Quando le centrali elettriche bruciano carbone, una classe di composti chiamati idrocarburi policiclici aromatici, o PAH, fanno parte del conseguente inquinamento atmosferico. I ricercatori hanno scoperto che le tossine PAH si degradano alla luce del sole in composti e sottoprodotti per bambini.

Alcuni composti figli possono essere più tossici degli IPA genitori. I fiumi e le dighe colpiti dagli IPA sono probabilmente contaminati da un numero di tossine molto maggiore di quello emesso dai principali inquinatori, i ricercatori ora mostrano in Chemosfera .

Una centrale elettrica a carbone e una sigaretta hanno in comune più di quanto si possa pensare. Così fanno i tubi di scappamento delle auto, bruciare i residui del raccolto, aerei e incendi.

Gli IPA vengono prodotti quando i combustibili fossili o la materia organica non sono completamente bruciati. Queste firme PAH sono abbastanza distinte che gli scienziati possono dire quali sono le probabili fonti di inquinamento. Possono farlo analizzando campioni di acqua e sedimenti provenienti da fiumi e dighe colpiti dall'inquinamento.

Alcuni composti figli sono più tossici degli IPA originari, altri studi hanno trovato. Ciò significa che probabilmente ci sono più sostanze tossiche, composti IPA cancerogeni presenti nelle dighe e nei fiumi di quanto si pensasse in precedenza, dice il dottor Mathapelo Seopela, ricercatore presso il Dipartimento di Chimica dell'Università di Johannesburg e autore principale dello studio.

"I processi di combustione creano IPA di dimensioni variabili da due a sei anelli benzenici fusi. Più caldo è il processo di combustione, più grande è il composto che si forma, e più è dannoso, " lei dice.

"Come esempio, quando il carbone viene bruciato in una centrale elettrica a carbone per l'elettricità, è probabile che si formino PAH a cinque e sei anelli. Questo perché il processo di combustione è ad una temperatura molto elevata, oltre i 1000 gradi Celsius."

Questi grandi composti PAH viaggiano con il resto del fumo dalle torri di raffreddamento della centrale. I venti possono quindi soffiare i composti abbastanza lontano, ai fiumi, dighe, terreni agricoli o la prossima città.

"Quando la benzina viene bruciata nel motore di un'auto, di solito si formano PAH da due a tre anelli. IPA simili sono formati da aeroplani, quando gli agricoltori bruciano residui colturali o erba, o con legna ardente, " dice. "I PAH finiscono nell'atmosfera, nell'aria che respiriamo. Spesso, possono percorrere distanze molto lunghe dalle sorgenti che le hanno prodotte, come centrali elettriche o incendi”.

Molti composti PAH sono dannosi. Sono formati da due o più molecole di benzene fuse, o anelli, durante la combustione incompleta di combustibili fossili o materia organica. Il benzene è un materiale altamente infiammabile, liquido tossico. È in parte responsabile dell'odore caratteristico in una stazione di servizio.

Il PAH più semplice è il naftalene, che ha due anelli benzenici. Alcune persone usano la naftalina di naftalina per proteggere i loro vestiti dalle tarme. È tossico per le persone. Il prossimo PAH più grande è l'antracene, un componente del catrame di carbone, che ha tre anelli benzenici. L'antracene è una sostanza pericolosa. È molto tossico negli ambienti acquatici, ed è considerato un inquinante persistente e bioaccumulabile.

Numerosi IPA sono stati elencati da organizzazioni come l'EPA, OMS e Commissione Europea come cancerogeni. Alcuni IPA possono causare cambiamenti permanenti nei geni degli animali, che possono causare ritardi nello sviluppo o malformazioni negli embrioni di pesce. Tali composti di IPA sono anche classificati come mutageni.

Quando le gocce di pioggia trascinano i composti PAH nei fiumi e nelle dighe, possono essere create enormi sfide ambientali. La pioggia trasporta le tossine nell'acqua potabile, acqua utilizzata per irrigare le colture alimentari, e acqua per il bestiame. I pesci accumulano gli IPA nella loro carne. "Nel nostro studio, abbiamo esaminato gli IPA con da due a sei anelli benzenici fusi. Questi rappresentavano l'inquinamento da incendi di legna e automobili fino alle centrali elettriche a carbone. Sapevamo che in generale, I composti PAH inizieranno a cambiare, o degradante, quando il sole splende su di loro. Ma volevamo scoprire cosa diventano gli IPA specifici quando si degradano, e quanto velocemente accade, "dice Seopela.

In precedenti ricerche, ha analizzato l'acqua e i sedimenti di una diga contaminata in Sudafrica per i PAH. La diga di Loskop è alimentata dal fiume Olifants in una grande area industriale, regione mineraria e centrale elettrica a carbone a Mpumalanga.

Nel fiume sono state registrate morti di massa di pesci e coccodrilli, e gli inquinanti organici, compresi gli IPA, sono stati identificati come fattori che contribuiscono.

In altri studi, i ricercatori hanno scoperto che gli IPA si degradano alla luce del sole, ma che i composti figli più piccoli che si formano (fotoprodotti) possono essere più tossici dei composti genitori più grandi.

Seopela e i ricercatori del Chesapeake Biological Laboratory dell'Università del Maryland Center for Environmental Science hanno costruito un sistema di ricircolo a circuito chiuso per lo studio nel loro laboratorio. Hanno testato cinque IPA elencati dall'EPA degli Stati Uniti come inquinanti prioritari. Questi erano naftalene, antracene, benzo(a)antracene, benzo(a)pirene e benzo(ghi)perilene.

Per ogni PAH, ne hanno testato campioni puri in acqua pura come controllo. Quindi hanno testato ogni PAH puro in acqua pura con una quantità specifica di materia organica naturale (NOM) aggiunta per simulare le condizioni del fiume e della diga. Hanno testato ogni PAH da solo, e poi li ho mescolati tutti insieme per vedere cosa succede.

"Abbiamo scoperto che quando la luce del sole cade su un PAH genitore, si scompone in PAH infantili più piccoli, che chiamiamo prodotti di degradazione. Ma allo stesso tempo, si formano anche sottoprodotti completamente diversi, ", afferma il professor Michael Gonsior del Chesapeake Biological Laboratory dell'Università del Maryland.

"Questo è molto preoccupante. I composti PAH progenitori, i bambini degradati IPA e i sottoprodotti, o prodotti fotografici, sono probabilmente tutti presenti contemporaneamente in fiumi e dighe colpiti da PAH, " lui continua.

"Abbiamo anche scoperto che generalmente gli IPA da cinque a sei anelli si degradano molto più velocemente degli IPA a due anelli in acqua pura, "dice la dottoressa Leanne Powers, assistente chimico di ricerca presso il Chesapeake Biological Laboratory.

"Ma il degrado rallenta quando c'è più materia organica naturale nell'acqua. Ci aspettiamo che gli IPA nell'acqua o nei sedimenti di un fiume torbido impiegheranno molto tempo a decomporsi. Molto più delle tre ore e un po' il Gli IPA hanno iniziato a degradarsi nell'acqua pura del nostro laboratorio. La procedura utilizzata in questo studio può essere utilizzata per capire come si degradano altri IPA, e cosa diventeranno negli ambienti di acqua dolce, "dice Poteri.

Seopela dice, "Questo significa che le persone, animals and plants that depend on that water are likely exposed to a far greater number of toxins at the same time, than was emitted from the sources, such as power stations."