Transcript Ibt Unam Mx Computo S Canovas Contam 1 Ppt

Emerging Contaminants
Water Framework Directive
Taking Water Policy into the 21st Century
Coordination of all measures
drinking
water
bathing
water
urban
waste
water
nitrates
IPPC &
biocides
other
pesticides
industry
discharges
landfills
Integrated soil-water management
Contaminants in the Water Cycle: soils as source and sink (filter, retention and
transformation capacity)
Inter-Compartment/Media Transport and Fate of
Pollutants in the Water Cycle
Compartments
Processes
Media
Tools/Procedures
Atmosphere
Deposition
Air
Accumulation
incl. Soil Air
Analytics incl. Sensors
for Air/Water/Solids,
(Eco)Tox.-Tests
Pedosphere
Water
Lithosphere
Pollution Prevention,
Migration
Degradation
Rain,
Groundwater
Surface Water
Monitoring, Risk Asses.
Remediation
Transport
Soils
Integrated Management
Waste
materials
(economic, environ. and
spatial planning policies)
Compounds: Persistent Organic Pollutants (POP) and Heavy Metals
Emerging Contaminants
 Definition: Previously unknown or unrecognized (mystery)
pollutants. (Ignored Environmental Contaminants)
 Detective work called Environmental Forensics
 “ As any analytical chemist knows, what you see depends on
what you look for “ (Lynn Roberts, Johns Hopkins University)
 Emerging contaminants are generally not included in the
legislation ( Non-priority Pollutants)
 Emerging Contaminants= Emerging Chemical Risks
 Emerging Issues and Short -Circuiting Risks
Emerging Contaminants:
Continuum of Risk
 Long-established widely recognized risks, as POPs or
PBT(persistent bioaccumulative toxicants)
 Unexpectedly growing/developing risks ( due to increasing
consumption, as MTBE)
 Hidden, latent risks (previously unrecognized risk existing
for some time, now recognized, as PPCPs)
 Future risks, currently not-existing risks (new generation of
chemicals/drugs subjected to approval)
(Adapted from C.G. Daughton, US EPA, Las Vegas)
Emerging Contaminants, US EPA
S. Richardson, 2001
Contaminant Candidate List (CCL) Analytes
 Pharmaceuticals
 Endocrine Disrupting Chemicals (EDCs)
 Polybrominated diphenyl ethers
 Algal toxins
 Cryptosporidium & Giardia
 Organotins
 MTBE (methyl-tert-butyl ether)
 DBPs (including NDMA)
 Perchlorate
 Arsenic
Emerging Contaminants (EU):
Water Framework Directive and the
Precautionary Principle
 Polybrominated Diphenyl Ethers (PBDEs) Endocrine Disrupting Compounds-Alkylphenolsdetergents, Phthalates
 Upcoming Priorities (Future Candidates for
Monitoring) :
 PPCPs (Pharmaceuticals and Personal Care
Products) Diclofenac,Ibuprofen, EDCs
 Veterinary pharmaceuticals for animal feeding
 MTBE and related compounds
EU adopted Strategy for Endocrine
Disrupting Compounds
(March 30, 2000) (5257/00)
 URGENT NEED to establish monitoring programs and to
assess hazards and risks of EDC
 Establishment of PRIORITY LIST of substances, i.e., EU 32
priority substances within
Water Framework Directive
include
EDC: Octylphenols, Nonylphenols and
Di(2ethylhexyl)phthalate (DEHP)
 In the medium-long-term, EU
identification of substitutes
Directives for
EDC
and
 The whole approach is to be based on PRECAUTIONARY
PRINCIPLE
PHARMACEUTICAL COMPOUNDS FOR HUMAN
AND VETERINARY MEDICINE
Pharmaceutical Compounds
 France, Italy, Spain ,(Germany) 300 (>600) T/year Antibiotics
 Germany, Ibuprofen, Aspirin more than 100 T/year
VETERINARY DRUGS
 (1999) 1645 Tons of Antibiotics at the EU (European
Federation of Animal Health) 275 Tons mixed with feed as
growth promotors (in 1997, 1600 Tons)
 January 2006, EU ban Antibiotics as growth promotors
 70-80% of Drugs in fish farms, end up in the environment
 EU level, 115 million pigs (208 million Tons manure)
 Pigs in Spain, from 16-21.4 millions (2010).
Catalonia=8 million
Pharmaceuticals
Considered as possible future CCL Drinking
Water Contaminants (U.S. EPA):
 Estrogen
 Diclofenac (antirheumatic)
 Carbamazepine (antiepileptic)
 Chloramphenicol (antibiotic)
 Concern about introduction of these
compounds into drinking water
 Possible estrogenic effects
 Research at U.S. EPA and EU on fate &
effect
Surfactant usage
(10 M.tons)
Sewage sludge
Wastewater
treatment plant
Biota
Surface
water
Estuarine
water
Ground
water
Ocean
water
Sediment
Soil
Drinking water
production
Sediment
Sediment
Man
Biota
Directive 91/271/EEC ( 98/15/EEC )
Urban Waste Water Treatment

Till year 2000, urban centres >15.000 inhabitants and till year 2005
urban centres >2000 inhabitants should have treatment of wastewaters

Construction of 40.000 treatment plants in EU (till year 2005)

N & West Europe, 80-90 % of wastewater treated, S & East Europe,
only 40-50 %

More treatment plants  higher production of sludge (increase from
5.5 to 8.3 millions tons from1992 to 2005)

It is necessary to increase the capacity of collection systems and
treatment 22% and 69%, respectively (from 1992 to 2005)

37 cities of more than 150.000 inhabitants do not have treatment of
wastewaters (Brighton, Portsmouth, Brussels, Milan, Toronto, Coruña,
Cadiz, Oporto, Costa Estoril)
PHTHALATE
Analytes
Name
Phthalic
Acid
Dimethyl
phthalate
Diethyl
phthalate
Diisobutyl
phthalate
Dibutyl
phthalate
Butylbenzyl
pththalate
Dicyclohexyl
phthalate
Diethylhexyl
phthalate
Monomethyl
phthalate
Monoethyl
phthalate
Monobutyl
phthalate
Monoethylhexyl
phthalate
Abbrev.
R
PhA
-H
DMP
-CH3
DEP
-CH2CH3
DisoBP
-CH2CH(CH3)2
DBP
-CH2(CH2)2CH3
BBzP
-CH2(CH2)2CH3
-CH2C6H5
DcyHP
-C6H11
DEHP
-CH2CH(C2H5)(CH2)3CH3
MMP
-CH3
MEP
-CH2CH3
MBP
-CH2(CH2)2CH3
MEHP
-CH2CH(C2H5)(CH2)3CH3
PROPIEDADES DE LOS FTALATOS
LOS DIÉSTERES DE LOS ÁCIDOS
FTÁLICOS CONSTITUYEN UNA CLASE
DE COMPUESTOS ORGÁNICOS
INDUSTRIALES INMENSAMENTE
IMPORTANTES CUYAS PROPIEDADES
DE
BAJA VOLATILIDAD
GRAN LIPOFICIDAD
ESTABILIDAD QUÍMICA
COLOR BAJO
LOS HACEN MUY ÚTILES PARA
OBTENER MATERIALES PLÁSTICOS
FLEXIBLES.
PRESENCIA AMBIENTAL
LOS FTALATOS ESTÁN EN TODAS
PARTES, INCLUYENDO AIRE, AGUA,
SEDIMENTOS Y ORGANISMOS.
EL ORIGEN PRINCIPAL DE ESTOS
COMPUESTOS ESTÁ EN LA ACTIVIDAD
HUMANA. HAY ALGUNA EVIDENCIA DE
PRODUCCIÓN NATURAL DE FTALATOS
POR TRANSFORMACIÓN DE LOS
COMPUESTOS ORGÁNICOS EN
SUELOS.
CONTAMINANTES
PRIORITARIOS
FTALATOS
FTALATO DE BIS(2-ETILHEXILO)
FTALATO DE BUTILBENCILO
FTALATO DE DI-N-BUTILO
FTALATO DE DIETILO
FTALATO DE DIMETILO
FTALATO DE DI-N-OCTILO
TRANSPORTE EN EL MEDIO AMBIENTE
A PESAR DE SU BAJA SOLUBILIDAD Y
VOLATILIDAD, LOS FTALATOS SE
DESPRENDEN LENTAMENTE AL MEDIO
AMBIENTE.
EL TRANSPORTE DE ESTOS
MATERIALES ES GLOBAL Y LOS MAS
PESADOS COMO EL FTALATO DE BIS(2ETILHEXILO) SON PERSISTENTES EN
MESES EN AGUAS E INCLUSO MÁS EN
SEDIMENTOS.
LOS SEDIMENTOS MUESTRAN UN
AUMENTO DE CONCENTRACIONES DE
FTALATOS QUE ES PARALELA A SU
PRODUCCIÓN A LO LARGO DEL SIGLO
PASADO
DEGRADACIÓN
EL MECANISMO PRINCIPAL PARA LA
DESAPARICIÓN DE LOS FTALATOS ES LA
BIODEGRADACIÓN POR PARTE DE
MICROORGANISMOS Y TAMBIÉN POR PARTE DE
ORGANISMOS SUPERIORES.
LAS VELOCIDADES DE LAS REACCIONES DE
DEGRADACIÓN (FOTODEGRADACIÓN,
HIDRÓLISIS ABIÓTICA, OXIDACIÓN) SON
LENTAS EN SISTEMAS NATURALES, AUNQUE
SE PUEDEN ACELERAR MEDIANTE LA
OZONIZACIÓN O FOTÓLISIS ULTRAVIOLETA EN
PLANTAS DE TRATAMIENTO.
PRÁCTICAMENTE TODOS LOS ORGANISMOS
SON CAPACES DE ACELERAR LA HIDRÓLISIS
DE LOS DIÉSTERES DE LOS FTALATOS A
MONOÉSTERES E INCLUSO ÁCIDO FTÁLICO.
ADEMÁS, ALGUNOS MICROORGANISMOS SON
CAPACES DE METABOLIZAR LA PARTE
AROMÁTICA DE LA MOLÉCULA. LOS
MAMÍFEROS (Y PROBABLEMENTE OTROS
ORGANISMOS) PUEDEN OXIDAR EL GRUPO
HIDROXILO DEL MONOESTER.
GENERAL BIODEGRADATION PATHWAY
FOR PHTHALATE ESTERS
O2
O
Aerobic
C OOH
C OOH
C OOH
C OOH
OH
C OOH
Phthalic acid
ATP + CoA ADP
H20
ROH
OH
OH
C OOH
CO
CoA
O
CO
OR
CoA
OH
OH
OH
C OOH
CoA
CO
O
HO
OH
Anaerobic
OH
O
C OOH
Phthalate monoesters
CO
CoA
OH
C HO
C OOH
H 20
ROH
C OOH
C OOH
CO
O
CO
Acetate +
Co2 + Succinate
2 Pyruvate +
Co2
OR
CoA
CoA
OR
O
Phthalate diesters
3 Acetate +
3H2 + CO2
TOXICIDAD
LA TOXICIDAD AGUDA DE LOS FTALATOS ES BAJA,
SOLO LAS DIETAS QUE CONTIENEN GRANDES
CANTIDADES DE FTALATOS SUPONEN UN RIESGO
SIGNIFICATIVO.
CUANDO SE SUMINISTRA FTALATO DE BIS(2ETILHEXILO) EN GRANDES CANTIDADES A
ROEDORES SE OBSERVAN EFECTOS CANCERÍGENOS
AUNQUE ESTE COMPUESTO NO MUESTRA
PROPIEDADES CARCINOGÉNICAS SIGNIFICATIVAS EN
EXPERIMENTOS IN VITRO.
LAS PRINCIPALES DIFERENCIAS ENTRE ROEDORES Y
HUMANOS SON LAS SIGUIENTES:
1.- SE EXPONEN LOS ROEDORES A DOSIS ALTAS DE
FTALATO DE BIS(2-ETILHEXILO) SIN METABOLIZAR, POR LO
QUE ES IMPOSIBLE EXTRAPOLAR LOS RESULTADOS A DOSIS
BAJAS DE ESTE COMPUESTO.
2.- HAY DIFERENCIAS MUY IMPORTANTES ENTRE LOS
METABOLITOS OBSERVADOS EN HUMANOS Y EN ROEDORES.
3.- LA CARCINOGÉNESIS OBSERVADA EN ROEDORES ESTÁ
RELACIONADA CON EL ESTÍMULO DE SISTEMA
PEROXISOMAL DEL HÍGADO POR EL FTALATO DE BIS(2ETILHEXILO) PERO ESTE SISTEMA NO SE ESTIMULA POR LA
ACCIÓN DE ESTE COMPUESTO EN HUMANOS.
DE TODOS MODOS LAS DUDAS SOBRE LA
POSIBLE CARCINOGENICIDAD DE ESTOS
COMPUESTOS TODAVÍA QUEDAN ABIERTAS.
CONCLUSIÓN
LOS ÉSTERES DE FTALATOS
CONSTITUYEN UN GRUPO DE
CONTAMINANTES AMBIENTALES MUY
IMPORTANTE CUYA PRODUCCIÓN Y
NECESIDAD DE CONTROL
CONTINUARÁ POR DÉCADAS.
AUNQUE HAY DUDAS ACERCA DE LA
ESTABILIDAD A LARGO PLAZO DE
ESTOS COMPUESTOS, NO SE HAN
PRODUCIDO INCIDENTES
SIGNIFICATIVOS QUE CUESTIONEN LA
UTILIDAD Y SEGURIDAD DE ESTOS
COMPUESTOS