Cosa rivela una «banca chimica» artica sull’inquinamento globale
Pur essendo indispensabili per la vita moderna, le sostanze chimiche industriali si accumulano negli organismi e rappresentano un rischio per la salute; inoltre, sia la loro varietà che il loro impiego sono in aumento. «Mentre tra il 1965 e il 2015 il numero delle sostanze dichiarate è salito a 100 milioni, nei due anni successivi ne sono state registrate altre 30 milioni. «E la stima secondo cui l’inquinamento chimico avrebbe causato 1,6 milioni di decessi nel 2016 è probabilmente troppo bassa, poiché solo una piccola parte di tali sostanze è stata sottoposta a test di sicurezza adeguati», afferma Anna Sobek(si apre in una nuova finestra) dell’Università di Stoccolma. Sobek è la coordinatrice del progetto ARCHEM, nell’ambito delle azioni Marie Skłodowska-Curie(si apre in una nuova finestra), avviato per individuare le sostanze chimiche che rappresentano una minaccia a livello globale, attraverso lo studio dei sedimenti dell’Oceano Artico (residui di organismi viventi e particelle di terreno provenienti dall’erosione costiera e dagli apporti fluviali). Dato che le valutazioni dei rischi non riescono a stare al passo con le nuove sostanze chimiche, non si sa ancora bene quali dovrebbero essere considerate prioritarie ai fini della regolamentazione. Comunque, una sostanza chimica rilevata nell’Artico sarà stata emessa in grandi quantità altrove e può diffondersi in tutto il mondo, il che significa che va tenuta sotto controllo.
Individuare una minaccia globale finora non identificata
ARCHEM ha migliorato i precedenti tentativi di screening delle sostanze chimiche nell’Artico, che utilizzavano la spettrometria di massa a bassa risoluzione e rilevavano solo gli inquinanti noti. Per consentire lo screening non mirato, ARCHEM ha utilizzato una tecnica all’avanguardia che combina la mobilità ionica e la spettrometria di massa ad alta risoluzione(si apre in una nuova finestra) (HRMS), grazie alla quale sono stati digitalizzati migliaia di composti organici. «È stato come passare da una cena con le bacchette, in cui prima decidi cosa prendere e poi prendi una cosa alla volta, a una cena con il cucchiaio», spiega Xiaodi Shi, ricercatrice principale dell’Università di Stoccolma, che ospita il progetto. HRMS ha fornito informazioni sia sull’abbondanza che sulla struttura dei composti, «un po’ come un’impronta digitale degli inquinanti», osserva Shi. Queste impronte digitali sono state confrontate con i database degli inquinanti. Il progetto ARCHEM ha studiato i sedimenti superficiali delle piattaforme continentali dell’Artico eurasiatico, presso l’Università di Stoccolma, insieme ai sedimenti marini superficiali canadesi, alle carote di sedimenti lacustri dell’Artico canadese e ai sedimenti marini superficiali antartici. «Abbiamo rilevato circa 150 sostanze inquinanti nei sedimenti artici.» Uno degli inquinanti più interessanti tra quelli finora sconosciuti che sono stati identificati è rappresentato dai fluorotelomeri metilsolfoni, una classe di sostanze per- e polifluoroalchiliche (PFAS) non polari. «Stiamo cercando di capire da dove provengano; potrebbero essere sottoprodotti o prodotti di degradazione dei tensioattivi PFAS. Queste sostanze sono state rilevate anche nei sedimenti degli Stati Uniti, del Mar Baltico e di un lago norvegese, il che mette in evidenza la minaccia globale che rappresentano e che spesso viene sottovalutata», spiega Shi.
Svelare un fattore chiave che limita la distribuzione degli inquinanti
Nei sistemi marini, molte sostanze chimiche evitano l’acqua e si concentrano nella materia organica naturale, il che significa che la loro distribuzione è strettamente legata alle caratteristiche naturali della materia organica, il che complica la modellizzazione della distribuzione e dell’accumulo degli inquinanti. Per risolvere questo problema, ARCHEM ha analizzato il peso degli atomi di carbonio nei campioni di sedimenti, ricavati dal Circum-Arctic Sediment CArbon DatabasE(si apre in una nuova finestra) open-science, per distinguere le fonti della materia organica (marina o terrestre) e capire come questo influisca sull’accumulo di sostanze inquinanti. «Si tratta del primo test sul campo quantitativo su larga scala dei fattori che determinano l’accumulo di sostanze inquinanti nei sistemi marini», aggiunge Sobek. Il team ha scoperto che la materia organica marina è circa 10 volte più efficace nel legare gli inquinanti, il che la indica come un fattore determinante nell’accumulo di tali sostanze. «Il fatto che i diversi tipi di materia organica abbiano un potenziale di assorbimento diverso e che i cambiamenti climatici modificheranno il volume e le fonti di materia organica fa supporre un cambiamento futuro nella distribuzione degli inquinanti», osserva Shi. Nel 2020 la Commissione europea ha pubblicato una «Strategia in materia di sostanze chimiche sostenibili»(si apre in una nuova finestra) volta a garantire un ambiente privo di sostanze tossiche. Il pacchetto legislativo correlato comprende sia una nuova piattaforma comune di dati, sia un quadro di monitoraggio e prospettive. Il lavoro di ARCHEM contribuisce in modo sostanziale a entrambi. «Pur avendo analizzato oltre 100 sostanze inquinanti, questi dati rappresentano meno del 10 % di quelli disponibili. Le tecniche basate sui megadati ci aiuteranno a estrarre le informazioni dai dati rimanenti», aggiunge Shi.
