Tesi realitzada als laboratoris d'Aigües de Barcelona (AGBAR) / La presencia de substàncies d’origen antropogènic en el medi aquàtic és un de les fites importants a les que actualment s’ha d’enfrontar la química ambiental. En la darrera dècada les drogues d’abús s’han sumat al conjunt de compostos identificats en aquest compartiment ambiental demostrant que el medi aquàtic es un reflex fidedigne de les activitats i hàbits d’aquells qui hi incideixen directament, els éssers humans. L’important consum a escala mundial d’aquestes substàncies així com la seva excreció en forma inalterada o coma a metabòlits coneguts, expliquen la seva presencia a concentracions detectables en l’aqüífer on arriben a través de les aigües residuals. La preocupació pels efectes encara desconeguts que aquestes substancies amb propietats psicoactives potents poden representar per al ecosistema creix exponencialment a mida que es coneix la extensió i ubiqüitat del problema.
En aquesta tesi en primer lloc s’ha establert un mètode per a la determinació de les drogues d’abús en matrius aquoses mitjançant cromatografia de líquids d’ultra elevada eficàcia acoblada a l’espectrometria de masses en tàndem. S’han optimitzat els diferents paràmetres per tal d’obtenir la màxima eficiència i resolució en el mínim temps d’anàlisi i per a una determinació simultània de tots els compostos estudiats. Paràmetres com la composició de la fase mòbil, l’efecte de la temperatura de columna o la utilització de gradients no lineals han estat estudiats per tal d’obtenir una separació cromatogràfica per a quinze drogues d’abús estimuladores en menys de cinc minuts i de vint-i-sis drogues estimuladores i depressores en menys de 9 minuts. L’acoblament a l’espectrometria de masses en tàndem seleccionant dues transicions, una de quantificació i una altra de confirmació, en el mode d’adquisició de MRM, han permès obtenir un mètode selectiu i fiable. Mentre que l’optimització de l’extracció en fase sòlida, com a pas previ de tractament de la mostra han permès han permès disposar d’un mètode suficientment sensible per a detectar les drogues d’abús en les matrius aquoses seleccionades.
Una vegada establert el mètode, aquest ha estat emprat per a la determinació de les drogues d’abús en el medi aquàtic. En primer lloc l’anàlisi de les drogues d’abús en aigües residuals ha rebel·lat la seva presencia de dotze de les quinze drogues d’abús, com cafeïna, la nicotina, la cocaïna o l’èxtasi entre d’altres, en quaranta estacions depuradores estudiades arreu de la geografia catalana. Algunes d’aquestes substàncies tot i ser eliminades parcialment durant el tractament de depuració són també presents en les aigües de sortida abocades a les aigües superficials. L’estudi de les aigües superficials realitzat mostra també la presencia d’algunes de les drogues d’abús com per exemple la cocaïna o l’èxtasi entre d’altres, al llarg de la conca del riu Llobregat, estudiat de naixement a desembocadura, per tal d’avaluar els efectes dels múltiples factors que hi incideixen com poden ser els abocaments d’aigües residuals, l’atenuació natural o l’efecte de dilució i/o concentració que poden tenir alguns dels efluents que hi conflueixen. Els resultats obtinguts mostren una tendència creixent en les concentracions de les drogues d’abús a mida que el rius s’apropa a les zones més densament poblades amb majors pressions ambientals. Tant en aigües residuals com superficials s’han realitzat estudis per tal d’avaluar les variacions estacionals o setmanals a les que poden veure’s sotmeses aquestes substàncies. Per a alguns compostos, com l’èxtasi (MDMA) s’ha observat importants increments durant el cap de setmana, probablement fruit del seu consum recreatiu mentre que per la cocaïna s’han detectat tan sols lleugers increments durant aquests dies suggerint per tant un consum més sostingut que el de l’anterior. En aquesta mateixa línia s’han realitzat estudis durant èpoques concretes com Nadal, rebel·lant increments molt destacables en les concentracions d’algunes substancies com la cocaïna o l’èxtasi durant aquestes dates.
La presencia de les drogues d’abús en aigües superficials emprades per a la producció d’aigües de beguda ha conduït en la darrer part d’aquest treball a estudiar el comportament d’aquestes substancies en el tractament de potabilització. Aquest estudi s’ha estès també a una altra família de contaminants d’origen antropogènic, els fàrmacs, Els resultats obtinguts han demostra que si bé la majoria de les drogues d’abús i fàrmacs estudiats són eficientment eliminats alguns són capaces de sobreviure i trobar-se en les aigües finals a baixos nivells de concentració. A més juntament amb aquests compostos més recalcitrants l’estudi de formació i presencia de subproductes de les ATSs, ha rebel·lat la formació de dos subproductes de desinfecció clorats, un dels quals també es capaç de sobreviure el tractament.
La presencia de les drogues d’abús, juntament amb els fàrmacs, en les aigües de beguda representa el tancament del recorregut al llarg del cicle de l’aigua que aquestes substancies inicien en el moment de ser introduïdes en el medi aquàtic i representa un aspecte rellevant a ser considerat juntament amb la generació, pel camí, de noves especies. / The presence of anthropogenic substances into the aquatic environment is one of the major milestones that environmental chemistry has to confront nowadays. In the last decade, drugs of abuse have joined the group of compounds identified in this environmental compartment, showing that the aquatic environment is a clear reflection of the activities and habits of those who are directly affecting it, the human beings. The important worldwide consumption of these substances, and their excretion, either unaltered or as known metabolites, explains their presence at detectable concentrations in the aquifer where they arrive via wastewater.
In this thesis, an analytical method for the determination of drugs of abuse in aqueous matrices by ultra performance liquid chromatography coupled to tandem mass spectrometry has been developed. Once established, this method has been used for the determination of drugs of abuse in wastewaters, which revealed the presence of twelve out of fifteen drugs of abuse, such as caffeine, nicotine, cocaine or ecstasy among others, over the forty wastewater treatment plants studied throughout the Catalan geography. Some of these substances, despite being partially removed during treatment, are also present in the effluents discharged to surface waters. The study of surface waters also showed the presence of some drugs of abuse, such as cocaine or ecstasy among others, along the Llobregat river basin, studied birth to mouth, to evaluate the effects of multiple factors involved such as wastewater discharges, natural attenuation or effect of dilution and/or concentration that may have some of its effluents. The results show an increasing trend in the concentrations of drugs of abuse as the river approaches the most densely populated areas with higher environmental pressures. Seasonal and weekly variations have been also conducted in both wastewater and surface waters. For some compounds, such as ecstasy (MDMA), significant increases can be found over weekends, probably due to its recreational use, while for cocaine only slight increases were detected during these days, suggesting therefore a more sustained consumption. During specific times, such as Christmas, notable increases in the concentrations of some substances such as cocaine or ecstasy have been also observed. The presence of drugs of abuse in surface waters used for the production of drinking water has led in the last part of this work to study the behavior of these substances in drinking water treatments. This study has been extended to another family of anthropogenic pollutants, pharmaceuticals. The results have shown that, while most drugs of abuse and pharmaceuticals studied are efficiently removed, some are able to survive and remain in the final water at low concentration levels. Furthermore, along with these more recalcitrant compounds, the study of formation and presence of byproducts of the amphetamine type stimulants disclosed the formation of two chlorinated disinfection byproducts, one of which is even able to survive the treatment.
The presence of drugs of abuse, along with drugs, in drinking water represents the closure of their trip through the water cycle and represents an important aspect to be considered along with the generation of new species.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:TDX_UB/oai:www.tdx.cat:10803/379817 |
| Date | 11 December 2015 |
| Creators | Huerta Fontela, Maria |
| Contributors | Galcerán Huguet, M. Teresa, Ventura Amat, Francesc, Universitat de Barcelona. Facultat de Química |
| Publisher | Universitat de Barcelona |
| Source Sets | Universitat de Barcelona |
| Language | Catalan |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
| Format | 370 p., application/pdf |
| Source | TDX (Tesis Doctorals en Xarxa) |
| Rights | L'accés als continguts d'aquesta tesi queda condicionat a l'acceptació de les condicions d'ús establertes per la següent llicència Creative Commons: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/es/, info:eu-repo/semantics/openAccess |
Page generated in 0.0032 seconds