I ricercatori della Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) hanno trovato grandi quantità di composti precedentemente non rilevabili della famiglia di sostanze chimiche note come PFAS in sei bacini idrografici di Cape Cod utilizzando un nuovo metodo per quantificare e identificare i composti PFAS. Esposizioni ad alcuni PFAS, ampiamente utilizzati per la loro capacità di respingere il calore, acqua, e olio, sono legati a una serie di rischi per la salute tra cui il cancro, soppressione immunitaria, diabete, e basso peso alla nascita del neonato.

Il nuovo metodo di test ha rivelato grandi quantità di PFAS precedentemente non rilevati da schiume ignifughe e altre fonti sconosciute. Le concentrazioni totali di PFAS presenti in questi bacini idrografici erano superiori ai livelli massimi di contaminanti (MCL) dichiarati per la sicurezza dell'acqua potabile.

"Abbiamo sviluppato un metodo per catturare e caratterizzare completamente tutti i PFAS da schiume ignifughe, che sono una delle principali fonti di PFAS per l'acqua potabile e gli ecosistemi a valle, ma abbiamo anche trovato grandi quantità di PFAS non identificati che non possono aver avuto origine da queste schiume, " disse Bridger Ruyle, uno studente laureato presso SEAS e primo autore dello studio. "I metodi di test tradizionali mancano completamente di questi PFAS sconosciuti".

La ricerca sarà pubblicata su Scienze e tecnologie ambientali .

I PFAS, sostanze per e polifluoroalchiliche, sono presenti in prodotti che vanno dalle schiume ignifughe alle padelle antiaderenti. Soprannominati "prodotti chimici per sempre" a causa della loro lunga durata, I PFAS si sono accumulati nell'ambiente da quando sono stati utilizzati per la prima volta negli anni '50.

Nonostante i rischi per la salute associati, non ci sono limiti federali legalmente applicabili per i prodotti chimici PFAS nell'acqua potabile. Le linee guida sanitarie provvisorie dell'Agenzia per la protezione dell'ambiente per le forniture idriche pubbliche riguardano solo PFOS e PFOA, due tipi comuni di PFAS. Massachusetts, insieme a pochi altri stati, è andato oltre includendo sei PFAS nei loro nuovi MCL nell'acqua potabile. Ma ci sono migliaia di strutture chimiche PFAS conosciute, alcune centinaia sono già state rilevate nell'ambiente.

"Semplicemente non stiamo testando la maggior parte dei composti PFAS, quindi non abbiamo idea di quale sia la nostra esposizione totale a queste sostanze chimiche e mancano ancora i dati sulla salute associati a tali esposizioni, " disse Elsie Sunderland, il Gordon McKay Professor of Environmental Chemistry presso SEAS e autore senior dell'articolo.

I metodi di test standard utilizzati dall'EPA e dalle agenzie di regolamentazione statali testano solo 25 composti noti o meno. Il problema è che la stragrande maggioranza dei composti PFAS sono proprietari e le agenzie di regolamentazione non riescono a trovare ciò che non sanno esistere.

Il nuovo metodo sviluppato da Sunderland e dal suo team può superare questa barriera e tenere conto di tutti i PFAS in un campione. CSI:PFAS

I PFAS sono realizzati combinando atomi di carbonio e fluoro per formare uno dei legami più forti della chimica organica. Il fluoro è uno degli elementi più abbondanti sulla terra, ma il fluoro organico presente in natura è estremamente raro, prodotto solo da poche piante velenose in Amazzonia e in Australia. Perciò, qualsiasi quantità di organofluoro rilevata nell'ambiente è sicuramente prodotta dall'uomo.

I composti PFAS presenti nell'ambiente si presentano in due forme:una forma precursore e una forma terminale. La maggior parte dei composti PFAS monitorati, compresi PFOS e PFOA, sono composti terminali, il che significa che non si degradano in condizioni ambientali normali. Ma i composti precursori, che spesso costituiscono la maggior parte delle sostanze chimiche PFAS in un campione, possono essere trasformati attraverso processi biologici o ambientali in forme terminali. Così, mentre l'EPA o le agenzie statali possono monitorare le concentrazioni di PFAS, non stanno ancora rilevando gran parte dell'enorme pool di precursori PFAS.

È qui che entra in gioco questo nuovo metodo.

I ricercatori prima misurano tutto l'organofluoro in un campione. Quindi, utilizzando un'altra tecnica, ossidano i precursori in quel campione e li trasformano nelle loro forme terminali, che possono poi misurare. Da li, il team ha sviluppato un metodo di analisi statistica per ricostruire i precursori originali, impronte digitali la loro origine di fabbricazione, e misurare la loro concentrazione all'interno del campione.

"Stiamo essenzialmente facendo chimica forense, " disse Sunderland.

Usando questo metodo, Sunderland e il suo team hanno testato sei bacini idrografici a Cape Cod nell'ambito di una collaborazione con l'United States Geological Survey e un centro di ricerca finanziato dal National Institutes of Health e guidato dall'Università del Rhode Island che si concentra sulle fonti, trasporto, esposizione ed effetti dei PFAS.

Il team si è concentrato sull'identificazione dei PFAS dall'uso di schiume ignifughe. Queste schiume, che sono ampiamente utilizzati nelle basi militari, aeroporti civili, e vigili del fuoco locali, sono una delle principali fonti di PFAS e hanno contaminato centinaia di forniture idriche pubbliche negli Stati Uniti.

Il team di ricerca ha applicato i propri metodi forensi a campioni raccolti tra agosto 2017 e luglio 2019 dal Childs, Quashnet, Mill Creek, Marston Mills, Spartiacque Mashpee e Santuit a Cape Cod. Durante il processo di raccolta, i membri della squadra dovevano stare attenti a cosa indossavano, poiché gli indumenti impermeabili sono trattati con PFAS. La squadra è finita in trampolieri vecchi di decenni per prevenire la contaminazione.

I siti di campionamento nel Childs, I bacini idrografici di Quashnet e Mill Creek sono a valle di una fonte di PFAS da schiume ignifughe:Quashnet e Childs dalla struttura militare di The Joint Base Cape Cod e Mill Creek dalla Barnstable County Fire Training Academy.

I test attuali possono identificare solo circa il 50 percento di PFAS da schiume storiche, prodotti che sono stati interrotti nel 2001 a causa di alti livelli di PFOS e PFOA, e meno dell'1 percento di PFAS da schiume moderne.

Usando il loro nuovo metodo, Sunderland e il suo team sono stati in grado di identificare il 100% di tutti i composti PFAS nei tipi di schiume ignifughe utilizzate per decenni presso la Joint Base Cape Cod e la Barnstable County Fire Training Academy.

"Il nostro metodo di test è stato in grado di trovare questi composti mancanti che sono stati utilizzati dall'industria chimica per più di 40 anni, " disse Sunderland.

I test hanno anche rivelato enormi quantità di PFAS da fonti sconosciute.

"La nostra contabilità di PFAS da schiume antincendio non potrebbe spiegare dal 37 al 77 percento dell'organofluoro che abbiamo misurato, " ha detto Ruyle. "Questo ha enormi ramificazioni non solo per la nostra comprensione dell'esposizione umana, ma anche per quanto PFAS si sta scaricando nell'oceano e si accumula nella vita marina".

Per dare seguito a questi risultati, Ruyle sta attualmente lavorando con NIH per identificare alcuni degli impatti sulla salute dei PFAS dalle schiume antincendio contemporanee utilizzando studi tossicologici. Il team di Sunderland sta continuando a studiare i PFAS sconosciuti per identificare meglio le loro fonti e il potenziale di accumulo nelle abbondanti reti trofiche marine di Cape Cod.