Destino y efectos de los contaminantes orgánicos emergentes en aguas regeneradas en agricultura

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Horticultura i Jardineria circular: la gestió de l’aigua, els nutrients i els lixiviats

Destino y efectos de los

contaminantes orgánicos

emergentes en aguas

regeneradas en agricultura

Carles Hurtado

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Agua dulce

El agua dulce accesible para el hombre representa 1/150 del 1% del agua total

Países con clima semiárido utilizan agua regenerada para campos agrícolas: Israel (> 70%), España (> 17%), USA (California > 37%), Méjico, Australia… (Aquastat 2012)

0% 25% 50% 75% 100% T otal fre shw ate r a bstr act ion (%

) Municipal Agricultural Industrial Cooling/Electricity 0 2.000 4.000 6.000 8.000 1900 1925 1950 1975 2000 2025 Worl d po pu lati on ( mi li on ) Year

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Agua regenerada

RD 1620/2007 marca la calidad de las aguas regeneradas: • Nematodos, E. coli, … • Sólidos en suspensión • Turbidez • Nitratos, N y P total Pero no se determina la concentración de contaminantes emergentes.

Se encuentran en aguas residuales, regeneradas, ríos, suelo en niveles de ng L-1 a µg L-1.

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Contaminantes emergentes

¿Qué tipo de contaminantes emergentes podemos encontrar? • Fármacos (antibióticos, ibuprofeno, carbamazepina, …) • Hormonas (anticonceptivos sintéticos)

• Fragancias

• Estimulantes (cafeína, drogas de abuso) • Biocidas (triclosan)

• Plastificantes (bisfenol A) • Conservantes (BHT)

• Subproductos de desinfección …

Origen, composición y usos diversos (no tienen porque ser contaminantes nuevos). Efectos perjudiciales en los ecosistemas o en la salud.

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Incorporación

Suelo: textura, MO, pH, …

Planta: especie, transpiración, crecimiento, …

Ambiente: T, humedad, luz

Contaminantes: propiedades físico-químicas (solubilidad, volatilidad, ionización,…)

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Experimento en invernadero

En Agròpolis se han plantado lechugas y se han regado con agua fortificada a diferentes concentraciones de contaminantes.

20 unidades (4 replicados)

50 mL d

-1

28 d con contaminantes:

C

suelo

= 0, 11.7, 29.2, 58.3, 116.7 ng g

-1 0 42 45 52 54 58 61 65 67 70 Plantel Riego con contaminantes Recogida

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Contaminantes

Benzofenona (BZP) Butilhidroxi-tolueno (BHT) Bisfenol A (BPA) Cafeína (CAF) Carbamazepina (CBZ) Ácido clofíbrico (CFA)

Aplicación Filtro UV Antioxidante

sintético Monómero plástico Estimulante Antiepiléptico Anticolesteromelico

Propranolol (PROP) Octylphenol (OP) Sulfametazina (SMT) Tri(2-cloroetil) fosfato (TCEP) Tonalida (TON) Triclosan (TCS)

Aplicación Β-bloqueante Β-bloqueante Antibiótico Retardante de llama Fragancia Antibacteriano

Furosemida (FUR) Ibuprofeno (IBU) Metilbenzotriazol (MeBT) Metilparabeno (MePB) Metil dihidrojasmonato (MDHJ) Fenazona (PZ)

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CBZ fue el contaminante encontrado a mayor concentración en las hojas.

SMT no se detectó en las hojas.

Todos los contaminantes se

detectaron en las raíces. CBZ, TON y TCS fueron los que se encontraron en niveles más altos.

Resultados

Raíces

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RCFs se encuentran entre0.4 to 12 g g-1 dw:dw

LCFs se encuentran entre 0.06 to 20 g g-1 dw:dw

p-values < 0.05 y r2 se encuentran entre 0.710 to 0.982

Concentración en las raíces (●) y en hojas (●) de BPA

(izquierda) y CBZ (derecha) a lo largo del tratamiento.

R2 = 0.929

R2 = 0.822

R2 = 0.961

R2 = 0.887

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Translocación a partes aéreas

Contaminantes neutros (negro) se incorporan y

se mueven a partes aéreas más que los

iónicos (azul y rojo)

T F (g g -1 ) Csoil (ng g-1 dw)

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Efectos agronómicos

Para evaluar posibles efectos de contaminantes en cultivos, se regaron lechugas a: 0, 0.05, 0.5, 5 y 50 µg L-1. Y se observaron cambios en el aspecto de las plantas:

Concentration

(µg L-1) BHT BPA BzP CAF CBZ 5-MeBT MePb OP PZ TCS

0 <LOD <LOD <LOD <LOD <LOD <LOD <LOD <LOD <LOD <LOD

0.05 <LOD <LOD <LOD <LOD 1.9 ± 0.5 <LOD <LOD <LOD <LOD <LOD

0.5 <LOD 1.0 ± 0.7 <LOD 2.1 ± 0.6 24 ± 11 1.4 ± 0.4 0.4 ± 0.1 <LOD <LOD <LOD

5 1.3 ± 0.4 7.1 ± 2.0 3.1 ± 1.3 13 ± 3 130 ± 12 4.8 ± 1.8 3.9 ± 1.8 <LOD 3. ± 1.3 2.0 ± 0.4

50 12 ± 3 65 ± 8 39 ± 5 129 ± 21 724± 82 57 ± 14 42 ± 8 <LOD 71 ± 10 18 ± 6

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¿Cómo afectan a las plantas?

Con GCxGC-MS y técnicas quimiométricas, se han encontrado > 25 compuestos con concentraciones diferentes según el tratamiento:

L-5-Oxoproline L-(-)-Sorbose D-Mannose

Succinid acid D-Arabinose D-Allose

Malic acid Gluconic acid L-Serine

Meso-Erythritol Inositol 3-Methyl-2-oxovaleric acid

2,3-Butanediol Galactonic acid D-Glucose

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9x 10 4 L-5-Oxoproline A B C D E

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¿Cómo afectan a las plantas?

Afecta al ciclo de Krebs, al metabolismo de

carbohidratos,

aminoácidos y otros procesos.

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Riesgo para la salud humana

Se usa la clasificación de Cramer:

• Clase I: contienen estructuras simples y son fácilmente metabolizados

• Clase II: más tóxicas que clase I, pero no contienen características estructurales que sugieran toxicidad

• Clase III: contienen grupos funcionales reactivos y presentan preocupación sobre su toxicidad.

TTC (Threshold of toxicological concern): 1500 ng/kg body weight per day

70 kg 70 kg x 1500 ng/kg day = 105000 ng/d 9 kg lechuga

al día

“On the basis of the current state of knowledge, it is concluded that these substances in the irrigated

vegetables do not pose a health risk to consumers.”

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Take home message

• Hay una necesidad esencial de usar agua tratada.

• Los contaminantes emergentes están presentes en nuestro

medio ambiente y en nuestro día a día.

• Hay contaminantes que pueden incorporarse en cultivos,

aunque el riesgo humano es muy bajo.

• Los contaminantes pueden afectar a las plantas.

¡Muchas gracias por su atención!

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Referencias