Nuevas estrategias para la determinación de polisiloxanos en muestras ambientales

Abstract

Los metilsiloxanos volátiles (VMS) constituyen un nuevo grupo de contaminantes cuya presencia en el medio ambiente ha suscitado en los últimos años una especial atención debido a que presentan una elevada persistencia, capacidad de bioacumulacion y provocan efectos tóxicos y potencialmente cancerígenos en los organismos vivos. Hasta el momento, los datos disponibles sobre su presencia y distribución en el medio ambiente son muy limitados y, por tanto, existe un gran interés por conocer el impacto real que provocan estos contaminantes. Además, el análisis de estos compuestos en muestras ambientales conlleva serias dificultades debido a su elevada volatilidad y a la contribución como contaminación de fondo a las muestras. En base a esta problemática, el objetivo de esta tesis es el desarrollo de nuevos métodos de análisis para la determinación de VMS mediante la cromatografía de gases acoplada a espectrometría de masas (GC-MS), y estudiar su presencia y distribución en muestras ambientales de diferente naturaleza.

Debido a que los VMS son compuestos de elevada volatilidad, en esta tesis se han desarrollado métodos de análisis empleando la técnica HS-SPME para el análisis de VMS en aguas fluviales y mejillones. También se utilizaron discos de extracción en fase sólida (SPE disk) de C18 de pequeño formato (5,5mg/1ml) para el anàlisis de la fase disuelta de aguas residuales. Para el análisis de la fase particulada del agua residual, además de suelos y lodos se utilizó la extracción con n-hexano y purificación del extracto con cartucho de SPE de sílice (100mg/1ml). En esta tesis también se ha abordado el análisis de VMS en aire mediante el uso de cartuchos de isolute ENVI+ para la retención de los analitos. Se aplicó la inyección de grandes volúmenes con la técnica Concurrent solvent recondensation-large volume injection (CSR-LVI), para incrementar sensibilidad de la determinación en todos los métodos establecidos.

Los métodos desarrollados fueron aplicados al análisis de diferentes tipos de muestras, como suelos urbanos, lodos de depuradoras, aguas residuales sin tratar y tratadas, aire de exterior e interior y mejillones. En todas las muestras, las concentraciones encontradas de VMS mostraron un elevado predominio de los VMS cíclicos respecto a los lineales, siendo el decametilciclopentasiloxano (D5) el compuesto mayoritario. En general, las matrices más contaminadas con VMS fueron las aguas residuales y lodos de depuradoras, mientras que los niveles más bajos se encontraron en agua fluvial y suelos urbanos. El estudio de VMS en mejillones como bioindicadores de contaminación ha permitido detectar la presencia de estos compuestos en aguas de la costa catalana y determinar las zonas que presentan un mayor grado de contaminación.

Volatile methylsiloxanes (VMS) constitutes a new group of pollutants that has attracted special attention in recent years, because of their high persistence, bioaccumulation capacity, toxicity and potentially carcinogenic effects in living organisms. So far, data available about their presence and distribution in the environment are very scarce and therefore, studying the real impact caused by these contaminants is very interesting. On the other hand, the analysis of these compounds in environmental samples is very difficult due to their high volatility and their presence as background contaminants in the samples. Based on these facts, the aim of this work was the development of new analytical methods for the determination of VMS by gas chromatography coupled to mass spectrometry (GC-MS), and studying their presence and distribution in different types of environmental samples.

Due to their high volatility, the analysis of VMS in river waters and mussels was carried out applying the HS-SPME technique. For the analysis of the dissolved phase of wastewaters, C18 solid phase extraction disks cartridges in small format (5.5 mg / 1 ml) were used. For analysis of the particulate phase of the wastewaters, soils and sludge samples, extraction with n-hexane followed by purification of the extract with silica SPE cartridge (100 mg / 1 ml) was used. The analysis of VMS in ambient air was carried out using isolute ENVI + cartridges for the sampling. Concurrent solvent recondensation-large volume injection (CSR-LVI) technique was used to increase sensitivity of the determination.

The developed methods were applied to the analysis of different types of samples, such as urban soil, sewage sludge, wastewaters, indoor and outdoor air and mussels. In all the samples, a high prevalence of cyclic VMS were found with decamethylcyclopentasiloxane (D5) as the major component. In general, matrices with the higher pollution levels were wastewaters and sewage sludges, while the lowest levels were found in river waters and urban soils. The use of mussels as bioindicators of pollution allowed the detection of methylsiloxanes in the Catalan coast seawater identifying the areas with higher pollution.