Desenvolupament d’una eina per a l’avaluació del comportament ambiental de contaminants químics. Visió química i visió documental

Abstract

Donat el gran volum de fàrmacs que es produeixen, cal preguntar-se què és el que els passa un cop són consumits. Avui dia sabem que els medicaments (o, més concretament, els seus principis actius) són excretats pel cos dʼuna forma inalterada o alterada en major o menor mesura segons la naturalesa química del fàrmac. Aquests medicaments, un cop excretats pel cos, van a parar a les aigües residuals i dʼaquí a les plantes de tractament dʼaigües residuals (PTAR, estacions de depuración dʼaigües residuals, EDAR) abans de ser retornats al medi ambient. És en aquest punt on comença la problemàtica ambiental dels fàrmacs, ja que si bé una part dʼells són degradats, la resta sortiran de les PTAR inalterats per anar a parar al medi ambient. Així, sʼaniran incorporant als diferents compartiments ambientals (aire, aigua, sòl, sediments, sòlids en suspensió, etc.) i per tant representen un possible risc ambiental. El Parlament Europeu estableix els requisits que ha de complir un medicament per poder ésser comercialitzat en qualsevol estat membre de la Unió Europea. Un dels requisits és el de desenvolupar una avaluació del risc ambiental (ARA) que ens permeti caracteritzar el risc dʼuna substància per al medi ambient. El present estudi sʼemmarca en el desenvolupament i lʼaplicació de models de predicción per ajudar en la realització dʼun ARA. Els models desenvolupats els basem en el model de fugacitats descrit per Mackay al 1979 i, a tall dʼexemple, els apliquem als fàrmacs més consumits a lʼestat español. El desenvolupament i lʼaplicació dʼaquest model té dues parts ben diferenciades, una és la part química, en que realitzem tot el desenvolupament matemàtic del model, nʼavaluem la sensibilitat i el validem amb dades experimentals. La segona part consisteix en un análisis documental del procés de recerca dʼinformació seguit, creació dʼun directori de recursos dʼinformació per a químics, discussió de les eines actuals i futures per a la cerca dʼinformaicó química i finalmente, en el desenvolupament dʼuna aplicació informàtica que permet la utilització dʼaquest model per que sigui utilitzat per la industria química alhora de realitzar una avaluació del risc ambiental dʼun contaminant químic. Les conclusions que treiem dʼaquest treball són que els fàrmacs no sʼeliminen completament a les PTAR sinó que van a parar al medi ambient en concentracions que poden produir efectes nocius sobre animals i plantes. De lʼaplicació del ModelS als fàrmacs hem vist que aquestes concentracions no depenen només del consum que seʼn fa: durant lʼanàlisi dels resultats, hem mostrat que alguns fàrmacs (clarithromycin, clopidogrel i sertraline), tot i no estar entre els fàrmacs més consumits, es troben en concentracions elevades al medi ambient. També hem vist que les concentracions dels fàrmacs als diferents compartiments ambientals prenen uns valors de rang que varien, entre les centenes de ng/L quan es tracta dʼaigües properes a PTAR i unes poques unitats de ng/L en les aigües allunyades de les poblacions. Els valors de concentració més grans sʼobtenen per a les concentracions estimades en àmbit local (PECLocal), les dades de les quals sʼhan mesurat a pocs quilòmetres riu avall de fonts emissores (com les PTAR). En aquests casos, les concentracions es troben al voltant dels cent ng/L, i concretament, pels fàrmacs més consumits a lʼestat espanyol com són paracetamol, ibuprofen naproxen, iopromide, erythromycin, diclofenac i ranitidine les concentracions són superiors a 100ng/L. Proposem, doncs, com a sortida dels resultats del present estudi emprar el programa desenvolupat aquí per aplicar el Model, per ajudar-la a dissenyar fàrmacs més benignes per al medi ambient i en concordança amb la directiva vigent. Hem vist que la ciència de la documentació està estretament lligada a qualsevol procés de cerca dʼinformació científica. Que cada cop existeixen més eines que ens permeten fer cerques més acurades dʼinformació, més ràpides i que milloren la Nostra comunicació amb la comunitat científica, i que, per tant, cal que ens mantinguem informats sobre els nous avenços en la cerca dʼinformació.

Due to the high volume of drugs produced in the World, we have to ask ourselves: What happened to drugs when they are consumed? Nowadays we know that medicaments (or more precisely, their active ingredient) are excreted by our body unaltered or in altered forms according to its Chemical nature. Those drugs, alter being excreted by our body, arrive to waste water effluents and from there to waste water treatment plants (WWTP) before being returned to the environment. Is in this point when starts the environmental problematic of drugs, because, even one part of them are degraded in WWTP, the rest will exit the WWTP and will be deposited in the different compartments of the environment. That fact represents a potential risk for the environment. The European Parliament establishes the requirements for a medicament that have to be studied before being commercialized in the European union. One of these requirements is to develop an Environmental Risk Evaluation (ERE), to determine the potential risk of a chemical substance in the environment. This work is focussed in the development and application of prediction models that can help people to perform an ERE. Developed models are based on fugacity models described by MacKay on 1979, and we will use them to the most consumed drugs in the Spanish state. Development and application of this model has to well define parts, in one hand we have the chemistry part, in where we realize all the mathematic development, where we evaluate the sensibility of the model and where we validate the model with experimental data. And, in the other hand, we have realized an analysis of the information research process followed, we have created a directory of information resources for chemists, we have discussed existing and future tools to search information on chemistry and finally we have developed an informaticsʼ application that using the model described could be used by the pharmaceutics industry to realize an ERE of a chemical pollutant. The conclusions that we can extract from this work are that drugs are not eliminated completely in WWTP and they enter the environment and there they can harm animals and plants. From the application of the model to most consumed drugs in Spain we can see that drugs concentrations in environment are not directly related to its consumptions, for example the drugs clarithromycin, clopidogrel and sertraline, that they are present in high concentrations in the environment are not highly consumed. Also we have seen that drugsʼ concentrations in the different ambient compartments take rang values between hundreds of ng/L when they are in waters near to WWTPʼs to few ng/L when they are far from highly populated areas. Biggest concentration values are obtained by the predicted local concentrations (PEC Local), where we consider waters that are few kilometres from WWTPʼs. In this cases concentrations are around 100 ng/L, and in concrete, for most consumed drugs in Spain paracetamol, ibuprofen naproxen, iopromide, erythromycin, diclofenac and ranitidine concentrations are higher than 100ng/L. We recommend the industry to use the program developed in the present work for the design of new chemical compounds more benign to environment and in accordance to European directives. We have also seen that information science is closely related to any scientific research project. Tools to increase our search possibilities are increasing day by day and it is very useful to be updated of new information science discoveries to improve our research performance.