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Contaminantes orgánicos: ahora se detecta casi todo

30 años de R+D CSIC

Actualmente, la vigilancia ambiental implica el análisis de cualquier muestra (agua, alimentos, suelo…) y se ha pasado de analizar un número limitado de contaminantes a los análisis “non-target”, en los que analiza sin restricciones y se detecta casi todo lo que hay en la muestra. Y a niveles antes impensables: ahora se pueden detectar contaminantes a concentraciones de menos de 1 parte por billón.

Detalle de la toma de muestras en un equipo de espectrometria de masas. Crédito: M.Fernández/ CSICEn 1994, los plaguicidas que contenían aldrín, clordano, DDT, arsénico o estricnina y derivados (la mayoría de ellos organoclorados) fueron prohibidos para cualquier uso. De hecho, en España, ya estaban prohibidos para el uso agrícola desde 1991. Había evidencias contrastadas de su efecto tóxico sobre los seres vivos. La prohibición abarcaba la importación, comercialización o uso de todos los plaguicidas que tuvieran compuestos organoclorados, es decir, compuestos orgánicos con cloro.

Entonces, aun con la prohibición, esos plaguicidas organoclorados se seguían detectando en el medio ambiente. Ahora siguen presentes, pero en concentraciones mucho menores, explica Josep Maria Bayona, profesor de investigación del CSIC en el Instituto de Diagnóstico Ambiental y Estudios del Agua (IDAEA-CSIC). En su laboratorio están especializados en la detección de pesticidas y compuestos organoclorados.

Su equipo ha desarrollado y puesto a punto métodos para analizar compuestos que se han transferido a las empresas y laboratorios. Un ejemplo es el método para detectar tributilo de estaño (TBT), un biocida orgánico presente en las pinturas antiincrustantes de los barcos, y que fue prohibido progresivamente entre 2001 y 2008.  

La sensibilidad de los equipos de análisis se ha multiplicado por 1000

Las técnicas de detección han mejorado notablemente. La sensibilidad de los equipos se ha multiplicado por mil. “Si antes podíamos detectar un contaminante en concentraciones de 100 ppb (partes por billón) ahora detectamos concentraciones de menos de 1 ppb.", enfatiza Bayona.

Algo que también ha mejorado es que “ahora, en algún caso, podemos poner una muestra de menos de 1 mililitro directamente al espectrómetro de masas y analizarlo, sin necesidad de preparación. Eso antes era impensable”. Aunque en la mayoría de los casos se sigue aplicando la cromatografía, técnica que permite separar los componentes de una mezcla para facilitar su análisis, todo el proceso se ha agilizado en general. Si hace dos o tres décadas se podían analizar entre una y dos muestras al día, hoy se pueden analizar entre 25 y 30 muestras, explica Josep Maria Bayona.

Las técnicas de detección han mejorado notablemente. La sensibilidad de los equipos se ha multiplicado por mil.

Detalle del resultado de espectro de masas (una especie de “huella dactilar” de las moléculas). Los picos y los números indican masas de las moléculas analizadas, lo que permite su identificación. Crédito: CSIC

Análisis “non-target”

Otro gran salto cualitativo es la cantidad de compuestos que se detectan en un solo análisis: antes eran entre 2000 y 3000 pesticidas; ahora, prácticamente todo. ¿Y qué es ese todo? Actualmente hay en el mercado unos 70.000 compuestos orgánicos, apunta Bayona, y se puede identificar una gran parte de ellos en la información que da un espectrómetro de masas.

Pero en los casos en que no se puede identificar el compuesto, existe software que calcula la probabilidad de que sea uno u otro de esos 70.000 compuestos que se comercializan. Eso es posible gracias a las grandes bases de datos disponibles de espectros de masas.

“Recuerdo”, apunta Bayona, “que las colecciones de espectros de masas (una especie de “huella dactilar” de las moléculas) eran de entre 20.000 y 30.000.  Ahora disponemos de colecciones de 300.000 espectros de masas, gracias a que los laboratorios comparten sus datos”. Aun así, matiza, “incluso con el software de ayuda, se requiere el criterio del analista, que sepa interpretar los resultados”.

Victor Matamoros, científico titular del IDAEA-CSIC, coincide en que la llegada de los análisis “non-target” es el cambio más sustancial del área. Su equipo estudia los cambios en el metabolismo y la fisiología de las plantas en función de los contaminantes a los que están expuestas.

Este tipo de investigación es posible gracias a los análisis “non-target” y abre un abanico inmenso de posibilidades, apunta Victor Matamoros, “como saber qué fármacos pasan a las plantas, sus efectos sobre la cosecha (puede disminuir la productividad), sobre la biodiversidad, sobre la salud de los ecosistemas y la salud humana.

"Hace 20 años sabíamos que en el agua residual había contaminantes como los fármacos, pero desconocíamos si estos eran acumulados por las plantas. Eso es lo que estudiamos ahora"

“Hace 20 años sabíamos que en el agua residual había contaminantes emergentes como los fármacos, pero desconocíamos si estos eran incorporados y acumulados por las plantas. Eso es lo que estudiamos ahora”, añade Matamoros. Su equipo ha averiguado que en condiciones de laboratorio (invernadero o cultivos hidropónicos), fármacos como los antibióticos o la carbamezapina pueden pasar a los vegetales. “Pero hemos visto que esta incorporación es mucho menor en los campos de cultivo real, porque el suelo y los microorganismos constituyen una barrera que disminuye la incorporación de esas sustancias en los vegetales”.

Una de las salas del laboratorio de Espectrometria de masas del IDAEA-CSIC. Crédito: CSIC

Si bien se ha avanzado mucho en conocimiento sobre contaminantes orgánicos, aún falta mucho por saber sobre su ruta de transformación, cómo se degradan y dónde (¿en las aguas, en el aire, en los organismos?), si se descomponen en otras moléculas más tóxicas o no, sus efectos sobre los seres vivos y los ecosistemas…

También se realizan estudios toxicológicos de los purines de cerdos presentes en las aguas y en plantas depuradoras. Es una preocupación creciente. Por un lado, hay mayor reutilización de las aguas. Por otro lado, debido a la crisis energética y el encarecimiento de los fertilizantes, se está recurriendo más a los fertilizantes orgánicos como los purines, lo que hace necesario controlar en ellos la presencia de contaminantes y fármacos.

 

Mercè Fernández / CSIC Catalunya