση τυχόν μοτίβων στους ρυθμούς βιοαποικοδόμησης ομάδων χημικών ουσιών, η μελέτη ταξινόμησε τις ενώσεις ανάλογα με το αν η βιοαποικοδόμηση ήταν ταχύτερη ή βραδύτερη από τον μέσο ρυθμό σε όλες τις ενώσεις. Πολλές από αυτές που ταξινομήθηκαν ως «γρήγορες», όπως η βεζαφιβράτη και η βαλσαρτάνη, είχαν συγκριτικά χαμηλή χωρική μεταβλητότητα, ενώ εκείνες που ταξινομήθηκαν ως αργά βιοαποικοδομήσιμες ενώσεις έτειναν να έχουν μεγάλη χωρική μεταβλητότητα. Οι ερευνητές προτείνουν ότι οι ενώσεις που βιοδιασπώνται γρήγορα και δείχνουν λιγότερη χωρική διακύμανση θα μπορούσαν να δοκιμαστούν σε ένα σημείο, αλλά εκείνες που βιοδιασπώνται αργά μπορεί να χρειαστεί να δοκιμαστούν πολλές φορές.
Αν και η χωρική μεταβλητότητα ήταν σημαντική, οι ερευνητές σημειώνουν ότι μπορεί να μην θεωρείται υψηλή για ορισμένες εφαρμογές, όπως η μοντελοποίηση της έκθεσης σε χημικές ουσίες (όπου υπάρχει συγκρίσιμη αβεβαιότητα σε άλλες παραμέτρους, όπως τα ποσοστά εκπομπών σε περιφερειακή κλίμακα). Ωστόσο, σε άλλες εφαρμογές, όπως η σύγκριση των αποτελεσμάτων των δοκιμών με τα κανονιστικά κατώτατα όρια, η παρατηρούμενη χωρική μεταβλητότητα θα μπορούσε να παρουσιάσει σοβαρές προκλήσεις και θα απαιτούσε δοκιμές από πολλαπλές και διαφορετικές τοποθεσίες για τον περιορισμό της αβεβαιότητας σε ικανοποιητικό επίπεδο.
Οι ερευνητές πρότειναν δύο πιθανές στρατηγικές για να βοηθήσουν στην αντιμετώπιση αυτών των προκλήσεων και να αποσαφηνίσουν τους παράγοντες της χωρικής μεταβλητότητας. Για παράδειγμα, η κατανομή του μεγέθους των σωματιδίων, η μικροβιακή βιομάζα και η σύνθεση των ειδών συνδέθηκαν με τον ρυθμό βιοαποικοδόμησης στα δείγματα. Ο συνολικός οργανικός άνθρακας, εν τω μεταξύ, συσχετίστηκε σημαντικά με τα συνολικά ποσοστά βιοαποικοδόμησης, επομένως μπορεί να χρησιμεύσει ως υποκατάστατο μέτρο για την ενεργό μικροβιακή βιομάζα, προβλέποντας τη χωρική μεταβλητότητα. Η χρήση τέτοιων μέτρων θα μπορούσε να καταστήσει δυνατή την καλύτερη ιεράρχηση των χώρων για περαιτέρω δοκιμές. Δεύτερον, καθώς η μελέτη έδειξε ότι οι ενώσεις που βιοαποδομούνται γρήγορα έχουν συνήθως χαμηλή χωρική μεταβλητότητα, αυτές οι χημικές ουσίες θα μπορούσαν να δοκιμαστούν σε μία τοποθεσία, ενώ εκείνες που βιοαποδομούνται αργά (και είναι πιο κοντά στο να οριστούν ως ανθεκτικές), θα πρέπει να δοκιμαστούν σε περισσότερες τοποθεσίες.
Η μελέτη περιορίζεται σε ποτάμια γλυκού νερού και οι ερευνητές συνιστούν ότι παρόμοιες αναλύσεις θα πρέπει να διεξάγονται σε υγρότοπους, υφάλμυρα νερά, λίμνες και ωκεανούς.
Αριθ. αναφοράς:
Tian, R., Posselt, M., Fenner, K. και McLachlan, M.S. (2024) Variability of Biodegradation Rates of Commercial Chemicals in Rivers in Different Regions of Europe (Μεταβλητότητα των ποσοστών βιοαποικοδόμησης εμπορικών χημικών ουσιών σε ποταμούς σε διαφορετικές περιοχές της Ευρώπης). Περιβαλλοντική επιστήμη και τεχνολογία 2024 58 (45), 20201-20210. DOI: 10.1021/acs.est.4c07410
Για να παραθέσετε αυτό το άρθρο/υπηρεσία:
«Επιστήμη για την περιβαλλοντική πολιτική»: European Commission DG Environment News Alert Service, επιμέλεια SCU, The University of the West of England, Bristol.
Σημειώσεις σχετικά με το περιεχόμενο:
Το περιεχόμενο και οι απόψεις που περιλαμβάνονται στο Science for Environment Policy βασίζονται σε ανεξάρτητη έρευνα που έχει αξιολογηθεί από ομοτίμους και δεν αντικατοπτρίζουν απαραίτητα τη θέση της Ευρωπαϊκής Επιτροπής. Παρακαλώ σημειώστε ότι αυτό το άρθρο είναι μια περίληψη μόνο μιας μελέτης. Άλλες μελέτες μπορεί να καταλήξουν σε άλλα συμπεράσματα.