Análisis y destino de residuos farmacéuticos en aguas subterráneas, superficiales y residuales

Resumen

Los fármacos, compuestos químicos con actividad biológica, y sus productos de transformación, metabolitos y otros derivados en las plantas de tratamiento y en el medio ambiente, con actividad farmacológica remanente, son contaminantes antropogénicos que, en muchos casos, están llegando al medioambiente a través de las aguas residuales, y son las aguas superficiales el primer y principal compartimento ambiental destino. Este es un hecho que, en la actualidad, es ya ampliamente reconocido por la comunidad científica, tras el desarrollo de métodos de análisis capaces de la determinación de estos microcontaminantes en el medio ambiente, y su posterior aplicación en estudios de presencia en diferentes matrices ambientales. Los científicos, por lo tanto, están demandando medidas de control de los mismos por parte de las autoridades. Aunque tímidos, se están dando pasos adelante en materia legislativa en la lucha contra este tipo de contaminación, lo que muestra la toma de conciencia de la importancia en el control de las fuentes de entrada de estos contaminantes emergentes, así como de su eliminación del medioambiente. Esto conlleva un aumento importante en el número de estudios y, por lo tanto, en las muestras a procesar por parte de los laboratorios medioambientales. De ahí nace la necesidad de optimizar la eficiencia y competitividad de los métodos analíticos actuales, de manera que progresen en fiabilidad y sensibilidad, aumentando al mismo tiempo su versatilidad, así como su capacidad y rendimiento. El desarrollo tecnológico en el sector es muy rápido, y en general, es la comunidad científica la que evalúa en primer término la viabilidad y bonanza de las diferentes propuestas tecnológicas. Con la presente tesis se ha pretendido dar respuesta a estas necesidades. Así se ha llevado a cabo: - El desarrollo y validación de métodos analíticos para la determinación de fármacos y sus derivados en aguas medioambientales y residuales, mostrando las ventajas y puntos débiles de cada uno de ellos. En concreto, se han usado dos fuentes de fiabilidad, que no son excluyentes y pueden ser utilizadas simultáneamente. La primera ha consistido en la introducción de la automatización en el tratamiento de muestra, llevando al mínimo la manipulación de las muestras por parte del analista. La segunda ha consistido en la introducción de surrogados y patrones internos adecuados que han puesto de manifiesto las incidencias producidas durante el proceso analítico, para que hayan podido ser corregidas. Por otro lado, se han conseguido métodos que presentan una elevada sensibilidad para la determinación de los microcontaminantes objeto de estudio presentes a bajas concentraciones en matrices complejas. Para ello se ha utilizado espectrómetros de masas de triple cuadrupolo de última generación, que trabajando en modo SRM (Selected Reaction Monitoring), han proporcionado una muy buena sensibilidad, además de una elevada selectividad, que ha allananado el camino de la fiabilidad comentada anteriormente. Además, se apostó también, por el desarrollo de métodos con la suficiente versatilidad como para que hayan podido ser aplicados sobre cualquier tipo de agua ambiental dulce continental, tanto superficial como subterránea, así como a agua residual y potable, con el fin de propiciar la intercalación de muestras de diferente naturaleza analizadas consecutivamente en una misma tanda. Finalmente, se propusieron métodos dotados de una elevada capacidad, de manera que un solo método haya sido capaz de analizar el mayor número de residuos de interés posibles, incluyendo fármacos y sus derivados, metabolitos y otros productos de transformación. Pero a la vez, se ha conseguido un aumento en el rendimiento analítico de estos métodos, es decir, se ha logrado una disminución del tiempo de análisis por muestra y un aumento del número de muestras por día. Para esto se apostó claramente por la automatización, eliminando algunas etapas en el proceso analítico, lo que, además de redundar en fiabilidad como se ha comentado anteriormente, ha proporcionado métodos analíticos más cortos y autónomos y, por lo tanto, capaces de trabajar en ausencia del analista. Otra enfoque en esta dirección fue la utilización de cromatografía rápida. - Otra parte importante de la presente tesis, ha sido la aplicación posterior de los métodos desarrollados, en estudios medioambientales de elevado interés científico por su innovación. En concreto en los siguientes: A) Estudio del impacto medioambiental a escala real, en un escenario de reutilización de agua residual para el mantenimiento del caudal ecológico de un río mediterráneo. Además, se valoró el riesgo ecotoxicológico y de estrogenicidad en las muestras del río. B) Estudio de presencia de fármacos y sus productos de transformación en las aguas superficiales de la cuenca del río Ebro. C) Estudio de la distribución tridimensional y origen de residuos farmacéuticos (fármacos y sus productos de transformación) en las aguas subterráneas bajo la ciudad de Barcelona (España). D) Determinación enantiomérica de 13 residuos farmacéuticos quirales en las aguas superficiales de la cuenca del río Guadalquivir, así como en las aguas de entrada y salida a las principales EDARs asociadas a la cuenca. Además, se discutieron las implicaciones en la toxicidad de las relaciones racémicas y no racémicas.