Detección e identificación de contaminantes emergentes. Análisis cualitativo y cuantitativo en la EDAR de Ricao

El objetivo general de este trabajo de investigación es estudiar la presencia de contaminantes emergentes (CE) en las aguas residuales que trata la EDAR de Ricao (Asturias), así como su posible transformación y/o eliminación como resultado de los tratamientos que integran su proceso de depuración. Tal y como se indicó anteriormente, la EDAR de Ricao trata aguas residuales de característica urbana e industrial, siendo este último sector muy diversificado (alimentario, químico, farmacéutico y hospitalario).

Este informe tiene como objetivo presentar los resultados obtenidos del estudio de identificación de contaminantes emergentes en las corrientes de agua residual de entrada y salida de la EDAR de Ricao, así como en el fango. Además, contribuir en el desarrollo, implementación y estandarización de los procedimientos de toma y almacenamiento de muestras para el seguimiento de contaminantes emergentes en EDARs.

El presupuesto del estudio ha sido de 44.950 €.

Sistema público de saneamiento de los ríos Sella, Güeña y Piloña.

• UTE S. Y D. 98 Sella
• Institut Universitari de Plaguicides i Aigües, Universitat Jaume I (Castellón)
• Consorcio de Aguas de Asturias

Finalizado en fecha noviembre de 2019

En una primera fase del estudio, se ha investigado de forma cualitativa la presencia de contaminantes emergentes en aguas residuales de entrada y salida de la EDAR, así como en el fango, usando un procedimiento de barrido o screening. En dicho screening se identificaron 17 compuestos relevantes, que fueron seleccionados para la fase posterior de análisis cuantitativo. A estos 17 compuestos, se les añadió un buen número de fármacos, seleccionados sobre la base de nuestra experiencia previa, por tratarse de compuestos habitualmente encontrados en aguas residuales de diversos países. En total, se seleccionaron 41 fármacos para análisis cuantitativos.

En una fase posterior, se ha llevado a cabo el análisis cuantitativo de 41 contaminantes emergentes relevantes en tres campañas de muestreo repartidas a lo largo del año: M1 (septiembre 2018), M2 (enero 2019) y M3 (abril 2019). Las muestras objeto de estudio han sido aguas de entrada y de salida de la EDAR, además de fango deshidratado. En la campaña M1, también se han incluido muestras de agua del Aliviadero Nº1 de Arriondas, con el objetivo de estimar la influencia del Hospital Arriondas en las aguas residuales de la EDAR.

La concentración media de los fármacos en las aguas de aliviadero ha sido notablemente mayor a las aguas de entrada, lo que parece indicar que una gran parte de los fármacos estudiados llega a la EDAR principalmente a través del vertido procedente del Hospital de Oriente de Asturias. Únicamente cinco fármacos, – los antibióticos clarithromycin y tetracycline, el antipertensivo irbesartan, el antihelmíntico e inmunomodulador levamisol y el anticonvulsivo primidone-, han mostrado una concentración media en el agua de entrada del orden, o ligeramente superior, a la del agua del aliviadero.

Se ha observado coherencia en los resultados obtenidos a lo largo de los tres muestreos, no llegando a apreciarse una tendencia clara en los niveles de concentración en función de la época del año. Las concentraciones promedio (para los tres muestreos) más altas encontradas en las aguas de entrada han correspondido a los analgésicos acetaminophen (5.4 µg/L) y naproxen (2.4 µg/L) y al antiepiléptico gabapentin (3.2 µg/L). En el caso de las aguas de salida, la mayoría de los niveles de concentración no han superado el valor medio de 0.1 µg/L (100 ng/L), con muy pocas excepciones: gabapentin (1.1 µg/L), irbesartan (0.13 µg/L), tramadol (0.37 µg/L) y venlafaxine (0.11 µg/L).

Se han calculado las cargas diarias de fármacos (g/día) en las aguas de entrada y de salida de la EDAR, a partir de las cuales se ha estimado la eficiencia de eliminación de los fármacos en los tres muestreos. Sobre la base de los datos obtenidos, en cuanto a eficiencia de eliminación, se pueden distinguir varios grupos de compuestos. Once fármacos (acetaminophen, atorvastatin, azitromycin, enalapril, losartan, metronidazole, naproxen, salbutamol, tetracycline, trimetroprim y valsartan) han sido prácticamente eliminados en la EDAR con valores promedio de eficiencia superiores al 77 %, y otros dos (diclofenac y gabapentin) han presentado una eliminación parcial superior al 50%. Compuestos como alprazolam, clindamycin y pantoprazol no parecen eliminarse en absoluto, mientras que para seis fármacos (irbesartan, levamisol, lorazepam, primidone, tramadol y venlafaxine) la eficiencia de eliminación ha variado significativamente en los tres muestreos, aunque la tendencia observada es la no eliminación (eficiencia ≤ 0%), o eliminación parcial (eficiencia ≤ 34%). El resto de fármacos detectados en las aguas han presentado datos de eliminación altamente variables entre los tres muestreos, no pudiéndose llegar a ninguna conclusión al respecto.

En cuanto a las muestras de fango analizadas en los tres muestreos, han sido pocos los fármacos que han llegado a cuantificarse en comparación con las aguas residuales analizadas en las mismas fechas. Esto se explica por la polaridad media-alta de los fármacos analizados, razón por la que son más solubles en la fase acuosa y apenas se adsorben sobre el material particulado.

La última fase del estudio, ha consistido en el análisis cuantitativo de aguas residuales de entrada y de salida de la planta, recogidas en la semana de agosto de 2018 en la que se celebró el festival de música “Aquasella”. La investigación se ha centrado en la presencia de drogas de abuso (DOA) y nuevas sustancias psicoactivas (NPS), mediante LC-MS/MS, siguiendo los protocolos desarrollados por el grupo europeo SCORE, del cual forma parte el grupo de investigación.

Se ha observado que los niveles de anfetamina, metanfetamina y MDMA aumentaron notablemente en los días del festival, y de forma muy significativa durante el fin de semana, alcanzado concentraciones del orden de hasta 6.000 ng/L (6μg/L) en el caso del MDMA. También se apreció un aumento durante los días de festival en los niveles de cocaína y de su principal metabolito BE, pero no tan acusado como para MDMA. El cannabis parece ser consumido de manera habitual y tan sólo se ha observado un ligero aumento en los días del festival. En el caso de los NPS, de los aproximadamente 200 NPS incluidos en el método analítico, únicamente se han detectado ketamina y la catinona sintética metilona. La escasa detección de NPS es un hecho habitual en la literatura científica, pues estas drogas “nuevas” se consumen en mucha menor medida que las “clásicas” drogas de abuso.

Con los datos de cargas diarias en la entrada y en la salida de la EDAR, se ha estimado la eficiencia de eliminación de las drogas de abuso y NPS estudiados. La eliminación ha resultado ser prácticamente total para anfetamina, metanfetamina cocaína, el metabolito de la cocaína (BE) y el metabolito del cannabis (THC-COOH), con valores promedios entre 96 y 100%. Sin embargo, MDMA y ketamina no parecen eliminarse, lo cual es coherente con datos reportados en la bilbliografía para otros festivales y plantas de tratamiento.

Punto de muestreo de agua de entrada. Estación de Bombeo

Punto de muestreo de agua de salida. Arqueta de salida de la depuradora

Muestras almacenadas y congeladas

Imágenes de preparación de muestras en el laboratorio del Instituto Universitario de Plaguicidas y Agua (IUPA)