Contaminantes emergentes en aguas residuales y de río y fangos de depuradora

Abstract

Aquesta Tesi Doctoral se centra en el desenvolupament de mètodes analítics per a determinar tres grups de contaminants d’interès emergent que inclouen les drogues d’abús, els hipnòtics sedants i els edulcorants en aigües ambientals i en llots de depuradora. Per al desenvolupament d’aquests mètodes s’han emprat diferents tècniques d’extracció com ara l’extracció en fase sòlida (SPE) per al tractament de mostres aquoses i l’extracció amb líquids pressuritzats (PLE) per al tractament de mostres sòlides. La determinació s’ha dut a terme mitjançant cromatografia líquida acoblada a espectrometria de masses en tàndem (LC-MS/MS) amb un analitzador de masses triple quadrupol (QqQ). Els diferents estudis inclosos en la present Tesi demostren les elevades capacitats que ofereixen tant les tècniques d’extracció com las técniques de determinació. El resultat final de la combinació d’aquestes tècniques són mètodes analítics altament sensibles, fet que és un requeriment per a la determinació dels contaminats d’interès emergent que normalment es troben a baixos nivells de concentració (ng/L o ng/g) en les mostres ambientals. Els mètodes desenvolupats en la present Tesis Doctoral s’han aplicat per tal de determinar dogues d’abús, hipnòtics sedants i edulcorants en rius, aigües residuals i fangs de cinc estacions de depuració d’aigües residuals (EDARs) ubicades a Catalunya. A més a més, la presència d’aquests contaminats juntament amb productes d’ús personal van ser monitorizats durant un any en aquestes EDARs, on es van estimar altres aspectes ambientals com ara l’eliminació dels contaminats després del tractament aplicat a cada EDAR, el risc ambiental i la prevalença del consum de drogues d’abús a l’àrea geogràfica on es va realitzar l’estudi.

Esta Tesis Doctoral se centra en el desarrollo de métodos analíticos para determinar tres grupos de contaminantes de interés emergente que incluyen drogas de abuso, hipnótico sedantes y edulcorantes en aguas ambientales y lodos de depuradora. Para el desarrollo de estos métodos se han utilizado diferentes técnicas de extracción como extracción en fase sólida (SPE) para el tratamiento de muestras líquidas y extracción con líquidos presurizados (PLE) para el tratamiento de muestras sólidas. La determinación se ha realizado por cromatografía de líquidos acoplada a espectrometría de masas en tandem (LC-MS/MS) con un analizador de masas de triple cuadrupolo (QqQ). Los diferentes estudios que engloba esta Tesis demuestran las elevadas capacidades que ofrecen tanto las técnicas de extracción como las de determinación usadas. El resultado final de la combinación de estas técnicas son métodos analíticos altamente sensibles, lo cual es un requerimiento para la determinación de los contaminantes de interés emergente que usualmente son encontrados a bajos niveles de concentración (ng/L o ng/g) en muestras ambientales. Los métodos desarrollados en esta Tesis Doctoral han sido aplicados para determinar los contaminantes en aguas de ríos, aguas residuales y fangos de cinco estaciones de depuración de agua residual (EDARs) ubicadas en Cataluña. Además la presencia de estos contaminantes incluyendo productos del cuidado personal fueron monitorizados durante 1 año en estas EDARs, donde se estimaron otros aspectos ambientales como la eliminación de los contaminantes después del tratamiento aplicado en cada EDAR, el riesgo ambiental y la prevalencia del consumo de las drogas de abuso en el área geográfica donde se realizó el estudio.

This Doctoral Thesis focuses on the development of analytical methods to determine three groups of emerging contaminants which include drugs of abuse, sedative hypnotic and sweeteners in environmental waters and sewage sludge. To develop these methods different extraction techniques have been used such as solid phase extraction (SPE) for water samples and pressurized liquid extraction (PLE) for sludge samples. The determination was performed by liquid chromatography coupled to tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) using a triple quadrupole (QqQ) as analyzer. The studies encompassed in this Thesis demonstrate the high capabilities offered by the extraction techniques and the determination techniques used. The final result of the combination of these techniques are highly sensitive analytical methods, which is a requirement for the determination of emerging contaminants that are usually found at low concentration levels (ng/L or ng/g) in environmental samples. The methods developed in this Thesis are applied to determine drugs of abuse, sedative hypnotic and sweeteners in rivers, wastewater and sludge of five sewage treatment plants (STPs) located in Catalonia. Moreover, the presence of these contaminants including personal care products were monitored for 1 year in these WWTPs, where other environmental aspects such as removing pollutants after the applied treatment in each WWTP, environmental risk and prevalence of drugs of abuse in the geographic area where the study was conducted.