Degradazione efficace dei ritardanti di fiamma e dei plastificanti esteri organofosfati nei sedimenti costieri sottoposti ad elevata pressione urbana

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 20228 (2022) Citare questo articolo

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Vengono fornite prove empiriche dell'effettiva degradazione in condizioni ambientali rilevanti di ritardanti di fiamma e plastificanti esteri organofosfati (OPE) nei sedimenti costieri di un'area colpita nel Mar Mediterraneo nordoccidentale. Le emivite variavano da 23,3 a 77,0 (condizioni abiotiche) e da 16,8 a 46,8 giorni (condizioni biotiche), a seconda del composto, evidenziando il ruolo rilevante delle associazioni microbiche che aumentano la degradazione dell'OPE. Dopo un'immediata riduzione significativa dell'abbondanza batterica dovuta all'aggiunta di OPE al sedimento all'inizio dell'esperimento, la biodegradazione osservata è stata associata ad una stimolazione generale della crescita della comunità batterica durante un primo periodo, ma senza un marcato cambiamento della struttura della comunità. Tuttavia, la contaminazione da OPE ha indotto una diminuzione della diversità della comunità batterica nei sedimenti costieri, evidente dopo 14 giorni di incubazione. È probabile che da un lato la contaminazione abbia favorito la crescita di alcuni gruppi batterici forse coinvolti nella biodegradazione di questi composti ma, dall'altro, abbia colpito anche alcuni batteri sensibili. Le emivite stimate colmano una lacuna di dati relativa ai tassi di degradazione dell’OPE nei sedimenti marini e costituiranno dati preziosi per il perfezionamento della valutazione del rischio chimico dell’OPE negli ambienti marini, in particolare sui siti colpiti.

Gli esteri organofosfati (OPE) sono ampiamente utilizzati come ritardanti di fiamma e plastificanti in molte applicazioni industriali e rappresentano un mercato globale in crescita esponenziale1,2. Gli OPE sono stati considerati per un certo periodo di tempo una buona alternativa agli eteri di difenile polibromurato (PBDE) ampiamente utilizzati, elencati come inquinanti organici persistenti (POP) dalla Convenzione di Stoccolma sui POP a causa dei loro effetti pericolosi3. Tuttavia, le crescenti prove scientifiche che dimostrano l’ubiquità ambientale globale e gli effetti pericolosi degli OPE indicano che si è trattato di una sostituzione deplorevole2,4. Gli OPE entrano generalmente nell'ambiente marino attraverso fonti terrestri, comprese le perdite dirette dalle industrie di produzione della plastica e dai siti di riciclaggio dei dispositivi elettronici (rifiuti elettronici)2,5, la deposizione atmosferica6,7 e gli input fluviali, che derivano principalmente da impianti di trattamento delle acque reflue ( WWTP) effluenti8,9,10,11. Anche la lisciviazione dell’OPE dalla plastica marina può contribuire al loro stock totale negli ambienti marini12. A causa dei loro valori generalmente elevati del coefficiente di ripartizione ottanolo-acqua (log Kow), molti OPE sono lipofili e hanno una forte tendenza a legarsi al particolato sospeso ricco di carbonio, accumulandosi infine nei sedimenti, sebbene alcuni altri, tipicamente quelli clorurati, possano mostrare log Kow inferiore e maggiore solubilità in acqua1. La determinazione della loro concentrazione e distribuzione nei sedimenti diventa quindi importante per comprenderne gli attuali stock e la potenziale esposizione agli organismi bentonici. Sebbene la presenza di OPE nei sedimenti sia stata relegata al secondo posto rispetto ad altri comparti ambientali come l'aria e l'acqua, esiste un numero crescente di studi che indagano le OPE nei sedimenti di diversi ambienti marini9,13,14,15,16. Tuttavia, per comprendere realmente i potenziali rischi per gli organismi bentonici e il funzionamento degli ecosistemi marini in una visione più ampia, dovrebbero essere acquisiti dati precisi sul loro tempo di permanenza nei sedimenti.

Un recente studio sperimentale ha evidenziato il ruolo delle comunità microbiche sulla degradazione dell'OPE nell'acqua di mare legato alla loro capacità di utilizzare il fosforo contenuto nelle molecole dell'OPE 17. Un'ulteriore conferma sperimentale della biotrasformazione dell'OPE in ambienti naturali proviene da un esperimento sul microcosmo condotto su sedimenti fluviali addizionati con Tris(2-cloroetil)fosfato (TCEP)18. Tuttavia, i dati sulla degradazione (microbica) degli OPE nei sedimenti marini sono scarsi. Una questione aperta al momento riguarda la capacità dei “sedimenti contaminati” di degradare efficacemente gli OPE nelle aree marine costiere. Le comunità microbiche presenti in natura nei sedimenti contaminati da OPE potrebbero aumentare la loro degradazione in situ?