Nuevas tendencias en contaminación ambiental: contaminantes emergentes

NUEVAS TENDENCIAS EN CONTAMINACIÓN AMBIENTAL: CONTAMINANTES EMERGENTES Prof. Dr. José Juan Santana Rodríguez Departamento de Química Universidad de Las Palmas de G.C. GRUPO I+D ANÁLISIS QUÍMICO MEDIOAMBIENTAL (AQMA) Edificio de Ciencias Básicas. Departamento de Química. Universidad de Las Palmas de Gran Canaria. Teléfonos de contacto: 928 452915 / 928 454425 Fax: 928 452922. ¿Dónde nos encontramos? Nuestro laboratorio G DAD DE LAS PALMAS DE GRAN CANARIA Nuestros equipos G DAD DE LAS PALMAS DE GRAN CANARIA I+D Nuestras líneas de investigación 1.- Estudio y optimización de metodologías limpias para la extracción/preconcentración y determinación de compuestos orgánicos de interés medioambiental. Estudio y optimización de metodologías limpias para la extracción/preconcentración y determinación de compuestos orgánicos de interés medioambiental Necesidad de determinar contaminantes en muestras medioambientales a concentraciones muy bajas (trazas y ultrazas) Métodos analíticos con alta sensibilidad y selectividad Aplicación a aguas, suelos, sedimentos y muestras biológicas Estudio y optimización de metodologías limpias para la extracción/preconcentración y determinación de compuestos orgánicos de interés medioambiental DISOLVENTES ORGANICO Fácil de usar No toxico Barato Biodegradable SURFACTANTES SolutoMicela Anphipatic Structure: Non polar group Polar group Nuestras líneas de investigación y proyectos 2.-Control de la presencia de contaminantes orgánicos en el medio marino Control de la presencia de contaminantes orgánicos en el medio marino COMPUESTOS ANTIFOULINGS ANALIZADOS POR TANDEM HPLCESPECTROMETRÍA DE MASAS PUNTOS DE MUESTREO EN DISTINTOS PUERTOS Y MARINAS DE GRAN CANARIA Nuestras líneas de investigación 3.- Análisis y control de contaminantes emergentes en aguas subterráneas, aguas residuales y aguas costeras (y emisarios submarinos) Nuestras líneas de investigación 4.-Desarrollo y aplicación de Nuevos Métodos Computacionales (Redes Neuronales Artificiales) en el tratamiento de datos en Análisis Medioambiental Desarrollo y aplicación de Nuevos Métodos Computacionales (Redes Neuronales Artificiales) en el tratamiento de datos en Análisis Medioambiental Detección y determinación de contaminantes (estructuras similares) en matrices complejas (medioambientales) (Colaboración con el Grupo COMCIENCIA de la ULPGC) Qué son los contaminantes emergentes? Análisis y control de contaminantes emergentes en aguas subterráneas, aguas residuales, aguas costeras y emisarios submarinos Recently discovered They are suspected of causing adverse effects in humans and wildlife In the past research priorities have focused on priority pollutants, such as POPs, pesticides, toxic metals, radionuclides Only recently, the attention of the scientific community has started to shift to emerging contaminants Organic compounds degradation Acumulation of contaminants in the natural medium Análisis y control de contaminantes emergentes en aguas subterráneas, aguas residuales, aguas costeras y emisarios submarinos difficult prediction of health effects on humans, terrestrial and aquatic organisms and ecosystems. Sources Wastewaters treatment plants effluents (WWTPs)Terrestrial run-offs and atmospherical deposition Continous introduction in the environment Few studies about risk assessment and ecotoxicological effects Análisis y control de contaminantes emergentes en aguas subterráneas, aguas residuales, aguas costeras y emisarios submarinos Análisis y control de contaminantes emergentes en aguas subterráneas, aguas residuales, aguas costeras y emisarios submarinos Examples Pharmaceuticals Veterinary and human antibiotics Trimethoprim, erytromycine, lincomycin, sulfamethaxozole Analgesics, anti-inflammatory drugs Codein, ibuprofene, acetaminophen, acetylsalicilycacid, diclofenac, fenoprofen Psychiatric drugs Diazepam Lipid regulators Bezafibrate, clofibric acid, fenofibric acid -blockers Metoprolol, propanolol, timolol X-ray contrasts Iopromide, iopamidol, diatrizoate Steroids and hormones Estradiol, estrone, estriol, diethylstilbestrol Personal care products Fragrances Sun-screen agents Insect repellents Nitro, polycyclic and macrocyclicmusks, Benzophenone, methylbenzylidene camphor N,N-diethyltoluamide Antiseptics Triclosan, Chlorophene Surfactants and surfactant metabolites Alkylphenol ethoxylates, 4-nonylphnol, 4-octylphenol, alkylphenol carboxylates Flame retardants Polybrominated diphenyl ethers (PBDEs), Tetrabromo bisphenol A, C10-C13 chloroalkanes Tris (2-chloroethyl)phosphate Industrial additives and agents Chelating agents (EDTA), aromatic sulfonates, Gasoline additives Dialkyl ethers, Methyl-t-butyl ether (MTBE) Análisis y control de contaminantes emergentes en aguas subterráneas, aguas residuales, aguas costeras y emisarios submarinos Levofloxacin Ciprofloxacin Enrofloxacin Norfloxacin Sarafloxacin Other pharmaceutical compounds. Commonly used and belong to a wide range of treatments: •Anti-inflammatory: Ketoprofen, Naproxen. •Analgesic: Metamizole •Regulators of cholesterol: Bezafibrate •β1receptor antagonist : Atenolol •Antidepressants: Fluoxetine •Stimulants: Paraxanthine •Anticonvulsant: Carbamazepine Naproxen Carbamazepine Ketoprofen Bezafibrate Atenolol Paraxanthine Metamizole Fluoxetine Alkylphenols Ethoxylated •Octylphenol and Octylphenol poliethoxilated •Nonylphenol and Nonylphenol poliethoxylated •Used in detergents, as fuel additives, in lubricants, etc. WWTP 1 WWTP 2 Location North of Gran Canaria Population 5,000 7,000 Inflow (m3/day) 500 700 Treatment process Activated sludge Membrane Bioreactor (MBR) Sampling period January, March, May and July of 2011 Levofloxacin Norfloxacin Ciprofloxacin Enrofloxacin Sarafloxacin 1 2 3 41: atenolol 2: metamizole 3: paraxanthine 4: fluoxetine 1 2 1: carbamazepine 2: ketoprofen 3: naproxen 4: bezafibrate 3 4 NP OP NP2EO NP1EO OP2EO OP1EO Range of concentrations (ng/L) (Min – Max) WWTP 1 WWTP 2 Levofloxacin (2,9 – 4,4) (5,8 – 14,1) Norfloxacin nd nd Ciprofloxacin (11,1 – 20,3) (16,0) Enrofloxacin nd nd Sarafloxacin nd Nd COMPOUNDS Antifoulings Alquilfenoles Fármacos Diuron Nonylphenol Ketoprofen Irgarol Octylphenol Acetaminofen TBT APEOs (1-12) Diclofenac Carbamazepine Atenolol Norfloxacin Ciprofloxacin PROYECTO CARMAC (MEJORA DE LA CALIDAD DE LAS AGUAS RECREATIVAS Y COSTERAS DE LA MACARONESIA) (PCT-MAC) G DAD DE LAS PALMAS DE GRAN CANARIA . AREA 10 Muelle Deportivo J Puerto Escala Puerto Rico l' Puerto deportivo de Mogán ti /I! EDAR Jinámar ) ~( EDAR Sureste X EDAR Las Burras X EDAR Barranco Seco ~ A RMA ~ o::...... ___ ----I MUNICIPIO CODIGO Las Palmas de G.C. MD00-11 Mogán PR00-11 Mogán MG00-11 Telde JI00-11 Agüimes AR00-11 San Bartalomé de BU00-11 Tirajana Las Palmas de G.C. BSOO-11 •••••••••••••••••• EDAR Sureste EDAR Barranco Seco EDAR Jinámar EDAR Las Burras G DAD DE LAS PALMAS DE GRAN CANARIA ~ A RMA ~ ~ ---- Muelle Deportivo (Las Palmas de G.C.) Muelle Deportivo de Mogán Puerto Rico (Mogán) a DAD DE LAS PALMAS DE GRAN CANARIA ( ARMA Antifoulings Experimental G DAD DE LAS PALMAS DE GRAN CANARIA "":: ,. ~ ~ • ~ A RMA ~ =-- --_----I IRGAROL - DIURÓN TBT \. , • , • • • - •••••••••••••••••• Pharmaceuticals Experimental Experimental Alkylphenols MAE EXTRACTANT ACN EXTRACTANT VOLUME 2mL EXTRACTION TIME 15min. POWER 300W ON‐LINESPE EXTRACTION COLUMN OasisHLBDirectConnectHP Column(2.1x30mm,20μm) SAMPLEVOLUME 5mL pH 3 SAMPLELOAD Water0.1%formicacid (2mL/min) WASH Water:MeOH (70:30,v/v) (0.01 mL/min) ELUTION MeOH 0.1%acid 0.9mL/min CHROMATOGRAPHICCONDITIONS UHPLCCOLUMN ACQUITYUPLCBEHC181.7µm 2.1x50mm MOBILEPHASE MeOH0.1%formicacid FLOWRATE 0.9mL/min Experimental Marine sediments -Three samples from beaches sand Sludges - Three from WWTPs Results -Four samples close to a marine outfall from WWTP Marine outfall Sample 1 Sample 2 Sample 3 Sample 4 UVPUV329 UV326 UV328 UV327 UV571 UV360 Beach1 <LOD <LOD <LOD <LOD <LOD <LOD <LOD Beach2 <LOD <LOD <LOD <LOD <LOD <LOD <LOD Beach3 <LOD <LOD <LOD <LOD <LOD <LOD <LOD Marine outfall1<LOQ <LOQ <LOD 24.0± 2.43 <LOD <LOD 0.33± 0.04 Marine outfall2<LOQ <LOQ <LOD 22.0± 2.33 <LOD <LOD 0.19± 0.02 Marine outfall3<LOD <LOD <LOD 20.7± 1.95 <LOD <LOD 0.18± 0.02 Marine outfall4<LOD <LOQ <LOD <LOQ <LOD <LOD <LOQ Sludge1 <LOQ <LOD <LOD 12.2± 1.49 <LOD <LOD 6.32± 0.92 Sludge2 <LOQ <LOQ <LOD <LOD <LOD <LOD 2.30± 0.31 Sludge3 <LOD <LOQ <LOD 0.94± 0.11 <LOD <LOD <LOQ Results (*) Concentrations in ng.g-1 Several BUVs were detected in marine sediments close to marine outfalls and sludges but no in beaches sand samples UV P and UV 329 were detected outfall marine sediments and sludges but were not quantified (< LOQs) marine sediments : UV 328 and UV 360 0.18 – 0.33 ng.g-1 sludges: 0.94 – 3.62 ng.g-1 Conclusions Remarks and trends Research and technology • Improvement of WWTPs treatments: New generation tratments Ultrafiltration, Nanofiltation, Advanced Oxidation, Inverse Osmosis, etc. • Metabolites identification: more selective detectors Q-ToF, Orbit Trap, etc. Social •Consumption control of pharmaceuticals and drugs •Collection control of pharmaceuticals in containers •Use of biodegradable pharmaceuticals (Green Pharmacy) ¿Quiénes somos? www.gi.ulpgc.es/aqma/ Gracias por su atención G DAD DE LAS PALMAS DE GRAN CANARIA I 1 I