Análisis de psicoactivos en aguas, sedimentos y alimentos: de la epidemiología de alcantarilla a la forensía medioambiental
NAGIOS: RODERIC FUNCIONANDO

Análisis de psicoactivos en aguas, sedimentos y alimentos: de la epidemiología de alcantarilla a la forensía medioambiental

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Análisis de psicoactivos en aguas, sedimentos y alimentos: de la epidemiología de alcantarilla a la forensía medioambiental

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dc.contributor.advisor Picó García, Yolanda
dc.contributor.advisor Andreu Pérez, Vicente
dc.contributor.author Andrés-Costa, Maria-Jesús
dc.contributor.other Facultat de Ciències Biològiques es_ES
dc.date.accessioned 2017-05-23T11:50:46Z
dc.date.available 2017-06-23T04:45:06Z
dc.date.issued 2017 es_ES
dc.date.submitted 22-05-2017 es_ES
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/10550/58599
dc.description.abstract Las drogas de abuso tanto lícitas como ilícitas, los fármacos y los productos de higiene personal son contaminantes emergentes cuyo impacto para los ecosistemas es todavía escasamente conocido. En las últimas décadas ha habido un creciente interés en el estudio de estas sustancias debido a su elevado consumo y continua descarga en compartimentos medioambientales, tras su insuficiente eliminación en las estaciones depuradoras de aguas residuales (WWTPs). La naturaleza y cantidad de estos contaminantes están frecuentemente relacionados con las características, estado de salud y hábitos de las poblaciones que vierten a estas WWTPs. Por todo ello, el estudio de estos contaminantes tiene una doble vertiente: epidemiológicamente se pueden evaluar la magnitud, naturaleza y patrones de consumo a través del abanico de compuestos detectados en las WWTPs y ambientalmente se puede seguir el rastro y gestionar el peligro que estas sustancias representan para los ecosistemas. La epidemiología basada en el análisis de aguas residuales o también llamada epidemiología de alcantarilla constituye una herramienta importante para la estimación del consumo local a través de la investigación de los flujos de masa de drogas de abuso inalteradas o de sus metabolitos. La EMCCDA (European Monitoring Centre for Drugs and Drug Addiction) reconoce este método como una alternativa a los métodos oficiales basados en entrevistas, datos médicos y estadísticas criminales para establecer el consumo de las drogas de abuso. Los efectos nocivos que el consumo de drogas tiene para la salud humana permiten predecir que la presencia de dichos compuestos en las aguas superficiales puede tener consecuencias toxicológicas sobre la flora y la biota acuáticas. Sin embargo, una de las herramientas, que todavía no se ha desarrollado suficientemente para abordar todos estos estudios, son las técnicas de determinación de estos compuestos en distintas matrices ambientales. A la complejidad de la matriz, se le unen las bajas concentraciones y la inestabilidad de estos compuestos, que hace difícil su determinación. Por todo ello, el Objetivo General propuesto se basa en el desarrollo de métodos analíticos más fiables para (i) determinar la presencia de las drogas estudiadas en diferentes matrices ambientales, (ii) para determinar los patrones de consumo de estas sustancias en Valencia y su área metropolitana, mediante la epidemiología de alcantarilla y (iii) para conocer las fuentes, niveles, transporte y destino de las mismas en el medioambiente aplicando estrategias de forensia medioambiental, teniendo en mente como fin último como podrían afectar al ser humano. Los Objetivos Específicos de la presente Tesis Doctoral se han concretado en los siguientes puntos: 1. Desarrollar metodologías analíticas selectivas y sensibles de identificación y cuantificación basadas en la cromatografía líquida acoplada a la espectrometría de masas en tándem (LC-MS/MS), y en la cromatografía líquida de ultra alta resolución acoplada a la espectrometría de masas con un sistema híbrido de tipo cuadrupolo tiempo de vuelo (UHPLC-QqTOF-MS/MS) para determinar las sustancias seleccionadas. 2. Aplicar las metodologías desarrolladas en el análisis de aguas (influentes y efluentes de las WWTPs y aguas superficiales), sólidos en suspensión presentes en los influentes de las aguas residuales, lodos deshidratados elaborados en los tratamientos de las estaciones depuradoras y sedimentos depositados por las aguas superficiales. 3. Establecer los biomarcadores humanos capaces de estimar el tamaño poblacional a los que abastece cada WWTP que ofrezcan datos fiables y compararlos con los métodos tradicionales usados hasta el momento con este fin. 4. Determinar el consumo de drogas lícitas e ilícitas a nivel poblacional mediante el análisis de aguas residuales, a partir de la excreción de las drogas inalteradas o sus metabolitos. 5. Analizar la eficacia de las WWTPs en el tratamiento de las aguas residuales, según el grado de eliminación de determinadas drogas en los efluentes. 6. Comprobar la influencia y los efectos de la presión humana en una cuenca hidrográfica típica del área mediterránea a través de un estudio integrado de la contaminación de las aguas por drogas y su relación con otras características de calidad de las aguas. 7. Estimar la bio y fotodegradación y transformación de los estereoisómeros de una sustancia psicoactiva (fluoxetina) en diferentes matrices (aguas superficiales y lodos activos de estaciones depuradoras). 8. Evaluar la toxicidad de determinadas drogas a diferentes niveles tróficos mediante estudios in silico e in vivo. 9. Estimar otras posibles rutas de exposición humana a través de los alimentos y sus efectos potenciales en la población. Para desarrollar estos objetivos, se ha diseñado el siguiente Plan de Trabajo: En primer lugar, para definir con claridad los objetivos y establecer los aspectos limitantes de esta temática se ha realizado una revisión profunda de la literatura publicada hasta el momento, que nos ha permitido conocer los puntos fuertes y débiles para desarrollar un trabajo con perspectivas de futuro. Las drogas de abuso tanto lícitas como ilícitas se seleccionaron atendiendo a un consumo considerado como tradicional o por estar catalogadas como nuevas sustancia psicoactivas (NPS) —que incluyen tanto las ilegalizadas como las que aún no están sujetas a fiscalización internacional (conocidas como legal highs)— comercializadas a través de Internet. Asimismo, se seleccionaron ciertos fármacos y productos de higiene personal por su elevado interés como contaminantes emergentes. Seguidamente se diseñaron las campañas de muestreo en las WWTPs de Pinedo I, Pinedo II y Quart-Benáger (influentes, efluentes y lodos deshidratados) y en la cuenca del río Turia (aguas superficiales y sedimentos). Durante el trabajo realizado en la Universidad de Bath (Inglaterra) se diseñaron las campañas de muestreo de los lodos activos de la WWTP y las aguas superficiales del río Avon. Además, se seleccionaron diferentes alimentos que potencialmente podrían contener alguna de las sustancias objeto de estudio. Posteriormente se desarrollaron y validaron métodos analíticos para determinar las drogas tanto lícitas como ilícitas, los fármacos y productos de higiene personal seleccionados. Dichos métodos analíticos se basan en las siguientes técnicas: - Extracción en fase sólida (SPE), extracción sólido-líquido (SLE) y extracción asistida por ultrasonidos (UAE). - LC-MS/MS utilizando tanto un analizador triple cuadrupolo como un cuadrupolo tiempo de vuelo. Por último, los métodos desarrollados se aplicaron a las muestras de las matrices seleccionadas, en las que estos compuestos son susceptibles de ser transformados, mediante procesos de degradación, en un amplio abanico de sustancias desconocidas, incrementando la complejidad de su determinación. Para cerrar el ciclo de la contaminación medioambiental y de cómo pueden afectar estas drogas al ser humano, debemos considerar que muchas de ellas provienen de plantas naturales, y que además de su consumo intencionado pueden llegar al ser humano por otras vías. La presente Tesis Doctoral se ha estructurado en 5 capítulos. En cada uno de los capítulos se presentan las publicaciones científicas llevadas a cabo, las cuales presentan la misma estructura interna: introducción, materiales y métodos, resultados y discusión, conclusiones, referencias y material complementario. El Primer Capítulo presenta una introducción general, a través de una revisión bibliográfica, sobre el papel que tiene la espectrometría de masas como herramienta en la llamada epidemiología de alcantarilla. Esta revisión bibliográfica cubre tanto la estimación del consumo de drogas de abuso, como el análisis de las estimaciones poblacionales mediante biomarcadores, pasando por el estudio de los métodos de análisis no dirigidos para establecer el patrón de estas sustancias y sus productos de transformación. Además se establecen las perspectivas futuras de la espectrometría de masas en esta materia. Esta introducción se estructura como un artículo de revisión: • Publicación científica 1. Liquid chromatography-mass spectrometry as a tool for wastewater-based epidemiology (enviada) En el Capítulo 2 se detallan las metodologías analíticas desarrolladas y validadas para determinar las sustancias seleccionadas en diferentes matrices ambientales (aguas, lodos activos y sólidos en suspensión procedentes de WWTPs, y aguas superficiales y sedimentos procedentes de la cuenca del río Turia). Las metodologías desarrolladas basadas en el análisis LC-MS/MS y UHPLC-QqTOF-MS/MS se utilizaron para analizar los compuestos seleccionados. Los resultados obtenidos dentro de este capítulo se estructuran en tres publicaciones focalizadas en el desarrollo de métodos de identificación y análisis de estos compuestos. • Publicación científica 2. Simultaneous determination of traditional and emerging illicit drugs in sediments, sludges and particulate matter • Publicación científica 3. Analysis of psychoactive substances in water by information dependent acquisition on a hybrid quadrupole time-of-flight mass spectrometer • Publicación científica 4. Universal method to determine acidic licit and illicit drugs and personal care products in water by liquid chromatography quadrupole time-of-flight En el Capítulo 3 se aplican las metodologías desarrolladas en el capítulo anterior al análisis de las aguas procedentes de los influentes y efluentes de las WWTPs, para determinar la incidencia de las drogas de abuso, estimar su consumo en el área metropolitana de Valencia y establecer el rendimiento de eliminación de dichos compuestos en las principales WWTPs involucradas. Además se evalúa la toxicidad de determinadas drogas a diferentes niveles tróficos mediante estudios teóricos (ECOSAR). A partir de los datos obtenidos de los influentes se establece el consumo de drogas por parte de la población abastecida por dichas WWTPs, aplicando la epidemiología de alcantarilla. Asimismo se propone un método alternativo basado en el análisis de biomarcadores presentes en las aguas residuales para estimar dicha población. Este capítulo se ha estructurado en tres publicaciones científicas, las dos primeras focalizadas en la estimación de drogas y alcohol mientras que la tercera se centra en valorar los métodos para estimar la población servida por la WWTP, y donde se analizan, además de por los métodos clásicos, distintos biomarcadores recientemente propuestos como alternativas adecuadas para dicha estimación. • Publicación científica 5. Occurrence and removal of drugs of abuse in Wastewater Treatment Plants of Valencia (Spain) • Publicación científica 6. Estimation of alcohol consumption during “Fallas” festivity in the wastewater of Valencia city (Spain) using ethyl sulfate as a biomarker • Publicación científica 7. Estimating population size in wastewater-based epidemiology. Valencia metropolitan area as a case study. En el Capítulo 4 se abordan los problemas medioambientales suscitados por estos compuestos, mediante un estudio integrado de la contaminación generada. En este apartado se analizan números aspectos producidos a causa de esta contaminación. La relación entre la presencia de estos compuestos y las características de la población se establece mediante el uso de un Sistema de Información Geográfica (SIG). La relación entre los niveles de estos compuestos y los parámetros de calidad de estas aguas superficiales se determina mediante las correlaciones de Pearson. En este capítulo se presenta el trabajo llevado a cabo en la Universidad de Bath, en Inglaterra, durante un periodo en el cual se estimó la bio- y fotodegradación y la transformación enantioselectiva de un antidepresivo como es la fluoxetina en aguas superficiales del río Avon y lodos activos de la WWTP correspondiente a esa área. En este estudio también se evaluó la toxicidad de la fluoxetina a diferentes niveles tróficos mediante estudios in vivo. En la parte final del capítulo se evalúa el posible impacto en el ser humano debido al consumo de distintos productos alimenticios que pudieran contener cannabis o sus metabolitos. Este último problema, derivado de la alimentación del ganado con derivados del cáñamo, es un tema candente que ha preocupado a la European Food Safety Authority (EFSA), hasta el punto de destacar en un comunicado, la necesidad de estos estudios (EFSA 2011). El capítulo se organiza en tres publicaciones que cubren esta temática. • Publicación científica 8. Assessing drugs of abuse distribution in Turia River based on geographic information system and liquid chromatography mass spectrometry (enviada) • Publicación científica 9. Enantioselective transformation of fluoxetine in water and its ecotoxicological relevance (enviada) • Publicación científica 10. Analysis of cannabinoids by liquid chromatography-mass spectrometry in milk, liver and hemp seed to ensure food safety El Capítulo 5 tiene como objetivo aportar una visión global de los resultados y la discusión de la presente Tesis Doctoral. Por último, se recogen las conclusiones generales obtenidas y, a continuación, se incluyen diversos anexos en los que se encuentra la información complementaria (Índice de Tablas, Índice de Figuras, Índice de Abreviaturas). De acuerdo a los objetivos de la presente Tesis Doctoral, la investigación llevada a cabo y los resultados obtenidos, se puede concluir: Primero. La cromatografía líquida de ultra alta resolución acoplada a la espectrometría de masas en tándem, utilizando un triple cuadrupolo, es selectiva, sensible, fiable y eficaz para la detección de las drogas de abuso seleccionadas en matrices complejas. Adicionalmente, los espectrómetros de masas de alta resolución, como el sistema híbrido cuadrupolo tiempo de vuelo, no sólo determinan las drogas seleccionadas, sino que también identifican un gran número de otros compuestos no seleccionados, metabolitos y productos de degradación presentes en muestras de aguas residuales y superficiales. Segundo. La aplicación de las metodologías analíticas desarrolladas muestra que, en los influentes de las estaciones depuradoras de aguas residuales, se detectaron concentraciones de ng L-1 para la mayoría de los compuestos, aunque en casos como la benzoilecgonina, la cocaína y el etil sulfato se alcanzan valores de µg L-1. En los efluentes y en las aguas superficiales del río Turia se detectan menos drogas y a más bajas concentraciones que en los influentes. Los sólidos en suspensión y los lodos deshidratados de las estaciones depuradoras contienen compuestos cocaínicos y opiáceos a concentraciones de ng g-1. Tercero. Entre los biomarcadores humanos específicos, las estimaciones de la población realizadas con las cargas diarias de cafeína, cotinina, y en una estación depuradora también con el ácido 5-hidroxiindolacético fueron las más precisas y comparables respecto a los datos del censo y los parámetros hidroquímicos. El uso de biomarcadores para estimar la población debe ser evaluado con precaución, ya que en casos especiales como la presencia de fábricas de embotellado de bebidas de cola, pueden distorsionar los resultados obtenidos a partir del uso de la cafeína como biomarcador. Sin embargo, pueden ser una herramienta invaluable para reducir la incertidumbre en el tamaño de la población servida por las estaciones depuradoras de aguas residuales. Cuarto. La aplicación de la epidemiología de alcantarilla en el estudio realizado durante varios años en tres estaciones depuradoras que abastecen a Valencia y su área metropolitana, muestra que las drogas más consumidas son cannabis y cocaína seguidos de ketamina, anfetamina, metanfetamina y éxtasis. Además, pone de manifiesto que el consumo de alcohol durante la festividad de las Fallas se incrementa hasta un 400 por ciento respecto a una semana considerada normal. Quinto. Las drogas seleccionadas son eliminadas en las estaciones depuradoras con una eficacia superior al 95%, excepto el éxtasis y la ketamina que son recalcitrantes y apenas se eliminan. Los resultados obtenidos muestran que la eficacia de eliminación varía ligeramente según el tratamiento de las depuradoras. Pinedo II, con tratamiento terciario, muestra una mayor eliminación de las drogas seleccionadas que las depuradoras sin este tratamiento como Pinedo I y Quart-Benáger. Sin embargo, para los compuestos recalcitrantes sería conveniente buscar tratamientos alternativos. Sexto. Existe una gran dificultad para establecer la relación entre las concentraciones de las drogas de abuso en el medioambiente y la presión humana en la cuenca del río Turia, debido a la presencia esporádica, el carácter pseudopersistente y la compleja degradación de estos compuestos. Sin embargo, la aplicación del Sistema de Información Geográfica, muestra cualitativamente que la presencia de estos contaminantes está ligada a grandes poblaciones con más de 10000 habitantes. Séptimo. Los microcosmos que simulan el río revelan que la degradación de la fluoxetina se lleva a cabo a través de procesos fotoquímicos y microbianos, siendo los fotoquímicos los más significativos. Los procesos microbianos en aguas superficiales muestran una ligera enantioselectividad favoreciendo la persistencia del enantiómero (R). En lodos activos donde se estudiaron los procesos metabólicos microbianos, se observó una estereoselectividad pronunciada que favoreció la degradación de la (S)-fluoxetina y la formación de (S)-norfluoxetina. Estos resultados ponen de manifiesto la importancia del estudio quiral de los enantiómeros. Octavo. Los cocientes de riesgo calculados a tres niveles tróficos para las drogas de abuso detectadas en los efluentes de las depuradoras índica un riesgo agudo medio para el éxtasis, bajo para la ketamina y sin riesgo para la benzoilecgonina. Los estudios in vivo de toxicidad aguda realizados para los enantiómeros de la fluoxetina y la norfluoxetina en organismos acuáticos, indican que no existe enantioselectividad en la respuesta tóxica de Daphnia magna pero sí que se observa en el caso de Tetrahymena thermophila, siendo 30 veces superior la toxicidad de la (R)-fluoxetina que la del enantiómero (S). Las concentraciones de compuestos detectados en el río Turia no suponen un riesgo. Las drogas de abuso son pseudopersistentes y están sujetas a fenómenos de degradación complejos en el medioambiente, por lo que una exposición crónica a estos compuestos podría producir efectos a largo plazo. Noveno. Los estudios realizados para evaluar rutas de exposición alternativa a los derivados del cannabis a través de los alimentos demuestran que, el contenido de tetrahidrocannabinol en las semillas de cáñamo utilizadas como pienso para animales es inferior al marcado por la EFSA. El tetrahidrocannabinol se detecta en fórmulas de crecimiento en concentraciones de ng L-1, pero no se detecta en otros tipos de leche, ni en hígados de vaca. No se detectan metabolitos del tetrahidrocannabinol en ninguna de las matrices alimentarias analizadas. Aunque las concentraciones detectadas no presentan peligro para los seres humanos, el método analítico desarrollado puede ser una piedra angular para garantizar la inocuidad de los alimentos. es_ES
dc.format.extent 502 p. es_ES
dc.language.iso en es_ES
dc.subject Drogas de abuso, epidemiología, contaminación ambiental, cromatografía líquida, espectrometría de masas es_ES
dc.title Análisis de psicoactivos en aguas, sedimentos y alimentos: de la epidemiología de alcantarilla a la forensía medioambiental es_ES
dc.type info:eu-repo/semantics/doctoralThesis es_ES
dc.subject.unesco UNESCO::CIENCIAS TECNOLÓGICAS::Ingeniería y tecnología del medio ambiente::Control de la contaminación del agua es_ES
dc.description.abstractenglish Licit and illicit drugs of abuse, pharmaceuticals and personal care products are emerging contaminants whose impact on ecosystems is still poorly understood. In the last decades there has been a growing interest in the study of these substances due to their high consumption and continuous discharges into environmental compartments, after their insufficient disposal in wastewater treatment plants (WWTPs). The origin and quantity of these pollutants are often related to the characteristics, health conditions and habits of the populations that pour into these WWTPs. Therefore, the study of these pollutants has a double aspect: the magnitude, origin and patterns of consumption can be evaluated epidemiologically through the range of compounds detected in the WWTP and environmentally by tracking and managing the hazard of these substances to ecosystems. Wastewater-based epidemiology analysis, also called sewage epidemiology, is an important tool for estimating local consumption through the study of mass flows of unchanged drugs of abuse or their metabolites. The EMCDDA (European Monitoring Centre for Drugs and Drug Addiction) recognizes this method as an alternative to official methods based on interviews, medical data and criminal statistics to establish the consumption of drugs of abuse. The adverse effects of drug consumption on human health make it possible to predict that the presence of these compounds in surface waters could have toxicological consequences on aquatic flora and biota. However, one of the tools, that has not yet been sufficiently developed to address all these studies, are the techniques for determining these compounds in different environmental matrices. In addition to the complexity of the matrix, the low concentrations and the instability of these compounds make their determination difficult. Therefore, General Objective has been to develop more reliable analytical methods to (i) determine the presence of studied drugs in different environmental matrices, (ii) establish patterns of consumption of these substances in Valencia and its metropolitan area, through sewage epidemiology and (iii) know the sources, levels, transport and fate of these substances in the environment applying environmental forensics approaches, and keeping in mind how could they affect to humans as ultimate goal. Specific Objectives of this Doctoral Thesis has been divided into the following aims: 1. Develop selective and sensitive analytical methodologies for identification and quantification based on liquid chromatography tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) and ultra-high performance liquid chromatography hybrid quadrupole time-of-flight mass spectrometry (UHPLC-QqTOF-MS / MS) to determine selected substances. 2. Apply the developed methodologies in water analysis (influents and effluents of the WWTPs and surface waters), particulate material present in the influent of the wastewater, dehydrated sludge processed in the treatment of the treatment plants and sediments deposited by surface waters. 3. Establish human biomarkers capable of estimating the population size to which each WWTP supplies that offer reliable data and compare them with the traditional methods used so far for this purpose. 4. Determine the consumption of licit and illicit drugs at the population level by analyzing wastewater from the excretion of unchanged drugs or their metabolites. 5. Analyse the efficiency of treatment of wastewater in WWTPs, according to the percentage of elimination of drugs in effluents. 6. Verify the influence and effects of human pressure in a typical Mediterranean river basin through an integrated study of water contamination by drugs and its relation with other characteristics of water quality. 7. Estimate the bio- and photodegradation and transformation of the stereoisomers of a psychoactive substance (fluoxetine) in different matrices (surface water and active sludge from WWTP). 8. Evaluate the toxicity of certain drugs at different trophic levels by in silico and in vivo studies. 9. Estimate other possible routes of human exposure through food and their potential effects on population. In order to develop these objectives, the following Work Plan has been designed: Firstly, in order to define the aims clearly and to establish the limiting aspects of this topic, a thorough review of the literature published up to now has been carried out, which has allowed us to recognize the strengths and weaknesses to develop a future-oriented work. Drugs of abuse were selected attending to a consumption considered traditional or by being in the group of new psychoactive substances (NPS) —including both, illegal and those not yet subject to international control (known as legal highs)— marketed via the internet. Certain pharmaceuticals and personal care products were selected because of their high interest as emerging pollutants. Sampling campaigns were then designed in WWTPs of Pinedo I, Pinedo II and Quart-Benáger (influent, effluent and dehydrated active sludge) and in the Turia River basin (surface waters and sediments). During the work carried out at the University of Bath (England) the sampling campaigns of the activated sludge of the WWTP and the surface waters of the Avon River were designed. In addition, different foods were selected that could potentially contain some of the substances under study. Afterwards, analytical methods were developed and validated to determine licit and illicit drugs, pharmaceuticals and personal care products. These analytical methods are based on the following techniques: - Solid-phase extraction (SPE), solid-liquid extraction (SLE) and ultrasonic assisted extraction (UAE) - LC-MS/MS using both a triple quadrupole and quadrupole time-of-flight analysers. Finally, the developed methods were applied to the selected matrices where these compounds are susceptible to be transformed, through several degradation processes, in a wide range of unknown substances, increasing the complexity of their determination. To close the cycle of environmental pollution and how these drugs can affect humans, we must consider that many of them come from natural plants, and that, in addition to their intentional consumption, can reach humans by other ways. This Doctoral Thesis has been structured into 5 chapters. Each chapter introduces the scientific publications carried out, which present the same internal structure: introduction, materials and methods, results and discussion, conclusions, references and complementary material. The First Chapter presents a general introduction of the role that mass spectrometry can play as a tool in so-called sewage epidemiology. The review of the published literature covers the estimation of the use of licit and illicit drugs of abuse, the population estimation using biomarkers, and the study of wide-scope analytical methods to establish the pattern of these substances and their transformation products. In addition, the future prospects of mass spectrometry in this area are established. This introduction has been structured as a review article: Scientific publication 1. Liquid chromatography-mass spectrometry as a tool for wastewater-based epidemiology (sent) Chapter 2 details the development and validation of analytical methods to determine the selected substances in different environmental matrices (water, sludge and particulate matter from WWTPs, and surface waters and sediments from the Turia River basin). LC-MS/MS and UHPLC-QqTOF-MS/MS based methods were selected to analyse the selected compounds. The results obtained in this chapter are structured into three scientific publications focused on the development of methods to identify and quantify these compounds. Scientific publication 2. Simultaneous determination of traditional and emerging illicit drugs in sediments, sludges and particulate matter Scientific publication 3. Analysis of psychoactive substances in water by information dependent acquisition on a hybrid quadrupole time-of-flight mass spectrometer Scientific publication 4. Universal method to determine acidic licit and illicit drugs and personal care products in water by liquid chromatography quadrupole time-of-flight In Chapter 3, the methodologies developed in the previous chapter are applied to the analysis of WWTPs influents and effluents to determine the incidence of drugs of abuse, estimate their consumption in the metropolitan area of Valencia and establish the removal efficiency of selected WWTPs. Furthermore, the toxicity of certain drugs at different trophic levels is evaluated through theoretical studies (ECOSAR). The consumption of drugs of abuse by the population supplied by these WWTPs is established from the data obtained from the influents by applying sewage epidemiology. An alternative method based on the analysis of biomarkers in the wastewater is also proposed to estimate this population. This chapter has been structured in three scientific publications, the first two focused on the estimation of drugs and alcohol, while the third focuses on assessing the methods to estimate the population served by the WWTP, both classical methods and recently proposed biomarkers are suitable alternatives to achieve this estimation. Scientific publication 5. Occurrence and removal of drugs of abuse in Wastewater Treatment Plants of Valencia (Spain) Scientific publication 6. Estimation of alcohol consumption during “Fallas” festivity in the wastewater of Valencia city (Spain) using ethyl sulfate as a biomarker Scientific publication 7. Estimating population size in wastewater-based epidemiology. Valencia metropolitan area as a case study. Chapter 4 addresses the environmental problems raised by these compounds through an integrated study of the generated pollution. In this section, a large number of aspects of this contamination are analyzed. The relationship between the presence of these compounds and the characteristics of the population is established through the use of a Geographic Information System (GIS). The relationship between the levels of these compounds and the quality parameters of these surface waters is determined by Pearson's correlations. This chapter presents the work carried out at the University of Bath, England, during a period in which the bio- and photodegradation and the enantioselective transformation of an antidepressant such as fluoxetine were estimated in the surface waters of the Avon River and activated sludge from the WWTP corresponding to that area. This study also evaluated the toxicity of fluoxetine at different trophic levels by in vivo studies. The final part of the chapter assesses the possible impact on humans due to the consumption of different food products that could contain cannabis or its metabolites. This last problem, derived from the feeding of livestock with hemp derivatives, is a hot topic that has worried the European Food Safety Authority (EFSA), up to the point of emphasizing in a statement the need for these studies. The chapter is organized into three scientific publications covering this subject (EFSA 2011). This chapter has been structured in three scientific publications. Scientific publication 8. Assessing drugs of abuse distribution in Turia River based on geographic information system and liquid chromatography mass spectrometry (sent) Scientific publication 9. Enantioselective transformation of fluoxetine in water and its ecotoxicological relevance (sent) Scientific publication 10. Analysis of cannabinoids by liquid chromatography-mass spectrometry in milk, liver and hemp seeds to ensure food safety Chapter 5 aims to provide an overview of the results and discussion of this Doctoral Thesis. Finally, the general conclusions are gathered and several annexes are included with complementary information (Index of Abbreviations, Index of Figures and Index of Tables). es_ES
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