Dic05222024

Darrera actualitzacióDim, 30 Abr 2024 4pm

Back Estàs aquí:Inicio Medi Ambient Projectes Atrapant contaminants

Atrapant contaminants

Des que s'identifica un nou contaminant orgànic fins que es disposa de les eines i normatives per al seu control, quina recerca fan els científics? El cas dels contaminants en aigua és un exemple paradigmàtic d'una investigació que és llarga i complexa. I abasta des de la localització dels contaminants en la naturalesa, esbrinar la seva toxicitat, fins a establir límits i prohibicions, o desenvolupar tècniques d'anàlisi.

Un dels llocs d'estudi on es van trobar alts nivells de PBDE és el riu Anoia, afluent del Llobregat (Imatge: IDAEA-CSIC)

Un treball de l'Institut de Diagnòstic Ambiental i Estudis de l'Aigua (IDAEA) del CSIC descobria recentment que els peixos dels rius a Europa presenten nivells molt elevats de PBDE, uns retardants de flama que es van prohibir fa més de 10 anys.

Els nivells detectats en l'estudi, signat pels científics Ethel Eljarrat i Damià Barceló, sobrepassen en milers de vegades els permesos en la Directiva Marc de l'Aigua (2013/39 / UE), límits que han de complir-se a finals de l'any 2021. Així les coses, deien els científics, és molt improbable que es pugui arribar a complir la normativa.

El cas dels PBDE

Els PBDE són molècules bromades (contenen àtoms de brom) i formen part dels anomenats contaminants orgànics persistents. S'han emprat durant anys per evitar o retardar la combustió, en cas de sobreescalfament o foc, de molts productes comercials: roba, electrònica, mobles...

S'han trobat PBDE en rius d'Europa, d'Amèrica, Àsia i, encara que a menors concentracions, també a l’Àfrica i a l'Antàrtida. Donat que són lipofílics, s'acumulen en el greix dels éssers vius. En els rius, s’han trobat en una gran varietat de peixos,  com carpes, truites, anguiles o silurs. Respecte a la seva toxicitat, s'han associat amb danys en el sistema endocrí dels éssers vius, en les hormones tiroïdals i en els sistemes reproductors.

Fa més de 10 anys es van prohibir els PBDE a Europa, però a causa del seu gran ús i persistència encara avui segueixen presents en el medi ambient

Si els nivells trobats són tan alts, ¿què s'hauria de fer? El treball posava sobre la taula la necessitat de revisar els límits establerts per als PBDE. "Part de la comunitat científica creu que els límits de PBDE en la Directiva no són els adequats. Es tracta d'una directiva pensada per preservar els ecosistemes aquàtics, però els límits establerts s'han basat en els efectes observats en experiments amb rates i per a un únic PBDE, un dels més nocius ", explica Ethel Eljarrat.

Eljarrat, es refereix al BDE-99, un PBDE molt nociu, que va ser inclòs en un treball de la UE l’any  2001, en el qual grups d'experts revisaven les substàncies que havien de ser incloses en la Directiva.

Seguint les recomanacions d'aquell treball, el límit màxim permès es va establir en 0,0085 nanograms de PBDE per gram. Però altres experts apunten que la càrrega de PBDE que podrien tolerar els ecosistemes a fi d'evitar riscos per als peixos és més gran, de manera que es podria establir un límit més permissiu, de fins a 44 nanograms per gram. Tot i així, "els nivells detectats al medi ambient seguirien presentant valors per sobre d'aquest nou límit", comenta Eljarrat.

"Els canvis de límits són complicats", explica Damià Barceló, professor d'investigació del CSIC i reconegut expert en contaminació ambiental. "Han de passar per una comissió d'experts o agències de la pròpia UE, com l'agència de seguretat alimentària EFSA o l'agència europea de productes químics ECHA, les quals realitzen un informe basat generalment en toxicologia o ecotoxicologia".  Un cop fet l’informe, la proposta es trasllada a la Direcció General de Medi Ambient de la Comissió Europea, la qual pot prendre una decisió si disposa de prou informació o, si no, pot traslladar-la, al seu torn, al Parlament per a que la aprovin. Tot el procés triga molt de temps.

Establint el límit...

Per establir un límit, el marc legal contempla dues classes de toxicitat, l'ambiental i la humana. Calen una sèrie d'assajos que demostrin fefaentment la toxicitat dels compostos en els dos casos. Tal com explica Benjamí Piña, científic del CSIC a l'IDAEA, en el cas de la toxicitat ambiental, la normativa obliga que es demostri la toxicitat del compost amb espècies aquàtiques:  un vertebrat (normalment un peix), un crustaci, i una planta o alga. Això en el cas de contaminació en aigües, remarca, perquè la atmosfèrica va per una altra banda.

Dels resultats, es pren el valor més baix a partir del qual el compost és tòxic i es redueix per un factor -que normalment és 10, però poden ser altres factors. Així, si un compost és tòxic a partir de 0,5 grams per litre, i si es redueix per un factor de deu, es proposarà un límit de 0,05 grams per litre.

Per establir un límit, s'esbrina la toxicitat ambiental i humana mitjançant assaigs amb diversos organismes

Per demostrar si hi ha toxicitat en humans, normalment es requereixen assajos sobre dues espècies (normalment rates i ratolins), i el valor mínim a partir del qual s'observen efectes tòxics es redueix per un factor de 1000. És a dir, si en els experiments s'observa toxicitat a partir de 0,5 grams per litre, es proposaran límits màxims permesos de 0,0005 grams per litre (0,5 mil·ligrams). No obstant això, de vegades els resultats no permeten establir de forma clara un límit legal de seguretat i s'opta per establir unes quantitats assumibles.

Per als experiments de toxicitat, s'estudien alternatives com cèl·lules, el crustaci Daphnia magna o puça d'aigua (imatge) o embrions de peixos zebra, organismes que, fins on se sap, es suposen no-conscients.

Ètica i experimentació

De qualsevol forma, cada vegada més s'intenta eliminar els experiments amb animals i seguir el principi RRR (acrònim de Refinar, Reduir i Reemplaçar). És a dir: refinar els experiments, perquè siguin el més efectius possible i reduir així el seu nombre i, en la mesura del possible, reemplaçar amb altres alternatives.

Entre aquestes alternatives hi ha l'ús de cèl·lules, d'invertebrats com Daphnia magna, popularment coneguda com puça d'aigua, o de embrions de peixos zebra, organismes que, fins on se sap, se suposen no-conscients. Són models de laboratori que encara estan investigant.

El grup de Toxicologia de l'IDAEA-CSIC estudia l'ús de dos d'aquests models alternatius: els embrions de peix zebra (l'equip liderat per Demetrio Raldua) i la puça d'aigua Daphnia magna (l'equip liderat per Carlos Barata) per analitzar els efectes de dioxines, estrògens, "obesógenos" com el tributil d'estany (TBT) i compostos neuroactius.

...i els mètodes de detecció

L'altre part indispensable de la investigació és desenvolupar mètodes de detecció prou precisos i sensibles per detectar els nivells establerts com a límit en la norma. És una investigació que es desenvolupa de forma paral·lela a l'estudi de la toxicitat.

Es desenvolupen mètodes per aïllar i detectar el contaminant en mostres diverses

En els laboratoris de l'IDAEA-CSIC treballen en la detecció de contaminants orgànics en el medi aquàtic i terrestre, en mostres ambientals així com en aliments. El repte és desenvolupar mètodes per aïllar i detectar el contaminant en mostres de diversa índole (el que s'anomena "matriu"): aigua, sòl o sediment, fang, múscul o greix d'un animal, entre d'altres.

A Catalunya, per exemple, i igual que en altres comunitats, els programes de seguiment i control de la qualitat de les aigües fluvials estableixen una sèrie de llocs a controlar, en els quals es prenen les mostres. Antoni Munné, de l'Agència Catalana de l'Aigua (ACA), explica que molts compostos són de difícil detecció i la normativa estableix límits màxims molt baixos (nanograms per litre), el que implica la necessitat de portar les mostres a laboratoris molt especialitzats.

Per això de vegades es requereixen eines portàtils, tipus 'kit', que permetin realitzar les anàlisis in situ i detectar de forma immediata determinats contaminants o patògens. Són sistemes que incorporen anticossos, bacteris o altres molècules capaces de reaccionar específicament a alguns contaminants. Aquestes eines són útils per a la vigilància ambiental que depèn de les administracions, però també per al control d'abocaments en empreses o per a l'aqüicultura.

En aquest camp les iniciatives són múltiples. Per exemple, l'Institut de Ciència de Materials de Barcelona del CSIC, en col·laboració amb les universitats de Múrcia i Regensburg (Alemanya), va desenvolupar un sensor de mercuri per a sistemes portàtils de detecció molt precisos.

Biosensor òptic basat en l'ús de bacteris similars a les de la biota humana: si la mostra és tòxica per als bacteris del sensor, també ho serà per a consum humà o animal. Imatge: IMB-CNM.

Un altre exemple són dos projectes europeus, 'Sea on a chip' i 'Bravo', que perseguien controlar amb laboratoris flotants la contaminació del mar, especialment la presència de dioxines, patògens o antibiòtics en les piscifactories. Els laboratoris flotants contindrien diversos biosensors i l'electrònica necessària per transmetre les dades de forma remota. Els projectes compten amb la participació de l'Institut de Quimica Avançada de Catalunya (IQAC), l'Institut de Ciència de Materials de Barcelona (ICMAB), de l'Institut de Diagnòsi Ambiental i Estudis de l'AIgua (IDAEA-CSIC) i del Centre d'Investigació en Nanotecnologia i Nanociència (CIN2).

Altres vegades no importa tant detectar un contaminant concret sinó establir de forma ràpida si l'aigua és apta per al consum. ¿Com fer-ho amb un sol dispositiu?

Un grup de Institut de Microelectronica de Barcelona (IMB-CNM) del CSIC ha ideat una enginyosa estratègia per obtenir un biosensor que permet saber en minuts si l'aigua es apta per al consum i així prendre decisions ràpides en cas de desastres ambientals. El sistema es basa en l'ús de bacteris similars a les de la biota humana: si la mostra és tòxica per als bacteris del sensor, també ho serà per a consum humà o animal.

¿Fins on arriben els contaminants?

Com saber fins on ha arribat un contaminant? Ethel Eljarrat i Silvia Diaz-Cruz, del CSIC, expliquen el cas dels insecticides piretroides i dels filtres solars, "compostos relativament nous", que amb tota probabilitat s'han dispersat al medi però dels quals encara no se sap molt bé quin és el seu comportament ambiental".

En dos estudis recents, es demostra per primera vegada que els ous de diferents espècies d'aus de Doñana contenen insecticides piretroides i filtres solars, el que demostra, a més, que s'està donant transmissió prenatal d'aquests contaminants.

En dos estudis recents, es demostra per primera vegada que els ous de diferents espècies d'aus de Doñana contenen insecticides piretroides i filtres solars. Imatge: EBD/CSIC.

Altres estudis recents han demostrat que els mamífers (dofins) acumulen i transmeten als seus cries insecticides piretroides i filtres solars, i que filtres solars i parabens s'acumulen en les placentes de dones embarassades.

També s'ha vist en dofins que alguns contaminants poden traspassar la barrera hematoencefàlica protectora del cervell. El treball alertava sobre un possible efecte que es podria donar en altres mamífers, entre els quals estem els humans.

La forma com es transmet un contaminant també és rellevant. Així, un treball va demostrar que en llacs remots dels Pirineus i dels Tatras (Eslovàquia) s'estan donant casos de feminització en peixos per la contaminació de disruptors endocrins que arriben a l'aigua a través de l'atmosfera. El treball alertava d'una possible influència general sobre la salut humana de la contaminació transportada per l'aire, fins i tot a llocs molt allunyats dels focus emissors, tal com explicaven dos dels seus autors, els científics del CSIC Joan Grimalt i Benjamí Piña.

Els estudis de camp ambientals són essencials per planificar la vigilància ambiental

Aquests estudis de camp són essencials per conèixer la dispersió del contaminant i els possibles efectes sobre els éssers vius, i són essencials per saber què contaminants són els més nocius i planificar estratègies de vigilància ambiental: per saber, en definitiva, què cal controlar i on.

El problema dels contaminants orgànics en aigües requereix diverses solucions, explica Damià Barceló. A més de millorar els mètodes de depuració d'aigües, amb tècniques de tractament avançat, costoses i de vegades difícils d'implementar, cal treballar també en la prevenció de la contaminació.

Tots hi hem de contribuir. L'Administració ha de millorar en el que pugui el tractament de les aigües residuals i la població ha de prendre consciència del problema. "Cal utilitzar menys productes químics en la nostra rutina diària, menys quantitat de productes de cura personal, menys pasta de dents per exemple -que conté triclosan, un contaminant omnipresent-, prendre menys fàrmacs - no cal prendre 600 miligrams d'ibuprofè, només calen 200...", il·lustra Barceló.

La part negativa, expliquen Sílvia Diaz-Cruz i Ethel Eljarrat, és que moltes vegades es fa tard. Tota aquesta investigació requereix dècades d'estudi, i no es dedica prou esforç a buscar compostos alternatius menys tòxics. Mentrestant, els compostos contaminants se segueixen usant i dispersant... tot és massa lent.

Mercè Fernández
Unitat Comunicació / CSIC Catalunya

 

Per saber-ne més:

Direcció General de Medi Ambient de la Comissió Europea

UE Directiva Marco del Agua

Gestió de l'Aigua, Ministeri Agricultura, Pesca, Alimentació i Medi Ambient

Institut de Diagnòsi Ambiental i Estudis de l'Aigua (IDAEA)

Institut de Microelectrònica de Barcelona (IMB-CNM)

Institut de Ciències del Mar  (ICM)

Institut de Ciencia de Materials de Barcelona (ICMAB)

Agència Catalana de l'Aigua (ACA)