L'ésser humà és en l'actualitat el principal actor en la configuració dels ecosistemes en el nostre planeta. Entre els riscos associats a l'activitat humana, la contaminació química, invisible i difícil de quantificar, planteja reptes conceptuals i tècnics. / Imatge: NOAA/PIFSC/HMSRP

Des de l’antropocè, el planeta està amenaçat per una sèrie de riscos associats a l’activitat humana. Entre aquests, la contaminació química planteja desafiaments conceptuals i tècnics que fan especialment complexa la seua caracterització a escala global. Què és un contaminant? Quines propietats són rellevants per a definir-lo? Els estudis sobre l’abundància, la persistència, la mobilitat en el medi i el potencial de bioacumulació de compostos químics que usem diàriament estan canviant el paradigma d’allò que consideràvem un contaminant. Així, compostos que no generen toxicitat aguda poden ser perillosos per als ecosistemes si s’aporten de manera contínua al medi, es donen a elevadíssimes concentracions o es dispersen fàcilment. Donar visibilitat a aquesta contaminació oblidada que afecta els nostres oceans i que generem inconscientment és essencial per a protegir el planeta.

Paraules clau: contaminants emergents, anàlisi de sospitosos, anàlisi no dirigida, transport de contaminants, exposició.

La rellevància de la contaminació desconeguda

Des del reconeixement de l’existència d’una nova era geològica, l’antropocè, en la qual l’ésser humà és el principal actor en la configuració dels ecosistemes en el nostre planeta, els riscos i modificacions a què hem sotmès la Terra s’han classificat de diverses maneres. El concepte de planet boundaries o límits planetaris proposat per Johan Rockström i col·laboradors (els impulsors de la mateixa teoria de l’antropocè) (Rockström et al., 2009) incloïa nou grans problemes o compromisos ambientals la modificació dels quals per damunt d’un determinat nivell suposaria un canvi ambiental abrupte i irreversible en els ecosistemes d’escales continentals i fins i tot planetàries (Figura 1). Les amenaces identificades en aquesta teoria són 1) el canvi climàtic, 2) l’acidificació oceànica, 3) l’ozó troposfèric, 4) els cicles del nitrogen i del fòsfor, 5) l’ús d’aigua dolça superficial, 6) el canvi d’ús de sòls i, finalment, 7) la pèrdua de biodiversitat. A més, inclouen dos compromisos més, que no són actualment quantificables perquè, segons els autors, no se’n sap prou per a poder estimar un valor o mètode de caracterització que permeta establir-ne el límit per a mantenir l’estabilitat del planeta Terra. Curiosament, aquests dos últims problemes planetaris estan relacionats amb la contaminació: 8) la contaminació química i 9) la càrrega d’aerosol atmosfèric.

Figura 1. Estat actual dels nou límits ambientals, concepte que avalua les amenaces a determinats aspectes del planeta. En roig, els riscos que es troben més enllà de la zona d’incertesa i per tant indiquen un alt risc. En groc, aquells que es troben en la zona d’incertesa (risc creixent). En verd, aquells que estan actualment per davall del límit estipulat. I, finalment, en gris, aquells límits sense quantificar, que seria el cas de les noves entitats i dels aerosols atmosfèrics. / Font: Modificat de Steffen et al. (2015).

En paraules de Rockström i els seus col·laboradors, «no hi ha actualment un sistema global i agregat d’anàlisi de la contaminació química» (Steffen et al., 2015), i això dificulta tremendament no sols la identificació d’aquesta contaminació a gran escala sinó també l’avaluació a escala global. Si anem més enllà en una revisió de la seua teoria més recent, es manté la hipòtesi de la impossibilitat de quantificar i delimitar el concepte de càrrega atmosfèrica d’aerosols i, fins i tot, es modifica el concepte de contaminació química, que es veu rebatejat com a existència de noves entitats, la qual cosa el converteix, encara més, en un límit ben borrós i indefinit (Steffen et al., 2015). No podem definir què són els contaminants químics o aquestes «noves entitats» ni, per descomptat, establir els límits de la seua producció i presència, ja que tampoc sabem com mesurar-los a escala planetària. És a dir, no existeix avui dia una metodologia científica acceptada a escala global que ens permeta avaluar l’estat del nostre planeta quant a la contaminació química a què l’estem sotmetent.

Aquest desconeixement o conflicte en la seua caracterització és degut, en part, a la dificultat en la identificació conceptual de les entitats contaminants. Què és un contaminant i què no ho és? En l’imaginari col·lectiu, un contaminant químic es relaciona amb una substància tòxica o perillosa que és nociva per al medi ambient i els organismes que l’habiten, incloent-hi l’ésser humà, però aquest paradigma està canviant en l’esfera científica. L’ús i producció a gran escala d’infinitat de substàncies que en principi no serien considerades com a contaminants fa que compostos d’ús comú com la ca­feïna, un perfum o un edulcorant puguen posar en risc els ecosistemes més vulnerables. És a dir, compostos sense un aparent efecte nociu en el medi, simplement a causa de les altíssimes concentracions en les quals actualment s’estan trobant en l’aigua, aire o terra, per culpa d’un ús massiu o pel fet de donar-se en combinació amb altres centenars de substàncies, poden ser una amenaça per a la salut del planeta. És per això que la concepció clàssica de «contaminants» en el segle passat, en la qual s’identificaven com a substàncies prioritàries els plaguicides, els hidrocarburs o els metalls pesants, entre molts més, actualment s’ha modificat. Això ha provocat una obertura de mires en les llistes de «contaminants emergents», i els productes de toaleta i ús personal, els fàrmacs o els additius alimentaris, entre altres, han passat a ser compostos químics d’interès. No es tracta de productes sintètics nous, sinó de vells coneguts que ara comencem a veure com a perillosos una vegada la seua presència en el medi s’ha descontrolat. Potser el terme contaminants de preocupació emergent és el que millor defineix aquest canvi d’enfocament, ja que mostra la nova atenció que s’ha de prestar a aquells compostos que tradicionalment no han sigut monitorats o estudiats, que no es troben actualment regulats per la normativa i que se sospita del seu risc potencial per als ecosistemes ambientals i la salut humana per la seua abundància en el medi, si bé no tenen per què ser substàncies noves.

«No podem establir els límits de producció i presència dels contaminants químics, ja que no sabem com mesurar-los a escala planetària»

Les principals agències reguladores, com la Unió Europea o l’Agència de Protecció Ambiental dels Estats Units (EPA, per les seues sigles en anglès), han proposat en els últims anys llistes de candidats en què es recomana el monitoratge de certes substàncies comunes, entre les quals es troben hormones, fàrmacs, additius alimentaris i filtres ultraviolats. Aquests compostos d’ús comú comparteixen, a més, una particularitat química que afecta la seua distribució: són generalment més polars que els tòxics estudiats en el passat, és a dir, tenen una major afinitat per l’aigua. Això fa que es distribuïsquen més fàcilment a través dels sistemes aquàtics; així que, encara que tinguen menor tendència a acumular-se en els greixos dels organismes o siguen menys tòxics, tenen un potencial de dispersió molt alt en rius i oceans (ECHA, 2016; European Parliament, 2013, 2015, 2018; UNEP, 2017; US EPA, 2015).

Per això en els ecosistemes aquàtics és especialment necessari controlar-los, ja que aquests són particularment sensibles als abocaments urbans, industrials i agrícoles, amb concentracions importants d’aquestes substàncies a priori «poc perilloses» però amb aportacions contínues i directes que es distribueixen amb facilitat. I més encara si es té en compte que, en el cas d’existir, els tractaments de les estacions de depuració d’aigües residuals (EDAR) són molt poc efectius, ja que no estan dissenyats per a eliminar contaminants d’aquesta índole. Per tant, la normativa i l’interès científic davant aquesta situació de canvi global s’estan enfocant cada vegada més cap a contaminants polars (major afinitat per l’aigua), d’ús més comú i amb major potencial de mobilitat. Això indica que, encara que potser els noms dels contaminants concrets que plantegen un risc encara siguen desconeguts, s’està fent un esforç per investigar-ne la presència i les propietats que poden fer-los especialment perillosos, com el potencial de transport i el perfil d’ús.

Com mesurar allò desconegut? L’anàlisi no dirigida

En aquest moment de canvi global, en el qual la contaminació «encara per conèixer» està adquirint la rellevància que mereix, es plantegen, a més, una sèrie de qüestions tècniques quant a la quantificació de contaminants en mostres ambientals. En aquest sentit, estan cobrant especial rellevància les metodologies d’anàlisis mitjançant espectrometria de masses, que permeten una identificació a escala molecular de les substàncies que es troben en el medi ambient. A més, l’acoblament de l’espectrometria a la cromatografia de líquids i de gasos permet una separació dels compostos analitzats sobre la base de la seua polaritat o la seua volatilitat respectivament, la qual cosa simplifica la identificació molecular i en millora la sensibilitat.

«Compostos sense un aparent efecte nociu en el medi poden ser una amenaça per a la salut del planeta»

És a dir, cada vegada som capaços de descobrir més contaminants i els podem identificar a més baixes concentracions. Aquest tipus d’equips analítics han estat aplicats ja des de finals del segle passat a l’anàlisi dirigida de contaminants; se sabia el que es volia quantificar, i s’hi anava pel dret, utilitzant estàndards o patrons químics per a la confirmació i quantificació de les substàncies d’interès. En poques paraules, si es pretenia estudiar la presència d’un plaguicida com el DDT en zones remotes, com l’oceà obert o l’Antàrtida, es recollien mostres d’aigua en aquestes zones, s’analitzava mitjançant cromatografia de gasos i espectrometria de masses, es comparava la mostra amb un patró de DDT i, en cas d’identificar-se en la mostra, es quantificava quant de plaguicida hi havia.

Però, com quantificar alguna cosa, quan no sabem què estem buscant? Què podria estar contaminant el nostre oceà? Quines substàncies, dels milions que aboquem a les mars, estan precisament en una zona determinada? Quines les estan afectant? El canvi de paradigma requereix noves tècniques, sobretot d’analítiques i computacionals, per a l’anàlisi de sospitosos i l’anàlisi no dirigida. És a dir, hi ha una demanda d’una tecnologia que ens permeta conèixer quins contaminants es troben en el medi sense que es faça una discriminació de les substàncies que es volen quantificar. Les dades empíriques generades amb aquestes tècniques representen un gran avanç científic, ja que eviten el biaix de monitorar només certs compostos químics preseleccionats amb major o menor criteri, a més de representar un estalvi en l’ús d’estàndards químics, ja que l’adquisició de patrons de cadascuna de les substàncies amb risc potencial en el medi seria per complet inabastable per a qualsevol laboratori d’investigació (Figura 2).

Figura 2. Representació de la infinitat de compostos que poden trobar-se en una mostra ambiental analitzada per cromatografia de líquids o de gasos i espectrometria de masses, ordenats en funció de la seua massa i el seu temps de retenció cromatogràfic (relacionat amb la seua polaritat en LC o volatilitat en GC) (unitats arbitràries). Aquestes tècniques eviten el biaix de monitorar només certs compostos químics preseleccionats amb major o menor criteri, com es pot observar en la imatge teòrica en comparar els resultats de l’anàlisi no dirigida amb els de l’anàlisi de sospitosos. / Font: Autora

L’anàlisi de sospitosos inclou certa preselecció dels contaminants que cal mesurar en l’aigua, aire, sediment o mostres biològiques, ja que parteix d’una llista preconcebuda de masses moleculars dels compostos que potencialment poden donar-se en aquesta mostra. En aquest sentit, estan configurant-se bases de dades específiques en certes matrius per a facilitar aquesta anàlisi; per exemple, compostos xenobiòtics en rius; drogues i substàncies d’abús en depuradores, o plaguicides bioacumulables en fauna silvestre. S’hi inclou no sols la massa, sinó també la fórmula molecular, el perfil isotòpic, l’estructura i la possible fragmentació (com es trencaria la molècula en cas de ser analitzada en un espectròmetre, característica intrínseca de cada substància), la qual cosa permet una identificació quasi inequívoca d’un contaminant en una mostra ambiental.

D’altra banda, l’anàlisi purament no dirigida no té cap llista, i per això les eines computacionals requerides són molt exigents perquè siguen capaces de processar els milions de substàncies que poden donar-se en una mostra ambiental i, al mateix temps, poder diferenciar aquelles que són naturals, sintètiques, perilloses o no, endògenes o exògenes i poder caracteritzar-les. Avui dia aquestes tècniques encara s’estan desenvolupant. De moment l’anàlisi de sospitosos continua sent la tècnica amb més acceptació científica i s’aplica en estudis amb llistes de candidats d’entre centenars a milers i desenes de milers de compostos.

De les nostres llars a l’oceà obert

Si bé és cert que les propietats químiques i la toxicitat potencial de la immensa quantitat de substàncies químiques que usem encara s’està caracteritzant, sí que és per tothom conegut que la font principal d’aquests contaminants és l’ésser humà (evidentment, ja que n’hi ha un alt percentatge de sintètics o derivats antropogènics de productes naturals). La contaminació es genera fonamentalment a les nostres indústries, a les nostres explotacions agrícoles i ramaderes, als nostres sistemes de producció d’energia i de transport… Però, i sobretot des de la nova acceptació dels contaminants d’interès emergent, també als nostres hospitals, cuines, banys i mobiliari domèstic. Deixant de banda els contaminants industrials i agrícoles més reconeguts, hi ha una gran quantitat de productes de consum que actualment estan en revisió pels possibles efectes que puguen tenir una vegada alliberats al medi aquàtic en grans quantitats o de manera continuada.

Llig l’article complet a la web de Mètode

‘Submergeix-te’ en els oceans i descobreix l’impacte que el canvi global té en aquests en el número 107 de la revista Mètode, «Oceans: L’impacte del canvi global en el mar».

Belén González Gaya és investigadora del Centre d’Investigació Experimental en Biologia Marina en l’Estació Marina de Plentzia (PiE-UPV/EHU) i en el Departament de Química Analítica de la Universitat del País Basc (UPV/EHU), Espanya. El seu interès se centra en la presència i efectes de contaminants orgànics en ecosistemes naturals i zones urbanes, amb especial interès en els ecosistemes aquàtics. Tot això des d’una perspectiva multidisciplinària combinant tècniques analítiques, ecotoxicològiques i biològiques per a dilucidar l’im pacte de la contaminació en el medi ambient. belen.gonzalez@ehu.eus

Combined-Shape Created with Sketch.

Ajuda VilaWeb
Ajuda la premsa lliure

VilaWeb sempre parla clar, i això molesta. Ho fem perquè sempre ho hem fet, d'ençà del 1995, però també gràcies al fet que la nostra feina com a periodistes és protegida pels més de 20.000 lectors que han decidit d'ajudar-nos voluntàriament.

Gràcies a ells podem oferir els nostres continguts en obert per a tothom. Ens ajudes tu també a ser més forts i arribar a més gent?
En aquesta pàgina trobaràs tots els avantatges d'ésser subscriptor de VilaWeb, a què tindràs accés a partir d'avui.