El contenido en materia orgánica de los suelos mediterráneos aumenta la retención de compuestos derivados de fármacos

Un equipo de investigación del Departamento de Química Analítica de la Universidad de Sevilla (US) ha demostrado que la capacidad de adsorción de contaminantes derivados de restos de productos farmacéuticos y de cuidado personal (PPCP) en suelos mediterráneos aumenta conforme más materia orgánica hay en ellos.

Grupo de investigación. Foto: US.

Este grupo científico andaluz ha analizado por primera vez, en tres tipos de suelos mediterráneos propios de Andalucía, la evolución de contaminantes derivados de restos de productos farmacéuticos y para el cuidado personal (PPCP). Estos compuestos suelen estar presentes en lodos de depuradora y aguas residuales que habitualmente son aplicados a tierras agrícolas. Tras el estudio, ha concluido que la mayoría de las sustancias se degradan antes de 120 días.

Los investigadores han evaluado en cámara climática, un equipo de laboratorio que simula las condiciones ambientales reales del suelo, cómo evolucionan un total de siete PPCP y doce metabolitos o compuestos derivados de la degradación de los anteriores, según han expuesto los científicos andaluces en el artículo titulado ‘Occurrence of the main metabolites of the most recurrent pharmaceuticals and personal care products in Mediterranean soils’ publicado en la revista Journal of Environmental Management.

En concreto, en esta cámara climática, los investigadores han observado que solo dos superan los cuatro meses para su degradación. Se trata de la carbamazepina, un fármaco utilizado habitualmente contra las crisis epilépticas, y la epoxicarbamazepina, resultante del anterior, que, a diferencia de los demás, muestran una elevada persistencia en los suelos, permaneciendo más de cuatro meses en ellos.

Los otros productos analizados se degradaron antes de 120 días. Es el caso de cuatro farmacéuticos –ibuprofeno, cafeína, sulfametoxazol, un antibiótico usual contra infecciones urinarias, y diclofenaco, indicado para reducir inflamaciones–, dos parabenos –químicos muy utilizados como conservantes en cosméticos– y once de los doce metabolitos.

Uno de los suelos en el laboratorio. Foto: US.

En esta investigación, se explora por primera vez el proceso de degradación de doce metabolitos, que pueden estar en mayores concentraciones que los propios PPCP de partida, contaminantes sobre los que sí hay más trabajos previos por coincidir con la forma química en que se suelen usar, ha explicado a la Fundación Descubre el catedrático de la US Esteban Alonso, autor principal del artículo.

Poder de retención

Al observar su proceso de degradación, el equipo de la US ha descubierto que lo hacen a menor velocidad si hay mayor cantidad de materia orgánica, que presenta, en este sentido, un gran poder de retención de los contaminantes. Las diferentes texturas de los suelos tuvieron menos influjo o al menos no una correlación tan directa.

La degradación de los metabolitos suele seguir un modelo exponencial. “No hay una proporcionalidad directa entre tiempo y disminución en la concentración de compuesto, de tal manera que, en la mayoría de los casos, durante los primeros días, hay una reducción brusca en la concentración de contaminantes, mientras que la velocidad de la degradación se va haciendo más lenta a medida que pasa el tiempo”, ha explicado Esteban Alonso.

Es en este punto donde adquiere importancia la composición del suelo y la presencia en él de mayor o menor presencia de restos orgánicos. Sin embargo, no hay tanta influencia de las condiciones ambientales como habría cabido esperar en un primer momento, considerando que los metabolitos de los PPCP provienen en última instancia de la actividad metabólica de un organismo vivo.

Suministro de suelos

Las muestras estudiadas de estos tres tipos de suelos, que también se pueden encontrar en otros puntos de España, además de Italia, Grecia, Francia o Alemania, fueron suministradas y caracterizadas por el Instituto de Recursos Naturales y Agrobiología de Sevilla (IRNAS).

Son suelos que se pueden clasificar en los siguientes tipos: de origen fluvial con alto contenido en arcilla y limo; el denominado ‘terra rossa’, de aspecto rojizo y con gran capacidad de drenaje; y ‘cambisol’, típico en paisajes montañosos.

Se han utilizado estos tipos de suelos como soportes para los ensayos desarrollados por este grupo de seis científicos en el laboratorio de la US, en la cámara climática donde se han reproducido condiciones ambientales reales como humedad, radiación solar, temperatura o tiempo.

Han añadido partes proporcionales de aguas residuales y lodos que simulan la reutilización agrícola y la potencial contaminacion de los suelos con los metabolitos de los cinco compuestos farmacéuticos y los dos parabenos, habituales en este tipo de procesos. Todo ello en unas cámaras que también reproducen las condiciones climáticas y lumínicas propias de los entornos mediterráneos.

El profesor Esteban Alonso. Foto: US

Los PPCP y los metabolitos mostraron una capacidad de adsorción diferente en los suelos estudiados y, en el ‘cambisol’, se produjeron las tasas de degradación más bajas. Todos los compuestos y metabolitos estudiados se degradaron después de 120 días de experimentos por lotes, a excepción de la carbamazepina y la epoxicarbamazepina.

El futuro inmediato de este tipo de trabajos pasará, según han apuntado estos expertos de la US, por extender estos resultados a metabolitos de otros compuestos en muestras que son el origen de la contaminación, las propias aguas residuales o los lodos de depuradoras, y en los principales destinos, como suelos o sedimentos.

El presente estudio se ha enmarcado dentro del proyecto del Plan Nacional Número CTM2017-82778-R, financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación.

Referencias

Malvar J.L.; Santos J.L.; Martín J.; Aparicio I.; Alonso E. (2020) ‘Occurrence of the main metabolites of the most recurrent pharmaceuticals and personal care products in Mediterranean soils’. Journal of Environmental Management (2021) 111584.

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