No description available.

La presencia de compuestos orgánicos cada vez más tóxicos en las aguas residuales, especialmente provenientes de la industria, ha desafiado los métodos convencionales de tratamiento de aguas residuales. Por esta razón existe una clara necesidad de buscar nuevas técnicas emergentes las cuales pueden tratar los contaminantes orgánicos muy concentrados en agua o no biodegradables. Como no es posible utilizar un único método universal para destruir todos los compuestos orgánicos, se ha probado Catalytic Wet Air Oxidation (CWAO), CWAO promovida por peróxido de hidrógeno, Wet Peroxide Oxidation and Oxidación de Fenton para eliminar compuestos aromáticos pertenecientes a diferentes grupos. Con este propósito un equipo de alta temperatura y alta presión ha sido diseñado y construido. Este equipo puede trabajar en un proceso tanto catalítico como no catalítico. El carbón activo, un material barato, ha sido utilizado como el catalizador heterogéneo (CWAO), mientras el sulfato de hierro ha sido empleado como un catalizador homogéneo (Oxidación de Fenton). Los compuestos estudiados fueron fenol, p-nitrofenol, anilina, nitrobenceno y sulfolano, porque son tóxicos y no biodegradable y al mismo tiempo son frecuentemente encontrados en los efluentes industriales. También se ha probado dos muestras de efluentes industriales reales provenientes de la producción de las resinas fenólicas. El peróxido de hidrógeno ha sido empleado como un oxidante, excepto en CWAO, donde se lo utilizó como un promotor, porque peróxido de hidrógeno es una excelente fuente de radicales hidroxilos muy oxidantes. En primer lugar, cada proceso ha sido probado con el fenol, como contaminante de referencia, para encontrar las variables de operación influyentes para la eficacia del proceso. El objetivo era no solo destruir el compuesto original, sino también convertirlo en dióxido de carbón y agua o al menos convertirlo en compuestos inocuos y fácilmente biodegradables. Posteriormente, el método ha sido también estudiado con otros compuestos. Se observó que es posible obtener la conversión completa para todos compuestos menos el nitrobenceno con el cual se obtiene la conversión máxima de 80% utilizando WPO. Sin embargo, para determinados compuestos se ha encontrado que algunos métodos presentaron desventajas, tales como problemas de corrosión en caso de sulfolano (WPO) o formación de un tapón en reactor en caso de CWAO con anilina sobre carbón activo. A pesar de esto, se puede proponer un método de tratamiento para cada compuesto. El peróxido de hidrógeno resultó ser un oxidante muy eficaz, así se encontró que el 100% de la cantidad estequiométrica de H2O2 era suficiente para mineralizar completamente todos los compuestos, excepto el nitrobenceno. El peróxido de hidrógeno también resultó ser un buen promotor de CWAO, aumentando considerablemente la eficacia del proceso. Cabe destacar que todos los métodos fueron estudiados siempre en el mismo equipo después de realizar pequeñas modificaciones. El método de la oxidación de Fenton en modo continuo, a 200ºC, empleando sulfato de hierro permite una eliminación similar (del 70%) de nitrobenceno al método WPO no catalítico a 550ºC (80%). Para los efluentes industriales reales las técnicas estudiadas han permitido obtener una conversión completa de fenol y la reducción de DQO por encima del 50%. Aunque esto no permite la completa mineralización, probablemente aumenta su biodegradabilidad. / The identification of more and more toxic organic compounds in wastewater, especially from industry, has challenged the conventional wastewater treatment methods. That is why there is a need to look for a new emerging technologies that can treat highly concentrated or non-biodegradable organic water pollutants. As it is impossible to use one universal method to destroy all the organic compounds, we have tested Catalytic Wet Air Oxidation (CWAO), hydrogen peroxide promoted CWAO, Wet Peroxide Oxidation and Fenton's Oxidation to remove aromatic organics belonging to different groups. For this purpose high temperature and high pressure continuous reactor system was designed and constructed. This equipment can be used either for catalytic or noncatalytic process. An activated carbon, that is low cost material, was used as a heterogeneous catalyst (CWAO), while iron sulphate was employed as a homogeneous catalyst (Fenton's Oxidation). Phenol, p-nitrophenol, aniline, nitrobenzene and sulfolane were studied, because these compounds are toxic, mostly non-biodegradable and at the same time, they are commonly found in industrial effluents. Also two samples of real industrial effluents coming from phenolic resins production were tested. Hydrogen peroxide was used as an oxidant, except in CWAO, where it was used as a promoter. This is because hydrogen peroxide is an excellent source of highly oxidative hydroxyl radicals. Firstly, each process was tested for phenol in order to find the influence of operational variables on the process efficiency. The aim was not only to destroy the original compound, but also to convert it to gas carbon dioxide and water, or at least in much more innocuous compounds easily biodegradable. Than the method performance with other compounds was examined. Finally, there can be achieved the complete conversion for every compound except nitrobenzene with highest conversion of about 80% during WPO experiments. However, for some compounds certain methods exhibited drawbacks such as corrosion problems with sulfolane, and plugging in the reactor during CWAO of aniline over activated carbon. In spite of this for every compound a removal technique among the methods studied can be proposed. Hydrogen peroxide resulted to be efficient oxidant, as 100% of stoichiometric quantity of H2O2 was sufficient to mineralise completely all the compounds, except nitrobenzene. Also, hydrogen peroxide is efficient as promoter of CWAO, enhancing greatly process efficacy. It is also interesting that all the methods could be performed in the same equipment after slight modification of the system. And Fenton's oxidation in continuous system in temperature about 200ºC permits similar removal of nitrobenzene (70%) using iron sulphate (II), that during noncatalytic WPO when employing 550ºC (80%). Also for real effluents it was observed that the oxidation techniques studied permitted to obtain complete phenol conversion and COD reduction over 50%. Even if it does not allow a complete mineralisation of organic compounds more refractory that phenol present in the wastewater it can probably increase the biodegradability.

Esta tesis consiste en la aplicación de la electroforesis capilar (CE) a la separación y cuantificación de especies cianuradas y al estudio del comportamiento de estas especies y de su destino final. Como material de estudio se han seleccionado distintos procesos industriales (lixiviación de minerales y arenas auriferas, disoluciones de proceso en industrias de recubrimientos electrolíticos, lixiviación intensiva en autoclave de convertidores de automóvil) donde los cianuros tienen aplicación. En la primera parte de la tesis se ha realizado un estudio detallado de las características de la técnica CE, y posteriormente se ha optimizado una metodología para aplicarla a los distintos problemas que se recogen en el resto de la memoria. La segunda parte de la tesis se ha dedicado a la aplicación de la ce al estudio de la lixiviación con NaCN de los metales preciosos y estratégicos presentes en minerales auriferos (Au, Ag) y en convertidores de automóviles (PT, PD, RH), obteniendo finalmente un método analítico capaz de ser utilizado para el seguimiento de este tipo de procesos. En la tercera parte de la tesis se ha realizado la determinación del cianuro libre, del débilmente ligado y del total en aguas procedentes de la industria de los recubrimientos electrolíticos y en disoluciones de cianuros oxidadas con hipoclorito, que es el método mas extendido para tratar las aguas industriales. Para analizar estas formas de cianuros, se han planteado dos soluciones, basadas en la detección indirecta y en la derivatización.La problemática de la detección del cianuro libre (CN- y HCN (aq)) y de especies relacionadas (CNO-, SCN-, NO3, CI-, SO42- y CIO-) resuelto con la utilización de la fluorescencia indirecta con un detector prototipo con fuente láser.La determinación de cianuros en muestras reales de disoluciones de recubrimientos electrolíticos se ha conseguido mediante su derivatizacion a NI(CN)42- utilizando una disolución de NI(II)-NH3.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Les Leucémies Aigues Myéloïdes (LAM) sont des hémopathies au pronostic sombre. A l’exception des Leucémies Aigues Promyélocytaires (LAP), un sous type minoritaire de LAM, la plupart des patients sont traités par une chimiothérapie d’induction composée de la cytarabine et d’une anthracycline. Cependant, une fraction importante (20-30%) des patients ne répond pas à la chimiothérapie d’induction et les taux de rechutes sont très élevés.Il n’existe actuellement pas d’outils disponibles au diagnostic permettant de prédire la réponse des patients aux chimiothérapies. De tels tests permettraient d’adapter les doses utilisées pour augmenter le taux de réponse et limiter la toxicité des chimiothérapies, très importante chez les personnes âgées.Les protéines de la famille de l’Ubiquitine (UbL), dont l’ubiquitine, SUMO (-1,-2,-3) et Nedd8 sont les membres les plus étudiés, sont des modificateurs post-traductionnels peptidiques conjugués de façon covalente sur des milliers de protéines. Elles sont impliquées dans la plupart des fonctions cellulaires et dérégulées dans de nombreuses pathologies. De nombreux travaux suggèrent que leur dérégulation est associée à la chimiorésistance des LAM.La première partie de nos travaux a consisté à identifier un ensemble de protéines dont le niveau de modification par l’ubiquitine, SUMO et NEDD8 pourrait constituer des biomarqueurs de la réponse des LAM aux drogues chimiothérapeutiques. Nous avons de plus développé un test permettant d’évaluer leur niveau de modification par des extraits de cellules de patients de manière simple et rapide, utilisable en clinique au diagnostic.Le ciblage des voies Ubiquitine, SUMO et Nedd8 est en train d’apparaître comme une stratégie thérapeutique prometteuse dans les cancers et plusieurs molécules ciblant ces voies ont été récemment décrites. Le développement clinique de ces molécules nécessite la mise au point de tests compagnons pour suivre leur efficacité sur leurs cibles moléculaires. Nous avons ainsi développé un test d’activité permettant de mesurer de façon simple et quantitative l’efficacité des molécules ciblant les modificateurs de la famille de l’ubiquitine,Enfin, compte tenu du potentiel thérapeutique du ciblage de la SUMOylation, nous avons débuté le développement d’un inhibiteur de la SUMOylation basé sur l’inhibition de l’interaction entre les enzymes E1 et E2 par des peptides agrafés. / Acute Myeloid Leukemias (AML) are severe haematological malignancies with a poor prognosis. Except Acute Promyelocytic Leukemia (APL), a minor subtype of AML, most patients receive an induction chemotherapy consisting of cytarabine and an anthracycline. However, a large number (20-30%) of patients do not respond to this induction chemotherapy, and relapses are frequent.There are currently no tools available at diagnosis to predict patient response to chemotherapy. Such tests would make it possible to adapt the doses used to increase the response rate and limit the toxicity of chemotherapies, which is significant in older patients.Ubiquitin-like modifiers (UbL), among which ubiquitin, SUMO (-1, -2, -3) and Nedd8 are the most studied members, are post-translational modifiers covalently conjugated to thousands of proteins. They are involved in most cellular pathways, and deregulated in several pathologies. Many studies suggest that their deregulation is associated with LAM chemoresistance.The first part of our work consisted in identifying a set of proteins whose level of modification by ubiquitin, SUMO and NEDD8 could constitute biomarkers of AMLs response to chemotherapeutic drugs. We have also developed a test to evaluate their level of modification by extracts of patient cells in a simple and rapid manner, usable in clinical diagnosis.Targeting of the Ubiquitin, SUMO and Nedd8 pathways is emerging as a promising therapeutic strategy in cancers and several molecules targeting these pathways have recently been described. The clinical development of these molecules requires the development of companion tests to monitor their efficacy on their molecular targets. We have developed an activity test to measure in a simple and quantitative way the efficacy of molecules targeting ubiquitin-like modifiers.Finally, given the therapeutic potential of targeting SUMOylation, we have started the development of a SUMOylation inhibitor based on the inhibition of the interaction between E1 and E2 enzymes by stapled peptides.

La present memòria té com a principals objectius investigar sobre la relació dels diferents protozous ciliats vers els paràmetres d'enginyeria que s'utilitzen per al cootrol dels reactors biològics de fangs actius de les estacions depuradores d'aigües residuals, així com poder utilitzar els resultats obtinguts per al millorament del funcionament i control de les plantes depuradores d'aigües residuals. Per altra banda i per a comprendre els factors limitants dels reactors biològics s'estudien diversos tòxics, concretament s'efectua l'estudi en bioassatjos i s'han escollit dos metalls pesants (el Zinc i el Plom) i el Fenol. Posteriorment s'efectua l'estudi del Zinc en Planta Pilot. Alhora s'analitza també un control de les concentracions de metall en una planta pilot experimental i en una planta urbana. L'estudi es basa en els resultats de les anàlisis biològiques, físiques i químiques obtingudes en una planta pilot i en tres plantes depuradores urbanes durant un any.L'estudi dels microorganismes i específicament dels ciliats ens aporta informació en dos camps el de la sistemàtica, i ecologia de les espècies del sistema que constitueix els fangs actius i en el funcionament biològic de les plantes de fangs actius. L'estudi de les metodologies emprades en aquest camp ens ha portat a aprofundir-les per treure'n més informació. Hem elaborat noves metodologies i hem efectuat modificacions a d'altres ja existents. Destaquem els principals resultats i cooclusions obtinguts;1) Es determinen faunísticameot 33 espècies de ciliats. El nombre d'espècies fixades al substrat és superior a les altres formes i cal destacar l'Ordre Peritrichida. En nombre d'individus els ordres Peritrichida i Hypotrichida són els més abundants i en algun cas l'abundàocia de l'ordre Scuticociliatid correspon a elevats creixements de Uronema marinum.2) Es desenvolupa una equació matemàtica per tal de poder quantificar fàcilment els difernts tipus d'organismes filamentosos en viu i en fresc. Després de la realització de nombroses observacions s'ha arribat a la conclusió que existeix una relació molt estreta entre la longitud d'un segment i el nombre d'interseccions que s'obté creuant aquest segment amb una mostra de línies a l'atzar i independentment de la forma d'aquestes línies o filaments. S'obté que el nombre d'interseccions obtingudes és directament proporcional a la longitud total dels filaments d'una mostra.3) Es desenvolupa un nou model d'enginyeria per tal de valorar l'edat dels fangs. L'estudi del citat model amb dades reals demostra la seva utilitat obtenint interessants resultats sobre la dinàmica de poblacions mentre augmenta l'edat dels fangs. S'obté que per sobre de 12 dies d'edat de fangs no hi ha augment de la concentració de ciliats.En l'estudi de la relació entre els paràmetres físico-químics i les concentracions de protozous ciliats, el paràmetre que dóna un coeficient de correlació més elevat a nivell multivariant (múltiples espècies) i univariant (una sola espècie) és l'edat de fangs obtinguda a partir del model proposat.4) S'estudia la variació de la velocitat de divisió cel.lular, el resultat del qual enfront a la concentració d'individus ens dóna un nou valor de judici, tant o més important per valorar la relació de les espècies amb un detenninat paràmetre i per poder trobar el rang òptim de desenvolupament de cada espècie. Es determina per a cada espècie estudiada la variació de la velocitat de divisió segons els següents paràmetres físico-químics: Oxigen dissolt, edat de fangs (a partir del model proposat), càrrega màssica i DBO, de decantador primari i secundari.5) L'estudi de l'afinitat de les espècies de ciliats ens permet concloure que la interdependència que existeix respecte entre les espècies es efímera i canvia d'una estació a un altre. Per tant, les associacions trobades varien principalment segons els valors dels paràmetres físico-químics.6) S'observa que existeix una relació inversament proporcional entre la diversitat específica dels ciliats i la càrrega màssica. Essent així els ciliats indicadors no tan sols de la qualitat de l'aigua tractada sinó de la qualitat de l'aigua que entra en el procés.7) En l'estudi de la toxicitat del Zn s'observa que la seva disponibilitat pot variar al llarg del tractament. En l'efluent es produeix una redissolució del Zn, atribuïble molt probablement a la disminució de la matèria orgànica. La seva toxicitat indueix l'encistament d' Opercularia minima. Respecte el Pb s'observa que en les aigües residuas utilitzades precipita tot, i a 550 mg/l. màxima concentració testejada no es produeixen efectes tòxics.8) La concentració d'oxígen dissolt és un dels principals factors que limiten la velocitat de creixement cel.lular dels ciliats, essent el gènere Vorticella el que necessita una concentració més elevada d'oxigen dissolt per sobre de 3 ppm per assolir una velocitat de divisió més elevada.9) L'augment de la concentració de ciliats significa una reducció de la DBO, de l'efluent, si bé per disminuir-la per sota dels 15 ppm, ha d'augmentar molt el quocient (concentració de ciliats/càrrega màssica) respecte la DB05 de l'efluent, la corba que s'obté té una forma semblant a una exponencial inversa.10) Es proposen unes taules estadístiques per relacionar els diferents organismes i els paràmetres d'enginyeria. La utilització de les quals optimitza el diagnòstic. Aquestes taules estadístiques es basen amb les dades obtingudes i s'obté per a cada concentració d'individus d'una espècie determinada un valor mitjà de cada paràmetre físico-químic estudiat. Per a cada valor mitjà també s'obté la seva variança, de forma que alhora de pronosticar un paràmetre físico-químic s'efectua la mitjana ponderada respecte la variança. / This thesis aims to study the relationship between protozoan ciliates and the engineeringparameters that are used in activated sludge wastewater treatment plants. The results may be used to improve the functioning and control of such plants. Furthermore, in order to understand the limiting factors in biological reactors, various toxics are studied: zinc, lead and phenol. The study is based on the results of biological, chemical and physical analyses obtained in a pilot plant and in three urban sewage treatment plants over one year. Methodological studies in this field have not only provided more information but have also helped in the modification and development of existing methods.1) A mathematical equation bas been developed which will easily aid the counting the different kinds of filamentous organisms "in vivo".2) A new engineering model bas been developed which will determine the MCRT. The study of this model with real data demonstrated its utility, since interesting results were obtained on the of population dynamics as the MCRT varies.3) We study variation in the cell growth rate, whose results constitute new values for characterization of the process.4) We determine the existence of an inverse proportional relationship between ciliate specific diversity and organic loading rate.5) It was observed that availability of zinc could vary during the treatment. Its toxicity induced encystement of "Opercularia minima". In sewage water lead salts were rapidly precipitated, and when the maximum concentration tested reached 500 mg/l no toxic effects were observed.

DE LA TESIS:La presente tesis doctoral tiene por objeto el análisis jurídico de las normas que regulan el trazado de los límites que enmarcan la plataforma continental. Dichos límites son tres, y en tres partes se ha dividido nuestro estudio: 1.- El límite interior, que coincide en todos sus puntos con el límite exterior del mar territorial, lo cual nos ha llevado a estudiar las distintas modalidades de líneas de base y aplicaciones locales especiales reconocidas por el Derecho Internacional.2.- El límite exterior, calculado en la Convención de 1958 mediante los criterios de profundidad y explotabilidad; y en la de 1982, mediante la anchura de 200 millas y los criterios técnicos de la llamada "Fórmula Irlandesa".3.- La delimitación de ese espacio entre estados con costas adyacentes o situadas frente a frente, con especial énfasis en el estudio de la norma fundamental en la materia consagrada por la Corte Internacional de Justicia. Se dedica un último capitulo a la delimitación conjunta de plataforma y zona económica exclusiva.

El gènere Bifidobacterium adquireix una gran importància com a microorganisme indicador de contaminació fecal. És un dels gèneres predominants en la microbiota intestinal humana i d'alguns animals de sang calenta arribant a unes concentracions entre 109 i 1010 cèl·lules/g de femta. La fisiologia anaeròbia, els requeriments nutricionals complexes i la seva incapacitat de multiplicar-se per sota dels 30ºC, fan que Bifidobacterium no pugi replicar-se a nivell extraentèric.L'objectiu d'aquesta tesi ha estat la optimització de les tècniques presents per a la detecció de Bifidobacterium spp. en mostres d'aigua residual per a la possible utilització de certes espècies d'aquest gènere bacterià com a indicadores de la contaminació fecal i determinar l'origen d'aquesta:1. Avaluar l'enumeració de Bifidobacterium spp. en tres medis selectius diferents, i comparar les diferents poblacions bacterianes de Bifidobacterium analitzades amb altres indicadors microbians en aigües.2. Definir proporcions entre les diferents poblacions d'indicadors i les bifidobactèries que permetin diferenciar l'origen humà o animal de la contaminació fecal en aigües.3. Determinar quines espècies de Bifidobacterium que s'han associat prèviament com exclusives dels humans, es troben només en aigües residuals urbanes. 4. Desenvolupar una tècnica molecular per a la detecció de les espècies de Bifidobacterium associades exclusivament a aigües residuals d'origen humà.5. Analitzar l'ús combinat d'aquest nou mètode molecular amb la proporció de les bifidobactèries fermentadores de sorbitol i de les bifidobactèries totals en el medi selectiu HBSA.6. Desenvolupar una PCR quantitativa en temps real per a la detecció de les espècies B. adolescentis i B. dentium. 7. Comparar les dues tècniques moleculars desenvolupades, PCR múltiple ADO-DEN i PCR quantitativa en temps real en aigües residuals d'origen humà.8. Comparar la persistència de les poblacions indicadores de la contaminació fecal en aigües juntament amb el gènere Bifidobacterium en aigua de riu.Els medis selectius analitzats per a Bifidobacterium, Beerens, HBSA i BFM, van presentar unes enumeracions molt similars en aigües residuals, proporcionant una elevada especificitat per a les bifidobactèries. No obstant, el medi Beerens i HBSA van recuperar un nombre significativament igual i més elevat de bifidobactèries cultivables. La hibridació colonial amb la sonda Bif permet una confirmació pràctica de les enumeracions, donant una correcció de la fracció de creixement no específic que donen el medis utilitzats.La proporció de les colònies de Bifidobacterium fermentadores de sorbitol respecte el nombre de colònies totals crescudes en el medi HBSA és una eina eficaç per a la determinació de l'origen de la contaminació fecal. Les espècies B. adolescentis i B. dentium van presentar una elevada especificitat per a les aigües d'origen humà, tot i que no es pot descartar la presència de B. adolescentis en alguna espècie d'aviram.El desenvolupament de la PCR múltiple ADO-DEN per a les espècies B. adolescentis i B. dentium és una eina molecular complementària per a caracteritzar l'origen de la contaminació fecal en aigües. Presenta un llindar de detecció 103 UCF/100mL.Les PCRs quantitatives específiques desenvolupades permeten la quantificació de les espècies B. adolescentis i B. dentium proposades com a indicadores de la contaminació fecal humana en aigües residuals d'origen humà. Aquesta tècnica presenta un llindar de detecció més alt que la de la PCR múltiple ADO-DEN essent de 104 UCF/100mL. Hi ha una diferencia significativa (P<0,05) en les inactivacions de totes les poblacions bacterianes a l'estiu respecte les inactivacions a l'hivern on són més baixes. El gènere Bifidobacterium és potencialment un bon indicador de l'origen de la contaminació fecal recent en aigües. La seva baixa persistència en l'entorn fa però menys operatiu el seu ús quan la contaminació fecal és remota en el temps. / The genus "Bifidobacterium" is proposed as indicators to identify the source of fecal pollution, since certain "Bifidobacterium" spp. are found only in humans, since it is abundant in the intestinal microbiota of humans and other warm-blooded animals. These organisms could be used to distinguish between human and animal pollution. They are found at a concentration of between 109 and 1010 cells/g in feces. Additionally, their anaerobic physiology, complex nutritional requirements and inability to multiply below 30ºC mean that they are unlikely to reproduce in extraenteric environments.The objective of this thesis has been the optimization of the techniques presents for the detection of "Bifidobacterium" spp. in samples of residual water. The selective media analyzed for "Bifidobacterium", Beerens, HBSA and BFM, they presented some very similar enumerations in residual water, provided a high specificity for the detection of bifidobacteria. Nevertheless, the enumeration of bifidobacteria was evaluated using three selective media. Beerens and HBSA media showed similar recoveries, with no statistically significant difference and BFM showed statistically different recovery for Bifidobacterium than the recovery on Beerens and HBSA media.The confirmation by colony hybridization of colonies of "Bifidobacterium" grown on the selective media revealed that some colonies belong to anaerobic bacterial genera other than bifidobacteria. The HBSA medium allows the calculation of the ratio Y/T that showed to distinguish fecal pollution origin. Values of this ratio higher than 0.20 indicate human origin. Values below 0.20 indicate animal origin. These results support previous studies postulating the use of sorbitol-fermenting bifidobacteria as human fecal indicators in sewageIn this study a multiple PCR for "B. adolescentis" and "B. dentium" species was developed to be used as a complementary molecular tool to characterize the origin of the fecal contamination in water. The threshold of this technique is 103 CFU/100mL. In order to quantify both species a quantitative PCR for "B. adolescentis" and "B. dentium" (proposed as indicators for human fecal contamination in residual water of human origin) was developed. This technique presents a threshold higher than the PCR multiple ADO-DEN being of 104 UCF/100mL. The genus "Bifidobacterium" is potentially a good indicator of the origin of the recent fecal contamination in water. But its low persistence in the environmental waters is a handicap when the fecal pollution is not recent.

La microbiologia de l’aigua és un camp científic que ha ajudat enormement a millorar la seguretat sanitària de les aigües destinades als usos humans. De fet, augmentar el coneixement sobre les poblacions microbianes presents a l’aigua tant pel que fa a les poblacions autòctones com a les al•lòctones, pot ser de gran ajuda de cara a garantir els estàndards de qualitat, que cada vegada són més exigents. Tanmateix, la gran heterogeneïtat dels sistemes aquàtics i de les problemàtiques lligades als seus usos, fan necessari un estudi individualitzat de les seves poblacions microbianes. Així doncs, el propòsit d’aquesta tesi doctoral va ser estudiar diferents poblacions microbianes associades a diferents sistemes aquàtics: aigües minerals naturals, aigües recreatives i aigües regenerades. Pel que fa a les aigües minerals naturals, es van estudiar les poblacions bacterianes aeròbies heterotròfiques autòctones de tres fonts a 22ºC i 37ºC durant l’hivern i l’estiu. Totes les soques aïllades es van fenotipar mitjançant les microplaques PhP-48 del Phene-Plate System®. Es van poder aïllar un elevat nombre de gèneres poc descrits en aquests ambients. Això afegit als canvis de composició observats entre estacions, confirma que es tracta d’ambients complexos, i que encara hi ha un gran desconeixement sobre la seva composició i dinàmica. D’altra banda, es va confirmar que cada aigua mineral natural conté una microbiota autòctona pròpia, l’estructura i composició de la qual és prou específica per poder diferenciar-la amb mètodes de caracterització fenotípica de la d’altres aigües minerals naturals. D’altra banda es va avaluar la capacitat de la ISO 16266:2006 per identificar Pseudomonas aeruginosa en aigües minerals naturals. En general, el procediment de la ISO 16266:2006 identifica adequadament la major part dels aïllats de P. aeruginosa, llevat dels casos de soques no pigmentades. Els resultats recomanen la incorporació dels assaigs de creixement en agar King A i a 4°C i 42°C en les anàlisis rutinàries d’aigües envasades, i s’aconsella l’ús de les galeries API®20NE en la confirmació d’aquells aïllats que generin dubtes en base als criteris de la ISO 16266:2006. En l’àmbit de les aigües recreatives, es van caracteritzar les poblacions microbianes associades a quatre piscines naturalitzades d’ús privat. Tres d’elles presentaven a l’estiu concentracions d’E. coli o enterococs superiors als límits establerts a les recomanacions. La contaminació fecal relacionada amb la fauna salvatge s’apunta com un contribuïdor significatiu en les piscines naturalitzades privades. A més, el sistema de depuració natural de les piscines naturalitzades sembla ser força limitat alhora de disminuir la contaminació fecal a les piscines, cosa que posa en dubte la seva aplicabilitat en piscines de major volum i obertes al públic. Pel que fa a les aigües regenerades, es van avaluar la capacitat del fenotipatge bioquímic de coliforms fecals i enterococs per determinar l’origen de la contaminació fecal en dues basses d’aigua regenerada utilitzades en la irrigació d’un camp de golf. La caracterització bioquímica i l’estudi d’inactivació van proporcionar evidències que la contaminació fecal detectada a les basses a l’estiu no tenia relació amb les poblacions que entraven a través de l’aigua regenerada, sinó que semblava estar relacionat amb una aportació de material fecal animal, probablement ocells, generat al propi sistema. El fenotipatge bioquímic d’enterococs i coliforms fecals és una eina útil per a l’estudi de l’origen de la contaminació fecal en aquells casos on la càrrega fecal és baixa, fet que és rellevant, tenint en compte que molts altres mètodes presenten problemes en ser aplicats per sota d’aquestes concentracions. En general, els estudis realitzats donen peu a continuar aprofundint en l’estudi de la diversitat microbiana en diferents ambients aquàtics, tant pel que fa a les poblacions autòctones com a les al•lòctones. / "Characterization and diversity of microbial populations associated to with natural mineral waters, recreational waters and reclaimed waters" SUMMARY: Microbial populations from natural mineral waters, recreational waters and reclaimed waters were characterized to increase the knowledge about their indigenous and introduced microorganisms. Regarding natural mineral waters, we characterized the aerobic heterotrophic bacteria from three sources at 22ºC and 37ºC during summer and winter. The study of the similarities showed that growing temperatures and seasons caused significant differences in structures and composition. In addition, several bacterial species were isolated and identified, some of them rarely isolated in natural mineral waters, revealing the complexity and lack of knowledge of these ecosystems. Furthermore, we evaluated the procedure included in ISO 16266:2006 to identify presumptive P. aeruginosa isolates in natural mineral waters. The results showed that ISO 16266:2006 correctly identified 27 out of 29 genotypically confirmed P. aeruginosa isolates, although two false negative identifications were obtained. Additional test assayed such as King A medium, growth tests at 4 °C and 42 °C and API® 20NE correctly discriminated all the studied strains. As far as recreational waters are concerned, we analyzed the microbial populations in four private natural swimming pools. Three of them exceeded the E. coli or enterococci limits stated in the recommendations for natural swimming pools. The concentrations of P. aeruginosa and aerobic heterotrophic bacteria were acceptable. The results suggest that wildlife was an important source of fecal pollution in the pools. Since there is a lack of regulations on these systems, and the health risks are higher than in conventional swimming pools, further research is needed to establish the parameters for ensuring safe bathing in private and public natural swimming pools. Finally, we aimed to identify the origin of the fecal contamination in two reclaimed-water open-air ponds used to irrigate a golf course. Although the concentration of fecal bacterial indicators was low, the biochemical fingerprinting used provided evidence that the origin of the fecal contamination in the ponds was not related to the reclaimed water. Furthermore, a mesocosm assays indicated that none of the microbial fecal indicators was able to regrow in the ponds. Finally, the study highlighted the fact that reclaimed water may be recontaminated in open-air reservoirs.

Pharmaceuticals have been detected in natural waters for more than forty years, but with improvements in sample preparation procedures and analytical instrumentation, the number of scientific publications on the issue has increased significantly. Even though the concentration of pharmaceutical residues in surface and drinking water is not critical for human health according to the present level of knowledge, the consequences for the environment are not clear. Wastewater treatment plants (WWTPs) have been identified as the primary route of pharmaceuticals to the environment, with households as the major source point for most of the over-the-counter and prescription drugs. In this thesis, the first aim was to study the occurrence, fate and removal of 43 pharmaceuticals during conventional wastewater treatment. The target compounds were selected on the basis of their high consumption in Spain or/and frequently reported detection in wastewaters and the possibility to be analyzed under the same experimental conditions. They belong to different therapeutic classes, i.e. nonsteroidal anti-inflammatory agents and analgesics, lipid modifying agents, psycholeptic and antiepileptic drugs, beta-blocking agents, beta-2-adrenoreceptor agonists, H2-receptor antagonists, antibiotics, angiotensin converting enzyme agents, diuretics and antidiabetic drugs. A wide variation in removal efficiencies was observed even for individual compounds, and across therapeutic classes and treatment processes, without clear conclusion on the removal of any particular compound. According to mass balance calculations and estimated partition coefficients, the loss of the selected pharmaceuticals during biological wastewater treatment can be fully attributed to biodegradation/biotransformation. None of the studied compounds was entirely biodegraded and/or transformed during biological wastewater treatment, but the measured concentrations were below the levels of concern according to available toxicity data. Conventional WWTPs cannot be expected to be the only mechanism for controlling the entry of pharmaceuticals into the environment because they were neither designed nor can provide their complete removal. Therefore, the challenge is to look for solutions that would be the most economical and effective means of preventing further pollution of natural waters by pharmaceuticals. More appropriate management of sewage waters before they enter treatment plants as well as a stricter control of effluent discharges, along with an in-depth investigation on the development of new designs and strategies for the improvement of existing wastewater treatments should be considered. In light of this, as the second objective of this thesis, alternative approaches for the removal of the antiepileptic carbamazepine (CBZ) were studied in aqueous media in two laboratory scale experiments: a) biodegradation using white rot fungus T. versicolor in an air-pulsed fluidized bioreactor operated in batch and continuous modes, and b) advanced oxidation using TiO2-heterogeneous photocatalysis under simulated solar and UV-A irradiation, and under the combined use of ultrasound and UV-A irradiation (sonophotocatalysis). We selected CBZ as a representative example of compounds that are found to be refractory to biological treatment and ubiquitous in various environmental matrices. Both, the fungal and UVA-driven TiO2-photocatalytic treatments, very different in their nature, have been shown to be very effective in degrading carbamazepine in aqueous media. The fungal treatment resulted in average removals of 54 and 96% in batch and continuous reactor, respectively. Acute toxicity test using the bioluminescent marine bacterium Vibrio fischeri showed a decrease in toxicity during the treatment in both types of bioreactor. In the other study, initial CBZ concentrations were reduced for 95% during 120 min of the UV-driven photocatalytic experiment and sonophotocatalysis, while only 10 % of CBZ was photodegraded during under solar irradiation. A slight increase in toxicity in Daphnia magna acute toxicity testing was observed over the time-course of the photocatalytic experiments, which can be associated with the formation of transformation products of CBZ. Ultraperformance liquid chromatography coupled to a quadrupole-time-of-flight mass spectrometry was used for a tentative identification of the transformation products of CBZ formed during the performed experiments. Most of the tentatively identified intermediates exhibited only slight modifications of the CBZ molecular structure. The fungal as well as the photocatalytic processes yielded oxygenated transformation products. In the biological treatment using T. versicolor, transformation products were formed by enzymatic epoxidation and hydroxylation of seven-membered heterocyclic ring of the carbamazepine molecule. During the photocatalytic experiments, CBZ-related transformation products emerged from hydroxylation and further oxidation of different parts of the molecule of carbamazepine. The generated transformation products appeared to be more persistent than their parent compound, as they were present, although at low concentration, until the end of the experiments. The results of the thesis contribute to a better understanding of a) the magnitude of the selected pharmaceuticals that reach the environment through the wastewater and sludge discharge, b) the efficiency of typical conventional wastewater treatment plants regarding the removal of these compounds from raw wastewater, and c) possible developments of alternative technologies for their enhanced elimination. / Desde hace más de cuarenta años se ha detectado la presencia de fármacos en el ciclo de aguas, sobre todo debido a los avances en la química analítica que han permitido el desarrollo de nuevas metodologías analíticas para la determinación de estos compuestos de modo fiable y a bajas concentraciones. Las estaciones depuradoras de aguas residuales (EDARs) han sido identificadas como la ruta principal de entrada de fármacos de origen humano en el medioambiente. Por tanto, el principal objetivo de esta tesis ha sido el estudio de la presencia, destino y eliminación de 43 fármacos seleccionados, durante el tratamiento convencional realizado en las EDARs. Los compuestos estudiados fueron seleccionados en base a los índices de consumo en España, a la frecuencia de detección en aguas residuales y además en base a la posibilidad de ser analizados bajo las mismas condiciones experimentales. Estos compuestos pertenecen a diferentes clases terapéuticas, i.e. antiinflamatorios no esteroideos , los agentes que reducen los lípidos séricos, ansiolíticos y antiepilépticos, los agentes bloqueadores beta-adrenérgicos, agonistas β2 adrenérgico, antagonistas H2 , antibióticos, inhibidores de la enzima convertidora de angiotensina, diuréticos y antidiabéticos. Para el análisis cuantitativo se utilizó la cromatografía de líquidos acoplada a espectrometría de masas en tándem (LC-MS/MS), empleando un sistema híbrido triple quadrupolo/trampa de iones lineal. Como segundo objetivo hemos considerado evaluar tratamientos avanzados alternativos al tratamiento convencional para la eliminación de un fármaco antiepiléptico, la carbamazepina, uno de los compuestos más recalcitrantes al tratamiento biológico convencional. Se procedió a estudiar su degradación en medio acuoso mediante dos procedimientos a escala laboratorio: a) biodegradación utilizando el hongo ligninolitico Trametes Versicolor en un reactor fluidizado por pulsos de aire operando en modo batch y continuo, y b) oxidación avanzada mediante un tratamiento fotocatalitico en presencia de TiO2 bajo irradiación UV-A y solar, y aplicando la radiación UV en combinación con ultrasonidos (sonofotocatálisis). Para la evaluación de los tratamientos alternativos, se identificaron los productos de transformación de la carbamazepina, y se evaluó la toxicidad de las muestras tratadas. Se utilizó la LC-MS/MS con analizador de tipo cuadrupolo-tiempo de vuelo. También se evaluó la toxicidad de las muestras tratadas.