Predicción de potenciales transportes y destinos ambientales para compuestos orgánicos encontrados en distintas ciudades de Chile mediante la interfaz de programas de estimación (EPI-suite)

Abstract

Con la industrialización comenzó el incremento en el uso de productos químicos. Como consecuencia, nos encontramos expuestos a una alta cantidad de compuestos provenientes de diferentes industrias. Todos estos procesos productivos emiten sustancias a nuestro entorno, y aunque algunas son inocuas, otras si pudiesen estar afectándonos. Por esta razón, se genera la inquietud de caracterizar las sustancias que se encuentran dentro de nuestro espacio personal. Con esto nace el concepto de exposoma, definido como una representación total de las exposiciones ambientales y las respuestas biológicas concomitantes a lo largo del curso de la vida del humano. Con esta problemática nace el estudio de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Chile, parte del proyecto FONDECYT 11180151 determinado: “Huellas digitales de contaminación en ciudades de Chile utilizando captadores pasivos personales: Explorando parte del exposoma”, en donde se realizó un monitoreo mediante pulseras de silicona, detectando distintos compuestos orgánicos para las ciudades de Iquique, Tocopilla y Santiago; que posteriormente fueron clasificados por su toxicidad, carcinogenicidad, y peligrosidad. El presente estudio parte de una lista prioritaria de 65 especies químicas obtenidas a partir del proyecto FONDECYT mencionado. Este grupo de compuestos químicos previamente seleccionados se sometieron a procesos de modelación con la Interfaz de Programas de Estimación (EPI-Suite), específicamente el modelo Fugacity level III, para obtener información nueva sobre las potenciales dinámicas de transporte y sus destinos ambientales. Este programa lo que realiza es una predicción sobre la partición de un compuesto en un entorno evaluativo, todo mediante una combinación de parámetros fisicoquímicos conocidos y predeterminados. Los resultados obtenidos demostraron que los captadores pasivos personales utilizados (pulseras de silicona) capturaron una alta variabilidad de compuestos con coeficientes de reparto de Log Kow desde -0,9 a 8,9; Log Koc desde 0 a 7,6; Log Kaw desde -11,8 a 3 y Log Koa desde 0,09 a 17,8. Respecto al reparto, se obtuvo como destino ambiental final mayoritario el suelo, lo que al llevarlo al contexto del estudio podría corresponder al polvo intradomiciliario, el cual inhalamos e ingerimos constantemente. Entre los compuestos que destacaron por su reparto y una alta persistencia está el triclosán (CAS: 3380-34-5) cosmético, según los resultados obtenidos podría persistir más de 3 meses en el modelo. La cipermetrina (CAS: 52315-07-8) biocida, podría perdurar alrededor de 10 meses. El Tris(1,3-dicloroisopropil) fosfato (CAS: 13674878) retardante de llama, su valor de persistencia es de alrededor de 11 meses, llegando a ser considerado como recalcitrante. El Bumetrizol (CAS: 3896115) cosmético, pudiendo persistir 5 meses. El 2-(2H-benzotrizol-2-il)-4,6-bis(1,1-dimetilpropil)-fenol (CAS: 25973-55-1) plastificante, para el que se estimó una persistencia total de 8 meses. El 4,4’-metilenebis[2-metilbencenamina] (CAS: 838-88-0) cosmético, con una persistencia de 4 meses en el modelo. El Di-isooctil ftalato (CAS:84-74-2) plastificante, con una persistencia en el modelo de aproximadamente 4 meses y, por último, el compuesto 2,2,4,4,6,8,8-heptametil-nonano (CAS: 4390049) utilizado en cosméticos con una persistencia de 5 meses. El objetivo de este estudio es visibilizar cuales compuestos podrían investigarse en un futuro como posibles contaminantes en ambiente personales (parte del exposoma de los chilenos). Por otra parte, se buscó exponer que la utilización de herramientas como los programas de estimación, que nos proporcionan una idea inicial (tipo screening), conectada al uso captadores pasivos personales y metodología no-objetiva, nos puede ayudar a entender mejor la dinámica de especies químicas en nuestro entorno personal.

An increase in the use of chemicals in our daily lives began with the industrialization. Consequently, we are now exposed to a high number of chemical compounds from different sources. Every industrial process emits chemicals into our environment, and although some of them are harmless, others could be affecting our health and lifestyle. For this reason, there is a concern to characterize the chemicals found within our personal space. With this, the concept of exposome was born, which is defined as a representation of the total environmental exposure to chemicals and their concomitant biological responses throughout the human life course. This motivated the study developed at the Faculty of Sciences of the University of Chile, part of the project FONDECYT 11180151: "Fingerprints of chemical pollution in cities of Chile using personal passive samplers: Exploring part of the exposome", in which samples were collected using silicone wristbands, detecting different semi volatile organic compounds in the cities of Iquique, Tocopilla, and Santiago. These chemicals were later classified according to their toxicity, carcinogenicity, and other potential risks. The current study was based on a priority list of 65 chemicals obtained from the FONDECYT project. This group of previously selected chemical compounds were subjected to modeling processes using the Estimation Program Interface (EPI-Suite), specifically the Fugacity level III model, to obtain new information on potential transport dynamics and environmental fate. We developed a prediction percentage regarding the partition of a compound in a controlled environment, through a combination of known and predetermined physicochemical parameters. The results obtained showed that the personal passive samplers used (silicone wristbands) captured a high variability of compounds with Log Kow partition coefficients from -0.9 to 8.9; Log Koc from 0 to 7.6; Log Kaw from -11.8 to 3 and Log Koa from 0.09 to 17.8. Regarding their distribution, the soil was estimated as their most probable environmental fate, which in the context of the study could represent the indoor dust, which we constantly inhale and ingest. The cosmetic triclosan (CAS: 3380-34-5) was among the compounds that stood out for their distribution and high persistence. According to the results obtained, it could persist for more than 3 months in the model. Cypermethrin (CAS: 52315-07-8), a biocide, could last about 10 months. The flame retardant Tris (1,3-dichloroisopropyl) phosphate (CAS: 13674878), showed persistence values of around 11 months, being considered as recalcitrant. Bumetrizol (CAS: 3896115) cosmetic, can persist 5 months. The 2- (2H-benzotrizol-2-yl) -4,6-bis (1,1-dimethylpropyl) -phenol (CAS: 25973-55-1) plasticizer, for which a total persistence of 8 months was estimated. The 4,4’-metilenebis[2-metilbencenamina] (CAS: 838-88-0) used in cosmetics with a persistence of 4 months. The plasticizer Di-isooctyl phthalate (CAS: 84-74-2), with a persistence in the model of approximately 4 months and, finally, the 2,2,4,4,6,8,8-heptamethyl-nonane compound (CAS: 4390049) used in cosmetics with a persistence of 5 months. The objective of this study was to estimate what chemicals could be further searched in the future as possible markers of pollution in personal environments (part of the Chilean exposome). On the other hand, we showed that the use of in-silico tools such as screening type estimation programs, can provide us with important information and together with personal passive sampling methods and nontarget analysis, can help us to better understand the dynamics of chemical species in our personal environment.