González-Naranjo, V. (2013) Efectos sinérgicos en el análisis ecotoxicológico del ibuprofeno. Aproximación cuantitativa del riesgo ambiental. PhD thesis, Instituto IMDEA Agua.
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Abstract
Los microcontaminantes orgánicos, ya sean emergentes o prioritarios, se encuentran en multitud de muestras ambientales a causa, fundamentalmente, de la baja eficiencia de las plantas de tratamiento de aguas residuales en su eliminación. Pueden aparecer tanto en las aguas superficiales debido a los vertidos de los efluentes de estas plantas, como en el suelo y en las aguas subterráneas debido al uso de estos efluentes para el riego de cultivos y a las prácticas de abonado con purines o con lodos de depuradora. Consecuentemente, el estudio de la presencia de estos compuestos en el medio ambiente se hace necesario para conocer la presión que ésta supone. Dentro del grupo que engloba estos contaminantes, se ha seleccionado un medicamento de elevado consumo a nivel mundial, el ibuprofeno, el cual no aparece como un contaminante individual en el medio, sino que se encuentra combinado con otros compuestos. Partiendo de esta hipótesis, en esta Tesis Doctoral se ha planteado, en primer lugar, estimar la movilidad del ibuprofeno en el suelo para determinar su disponibilidad en distintos medios naturales y determinar los comportamientos sinérgicos del compuesto en suelo y agua cuando aparece mezclado con otros contaminantes orgánicos, para finalmente cuantificar el riesgo ambiental asociado a este contaminante emergente en medio terrestre y acuático. La movilidad del ibuprofeno se estudió mediante ensayos de adsorción y desorción, definiendo así una fijación moderada para el compuesto en el suelo y una adsorción reversible, lo cual demuestra que puede encontrarse disponible tanto en el propio suelo como en las masas de agua que pueda alcanzar por lixiviación. La toxicidad en agua, analizada para las mezclas de ibuprofeno con PFOA (ácido perfluorooctanoico), atrazina y triclosán sobre la microalga verde Pseudokirchneriella subcapitata, mostró tendencias al sinergismo cuando el medicamento se hallaba presente. En el caso del suelo, la toxicidad fue determinada para el ibuprofeno y el PFOA, actuando de manera individual y en su combinación binaria, sobre la planta superior Sorghum bicolor. Se estudiaron los efectos sobre la elongación de las raíces en los primeros días de crecimiento y sobre la emisión de fluorescencia de la clorofila a. El perfil toxicológico predominante fue también la sinergia. Una vez definida la toxicidad para las distintas combinaciones de contaminantes trabajadas y sobre el organismo acuático y el organismo terrestre, se cuantificaron los riesgos ambientales mediante el cálculo de los cocientes de riesgo (HQ, Hazard Quotient). Las concentraciones toxicológicas a utilizar se obtuvieron mediante tres métodos: Adición de Concentración, Acción Independiente y el Índice de Combinación. Tras analizar los resultados se pudo concluir que el ibuprofeno es un compuesto móvil en el suelo, por lo que es necesario estudiar su toxicología en medios acuáticos y terrestres; que en ambos medios se presentan sinergias cuando este medicamento se encuentra combinado con otros contaminantes emergentes y prioritarios y que por tanto, el uso de un modelo capaz de tener en cuenta en el cálculo de las toxicidades estas sinergias, como es el Índice de Combinación aquí empleado, es necesario para obtener de manera precisa la información toxicológica de estas mezclas. Y finalmente, que el análisis de los procesos fotosintéticos de una planta superior, como la fluorescencia de la clorofila a, es una herramienta fácil, económica y eficaz para el cálculo de riesgos ambientales en el suelo. The organic micropollutants, emerging or priority, have been found in a lot of environmental samples, mainly due to they are not completely removed in the wastewater treatment plants. They appear in surface waters because of the discharges of effluents from these plants, and in soils and groundwater due to the use of reclaimed water in crop irrigation or due to the application of sewage sludge and manures like fertilizers on agricultural soils. Consequently, is necessary to know the environmental contamination which their presence supposes. In the group of these pollutants, ibuprofen, a pharmaceutical with high worldwide consumption, has been selected. It does not only appear alone in the environment, but also appear combined with other compounds. From this hypothesis, in this Thesis has been proposed, first, estimate the ibuprofen mobility in the soil to determine its availability in different natural media, determinate the synergic behaviors which take place in soil and water when ibuprofen is mixed with other organic compounds, and finally to quantify the environmental risk of this emerging pollutant in aquatic and terrestrial environments. The mobility of the ibuprofen was studied by carrying out adsorption and desorption experiments, which showed a moderate fixation in soil and a reversible adsorption, demonstrating its availability in the soil and in the groundwater by lixiviation. The water toxicity, analyzed for mixes of ibuprofen, PFOA (perfluorooctanoic acid), atrazine and triclosan on the green microalgae Pseudokirchneriella subcapitata, showed synergistic trends when the compound was present in the studied combinations. In the soil, the toxicity was determined for ibuprofen and PFOA, individually and combined between them, on the high plant Sorghum bicolor. The root elongation and the emission of the chlorophyll a fluorescence were studied. The main toxicological profile was the synergy. When all the toxicities were defined on both organisms, the environmental risks were quantified by calculating the Hazard Quotients, HQ. The toxicological concentrations were calculated by applying three different methods: Concentration Addition, Independent Action and the Combination Index. We concluded that the ibuprofen is a mobile compound in soils, so the toxicity in aquatic and terrestrial environments should be studied; in both environments the synergistic behavior occurs when ibuprofen is combined with emerging or priority pollutants, and, therefore, the application of a model which takes into account the synergic behavior in the toxicity calculation, as the Combination Index used in this work, is necessary. And finally, that the photosynthetic processes analysis in a high plant, as the chlorophyll a fluorescence, is an easy, economic and efficient tool to assess the environmental risk in soils.
| Item Type: | Thesis (PhD) |
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| Additional Information: | Los tutores de esta Tesis han sido: Irene de Bustamante Gutiérrez y Ana Karina Boltes Espínola. La calificación obtenida ha sido de Sobresaliente Cum Laude. Fecha de lectura: 16/10/2013 |
| Subjects: | Q Science > QD Chemistry |
| Divisions: | Faculty of Engineering, Science and Mathematics > School of Chemistry |
| Depositing User: | Users 15 not found. |
| Date Deposited: | 19 Dec 2013 14:35 |
| Last Modified: | 09 Feb 2023 16:26 |
| URI: | http://eprints.imdea-agua.org:13000/id/eprint/372 |
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