ECO2RISK-DSS

"Universal method to determine acidic licit and illicit drugs and personal care products in water by liquid chromatography quadrupole time-of-flight" (2016); Andrés-Costa, M.J.; Carmona, E.; Picó, Y.; MethodsX, 3, 307-314. Disponible en el link

 

 

DESARROLLO DE LOS OBJETIVOS DE ECO2RISK-DSS

 

Objetivo 1: desarrollar estrategias y herramientas que contribuyan a una gestión eficiente y una protección efectiva de los recursos naturales así como alcanzar un equilibrio sostenible entre la escasez de recurso y las necesidades presentes y futuras de la sociedad

Este objetivo es un objetivo transversal que se desarrollara gracia a los datos obtenidos a lo largo de todo el proyecto.

Hasta el momento se ha desarrollado

herramienta de análisis no dirigido desarrollada en el objetivo 3.

herramienta de entorno GIS para la identificación de las áreas vulnerables que se ha realizado en colaboración con el Subproyecto 2.

Quedan pendientes, aunque ya se han iniciado los trabajos para su obtención el desarrollo de otras 2 herramientas, relacionadas con los biomarcadores de stress y así como la herramienta final de proyecto que consistirá en un sistema de soporte a la toma de decisiones. Por lo que el desarrollo del objetivo es de aproximadamente el 50 %

  50 %      
Objetivo 2: Evaluar la incidencia, destino y comportamiento de los contaminantes emergentes

Se han realizado 2 muestreos, uno en junio de 2016 a lo largo de todo el recorrido del rio Turia, para evaluar la contaminación global del cauce y compararla con la del área objeto de estudio y el otro en noviembre/enero de 2017 restringido a la zona de estudio.

Se han analizado las muestras utilizando distintos métodos de extracción, que podemos resumir genéricamente en extracción en fase sólida (SPE) para aguas y extracción solido-líquido (SLE) seguida de una purificación por SPE y procediendo a su determinación por cromatografía líquida de ultra-alta resolución y espectrometría de masas (UHPLC-MS) utilizando un cuadrupolo tiempo de vuelo (QqTOF) y un triple cuadrupolo (QqQ).

La utilización del UHPLC-QqTOF-MS nos ha permitido trazar el perfil los contaminantes que aparecen a concentraciones relevantes obteniendo la huella dactilar de la contaminación de la Albufera.

La utilización del UHPLC-QqQ-MS nos ha permitido cuantificar los niveles de un amplio abanico de contaminantes que incluyen: pesticidas, retardantes de llama organofosforados, fármacos, drogas de abuso, sustancias perfluoroalquiladas, etc.

Estos datos se han incorporado en el banco de datos en entorno GIS y se han tratado en el subproyecto 1 para realizar la valoración y análisis de las vulnerabilidades.

En estos momentos estamos procediendo al análisis de los resultados para obtener una discusión sólida sobre la incidencia, destino y comportamiento de estos compuestos.

  75 %        

Objetivo 3: Desarrollar una herramienta basada en la combinación de análisis no dirigido y bioinformática para optimizar la evaluación d los resultados.

El objetivo 3 se ha completado prácticamente en su totalidad, el 5 % necesario para su consecución total cubre las potenciales mejoras que puedan surgir durante el tiempo restante del proyecto.

Se ha desarrollado un método no dirigido utilizando el UHPLC-QqTOF-MS, el método utiliza como forma de trabajo información dependiente de la adquisición (IDA), de manera que para ciclo de trabajo (aproximadamente 300 milisegundos fragmenta los 10 iones precursores más intensos independientemente de su relación m/z). De esta forma se obtiene información sobre el espectro de masas de los iones precursores a partir de la cual conoceremos la formula empírica más probable y si el patrón isotópico del espectro coincide con la misma, al igual que información sobre el número potencial de dobles enlaces en la molécula. Además obtendremos el espectro de los iones productos que nos proporciona información adicional sobre la estructura que se puede corresponder a la formula empírica.

La identificación se ha realizado, siempre que ha sido posible con una base de datos, en aquellos casos en los que no ha sido posible la identificación, se han realizado búsquedas en internet con el ChemSpider u otras bases globales de compuestos químicos.

Este último trabajo es muy costoso debido al gran número de picos no identificados que aparecen en las muestras. Para racionalizar la búsqueda de compuestos desconocidos cubriendo en primer lugar los más relevantes hemos utilizado técnicos como el análisis de componentes principales (POCA) y Curvas de porcentaje de partición y agrupación (PCPG) que nos permite distinguir aquellas sustancias que marcan la diferencia con los blancos o con otras muestras y que resultan de mayor interés. Utilizando esta técnica en el primer muestreo se han conseguido aislar 19 contaminantes que no se incluían en los métodos dirigidos. La aplicación de esta técnica desarrollada ha permitido establecer el perfil de la contaminación del área de estudio proporcionado una información novedosa e interesante.

  95 %          
Objetivo 4Evaluación del riesgo medioambiental (ERA, environmental risk assessment) para la biota fusionando  métodos tradicionales de evaluación toxicológica con ensayos de laboratorio y estudio de las muestras medioambientales

El objetivo se ha completado al 50 %. Se ha realizado el cálculo de los cocientes de riesgo para los compuestos y concentraciones encontrados en suelos y sedimentos para tres niveles tróficos que incluyen Daphnia magna, algas y peces. Para el cálculo de estos cocientes de riesgo, una de las informaciones requeridas es la concentración medioambiental sin efecto (PNEC) que es la plantea mayor incertidumbre debido a la falta de datos experimentales. En el proyecto se ha hecho un esfuerzo de recopilación y se ha dado prioridad a los cálculos realizados con datos experimentales más realistas. En aquellos casos en los que se ha dispuesto de datos experimentales fiables, se ha procedido a calcular los PNEC utilizando el programa ECOSAR proporcionado gratuitamente por la Environmental Protection Agency de los Estados Unidos (US-EPA) y que utiliza distintos algoritmos QSAR para realizar estos cálculos.

Quedan pendiente los ensayos experimentales con animales que ya se han comenzado en mejillones y se prevé comenzar con las anguilas en el mes de enero. Estos ensayos son la base para la identificación de biomarcadores y la propuesta.

  50 %        
Objetivo 5Aplicación de técnicas metabolómicas para identificar biomarcadores de stress producidos por la contaminaciónDesarrollo de herramientas de diagnóstico

Este objetivo se encuentra en sus inicios dado que para su consecución es necesario disponer de las muestras que se obtendrán en los ensayos experimental que se están empezando a realizar en mejillón (Myrthilus edulis) y anguila (Anguilla anguilla).

Sin embargo se ha desarrollado en un 25 % aproximadamente, ya que se ha comenzado con una estudio de la información ya existente sobre ensayos de metabolómica en crustáceos y peces, así como una compilación de las rutas metabólicas de interés en estos animales y un listado de distintos biomarcadores que o bien han sido identificados en distintas situaciones de stress o bien en algún estudio se les ha realizado algún tipo de seguimiento.

  25 %        
Objetivo 6Aplicar la metodología de los precios sombra para evaluar la sostenibilidad de las medidas de conservación La metodología de los precios sombra requiere para su aplicación la identificación de las medidas paliativas o correctoras que contribuyan a la mejora ecológica de la zona de estudio, por lo que el desarrollo de esta actividad será más intenso en la segunda mitad del proyecto. Sin embargo, se ha desarrollado un cierto porcentaje de trabajo que ha permitido aproximadamente la consecución de un 15 % de este objetivo a través de compilación de datos sobre la zona que después serán de aplicación en la herramienta y el desarrollo de métodos que después tendrán que adaptarse a los resultados obtenidos y el área de estudio.
  15 %          
Objetivo 7Desarrollo de un Sistema de soporte a la toma de decisions (DDS) basada en las tecnologías de la información y comunicación. (TIC) Este objetivo es el que está menos desarrollado ya que necesita de todos los datos del proyecto así como de su análisis y validación. Sin embargo, este objetivo ya se ha conseguido al menos en un 10 %. Este porcentaje se correspondería con la identificación a través de la evaluación y análisis de vulnerabilidades de los distintos factores que se deben de considerar en la mencionada herramienta. Establecer el peso de los mismos y analizar y validar su comportamiento, incluye las tareas todavía pendientes para la consecución del objetivo.
  10 %  

 

ACTIVIDADES DESARROLLADAS Y RESULTADOS ALCANZADOS

 

Actividad 1: Evaluación de la vulnerabilidad

Esta actividad implicaba la identificación de los servicios ecosistémicos, la evaluación de la vulnerabilidad y la implementación de un proceso participativo. El subproyecto 1 no lideraba esta actividad. Sin embargo, los miembros del mismo han colaborado realizando contactos para incentivar la colaboración con el proceso participativo, contribuyendo con datos tanto de campo como bibliográficos para la identificación de los servicios ecosistémicos, recopilando bibliografía existente para el análisis de zonas vulnerables.

Equipo de investigación: Y. Picó, F. Hernández, R. Sala

Equipo de trabajo: M.J. Andrés, A. Bellver-Domingo

   

Actividad 2: Evaluación del riesgos, que se desglosa en dos tareas: (Esta actividad ha sido abordada por la coordinadora del progracias a la aplicación de 2 metodologías:

→ Análisis no-dirigido, se ha desarrollado una plataforma de análisis no dirigido tal y como ya se ha especificado en el correspondiente objetivo. Dos de los miembros del grupo de investigación han realizado estancias en grupo de investigación que disponen de este tipo de métodos lo que nos ha permitido comparar nuestros resultados por aquellos obtenidos en otros grupos de investigación europeo. El método se ha publicado en Open Access en la revista Methods X. Este método hay que destacar que consiste en una plataforma versátil, que puede analizarse con distintos programas informáticos en función de aquello que quedamos buscar desde bases de datos para identificar los compuestos, identificación por formula empírica, identificación de metabolitos y sobre todo los softwares de estadística para priorizar y analizar los distintos compuestos identificados. La información proporcionada por estos análisis señala los pesticidas imazalil y thiabendazol como uno de los contaminantes más ubicuos en la zona probablemente debido al gran número de cooperativas citrícolas y a su uso en los tratamientos post-cosecha. Los datos obtenidos se han confirmado mediante el análisis dirigido que además a permito la cuantificación de los compuestos presentes en las muestras. Destacada ha sido la presencia de ecgonina metil ester (metabolito de la cocaína), atenolol, vidagliptina, telmisartan y furosemida. Las concentraciones encontradas tanto en los canales de riego como en el lago de L’Albufera oscilan entre unos pocos ng L-1 y varios µg L-1.

Análisis de microplásticos se ha trabajado fundamentalmente el proceso de extracción, que ha consistido en la filtración para el caso de las aguas, la separación en soluciones salinas de alta densidad para suelos y sedimentos o la digestión con un 10 % de KOH en el caso de la dieta. Se han optimizado cuidadosamente los métodos optimizando parámetros como tiempo y concentración. La identificación de los microsplásticos se ha realizado de mediante distintos métodos (i) visualización mediante una lupa binocular; (ii) utilización de espectrometría de infrarrojos y transformada de Fourier, y además se esta ultimando el desarrollo de una técnica de cromatografía líquida y espectrometría de masas. Los resultados confirma la presencia de estos compuestos en las muestras del área objeto de estudio. Sin embargo, la presencia de los mismos en las especies de biota es algo inferior a lo que cabria esperar.

→ Establecimiento de la incidencia, fuentes, transporte, degradación y destino de contaminantes emergentes. Se ha realizado mediante el estudio espacial acompañado de herramientas informáticas y estamos pendiente de la última parte de los resultados que se obtendrá tras el análisis de la vulnerabilidad.

Los resultados preliminares ponen de manifiesto que la zona norte del Parque Natural de L’Albufera.

Valoración del riesgo para la biota de los ecosistemas acuáticos, con esta tarea se intenta establecer el efecto que los contaminantes tienen sobre la biota.

→ Cálculo de los cocientes de riesgo y las unidades tóxicas. Se han calculado siguiendo la metodología expuesta en el proyecto inicial. Las unidades toxicas dan información sobre los efectos sinérgicos mientras que los cocientes de riesgo nos lo dan sobre los efectos individuales. Los compuestos que más toxicidad presentan son los que se encuentran disueltos en aguas y son escasos mientras que en el caos de los sedimentos la toxicidad es menor. Una característica observada es que algas y peces son más sensibles a las distintas mezclas de compuestos, lo que alerta sobre los efectos potenciales. En general la toxicidad aguda para la biota es baja y solo unos pocos compuestos son significativos. Sin embargo, hay compuestos que demuestran efectos tóxicos y por lo tanto requieren medidas paliativas. Estos datos se incorporaran también al banco de datos del GIS para finalizar el análisis de las vulnerabilidades.

Experimentos de bioacumulación. Esta tarea está iniciándose ahora, se han solicitado los espacios en la planta de acuarios y se han adquirido los animales de experimentación. Los resultados estarán disponibles al finalizar el proyectoyecto e investigadora principal del proyecto.

Incidencia, fuentes, transporte, degradación y destino o contaminantes orgánicos en aguas, sedimentos, suelos y biota.

Se dispone de estos datos para más de 500 contaminantes en agua, sedimentos y biota de las áreas objeto de estudio. Esto se ha conseguido.

Equipo de investigación: Y. Pico

Equipo de trabajo: M.J. Andrés, A. Ccanccapa, M. Lorenzo, P. Calatayud, R. Alvarez

   

Actividad 3: Análisis de vulnerabilidad

Esta actividad se desarrollara fundamentalmente durante la segunda mitad del proyecto. Sin embargo hasta el momento, el subproyecto 1 ha estado suministrando datos para crear el banco de datos en entorno GIS que junto con otros datos que ya se han recogido y que ayudaran a explicar algunos de los procesos de transporte involucrados.

Equipo de investigación: Y. Pico

Equipo de trabajo: M.J. Andrés, A. Ccanccapa, M. Lorenzo, P. Calatayud, R. Alvarez

   

Actividad 4: Análisis económico

Esta actividad se desarrolla mayoritariamente durante la segunda mitad del proyecto tal y como se especificó en el plan de trabajo,

Hasta el momento se ha procedido a la recopilación de datos sobre el coste de las externalidades así como se ha procedido al desarrollo de métodos para la evaluación de los métodos de tratamiento de las aguas residuales a través del análisis de datos envolvente y del cálculo de los precios sombra. Estos datos necesitan un proceso de adaptación a la zona objeto de estudio.

Equipo de investigación: F. Hernandez, R. Sala, A. Bellver-Domingo

 

Grupos Participantes

Centro de investigaciones sobre Desertificación (CIDE)
Carretera Moncada-Náquera, Km 4,5
46113 Moncada (Valencia)
E-mail: Esta dirección de correo electrónico está siendo protegida contra los robots de spam. Necesita tener JavaScript habilitado para poder verlo.  

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