Trazabilidad en aguas de la presencia de residuos de sustancias farmacológicas debido a la producción de alimentos de origen animal
- Autores: Alejandra Iglesias Tilve
- Directores de la Tesis: Alberto Cepeda Sáez (dir. tes.), Carolina Nebot (codir. tes.)
- Lectura: En la Universidade de Santiago de Compostela ( España ) en 2014
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Jose Manuel Gallardo Abuin (presid.), Cristina A. Fente Sampayo (secret.), Soledad Muniategui (voc.), Perfecto Paseiro Losada (voc.), Ana María Troncoso González (voc.)
- Materias:
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- Resumen
La tasa de uso farmacéutico en medicina humana y veterinaria aumenta cada año debido a la necesidad de tratamiento y prevención de enfermedades tanto en seres humanos y como en animales. Sin embargo, este uso supone una gran desventaja para el medio ambiente, ya que independientemente del tipo de fármaco administrado, una parte de la dosis inicial es excretada por el organismo como compuesto original y/o en forma de metabolitos, siendo estos introducidos en el medio ambiente.
En producción animal, las heces son excretadas directamente en los campos de pastoreo o recogidas y acumuladas en fosas de purines, que más tarde pueden ser utilizados como fertilizantes en tierras agrícolas. La consecuencia de estas prácticas es que los posibles residuos de los fármacos administrados alcanzan por filtración, las aguas subterráneas, acuíferos y pozos y por escorrentía las aguas superficiales de ríos, lagos y mares. En el caso de los fármacos empleados en medicina humana, su entrada en el medio acuático es directa, ya que los efluentes de plantas de tratamiento de aguas residuales son descargados a los ríos diariamente. La principal preocupación con respecto a este tipo de contaminación es que incluso si estos residuos se detectan a bajas concentraciones (rango entre ng/L y ¿g/L) durante un período prolongado, podrían ser potencialmente perjudiciales para organismos no objetivo. Esto puede dar lugar a la aparición de efectos negativos sobre la salud humana y el medio ambiente, de hecho, efectos ecotoxicológicos en organismos no objetivo ya se han investigado para antimicrobianos, antiparasitarios y antiinflamatorios, afectando a microalgas, cianobacterias o incluso peces.
Por todo lo anterior, se hace necesario evaluar el nivel de contaminación generada tanto en la producción de alimentos de origen animal, como la derivada del empleo de estas sustancias farmacológicas por parte de los seres humanos, mediante el análisis de zonas rurales con alta y baja densidad de explotación y zonas urbanas, especialmente aquellas próximas a la descarga de plantas de tratamiento de aguas residuales, estimando la fuente de dicha contaminación. Para ello es preciso disponer de sistemas de control que ayuden a detectar la presencia de residuos de medicamentos de uso veterinario y humano en el medio acuático. Por tanto, el objetivo general de esta investigación se enmarca en un estudio preliminar de la evaluación de la contaminación de sustancias con actividad farmacológica en aguas de Galicia, comparando la contaminación causada durante la producción de alimentos, así como la derivada del empleo de dichas sustancias en medicina humana.
Los grupos de sustancias seleccionados para este estudio fueron agentes antimicrobianos, antifúngicos, antiparasitarios, antiinflamatorios, antihipertensivos, anticancerígenos y colorantes derivados de trifenilmetano, todos ellos empleados de manera legal o ilegal en medicina veterinaria o humana. La estrategia de muestreo se diseño para evaluar el nivel de contaminación en zonas de producción de animales productores de alimentos, normalmente tratados con medicamentos veterinarios, analizando las aguas de los ríos y arroyos circundantes a estas explotaciones ganaderas. Además se incluyó el rio Miño, uno de los ríos más importante de Galicia, que atraviesa tanto zonas rurales como zonas urbanas y al que descargan efluentes de diversas plantas de tratamiento de aguas residuales, que nos permitirían evaluar la contaminación de origen humano.
Para alcanzar el objetivo general anteriormente mencionado, se hace indispensable el desarrollo de nuevas metodologías analíticas que permitan detectar residuos de sustancias farmacológicas empleadas tanto en medicina humana como en la producción de alimentos de origen animal, en muestras de agua. La técnica analítica seleccionada fue la HPLC-ESI-MS/MS, ya que permite identificar y cuantificar simultáneamente un gran número de sustancias de distinta naturaleza química, de manera sensible, selectiva, rápida y relativamente económica.
En este trabajo se han desarrollado dos métodos analíticos que permiten extraer y analizar las sustancias seleccionadas en aguas y los cuales se resumen a continuación: ¿ Un método multirresidual confirmatorio para la identificación y cuantificación simultánea de 21 fármacos en aguas, entre los que se encuentran betametasona, cortisona, decoquinato, dexametasona, enrofloxacina, flumetasona, griseofulvina, maduramicina, 6¿-metilprednisolona, monensina, narasina, prednisolona, salinomicina, sulfacloropiridazina, sulfadiazina, sulfametazina, sulfametizol, sulfametoxipyridazina, sulfapiridina, sulfaquinoxalina y trimetoprim, validado según los criterios de la Environmental Protection Agency (EPA).
¿ Un método multirresidual confirmatorio para la identificación y cuantificación simultánea de 13 fármacos en aguas, entre los que se encuentran ácido oxolínico, diclofenaco, difloxacina, enrofloxacina, marbofloxacina, propanolol, sarafloxacina, sulfametoxazol, tamoxifen, triamcinolona, trimetoprim, verde brillante y verde malaquita, validado según los criterios de la EPA.
Con cada uno de estos métodos fueron analizadas un total de 549 muestras reales de agua de río que se recogieron a lo largo de 21 muestreos, llevados a cabo en días diferentes en dos periodos, uno en 2010 y otro durante 2011-2012, incluyendo cada muestreo 14 puntos. Para poder evaluar el efecto de las explotaciones ganaderas, los puntos se repartieron en 3 zonas diferentes, rural, rural con actividad ganadera y urbana. Además se llevó a cabo un estudio preliminar donde se evaluaron 26 muestras de agua potable, incluyéndose aguas de la acometida municipal y aguas de fuentes naturales, para evaluar la posible entrada de sustancias con efecto farmacológico en la cadena alimentaria.
Los resultados obtenidos indican que las aguas gallegas están contaminadas con residuos de medicamentos, siendo las EDAR, al contrario de lo esperado, los puntos donde se concentran un mayor número de residuos, posiblemente debido a la falta de eficiencia en la eliminación de estas sustancias durante su tratamiento. Un 41% de las muestras de agua medioambientales analizadas resultaron positivas para la presencia de, al menos, un analito y el 85% de los fármacos seleccionados fueron detectados en concentraciones de entre 0.5 y 2979 ng/L. El grupo de los antimicrobianos fue el grupo detectado con mayor frecuencia, siendo el trimetoprim el que se encuentra en mayor número de muestras (101), suponiendo un 18% del total de las muestras de agua superficiales analizadas, seguido de sulfametazina en 64 (12%) y sulfametoxazol y sulfametoxipiridazina en 41 (7%), destacable es también la presencia de diclofenaco, presente en 57 muestras (10%). Una vez evaluados los resultados se puede concluir que tanto trimetoprim, diclofenaco como sulfametoxazol podrían ser considerados como indicadores de contaminación humana, ya que se detectaron mayormente en zonas urbanas con un número de detecciones superior a 35, mientras que decoquinato y sulfametazina de contaminación por actividad ganadera, ya que fueron detectadas más de 14 veces en zonas rurales.
Hay que destacar que en el punto de muestreo localizado en las proximidades de la potabilizadora de Lugo, se obtuvieron un 29% de muestras positivas, lo cual resulta de gran importancia debido al riesgo que supondría que residuos de sustancias farmacológicas entren en la cadena alimentaria a través de la ETAP. Este riesgo se materializó con los resultados del estudio preliminar de aguas potables, el cual indicó que el 85% de las muestras fueron positivas para la presencia de, al menos, un analito y donde el 61% de los fármacos analizados fueron encontrados en estas muestras, siendo nuevamente el grupo de los antimicrobianos el más frecuente.
Por todo lo anterior, se puede concluir que los dos métodos analíticos desarrollados permiten identificar y cuantificar en muestras de agua, un total de 34 fármacos comúnmente empleados en medicina animal y humana. Como los métodos han sido validados en base a los criterios establecidos por la EPA, podrían ser utilizados por laboratorios dedicados al control de residuos de medicamentos en aguas superficiales y potables.
La conclusión final de este estudio de investigación versa sobre que las zonas rurales y con actividad ganadera no contaminan en la medida en la que cabía esperar, ya que son los puntos próximas a las depuradoras los que soportan mayor densidad de contaminación. Así mismo, este estudio ha demostrado que si el punto de desecho de una planta de tratamiento se encuentra situada rio arriba de una potabilizadora puede existir el riesgo de entrada de residuos de estas sustancias farmacológicas en la cadena alimentaria. Por consiguiente, resulta necesario llevar a cabo un seguimiento de la calidad de las aguas, potables y medioambientales, mediante análisis periódicos, para controlar y reducir este tipo de contaminación.
Palabras clave: HPLC-MS/MS; Aguas; sustancias farmacológicas
