Cada hora, una multitud de productos químicos completan su vida útil en hogares, campos agrícolas e industrias e inundan el medio ambiente. El destino final de estos compuestos a menudo se entiende mal, al igual que los riesgos que pueden representar para los humanos y los ecosistemas queson esenciales para nuestra supervivencia como especie.
En un nuevo estudio, un equipo multidisciplinario e multiinstitucional de investigadores encabezado por Rolf Halden, director del Centro de Seguridad Ambiental del Instituto de Biodiseño de la Universidad Estatal de Arizona, rastrea el curso de una familia de pesticidas ampliamente utilizados conocidos como fiproles.Estos químicos halogenados han sido identificados como un contaminante emergente, recientemente relacionado con la extinción mundial de los insectos polinizadores, particularmente las abejas melíferas.
Para evaluar adecuadamente los niveles de contaminación por fiprol en el medio ambiente, el equipo de Halden inventó un nuevo dispositivo, construido en el Biodesign Institute. Conocido como el IS2B, la herramienta es una especie de laboratorio móvil o cápsula para realizar análisis de precisión en muestras de agua ysedimento: la tecnología ofrece una precisión de medición mejorada en comparación con los métodos existentes, así como una mayor versatilidad y rentabilidad.
"Los riesgos para la salud derivados de la contaminación no dependen necesariamente de la cantidad absoluta de toxinas presentes, sino de qué fracción de la masa contaminante total es accesible para su absorción por los organismos vivos. El dispositivo IS2B con patente pendiente está diseñado para distinguir y cuantificar estosdos cantidades importantes ", dice Halden.
Halden se une a la profesora Nancy Denslow y colaboradores del Departamento de Ciencias Fisiológicas y Centro de Toxicología Ambiental y Humana, Universidad de Florida, Gainesville. La investigación aparece en la edición avanzada en línea de la revista Nature Publishing Group Informes científicos .
Peligros invisibles
Las formas de vida humanas y acuáticas se enfrentan a amenazas crecientes de contaminación química. La Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos USEPA estima que el 10 por ciento de los sedimentos ubicados en lagos, ríos y puertos domésticos están contaminados con productos químicos potencialmente dañinos. Por lo tanto, es esencial llevarlosmuestreo ambiental para evaluar adecuadamente el grado de peligro y diseñar estrategias de remediación, cuando sea necesario.
Los suelos, los sedimentos y los recursos hídricos pueden unir los químicos en diversos grados, haciéndolos disponibles para microbios, plantas, vida silvestre y humanos. Sin embargo, pocos de los químicos en el uso diario han sido evaluados adecuadamente para su seguridad. Investigadores como Halden y Denslow esperanmedir la capacidad de los productos químicos potencialmente peligrosos para ser absorbidos por organismos vivos, una cantidad conocida como su biodisponibilidad.
Se sabe que ciertas sustancias químicas evaden la degradación, persistiendo en el medio ambiente durante décadas. Entre estos contaminantes tenaces se encuentran los compuestos hidrófobos, que son altamente duraderos y resistentes a la descomposición. Estas sustancias químicas pueden ser difíciles de medir y rastrear, debido a su capacidad para permanecer permanentementesecuestrar en espacios porosos entre partículas sedimentarias. A menudo, no se degradan durante el proceso normal de tratamiento de aguas residuales.
La medición de agua a granel y agua de poro sedimentaria puede proporcionar algo así como un análisis de sangre ambiental, informando a los investigadores sobre la presencia y el riesgo relativo de productos químicos de preocupación en las muestras. Sin embargo, el muestreo ambiental preciso a menudo es un desafío. Muchos contaminantes ocurren en bajas concentraciones enel medio ambiente, sin embargo, puede afectar seriamente a los organismos vivos debido a la absorción y el almacenamiento a largo plazo, un proceso denominado bioacumulación.Los métodos actuales de recolección, preparación y análisis de muestras pueden subestimar o sobreestimar la masa química real disponible para causar daño en animales expuestos yhumanos
Un dispositivo de muestreo de contaminantes de agua in situ en uso, la imagen de arriba es la versión anterior, y la imagen de abajo es una versión anterior
Versión más nueva del dispositivo, conocida como IS2B. La herramienta es una especie de laboratorio móvil o cápsula para realizar análisis de precisión en muestras de agua y sedimentos.
Tamizado para productos químicos
La herramienta de muestreo / biodisponibilidad in situ IS2B es un instrumento especializado que proporciona un muestreo simultáneo de los niveles de contaminantes en el agua de poros a granel y sedimentaria en límites de detección previamente inalcanzables.
El IS2B contiene bombas multicanal integradas, que simultáneamente atraen agua superficial y sedimento poroso al dispositivo de muestreo activo. Luego, el agua se empuja a caudales altos y bajos a través de una serie de filtros y medios de adsorción. Cuando está en uso, la mitad inferior del instrumento tubular está enterrada en sedimento, mientras que la parte superior está expuesta a agua porosa.
Las muestras de agua se pueden almacenar en el dispositivo o se pueden expulsar fácilmente al agua a granel. Debido al acceso ilimitado a los poros y al agua a granel durante el uso, la herramienta IS2B puede registrar contaminantes en límites de detección muy bajos para un amplio espectro de contaminantes, que van desdedesde completamente soluble en agua hasta altamente absorbente e hidrófobo.
El dispositivo permite la determinación directa de la biodisponibilidad y, en última instancia, busca reemplazar o minimizar el uso y la exposición de los animales para la evaluación de la toxicidad. Se pueden recolectar muestras durante períodos de tiempo arbitrarios y el método puede evaluar tanto contaminantes disueltos como particulados tanto en flujo libreagua superficial y más agua porosa estancada en el sedimento.
emerge un sospechoso
Fipronil, el enfoque del nuevo estudio, es un pesticida halogenado de amplio espectro que recientemente ha sido prohibido en la Unión Europea para la mayoría de los usos agrícolas. Sin embargo, el uso de Fipronil en los Estados Unidos sigue siendo generalizado. El químico es el ingrediente activo en muchosformulaciones de pesticidas usadas tanto en entornos urbanos como agrícolas, para aplicaciones tales como tratamiento de termitas, tratamientos de semillas y para proteger el césped de la infestación de plagas.
Los científicos han estado alarmados y perplejos por el rápido colapso de las poblaciones de abejas melíferas. Los esfuerzos serios para identificar al culpable han producido datos contradictorios. Las abejas melíferas son participantes vitales en la compleja red de vida, polinizando aproximadamente el 80 por ciento de todas las plantas con flores. Un tercio detoda la producción agrícola depende directamente de la polinización de las abejas. Las infestaciones de ácaros, patógenos virales y el impacto de los pesticidas han sido implicados en el trastorno del colapso de las colonias de abejas melíferas, como se conoce la epidemia.
El nuevo estudio tomó muestras de agua y sedimentos extraídos de tres ubicaciones en un humedal en el suroeste de los Estados Unidos. El humedal examinado recibe aguas residuales de una planta de tratamiento de residuos, adyacente a campos agrícolas. Se compararon los resultados del monitoreo in situ de IS2B de las concentraciones de fiprol.a los obtenidos por análisis de laboratorio convencionales de laboratorio más engorrosos y exigentes.
Los resultados mostraron una estrecha concordancia entre los datos de IS2B y el estándar de oro actual de las técnicas de medición. Además, el estudio pudo identificar el químico fipronil-desulfinilo que ocurre en una ubicación en cantidades traza que evadieron la detección mediante muestreo convencional, destacando los beneficios de la continuaEl análisis in situ para capturar flujos transitorios de productos químicos a niveles mucho más bajos que los previamente alcanzables. El uso del IS2B también reduce las posibilidades de contaminación de la muestra por el manejo en las instalaciones del laboratorio, ya que la mayoría de los pasos del procesamiento de la muestra se llevan a cabo en el sitio de muestreo.
Otro beneficio importante del dispositivo es su capacidad para recolectar muestras continuamente durante períodos prolongados de tiempo, desde días hasta varias semanas. Esto hace posible la detección de fluctuaciones a corto plazo en la carga química, como el vertido ilegal de flujos de proceso a la superficieaguas. Como tal, la información reunida con el IS2B es vital para la presentación de informes de cumplimiento ambiental, el modelado y la evaluación de riesgos para biota y humanos.
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Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Arizona . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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