Data l'importanza ambientale dei corpi idrici, il lavoro svolto ha riguardato la valutazione dei processi fotochimici di trasformazione del benzofenone-4 (BP-4) che possono avvenire nelle acque superficiali. Il filtro solare BP-4 è utilizzato in una vasta gamma di cosmetici, creme solari e prodotti per la cura personale; questo fa sì che una frazione importante di tale composto possa essere rinvenuta nelle acque superficiali.
I processi fotochimici possono trasformare molti composti presenti nell'ambiente. In questo lavoro si è valutata la reattività del BP-4 attraverso la determinazione delle costanti di velocità dei singoli processi fotochimici in cui esso potrebbe essere coinvolto. Si sono quindi studiate la fotolisi diretta, le trasformazioni sensibilizzate dagli stati di tripletto della CDOM (Chromophoric Dissolved Organic Matter) e le reazioni con le specie reattive fotogenerate ¿OH, CO3-¿ e 1O2.
I processi citati sono stati caratterizzati mediante misure in laboratorio, utilizzando le seguenti molecole per la produzione di specie reattive:
Nitrato sotto irradiazione UV-B → studio della reattività con i radicali ¿OH
Antrachinone-2-solfonato (AQ2S) sotto irradiazione UV-A → studio della reazione con 3CDOM*
Nitrato e bicarbonato, irradiazione UV-B → studio della reattività con i radicali CO3-¿
Rosa bengala (RB) ed irradiazione Vis → studio della reattività con 1O2
I valori di resa quantica e delle costanti di velocità ottenute descrivono la reattività fotochimica del BP-4. Tali parametri possono essere combinati con le caratteristiche ambientali (composizione chimica e profondità della colonna d'acqua) come dati di input di un modello, in grado di prevedere la cinetica di reazione fotochimica ed i corrispondenti tempi di semivita del BP-4 nelle acque naturali, valutandone la persistenza. Il modello è stato applicato finora a composti quali ibuprofene, 4-cloro-2-nitrofenolo, 2,4-dicloro-6-nitrofenolo e l'erbicida MCPA (acido 2-metil-4-clorofenossiacetico), ottenendo un accordo più che soddisfacente con i dati di campo.
Il modello suggerisce che la fotolisi diretta e la reazione con ¿OH siano i principali processi coinvolti nella degradazione del BP-4 nelle acque naturali. I corrispondenti tempi di semivita sono molto variabili a seconda del tipo di ambiente che si considera (diversi valori di profondità e composizione chimica dell'acqua) e possono assumere valori compresi tra pochi giorni ed oltre sei mesi. In particolare, nitrati e nitriti favoriscono la degradazione laddove la materia organica la inibisce. I processi fotochimici sono inoltre più lenti nei corpi idrici più profondi.
E' stata inoltre valutata la degradazione del BP-4 per irradiazione del nitrito, escludendo una reattività significativa con il biossido di azoto, ¿NO2. Dato l'utilizzo del BP-4 come filtro UV nelle creme solari, è risultato interessante considerare anche l'effetto dell'aggiunta di ioni bromuro, i principali consumatori di radicali ¿OH in acqua marina, sulla cinetica di trasformazione fotochimica del BP-4 per irradiazione del nitrato. Tali misure hanno permesso di valutare una reattività significativa tra il BP-4 ed i radicali Br2-¿, i quali si formano per reazione tra gli ioni bromuro ed ¿OH.