Environmental fate of dibutylphthalate in agricultural plastics : photodegradation, migration and ecotoxicological impact on soil

Abstract

Se determinaron ésteres de ácido ftálico (PAE) en cubiertas de polietileno utilizadas en unidades de producción hortícola ubicadas en los partidos de Moreno y La Plata (Buenos Aires, Argentina), detectándose entre 0,69 y 8,75 mg PAE kg-1 de plástico en películas de invernadero y túneles. Los PAE encontrados fueron ftalato de diisobutilo (DIBP), ftalato de dibutilo (DBP) y ftalato de dietilhexilo (DEHP). Se eligió DBP como molécula modelo para llevar a cabo los estudios de degradación fotoquímica que condujeron a la formación de monobutilftalato (MBP) y ácido ftálico (PA). Se estudió la migración de DBP, MBP y PA desde las cubiertas plásticas, encontrándose que mientras DBP y MBP se trasladaron al suelo y a la atmósfera en tiempos cortos (<48 h), el PA permaneció en las cubiertas agrícolas. Se realizaron experimentos adicionales con DBP para explorar el efecto sobre la migración de temperatura (20 °C, 50 °C), espesor de película (25 ?m, 100 ?m) y envejecimiento plástico por solarización, observando que el aumento de temperatura, la reducción del espesor de película y el envejecimiento por la solarización favoreció la migración de DBP al medio ambiente. El impacto de DBP y MBP en el suelo se evaluó mediante pruebas de evitación y reproducción utilizando Eisenia andrei como bioindicador. Ambos compuestos redujeron la viabilidad de los capullos disminuyendo el número de juveniles a la concentración más baja analizada (0,1 mg kg-1 de suelo). A concentraciones más altas de DBP y MBP, los parámetros reproductivos (número total de capullos, eclosión y número de juveniles) también mostraron alteraciones en comparación con los controles. Se analizaron las actividades de carboxilesterasas (CaE), colinesterasas (ChE) y glutatión-S-transferasas (GST) en E. andrei expuesta a DBP; Las actividades de colinesterasa se redujeron con 1 y 10 mg de DBP kg-1 de suelo, y las actividades de glutatión S-transferasas aumentaron con 10 mg de DBP kg-1 de suelo, mientras que no se observó ningún efecto sobre las actividades de carboxilesterasas. Estos resultados enfatizan la necesidad de seguir estudiando el impacto de los PAE y sus productos de fotodegradación en el medio ambiente.

Phthalic acid esters (PAEs) were determined in polyethylene covers used in horticultural production units located at Moreno and La Plata districts (Buenos Aires, Argentina), detecting 0.69–8.75 mg PAEs kg?1 plastic in greenhouse and tunnel films. The PAEs found were diisobutylphthalate (DIBP), dibutylphthalate (DBP) and diethylhexylphthalate (DEHP). DBP was chosen as a model molecule to carry out the photochemical degradation studies that led to the formation of monobutylphthalate (MBP) and phthalic acid (PA). DBP, MBP and PA migration from plastic covers was studied, finding that while DBP and MBP moved to soil and atmosphere in short times (<48 h), PA remained in the agricultural covers. Further experiments with DBP were made to explore the effect on migration of temperature (20 °C, 50 °C), film thickness (25 ?m, 100 ?m) and plastic ageing by solarization, observing that temperature increase, film thickness reduction and ageing by solarization favored DBP migration to the environment. DBP and MBP impact on soil were evaluated by avoidance and reproduction tests using Eisenia andrei as bioindicator. Both compounds reduced cocoon viability decreasing the number of juveniles at the lowest concentration assayed (0.1 mg kg?1 of soil). At higher DBP and MBP concentrations the reproductive parameters (number of total cocoons, hatchability and number of juveniles) also showed alterations compared with the controls. Carboxylesterases (CaE), cholinesterases (ChE) and glutathion-S-transferases (GST) activities were analyzed in E. andrei exposed to DBP; cholinesterases activities were reduced at 1 and 10 mg DBP kg?1 soil, and glutathione S-transferases activities were increased at 10 mg DBP kg?1 soil while no effect was observed on carboxylesterases activities. These results emphasize the need to continue studying the impact of PAEs and their photodegradation products on the environment.