Metodologías analiticas para la determinación de trazas de hidrocarburos aromáticos policíclicos en matrices del medio marino

Resumen

Los hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP) constituyen un grupo de compuestos de gran relevancia dada su toxicidad, persistencia y bioacumulación, siendo muchos de ellos sospechosos de presentar propiedades teratogénicas, mutagénicas y cancerígenas Son considerados contaminantes de interés prioritario por diversos organismos oficiales tales como la Agencia de Protección del Medioambiente o la Agencia de Sustancias Tóxicas y Registro de Enfermedades de Estados Unidos, y además están legislados niveles máximos de estos compuestos en numerosas matrices ambientales. En este trabajo, se desarrolla un método de análisis mediante cromatografía de gases con inyección con temperatura programada (PTV) y detección de espectrometría de masas (GC-MS) para la determinación de 28 HAP incluyendo derivados alquilados. Las condiciones de inyección en PTV se seleccionan tras realizar una optimización multivariante. Se comprueba que el incremento del volumen de inyección (25 µl), y la selectividad obtenida en modo SIM mejoran notablementelos límites de detección para el análisis de HAP en comparación con la inyección tradicional en splitless, reduciendo en dos órdenes de magnitud los límites de detección obtenidos en modo full scan. Además la determinación con GC-MS-MS permite una mayor selectividad del método, resultando ventajosa para el análisis de matrices complejas. Se desarrollan y validan también distintos procedimientos para llevar a cabo la extracción de HAP de matrices medioambientales de muy distinta naturaleza, tanto acuosas (agua de mar, aguas de abastecimiento, aguas superficiales...) como sólidas (sedimentos, mejillones, cenizas). Así, se ha desarrollado un método de microextracción en fase sólida (SPME-GC-MS) para el análisis de HAP en aguas en el que se emplea una fibra de PDMS-DVB de 65 µm, optimizando distintas variables. Con el método SPME-GC-MS-MS propuesto, se alcanzan los bajos límites de detección requeridos por la Directiva 2008/105/CE para estos compuestos en aguas (entre 0.002 y 2.4 µg l-1). También se estudia el efecto matriz analizando distintos tipos de aguas, agua de mar, de abastecimiento, aguas de pozo y superficiales. El método desarrollado se aplica al análisis de agua de mar afectada por un vertido de hidrocarburos, siendo los HAP mayoritarios encontrados en las muestras el naftaleno, metilnaftaleno y fenantreno, aunque ninguna muestra supera los límites fijados por la Directiva para estos compuestos. El método SPME-GC-MS desarrollado ha demostrado su adecuación para el análisis de HAP en diferentes tipos de aguas, siendo un método sencillo, rápido, sensible, totalmente automático y respetuoso con el medio ambiente de acuerdo con los principios de la Química Analítica Verde. Para el análisis de HAP en sedimentos se proponen un método de extracción con energía de microondas (MAE-PTV-GC-MS) así como un método de extracción con líquidos a presión (PLE-PTV-GC-MS). Mediante el análisis de materiales de referencia de sedimentos certificados, SRM 1944 y SRM 1941b se demuestra, en ambos casos, buena precisión, exactitud y bajos límites de detección. Además se ha desarrollado un método de extracción con agua caliente presurizada acoplada a la microextracción en fase sólida (PHWE-SPME-GC-MS) que permite el análisis prácticamente automático, no hace uso de disolventes y no necesita etapas de concentración ni purificación, todas estas características están de acuerdo con los principios de la Química Analítica Verde. Para el análisis de HAP en mejillón se desarrolla un método de extracción con energía de microondas (MAE-PTV-GC-MS), demostrando, mediante el análisis del material de referencia SRM 2977, una buena precisión, exactitud y bajos límites de detección. Se ha comprobado que la extracción con dispersión en fase sólida (MSPD), es una excelente alternativa y de bajo coste, para la extracción de HAP en matrices biológicas. Así, se ha desarrollado un método (MSPD-GPC-PTV-GC-MS) que ha resultado sencillo y que permite la extracción y purificación de los HAP en mejillones en un solo paso, lo que implica una reducción de tiempo de análisis y consumo de disolventes. El método MAE-PTV-GC-MS desarrollado ha sido aplicado al análisis de muestras de mejillón silvestre de Galicia y el Cantábrico, demostrando que es un método adecuado para abordar problemas medioambientales específicos permitiendo relacionar la presencia de HAP en los mejillones con su fuente de origen. Para el análisis de HAP en cenizas se propone un método con extracción con líquidos a presión (PLE-PTV-GC-MS). El método propuesto ha demostrado su aplicabilidad para el análisis de HAP en cenizas procedentes de incendios forestales que afectaron a distintos montes gallegos, encontrándose el naftaleno, metilnaftaleno, fenantreno, fluoranteno y pireno como compuestos mayoritarios. Además el método desarrollado aporta información de algunos compuestos que pueden considerarse como biomarcadores de quema de biomasa, entre los que destaca el reteno (metil, isopropil-fenantreno) que se determina en la ceniza en concentración 15 veces superior al fenantreno. Para evaluar la posible incidencia de los incendios forestales en el medio marino, se han analizado también muestras de mejillón y lixiviados de las cenizas en agua de mar demostrando la incidencia de los incendios en el medio marino. Los métodos desarrollados en esta tesis son simples, sensibles, precisos, exactos y respetuosos con el medioambiente, intentando seguir las tendencias actuales de disminución del uso de disolventes, y que permiten alcanzar los restrictivos límites fijados por la legislación vigente para estos compuestos.