Sustancias perfluoradasPFSA, PFCA, FOSA, N-MeFOSA y N-EtFOSA, desarrollo de metodologías analíticas y aplicación a muestras medioambientales

Resumen

Las sustancias perfluoradas (PFAS), y más concretamente los perfluoroalquil sulfonatos (PFSA), los perfluoroalquil carboxilatos (PFCA) y las perfluorooctano sulfonamidas (FOSA), engloban un grupo de contaminantes emergentes que presentan características de persistencia, se distribuyen globalmente en el medio ambiente y pueden causar efectos adversos en los organismos vivos. Estas sustancias, debido a sus inusuales propiedades hidrofóbicas, lipofóbicas y de resistencia al calor, han sido utilizadas desde los años 50 en numerosas aplicaciones industriales y comerciales. La limitada existencia de estudios referentes a este tipo de compuestos, junto a sus propiedades toxicológicas y bioacumulativas y su inclusión en la legislación encaminada a la restricción de su comercialización y uso, justifican la necesidad de su control y seguimiento. Por ello, en este trabajo de investigación, se ha desarrollado y validado un método analítico efectivo para el estudio de PFAS a nivel traza en muestras ambientales, consistente en una extracción mediante combinación de agitación, ultrasonicación y centrifugación seguida de una purificación mediante la técnica de extracción en fase sólida. La determinación de las sustancias perfluoradas de interés, incluyendo PFSA, PFCA y FOSA se llevó a cabo mediante cromatografía de líquidos de alta presión acoplada a espectrometría de masas. Es importante señalar que una fuente potencial de emisión de las sustancias perfluoradas son las estaciones de depuración de aguas residuales (EDAR). Teniendo en cuenta que la utilización de biosólidos procedentes de EDAR en la agricultura es considerada una de las opciones más sostenibles para gestionar este tipo de residuos, su aplicación como enmienda agrícola podría causar una removilización de estos compuestos recalcitrantes y constituir una posible entrada de PFAS a la cadena trófica. Por ese motivo, una vez optimizada la metodología analítica, se determinó el contenido de sustancias perfluoradas en veinte muestras de lodos procedentes de EDAR distribuidas por toda la geografía nacional. Posteriormente, la metodología desarrollada permitió investigar la transferencia de estos compuestos a distintos compartimentos medioambientales como resultado de la aplicación de biosólidos como enmienda agrícola en suelos. Primeramente, se estudió la capacidad de lixiviación y escorrentía de PFAS, mediante ensayos de semicampo, a partir de suelos enmendados con biosólidos. Un elevado potencial de movilidad a través del suelo mediante aguas de lixiviación y escorrentía fue observado para el perfluorooctano sulfonato, PFOS. Los niveles de PFOS en el agua de escorrentía fueron superiores a los encontrados en el agua de lixiviación, lo que podría sugerir que los fenómenos de escorrentía constituyen una ruta preferencial de transporte para este compuesto. A continuación, mediante sistemas de suelo multiespecie MS3 se estudió la presencia y transferencia de estos contaminantes en el suelo e invertebrados del suelo. La aplicación de biosólidos conteniendo PFAS contribuyó al incremento de sustancias perfluoradas en el suelo y a la acumulación de estos compuestos en lombrices (Eisenia andrei). Posteriormente se investigó la transferencia y distribución de PFAS en plantas de espinaca (Spinacia oleracea), tomate (Solanum lycopersicum L.) y maíz (Zea mays) cultivadas en suelo enmendado con biosólidos o en suelo con una elevada contaminación. Una predominante acumulación de los compuestos de cadena larga se observó en las raíces mientras que los compuestos de cadena corta se acumulaban principalmente en las partes aéreas. Por último, se llevó a cabo una evaluación del riesgo asociado a la aplicación agrícola de biosólidos como enmienda orgánica, en relación a dos sustancias seleccionadas: PFOS y ácido perfluorooctanoico (PFOA). Los resultados de esta evaluación sugieren que en las condiciones ensayadas, el riesgo se considera adecuadamente controlado.