La biodegradación es el proceso mediante el cual un compuesto es descompuesto por microorganismos en el medio ambiente y es un factor importante en el nivel y la reversibilidad de la contaminación. Según  el Reglamento REACH de la UE (Registro, Evaluación, Autorización y Restricción de Sustancias y Preparados Químicos), la evaluación de la biodegradación de una sustancia química es necesaria para determinar su impacto ambiental y si debe considerarse "persistente".

Estos nuevos hallazgos sobre la variación en las tasas de biodegradación plantean desafíos para el uso de esta medida para evaluar la persistencia química, lo que sugiere que tal vez sea necesario repetir las pruebas en múltiples sitios para obtener una indicación precisa de la biodegradabilidad.

REACH exige que los fabricantes e importadores de sustancias químicas que superen un determinado volumen registren sus productos. Para ello, deben medir la biodegradabilidad, pero esta constituye una de las mayores fuentes de incertidumbre en la evaluación de la exposición a sustancias químicas. Este nuevo estudio buscó evaluar el grado de variabilidad espacial en las tasas de biodegradación en los ríos europeos. Un alto grado de variabilidad en la biodegradación afecta la representatividad de las mediciones y la precisión con la que los investigadores pueden extrapolar las mediciones para evaluaciones a mayor escala de la persistencia química.  

Existen diversas pruebas de biodegradación estandarizadas. REACH promueve un enfoque escalonado, donde las pruebas iniciales de detección pueden ir seguidas de estudios más detallados, si es necesario, para evaluar completamente el potencial de biodegradación de una sustancia química. La prueba OECD 309 es la principal para la evaluación de persistencia de alto nivel, y el estudio utilizó una versión modificada de la prueba OECD 309, que evalúa la evolución temporal de la biodegradación de sustancias químicas a baja concentración en agua natural. 

Los investigadores realizaron pruebas de biodegradación de 97 compuestos en 18 tramos de ríos de agua dulce en cinco países: España, Grecia, Alemania, Suecia y Suiza. El agua dulce se considera prioritaria en REACH para la evaluación de la resistencia química.

Se realizaron pruebas en aguas superficiales y sedimentos para detectar diversos compuestos de diversas clases de sustancias químicas, como agroquímicos, productos farmacéuticos, cosméticos, aditivos alimentarios y productos químicos industriales. El estudio también evaluó la influencia de los factores ambientales en la biodegradación midiendo la temperatura, el pH del agua, el oxígeno disuelto, el carbono orgánico total, el tamaño de las partículas y la conductividad eléctrica. 

Los resultados mostraron que 95 de los 97 compuestos se biodegradaron en al menos un segmento del río, mientras que las tasas de biodegradación de los dos compuestos restantes no fueron significativamente diferentes de cero en todos los segmentos del río. Los compuestos que no se biodegradaron significativamente fueron el isetionato C12 (usado en champús, geles de ducha y jabones líquidos) y la hidroclorotiazida (un medicamento diurético). La variación se evaluó utilizando la "desviación estándar" del logaritmo de la tasa de biodegradación, que evalúa el grado en que los datos se dispersan con respecto al promedio. El valor mediano de este parámetro para todos los productos químicos fue de 0,46, lo que indica que casi todas (95%) de las mediciones de la tasa de biodegradación caen dentro de un factor de 8 de la media. 

Análisis posteriores mostraron que tanto las diferencias regionales como las locales contribuyeron a la variabilidad espacial, y que los factores ambientales del carbono orgánico total, la longitud y el contenido de arcilla contribuyeron a explicar la variabilidad en 18 segmentos fluviales. Sin embargo, actualmente no existe una relación clara y directa entre estas propiedades geográficas y ambientales y las tasas de biodegradación. Investigaciones futuras podrían apuntar a mejorar la comprensión de los factores que impulsan la variabilidad espacial, en particular conectando los datos de microbiología molecular con las tasas de biodegradación de sustancias químicas.

Para comprender mejor los patrones en las tasas de biodegradación de grupos de sustancias químicas, el estudio clasificó los compuestos según si su biodegradación era más rápida o más lenta que la tasa promedio de todos los compuestos. Muchos de los clasificados como "rápidos", como el bezafibrato y el valsartán, presentaron una variabilidad espacial comparativamente baja, mientras que los clasificados como compuestos de biodegradación lenta tendieron a presentar una gran variabilidad espacial. Los investigadores sugieren que los compuestos que se biodegradan rápidamente y muestran menor variación espacial podrían analizarse en un solo sitio, mientras que aquellos que se biodegradan lentamente podrían requerir múltiples análisis. 

Si bien la variabilidad espacial fue considerable, los investigadores señalan que podría no considerarse alta para ciertas aplicaciones, como la modelización de la exposición a sustancias químicas (donde existe una incertidumbre comparable en otros parámetros, como las tasas de emisión a escala regional). Sin embargo, en otras aplicaciones, como la comparación de los resultados de las pruebas con los umbrales regulatorios, la variabilidad espacial observada podría presentar serias dificultades y requeriría pruebas en múltiples y diversos sitios para limitar la incertidumbre a un nivel satisfactorio. 

Los investigadores propusieron dos posibles estrategias para ayudar a superar estos desafíos y dilucidar los impulsores de la variabilidad espacial. Por ejemplo, la distribución del tamaño de partícula, la biomasa microbiana y la composición de especies se vincularon con la tasa de biodegradación en las muestras. El carbono orgánico total, por su parte, se correlacionó significativamente con las tasas generales de biodegradación, por lo que puede servir como una medida sustituta de la biomasa microbiana activa, prediciendo la variabilidad espacial. El uso de estas medidas podría permitir una mejor priorización de los sitios para pruebas adicionales. En segundo lugar, como el estudio mostró que los compuestos que se biodegradan rápidamente suelen tener baja variabilidad espacial, estos productos químicos podrían analizarse en un sitio, mientras que aquellos que se biodegradan lentamente (y están más cerca de ser definidos como persistentes), deberían analizarse en más sitios. 

El estudio se limita a ríos de agua dulce y los investigadores recomiendan que se realicen análisis similares en humedales, aguas salobres, lagos y océanos.