Formation of disinfection by-products in drinking waters: a combination of advanced analytical techniques and modelization

Abstract

ENG- Potabilization aims to ensure the quality of drinking water, access to which has been considered a fundamental right since 2010. However, there are still some unknowns behind the entire process that hinder its optimization. One of these is understanding the role played by dissolved organic matter as one of the main precursors of disinfection byproducts, a family of emerging contaminants that has come into the spotlight over the past few years, primarily due to their toxic effects.

To minimize exposure to these contaminants, it is essential to have strategies that prevent their formation and maximize their removal. The main challenge lies precisely in identifying which characteristics of dissolved organic matter indicate its reactivity to disinfection processes, which will trigger the generation of byproducts. This thesis evaluates the application of different advanced characterization techniques such as size exclusion chromatography, fluorescence, and high-resolution mass spectrometry to deepen the understanding of the properties of this highly complex matrix with the aim to understand how it is removed by the various treatment processes involved in potabilization and to propose different parameters that can predict the formation of these emerging contaminants

CAT- La potabilització té com a objectiu assegurar la qualitat de l’aigua de consum, l’accés a la qual es considera un dret fonamental des del 2010. No obstant això, encara són algunes les incògnites que s’amaguen darrera del tot el procés i en dificulten la seva optimització. Una d’elles és entendre el rol que efectua la matèria orgànica natural dissolta com a un dels principals precursors de subproductes de desinfecció, una família de contaminants emergents que ha anat entrant en el punt de mira al llarg dels darrers anys, principalment pels seus efectes de toxicitat.

Per tal de minimitzar l’exposició a aquests contaminants és fonamental disposar d’estratègies que permetin evitar la seva formació i maximitzar-ne la seva eliminació. El principal repte justament rau en revelar quines característiques de la matèria orgànica dissolta són indicadores de la seva reactivitat front als processos de desinfecció, els quals desencadenaran la generació dels subproductes. Aquesta tesi avalua l’aplicació de diferents tècniques de caracterització avançada com la cromatografia d’exclusió molecular, la fluorescència o l’espectrometria de masses d’alta resolució per aprofundir en el coneixement de les propietats d’aquesta matriu d’elevada complexitat, buscant entendre com s’elimina amb els diferents processos de tractament involucrats en la potabilització així com proposant diferents paràmetres que permetin predir la formació d’aquests contaminants emergents