optimización de metodologías analíticas para la determinación de contaminantes emergentes en ...

306 Pages·2012·2.85 MB·Spanish

by  Elías Becerril Bravo

(cid:3)
UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE COMPOSTELA

FACULTAD DE QUÍMICA

Departamento de Química Analítica, Nutrición y
Bromatología
OPTIMIZACIÓN DE METODOLOGÍAS
ANALÍTICAS PARA LA DETERMINACIÓN DE
CONTAMINANTES EMERGENTES EN AGUAS

DE ABASTECIMIENTO Y RESIDUALES

José Elías Becerril Bravo
Santiago de Compostela, 2012

TESIS DOCTORAL
(cid:3)
UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE COMPOSTELA

FACULTAD DE QUÍMICA

Departamento de Química Analítica, Nutrición y Bromatología

OPTIMIZACIÓN DE METODOLOGÍAS
ANALÍTICAS PARA LA DETERMINACIÓN DE
CONTAMINANTES EMERGENTES EN AGUAS
DE ABASTECIMIENTO Y RESIDUALES

José Elías Becerril Bravo

Memoria para optar al grado de Doctor en Química

Santiago de Compostela, marzo de 2012
(cid:3)
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María Llompart Vizoso y Carmen García Jares, Profesoras
Titulares de Universidad y Lucía Sánchez Prado,
Investigadora Postdoctoral del Departamento de Química
Analítica, Nutrición y Bromatología de la Universidad de
Santiago de Compostela,

Autorizan:

Al Licenciado José Elías Becerril Bravo a la presentación del
trabajo titulado “OPTIMIZACIÓN DE METODOLOGÍAS
ANALÍTICAS PARA LA DETERMINACIÓN DE
CONTAMINANTES EMERGENTES EN AGUAS DE
ABASTECIMIENTO Y RESIDUALES” que ha realizado bajo su
dirección, para optar por el grado de Doctor en Química.

Y para que así conste, firman la presente autorización en
Santiago de Compostela, a día 12 de marzo de 2012.

María Llompart Vizoso Carmen García Jares Lucía Sánchez Prado
Agradecimientos

Expreso mi agradecimiento a la Universidad de Santiago de Compostela. Especialmente
agradezco, a mis directoras de Tesis, la Dra. Carmen García Jares, la Dra. María
Llompart Vizoso y la Dra. Lucía Sánchez Prado por su orientación, paciencia,
colaboración, y por brindarme la oportunidad de culminar mi mayor anhelo académico.

Agradezco el apoyo de mi tutora, la Dra. Blanca Jiménez Cisneros. Así como al
Instituto de Ingeniería de la UNAM.

Agradezco a la Dirección General de Asuntos del Personal Académico de la Universidad
Nacional Autónoma de México, por la beca para realizar el doctorado.

Al Dr. Pablo Lamas Castro agradezco su incondicional disposición, colaboración y
enseñanzas. Expreso mi admiración y reconocimiento al Laboratorio de Investigación e
Desenvolvemento de Solucións Analíticas (LIDSA), por su vasta productividad
científica y eficacia de gestión. Destaco la contribución de la Dra. Marta Lores que con su
simpatía acrecienta la labor del laboratorio. Al Departamento de Química Analítica,
Nutrición y Bromatología por su hospitalidad, gracias.

A todos los amigos que desde el inicio me acogieron y apoyaron, muchas gracias (Jorge,
Noelia, María F., Néstor, Iria, Paula, Rebe, Pili, ….). A los compañeros, colegas y
amigos que en la distancia me apoyaron (Judith, Cati, Víctor, Eloina, Alma, Soledad,
Inés, Richard, Pepe, José Antonio, Alejandro,…), gracias.

Mi más sincero agradecimiento a todos los amigos y amigas que siempre me motivaron y
colaboraron para lograr mi objetivo. Y también, a los que ya no están.

Gracias, Compostela por tus piedras mojadas y tu siempre verde para contemplar.

Agradezco a mis padres, su inmenso apoyo desde el inicio de esta interminable odisea de
aprender.

A Dios, gracias por todo lo que me da.
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A Sandy, mi esposa,

Por su amor
Por su cariño
Por su existencia
Por su incondicionalidad
Por estar siempre conmigo
Por ser y estar ahora y aquí
Por contar siempre con su apoyo, ánimo y coraje

A mis hijos Celina y David,

Por ser parte indivisible de mí
Por ser un ejemplo para ustedes
Por ser mi fuente de inspiración y superación
Por todo lo que me dan

Para ustedes que son todo lo que tengo en la vida
Para la mejor familia que puede anhelar
Para legarles un ejemplo de tenacidad
Para alcanzar un sueño compartido
Para que siempre me recuerden
Para ofrecerles mi admiración
Para brindarles un homenaje
Para mantener su confianza
Para demostrarles mí amor
Para crecer juntos
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"Il faut faire de la vie un rêve et faire d'un rêve une réalité"
(Hay que hacer de la vida un sueño y de un sueño una realidad)
Pierre Curie
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Índice
Indice
Índice
Resumen.…………...………………………………………………………..... I
Resumo………….………………………………………………………..….... III
Abstract………………………..………………………………………..……… V
I Justificación y Objetivos…...………………………………………....…... 3
Bibliografía……………………..……………….…….……………….…........ 6
II Introducción…………………………………………..…………………..….. 9
1 Contextualización………………………………………………………... 9
Bibliografía……………………..……………….…….……………….…... 13
2 Contaminantes orgánicos emergentes……………………….……... 14
Bibliografía……………………..……………….…………….…….……... 18
3 Fragancias Alérgenas…………………………………………….…….. 20
3.1 Clasificación de las fragancias alérgenas……………................. 24
3.2 Aplicaciones…………………………………………………………... 27
3.3 Uso potencial como pesticidas……………………………………... 27
3.4 Exposición de las fragancias alérgenas en los seres humanos… 28
3.5 Distribución……………………………………………….…............. 31
3.6 Evaluación de la alergenicidad de las fragancias….……………. 33
3.7 Toxicidad…………………………………………………….............. 43
Bibliografía……………………..……………………………………..……. 54
4 Contaminantes con elevado volumen de producción………..…… 67
Bibliografía…………………………………………………………….…… 76
5 Técnicas analíticas aplicadas a la determinación de
contaminantes emergentes en agua…………………….……….…... 80
5.1 Extracción en fase líquida………………………………….…...….. 81
5.2 Extracción en fase sólida……………………….…….………...….. 82
5.3 Microextracción en fase sólida……………………….……...…….. 83
5.4 Microextracción emulsificación asistida por ultrasonidos ……… 87
Bibliografía…………………………………………………….…………… 97
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Indice
III Parte Experimental y Resultados……………………………………….. 105
1 Determinación de fármacos ácidos y compuestos
potencialmente disruptores endocrinos en agua de
abastecimiento y residual por elución selectiva y
determinación por GC-MS………………….………..……………….. 105
1.1 Resumen e introducción….……………………………………….. 105
1.2 Parte experimental…………….…………….……………………… 107
1.2.1 Reactivos y materiales……………..……………..……….. 107
1.2.2 Muestreo……………………………...……………………… 111
1.2.3 Preparación de las muestras y metodología de

validación…………………………………………………….. 112
1.2.4 Extracción………………………………………..………….. 114
1.2.5 Procedimiento de derivatización………………..….......... 115
1.2.6 Análisis mediante cromatografía de gases con

espectrometría de masas………………………................. 116
1.3 Resultados y discusión……………………………………............. 119
1.3.1 Optimización del procedimiento de preparación de

muestras……………………………….………..…………… 119
1.3.2 Estudio de la linealidad y estimación de los límites de

detección…………………………….……..……………….. 122
1.3.3 Datos de recuperación……………..………………........... 125
1.3.4 Concentraciones de analitos en blancos, aguas de

manantial y aguas residuales…………............................ 129
Bibliografía………………………………………………………………… 135
Anexo. Concentraciones de analitos reportadas por diversos autores

en diferentes países…………………………….…………………………… 140
2 Determinación de fragancias potencialmente alérgenas por
microextracción en fase sólida ……….…………………………….. 143
2.1 Introducción y Resumen …………………………………………... 143
2.2 Parte experimental…………………………….……………………. 145
2.2.1 Reactivos, gases y disolventes……….…..………………. 145
2.2.2 Patrones………………………………………………........... 147
2.2.3 Muestras…………………………………...…………........... 147
2.2.4 Procedimiento de SPME…………..………………………. 147
2.2.5 Limpieza del material y acondicionamiento de fibras de

SPME…………………………………............................... 148
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Indice
2.2.6 Gestión de residuos……………………………….….……. 149
2.2.7 Análisis cromatográfico y detección……….……….……. 149
2.3 Optimización del proceso………………..………….……..…...…. 152
2.4 Parámetros analíticos de calidad del método………...…...……. 157
2.5 Análisis de muestras reales…………………...……………...…… 160
Bibliografía……………………………………….…………….………….. 166
3 Determinación de fragancias alérgenas por microextracción-
emulsificación asistida por ultrasonidos………………….……….. 168
3.1 Introducción y Resumen…………………………….……………... 168
3.2 Parte experimental …………………………………….………...… 171
3.2.1 Reactivos, gases y disolventes…………..………………. 171
3.2.2 Patrones……………………………………..…….………... 173
3.2.3 Muestras……………..……………………..……………….. 173
3.2.4 Procedimiento de USAEME………………..………........... 173
3.2.5 Limpieza del material y gestión de residuos………..….. 174
3.2.6 Análisis cromatográfico y detección…………….………. 174
3.3 Discusión de Resultados…………………………………………... 177
3.3.1 Optimización del proceso: Diseño multifactorial…….…. 178
3.3.2 Parámetros analíticos de calidad del método………..…. 185
3.3.3 Análisis de muestras reales………..………...……………. 189
Bibliografía………………………………………………………………… 191
4 Microextracción-emulsificación asistida por ultrasonidos para
el análisis de compuestos químicos de alto volumen de
producción en muestras de agua…….……………………………… 194
4.1 Introducción y Resumen …………………………………………... 194
4.2 Parte experimental…………………………….…….……………… 196
4.2.1 Reactivos, gases y disolventes…………..………….…… 196
4.2.2 Patrones……………………………..………….…………… 197
4.2.3 Muestras…………..……………………………....…………. 197
4.2.4 Procedimiento de USAEME con derivatización in-situ… 198
4.2.5 Cloración…………………….……………………………….. 199
4.2.6 Limpieza del material y gestión de residuos…................ 199
4.2.7 Análisis cromatográfico y detección……………...………. 199
4.3 Optimización del proceso…………………….….………...………. 202
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