Noves estratègies per a la determinació de contaminants orgànics halogenats persistents en mostres ambientals i biòtiques

Abstract

L’estudi de la presència i distribució dels contaminants orgànics persistents en el medi ambient és avui dia un tema de gran interès social degut als efectes nocius que aquests compostos provoquen en el organismes vius i a la seva capacitat per a bioacumular-se a través de la cadena tròfica. A més dels compostos que es troben en el llistat de substàncies perilloses del Conveni d’Estocolm (bifenils policlorats (PCBs), policlorodibenzo-p-dioxines i furans (PCDDs/Fs) i pesticides organoclorts), alguns que s’hi han afegit recentment (2009) com els polibromodifenil èters (PBDEs) o sulfonats de perfluorooctà, en els últims anys s’ha detectat en el medi ambient la presència de nous contaminants com les parafines clorades (CPs). Aquest fet, ha comportat que s’hagi proposat la seva inclusió en el llistat de compostos que s’estan avaluant per ser inclosos en el Conveni d’Estocolm i s’hagin inclòs en la directiva marc de l’aigua de la Unió Europea. Atès que la informació que es disposa actualment relativa a la seva presència i distribució en el medi ambient és encara limitada, és d’interès disposar de mètodes d’anàlisi ràpids i fiables que permetin la seva determinació amb una elevada sensibilitat i selectivitat L’objectiu principal d’aquesta tesis és el desenvolupament de metodologies analítica per a l’anàlisi de CPs i d’altres contaminants orgànics persistents per tal de estudiar la seva presència i distribució en mostres ambientals i alimentàries. En una primera part de la tesi s’ha estudiat l’aplicabilitat de l’extracció assistida per microones com a alternativa a les tècniques d’extracció tradicional per l’anàlisi de CPs en mostres de sediments, per tal de disposar d’un mètode ràpid i senzill per l’anàlisi d’aquest compostos en matrius abiòtiques d’elevada complexitat. Tanmateix, s’ha avaluat l’aplicabilitat d’un mètode multi-component per l’anàlisi de mescles de CPs i d’altres famílies de contaminants, com les PCDD/Fs, els PCBs i els PBDEs, en mostres de bivalves i peixos destinats al consum humà. En ambdós casos, els mètodes s’han aplicat a l’anàlisi de CPs i altres contaminants en sediments d’origen fluvial i marí fortament influenciats per l’activitat industrial i en productes del mar procedents d’àrees d’especial interès pesquer i ecològic, com és el Delta de l’Ebre.

En una segona part d’aquesta tesi s’ha estudiat l’aplicabilitat de la cromatografia de gasos multidimensional integrada (GCxGC) per a la separació i caracterització de mescles de CPs i la seva determinació en mostres ambientals. Amb aquest objectiu, en primer lloc es van estudiar diferents combinacions de columnes en les dues dimensions per tal d’aconseguir la màxima separació entre els components de les mescles i estudiar la seva composició i naturalesa. En segon lloc, es va desenvolupar un mètode GCxGC acoblat amb un espectròmetre de masses amb analitzador de temps de vol (TOF-MS) per dur a terme la identificació i quantificació de les CPs en mostres ambientals. Per altra banda, s’ha avaluat la capacitat de la GCxGC en l’anàlisi de CPs i d’altres contaminants, com els PCBs i els PBDEs, en mostres de sediments per tal de disposar d’un mètode ràpid i fiable per a la determinació conjunta d’aquestes tres famílies de compostos. Finalment, en aquesta tesi s’ha estudiat l’aplicabilitat de l’acoblament GCxGC-MS amb analitzador quadrupolar com a alternativa al TOF, per a l’anàlisi de mescles de CPs. En aquest sentit s’ha pogut demostrar la idoneïtat d’aquest tipus d’analitzador, treballant en condicions que proporciona la màxima velocitat d’adquisició sense perdre informació espectral, ja que permet acostar-se a les prestacions del TOF i, en conseqüència, es pot utilitzar per l’anàlisi i caracterització de mescles de CPs i d’altres famílies de contaminants.

Today, the study of the presence and distribution of the persistent organic pollutants (POPs) in the environment is a matter of social interest since these compounds cause harmful effects on living organisms and exhibit a high capacity to bioaccumulate through the trophic chain. In recent years, new persistent pollutants, such as chlorinated paraffins (CPs), have been detected in the environment. These compounds show similar characteristics and properties than those included into the Stockholm Convention list, the initial one with polychlorinated biphenyls (PCBs), polychlorodibenzo-p-dioxins and dibenzofurans (PCDD/Fs), organochlorinated pesticides, and also those added later (2009), such as polybrominated diphenyl ethers (PBDEs) or perfluorooctane sulfonate (PFOS). As a consequence, CPs have been proposed to be included into the POP list of the Stockholm Convention and are considered as priority substances by the Oslo and Paris Commission (OSPAR). Moreover, they have been included in the list of priority hazardous substances in the field of water policy of the European Union (Directive 2002/45/EC). Since information about the levels and distribution of CPs in environment is still limited and the characterization and quantification of CP mixtures is a complex task, there is a need to dispose of reliable, sensitive and selective analytical methods for their determination in environmental matrices. The aim of this work is double, on the one hand the development of methodologies for the analysis and characterization of CPs and on the other, the study of their presence and distribution in environmental and food samples.