Contaminantes emergentes en matrices ambientales acuáticas. Desarrollo de metodologías para el análisis químico y determinación de su prevalencia.

Abstract

Un amplio número de compuestos de diversa naturaleza química, conforman el grupo de los contaminantes de preocupación emergente (CECs): los productos farmacéuticos, los productos de cuidado personal, pesticidas, nanomateriales, contaminantes perfluorados, retardantes de llama, ftalatos, entre otros. Muchos de estos a la vez, pueden ser sub-agrupados como disruptores endocrinos (DEs): compuestos que interfieren mimetizando, antagonizando o bloqueando la función hormonal endógena de los organismos vivos. Los productos farmacéuticos, están diseñados para producir una respuesta biológica en un organismo objetivo, por lo tanto, aunque estos se encuentren a concentraciones trazas en las aguas medioambientales, pueden producir la misma respuesta en entidades no objetivo tras una exposición crónica. El amplio uso en todo el mundo de los CECs como parte de la actividad antropogénica, ha generado efectos tóxicos y de bioacumulación indeseables, en los ecosistemas acuáticos y terrestres. Algunos de ellos, reportados en humanos y otras especies, como alteraciones al sistema endocrino, toxicidad crónica y la resistencia a antibióticos. Desafortunadamente, las plantas de tratamiento de aguas residuales (PTAR) no fueron diseñadas para eliminar completamente a los CECs, y en consecuencia, estos se han encontrado en ambientes acuáticos como efluentes, aguas superficiales y subterráneas alrededor del mundo, en rangos de concentración de mg/L y ng/L, incluso en el continente Antártico. Chile se encuentra dentro del grupo de países donde el estudio de los CECs es insuficiente en la actualidad, por lo tanto, existe una brecha de conocimiento sobre cuán expuestos nos encontramos a ellos, a pesar de que la OMS declaró en el año 2012, que las investigaciones sobre CECs resultan primordiales, en aras de poder evaluar sus posibles efectos negativos sobre el medio ambiente y poder emitir futuros lineamientos y regulaciones que permitan asegurar la calidad de las aguas. Por tanto, el desarrollo de nuevas técnicas analíticas que permitan el análisis de un amplio grupo de contaminantes en las aguas chilenas es fundamental. Los métodos multirresiduales han ocupado un importante lugar en el estudio medioambiental de CECs. Estos métodos, permiten el análisis de un amplio grupo de compuestos, con diversas características físico-químicas, a través de la cromatografía líquida de ultra alta eficiencia (UHPLC) acoplada a detectores de espectrometría de masas (MS) de alta (HRMS) y baja resolución (LRMS), y empleando estrategias de análisis dirigido (target), no dirigido (non target) y análisis de sospechosos (suspects). Adicionalmente, los métodos multirresiduales pueden ser acoplados de modo offline con técnicas de microextracción para la preconcentración de la muestra, con la finalidad de aumentar la sensibilidad durante la detección de CECs a bajas concentraciones en aguas reales. La microextracción en fase sólida, ha ganado un importante lugar en las últimas décadas, debido a ciertas ventajas como el bajo volumen de solvente y cantidad de muestra requerida en el proceso extractivo. Un ejemplo es la extracción con disco rotatorio (RDSE). Como se ha mencionado, las PTAR no logran remover los CECs en su totalidad, por tanto, resulta indispensable el desarrollo de métodos alternativos, con vistas a ser aplicados como tratamientos terciarios en la remoción y/o degradación de los CECs, de manera más eficiente en las PTAR, evitando que lleguen al consumo humano a través del ciclo del agua. Los procesos electroquímicos de oxidación avanzada (EAOP) han recibido gran atención en los últimos años para la remoción de contaminantes en aguas residuales. En especial, la Oxidación Anódica (AO) es uno de los EAOP más comunmente empleados debido a su versatilidad y fácil escalabilidad. A través de este proceso, la materia orgánica se mineraliza por completo a CO2, mediante la oxidación mediada por especies reactivas de oxígeno (fundamentalmente los radicales hidroxilos (•OH, Eº = 2.80 V/SHE) electro generados in situ en la superficie del ánodo a altas densidades de corrientes) y otras especies oxidantes como las activas de cloro, el radical sulfato y el ion persulfato, que se originan en presencia de estas sales. Tomando en consideración estos antecedentes, este trabajo se propone como objetivos, establecer una metodología multirresidual basada en microextracción en fase sólida por RDSE acoplada offline a UHPLC-MS/MS y UHPLC-Orbitrap Q-Exactive, para la determinación de CECs en matrices acuosas chilenas, así como estudiar la transformación y/o remoción de los contaminantes inducidas por AO.