Des chercheurs de la Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) ont trouvé de grandes quantités de composés auparavant indétectables de la famille de produits chimiques connus sous le nom de PFAS dans six bassins versants de Cape Cod en utilisant une nouvelle méthode pour quantifier et identifier les composés PFAS. Expositions à certains PFAS, largement utilisé pour leur capacité à repousser la chaleur, l'eau, et de l'huile, sont liés à une gamme de risques pour la santé, y compris le cancer, immunosuppression, Diabète, et un faible poids de naissance du nourrisson.

La nouvelle méthode d'essai a révélé de grandes quantités de PFAS non détectés auparavant provenant de mousses ignifuges et d'autres sources inconnues. Les concentrations totales de PFAS présentes dans ces bassins hydrographiques étaient supérieures aux niveaux maximaux de contaminants (MCL) de l'État pour la salubrité de l'eau potable.

"Nous avons développé une méthode pour capturer et caractériser entièrement tous les PFAS des mousses ignifuges, qui sont une source majeure de PFAS pour l'eau potable et les écosystèmes en aval, mais nous avons également trouvé de grandes quantités de PFAS non identifiés qui ne pouvaient pas provenir de ces mousses, " dit Bridger Ruyle, un étudiant diplômé à SEAS et premier auteur de l'étude. "Les méthodes de test traditionnelles manquent complètement ces PFAS inconnus."

La recherche sera publiée dans Sciences et technologies de l'environnement .

Les PFAS—substances per- et polyfluoroalkylées—sont présents dans des produits allant des mousses ignifuges aux poêles antiadhésives. Surnommés « forever chimiques » en raison de leur longue durée de vie, Les PFAS se sont accumulés dans l'environnement depuis leur première utilisation dans les années 1950.

Malgré les risques sanitaires associés, il n'y a pas de limites fédérales légalement exécutoires pour les produits chimiques PFAS dans l'eau potable. Les directives sanitaires provisoires de l'Environmental Protection Agency pour l'approvisionnement public en eau ne couvrent que le SPFO et le PFOA, deux types courants de PFAS. Massachusetts, avec quelques autres États, est allé plus loin en incluant six PFAS dans leurs nouveaux MCL dans l'eau potable. Mais il existe des milliers de structures chimiques de PFAS connues, dont plusieurs centaines ont déjà été détectées dans l'environnement.

"Nous ne testons tout simplement pas la plupart des composés PFAS, nous n'avons donc aucune idée de notre exposition totale à ces produits chimiques et les données de santé associées à de telles expositions font toujours défaut, " dit Elsie Sunderland, le professeur Gordon McKay de chimie environnementale à SEAS et auteur principal de l'article.

Les méthodes de test standard utilisées par l'EPA et les agences de réglementation des États ne testent que 25 composés connus ou moins. Le problème est que l'écrasante majorité des composés PFAS sont exclusifs et que les organismes de réglementation ne peuvent pas trouver ce qu'ils ne connaissent pas.

La nouvelle méthode développée par Sunderland et son équipe peut surmonter cet obstacle et prendre en compte tous les PFAS dans un échantillon. CSI :PFAS

Les PFAS sont fabriqués en combinant des atomes de carbone et de fluor pour former l'une des liaisons les plus solides de la chimie organique. Le fluor est l'un des éléments les plus abondants sur terre, mais le fluor organique d'origine naturelle est extrêmement rare, produit uniquement par quelques plantes vénéneuses en Amazonie et en Australie. Par conséquent, toute quantité d'organofluoré détectée dans l'environnement est certainement d'origine humaine.

Les composés PFAS présents dans l'environnement se présentent sous deux formes :une forme précurseur et une forme terminale. La plupart des composés PFAS surveillés, y compris le PFOS et le PFOA, sont des composés terminaux, ce qui signifie qu'ils ne se dégraderont pas dans des conditions environnementales normales. Mais les composés précurseurs, qui constituent souvent la majorité des produits chimiques PFAS dans un échantillon, peuvent être transformés par des processus biologiques ou environnementaux en formes terminales. Donc, tandis que l'EPA ou les agences d'État peuvent surveiller les concentrations de PFAS, ils ne détectent toujours pas une grande partie de l'énorme réservoir de précurseurs de PFAS.

C'est là qu'intervient cette nouvelle méthode.

Les chercheurs mesurent d'abord tout l'organofluoré dans un échantillon. Puis, en utilisant une autre technique, ils oxydent les précurseurs de cet échantillon et les transforment en leurs formes terminales, qu'ils peuvent ensuite mesurer. De là, l'équipe a développé une méthode d'analyse statistique pour reconstituer les précurseurs originaux, empreinte leur origine de fabrication, et mesurer leur concentration dans l'échantillon.

"Nous faisons essentiellement de la criminalistique chimique, " a déclaré Sunderland.

En utilisant cette méthode, Sunderland et son équipe ont testé six bassins versants à Cape Cod dans le cadre d'une collaboration avec le United States Geological Survey et un centre de recherche financé par les National Institutes of Health et dirigé par l'Université de Rhode Island qui se concentre sur les sources, transport, l'exposition et les effets des PFAS.

L'équipe s'est concentrée sur l'identification des PFAS à partir de l'utilisation de mousses ignifuges. Ces mousses, qui sont largement utilisés dans les bases militaires, aéroports civils, et les services d'incendie locaux, sont une source majeure de PFAS et ont contaminé des centaines d'approvisionnements publics en eau à travers les États-Unis.

L'équipe de recherche a appliqué ses méthodes médico-légales à des échantillons prélevés entre août 2017 et juillet 2019 sur les enfants, Quashnet, Ruisseau du Moulin, Moulins Marstons, Les bassins hydrographiques de Mashpee et Santuit à Cape Cod. Pendant le processus de collecte, les membres de l'équipe devaient faire attention à ce qu'ils portaient, puisque les vêtements imperméables sont traités avec du PFAS. L'équipe s'est retrouvée dans des cuissardes vieilles de plusieurs décennies pour éviter la contamination.

Les sites de prélèvement dans le Childs, Les bassins hydrographiques Quashnet et Mill Creek se trouvent en aval d'une source de PFAS provenant de mousses ignifuges :le Quashnet and Childs de l'installation militaire Joint Base Cape Cod et Mill Creek de la Barnstable County Fire Training Academy.

Les tests actuels ne peuvent identifier qu'environ 50 pour cent des PFAS des mousses historiques – des produits qui ont été abandonnés en 2001 en raison des niveaux élevés de PFOS et de PFOA – et moins de 1 pour cent des PFAS des mousses modernes.

Grâce à leur nouvelle méthode, Sunderland et son équipe ont pu identifier 100 % de tous les composés PFAS dans les types de mousses ignifuges qui ont été utilisées pendant des décennies à la Joint Base Cape Cod et à la Barnstable County Fire Training Academy.

"Notre méthode de test a permis de retrouver ces composés manquants qui sont utilisés par l'industrie chimique depuis plus de 40 ans, " a déclaré Sunderland.

Les tests ont également révélé d'énormes quantités de PFAS provenant de sources inconnues.

« Notre comptabilisation des PFAS provenant des mousses anti-incendie ne pouvait pas expliquer 37 à 77 % des organofluorés que nous avons mesurés, ", a déclaré Ruyle. "Cela a d'énormes ramifications non seulement pour notre compréhension de l'exposition humaine, mais aussi pour la quantité de PFAS se déversant dans l'océan et s'accumulant dans la vie marine."

Pour donner suite à ces constatations, Ruyle travaille actuellement avec le NIH pour identifier certains des impacts sur la santé des PFAS des mousses anti-incendie contemporaines à l'aide d'études toxicologiques. L'équipe de Sunderland continue d'étudier les PFAS inconnus afin de mieux identifier leurs sources et leur potentiel d'accumulation dans les réseaux trophiques marins abondants de Cape Cod.