Livelli emergenti di contaminanti organici fortemente influenzati dai flussi di corrente e dalle stagioni

Mentre molti studi hanno esaminato i livelli di contaminanti organici emergenti come farmaci e pesticidi nei fiumi e il loro effetto sulla vita acquatica, questo è uno dei primi progetti a correlare strettamente i livelli di inquinanti con i flussi, ha osservato la ricercatrice Heather Preisendanz, professore associato di agricoltura e ingegneria biologica.

Inoltre, il team di ricerca ha documentato i cambiamenti stagionali nelle concentrazioni di contaminanti, con livelli elevati di alcuni contaminanti osservati nei mesi più caldi, che rappresentano il maggior rischio per i pesci durante la deposizione delle uova e le prime fasi di sviluppo, ha detto Preisendanz. Il suo gruppo di ricerca presso il College of Agricultural Sciences studia i contaminanti emergenti nelle acque superficiali e sotterranee dal 2013.

I ricercatori hanno lavorato con la Pennsylvania-American Water Co. per campionare le fonti di acqua potabile di sei impianti di trattamento – tre nel fiume Susquehanna, tre in bacini artificiali – tutti nella sezione centrale del bacino del fiume Susquehanna nella Pennsylvania centrale.

Durante lo studio in due fasi, gli scienziati hanno cercato contaminanti precedentemente rilevati nelle acque della Pennsylvania. Nella Fase I, tutti i campioni di acqua sono stati analizzati bimestralmente per sette composti farmaceutici umani, inclusi quattro antibiotici-ampicillina, sulfametossazolo, ofloxacina e trimetoprim; due analgesici: paracetamolo e naprossene; e uno stimolante-caffeina. Nella fase II, hanno condotto un regime di campionamento intensivo in un singolo sito fluviale, concentrandosi su una gamma più ampia di contaminanti organici emergenti.

Nella fase I, sulfametossazolo, paracetamolo e caffeina sono stati rilevati più frequentemente, rispettivamente nel 54%, 42% e 35% dei campioni. Trimetoprim, naprossene, ofloxacina e ampicillina sono stati rilevati in meno del 35% dei campioni. Tra i farmaci più frequentemente rilevati, la caffeina aveva la concentrazione media più alta, mentre il sulfametossazolo e il paracetamolo avevano concentrazioni medie inferiori. L'ampicillina era il composto rilevato meno frequentemente.

Nella fase II, altri 13 composti sono stati presi di mira per l'analisi, inclusi antibiotici umani e veterinari: clortetraciclina, tetraciclina, ossitetraciclina, eritromicina, sulfadiazina, sulfadimetossina, sulfametazina e tilosina; un antimicrobico-triclosan; un antistaminico-cimetidina; un antidiabetico-metformina; un metabolita della caffeina-teobromina; e un insetticida neonicotinoide-tiametossam.

Nella fase II, i composti più frequentemente rilevati sono stati il ​​paracetamolo e la teobromina, entrambi nell'89% dei campioni, la caffeina, presente nell'87% dei campioni, e la metformina nell'84% dei campioni. Tiametossam, naprossene e sulfametossazolo sono stati rilevati rispettivamente nel 21%, 17% e 16% dei campioni. Gli altri sei composti sono stati rilevati in meno del 2% dei campioni.

Le concentrazioni di composti organici emergenti erano basse, ma erano molto diffuse, ha spiegato la ricercatrice capo Faith Kibuye, una dottoranda presso il Dipartimento di ingegneria agricola e biologica quando è stata condotta la ricerca.

"Nel complesso, i contaminanti organici emergenti erano presenti a concentrazioni più elevate nelle stagioni più fredde rispetto alle stagioni più calde. La concentrazione di tiamethoxam, un insetticida neonicotinoide, è aumentata durante i periodi di flusso elevato", ha detto Kibuye.

Quando i flussi erano alti, i livelli di contaminanti da fonti non puntuali, molto probabilmente dal deflusso agricolo, erano più alti e, viceversa, quando i flussi erano bassi, le concentrazioni di contaminanti che si trovano comunemente negli scarichi degli impianti di trattamento delle acque reflue erano più alte, hanno scoperto i ricercatori.

"Questo perché i grandi eventi di tempesta, in particolare nei mesi primaverili, mobilitano contaminanti emergenti, come i pesticidi, dai campi agricoli", ha detto Preisendanz. "Questo spiega la relazione positiva tra le concentrazioni di neonicotinoidi e la portata".

Il quadro era meno chiaro per i contaminanti che hanno fonti sia puntuali che non puntuali, ha aggiunto Preisendanz, perché alcuni comuni più anziani hanno combinato sistemi fognari temporaleschi e sanitari che scaricano le acque reflue non trattate durante eventi ad alto flusso.

Anche senza standard di qualità dell'acqua per definire quali livelli potrebbero essere considerati sicuri per vari organismi acquatici e per la salute umana, i ricercatori hanno calcolato le valutazioni del rischio per i composti trovati nello studio utilizzando i limiti di esposizione già fissati dalla Food and Drug Administration statunitense. Tali calcoli hanno rivelato che, sebbene i composti rappresentassero un rischio da medio ad alto per gli organismi acquatici, il rischio per la salute umana derivante dall'acqua potabile o dal consumo di pesce è basso. Tuttavia, i risultati dello studio, recentemente pubblicati su Chemosphere, non hanno determinato i rischi dovuti alla presenza di più contaminanti nell'acqua contemporaneamente.