Evaluación del riesgo en humedales costeros mediterráneos de la presencia de contaminantes químicos orgánicos = Evaluation of the risk in Mediterranean coastal wetlands derived from the presence of organic contaminants

Resumen

El rápido incremento de la población urbana ha traído asociado una intensa presión en el medioambiente circundante. Actualmente, la franja costera en la mayoría de países europeos es el área que ha experimentado un mayor desarrollo socioeconómico. Algunas pinceladas obtenidas de distintas fuentes dan una idea global de la importancia del crecimiento demográfico de estas zonas. Hoy en día, 3 mil millones de personas –alrededor de la mitad de la población mundial- viven a menos de 200 kilómetros de la costa. Dos quintas partes de las ciudades con poblaciones de entre 1 y 10 millones están localizadas cerca de la costa. En Bélgica, Portugal y España, la densidad de población en los 10 kilómetros más próximos a la línea costera es el doble que en las zonas del interior. Alrededor de 70 de los 455 millones de ciudadanos de la Unión Europea (incluyendo los nuevos Estados miembros), esto es, el 16% de la población vive en municipios costeros, aunque la costa representa sólo el 11% del total de la superficie de la Unión Europea. La costa mediterránea de España, junto con la de Irlanda, sufre el crecimiento poblacional más rápido de Europa, incrementándose más del 50% en la última década. Además 1,7 millones de casas en España, la mayoría localizada a lo larga de la costa, son segundas residencias. Durante muchos años, la gestión de estas áreas se ha focalizado en satisfacer las necesidades de la creciente población, en detrimento de los ecosistemas. En estos últimos años, los contaminantes emergentes, como medicamentos y drogas de abuso, han centrado la atención de los científicos, porque son buenos indicadores de éste desarrollo antropogénico, ya que sus concentraciones aumentan a la par que la población. En el medio ambiente, éstas sustancias y sus efectos tóxicos potenciales son un área prioritaria de investigación dentro de la química medioambiental [Richardson et al. 2011]. Un mejor conocimiento de la incidencia y el destino final de los medicamentos vertidos al medioambiente ayudará a una correcta evaluación del riesgo en las cuencas hidrográficas, humedales y otros ecosistemas relacionados. La Fig. A1 muestra como estos contaminantes llegan al medioambiente, principalmente a través de su excreción por la orina de humanos y animales, y de los tratamientos realizados en acuicultura. Los medicamentos y drogas de abuso son ubicuos en efluentes de depuradoras así como en aguas superficiales y potables [Ferrer et al. 2010, Pailler et al. 2009]. Las aguas residuales son reconocidas mundialmente como una de las principales fuentes de contaminación medioambiental, habiendo incrementados los vertidos durante las tres últimas décadas. En muchos casos, estas aguas residuales no son procesadas apropiadamente, bien por una falta de plantas depuradoras o por una sobresaturación de las mismas. Esta última situación es típica en la Comunidad Valenciana (España), donde hay un enorme incremento de la población durante el verano debido al turismo. Además, esta temporada coincide con una época de escasez de lluvias, que pone en jaque la calidad del agua. Un volumen de agua insuficiente hace la dilución y la canalización de estos contaminantes más difícil [Ginebreda et al. 2010) y como consecuencia de esto, los contaminantes llegan a las aguas naturales, suponiendo una amenaza para el medio acuático. Esta circunstancia es particularmente critica en las capas de estáticas de agua en lagos y humedales que cubren el litoral valenciano, ya que estas áreas protegidas juegan un papel importante como reserva de agua, en el control de las inundaciones, recarga de acuíferos, etc. [EEA 2012]. Además, estos humedales protegidos son un hábitat de una gran biodiversidad, siendo puntos clave para las aves migratorias. El incremento de la presión humana y el desarrollo socio-económico han causado, durante el siglo XX, la desaparición de la mitad de los humedales del mundo, amenazando seriamente la futura conservación de estos ecosistemas. Según pudimos comprobar al comenzar ésta tesis, la incidencia de estos contaminantes en humedales naturales no había sido estudiada con anterioridad ni tampoco se había procedido la determinación simultánea de estas sustancias en los tres compartimentos medioambientales: agua, suelo y sedimento, y solamente unos pocos estudios analizaban simultáneamente agua y sedimentos [ Yang et al. 2011, Silva et al. 2011, Kim et al. 2007a] o agua y suelos [ Tso et al. 2011, Raich-Montiu et al. 2007 ]. Al abordar esta tesis, ya existían un cierto número de publicaciones sobre la determinación de medicamentos y drogas en el agua [Kasprzyk-Hordern et al. 2008a, González-Mariño et al. 2010, López-Serna et al. 2013]. Los métodos propuestos se basaban en la extracción en fase sólida (SPE) o microextracción en fase sólida (SPME) para el enriquecimiento del analito, y cuantificación mediante cromatografía líquida acoplada a la espectrometría de masas en tándem (LC-MS/MS) o derivatización seguida de cromatografía de gases acoplada a la espectrometría de masas (GC-MS). Sin embargo, los métodos para la extracción y cuantificación de medicamentos a niveles trazas en matrices sólidas (ej. suelos y sedimentos) eran escasos. Una posible razón para la falta de métodos analíticos para suelos y sedimentos es la complejidad de sus interacciones con medicamentos o drogas, las cuales pueden tener, dependiendo del pH, carga neutra, catiónica, aniónica o anfótera. Por tanto, sus propiedades físico-químicas tales como Log Kow, absorción y adsorción a sólidos o su degradación puede cambiar con el pH. Más aún, las interacciones específicas (intercambio catiónico, puentes catiónicos, complexación superficial, quelación de metales, etc.) pueden enlazar estos contaminantes con la materia orgánica y arcillas, haciendo de los sedimentos y/o suelos un depósito de estos compuestos (ej.: fluoroquinolonas y tetraciclinas) y dificultando su extracción. Esto corrobora la necesidad de desarrollar nuevos métodos analíticos para estudiar éstas matrices. Teniendo en cuenta ésta situación, el objetivo global de ésta tesis doctoral fue dar una visión general de la calidad de las aguas de algunos parques naturales de la Comunidad Valenciana, tratando de descubrir si la presencia de medicamentos y drogas supone un riesgo para la fauna acuática de estas áreas protegidas. Por tanto, la metodología que se uso en la elaboración de esta tesis fue: 1. Desarrollo y validación de metodologías analíticas basada en PLE y extracción en fase sólida seguida de cromatografía líquida acoplada a espectrometría de masas en tándem (LC-MS/MS) para la determinación de medicamentos de distintas clases terapéuticas y drogas de abuso en muestras de agua, suelo y sedimento. 2. Estudiar las concentraciones, distribución y destino de estos contaminantes antropogénicos en humedales costeros mediterráneos de la Comunidad Valenciana (L´Albufera de Valencia y el Marjal de Pego-Oliva), tratando de determinar el origen y si hay algún patrón detrás de distribución espacial de estos compuestos. 3. Evaluar la amenaza que suponen estos compuestos para la fauna acuática, basado en los datos toxicológicos disponibles (determinados en laboratorios o estimados por ordenador) de medicamentos y drogas. Los organismos diana pertenecían a los tres diferentes niveles de la cadena trófica, para obtener una imagen completa del potencial impacto de estas sustancias para el medio acuático.