Prevención, seguimiento y evaluación de la descontaminación de percloroetileno en suelo y aguas subterráneas en un terreno industrial

La contaminación de suelos y aguas subterráneas es uno de los problemas ambientales más extendidos en gran parte de los terrenos industriales de Cataluña. En este proyecto se ha analizado el proceso de gestión de la contaminación: caracterización, remediación y seguimiento de la descontaminación en suelos y aguas subterráneas por un caso de afección por organoclorados (percloroetileno) y otros contaminantes (hidrocarburos, selenio y cromo) en un emplazamiento industrial situado en una zona agroforestal (superficie de 81.462 m2). A partir de la implantación en la empresa del sistema de gestión ISO 14.001 en 1.996, se abrieron diferentes proyectos de gestión para los posibles contaminantes. Por las mismas fechas, también se detectó una afección por selenio en aguas subterráneas, ajena a la empresa de estudio. Por el momento, el único contaminante que ha requerido de un proceso de descontaminación ha sido el percloroetileno. En suelos se emplea el método “soil vapor extraction” y en aguas subterráneas el método “airstripping”. Finalmente, se ha llevado a cabo una comparación de los costes reales derivados del proceso de descontaminación del percloroetileno en contra de los costes que se hubiesen derivado la implantación de medidas de prevención de la contaminación. El resultado de la valoración indica que la descontaminación de éste compuesto requiere de una inversión económica importante, unas 10 veces más elevada que los costes derivados de las medidas de prevención.

Tractament d'aigües de piscina : alternatives als mètodes convencionals

El treball presenta els resultats de l’avaluació de dues noves tècniques en el tractament de les aigües de piscina. Una d’elles es basa en l’aplicació d’ozó per a desinfectar l’aigua, que redueix considerablement la quantitat d’hipoclorit sòdic utilitzada en les piscines convencionals i conseqüentment aporta diversos beneficis. La segona tècnica estudiada es basa en la utilització de diòxid de carboni per a regular el pH, a diferència del típic àcid clorhídric que s’aplica en la majoria de piscines. L’estudi s’ha centrat en les piscines del Servei d’Activitat Física de la UAB i s’ha dividit en tres etapes, definides per l’aplicació de diferents tractaments químics. La utilització d’ozó enfront de l’hipoclorit sòdic ha revelat la variació d’alguns paràmetres de control de qualitat de l’aigua com la concentració d’oxigen dissolt o de subproductes de la desinfecció. L’addició de diòxid de carboni enfront de l’àcid clorhídric ha resultat molt efectiva, en tant que s’han desenvolupat propostes per a optimitzar el sistema i minimitzar el seu consum, fins ara excessiu. Tant una com l’altre, aquestes dues tècniques són una nova proposta que, si bé encara no han estat suficient diversificades i estudiades en el nostre país, sembla que redueixen els impactes ambientals, disminueixen el risc dels problemes de salut i augmenten la confortabilitat i seguretat dels usuaris i treballadors de les piscines.

Microsensors químics: ISFET i MEMFET

Treball de recerca realitzat per un alumne d’ensenyament secundari i guardonat amb un Premi CIRIT per fomentar l'esperit científic del Jovent l’any 2008. La nanobiotecnologia és una branca de la nanociència i/o nanotecnologia que previsiblement tindrà un gran creixement i impacte durant els propers anys en molts camps i especialment en el de la diagnosi i tractament de malalties. Això requereix disposar de biosensors a escala nanomètrica que siguin molt sensibles i selectius enfront d’agents químics i biològics, a fi de poder obtenir dades en temps real “in situ” a nivell cel•lular i facilitar tractaments específics i personalitzats. Un petit pas previ als nanobiosensors són els microsensors químics, que poden ser fàcilment implantats en teixits humans sense lesionar-los i proporcionar mesures freqüents o contínues del pH o de la concentració de diversos ions que són dades importants per determinar l’estat de salut d’una persona. Els sensors ISFET tenen una configuració que els permet detectar i mesurar les concentracions de ions H+, per tant mesuren el pH. Entre les seves aplicacions hi destaca la gran eficàcia en la detecció del ió H+ en petites concentracions, que, entre altres usos com els biomèdics, és de gran importància en la mesura de la qualitat dels terrenys de cultiu. Si el sensor tipus ISFET és modificat mitjançant una membrana, com es fa en el present treball, pot desenvolupar moltes aplicacions en el camp de la salut, com és el cas de la detecció de cèl•lules mortes dins el cos humà, i per tant detectar de manera precoç la necrosi.

Determinació de compostos orgànics contaminants en aigües residuals industrials

La determinació de compostos orgànics contaminants en aigües residuals d’origen urbà i industrial és un tema que ha suscitat un creixent interès, tant des del punt de vista del problema mediambiental que es deriva de l’abocament d’aquestes aigües al medi aquàtic públic com des de la perspectiva de reutilització de les aigües tractades en processos industrials. La majoria d’aquests contaminants no s’eliminen completament en plantes de tractament d’aigües convencionals, pel que s’han de controlar. Aquest fet implica desenvolupar nous processos de tractament que permetin millorar l'eficiència de l'eliminació de les plantes de tractament convencionals. Per tal d'investigar la presència d'aquests compostos contaminants a baixes concentracions és necessari desenvolupar nous mètodes analítics altament sensibles. En el nostre projecte s'han desenvolupat diferents mètodes analítics per determinar compostos orgànics contaminants en aigües residuals provinents de plantes de tractament d'aigües industrials, urbanes i plantes potabilitzadores, utilizant principalment la microextracció en fase sòlida (SPME) seguida de la cromatografia de gasos acoblada a un espectròmetre de masses (GC-MS). S'ha estudiat la presència de diferents famílies de compostos en aquestes aigües, com són: ftalats, amines alifàtiques primàries i nitrosamines. A més a més, s'han desenvolupat mètodes analítics per determinar amines alifàtiques primàries en llots actius provinents de diferents tipus de plantes de tractament d'aigües i plantes potabilitzadores.

Avaluació econòmica i ambiental de tractament de compostos orgànics volàtils

L'estudi tracta sobre una empresa fabricant de tints i pintures que tot i està conscienciada amb el medi ambient i utilitzar tècniques de prevenció en origen per disminuir l’emissió de COV a l’atmosfera (les seves emissions es troben dins dels rangs permesos per la legislació en aquest sector), els seus directius pretenen conèixer les alternatives possibles per valorar la possibilitat d'aplicar algun sistema de tractament dels Compostos Orgànics Volàtils a la sortida de la xemeneia, amb la finalitat de recuperar o reduir l’emissió d’aquests contaminants a l’atmosfera. Es presenta una avaluació econòmica i ambiental de diferents sistemes de tractament dels COV aplicables a l’empresa

Estudi dels mecanismes mecànico-químics de la fibrogènesi pulmonar

La fibrosi pulmonar idiopàtica (FPI) és una malaltia intersticial letal, d'etiologia desconeguda i per la que no es disposa de cap tractament efectiu. Creiem que l’elasticitat normal del pulmó té propietats anti-fibròtiques, de manera que la FPI només progressarà si es produeix un enduriment sostingut del teixit. Per això hem dissenyat dos assaigs que ens permetran examinar els efectes pro-fibròtics de l'enduriment extracel•lular sobre fibroblasts primaris de pulmó. Els dos assaigs d'enduriment es basen en gels de poliacrilamida 2D i en gels de col•lagen 3D. Els fibroblasts s'han cultivat en el model d'enduriment 3D en presència o absència de la citoquina pro-fibròtica TGF-β1 i s'ha analitzat com la combinació de l’enduriment extracelular i la TGF-b1 modifiquen el fenotip de les cèl.lules. Els resultats preliminars mostren canvis en l'expressió d'alguns gens en resposta a l'enduriment i al TGF-b1, així com diferències entre cel•lules normals i fibròtiques. A més, suggereixen que l'expressió de COL1A1 i MMP-1 és mecanosensible, i que la seva desregulació podria estar associada a l’enduriment anòmal característic dels pulmons amb FPI.

Tractament d'aigües residuals mitjançant un sistema híbrid d'aiguamolls artificials: cap a una depuració més verda

Les aigües residuals són aquelles derivades de les activitats humanes, ja sigui involuntàriament o de forma intencionada. Aquest és el punt de partida del present projecte. És inqüestionable que aquestes aigües no es poden tornar a abocar al medi natural d’on s’han extret sense ser tractades prèviament, ja que contenen diferents tipus de contaminants que perjudiquen greument el nostre entorn. Des de que l’ésser humà va adonar-se d’aquesta evidència han aparegut sistemes de depuració d’aquestes aigües. L’objectiu principal d’aquest projecte és la posada en marxa d’un sistema híbrid d’aiguamolls artificials que pugui realitzar aquesta funció tan necessària per a la nostra societat, en aquest cas depurant les aigües residuals provinents d’un centre tecnològic (en què es combinen aigües sanitàries i aigües provinents dels laboratoris de recerca), de forma que compleixin els requisits marcats a la llei per al seu abocament al medi natural. El desenvolupament del present projecte segueix les bases del mètode científic, és a dir unes hipòtesis que hem formulat als objectius. Col·laboració en el disseny i construcció de l’experiment, el sistema híbrid d’aiguamolls. La recollida de mostres i posterior anàlisi de diferents paràmetres d’aquestes aigües abans i després de ser tractades. En aquest cas també s’ha fet un seguiment i evolució, tant del sistema com de la vegetació planta. I finalment l’anàlisi dels resultats i posterior discussió per veure si s’han complert els objectius. De forma general, els resultats han estat bastant positius, tant en la configuració amb l’AFSSV inundat i buit. No obstant això, s’observa que amb l’AFSSV s’observen clar avantatges en l’eliminació de força contaminants. Les aigües compleixen pràcticament tots els límits de contaminats establerts per la llei, menys l’amoni per algun tipus d’error humà o interferències i algun dia la DBO5. Durant la durada de l’experimentació han sorgit alguns problemes amb el sistema, els quals es recomana solucionar per a posteriors projecte. Els més destacats són les característiques del tanc d’homogeneïtzació i l’eutrofització a l’AFS. Per tant, podem concloure que s’ha confirmat el que apuntava la bibliografia, en què aquests sistemes híbrids d’aiguamolls poden ser un substitut als tractaments convencionals de depuració de les aigües residuals. Tanmateix amb algunes limitacions i un llarg recorregut que encara s’ha de seguir en aquest camp de la investigació. Projectes com aquest, que suposen l’inici d’un projecte més gran, poden ajudar a l’objectiu final que ha de ser crear un món més sostenible.

Avaluació econòmica i ambiental de tractament de compostos orgànics volàtils

L'estudi tracta sobre una empresa fabricant de tints i pintures que tot i està conscienciada amb el medi ambient i utilitzar tècniques de prevenció en origen per disminuir l’emissió de COV a l’atmosfera (les seves emissions es troben dins dels rangs permesos per la legislació en aquest sector), els seus directius pretenen conèixer les alternatives possibles per valorar la possibilitat d'aplicar algun sistema de tractament dels Compostos Orgànics Volàtils a la sortida de la xemeneia, amb la finalitat de recuperar o reduir l’emissió d’aquests contaminants a l’atmosfera. Es presenta una avaluació econòmica i ambiental de diferents sistemes de tractament dels COV aplicables a l’empresa

A method to determine volatile contaminants in polyethylene terephthalate (PET) packages by HDC-GC-FID and its application to post-consumer materials

A simple and low cost method to determine volatile contaminants in post-consumer recycled PET flakes was developed and validated by Headspace Dynamic Concentration and Gas Chromatography-Flame Ionization Detection (HDC-GC-FID). The analytical parameters evaluated by using surrogates include: correlation coefficient, detection limit, quantification limit, accuracy, intra-assay precision, and inter-assay precision. In order to compare the efficiency of the proposed method to recognized automated techniques, post-consumer PET packaging samples collected in Brazil were used. GC-MS was used to confirm the identity of the substances identified in the PET packaging. Some of the identified contaminants were estimated in the post-consumer material at concentrations higher than 220 ng.g-1. The findings in this work corroborate data available in the scientific literature pointing out the suitability of the proposed analytical method.

Concepts and determination of reference values for human biomonitoring of environmental contaminants

Human biomonitoring (HBM) of environmental contaminants plays an important role in estimating exposure and evaluating risk, and thus it has been increasingly applied in the environmental field. The results of HBM must be compared with reference values ( RV). The term ""reference values"" has always been related to the interpretation of clinical laboratory tests. For physicians, RV indicate ""normal values"" or ""limits of normal""; in turn, toxicologists prefer the terms ""background values"" or ""baseline values"" to refer to the presence of contaminants in biological fluids. This discrepancy leads to the discussion concerning which should be the population selected to determine RV. Whereas clinical chemistry employs an altered health state as the main exclusion criterion to select a reference population ( that is, a ""healthy"" population would be selected), in environmental toxicology the exclusion criterion is the abnormal exposure to xenobiotics. Therefore, the choice of population to determine RV is based on the very purpose of the RV to be determined. The present paper discusses the concepts and methodology used to determine RV for biomarkers of chemical environmental contaminants.

Air contaminants in animal production: the poultry case

A descriptive study was developed in order to assess air contamination caused by fungi and particles in seven poultry units. Twenty seven air samples of 25 litters were collected through impaction method. Air sampling and particle concentration measurement were performed in the pavilions’ interior and also outside premises, since this was the place regarded as reference. Simultaneously, temperature and relative humidity were also registered. Regarding fungal load in the air from the seven poultry farms, the highest value obtained was 24040 CFU/m3 and the lowest was 320 CFU/m3. Twenty eight species/genera of fungi were identified, being Scopulariopsis brevicaulis (39.0%) the most commonly isolated species and Rhizopus sp. (30.0%) the most commonly isolated genus. From the Aspergillus genus, Aspergillus flavus (74.5%) was the most frequently detected species. There was a significant correlation (r=0.487; p=0.014) between temperature and the level of fungal contamination (CFU/m3). Considering contamination caused by particles, in this study, particles with larger dimensions (PM5.0 and PM10) have higher concentrations. There was also a significant correlation between relative humidity and concentration of smaller particles namely, PM0.5 (r=0.438; p=0.025) and PM1.0 (r=0.537; p=0.005). Characterizing typical exposure levels to these contaminants in this specific occupational setting is required to allow a more detailed risk assessment analysis and to set exposure limits to protect workers’ health.

An uncertainty and sensitivity analysis applied to the prioritisation of pharmaceuticals as surface water contaminants from wastewater treatment plant direct emissions

In this study, the concentration probability distributions of 82 pharmaceutical compounds detected in the effluents of 179 European wastewater treatment plants were computed and inserted into a multimedia fate model. The comparative ecotoxicological impact of the direct emission of these compounds from wastewater treatment plants on freshwater ecosystems, based on a potentially affected fraction (PAF) of species approach, was assessed to rank compounds based on priority. As many pharmaceuticals are acids or bases, the multimedia fate model accounts for regressions to estimate pH-dependent fate parameters. An uncertainty analysis was performed by means of Monte Carlo analysis, which included the uncertainty of fate and ecotoxicity model input variables, as well as the spatial variability of landscape characteristics on the European continental scale. Several pharmaceutical compounds were identified as being of greatest concern, including 7 analgesics/anti-inflammatories, 3 β-blockers, 3 psychiatric drugs, and 1 each of 6 other therapeutic classes. The fate and impact modelling relied extensively on estimated data, given that most of these compounds have little or no experimental fate or ecotoxicity data available, as well as a limited reported occurrence in effluents. The contribution of estimated model input variables to the variance of freshwater ecotoxicity impact, as well as the lack of experimental abiotic degradation data for most compounds, helped in establishing priorities for further testing. Generally, the effluent concentration and the ecotoxicity effect factor were the model input variables with the most significant effect on the uncertainty of output results.

Can the complex mixture of sediment contaminants cause endocrine disruption on a benthic fish? A case study with Solea senegalensis

Pollution in coastal ecosystems is a serious threat to the biota and human populations there residing. Anthropogenic activities in these ecosystems are the main cause of contamination by endocrine disruption compounds (EDCs), which can interfere with hormonal regulation and cause adverse effects to growth, stress response and reproduction. Although the chemical nature of many EDCs is unknown, it is believed that most are organic contaminants. Under an environmental risk assessment for a contaminated estuary (the Sado, SW Portugal), the present work intended to detect endocrine disruption in a flatsfish, Solea senegalensis Kaup, 1858, and its potential relationship to organic toxicants. Animals were collected from two areas in the estuary with distinct influences (industrial and rural) and from an external reference area. To evaluate endocrine disruption, hepatic vitellogenin (VTG) concentrations in males and gonad histology were analysed. As biomarkers of exposure to organic contaminants, cytochrome P450 (CYP1A) induction and the ethoxyresorufin-O-deethylase (EROD) activity were determined. The results were contrasted to sediment contamination levels, which are overall considered low, although the area presents a complex mixture of toxicants. Either males or females were found sexually immature and showed no significant evidence of degenerative pathologies. However, hepatic VTG concentrations in males from the industrial area in estuary were superior than those from the Reference, even reaching levels comparable to those in females, which may indicate an oestrogenic effect resulting from the complex contaminant mixture. These individuals also presented higher levels of CYP1A induction and EROD activity, which is consistent with contamination by organic substances. The combination of the results suggest that the exposure of flatfish to an environment contaminated by mixed toxicants, even at low levels, may cause endocrine disruption, therefore affecting populations, which implies the need for further research in identification of potential EDCs, their sources and risks at ecosystem scale.