Drogas y psicofármacos: estudio de su presencia en el medio ambiente (aguas residuales, sedimentos y mejillones) y evaluación de su consumo e impacto

Abstract

En esta tesis doctoral se han desarrollado tres metodologías analíticas para el análisis de drogas, psicofármacos y sus metabolitos en tres compartimentos medioambientales: aguas residuales, sedimentos y biota. Las metodologías desarrolladas se basan en el empleo de técnicas analíticas avanzadas, tanto para la extracción y purificación de las muestras (extracción en fase sólida on-line automatizada, extracción mediante líquidos presurizados y QuEChERS), como para el análisis posterior (cromatografía de líquidos acoplada a espectrometría de masas en tándem). Esto junto con la cuantificación mediante el método de dilución isotópica, permitió obtener la sensibilidad, robustez y fiabilidad necesarias para la determinación de estos compuestos en el medio ambiente. Las metodologías analíticas desarrolladas se aplicaron a diferentes muestras con el objetivo de evaluar la presencia y destino de estos compuestos en el medio ambiente, y el impacto que su presencia podría tener sobre los organismos acuáticos expuestos. Para algunos compuestos, las metodologías y/o los resultados obtenidos son los primeros publicados en la literatura científica. La metodología desarrollada para aguas residuales se aplicó a muestras de agua residual recogidas durante una semana a la entrada de una estación depuradora de Barcelona. La mayoría de los compuestos investigados (n=37) se encontraron en todas las muestras investigadas siendo los más abundantes cafeína, efedrina, los indicadores de consumo de cannabis y cocaína, que son, según las encuestas, las drogas ilegales más consumidas en España, y los antidepresivos fluoxetina, sertralina, citalopram y venlafaxina. En el caso de sedimentos, la metodología analítica se aplicó a 144 muestras recogidas en las cuencas de los ríos Llobregat, Ebro, Júcar y Guadalquivir, siendo el estudio más extenso realizado sobre la presencia de drogas en esta matriz. En general, la frecuencia de detección y las concentraciones medianas determinadas en sedimentos para la mayoría de los compuestos investigados fueron bajas (inferiores al 13% y 1,6 ng/g peso seco, respectivamente). Los compuestos más abundantes fueron aquellos que, debido a sus propiedades físico-químicas, presentan una mayor capacidad para adsorberse sobre las partículas sólidas (delta-9-tetrahidrocannabinol (THC), cannabidiol, cannabinol, metadona y 2-ethylidene-1,5-dimethyl-3,3-diphenylpyrrolidine (EDDP)). La evaluación del riesgo ambiental mediante el cálculo del índice de riesgo (HQ) mostró que la presencia de drogas y sus metabolitos en sedimentos podría suponer un riesgo toxicológico para los organismos acuáticos expuestos, siendo EDDP, THC y metadona, los compuestos que más contribuyeron a la toxicidad general de las muestras. Por último, la aplicación de la metodología desarrollada para mejillones en muestras de mejillones salvajes y productos comerciales, mostró la bioacumulación de cafeína y sertralina en una de las muestras de mejillones salvajes y a concentraciones que, de acuerdo con el HQ, podrían suponer un riesgo toxicológico para los organismos. El análisis de drogas y psicofármacos en agua residual, además de para contribuir a dilucidar su destino ambiental, se utiliza para estimar su consumo mediante la aplicación del enfoque conocido como análisis de aguas residuales con fines epidemiológicos. El último trabajo incluido en la tesis presenta un estudio en el que se estimó el consumo de alcohol en España mediante esta metodología. Este trabajo es uno de los pocos realizados a nivel nacional en todo el mundo y el más extenso realizado hasta la fecha en España. Se obtuvieron diferencias significativas de consumo de alcohol a nivel local y autonómico, y también entre días laborales y fines de semana. Los resultados obtenidos a nivel nacional fueron comparables a los reportados por los indicadores clásicos de consumo (encuestas y datos de ventas), demostrando que esta metodología es una herramienta muy útil y que se puede utilizar de forma complementaria a los indicadores clásicos para estimar de una forma rápida y económica patrones y tendencias de consumo.

This thesis presents three analytical methodologies for the analysis of drugs, psychoactive pharmaceuticals and their metabolites in three environmental compartments (wastewater, sediments and biota). The analytical methodologies developed are based on advanced extraction and purification analytical techniques (automated on-line solid phase extraction, pressurized liquid extraction, and QuEChERS), and determination by liquid chromatography tandem mass spectrometry. This, together with the quantification by the isotopic dilution method, allowed obtaining the sensitivity, robustness and reliability necessary for the determination of these compounds in the environment. The analytical methodologies were applied to different samples (raw wastewater samples collected in a wastewater treatment plant located in Barcelona, sediment samples collected along Llobregat, Ebro, Jucar, and Guadalquivir river basins, and mussels collected from the Catalan coast as well as in different types of commercial products) to evaluate their presence and fate in the environment, and assess the impact that their presence may have on exposed aquatic organisms. For some compounds, the methodologies and/or the results obtained are the first ones published in the scientific literature. The analysis of drugs and psychoactive pharmaceuticals in wastewater, besides contributing to elucidate their environmental fate, is used to estimate their consumption by the population through the so-called wastewater-based epidemiology approach. Therefore, this thesis also includes a nation-wide study carried out to estimate alcohol consumption at local, regional and national level in Spain. This work is one of the very few studies performed at national level worldwide, and the most extensive conducted to date in Spain. Alcohol consumption estimations obtained showed significant differences between some of the investigated populations as well as between weekdays and weekends and were overall comparable to those reported by surveys and sales data, showing the utility of this methodology to establish spatial and temporal patterns of alcohol consumption in a fast, objective and economical way.