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Nuevas tecnologías

para el análisis de

contaminantes

emergentes

Máster Universitario en Gestión Sostenible y

Tecnologías del Agua

Trabajo Fin de Máster

Autor: Duna

Nombre y Apellidos: Luján Calap

Tutor/es: Julio LLorca Porcel y Nuria Boluda Botella

Julio 2015

A mi abuela

I

ÍNDICE

ÍNDICE DE TABLAS ....................................................................... III

ÍNDICE DE FIGURAS ................................................................... VII

SIGLAS Y ABREVIATURAS ...................................................... VIII

RESUMEN .......................................................................................... X

1. INTRODUCCIÓN ................................................................. 1

1.1 PROBLEMÁTICA GENERAL ......................................................... 2

1.2 PROBLEMÁTICA DEL AGUA EN ESPAÑA ................................ 4

2. MARCO TEÓRICO ............................................................. 6

2.1 CLASIFICACIÓN DE LOS CONTAMINANTES

EMERGENTES ................................................................................................... 6

2.2 EFECTOS: ALTERADORES ENDOCRINOS ............................. 10

2.3 FUNCIONAMIENTO DE LA CROMATOGRAFÍA ................... 13

2.3.1 FUENTES DE IONIZACIÓN ............................................................................. 13

2.3.2 ANALIZADORES ................................................................................................ 17

3. OBJETIVOS ........................................................................ 19

4. METODOLOGÍA ............................................................... 20

4.1 TECNOLOGÍAS UTILIZADAS ..................................................... 20

4.1.1 SBSE-TD-GC-MS ................................................................................................ 20

4.1.2 HPLC-MS/MS ...................................................................................................... 22

4.1.3 GC-MS................................................................................................................... 23

4.2 PREPARACIÓN DE MUESTRAS .................................................. 25

4.2.1 PREPARACIÓN DE COMPUESTOS ORGÁNICOS APOLARES PARA EL

ANÁLISIS SBSE. ................................................................................................................... 25

4.2.2 PREPARACIÓN DE BIFENILO Y ÓXIDO DE BIFENILO PARA EL

ANÁLISIS SBSE .................................................................................................................... 29

II

4.2.3 PREPARACIÓN DEL GLIFOSATO PARA LA DERIVATIZACIÓN Y SPE

ON-LINE. 33

4.3 DESARROLLO DEL MÉTODO .................................................... 37

5. RESULTADOS .................................................................... 47

5.1 VALIDACIÓN COMPUESTOS ORGÁNICOS APOLARES ..... 47

5.1.1 REPETIBILIDAD Y REPRODUCIBILIDAD. ................................................. 47

5.1.2 CÁLCULO DE LA INCERTIDUMBRE ........................................................... 55

5.1.3 DETERMINACIÓN DE LA TRAZABILIDAD. .............................................. 64

5.2 VALIDACIÓN DEL BIFENILO Y ÓXIDO DE BIFENILO ....... 68

5.2.1 REPETIBILIDAD Y REPRODUCIBILIDAD .................................................. 68


5.2.3 DETERMINACIÓN DE LA TRAZABILIDAD ............................................... 83

5.3 VALIDACIÓN DEL GLIFOSATO. ................................................ 89

5.3.1 REPETIBILIDAD Y REPRODUCIBILIDAD .................................................. 89


5.3.3 DETERMINACIÓN DE LA TRAZABILIDAD ............................................... 95

6. CONCLUSIÓN .................................................................... 97

7. BIBLIOGRAFÍA ........................................................................... 98

III

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 2.1 Alteradores endocrinos, usos y exposición. ............................................................. 12

Tabla 2.2 Tipos de fuentes de ionización más comunes para acoplamiento de cromatografía

con MS ...................................................................................................................................... 16

Tabla 4.1 Compuestos presentes en el patrón........................................................................... 25

Tabla 5.1 Compuestos orgánicos apolares ............................................................................... 47

Tabla 5.2 Repetibilidad en agua de mar. Nivel: 1 ng/L ............................................................ 49

Tabla 5.3 Reproducibildad en agua de mar. Nivel: 1 ng/L....................................................... 49

Tabla 5.4 Repetibilidad acenafteno en agua de continental. Nivel: 1 ng/L .............................. 50

Tabla 5.5 Reproducibilidad acenafteno en agua continental. Nivel: 1 ng/L ............................ 50

Tabla 5.6 Repetibilidad acenafteno en agua de residual. Nivel: 1 ng/L ................................... 51

Tabla 5.7 Reproducibilidad acenafteno en agua residual. Nivel: 1 ng/L ................................. 51

Tabla 5.8 Repetibilidad acenafteno en agua de mar. Nivel: 10 ng/L ....................................... 52

Tabla 5.9 Reproducibilidad acenafteno en agua de mar. Nivel: 10 ng/L ................................. 52

Tabla 5.10 Repetibilidad acenafteno en agua continental. Nivel: 10 ng/L ............................... 53

Tabla 5.11 Reproducibilidad acenafteno en agua continental. Nivel: 10 ng/L ........................ 53

Tabla 5.12 Repetibilidad acenafteno en agua residual. Nivel: 10 ng/L .................................... 54

Tabla 5.13 Reproducibilidad acenafteno en agua continental. Nivel: 10 ng/L ........................ 54

Tabla 5.14 Valores del coeficiente w ....................................................................................... 56

Tabla 5.15 Incertidumbre para la preparación de la disolución 200 mg/L ............................... 57

Tabla 5.16 Incertidumbre para la preparación de la disolución 1 mg/L ................................... 57

Tabla 5.17 Incertidumbre para la preparación de la disolución 10 µg/L .................................. 58

Tabla 5.18 Incertidumbre para la preparación de la disolución 1 ng/L .................................... 58

Tabla 5.19 Incertidumbre para la preparación de la disolución 200 mg/L ............................... 59

Tabla 5.20 Incertidumbre para la preparación de la disolución 1 mg/L ................................... 59


Tabla 5.22 Incertidumbre para la preparación de la disolución 10 ng/L .................................. 60

Tabla 5.23 Incertidumbre total en agua de mar. Nivel: 1 ng/L ................................................ 61

Tabla 5.24 Incertidumbre total en agua de mar. Nivel: 10 ng/L .............................................. 61

Tabla 5.25 Incertidumbre total acenafteno en agua continental. Nivel: 1 ng/L ....................... 62

Tabla 5.26 Incertidumbre total acenafteno en agua continental. Nivel 10 ng/L ...................... 62

Tabla 5.27 Incertidumbre total acenafteno en agua residual. Nivel: 1 ng/L ............................ 63

IV

Tabla 5.28 Incertidumbre total acenafteno en agua residual.Nivel: 10 ng/L ........................... 63

Tabla 5.29 Trazabilidad acenafteno en agua continental. Nivel: 1 ng/L .................................. 65

Tabla 5.30 Trazabilidad acenafteno en agua continental. Nivel:10 ng/L ................................. 65

Tabla 5.31 Trazabilidad acenafteno en agua residual. Nivel: 1 ng/L ....................................... 66

Tabla 5.32 Trazabilidad acenafteno en agua residual. Nivel: 10 ng/L ..................................... 66

Tabla 5.33 Trazabilidad acenafteno en aguade mar. Nivel: 1 ng/L .......................................... 67

Tabla 5.34 Trazabilidad acenafteno en agua continental. Nivel: 10 ng/L ................................ 67

Tabla 5.35 Repetibilidad bifenilo en agua de mar. Nivel: 10 ng/L .......................................... 68

Tabla 5.36 Reproducibilidad bifenilo en agua de mar. Nivel: 10 ng/L .................................... 68

Tabla 5.37 Repetibilidad bifenilo en agua continental. Nivel: 10 ng/L ................................... 69

Tabla 5.38 Reproducibilidad bifenilo en agua continental Nivel: 10 ng/L .............................. 69

Tabla 5.39 Repetibilidad bifenilo en agua residual. Nivel: 10 ng/L......................................... 70

Tabla 5.40 Reproducibilidad bifenilo en agua residual. Nivel: 10 ng/L .................................. 70

Tabla 5.41 Repetibilidad bifenilo en agua mar. Nivel: 250 ng/L ............................................. 71

Tabla 5.42 Reproducibilidad bifenilo en agua de mar. Nivel: 250 ng/L .................................. 71

Tabla 5.43 Repetibilidad bifenilo en agua continental. Nivel: 250 ng/L ................................. 72

Tabla 5.44 Reproducibilidad bifenilo en agua continental. Nivel: 250 ng/L ........................... 72

Tabla 5.45 Repetibilidad bifenilo en agua residual. Nivel: 250 ng/L....................................... 73

Tabla 5.46 Reproducibilidad bifenilo en agua residual. Nivel: 250 ng/L ................................ 73

Tabla 5.47 Repetibilidad óxido de bifenilo en agua de mar. Nivel: 10 ng/L ........................... 74

Tabla 5.48 Reproducibilidad óxido de bifenilo en agua de mar. Nivel: 10 ng/L ..................... 74

Tabla 5.49 Repetibilidad óxido de bifenilo en agua continental. Nivel: 10 ng/L ..................... 75

Tabla 5.50 Reproducibilidad óxido de bifenilo en agua continental. Nivel: 10 ng/L .............. 75

Tabla 5.51 Repetibilidad óxido de bifenilo en agua residual. Nivel: 10 ng/L .......................... 76

Tabla 5.52 Reproducibilidad óxido de bifenilo en agua residual. Nivel: 10 ng/L ................... 76

Tabla 5.53 Repetibilidad óxido de bifenilo en agua de mar. Nivel: 250 ng/L ......................... 77

Tabla 5.54 Reproducibilidad óxido de bifenilo en agua de mar. Nivel: 250 ng/L ................... 77

Tabla 5.55 Repetibilidad óxido de bifenilo en agua continental. Nivel: 250 ng/L ................... 78

Tabla 5.56 Reproducibilidad óxido de bifenilo en agua continental. Nivel: 250 ng/L ............ 78

Tabla 5.57 Repetibilidad óxido de bifenilo en agua residual. Nivel: 250 ng/L ........................ 79

Tabla 5.58 Reproducibilidad óxido de bifenilo en agua residual. Nivel: 250 ng/L ................. 79

Tabla 5.59 Incertidumbre de pesado de las soluciones madre ................................................. 80

Tabla 5.60 Incertidumbre para la preparación de la disolución de 10 ng/L ............................. 80

V

Tabla 5.61 Incertidumbre para la preparación de la disolución de 0.2 mg/L y 0.02 mg/L ...... 80

Tabla 5.62 Incertidumbre para la preparación de la disolución de 0.02 mg/L ......................... 80

Tabla 5.63 Incertidumbre total (bifenilo + óxido de bifenilo) en agua de mar. Nivel 0.01 µg/L

.................................................................................................................................................. 81


.................................................................................................................................................. 81

Tabla 5.65 Incertidumbre total (bifenilo + óxido de bifenilo) en agua continental. Nivel 0.01

µg/L .......................................................................................................................................... 81

Tabla 5.66 Incertidumbre total (bifenilo + óxido de bifenilo) en agua continental. Nivel 0.25

µg/L .......................................................................................................................................... 81

Tabla 5.67 Incertidumbre total (bifenilo + óxido de bifenilo) en agua residual. Nivel 0.01 µg/L

.................................................................................................................................................. 82

Tabla 5.68 Incertidumbre total en agua residual. Nivel 0.01 µg/L ........................................... 82

Tabla 5.69 Trazabilidad bifenilo en agua continental. Nivel: 10 ng/L ..................................... 83

Tabla 5.70 Trazabilidad bifenilo en agua continental. Nivel: 250 ng/L ................................... 83

Tabla 5.71 Trazabilidad bifenilo en agua residual. Nivel: 1 ng/L ............................................ 84

Tabla 5.72 Trazabilidad bifenilo en agua residual. Nivel: 250 ng/L ........................................ 84

Tabla 5.73 Trazabilidad bifenilo en agua de mar. Nivel: 10 ng/L............................................ 85

Tabla 5.74 Trazabilidad bifenilo en agua de mar. Nivel: 250 ng/L.......................................... 85

Tabla 5.75 Trazabilidad óxido de bifenilo en agua continental. Nivel: 10 ng/L ...................... 86

Tabla 5.76 Trazabilidad óxido de bifenilo en agua continental. Nivel: 250 ng/L .................... 86

Tabla 5.77 Trazabilidad óxido de bifenilo en agua residual. Nivel: 10 ng/L ........................... 87

Tabla 5.78 Trazabilidad óxido de bifenilo en agua residual. Nivel: 250 ng/L ......................... 87

Tabla 5.79 Trazabilidad óxido de bifenilo en agua de mar. Nivel: 10 ng/L ............................. 88

Tabla 5.80 Trazabilidad óxido de bifenilo en agua de mar. Nivel: 250 ng/L ........................... 88

Tabla 5.81 Repetibilidad glifosato en agua continental. Nivel: 0.05 µg/L ............................... 89

Tabla 5.82 Reproducibilidad glifosato en agua continental. Nivel: 0.05 µg/L ........................ 89

Tabla 5.83 Repetibilidad glifosato en agua potable. Nivel: 0.05 µg/L ..................................... 90

Tabla 5.84 Reproducibilidad glifosato en agua potable. Nivel: 0.05 µg/L .............................. 90

Tabla 5.85 Repetibilidad glifosato en agua continental. Nivel: 2 µg/L .................................... 91

Tabla 5.86 Reproducibilidad glifosato en agua continental. Nivel: 2 µg/L ............................. 91

Tabla 5.87 Repetibilidad glifosato en agua potable. Nivel: 2 µg/L .......................................... 92

Tabla 5.88 Reproducibilidad glifosato en agua potable. Nivel: 2 µg/L ................................... 92

VI

Tabla 5.89 Incertidumbre por pesada de la solución madre. .................................................... 93

Tabla 5.90 Incertidumbre para la preparación de la disolción 10 mg/L ................................... 93


Tabla 5.92 Incertidumbre total glifosato en agua potable. Nivel: 0.05 µg/L ........................... 94

Tabla 5.93 Incertidumbre total glifosato en agua continental. Nivel: 2 µg/L .......................... 94

Tabla 5.94 Incertidumbre total glifosato en agua potable. Nivel: 0.05 µg/L ........................... 94

Tabla 5.95 Incertidumbre total glifosato en agua potable. Nivel: 2 µg/L ................................ 94

Tabla 5.96 Trazabilidad glifosato en agua continental. Nivel 0.05 µg/L ................................. 95

Tabla 5.97 Trazabilidad glifosato en agua continental. Nivel 2 µg/L ...................................... 95

Tabla 5.98 Trazabilidad glifosato en agua potable. Nivel 0.05 µg/L ....................................... 96

Tabla 5.99 Trazabilidad glifosato en agua potable. Nivel 2 µg/L ............................................ 96

VII

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1.1 Vías de entrada de contaminantes emergentes .......................................................... 3

Figura 1.2 Distribución física de la escasez de agua en las principales cuencas de los ríos más

importantes del mundo ............................................................................................................... 4

Figura 2.1 Retardantes de llama bromados (Wit, 2002) ............................................................. 6

Figura 2.2 Rango de aplicación de las fuentes API en función de la polaridad y el peso

molecular del analito. ............................................................................................................... 14

Figura 2.3 Esquema de un espectrómetro de masas con analizador de triple cuadrupolo ....... 18

Figura 4.1 Esquema del análisis por SBSE .............................................................................. 21

Figura 4.2 Esquema de los componentes de un cromatógrafo de líquidos .............................. 22

Figura 4.3 Esquema del funcionamiento de la cromatografía de gases acoplada a un detector

de masas “GC-MS”. ................................................................................................................. 38

Figura 4.4 Espectro de masas de la Terbutrina. Iones mayoritarios 226,185 y 170 ................. 38

Figura 4.5 Editor del método Triple cuadrupolo asociado a MS. ............................................ 39

Figura 4.6 Pinchazo del patrón “ Cipermetrinas + Mixto 2 + PONS” .Cromatograma con la

abundancia de todos los iones presentes en el patrón ............................................................. 40

Figura 4.7 Presencia de los tres iones mayoritarios.................................................................. 41

Figura 4.8 Ampliación del cromatograma anterior .................................................................. 41

Figura 4.9 Pico del cromatograma donde se encuentras presentes los 3 iones ........................ 42

Figura 4.10 Transiciones de la Terbutrina. Iones hijos ............................................................ 43

Figura 4.11 Presencia de la Terbutrina y Cipermetrinas .......................................................... 43

Figura 4.12 Introducción de la Terbutrina en el método. ......................................................... 44

Figura 4.13 Ruptura del ion mayoritario en función de la energía aplicada. ........................... 45

Figura 4.14 Desarrollo del método final ................................................................................... 46

VIII

SIGLAS Y ABREVIATURAS

APCI: Ionización química a presión atmosférica

API: Atmospheric Pressure Ionization

APPI: Fotoionización a presión atmosférica

BFRs: Retardantes de llama bromados

CE: Contaminantes emergentes

Cf: Concentración final

Ci: Concentración inicial

CI: Ionización química

CIS: Centro de investigación superior

CPs: Parafinas cloradas

dCf: (Incertidumbre multipiclicado por la concentración final)

dCi: (Incertidumbre multipicada por la concentración inicial)

dCi: Error del patrón

DDT: Dicloro difenil tricloroetana

dVf: Error del matraz

dVi: Error de la pipeta

EDAR: Estación depuradora de aguas residuales

EI: Impacto electrónico

ESI: Electrospray

FS: Full scan

GC-MS: Cromatografia de gases- detector de masas

HPLC: High Performance Liquid Cromatography

LC: Cromatografía liquida

LC-MS: Cromatografia líquida- detector de masas

MRM: Multiple reaction monitoring

MS/MS: Masas-masas

n: número de muestras

PAHs: Hidrocarburos aromáticos policíclicos

PCAs: Policlorados

IX

PCB:Bifenilo policlorado

PDMS: Polidimetilsiloxano

PFCs: Compuestos perfluorados

PI: Patrón interno

PPCPs: Productos farmacéuticos y de higiene personal

QqLIT: Cuadrupolo trampa de iones lineal

QqQ:Triple cuadrupolo

QqTOF: Cuadrupolo tiempo de vuelo

s: Desviación estándar

RSD: desviación estándar relativa

SBSE: Stir bar soportive extraction

SIM: Selected reaction monitoring

SRM: Selected Reaction Monitoring)

TD-GC-MS: cromatografía de gases acoplada a espectrometría de masas

u: Incertidumbre de preparación

UPLC: Ultra-High Performance Liquid Chromatography

UV: ultravioleta

Vf: Volumen final

Vi: Volumen inicial

w: Factor de corrección

X

Resumen

Hay un creciente interés sobre los contaminantes emergentes (CE). Son compuestos con

varios orígenes y naturalezas químicas, y su presencia en el medio ambiente o las

consecuencias de dicha presencia, no se han tenido en cuenta plenamente, causando

problemas ambientales y riesgos para la salud. Estos compuestos se propagan en el medio

ambiente y se han detectado en aguas subterráneas e incluso en el agua potable.

En el presente trabajo se revisan las distintas clases de contaminantes emergentes

desarrollando nuevas metodologías de análisis para lograr, de una forma rápida y robusta, el

análisis rutinario de compuestos orgánicos emergentes. El objetivo es realizar puestas a punto

y validaciones basadas en las siguientes metodologías: cromatografía de gases/líquida

acoplada a espectometría de masas con desorción térmica.

Palabra claves: Contaminantes emergentes. Alteradores endocrinos. Validación.

Cromatografía.

Abstract

There is a growing interest on emerging contaminants (EC). They are compounds with several

origins and chemical natures, and their presence in the environment, or the consequences of

such presence, have not been fully noticed, causing environmental problems and health risk.

These compounds are spread in the environment and have been detected in water sources,

underground waters and even in drinking water.

In this research the different classes of emerging contaminants are reviewed, developing new

methods of analysis to achieve a robust and fast way to do routine analysis of emerging

organic compounds. The aim is to tune and validations based on the following methods:

gas/liquid chromatography coupled to mass spectrometry with thermal desorption.

Key words: Emerging pollutants. Endocrine disruptor. Validation. Chromatography.

1. INTRODUCCIÓN

1

1. Introducción

Los contaminantes emergentes son compuestos de distinto origen y naturaleza química cuya

presencia en el medio ambiente ha pasado en gran parte inadvertida. Son compuestos de los

cuales se sabe relativamente poco o nada acerca de su presencia e impacto en los distintos

compartimentos ambientales y en el hombre y que, por tanto, precisan investigación.

En los últimos años, los denominados contaminantes emergentes (o microcontaminantes) han

despertado un notable interés. Son compuestos de diverso origen y naturaleza química, cuya

presencia y consecuencias en el medio ambiente han pasado inadvertidas. Están presentes en

aguas en bajas concentraciones – de ngL-1

a μgL-1

- y son considerados muy perjudiciales para

la salud humana y el medio ambiente, ya que pueden causar diversos efectos en los

organismos, tales como toxicidad crónica, disrupción endocrina y bioacumulación (Virkutyte

et al., 2010). Se consideran emergentes debido a que no se encuentran aún regulados, o están

siendo sometidos a un proceso de regulación (Barceló & López de Alda, 2008). Estos

compuestos se pueden clasificar en seis grupos (Virkutyte et al., 2010): retardantes de llama

bromados, parafinas cloradas, pesticidas polares, compuestos perfluorados, fármacos y

productos de higiene personal y drogas. Los estudios sobre contaminantes emergentes son

relativamente escasos y recientes, por lo que los conocimientos acerca de su presencia e

impacto sobre el medio ambiente y la salud humana se encuentran aún en fase de desarrollo.

Se ha demostrado que existe una relación entre la exposición a estos contaminantes y

variaciones en el metabolismo, problemas en el crecimiento y fertilidad, y feminización en

varios tipos de organismos (Pal et al., 2010). Debido a la importancia de los efectos sobre

actividades hormonales, los estudios sobre los efectos en humanos han ido en aumento,

encontrando relaciones entre la exposición durante el embarazo o a edades tempranas y

diversos efectos sobre el desarrollo de órganos que pueden crear efectos permanentes (Lyche

et al., 2011).

2

1.1 Problemática general

El volumen total de agua en la Tierra es de aproximadamente 1.400 millones de km3 de los

cuales sólo el 2,5%, o alrededor de 35 millones de km3, corresponde a agua dulce. La mayor

parte del agua dulce se presenta en estado de agregación sólido, ubicado en la región antártica

y en Groenlandia, o en profundos acuíferos de aguas subterráneas. Las principales fuentes de

agua para uso humano son los lagos y ríos, la humedad del suelo y las cuencas de

aguas subterráneas relativamente poco profundas. La parte aprovechable proveniente de esas

fuentes es aproximadamente de sólo 200.000 km3 de agua, es decir menos del 1% del total de

agua dulce y sólo el 0,01% de toda el agua del planeta. La gran parte de esa agua disponible

está ubicada lejos de las poblaciones humanas, lo que complica aún más las cuestiones

relativas a su aprovechamiento. Por lo que la gestión que se haga de ese agua es un factor

crítico para el mantenimiento y desarrollo de la vida humana en la Tierra. Los tres principales

factores que causaron un aumento en la demanda de agua en el siglo pasado fueron el

crecimiento demográfico, el desarrollo industrial y la expansión del cultivo de regadío. Lo que

llevó a la aparición de reglamentos y una planificación para gestionar y aprovechar el agua

disponible teniendo en cuenta la demanda futura de la misma.

Pero el énfasis puesto en el abastecimiento de agua, combinado con una débil aplicación de

los reglamentos, limitó la eficacia de la ordenación de los recursos hídricos, especialmente en

las regiones en desarrollo. Por lo que actualmente los responsables de la adopción de políticas

pretenden centrarse en la gestión de la demanda, recalcando la importancia de utilizar una

combinación de medidas que garanticen suficiente abastecimiento de agua para diferentes

sectores (Directiva 2000/60/EC).

Teniendo en cuenta todo esto, existe un hecho preocupante y es que virtualmente no existe

fuente de agua destinada al uso humano que no esté contaminada con xenobióticos o

compuestos sintetizados por el hombre en el laboratorio, la mayoría de ellos introducidos en

el medio ambiente en los últimos 100 años. En el mundo se conocen alrededor de 70 millones

de sustancias químicas (Directiva 2008/105/EC) de las cuales alrededor de 100.000 se usan

habitualmente en la vida diaria, tanto en hogares, industrias como agricultura (Directiva

2013/39/EC).

3

Además ingresan en el mercado cada año entre 500 y 1000 sustancias nuevas, generándose

entre 300 y 400 millones de toneladas de desechos peligrosos.

Estos productos químicos se introdujeron sin tener en cuenta los posibles efectos adversos

sobre el medio ambiente y/o la salud humana.

Además en el informe de la Comisión mundial sobre el agua en 1999 se puso de manifiesto

que la mitad de los principales ríos del planeta están gravemente agotados y contaminados por

lo que degradan y contaminan los ecosistemas y amenazan la salud y el sustento de las

personas que dependen de ellos. Por esto es de vital importancia el estudio tanto cualitativo

como cuantitativo de los contaminantes que se encuentra en las aguas destinadas al uso

humano y en las fuentes de contaminación de las mismas.

La incorporación de contaminantes al medio ambiente tiene lugar por diferentes vías, tanto

directas, a través de descargas a las aguas superficiales desde las estaciones depuradoras de

agua residual (EDAR) o la industria, como indirectas mediante filtraciones, empleo de abonos

en agricultura, excrementos de animales, uso de piensos en acuicultura etc.

De forma esquemática en la Figura 1.1 se representan las posibles rutas de entrada de los

contaminantes en el medio ambiente, pudiéndose observar las fuentes de contaminación, la

forma de introducción en el medio y cómo podrían aparecer en el agua de bebida.

Figura 1.1 Vías de entrada de contaminantes emergentes

4

1.2 Problemática del agua en España

Si nos centramos en la problemática del agua en España, es muy significativo que, según el

Centro de Investigaciones Sociológicas (CIS), la escasez de agua parece un problema actual o

de futuro a un 96,6 % de la población española. En un estudio más reciente a nivel europeo, la

calidad del agua representa un problema serio para el 72% de los españoles encuestados

(Kelly et al., 2004). Estos datos están en consonancia con la realidad que vive nuestro país, ya

que como se puede comprobar en la Figura 1.2 España es el país europeo con mayor escasez

de agua.

Una de las posibles medidas que se propone para paliar los efectos negativos de esta escasez,

sería la reutilización del agua ya que es una alternativa medioambientalmente necesaria frente

a otros métodos que conllevan un mayor consumo energético e impacto medioambiental.

Las EDAR son instalaciones bastante estandarizadas, se diferencian unas de otras más en el

tamaño que en las operaciones que en ellas se realizan. Sin duda la composición media de las

aguas que reciben también es muy similar, sin embargo existen grandes diferencias en los

componentes minoritarios de las mismas. Entre estos componentes se encuentran compuestos

orgánicos procedentes de productos farmacéuticos, de limpieza o de cuidado personal, así

como plaguicidas de diversos tipos. Teniendo en cuenta que en la actualidad solo existen

normas de calidad ambiental para 45 sustancias denominadas como prioritarias por la

Figura 1.2 Distribución física de la escasez de agua en las principales cuencas de los ríos más importantes

del mundo

5

Directiva 2013/39/EC de la Unión Europea, y el número de contaminantes introducidos en el

medio ambiente va aumentando de forma continua, existen todavía un gran desconocimiento

acerca del resto de contaminantes que no están legislados y en cuyo interés se están centrando

las investigaciones actualmente, denominados emergentes.

Dadas las bajas concentraciones en que se encuentran estos contaminantes en los sistemas

naturales, su análisis requiere el uso de metodologías y técnicas analíticas específicas, que se

caracterizan por su alta sensibilidad y selectividad. En este sentido, y como una de las líneas

de investigación del presente proyecto, se ha desarrollado nuevos métodos analíticos para la

determinación de diversos grupos de compuestos considerados contaminantes emergentes.

Las medidas legislativas que se han ido adoptando progresivamente para evitar la

contaminación química del agua y los riesgos que se derivan de ella han contribuido a paliar

parcialmente esta situación. Sin embargo, la creciente demanda de agua y el descubrimiento

continuo de nuevos contaminantes potencialmente peligrosos dejan clara la necesidad de

seguir investigando en todas aquellas áreas que puedan contribuir a proteger la salud humana

y la del medio ambiente, conseguir un uso sostenible del agua y atenuar los efectos de la

sequías y el cambio climático (Petrovic et al., 2002).

Evidentemente, la eliminación total de este tipo de contaminación no es fácil debido a la gran

actividad humana y uso de este tipo de compuestos en la vida ordinaria. Ahora bien, sí se

pueden adoptar medidas y mecanismos que tiendan a disminuir en la medida de lo posible los

efectos de la misma en el medio ambiente, en especial en los ecosistemas acuáticos. En este

sentido, la mejora de los sistemas de tratamiento en las EDARs constituye un aspecto

fundamental en la reducción del impacto ambiental. Ello permitiría la eliminación total o

parcial de muchos de los contaminantes emergentes que actualmente no se eliminan con los

tratamientos convencionales.

2. MARCO TEÓRICO

6

2. Marco teórico

En este apartado se describe toda la información necesaria que permite tener un conocimiento

global sobre el tema de estudio.

2.1 Clasificación de los contaminantes emergentes

Como ya se ha mencionado, dentro del término genérico de contaminantes emergentes se

encuentran una gran variedad de productos de diverso origen y naturaleza química. A

continuación se desarrolla la clasificación englobando todos los tipos de contaminantes

emergentes.

I. Retardantes de llama bromados

Los retardantes de llama bromados (BFRs) son compuestos empleados como aditivos o

reactivos en una amplia variedad de polímeros. También se utilizan en una gran variedad de

productos de consumo, como pueden ser el material electrónico y los materiales de

construcción.

En la actualidad se producen unas 20-25 clases de BFRs, siendo tres de ellas las más

importantes: Tetrabromobisfenol A, Hexabromociclododecano y Difenil-éteres

polibrominados (Wit, 2002). La estructura de estos compuestos se muestra en la Figura 2.1.

Figura 2.1 Retardantes de llama bromados (Wit, 2002)

7

Estos productos se han encontrado en una gran variedad de muestras tanto humanas y

animales, así como medioambientales. Aunque no está completamente demostrado, existen

serios indicios sobre sus posibles efectos adversos, como disrupción endocrina y cáncer

(Barceló & López de Alda, 2008).

II. Parafinas cloradas

Las parafinas cloradas (CPs) son formulaciones industriales formadas por mezclas

extremadamente complejas de alcanos de cadena lineal policlorados (PCAs), con un número

de átomos de carbono entre 10 y 30 y un contenido en cloro entre el 30-70 % de su masa

(Kenne & Ahlborg, 1996).

Se clasifican en función de la longitud de la cadena carbonosa en tres categorías (Castells et

al., 2003):

a) Cadena corta (C10-C13): SCCPs (Short-Chain Chlorinated Paraffins).

b) Cadena intermedia (C14-C17): MCCPs (Medium-Chain Chlorinated Paraffins).

c) Cadena larga (C20-C30): LCCPs (Longe-Chain Chlorinated Paraffins).

No tienen un origen natural conocido, siendo solubles en agua y con una fuerte tendencia a

adsorberse en sedimentos. La mayor peligrosidad se encuentra en las parafinas cloradas de

cadena corta y un contenido en cloro de un 60 %, ya que están catalogadas como posibles

carcinógenos humanos (Barceló & López de Alda, 2008). Su análisis y determinación

presenta grandes dificultades debido a la complejidad de las mezclas y a la escasez de

patrones individuales.

8

III. Pesticidas polares

Los pesticidas son compuestos orgánicos de carácter antropogénico, los cuales representan un

elevado peligro para la salud de las personas, la flora y fauna, y el medio ambiente.

Actualmente se conocen alrededor de 16 millones de pesticidas diferentes y cada año se

sintetizan, aproximadamente, 250.000 nuevos compuestos. Aunque los pesticidas se regularon

hace décadas, el problema radica en sus productos de degradación (la mayoría de ellos

polares), prácticamente ignorados hasta la actualidad, pero que pueden resultar más tóxicos

incluso que los productos de partida.

Estos compuestos se emplean para el control de plagas tanto en agricultura como en industria,

clasificándose en: herbicidas (hierbas), insecticidas (insectos), fungicidas (hongos y mohos),

rodenticidas (roedores), molusquicidas (moluscos).

La estructura química de los pesticidas es muy diversa, siendo los grupos más importantes los

siguientes (Biziuk et al., 1996):

a) Carbamatos: eficaces herbicidas, insecticidas y fungicidas, son altamente

biodegradables. El carbaril y la carbenzima son de los más empleados.

b) Cloroacetanilidas: pre-herbicidas para controlar la proliferación de la maleza. El

metaloclor fue uno de los primeros pesticidas que se detectó en las aguas subterráneas

y superficiales.

c) Clorofenoxiácidos: herbicidas para uso agrícola, en las actividades forestales y de

control de la maleza, tienden a absorberse en el suelo. Ejemplos más comunes de este

tipo de compuestos son bentazona y triclopyr.

d) Organoclorados: insecticidas agrícolas, altamente persistentes en el medioambiente,

son hidrófobos, tienen muy baja solubilidad y son conocidos por su alta toxicidad. Los

compuestos de este tipo que se encuentran más frecuentemente en el agua son el 1,1,1-

tricloro-2,2-bis(4-clorofenil) etano (DDT), la dieldrina, el lindano y el metoxicloro.

e) Organofosforados: insecticidas que actúan como neurotóxicos.

f) Piretroide: insecticidas, son hidrofóbicos y pueden ser persistentes en el

medioambiente.

g) Triazinas: herbicidas selectivos. Algunos ejemplos de triazinas son la cianazina, la

atrazina, y la simazina, estos dos últimos son persistentes y solubles en agua.

9

IV. Compuestos perfluorados

Los compuestos perfluorados (PFCs), son un grupo de sustancias químicas con una cadena

hidrofóbica lineal de carbonos completamente fluorados, unida a diversos grupos hidrofílicos.

Entre los compuestos perfluorados, los más dañinos los siguientes (Fromme et al., 2009).

a) PFOS (sulfonato de perfluorooctano)

b) PFOA (Ácido perfluorooctanoico)

V. Fármacos y productos de higiene personal

Los productos farmacéuticos y de higiene personal (PPCPs) son un amplio grupo de

compuestos químicos empleados en el cuidado de la salud humana y animal. Los fármacos

son los contaminantes emergentes que más interés ha suscitado y han sido objeto de estudios

más exhaustivos. Debido a sus propiedades físico-químicas y a las características de los

suelos, estas sustancias pueden alcanzar aguas subterráneas, contaminando los acuíferos o

permanecer retenidas en los suelos. El control de los productos farmacéuticos es muy

complejo; su origen no radica en las industrias dedicadas a su producción, que se encuentran

perfectamente reguladas y controladas, si no, en el uso por parte de las personas, que vierten

constantemente fármacos y restos de los mismos, haciendo que sea algo casi imposible de

controlar (Barceló & López de Alda, 2008).

Los fármacos más prescritos en medicina son los analgésicos/antiinflamatorios, tales como

ibuprofeno, diclofenaco, y los antiepilépticos, sin olvidarse que el uso de productos

farmacéuticos en veterinaria, agricultura,ganadería y avicultura ha ido en aumento en los

últimos años. Los grupos farmacéuticos que se consideran actualmente más peligrosos son:

a) Antibióticos.

b) Medios de contraste en Rayos X: Son muy persistentes y no son eliminados en las

plantas de tratamiento de aguas convencionales.

c) Citostáticos: Presentan propiedades carcinogénicas, mutagénicas o embriogénicas,

siendo al igual que el caso anterior no eliminados en las depuradoras.

d) Estrógenos: Pueden producir feminización, hermafroditismo y disminución de la

fertilidad.

10

VI. Drogas

En los últimos años las drogas ilícitas han destacado como contaminantes emergentes de

interés. Los diversos tratamientos realizados en las plantas depuradoras son ineficientes para

la recuperación de estos compuestos.

Los estudios realizados para detectar las drogas de abuso en las aguas son relativamente

escasos (Petrovic et al., 2003), centrándose estos trabajos en la cocaína, estimulantes

anfetamínicos, opiáceos y cannabis.

2.2 Efectos: alteradores endocrinos

Los disruptores endocrinos son sustancias químicas capaces de alterar el equilibrio hormonal.

Actúan a dosis muy bajas, presentan distintos mecanismos de actuación y comprenden un

gran número de sustancias con estructuras químicas muy diferentes.

El término disruptor endocrino –tomado del inglés endocrine disruptor chemical- define un

conjunto diverso y heterogéneo de compuestos químicos capaces de alterar el equilibrio

hormonal. El catálogo de disruptores endocrinos es muy amplio y crece día a día,

comprendiendo desde productos químicos sintetizados por el hombre hasta sustancias que se

encuentran de manera natural en el medio ambiente.

Los mecanismos de actuación de los disruptores endocrinos estudiados hasta la fecha incluyen

(Prombo et al., 2002):

o Mimetizar la acción de las hormonas, por ejemplo, los que actúan como estrógenos se

denominan estrógenos ambientales, entre estos se encuentran el DDT, algunos PCBs y

muchos fitoestrógenos.

o Antagonizar la acción de las hormonas, por ejemplo los antiestrógenos o anti-

andrógenos.

o Alterar su patrón de síntesis y metabolismo.

o Modular los niveles de los receptores correspondientes.

11

Aunque las pautas de presentación de los efectos de estas sustancias varían según la especie y

son específicas de cada sustancia química. Se pueden formular cuatro enunciados generales:

1. Los efectos de los contaminantes pueden ser distintos sobre el embrión, el feto, el

organismo perinatal, niños o adultos.

2. Los efectos se manifiestan con mayor frecuencia en la progenie que en el progenitor

expuesto

3. El momento de la exposición en el organismo en desarrollo es decisivo para

determinar el carácter, la gravedad y su evolución.

4. Aunque la exposición crítica tenga lugar durante el desarrollo embrionario, las

manifestaciones pueden ser evidentes hasta la madurez del individuo.

A continuación se recogen algunos hechos relacionados con la exposición a los diferentes

disruptores endocrinos:

o Aumento de cáncer de mama y de ovario.

o Aumento de cáncer de próstata y testículo.

o Aumento significativo de los trastornos de carácter reproductivo en los últimos 40

años.

o Descenso de más de 50% en el contaje espermático entre 1940 y 1990.

o Aumento de la endometriosis. Actualmente afecta al 10-20% de las mujeres de

Estados Unidos.

o Hasta 1920 solo había registrados 20 casos en el mundo.

Hay que destacar que los efectos sobre la salud humana de la exposición a este tipo de

sustancias están muy poco estudiados ya que hay más de 100.000 sustancias químicas

artificiales registradas, y este número aumenta en más de 1.000 sustancias cada año. A este

hecho se une el que no se conoce lo suficientemente bien el sistema endocrino, dada la

complejidad de este.

12

En los últimos 50 años, la sustancias químicas sintéticas han adquirido omnipresencia en el

medio ambiente de forma que es imposible encontrar un ser humana que no tenga en su

organismos restos de al menos alguno de los numerosos disruptores endocrinos, en cantidades

apreciables. Los más habituales son el DDT (o sus productos de descomposición) y los PCB´s

(Luis.M, 2014).

En la siguiente tabla se resumen algunos de los alteradores endocrinos más conocidos así

como sus usos, vías de exposición humana y aparición en el medio ambiente.

Tabla 2.1 Alteradores endocrinos, usos y exposición.

SUSTANCIAS UTILIZACIÓN EXPOSICIÓN HUMANANA EXPOSICIÓN MEDIO

AMBIENTE

DBT (ftalato)

Plastificante empleado en

juguetes, laca de pelo, colas,

recubrimientos, perfumes, etc..

Alimentos (envases), juguetes,

cosméticos, cola, trabajadores

durante la fabricación

-

Bisfenol A

Resina en empastes y

recubrimientos dentales,

alimentos enlatados

Alimentos

-

PBB Compuesto ignífugo Exposición de trabajadores durante

la fabricación

Producción (aguas

residuales) y como

residuos

PCB Equipos eléctricos, sistemas

hidráulicos, pinturas, plásticos Alimentos

Emisión en la producción

y en fase de residuo

Resorcinol Fabricación de adhesivos, tintas,

fármacos, etc..

Exposición a través de emisiones en

la producción y como residuo,

inhalación de humo de madera y

tabaco

Emisiones durante la

producción y en la fase

de residuo

Estireno Fabricación de adhesivos, tintas,

cosméticos y fármacos

Alimentos (aditivos, envases),

juguetes, emisiones de vehículos

Emisiones durante la

producción y en la fase

de residuo

Tributilestaño

Pinturas fungicidas, conservante

de la madera, desinfectante y

como biocida para sistemas de

refrigeración

Trabajadores durante la producción

En la producción,

aplicación y como

residuo

Percloroetileno

Limpieza y desengrase de piezas

y superficies metálicas, limpieza

en seco

Exposición indirecta a través del

aire y alimentos

Emisiones durante

producción y uso

Endosulfan Utilización en agricultura Alimentos Emisiones durante el uso

y la producción

Nonilfenol

Materia prima para plásticos y

nonilfenoles

Polietoxilados

Envases y muestras

medioambientales

Producto de degadación

de los nonilfenoles

polietoxilados

13

2.3 Funcionamiento de la cromatografía

2.3.1 Fuentes de ionización

Impacto electrónico (EI)

La muestra llega a la fuente en forma gaseosa (o se vaporiza in situ, si se hace un análisis

directo por espectrometría de masas) y allí las moléculas son ionizadas por bombardeo con un

haz de electrones de elevada energía (Gross, 2014). El producto primario son iones de una

única carga positiva que se forman cuando los electrones de elevada energía se acercan

suficientemente a las moléculas como para causarles la pérdida de electrones por repulsión

electrostática. Sin embargo, la pequeña masa y la elevada energía cinética de los electrones

generados en la fuente provoca pequeños aumentos en la energía cinética de las moléculas

con las que chocan, de forma que éstas adquieren estados vibracionales y rotacionales

excitados. La subsecuente relajación tiene lugar normalmente mediante una elevada

fragmentación que da lugar a un gran número de iones positivos de diversas masas que son

menores (y en ocasiones mayores) que las del ión molecular.

Ionización química (CI)

El diseño de este tipo de fuente es muy similar a las de impacto electrónico, pero en este caso

los electrones generados no colisionan directamente con la muestra, sino con un gas reactivo.

Las moléculas gaseosas de la muestra se ionizan al colisionar con los iones producidos al

bombardear con electrones un exceso de gas reactivo (Gross, 2014). Los iones reactivos dan

lugar a reacciones de transferencia de protones o de hidruros con las moléculas de analito,

originando, respectivamente, iones moleculares protonados [M+H]+ o deprotonados [M-H]

-.

Normalmente se utilizan iones positivos, aunque la ionización química que origina iones

negativos se utiliza ocasionalmente en aquellos analitos que contienen átomos muy

electronegativos. Uno de los reactivos más comunes es el metano, aunque también se han

utilizado gases como propano, isobutano y amoníaco. Cada uno de ellos produce un espectro

diferente con el mismo analito, siendo en cualquier caso los espectros de ionización química

más sencillos (con menor fragmentación) que los espectros de impacto de electrones.

Para el acoplamiento con LC las fuentes más utilizadas son las de presión atmosférica (API-

Atmospheric Pressure Ionization).

14

La instrumentación para todas ellas es común, excepto la sonda por donde se introduce la

muestra. Se diferencian en el proceso de ionización y en las aplicaciones analíticas para las

que se emplean. Las ventajas de este tipo de fuentes fueron resumidas por Voyksner (Cole,

1997) en cuatro aspectos:

Permiten trabajar con volúmenes de líquido típicamente utilizados en LC

Son apropiadas para el análisis de compuestos no volátiles, polares y térmicamente

inestables

Son sensibles, ofreciendo límites de detección comparables a los obtenidos por GC-

MS

Son robustas y relativamente fáciles de manejar

A continuación se exponen los fundamentos de las principales fuentes API como son ESI,

APCI y APPI. Cada una de ellas se puede emplear para analitos con distintas características

químicas y físicas como se puede ver en la 2.2.

Figura 2.2 Rango de aplicación de las fuentes API en función de la polaridad y el peso molecular del

analito.

15

Electrospray (ESI)

Es la fuente de ionización más usada en LC-MS. Fue introducida en el campo de la

espectrometría de masas a finales de los años 70 (Thomson & Iribarne, 1979), principio de los

80 (Iribarne et al., 1983). Se basa en la aplicación de un fuerte campo eléctrico a presión

atmosférica a un líquido que fluye a través de un capilar metálico (aguja de nebulización) con

un caudal bajo (1 – 1000 μL min-1

). Este campo eléctrico se genera aplicando una diferencia

de potencial entre la aguja y un electrodo cilíndrico que la rodea y está separado de ella una

distancia de 0.3 - 2 cm. El campo eléctrico induce una acumulación de carga en la superficie

del líquido localizado al final de la aguja, de forma que éste se divide en pequeñas gotas

cargadas. Un gas inyectado con un bajo caudal permite que la dispersión del espray sea

limitada en el espacio. Estas gotas pasan después a través de una cortina de gas inerte

(generalmente N2) a alta temperatura para eliminar gran parte de las moléculas de disolvente,

de forma que disminuye el tamaño de las gotas y aumenta la densidad de carga. Cuando la

fuerza del campo en la superficie de la gota supera la energía de solvatación de los iones del

analito se produce la transferencia de dichos iones a la fase gaseosa. Finalmente, el proceso se

completará en el interior de un capilar que guiará a los iones del analito hacia el analizador.

Ionización química a presión atmosférica (APCI)

El efluente del HPLC es nebulizado y rápidamente evaporado mediante una corriente de

nitrógeno en una cámara a alta temperatura (350 – 550 ºC), de forma que el calor evapora el

disolvente y los analitos. Aunque las elevadas temperaturas de trabajo pueden degradar los

analitos, la alta velocidad de flujo del efluente del HPLC y el flujo de nitrógeno previenen la

ruptura de las moléculas (Gross, 2014). Un electrodo de descarga de corona proporciona un

haz de electrones que ionizan los gases de la fuente y los disolventes de la fase móvil. El

plasma de iones generado será el responsable de la ionización en fase gas de los analitos. Las

diferentes reacciones dependerán de la naturaleza del gas reactivo y del analito,

fundamentalmente la afinidad protónica en modo positivo. En modo negativo, menos usual, el

mecanismo de ionización es mediante la pérdida de un protón y/o captura de un electrón.

Puesto que la formación de iones se produce en fase gas, no es apropiada para compuestos no

volátiles o térmicamente lábiles. A diferencia del electrospray, APCI es una técnica que

requiere trabajar con altas velocidades de flujo del efluente del HPLC (≥ 1 mL/min), ya que

una baja velocidad de flujo podría generar problemas en la estabilidad del electrodo de

descarga de corona. Por lo tanto, APCI es menos susceptible de miniaturización.

16

Fotoionización a presión atmosférica (APPI)

Formalmente sería una APCI iniciada por fotoionización. El proceso de fotoionización

implica la absorción de energía radiante procedente de una fuente ultravioleta donde la

energía incidente es mayor que el potencial de ionización (PI) para la pérdida de un primer

protón por parte de la molécula de analito( Ham, 2008). Dicho proceso de fotoionización a

presión atmosférica conduce generalmente a la producción de iones moleculares (M+·),

observándose escasa fragmentación.

La ionización no depende de reacciones en fase gaseosa ni de la química ácido-base, por lo

que con APPI se pueden ionizar moléculas que no son ionizables por ESI o APCI o lo son con

baja sensibilidad. La eficacia es relativamente pobre en algunos casos debido a la absorción

de fotones por parte de los disolventes y otras especies.

Tabla 2.2 Tipos de fuentes de ionización más comunes para acoplamiento de cromatografía con MS

Tipo fuente Símbolo Muestra Analito GC

Impacto electrónico EI Gas,

líquido

Apolares y media

polaridad. Bajo peso

molecular

GC

Ionización química CI Gas,

líquido

Apolares y media

polaridad. Bajo peso

molecular

GC

Electrospray ESI Líquido Media polaridad. Peso

molecular bajo

GC

Ionización química a presión

atmosférica APCI

Líquido,

gas

Media polaridad. Peso

molecular medio.

LC,

GC

Fotoionización a presión

atmosférica APPI Líquido

Baja y media polaridad.

Peso molecular medio LC

Desorción/ionización por láser

asistida por una matriz MALDI

Líquido,

sólido

Baja y media polaridad.

Bajo y alto peso

molecular

LC

17

2.3.2 Analizadores

Una vez que los iones han sido producidos en fase gaseosa, deben ser separados según su

masa. Sin embargo, en vez de la masa, la propiedad física de los iones que miden los

analizadores de masas es la relación masa-carga (m/z). Uno de los parámetros más

característicos de los espectrómetros de masas es el poder de resolución (R = m/Δm), que se

define como la habilidad de distinguir entre dos masas que difieren muy poco en su relación

m/z. De forma muy general se dice que un instrumento será de alta resolución si R > 5000 y

de baja cuando R < 5000. Existen varios tipos de analizadores de masas (Hoffman &

Stroobant, 2007) de manera que la separación de los iones es función de su relación masa-

carga.

A parte, los modos de trabajo de cada uno de los analizadores pueden variar, así

instrumentos como el cuadrupolo simple o el sector magnético pueden trabajar en full scan

(FS) que es un barrido de todas las masas dentro de un rango seleccionado o en modo

monitoreo de una reacción seleccionada (SIM-selected reaction monitoring) donde se filtran

las masas de los compuestos deseados y el resto se envían fuera del proceso y no llegan al

detector. Pero actualmente los analizadores con los que se consiguen mejores prestaciones en

cuanto a sensibilidad y selectividad y son los que en general se están utilizando para la

cuantificación de contaminantes orgánicos (Petrovic et al., 2013) son los espectrómetros de

masas en tándem. Estos instrumentos fragmentan las moléculas originales de forma

controlada para producir determinados iones fragmento que son los que llegan finalmente al

detector. A este modo de trabajo se le conoce en general como espectrometría de masas en

tándem o masas-masas (MS/MS). Se pueden hacer varias fragmentaciones consecutivas con

analizadores como la trampa de iones o trabajar en modo monitoreo de reacciones

seleccionadas (SRM-Selected Reaction Monitoring) o modo monitoreo de reacciones

múltiples (MRM-multiple reaction monitoring) en el que para cada analito se van a analizar

varios fragmentos (normalmente dos o tres) provenientes de la molécula original. Esto último

se consigue con analizadores como el triple cuadrupolo (QqQ), el cuadrupolo tiempo de vuelo

(QqTOF) o el cuadrupolo trampa de iones lineal (QqLIT).

A continuación, se va a hacer una descripción del analizador que se ha empleado para llevar a

cabo los estudios que se describen en la presente trabajo, como es el triple cuadrupolo.

18

Triple cuadrupolo (QqQ o TQ)

El primer cuadrupolo (Q1) actúa como un filtro que selecciona y separa las moléculas

cargadas del resto de componentes que eluyen del cromatógrafo. El tercer cuadrupolo (Q3)

actúa también como filtro, pero en este caso de los fragmentos producidos por disociación que

llegan del segundo cuadrupolo (Q2), dejando pasar hacia el detector solo aquellas masas de

los fragmento seleccionados. El proceso de disociación que ocurre en el Q2, es inducido por

un gas ionizado y acelerado, de forma que colisiona con las moléculas de analito provocando

su fragmentación. Este tipo de fragmentación recibe el nombre de “disociación inducida por

colisiones”. Un esquema del instrumento se puede ver en la figura 2.3.

Estos instrumentos son robustos, de relativo bajo coste, fáciles de operar y son muy

selectivos. Además, permiten monitorizar un gran número de transiciones ión precursor →

ión fragmento en un único análisis. Sin embargo, la velocidad de escaneo limita el número de

transiciones que se pueden monitorizar simultáneamente con sensibilidad y precisión

adecuadas. Este número de transiciones depende del instrumento (del valor de dwell time con

el que opere el equipo). Por lo tanto, para obtener una buena resolución de los picos

cromatográficos se requiere que las transiciones ión precursor → ión fragmento sean

agrupadas en segmentos de tiempo (dependiendo del tiempo de retención esperado para los

analitos de interés). Esto supone una desventaja a la hora de ampliar el número de compuestos

que se analizan, puesto que para introducir una nueva transición en un método en uso el

operador a menudo tiene que reorganizar los segmentos de tiempo establecidos. Además, si el

nuevo compuesto eluye a un tiempo comprendido entre dos segmentos de tiempo, las

transiciones ión precursor → ión fragmento que lo identifican deben ser incluidas en ambos

segmentos (Hunter & Simons, 2008).

Figura 2.3 Esquema de un espectrómetro de masas con analizador de triple cuadrupolo

3. OBJETIVOS

19

3. Objetivos

El estudio de estos compuestos denominados contaminantes emergentes, se ha convertido en

obtejo prioritario para la Organización Mundial de la Salud (OMS) y para las agencias de

protección medioambiental (EPA). Es necesario el desarrollo de métodos analíticos que sean

muy selectivos y con elevada sensibilidad para conseguir una determinación óptima de estos

compuestos.

El presente trabajo tiene como objetivo puestas a punto y validaciones metodológicas en

diferentes matrices: agua residual, agua de mar y agua continental. En el caso de la validación

del glifosato las matrices en las cuales se realiza son dos: agua continental y agua potable.

Dichas validaciones están basadas en las siguientes técnicas:

- Cromatografía de gases acoplada a espectrometría de masas con triple cuadrupolo,

extracción con SBSE y desorción térmica (SBSE-TD-GC-MS). Esta técnica es

empleada para la validación de compuestos orgánicos apolares, como PAHS,

plaguicidas y PCB´s entre otros.

- Cromatografía liquida acoplada a espetrometría de masas con triple cuadrupolo. Esta

técnica es utilizada para la validación del glifosato.

- Cromatografía de gases acoplada a espectrometría de masas con desorción térmica

(simple cuadrupolo). Esta técnica es empleada para la validación del bifenilo y óxido

de bifenilo.

Entre los compuestos estudiados se ha dedicado especial atención a los siguientes: plaguicidas

apolares (organoclorados y organofosforados), bifenilos policlorados (PCBs), hidrocarburos

aromáticos policíclicos (PAHs) y otros compuestos, como el glifosato.

4. METODOLOGÍA

20

4. Metodología

En esta sección se procede a desarrollar el funcionamiento de la cromatografía, tanto de

gases como líquida ya que han sido utilizadas a lo largo del trabajo para poder validar los

contaminantes emergentes de nuestro interés, utilizando los equipos e instalaciones de la

empresa LABAQUA S.A.

4.1 Tecnologías utilizadas

4.1.1 SBSE-TD-GC-MS

El método se basa en la extracción de la muestra mediante Stir Bar Soportive Extraction

(SBSE) y posterior análisis mediante desorción térmica y cromatografía de gases acoplada

a espectrometría de masas (TD-GC-MS). Se ha seguido el método validado por

LABAQUA S.A (León et al., 2003). El método de SBSE se basa en el empleo de unas

barras cubiertas de polidimetilsiloxano que actúa como sorbente. Estas barras se

comercializan bajo el nombre de Twister (Gerstel, Mülheim an der Ruhr, Alemania), y se

han empleado las de dimensiones de 20 mm de longitud y 0.5 mm de espesor de film de

polidimetilsiloxano (PDMS) con un volumen de polímero de 50 µL. Previamente a su uso

las barras de PDMS son condicionadas en un tubo de termodesorción a 300ºC durante 4

horas con un fluido de helio de 50 mL/min.

El análisis de los compuestos extraídos por el Twister se realiza mediante

termodesorción directa en línea con un equipo de GC-MS. De acuerdo con el método

validado por LABAQUA S.A (León et al., 2003). La desorción de los Twister se lleva a

cabo en una unidad comercial de termodesorción TDS-2 (Gerstel, Mülheim an der Ruhr,

Alemania) connectada a un sistema de inyección con vaporización de temperatura

programada (PTV) CIS-4 (Gerstel, Mülheim an der Ruhr, Alemania) el inyector PTV se

encuentra instalado en un equipo Agilent 6890 gc-5973 MS (Agilent Technologies, Palo

Alto, CA, EEUU). La unidad TDS-2 está equipada con un automuestrador TDSA (Gerstel,

Mülheim an der Ruhr, Alemania) con capacidad para 20 tubos de termodesorción.

Tras la extracción los Twister se retiran de las muestras de agua, se secan suavemente

con papel absorbente y se introducen en tubos de vidrio de termodesorciñón. Dichos tubos

21

se colocan en la bandeja del automuestrador TDSA y son sucesivamente introducidos en el

módulo de termodesorción automáticamente. La temperatura se eleva hasta 280ºC en la

unidad TDS-2 durante 6 minutos bajo un fluido de helio de 75 mL/min en modo “solvent-

venting” siendo arrastrados los compuestos volatilizados hasta el módulo PTV. En dicho

módulo, se produce la crioconcentración de los mismos, disminuyendo la temperatura a

20ºC mediante nitrógeno líquido. La temperatura en el PTV se eleva finalmente a 280ºC y

los compuestos son introducidos en una columna HP-5 MS (Agilent Technologies, Palo

Alto, CA. EEUU) de 30 m de longitud x 0.25 mm de diámetro interno, con una película de

0.25 µm de grosor de 5% fenil – 95% polidimetilsiloxano. La columna se mantiene a 70ºC

durante 2 minutos. La detección se lleva a cabo usando una fuente de impacto electrónico

(EI+) en modo escaneo completo, en el rango de masa/carga 50 - 400, utilizando un ión

característico para la detección del pico de cada compuesto.

Figura 4.1 Esquema del análisis por SBSE

Detector

de masas

Columna

cromatográfica

Polidimetilsiloxano

PDMS

Cubierta de vidrio

Módulo de

termodesorción

22

4.1.2 HPLC-MS/MS

La cromatografía de líquidos de alta resolución (HPLC – High performance liquid

chromatography) es probablemente la técnica analítica de separación más utilizada

actualmente, debido a su sensibilidad, su fácil adaptación a las determinaciones

cuantitativas exactas y su idoneidad para la separación de especies no volátiles o

termolábiles. El tipo de cromatografía líquida más utilizada es la de reparto, en la que el

analito se distribuye entre la fase móvil líquida (generalmente un disolvente o mezclas de

disolventes polares) y una fase líquida (fase estacionaria generalmente apolar)

inmovilizada sobre la superficie de un sólido inerte según su polaridad. Generalmente, se

utiliza una elución en gradiente a alta presión, de modo que se trabaja con una mezcla de

dos o tres disolventes de polaridad distinta cuya proporción varía de forma programada

durante el análisis. En la figura 4.2 se muestra un esquema con los componentes de un

cromatógrafo de líquidos.

El método más usado para la introducción de la muestra utiliza válvulas de 6 vías con

bucles de volúmenes comprendidos entre 5 y 500 μL, que inserta ésta en la fase móvil que

suele ser mezcla de disolventes que varía en función del tipo de análisis a realizar. Los

detectores más empleados en cromatografía de líquidos son ultravioleta (UV), ultravioleta

visible (UV-vis) y de fluorescencia, aunque también se emplean otros como los detectores

de índice de refracción diferencial, amperométricos o de conductividad.

Figura 4.2 Esquema de los componentes de un cromatógrafo de líquidos

23

Los cromatógrafos de líquidos con detectores selectivos se han empleado para el análisis

de distinto tipo de contaminantes en variadas matrices, como por ejemplo PAHs en aguas y

suelos (Huenga et al., 2013) o plaguicidas en muestras biológicas (Fuke et al., 2002).

Aunque en la actualidad el acoplamiento con espectrometría de masas es la modalidad más

extendida ya que ofrece potentes prestaciones en términos de número de analitos a

determinar y sensibilidad, entre otros. Hoy en día también existen una gran variedad de

columnas cromatográficas para líquidos. La mayoría de ellas vienen preparadas para

trabajar en fase reversa en lugar de fase normal ya que se consigue mayor versatilidad

(Shao et al., 2002). Si tenemos en cuenta el tamaño de partícula se puede hablar de HPLC

si éste es igual o superior a 3,5 μm, y si contiene partículas inferiores a 2 μm,

cromatografía líquida de ultra resolución (Ultra-High Performance Liquid

Chromatography, UPLC). Este menor tamaño de partícula da lugar a un aumento de la

resolución, con picos más estrechos e incluso puede aumentar la sensibilidad. Además se

consiguen tiempos de análisis menores en comparación con los conseguidos por HPLC. La

hibridación de la espectrometría de masas con UPLC se ha utilizado con éxito para

desarrollar métodos para analizar contaminantes emergentes en distintos tipos de muestras

de agua (Gracia-Lor et al., 2012).

4.1.3 GC-MS

Tanto la GC como la LC con detectores selectivos se han empleado para el análisis

medioambiental y otros tipos de muestra. Pero en la actualidad el acoplamiento de estas

técnicas con la espectrometría de masas (GC-MS y LC-MS) mediante distintas interfases,

acapara gran parte de los métodos que se desarrollan para el análisis de contaminantes en

muestras medioambientales. La espectrometría de masas es una técnica basada, previa

ionización de la muestra, en la separación y registro de los iones producidos, según su

relación masa-carga, en un sistema de vacío. Las ventajas que presenta la espectrometría

de masas y que la convierten en técnica de referencia para el análisis de contaminantes en

matrices medioambientales son las siguientes:

Es cualitativa y cuantitativa.

Puede analizar mezclas complejas.

Posee gran sensibilidad.

Es universal y específica.

24

Presenta la posibilidad de determinar especies que coeluyen.

Puede proporcionar información estructural.

Proporciona información isotópica.

Es una técnica rápida.

El acoplamiento se produce a través de distintas interfases o fuentes de ionización, cuya

elección viene determinada por el tipo de cromatografía, tipo de muestra y las

características de los analitos tales como su polaridad y peso molecular. La idoneidad de

este acoplamiento es de gran relevancia ya que una adecuada ionización de los analitos es

la base para lograr un buen análisis y posterior detección de los mismos en el

espectrómetro de masas.

25

4.2 Preparación de muestras

4.2.1 Preparación de compuestos orgánicos apolares para el análisis SBSE.


(SBSE), realizada con una barra magnética la cual está cubierta de un polímero llamado

polidimetilsiloxano (Twister). El fundamento de este análisis es que los analitos son

absorbidos sobre el Twister hasta que se alcanza el equilibrio entre las dos fases. Una vez

alcanzado dicho equilibrio, la barra magnética es termodesorbida sobre un inyector PTV y

se analiza por cromatografía de gases con un detector de masas con triple cuadrupolo.

PREPARACIÓN DEL ENSAYO

En primer lugar se prepara el patrón “MIX 79” que contiene los compuestos que se quieren

analizar. Dicho patrón contiene los siguientes compuestos de interés:

Tabla 4.1 Compuestos presentes en el patrón

Cipermetrinas Dicofol PCB´s mix E-HCH HBCD POF

Bifenilo Quinoxifen PAH´s mix PCB´s dioxin like PBDES Oxido de bifenilo

Una vez ya se ha preparado el patrón, se realiza la preparación de muestras en las tres

matrices objeto del estudio: agua de mar, agua continental y agua residual.

I. Matriz : Agua continental

Preparación del Blanco (x 2)

100 µL de patrón interno de control de extracción de 10 ng/L

200 mL de agua de muestra.

Preparación de la solución 1 ng/L (x 2)

20 µL del patrón MIX 79 de 10 ng/L


200 mL de agua de muestra



100 µL patrón interno de control de extracción de 10 ng/L


26

II. Matriz: Agua residual




Preparación de la solución 1ng/L (x 2)








III. Matriz: Agua de mar


100 µL de patrón interno de control de extracción










27

Describiendo lo mencionado anteriormente de modo esquemático, en la preparación en

cada vaso de precipitados se añaden 200 ml de muestra y 100 µl de la disolución de patrón

interno de 10 µg/L. Posteriormente se introduce un Twister en cada una de las muestras,

se tapan los vasos con un vidrio y se mantienen agitados 24 horas a 500 r.p.m.

Una vez transcurrido el tiempo de agitación se recuperan los Twister con una barra-

imán, se enjuagan con agua Milli-Q y se secan cuidadosamente con un pañuelo de papel.

Cada uno de los Twister se coloca en un tubo de termodesorción en la bandeja del

inyector automático.

o Preparación de agua de mar normalizada

Se ha preparado 5 L agua de mar normalizada. El informe para prepararla está calculado

para 2 L, pero se han realizado los cálculos adecuados para preparar 5 litros por lo que la

fórmula final contiene las siguientes cantidades:

KCl: 1.715 g

CaCl2 x 2H2O: 2.69 g

NaCl: 75.35 g

Na2SO4: 21.7 g

o Preparación de las soluciones de calibración, verificación y patrones internos.

Para preparar las disoluciones mixtas de calibración y verificación serán usados sólidos

puros de los compuestos y/o disoluciones comerciales de algunos compuestos.

Preparación de las soluciones concentradas individuales.

Para los compuestos de los que sólo se disponga de sustancias puras se prepararán

soluciones concentradas individuales de aproximadamente 1000 ppm (mg/L) a partir de las

sustancias puras, son pesadas en la balanza de precisión y se disuelven en el disolvente

adecuado en cada caso.

Preparación de disoluciones intermedias de 1 mg/L en acetona.

A partir de las disoluciones concentradas individuales o de las disoluciones comerciales

(en función de lo que se disponga), se prepararán dos disoluciones intermedias siendo una

28

de calibración y otra de verificación de 1 ppm (mg/L) en acetona. Esto sirve para que se

preparare posteriormente las soluciones mixtas de calibración y verificación

Preparación de disoluciones de calibración y verificación en metanol.

Se preparan disoluciones de calibración y verificación de 10 µg/L en metanol a partir de

las disoluciones intermedias de 1 mg/L de calibración y verificación. Para ello, se

disuelben 100 µL de la disolución intermedia en acetona y se enrasa con metanol en un

matraz aforado de 10 mL.

Preparación de la disolución de patrón interno

La preparación del patrón interno de control de extracción se lleva a cabo mediante dos

disoluciones, una disolución madre y otra disolución de trabajo.

- Disolución madre de patrón interno de 10 mg/L en acetona.

Se prepara una disolución de 10 mg/L en acetona del patrón interno a partir de la

disolución comercial de dicho patrón.

- Disolución de trabajo del patrón interno de 10 µg/L.

Se prepara una disolución de trabajo de patrón interno de 10 µg/L en metanol a partir

de la disolución madre cuya concentración es de 10 mg/L.

Preparación recta de calibración y verificación

Se prepara una recta de calibración con siete puntos diferentes y con 4 puntos de

verificación a lo largo de la recta.

Una vez que se ha preparado ambas rectas, se introduce un Twister en cada uno de ellos,

se tapan los vasos con un vidrio y se agitan 24 horas a 500 r.p.m.

Por otro lado, en cada sesión de trabajo se prepara un blanco introduciendo 200 ml de

agua Milli-Q en un vaso de precipitados y añadiendo 100 µl de la disolución de patrón

interno de 10 µg/L. Posteriormente, al igual que en los pasos descritors anteriormente, se

introduce un Twister en el vaso, se tapa con un vidrio y se agita 24 horas a 500 r.p.m.

29

o Materiales utilizados

- Barras de agitación magnéticas (Twister) de 20mm de longitud cubiertas por 0.5 mm de

polidimetilsiloxano (PDMS).

- Agitadores magnéticos de 15 posiciones.

- Vasos de precipitados con capacidad suficiente para realizar el proceso de extracción.

- Material ordinario de laboratorio.

- Cromatografo Agilent 7000 GC/MS Tripe cuadrupolo.

o Tratamiento de los resultados

Se realiza la integración de los cromatogramas correspondientes a la calibración,

obteniéndose para cada compuesto una respuesta en cuentas de área para su respectivo ión

de cuantificación previamente seleccionado. Con los puntos de calibración se realizará la

curva de calibrado. La regresión de la curva ha de ser igual o superior a 0,990 (r2>0,990).

Con esta recta de calibrado se procesan los cromatogramas de las verificaciones

obteniéndose los resultados directamente en ng/L.

4.2.2 Preparación de bifenilo y óxido de bifenilo para el análisis SBSE


(SBSE), realizada con una barra magnética la cual está cubierta de un polímero llamado

polidimetilsiloxano (Twister). El método es exactamente el mismo que el descrito

anteriormente pero con la diferencia de que los compuestos son analizados por

cromatografía de gases con un simple cuadrupolo en lugar de triple cuadrupolo.


En primer lugar se prepara el patrón “BIFENILO + ÓXIDO DE BIFENILO” que contiene

los compuestos que se quieren analizar.

El proceso de preparación de las disoluciones necesarios para realizar el ensayo completo

es exactamente igual que las descritas en el apartado anterior, cambiando simplemente la

concentración que se necesita para llevar a cabo el análisis.

30

Una vez ya se ha preparado el patrón, se realiza la preparación de muestras en las tres

matrices objeto del estudio: agua de mar, agua continental y agua residual.



100 µL de patrón interno de control de extracción 0.2 mg/L


20 g NaCl


50 µL de patrón MIXTO (Bifenilo + Óxido de bifenilo)



20 g NaCl





20 g NaCl

II. Matriz: Agua residual




20 g NaCl





20 g NaCl

31





20 g NaCl

III. Matriz: Agua de mar




20 g NaCl





20 g NaCl





20 g NaCl

En cada matraz Erlenmeyer de 100 mL se ponen aproximadamente 20 gramos de cloruro

sódico (NaCl) y se adicionan 100 mL de la muestra. A continuación se añaden 100 µL de

las disoluciones de los patrones internos mixto cuya concentración es de 0.2 mg/L para

alcanzar una concentración de 200 ng/L. Se realiza la preparación de blancos de la matriz

utilizada y no se encuentra presencia de los compuestos analizados.

32

Para finalizar, se introduce el twister, y se tapa el matraz erlenmeyer con un tapón para

que la muestra no se evapore y se agita 24 horas a 500 r.p.m.

Una vez transcurrido el tiempo de agitación se recuperan los Twister con una barra-

imán, se enjuagan con agua Milli-Q y se secan cuidadosamente con un pañuelo de papel.

Cada uno de los twister se coloca en un tubo de termodesorción en la bandeja del

inyector automático, asegurándose que ambos extremos estén perfectamente sellados con

las juntas de goma.

o Preparación de las soluciones de calibración y verificación

A partir de disoluciones comerciales de los compuestos a analizar se preparan disoluciones

intermedias (disoluciones hijas) cuya concentración oscila entre 10 y 4 mg/L. A partir de

esta disolución intermedia se prepara una disolución de trabajo (disolución de calibración o

de verificación) con una concentración de 0.2 mg/L.

En caso de partir de patrones comerciales sólidos, se prepara una disolución cuya

concentración esté en torno a los 1000 mg/L (disolución madre), a partir de la cual se

prepara una disolución intermedia de 10 mg/L (disolución hija), a partir de la cual se

prepara la disolución de trabajo (disolución de calibración o de verificación), con una

concentración de 0.2 mg/L.

Las disoluciones de calibración y verificación (disoluciones de trabajo, hijas y madres) se

preparan a partir de patrones comerciales sólidos o en disolución distintos. Si se parte de

disoluciones comerciales, todas las disoluciones de calibración se preparan a partir de una

ampolla de disolución comercial, y todas las disoluciones de verificación se preparan a

partir de otra ampolla de disolución comercial distinta. Hay por tanto una ampolla de

disolución comercial de calibración, y otra ampolla distinta de verificación. De la misma

manera, en caso de trabajar a partir sólidos, se tiene un sólido comercial de calibración y

otro de verificación para cada compuesto a analizar.

33

Preparación recta de calibración y verificación

Se preparan ocho puntos diferentes de calibración y tres puntos de verificación a lo largo

de la recta. Posteriormente se adiciona una alícuota de 100 mL a un matraz erlenmeyer que

contenga aproximadamente 20 g de NaCl. Finalmente se añaden los 100 µL de patrón

interno de 0.2 mg/L.

o Materiales

Barras de agitación magnéticas (Twister) de 20mm de longitud cubiertas por 0.5

mm de polidimetilsiloxano (PDMS).

Agitadores magnéticos de 15 posiciones.

Vasos de precipitados para realizar el proceso de extracción.

Material ordinario de laboratorio.

Cromatografo Agilent 5973 inert (mass selective detector).

o Análisis cromatografico: condiciones de la termodesorción

Temperatura inicial del TDS: 40ºC.

Rampa de desorción: 60ºC/min. hasta 280ºC y se mantiene durante 8 minutos.

Temperatura de la línea de transferencia entre el TDS y el PTV: 300ºC.

Temperatura de crioenfoque: 30ºC.

Una vez finalizada la fase de desorción y crioenfoque se establece una rampa de

temperatura en el PTV de 12ºC/s hasta 280ºC y se mantiene hasta 3 minutos

4.2.3 Preparación del glifosato para la derivatización y SPE ON-LINE.

Este método se basa en someter muestras a una reacción de derivatización con FMOC-CL

(Sal), para formar un compuesto con el glifosato. Esta derivatización es a la cual

posteriormente se realiza una extracción en fase sólida previa (SPE ON-LINE) a su

inyección en el cromatógrafo de líquidos. La detección e identificación se realizara con un

masas-triple quadrupolo.

En cuanto a la extracción en fase sólida on-line (SPE ON-LINE), los principios de esta

técnica son los mismos que los del método tradicional, con la diferencia de que los analitos

de interés retenidos en el cartucho son arrastrados hacia la columna del cromatógrafo de

líquidos con la propia fase móvil del método de separación cromatográfico.

34




2 mL agua de pozo neutralizada con tiosulfato

10 µL de patrón interno “glifosato” de 10 µg/L

Preparación de la solución 0.05 µg/L (x 6)


50 µL del patrón MIXTO de 10 µg/L (glifosato + Ampa)

10 µL de patrón interno “glifosato” de10 µg/L



1800 µL del patrón MIXTO de 10 µg/L (glifosato + Ampa)


II. Matriz: Agua potable


2 mL agua grifo neutralizado con tiosulfato

10 µL de patrón interno “glifosato” de 10 µg/L



50 µL del patrón MIXTO de 10µg/L (glifosato + Ampa)




1800 µL del patrón MIXTO de 10µg/L (glifosato + Ampa)


35

Para la validación del método se empleó como agua continental, un agua cuya

procedencia fue agua de pozo para abastecimiento y agua de grifo para representar el agua

de consumo a la cual se añade tiosulfato sódico para la neutralización del cloro.

Posteriormente con los datos experimentales obtenidos se han realizado los cálculos de

incertidumbre, repetibilidad y reproducibilidad de la técnica, a dos niveles de

concentración. Para cada experimento se preparan los puntos objeto de estudio (0.05 y 2

µg/l) a partir de una disolución de Glifosato de 10 µg/L en agua, preparada a su vez a partir

de otra de 10 mg/L en agua.

o Preparación de las soluciones individuales, diluidas y patrones internos.

Para preparar las disoluciones se han usados sólidos puros de los compuestos y/o

disoluciones comerciales de algunos compuestos.

Preparación de las soluciones concentradas individuales.

Se preparan dos disoluciones concentradas en agua Milli-Q, a partir de la sustancia pura

pesándola en la balanza de precisión. Una de ellas es empleada como solución de

calibración y la otra como solución de verificación. Estas disoluciones son preparadas a

partir de sustancias puras distintas para calibración y verificación.

Preparación de las soluciones diluidas

A partir de las soluciones concentradas de calibración y verificación, se prepara una

intermedia de 10 mg/L en agua Milli-Q. A partir de estas intermedias se preparará una

diluida de 10 µg/L en agua Milli-Q, conservándola a 4 grados.

Preparación de los patrones internos

Se emplea como patrón interno una solución de 100 μg/L de Glifosato en agua Milli-Q

preparada a partir de la sustancia pura, conservada a 4 grados.

Preparación de la recta de calibración y verificación

Se preparan cuatro puntos de calibración y dos puntos de verificación a lo largo de la recta.

36

o Materiales

- Cromatógrafo de líquido Agilent 1260 acoplado a detector de masas con triple

cuadrupolo Agilent 6460.

- Estación de recogida de datos.

- Material de vidrio necesario para la realización del ensayo.

- Agua ultrapura

- Ácido nítrico

- Ácido fosfórico

- Sustancias puras de los compuestos y patrón interno a analizar

o Análisis cromatográfico: condiciones cromatografo

El análisis se realizará con gradiente binario. Para ello se preparan dos disoluciones

mezclas de metanol-agua-acetonitrilo.

- Solvent A: 5Mm de Acetato de Amonio en 99% de Agua y 1% Metanol

- Solvent B: 50% Metanol y 50% Acetonitrilo

37

4.3 Desarrollo del método

En este aparto se pretende desarrollar mediante el software del equipo “GC-MS”, un

método cuya función sea facilitar la identificación de ciertas sustancia para proceder a su

validación. Para explicar el desarrollo del método se toma como ejemplo la sustancia

TERBUTRINA ya que ésta ha sido una de las cuales se incorporaron al método para ser

validada.

Para llevar a cabo el proceso se realizan dos pinchazos, es decir, dos inyecciones. El primer

pinchazo es para obtener el espectro de masas en modo SCAN y así saber el tiempo de

retención y los iones mayoritarios de la Terbutrina. El segundo pinchazo se realiza con el

objetivo de saber las transiciones que genera el ión mayoritario que se ha obtenido

mediante el primer pinchazo “ion hijo”. Esto se consigue aplicando diferente energía para

ver en que iones rompe, generando diferentes espectros de masa.

Las transiciones obtenidas son función del tamaño de la molécula que se quiere coger y del

tamaño de partícula que genera esa partícula al romperse.

Figura 4.3 Esquema del funcionamiento de la cromatografía de gases acoplada a un detector de masas

“GC-MS”.

38

I. En primer lugar, buscamos el compuesto que queremos analizar en la Librería

“webbok nist“ introduciendo el nombre en inglés o bien el número CAS. En este

caso, se trata de la Terbutrina, siendo ésta un plaguicida organonitrogenado

perteneciente al grupo “PONS”. Por lo tanto, el primer paso sería introducir su

nombre en inglés “Terbutryn” o su número CAS “886-50-0”.

II. El siguiente paso es seleccionar el espectro de masas para poder identificar los

iones mayoritarios.

Figura 4.4 Espectro de masas de la Terbutrina. Iones mayoritarios 226,185 y 170

39

III. Se procede a realizar el primer pinchazo “directo” del patrón Terbutrina en modo

SCAN en el cromatógrafo de gases de alta resolución (HRGC). De esta forma se

sabe la abundancia de todos los iones presentes en la muestra.

En la figura 4.5 se observa que en el equipo se ha seleccionado la masa inicial

“start mass” a la que debe empezar a identificar los iones y la masa final “end

mass”, siendo 50 y 400 respectivamente. Se eligen dichas masas ya que así se

garantiza que se encuentran dentro del rango los iones mayoritarios anteriormente

seleccionados.

Figura 4.5 Editor del método Triple cuadrupolo asociado a MS.

40

IV. Se visualiza en el cromatograma la abundancia de todos los iones presentes en el

patrón para poder identificación los iones mayoritarios.

En la figura 4.6 se puede observar en que pico se encuentran los tres iones juntos.

Posteriormente, se realiza una ampliación del cromatograma (figura 4.8) para poder

identificar con certeza en qué pico se encuentras los tres iones mayoritarios anteriormente

mencionados.

Figura 4.6 Pinchazo del patrón “ Cipermetrinas + Mixto 2 + PONS” .Cromatograma con la

abundancia de todos los iones presentes en el patrón

41

Figura 4.7 Presencia de los tres iones mayoritarios

Figura 4.8 Ampliación del cromatograma anterior

Figura x. Ampliación del

cromatograma

42

V. Tras haber realizado la ampliación del cromatograma mostrado en la figura 4.9, se

procede a comprobar si el tiempo de retención de los iones mayoritarios coincide

con los consultados en la espectroteca, siendo éste 11.374 minutos. Para ello, se

hace “doble click” en el pico del cromatograma donde aparecen los tres iones

mayoritarios.

1. Se hace doble clic en el pico donde aparecen los tres iones y así poder determinar el tiempo de retención (Tr) para comprobar si los iones mayoritarios coinciden con los obtenidos en la espectroteca.

Figura 4.9 Pico del cromatograma donde se encuentras presentes los 3 iones

Tr=11.3

43

VI. Una vez que se ha comprobado que los iones mayoritarios se corresponden con los

de la espectroteca se realiza un segundo pinchazo de la misma muestra “patrón”,

para ver las transiciones “Ión hijo” que genera el ión mayoritario “Ión padre” a

diferentes voltajes.

VII. En la figura 4.11 se puede observar las transiciones de la terbutrina “Iones hijo”. El

cromatograma aparece divido en dos ventanas, la de izquierda corresponde a la

Terbutrina, identificada por su tiempo de retención. Y la ventana de la derecha

corresponde a la Cipermetrina, compuesto presente en el patrón que se ha utilizado

para desarrollar el método.

Figura 4.10 Transiciones de la Terbutrina. Iones hijos

Figura x. Transiciones de la Terbutrina. Iones

hijos.

Figura 4.11 Presencia de la Terbutrina y Cipermetrinas

44

VIII. Se introduce en el método el tiempo al que el equipo debe empezar a romper los

iones cuyas masas estén comprendidas entre 50 y 200. El intervalo de tiempo

elegido es desde los 3 minutos hasta 14 debido a que el tiempo de retención de

interés es 11.374 minutos. También se aprecia las distintas energías de colisión para

romper el ión precursor y obtener así las transiciones. Una vez se obtengan las

transiciones (figura 4.10) se elige la energía de colisión en la cual se obtiene más

señal y poder desarrollar así el método final.

Figura 4.12 Introducción de la Terbutrina en el método.

45

IX. Se amplía el cromatograma para poder visualizar bien el pico correspondiente con

el tiempo de retención identificado anteriormente (11.374 minutos). Se hace “doble

click” sobre él para obtener las rupturas respectivas a la diferente energía aplicada

(voltaje) y poder seleccionar el más adecuado, siendo aquel en el que la señal de los

iones producidos sea suficientemente buena.

Se elige el primer espectro de masas donde la energía aplicada ha sido de 50 electron

voltios . De este modo, la transición correspondiente es :

185 84.9

185 68

Por lo tanto, los iones 84.9 y 68 son lon iones hijos, procedentes de la ruptura del ión 185

que a su vez éste proviene de la primera ruptura de la muestra “patrón” .Es decir, se han

realizado dos rupturas hasta obtener la transición completa.

Figura 4.13 Ruptura del ion mayoritario en función de la energía aplicada.

50eV

46

X. Se procede al desarrollo del método final. Este consiste en introducir todas las

sustancias de interés en el programa informático basandonos en los tiempos de

retención de cada sustancia. Para saber dichos tiempos se han llevado a cabo todos

los pasos anteriormente explicados para el ejemplo de la TERBUTRINA.

Como muestra la figura 4.14 el metodo se desarrolla segmentando los tiempos de

retención. Tomando como ejemplo la Terbutrina, esta ha sido introducida entre los

tiempos de retención 10.40 y 11.60 minutos ya que su tiempo de retención es de

11.374 minutos. Por lo tanto, al introducir la sustancia de interés en el metodo se

toma el ión 185 como ión precursor, generando éste a su vez los iones 84.9 y 68

tras sufrir una energía de colisión de 50 electron voltios. En consecuencia, cuando

se analice una muestra por esta técnica cromatográfica y rompa en los respectivos

iones se podrá afirmar con certeza que la sustancia tratada es la Terbutrina.

Una vez que ya se han introducido estos datos correctamente, se guarda el método

para poder ser utilizada en la validación de las sustancias que se quieren identificar.

Figura 4.14 Desarrollo del método final

5. Resultados

47

5. Resultados

En esta sección tan importante del trabajo se presentan los resultados obtenidos y que engloban

la validación de los compuestos objeto de dicho estudio.

5.1 Validación compuestos orgánicos apolares

I. Dentro del grupo de los compuestos orgánicos apolares han sido validados los siguientes:

Tabla 5.1 Compuestos orgánicos apolares

Iazinon Terbutrina Imazalil Dibenzo-a-antraceno PCB 153

Etion Buprofezin Metolaclor Fenantreno PCB 180

Metil Clodinafrop-propargyl ester Propizamida Fluoreno PCB 35

Paration Pendimetalina Acenafteno Pireno PCB 20

Endrin cetona Oxifluorfen Acenaftileno PCB 101 PCB 28

Metoxiclor Cadusafos Benzo-a-antraceno PCB 118 PCB 52

Cipermetrinas Etoprofos Criseno PCB 138 PCB 8

5.1.1 Repetibilidad y reproducibilidad.

Se ha estudiado la repetibilidad y la reproducibilidad de los analitos a los niveles de

concentración de 1 ng/L y 10 ng/L. Los resultados obtenidos junto a la fecha de realización y

la persona que lo realiza (mismo día y persona para la repetibilidad y distintos para la

reproducibilidad).

La repetibilidad nos da el margen de confianza cuando las condiciones humanas, temporales

y de infraestructura son iguales. La reproducibilidad nos da el margen de confianza cuando

esas condiciones son diferentes, es decir, tenemos medidas analíticas de diferentes días,

diferentes analistas, etc.

48

El cálculo de repetibilidad (r) se realiza mediante la expresión:

rS 2 tr (1)

donde Sr es la desviación estándar calculada con valores de medida realizados el mismo día y

por el mismo analista.

El cálculo de reproducibilidad (R) es análogo siendo SR la desviación estándar calculada con

valores de medida realizados distintos días y diferentes analistas cuando es posible.

RS 2 t R (2)

El valor de t de Student para grados de libertad y un nivel de confianza del 95% (t ) es de

1.96.

49

A continuación se representan los valores obtenidos tomando como ejemplo el compuesto

ACENAFTENO:

I. ACENAFTENO

Punto Bajo: 1ng/L

Tabla 5.2 Repetibilidad en agua de mar. Nivel: 1 ng/L

REPETIBILIDAD EN AGUA MAR

Valor teórico 1

Valores obtenidos

0.938

0.905

0.938

0.927

0.935

1.009

Valor medio 0.9

Desviación estándar 0.04

RSD(%) 3.7

Tabla 5.3 Reproducibildad en agua de mar. Nivel: 1 ng/L

REPRODUCIBILIDAD EN AGUA MAR

Valor teórico 1

Valores obtenidos

0.938

0.828

0.926

1.162

1.098

1.023

Valor medio 1.0


RSD(%) 13.8

50

Tabla 5.4 Repetibilidad acenafteno en agua de continental. Nivel: 1 ng/L

REPETIBILIDAD EN AGUA CONTINENTAL

Valor teórico 1

Valores obtenidos

0.839

0.892

0.888

0.840

1.091

0.960

Valor medio 0.9


RSD(%) 10.4

Tabla 5.5 Reproducibilidad acenafteno en agua continental. Nivel: 1 ng/L

REPRODUCIBILIDAD EN AGUA CONTINENTAL

Valor teórico 1

Valores obtenidos

0.839

0.973

1.068

0.859

1.003

1.029

Valor medio 1.0


RSD(%) 9.7

51

Tabla 5.6 Repetibilidad acenafteno en agua de residual. Nivel: 1 ng/L

REPETIBILIDAD EN AGUA RESIDUAL

Valor teórico 1

Valores obtenidos

1.163

0.975

1.069

1.183

1.190

0.930

Valor medio 1.09


RSD(%) 10.4

Tabla 5.7 Reproducibilidad acenafteno en agua residual. Nivel: 1 ng/L

REPRODUCIBILIDAD EN AGUA RESIDUAL

Valor teórico 1

Valores obtenidos

1.163

0.858

1.039

0.987

1.020

1.110

Valor medio 1.0


RSD(%) 10.2

52

Punto alto: 10 ng/L

Tabla 5.8 Repetibilidad acenafteno en agua de mar. Nivel: 10 ng/L


Valor teórico 10

Valores obtenidos

8.425

10.221

9.176

8.982

10.249

8.412

Valor medio 9.2


RSD(%) 8.9

Tabla 5.9 Reproducibilidad acenafteno en agua de mar. Nivel: 10 ng/L


Valor teórico 10

Valores obtenidos

8.425

10.013

10.462

11.118

8.253

10.767

Valor medio 9.7


RSD(%) 13.1

53

Tabla 5.10 Repetibilidad acenafteno en agua continental. Nivel: 10 ng/L


Valor teórico 10

Valores obtenidos

11.462

11.490

11.593

11.871

11.962

11.495

Valor medio 11.6


RSD(%) 1.9



Valor teórico 10

Valores obtenidos

8.044

8.897

10.574

8.724

9.419

11.636

Valor medio 9.5


RSD(%) 13.9

54

Tabla 5.12 Repetibilidad acenafteno en agua residual. Nivel: 10 ng/L


Valor teórico 10

Valores obtenidos

10.875

10.031

11.987

11.496

11.366

9.665

Valor medio 10.90


RSD(%) 8.2



Valor teórico 10

Valores obtenidos

10.875

9.799

11.690

11.027

9.159

10.208

Valor medio 10.5


RSD(%) 8.6

55

5.1.2 Cálculo de la incertidumbre

Para el cálculo de las incertidumbres se divide el proceso de medida químico en sus partes

fundamentales, calcula la incertidumbre de cada una de las partes y las combina para obtener

la incertidumbre global del proceso de medida químico. Para poder sumar los distintos

componentes, estos han de estar expresados como varianzas.

Esta aproximación está basada en estimar la incertidumbre total mediante identificación,

estimación y combinación de todas las fuentes de incertidumbre asociadas con el proceso de

medida.

Se han considerado las siguientes fuentes de incertidumbre:

I. Incertidumbre del patrón y sus diluciones.

II. Incertidumbre de repetición.

III. Incertidumbre de control.

I. Incertidumbre del patrón y las disoluciones

El resultado de la medida depende de los diversos mesurandos que son estimados, siendo

calculada la incertidumbre estándar combinando las componentes individuales de

incertidumbre.

II. Incertidumbre de repetición

Una de las varianzas involucradas es la originada por los errores aleatorios independientes

unos de otros que se producen en el proceso de medición.

Se representa un intervalo de confianza alrededor del valor medio x donde se usa el valor

de t de Student tabulado para (nR-1) grados de libertad y una determinada probabilidad de

cometer errores. Para una mayor homogeneidad en el cálculo de incertidumbres en todo tipo

de análisis (físicos y químicos) y una mayor sencillez, la Western European Calibration

Cooperation (WEEC) estima que no debe considerarse la certeza de estar trabajando con una

distribución Gaussiana y recomienda sustituir el término t por el coeficiente w, que para una

probabilidad del 95%, dependiendo del número de réplicas, toma los valores de la siguiente

tabla.

56

Tabla 5.14 Valores del coeficiente w

Número de medidas W

2 7

3 2.3

4 1.7

5 1.4

6 1.3

7 1.3

8 1.2

9 1.2

10 o más 1

III. Incertidumbre de control

Además de las varianzas calculadas en los apartados anteriores se tiene en cuenta una

incertidumbre de control. Este factor de control es la aportación a la incertidumbre total

donde tenemos en cuenta el tanto por ciento de error que se le permite a la verificación, y que

se transmite por tanto al posible error de las muestras.

La incertidumbre de control viene dada por la expresión donde el valor de control que se

permite es del 20% del valor teórico.

Finalmente, la incertidumbre total del proceso se calcula como suma cuadrática de las

incertidumbres de cada fuente considerada. (It)2 = (I1)

2 + (I2)

2 + (I3)

2.

57

INCERTIDUMBRE PARA LA PREPARACIÓN DE 1ng/L

En este apartado se describe la incertidumbre calculada a partir del patrón comercial hasta

preparar la disolución de 1ng/L, habiéndose seguido los siguientes pasos:

2000 mg/L 200 mg/L 1mg/L 10 µg/L 1ng/L

Primer paso: Dilución para crear disolución de 200 mg/L

Tabla 5.15 Incertidumbre para la preparación de la disolución 200 mg/L

Compuesto Cf

(mg/L)

Ci

(mg/L) Vi (L) Vf (L)

dVi (L)

0.32%

dCi

(mg/L) dVf (L) dCf (mg/L) Incert(%)

Acenafteno 200 2001.0 0.001 0.01 0.00000059 100.05 0.000025 10.0181941 5.01%

Acenaftileno 200 2002.0 0.001 0.01 0.00000059 100.1 0.000025 10.02320069 5.01%

Benzo-a-antraceno 200 2002.0 0.001 0.01 0.00000059 100.1 0.000025 10.02320069 5.01%

Criseno 200 2009.0 0.001 0.01 0.00000059 100.5 0.000025 10.05824685 5.03%

Dibenzo-a-antraceno 200 2001.0 0.001 0.01 0.00000059 100.1 0.000025 10.0181941 5.01%

Fenantreno 200 2001.0 0.001 0.01 0.00000059 100.1 0.000025 10.0181941 5.01%

Fluoreno 200 2007.0 0.001 0.01 0.00000059 100.4 0.000025 10.04823366 5.02%

Naftaleno 200 2004.0 0.001 0.01 0.00000059 100.2 0.000025 10.03321388 5.02%

Pìreno 200 2008.0 0.001 0.01 0.00000059 100.4 0.000025 10.05324025 5.03%

Segundo paso: Dilución para crear disolución de 1 mg/L


Compuesto Cf

(mg/L)

Ci


dVi (L)

0.049% dCi (mg/L) dVf (L) dCf (mg/L) Incert(%)

Acenafteno 1 200.1 0.00005 0.01 2.45E-08 10.0232032 0.000025 0.05018079 5.02%

Acenaftileno 1 200.2 0.00005 0.01 2.45E-08 10.03322389 0.000025 0.050230893 5.02%

Benzo-a-antraceno 1 200.2 0.00005 0.01 2.45E-08 10.03322389 0.000025 0.050230893 5.02%

Criseno 1 200.9 0.00005 0.01 2.45E-08 10.10350896 0.000025 0.050582319 5.06%

Dibenzo-a-antraceno 1 200.1 0.00005 0.01 2.45E-08 10.0232032 0.000025 0.05018079 5.02%

Fenantreno 1 200.1 0.00005 0.01 2.45E-08 10.0232032 0.000025 0.05018079 5.02%

Fluoreno 1 200.7 0.00005 0.01 2.45E-08 10.08340248 0.000025 0.050481786 5.05%

Naftaleno 1 200.4 0.00005 0.01 2.45E-08 10.05328031 0.000025 0.050331175 5.03%

Pìreno 1 200.8 0.00005 0.01 2.45E-08 10.09345322 0.000025 0.05053204 5.05%

58

Tercer paso: Dilución para crear disolución de 10 µg/L

Tabla 5.17 Incertidumbre para la preparación de la disolución 10 µg/L

Compuesto Cf

(mg/L)

Ci

(mg/L) Vi (L)

Vf

(L) dVi (L) 2% dCi (mg/L) dVf (L) dCf (mg/L) Incert(%)

Acenafteno 0.01 1.0 0.0001 0.01 0.000000015 0.05018079 0.000025 0.000502432 5.02%

Acenaftileno 0.01 1.0 0.0001 0.01 0.000000015 0.050230893 0.000025 0.000502933 5.03%

Benzo-a-antraceno 0.01 1.0 0.0001 0.01 0.000000015 0.050230893 0.000025 0.000502933 5.03%

Criseno 0.01 1.0 0.0001 0.01 0.000000015 0.050582319 0.000025 0.000506443 5.06%

Dibenzo-a-

antraceno 0.01 1.0 0.0001 0.01 0.000000015 0.05018079 0.000025 0.000502432 5.02%

Fenantreno 0.01 1.0 0.0001 0.01 0.000000015 0.05018079 0.000025 0.000502432 5.02%

Fluoreno 0.01 1.0 0.0001 0.01 0.000000015 0.050481786 0.000025 0.000505439 5.05%

Naftaleno 0.01 1.0 0.0001 0.01 0.000000015 0.050331175 0.000025 0.000503934 5.04%

Pìreno 0.01 1.0 0.0001 0.01 0.000000015 0.05053204 0.000025 0.000505941 5.06%

Cuarto paso: Dilución para crear disolución de 1 ng/L

Tabla 5.18 Incertidumbre para la preparación de la disolución 1 ng/L

Compuesto Cf (mg/L) Ci

(mg/L) Vi (L)

Vf

(L) dVi (L) 2% dCi (mg/L) dVf (L) dCf (mg/L) Incert(%)

Acenafteno 1.00E-06 0.01 2.00E-05 0.2 3.60E-09 0.000502432 0.000025 5.02437E-08 5.02%

Acenaftileno 1.00E-06 0.01 2.00E-05 0.2 3.60E-09 0.000502933 0.000025 5.02938E-08 5.03%

Benzo-a-antraceno 1.00E-06 0.01 2.00E-05 0.2 3.60E-09 0.000502933 0.000025 5.02938E-08 5.03%

Criseno 1.00E-06 0.01 2.00E-05 0.2 3.60E-09 0.000506443 0.000025 5.06448E-08 5.06%

Dibenzo-a-antraceno 1.00E-06 0.01 2.00E-05 0.2 3.60E-09 0.000502432 0.000025 5.02437E-08 5.02%

Fenantreno 1.00E-06 0.01 2.00E-05 0.2 3.60E-09 0.000502432 0.000025 5.02437E-08 5.02%

Fluoreno 1.00E-06 0.01 2.00E-05 0.2 3.60E-09 0.000505439 0.000025 5.05443E-08 5.05%

Naftaleno 1.00E-06 0.01 2.00E-05 0.2 3.60E-09 0.000503934 0.000025 5.03939E-08 5.04%

Pìreno 1.00E-06 0.01 2.00E-05 0.2 3.60E-09 0.000505941 0.000025 5.05945E-08 5.06%

59

INCERTIDUMBRE PARA LA PREPARACIÓN DE 10 ng/L

En este apartado se describe la incertidumbre calculada a partir del patrón comercial hasta

preparar la disolución de 1ng/L, habiéndose seguido los siguientes pasos:

2000 mg/L 200 mg/L 1mg/L 10 µg/L 10 ng/L

Primer paso: Dilución para crear disolución de 200 mg/L


Compuesto Cf

(mg/L)

Ci


dVi (L)

0.32%

dCi

(mg/L) dVf (L) dCf (mg/L) Incert(%)

Acenafteno 200 2001.0 0.001 0.01 0.00000059 100.05 0.000025 10.0181941 5.01%

Acenaftileno 200 2002.0 0.001 0.01 0.00000059 100.1 0.000025 10.02320069 5.01%

Benzo-a-antraceno 200 2002.0 0.001 0.01 0.00000059 100.1 0.000025 10.02320069 5.01%

Criseno 200 2009.0 0.001 0.01 0.00000059 100.5 0.000025 10.05824685 5.03%

Dibenzo-a-antraceno 200 2001.0 0.001 0.01 0.00000059 100.1 0.000025 10.0181941 5.01%

Fenantreno 200 2001.0 0.001 0.01 0.00000059 100.1 0.000025 10.0181941 5.01%

Fluoreno 200 2007.0 0.001 0.01 0.00000059 100.4 0.000025 10.04823366 5.02%

Naftaleno 200 2004.0 0.001 0.01 0.00000059 100.2 0.000025 10.03321388 5.02%

Pìreno 200 2008.0 0.001 0.01 0.00000059 100.4 0.000025 10.05324025 5.03%

Segundo paso: Dilución para crear disolución 1mg/L


Compuesto Cf

(mg/L)

Ci


dVi (L)

0.049% dCi (mg/L) dVf (L) dCf (mg/L) Incert(%)

Acenafteno 1 200.1 0.00005 0.01 2.45E-08 10.0232032 0.000025 0.05018079 5.02%

Acenaftileno 1 200.2 0.00005 0.01 2.45E-08 10.03322389 0.000025 0.050230893 5.02%

Benzo-a-antraceno 1 200.2 0.00005 0.01 2.45E-08 10.03322389 0.000025 0.050230893 5.02%

Criseno 1 200.9 0.00005 0.01 2.45E-08 10.10350896 0.000025 0.050582319 5.06%

Dibenzo-a-antraceno 1 200.1 0.00005 0.01 2.45E-08 10.0232032 0.000025 0.05018079 5.02%

Fenantreno 1 200.1 0.00005 0.01 2.45E-08 10.0232032 0.000025 0.05018079 5.02%

Fluoreno 1 200.7 0.00005 0.01 2.45E-08 10.08340248 0.000025 0.050481786 5.05%

Naftaleno 1 200.4 0.00005 0.01 2.45E-08 10.05328031 0.000025 0.050331175 5.03%

Pìreno 1 200.8 0.00005 0.01 2.45E-08 10.09345322 0.000025 0.05053204 5.05%

60

Tercer paso: Dilución para crear disolución de 10 µg/L


Compuesto Cf

(mg/L)

Ci

(mg/L) Vi (L) Vf (L) dVi (L) 2% dCi (mg/L) dVf (L) dCf (mg/L) Incert(%)

Acenafteno 0.01 1.0 0.0001 0.01 0.000000015 0.05018079 0.000025 0.000502432 5.02%

Acenaftileno 0.01 1.0 0.0001 0.01 0.000000015 0.050230893 0.000025 0.000502933 5.03%

Benzo-a-antraceno 0.01 1.0 0.0001 0.01 0.000000015 0.050230893 0.000025 0.000502933 5.03%

Criseno 0.01 1.0 0.0001 0.01 0.000000015 0.050582319 0.000025 0.000506443 5.06%

Dibenzo-a-antraceno 0.01 1.0 0.0001 0.01 0.000000015 0.05018079 0.000025 0.000502432 5.02%

Fenantreno 0.01 1.0 0.0001 0.01 0.000000015 0.05018079 0.000025 0.000502432 5.02%

Fluoreno 0.01 1.0 0.0001 0.01 0.000000015 0.050481786 0.000025 0.000505439 5.05%

Naftaleno 0.01 1.0 0.0001 0.01 0.000000015 0.050331175 0.000025 0.000503934 5.04%

Pìreno 0.01 1.0 0.0001 0.01 0.000000015 0.05053204 0.000025 0.000505941 5.06%

Cuarto paso: Dilución para crear disolución de 10 ng/L

Tabla 5.22 Incertidumbre para la preparación de la disolución 10 ng/L

Compuesto Cf (mg/L) Ci

(mg/L) Vi (L)

Vf

(L)

dVi (L)

2% dCi (mg/L) dVf (L) dCf (mg/L) Incert(%)

Acenafteno 1.00E-06 0.01 2.00E-05 0.2 1.50E-08 0.000502432 0.000025 5.0249E-08 5.02%

Acenaftileno 1.00E-06 0.01 2.00E-05 0.2 1.50E-08 0.000502933 0.000025 5.0299E-08 5.03%

Benzo-a-antraceno 1.00E-06 0.01 2.00E-05 0.2 1.50E-08 0.000502933 0.000025 5.0299E-08 5.03%

Criseno 1.00E-06 0.01 2.00E-05 0.2 1.50E-08 0.000506443 0.000025 5.065E-08 5.06%

Dibenzo-a-antraceno 1.00E-06 0.01 2.00E-05 0.2 1.50E-08 0.000502432 0.000025 5.0249E-08 5.02%

Fenantreno 1.00E-06 0.01 2.00E-05 0.2 1.50E-08 0.000502432 0.000025 5.0249E-08 5.02%

Fluoreno 1.00E-06 0.01 2.00E-05 0.2 1.50E-08 0.000505439 0.000025 5.05496E-08 5.05%

Naftaleno 1.00E-06 0.01 2.00E-05 0.2 1.50E-08 0.000503934 0.000025 5.03992E-08 5.04%

Pìreno 1.00E-06 0.01 2.00E-05 0.2 1.50E-08 0.000505941 0.000025 5.05998E-08 5.06%

61

INCERTIDUMBRE TOTAL EN AGUA DE MAR

Punto bajo:1 ng/L

Tabla 5.23 Incertidumbre total en agua de mar. Nivel: 1 ng/L

Punto alto: 10 ng/L

Tabla 5.24 Incertidumbre total en agua de mar. Nivel: 10 ng/L

Compuesto u w s n I (ng/L) I (%) I (%), k=2

ACENAFTENO 0.50249 1.4 1.26494 5 1.721 17.2 34

ACENAFTILENO 0.50299 1.4 1.748 5 1.880 18.8 38

BENZO-A-ANTRACENO 0.50299 1.4 0.969 5 1.645 16.4 33

CRISENO 0.50650 1.4 0.914 5 1.633 16.3 33

DIBENZO-A-ANTRACENO 0.50249 1.4 0.891 5 1.627 16.3 33

FENANTRENO 0.50249 1.4 0.852 5 1.619 16.2 32

FLUORENO 0.50550 1.4 1.038 5 1.662 16.6 33

NAFTALENO 0.50399 1.4 1.038 5 1.661 16.6 33

PÌRENO 0.50600 1.4 1.134 5 1.686 16.9 34


ACENAFTENO 0.05024 1.4 0.13645 5 0.175 17.5 35

ACENAFTILENO 0.05029 1.4 0.107 5 0.167 16.7 33


CRISENO 0.05064 1.4 0.071 5 0.159 15.9 32


FENANTRENO 0.05024 1.4 0.117 5 0.169 16.9 34

FLUORENO 0.05054 1.4 0.071 5 0.159 15.9 32

NAFTALENO 0.05039 1.4 0.071 5 0.159 15.9 32

PÌRENO 0.05059 1.4 0.051 5 0.156 15.6 31

62

INCERTIDUMBRE TOTAL EN AGUA CONTINENTAL

Punto bajo: 1ng/L

Tabla 5.25 Incertidumbre total acenafteno en agua continental. Nivel: 1 ng/L


ACENAFTENO 0.05024 1.4 0.09711 5 0.164 16.4 33

ACENAFTILENO 0.05029 1.4 0.156 5 0.181 18.1 36


CRISENO 0.05064 1.4 0.128 5 0.173 17.3 35


FENANTRENO 0.05024 1.4 0.058 5 0.157 15.7 31

FLUORENO 0.05054 1.4 0.089 5 0.163 16.3 33

NAFTALENO 0.05039 1.4 0.176 5 0.188 18.8 38

PÌRENO 0.05059 1.4 0.053 5 0.157 15.7 31

Punto alto: 10ng/L

Tabla 5.26 Incertidumbre total acenafteno en agua continental. Nivel 10 ng/L


ACENAFTENO 0.50249 1.4 0.94443 5 1.639 16.4 33

ACENAFTILENO 0.50299 1.4 0.910 5 1.631 16.3 33


CRISENO 0.50650 1.4 1.512 5 1.799 18.0 36


FENANTRENO 0.50249 1.4 0.617 5 1.576 15.8 32

FLUORENO 0.50550 1.4 1.063 5 1.668 16.7 33

NAFTALENO 0.50399 1.4 1.063 5 1.668 16.7 33

PÌRENO 0.50600 1.4 1.448 5 1.778 17.8 36

63

INCERTIDUMBRE TOTAL EN AGUA RESIDUAL

Punto bajo: 1 ng/L

Tabla 5.27 Incertidumbre total acenafteno en agua residual. Nivel: 1 ng/L


ACENAFTENO 0.05024 1.4 0.10925 5 0.167 16.7 33

ACENAFTILENO 0.05029 1.4 0.098 5 0.165 16.5 33


CRISENO 0.05064 1.4 0.133 5 0.174 17.4 35


FENANTRENO 0.05024 1.4 0.064 5 0.158 15.8 32

FLUORENO 0.05054 1.4 0.118 5 0.170 17.0 34

NAFTALENO 0.05039 1.4 0.118 5 0.170 17.0 34

PÌRENO 0.05059 1.4 0.024 5 0.154 15.4 31

Punto alto: 10 ng/L

Tabla 5.28 Incertidumbre total acenafteno en agua residual.Nivel: 10 ng/L


ACENAFTENO 0.50249 1.4 1.01540 5 1.655 16.6 33

ACENAFTILENO 0.50299 1.4 1.500 5 1.794 17.9 36


CRISENO 0.50650 1.4 0.918 5 1.634 16.3 33


FENANTRENO 0.50249 1.4 1.280 5 1.726 17.3 35

FLUORENO 0.50550 1.4 1.541 5 1.808 18.1 36

NAFTALENO 0.50399 1.4 1.541 5 1.808 18.1 36

PÌRENO 0.50600 1.4 0.866 5 1.623 16.2 32

64

5.1.3 Determinación de la trazabilidad.

La determinación de la trazabilidad de un método es una técnica alternativa para el cálculo de

la incertidumbre del proceso de medida químico. Aprovecha el trabajo de cálculo utilizado

en los apartados anteriores y los combina de manera diferente, obteniéndose un cociente que

nos da un límite para el cual el método es trazable. Es decir, si el método es trazable quiere

decir que el resultado del análisis está dentro de un intervalo de confianza,

independientemente de los diversos factores que influyen en la incertidumbre del resultado

(cuando se realice el análisis, el muestreo, el analista, errores sistemáticos del instrumento, la

calibración, etc.)

La fórmula utilizada y la condición para que el método de análisis sea trazable está

fundamentado en la Norma ISO 9001. No pudiéndose ser reflejadas las fórmulas en este

trabajo por motivos de confidencialidad. Para saber si el método es trazable, el cociente de

dicha fórmula ha de ser menor de dos, en caso contrario se considera que el método no es

trazable

Cociente < 2 Método trazable

Cociente 2 Método no trazable

65

Punto bajo: 1ng/L

Tabla 5.29 Trazabilidad acenafteno en agua continental. Nivel: 1 ng/L

EXACTITUD EN AGUA CONTINENTAL

Valor teórico 1

Incertidumbre del patrón 0.05

K del patrón 1

Valores obtenidos

0.839

0.973

1.068

0.859

1.003

Valor medio 0.948


W 1.4

Cociente 0.647

MÉTODO TRAZABLE

Punto alto: 10ng/L

Tabla 5.30 Trazabilidad acenafteno en agua continental. Nivel:10 ng/L


Valor teórico 10


K del patrón 1

Valores obtenidos

8.044

8.897

10.574

8.724

9.419

Valor medio 9.139


W 1.4

Cociente 1.119

MÉTODO TRAZABLE

66

Punto bajo: 1ng/L

Tabla 5.31 Trazabilidad acenafteno en agua residual. Nivel: 1 ng/L

EXACTITUD EN AGUA RESIDUAL

Valor teórico 1


K del patrón 1

Valores obtenidos

0.827

1.143

0.920

0.997

0.920

Valor medio 0.962


W 1.4

Cociente 0.424

MÉTODO TRAZABLE

Punto alto: 10ng/L

Tabla 5.32 Trazabilidad acenafteno en agua residual. Nivel: 10 ng/L


Valor teórico 10


K del patrón 1

Valores obtenidos

11.871

11.801

9.524

8.454

11.871

Valor medio 10.614


W 1.4

Cociente 0.564

MÉTODO TRAZABLE

67

Punto bajo: 1ng/L

Tabla 5.33 Trazabilidad acenafteno en aguade mar. Nivel: 1 ng/L

EXACTITUD EN AGUA MAR

Valor teórico 1


K del patrón 1

Valores obtenidos

1.03

1.126

1.107

1.078

0.949

.Valor medio 1.058


W 1.4

Cociente 0.870

MÉTODO TRAZABLE

Punto alto: 10ng/L

Tabla 5.34 Trazabilidad acenafteno en agua continental. Nivel: 10 ng/L

EXACTITUD EN AGUA MAR

Valor teórico 1


K del patrón 1

Valores obtenidos

8.931

10.491

11.623

10.625

11.282

Valor medio 10.590


W 1.4

Cociente 0.718

MÉTODO TRAZABLE

68

5.2 Validación del Bifenilo y Óxido de bifenilo

Para obtener los resultados de dicha validación se ha realizado de la misma manera que la

descrita en el apartado anterior para la validación de los compuestos orgánicos apolares.

Por tanto, se representan a continuación todas las tablas de datos obtenidas.

5.2.1 Repetibilidad y reproducibilidad

I. BIFENILO

Punto Bajo: 10 ng/L

Tabla 5.35 Repetibilidad bifenilo en agua de mar. Nivel: 10 ng/L


Valor teórico 10

Valores obtenidos

8.0

10.2

10.4

9.9

11

Valor medio 9.9


RSD(%) 11

Tabla 5.36 Reproducibilidad bifenilo en agua de mar. Nivel: 10 ng/L


Valor teórico 10

Valores obtenidos

10.2

8.6

9.7

10.8

8.6

Valor medio 9.6


RSD(%) 10

69

Tabla 5.37 Repetibilidad bifenilo en agua continental. Nivel: 10 ng/L


Valor teórico 10

Valores obtenidos

12.8

12.3

11.0

11.9

12.1

Valor medio 12.0


RSD(%) 5

Tabla 5.38 Reproducibilidad bifenilo en agua continental Nivel: 10 ng/L


Valor teórico 10

Valores obtenidos

12.3

9.5

9.4

11.9

11.7

Valor medio 11


RSD(%) 13

70

Tabla 5.39 Repetibilidad bifenilo en agua residual. Nivel: 10 ng/L


Valor teórico 10

Valores obtenidos

9.8

9.0

8.0

10.7

10.8

Valor medio 9.7


RSD(%) 12

Tabla 5.40 Reproducibilidad bifenilo en agua residual. Nivel: 10 ng/L


Valor teórico 10

Valores obtenidos

9.0

8.5

9.3

9.4

10.4

Valor medio 9.3


RSD(%) 7

71

Punto alto: 250ng/L

Tabla 5.41 Repetibilidad bifenilo en agua mar. Nivel: 250 ng/L


Valor teórico 250

Valores obtenidos

291,7

241,7

298,6

254,4

294,1

Valor medio 276.1


RSD(%) 9

Tabla 5.42 Reproducibilidad bifenilo en agua de mar. Nivel: 250 ng/L


Valor teórico 250

Valores obtenidos

241.7

233.3

231.4

198.2

244.4

Valor medio 229.8


RSD(%) 8

72

Tabla 5.43 Repetibilidad bifenilo en agua continental. Nivel: 250 ng/L


Valor teórico 250

Valores obtenidos

251.6

267.0

261.3

255.4

278.6

Valor medio 262.8


RSD(%) 4

Tabla 5.44 Reproducibilidad bifenilo en agua continental. Nivel: 250 ng/L


Valor teórico 250

Valores obtenidos

251.6

211.2

227.3

216.9

241.1

Valor medio 229.6


RSD(%) 7

73

Tabla 5.45 Repetibilidad bifenilo en agua residual. Nivel: 250 ng/L


Valor teórico 250

Valores obtenidos

298.2

261.1

292.5

254.4

264.2

Valor medio 274.1


RSD(%) 7

Tabla 5.46 Reproducibilidad bifenilo en agua residual. Nivel: 250 ng/L


Valor teórico 250

Valores obtenidos

261.1

239.6

259.7

240.0

234.9

Valor medio 247.1


RSD(%) 5

74

II. ÓXIDO DE BIFENILO

Punto bajo: 10 ng/L

Tabla 5.47 Repetibilidad óxido de bifenilo en agua de mar. Nivel: 10 ng/L


Valor teórico 10

Valores obtenidos

10.3

12.0

16.2

14.1

10.5

Valor medio 12.6


RSD(%) 20

Tabla 5.48 Reproducibilidad óxido de bifenilo en agua de mar. Nivel: 10 ng/L


Valor teórico 10

Valores obtenidos

12.0

9.9

11.8

10.7

9.8

Valor medio 10.8


RSD(%) 10

75

Tabla 5.49 Repetibilidad óxido de bifenilo en agua continental. Nivel: 10 ng/L


Valor teórico 10

Valores obtenidos

12.8

12.6

12.5

11.3

12.8

Valor medio 12.4


RSD(%) 5

Tabla 5.50 Reproducibilidad óxido de bifenilo en agua continental. Nivel: 10 ng/L


Valor teórico 10

Valores obtenidos

12.6

8.6

11.6

12.4

9.9

Valor medio 11


RSD(%) 16

76

Tabla 5.51 Repetibilidad óxido de bifenilo en agua residual. Nivel: 10 ng/L


Valor teórico 10

Valores obtenidos

13.8

12.0

16.2

16.5

13.7

Valor medio 14.4


RSD(%) 13

Tabla 5.52 Reproducibilidad óxido de bifenilo en agua residual. Nivel: 10 ng/L


Valor teórico 10

Valores obtenidos

12.0

11.1

11.9

9.8

11.3

Valor medio 11.2


RSD(%) 8

77

Punto alto: 250ng/L

Tabla 5.53 Repetibilidad óxido de bifenilo en agua de mar. Nivel: 250 ng/L


Valor teórico 250

Valores obtenidos

289.3

270.7

299.0

219.8

295.8

Valor medio 274.9


RSD(%) 12

Tabla 5.54 Reproducibilidad óxido de bifenilo en agua de mar. Nivel: 250 ng/L


Valor teórico 250

Valores obtenidos

270.7

230.6

234.6

216.3

236.3

Valor medio 237.7


RSD(%) 8

78

Tabla 5.55 Repetibilidad óxido de bifenilo en agua continental. Nivel: 250 ng/L


Valor teórico 250

Valores obtenidos

244.7

272.9

257.4

245.3

268.5

Valor medio 257.8


RSD(%) 5

Tabla 5.56 Reproducibilidad óxido de bifenilo en agua continental. Nivel: 250 ng/L


Valor teórico 250

Valores obtenidos

244.7

222.2

185.0

189.7

222.8

Valor medio 212.9


RSD(%) 12

79

Tabla 5.57 Repetibilidad óxido de bifenilo en agua residual. Nivel: 250 ng/L


Valor teórico 250

Valores obtenidos

281.4

224.8

263.9

219.8

207.5

Valor medio 239.5


RSD(%) 13

Tabla 5.58 Reproducibilidad óxido de bifenilo en agua residual. Nivel: 250 ng/L


Valor teórico 250

Valores obtenidos

223

224.8

263.3

202.1

245.4

Valor medio 231.9


RSD(%) 10

80


INCERTIDUMBRE PARA LA PREPARACIÓN DE MEZCLAS (BIFENILO

+ ÓXIDO DE BIFENILO)

Primer paso: Disolución a partir de sólido.

Tabla 5.59 Incertidumbre de pesado de las soluciones madre

Compuesto Cf

(mg/L)

mi

(mg)

Vf (L) I bal (mg) I pat.(mg)

2%

dmi

(mg)

dVf (L) dCf

(mg/L)

Incert(%)

Bifenilo 3536 35.4 0.010 0.09 0.71 0.71 2.5E-05 71.9 2.0

Óxido de difenilo 3197 32.0 0.010 0.09 0.64 0.65 2.5E-05 65.1 2.0


Tabla 5.60 Incertidumbre para la preparación de la disolución de 10 ng/L

Tercer paso: Dilución para preparar las mezclas de 0.2 mg/L y 0.02 mg/L

Tabla 5.61 Incertidumbre para la preparación de la disolución de 0.2 mg/L y 0.02 mg/L

Cuarto paso: Dilución para preparar una mezcla de 0.02 mg/L

Tabla 5.62 Incertidumbre para la preparación de la disolución de 0.02 mg/L

Compuesto Cf

(mg/L)

Ci

(mg/L)

Vi (L) Vf (L) dVi (L)

2%

dCi

(mg/L)

dVf (L) dCf

(mg/L)

Incert(%)

Bifenilo 10 3536 2.8E-05 0.010 5.6E-07 70.7 2.5E-05 0.28 2.8

Óxido de difenilo 10 3197 3.1E-05 0.010 6.2E-07 63.9 2.5E-05 0.28 2.8

Compuesto Cf

(µg/L)

Ci

(µg/L)


2%

dCi

(µg/L)

dVf (L) dCf

(µg/L)

Incert(%)

Bifenilo 200 10000 2.0E-04 0.010 4.0E-06 283 2.5E-05 6.95 3.5

Óxido de bifenilo 200 10000 2.0E-04 0.010 4.0E-06 283 2.5E-05 6.95 3.5

Compuesto Cf

(µg/L)

Ci

(µg/L)


2%

dCi

(µg/L)

dVf (L) dCf

(µg/L)

Incert(%)

Bifenilo 20 10000 2.0E-05 0.010 4.0E-07 283 2.5E-05 0.70 3.5

Oxido de bifenilo 20 10000 2.0E-05 0.010 4.0E-07 283 2.5E-05 0.70 3.5

81

INCERTIDUMBRE TOTAL EN AGUA DE MAR

Nivel 0.01 µg/L


Compuesto u w s n I (mg/L) I (%) I (%), k=2

BIFENILO 0.0004 1.4 0.0010 5 0.0016 16.2 32

ÓXIDO DE DIFENILO 0.0004 1.4 0.0010 5 0.0016 16.3 33

Nivel 0.25 µg/L



BIFENILO 0.0101 1.4 0.0185 5 0.039 15.7 31



Nivel 0.01 µg/L

Tabla 5.65 Incertidumbre total (bifenilo + óxido de bifenilo) en agua continental. Nivel 0.01 µg/L


BIFENILO 0.0004 1.4 0.0014 5 0.0017 17.3 35


Nivel 0.25 µg/L

Tabla 5.66 Incertidumbre total (bifenilo + óxido de bifenilo) en agua continental. Nivel 0.25 µg/L


BIFENILO 0.0101 1.4 0.0167 5 0.039 15.6 31


82

INCERTIDUMBRE TOTAL EN AGUA RESIDUAL

Nivel 0.01 µg/L

Tabla 5.67 Incertidumbre total (bifenilo + óxido de bifenilo) en agua residual. Nivel 0.01 µg/L


BIFENILO 0.0004 1.4 0.0007 5 0.0016 15.6 31


Nivel 0.25 µg/L

Tabla 5.68 Incertidumbre total en agua residual. Nivel 0.01 µg/L


BIFENILO 0.0101 1.4 0.0123 5 0.038 15.3 31


83

5.2.3 Determinación de la trazabilidad

I. Bifenilo

Punto bajo: 10 ng/L

Tabla 5.69 Trazabilidad bifenilo en agua continental. Nivel: 10 ng/L


Valor teórico 10


K del patrón 1

Valores obtenidos

12

10

9

12

12

Valor medio 11


W 1.4

Cociente 1.003

MÉTODO TRAZABLE

Punto alto: 250 ng/L

Tabla 5.70 Trazabilidad bifenilo en agua continental. Nivel: 250 ng/L


Valor teórico 250


K del patrón 1

Valores obtenidos

252

211

227

217

241

Valor medio 230


W 1.4

Cociente 1.408

MÉTODO TRAZABLE

84

Punto bajo: 10 ng/L

Tabla 5.71 Trazabilidad bifenilo en agua residual. Nivel: 1 ng/L


Valor teórico 10


K del patrón 1

Valores obtenidos

9

9

9

9

10

Valor medio 9.3


W 1.4

Cociente 1.185

MÉTODO TRAZABLE


Tabla 5.72 Trazabilidad bifenilo en agua residual. Nivel: 250 ng/L


Valor teórico 250


K del patrón 1

Valores obtenidos

261

240

260

240

235

Valor medio 247


W 1.4

Cociente 0.233

MÉTODO TRAZABLE

85

Punto bajo: 10 ng/L

Tabla 5.73 Trazabilidad bifenilo en agua de mar. Nivel: 10 ng/L

EXACTITUD EN AGUA DE MAR

Valor teórico 10


K del patrón 1

Valores obtenidos

10

9

10

11

9

Valor medio 9.6


W 1.4

Cociente 0.576

MÉTODO TRAZABLE


Tabla 5.74 Trazabilidad bifenilo en agua de mar. Nivel: 250 ng/L


Valor teórico 250


K del patrón 1

Valores obtenidos

233

231

198

244

242

Valor medio 230


W 1.4

Cociente 1.320

MÉTODO TRAZABLE

86

II. Óxido de bifenilo

Punto bajo: 10 ng/L

Tabla 5.75 Trazabilidad óxido de bifenilo en agua continental. Nivel: 10 ng/L


Valor teórico 10


K del patrón 1

Valores obtenidos

13

9

12

12

10

Valor medio 11


W 1.4

Cociente 0.870

MÉTODO TRAZABLE


Tabla 5.76 Trazabilidad óxido de bifenilo en agua continental. Nivel: 250 ng/L


Valor teórico 10


K del patrón 1

Valores obtenidos

245

222

216

190

223

Valor medio 219


W 1.4

Cociente 1.953

MÉTODO TRAZABLE

87

Punto bajo: 10 ng/L

Tabla 5.77 Trazabilidad óxido de bifenilo en agua residual. Nivel: 10 ng/L


Valor teórico 10


K del patrón 1

Valores obtenidos

12

11

12

10

11

Valor medio 11.2


W 1.4

Cociente 1.770

MÉTODO TRAZABLE


Tabla 5.78 Trazabilidad óxido de bifenilo en agua residual. Nivel: 250 ng/L


Valor teórico 250


K del patrón 1

Valores obtenidos

224

225

263

202

245

Valor medio 232


W 1.4

Cociente 1.026

MÉTODO TRAZABLE

88

Punto bajo: 10 ng/L

Tabla 5.79 Trazabilidad óxido de bifenilo en agua de mar. Nivel: 10 ng/L


Valor teórico 10


K del patrón 1

Valores obtenidos

12

10

12

11

10

Valor medio 10.8


W 1.4

Cociente 1.108

MÉTODO TRAZABLE


Tabla 5.80 Trazabilidad óxido de bifenilo en agua de mar. Nivel: 250 ng/L


Valor teórico 250


K del patrón 1

Valores obtenidos

271

231

235

216

236

Valor medio 238


W 1.4

Cociente 0.768

MÉTODO TRAZABLE

89

5.3 Validación del glifosato.

Para obtener los resultados de dicha validación se ha realizado de la misma manera que la

descrita en el apartado anterior: la validación de los compuestos orgánicos apolares. La

única diferencia exitente respecto a las dos validaciones anteriormente desarrolladas es que

para el glifosato se emplean dos matrices, agua potable y agua continental. Por tanto, se

representan a continuación todas las tablas de datos obtenidas.

5.3.1 Repetibilidad y reproducibilidad

Punto bajo: 0.05 µg/L

Tabla 5.81 Repetibilidad glifosato en agua continental. Nivel: 0.05 µg/L


Valor teórico 0.05

Valores obtenidos

0.048

0.052

0.052

0.052

0.049

Valor medio 0.050


RSD(%) 3.2

Tabla 5.82 Reproducibilidad glifosato en agua continental. Nivel: 0.05 µg/L


Valor teórico 0.05

Valores obtenidos

0.052

0.049

0.046

0.046

0.049

Valor medio 0.048


RSD(%) 4.6

90

Tabla 5.83 Repetibilidad glifosato en agua potable. Nivel: 0.05 µg/L

REPETIBILIDAD EN AGUA POTABLE

Valor teórico 0.05

Valores obtenidos

0.047

0.049

0.050

0.052

0.050

Valor medio 0.051


RSD(%) 3.6

Tabla 5.84 Reproducibilidad glifosato en agua potable. Nivel: 0.05 µg/L


Valor teórico 0.05

Valores obtenidos

0.050

0.051

0.046

0.047

0.047

Valor medio 0.048


RSD(%) 4.5

91

Punto alto: 2 µg/L

Tabla 5.85 Repetibilidad glifosato en agua continental. Nivel: 2 µg/L


Valor teórico 2

Valores obtenidos

2.03

1.94

1.97

1.94

2.02

Valor medio 1.99


RSD(%) 2.4

Tabla 5.86 Reproducibilidad glifosato en agua continental. Nivel: 2 µg/L


Valor teórico 2

Valores obtenidos

2.02

2.05

2.17

2.08

2.11

Valor medio 2.09


RSD(%) 2.9

92

Tabla 5.87 Repetibilidad glifosato en agua potable. Nivel: 2 µg/L

REPETIBILIDAD EN AGUA POTABLE

Valor teórico 2

Valores obtenidos

1.89

2.04

1.89

1.92

2.06

Valor medio 1.96


RSD(%) 3.9

Tabla 5.88 Reproducibilidad glifosato en agua potable. Nivel: 2 µg/L


Valor teórico 2

Valores obtenidos

2.06

1.94

2.10

2.12

2.17

Valor medio 2.08


RSD(%) 4.2

93


INCERTIDUMBRE DE LA PREPARACIÓN DE 10ug/L

Primer paso: Disolución a partir de sólido.

Tabla 5.89 Incertidumbre por pesada de la solución madre.


Tabla 5.90 Incertidumbre para la preparación de la disolción 10 mg/L

Tercer paso: Dilución para preparar la mezcla de 10 µg/L


Compuesto Cf (mg/L) mi (mg) Vf (L) I bal (mg) I pat.(mg) 2% dmi (mg) dVf (L) dCf (mg/L) Incert(%)

GLIFOSATO 1570 15.7 0.010 0.08 0.31 0.33 2.0E-04 45.2 2.9%

Compuesto Cf (mg/L) Ci (mg/L) Vi (L) Vf (L) dVi (L) 2% dCi (mg/L) dVf (L) dCf (mg/L) Incert(%)

GLIFOSATO 10 1570 6.4E-05 0.010 1.3E-06 45.2 2.0E-04 0.40 4.0%

Compuesto Cf (µg/L) Ci (µg/L) Vi (L) Vf (L) dVi (L) 2% dCi (µg/L) dVf (L) dCf (µg/L) Incert(%)

GLIFOSATO 10 10000 1.0E-05 0.010 2.0E-07 404 2.0E-04 0.49 4.9%

94


Nivel: 0.05 µg/L

Tabla 5.92 Incertidumbre total glifosato en agua potable. Nivel: 0.05 µg/L

Nivel: 2 µg/L

Tabla 5.93 Incertidumbre total glifosato en agua continental. Nivel: 2 µg/L

INCERTIDUMBRE TOTAL EN AGUA POTABLE

Nivel: 0.05 µg/L

Tabla 5.94 Incertidumbre total glifosato en agua potable. Nivel: 0.05 µg/L

Nivel: 2 µg/L

Tabla 5.95 Incertidumbre total glifosato en agua potable. Nivel: 2 µg/L

Compuesto u w s n I (µg/L) I (%) I (%), k=2

GLIFOSATO 0.0028 1.4 0.0022 5 0.0054 10.7% 21%


GLIFOSATO 0.1136 1.4 0.0601 5 0.211 10.5% 21%


GLIFOSATO 0.0028 1.4 0.0022 5 0.0054 10.7% 21%


GLIFOSATO 0.1136 1.4 0.0864 5 0.2141 10.7% 21%

95

5.3.3 Determinación de la trazabilidad


Tabla 5.96 Trazabilidad glifosato en agua continental. Nivel 0.05 µg/L


Valor teórico 0.05


K del patrón 1

Valores obtenidos

0.0517

0.049

0.046

0.046

0.048

Valor medio 0.048


W 1.4

Cociente 0.475

MÉTODO TRAZABLE

Punto alto: 2 µg/L

Tabla 5.97 Trazabilidad glifosato en agua continental. Nivel 2 µg/L


Valor teórico 2


K del patrón 1

Valores obtenidos

2.018

2.046

2.173

2.078

2.113

Valor medio 2.086


W 1.4

Cociente 0.714

MÉTODO TRAZABLE

96


Tabla 5.98 Trazabilidad glifosato en agua potable. Nivel 0.05 µg/L

EXACTITUD EN AGUA POTABLE

Valor teórico 0.05


K del patrón 1

Valores obtenidos

0.049

0.051

0.045

0.047

0.047

Valor medio 0.048


W 1.4

Cociente 0.561

MÉTODO TRAZABLE

Punto alto: 2µg/L

Tabla 5.99 Trazabilidad glifosato en agua potable. Nivel 2 µg/L

EXACTITUD EN AGUA POTABLE

Valor teórico 2


K del patrón 1

Valores obtenidos

2.057

1.944

2.103

2.124

2.172

Valor medio 2.080


W 1.4

Cociente 0.637

MÉTODO TRAZABLE

6. CONCLUSIONES

97

6. Conclusiones

En la actualidad, existe un creciente interés por conocer el efecto de los denominados

contaminantes emergentes, los cuales no habían sido objeto de investigaciones profundas

en épocas anteriores cercanas, debido al desconocimiento de su presencia en el ambiente,

dada su baja concentración en el aire, el suelo y el agua. Una amplia gama de CE está

siendo estudiada en el medio acuático alrededor del mundo. Se incluyen los pesticidas,

productos farmacéuticos, drogas ilícitas, compuestos de “estilo de vida”, de cuidado

personal, surfactantes, aditivos industriales y subproductos, retardantes de llama, aditivos

alimentarios, entre muchos, los cuales, por sus bajas concentraciones, no son eliminados

eficazmente con los tratamientos de agua convencionales; estos pueden ser acumulados y

causar un gran impacto en la salud y el medioambiente, y generar algunos problemas como

disruptores endocrinos y problemas hormonales, entre otros.

En cuanto a los resultados obtenidos , se puede afirmar y concluir que todos los valores de

incertidumbre se encuentran en torno a valores admisisibles (20-40%), refiriéndonos a la

incertimbre total calculada, siendo estos resultados comunes en este tipo de metodologías

ya que la cantidad de factores que pueden afectar a los resultados finales es elevada.

Por otro lado, respecto a los valores de repetibilidad y reproducibilidad decir que se ha

obtenido unos buenos resultados ya que han sido inferiores al 15 % (RSD < 15%).

En lo referente a la determinación de la trazabilidad todos los compuestos objeto de estudio

se consideran métodos trazables ya que el cociente obtenido ha sido inferior a 2, condición

por la cual se establece que el método es trazable.

Una vez ya mencionados los resultados de la validación de los compuestos considerados

contaminantes emergentes, destacar que las técnicas empleadas para su análisis han

resultado ser efectivas y lo que es más, son capaces de optimizar los análisis alcanzando

niveles de detección muy bajos, lo que sería inviable si se realizase con otro método. Como

ejemplo disponemos del glifosato, compuesto en el cual la validación se ha realizado para

una concentración muy baja, siendo ésta de tan solo 0.05 µg/L.

7. BIBLIOGRAFÍA

98

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