Análisis de residuos farmacéuticos en medios acuáticos

La contaminación ambiental es uno de los retos globales más significativos actualmente. La disrupción de ecosistemas naturales y las consecuencias tanto para la salud animal como humana podrían llegar a ser aún más graves que los niveles ya alarmantes que se observan actualmente. La contaminación se origina principalmente en actividades antropogénicas y se transporta a través de tres medios ambientales: aire, suelo y agua.

Poniendo el foco en los cursos de agua, se pueden encontrar los denominados contaminantes emergentes (CEs), que han recibido especial atención recientemente y que tienen un impacto cada vez más preocupante. Entre los CEs, destacan los residuos farmacéuticos, unos contaminantes cada vez más relevantes por el aumento de su consumo en países desarrollados, siendo la excreción de los compuestos no metabolizados la principal vía de acceso a los cursos hídricos. Las estaciones de depuración de aguas (EDARs) no eliminan totalmente estos contaminantes, mientras que la legislación europea actual no contempla su presencia en ambientes acuáticos, existiendo solo listas de observación.

En este contexto, el Dr. Pol Domínguez García ha llevado a cabo su tesis doctoral en el Departamento de Química Analítica y Aplicada, con el objetivo de establecer un análisis exhaustivo de los residuos farmacéuticos presentes en medios acuosos de Cataluña. Bajo el título Estrategias integradas para el seguimiento y evaluación de los riesgos medioambientales de los productos farmacéuticos en medios acuáticos, la tesis ha sido dirigida por el Dr. Cristian Gómez Canela, dentro del Grupo de Ingeniería y Simulación de Procesos Ambientales – GESPA de IQS.

El primer paso de esta investigación fue analizar los datos de consumo de fármacos facilitado por la Agencia de Calidad y Evaluación Sanitarias de Cataluña (AQuAS) en el Programa de Analítica de Datos para la Investigación y la Innovación en Salud (PADRIS) de la Generalitat de Cataluña. El objetivo era predecir qué fármacos tienen más probabilidad de ser detectados en aguas residuales y aguas fluviales. Se estableció un mapa de “Predicted Environmental Concentrations (PECs)” en las principales cuencas hidrográficas de Cataluña y se realizaron los cálculos de su  presencia en función de factores como la dilución, episodios de lluvia, patrones de consumo, la transformación metabólica y la eficiencia de eliminación de las EDAR.

Publicaciones asociadas

• Pol Dominguez et al, Predicted environmental concentrations to prioritize and determine geographical and temporal variation of 810 pharmaceuticals in wastewaters and rivers, Environmental Research, Vol 291, 2026, 123528.

• Pol Dominguez et al, Long-Term Calculation of Predicted Environmental Concentrations to Assess the Risk of Anticancer Drugs in Environmental Waters, 2022, Molecules, 27(10), 3203
  

Posteriormente, el Dr. Domínguez se centró en el desarrollo de metodologías analíticas para detectar y cuantificar estos residuos farmacéuticos en medios acuosos, incluyendo aguas fluviales, aguas residuales y aguas regeneradas. Se implementaron y evaluaron dos técnicas de muestreo: el muestreo puntual (o grab sampling) y el muestreo pasivo, evaluando los puntos fuertes y las limitaciones de cada uno. Concretamente, se calibró un muestreador de compuestos orgánicos polares (POCIs), que se utilizó para monitorizar 49 residuos farmacéuticos en efluentes de EDAR. Se utilizó instrumentación analítica avanzada del laboratorio IQS-SCIEX Demo Lab, como la cromatografía líquida acoplada a espectrometría de masas en tándem (LC-MS/MS), para identificar y cuantificar residuos farmacéuticos. Además, se desarrolló un método de inyección directa para determinados fármacos, eliminando así la necesidad de un paso de extracción previo al análisis.

Publicación asociada

• ­   Pol Domínguez et al, A POCIS-based approach for the monitoring of pharmaceuticals in wastewater treatment plants: Calibration and deployment challenges, Environmental Pollution, 367, 2025, 125641

Establecida la metodología de análisis, se llevaron a cabo campañas de muestreo en Cataluña, centradas en los cursos de los ríos Llobregat y Besós y en puntos identificados como focos de contaminación, así como en aguas residuales y aguas regeneradas procedentes de diversas EDAR con impacto sobre recursos de agua dulce. Se evaluó la presencia de fármacos, observando concentraciones superiores al límite de 10 ng/L establecido por la Agencia Europea del Medicamento (EMA) en aguas superficiales, lo que indica la necesidad de realizar una nueva evaluación del riesgo ambiental.

Esta parte de la investigación se llevó a cabo en colaboración con el Dr. Jordi Cuadros Margarit del Departamento de Matemáticas y Analítica de Datos de IQS.

Publicaciones asociadas

• Pol Domínguez et al., Application of direct injection LC–MS/MS for pharmaceutical monitoring in wastewater and reclaimed water from the 14 wastewater treatment plants in Costa Brava (Catalonia, Spain), 2025, Applied Water Science, 15

• ­   Pol Domínguez et al., Assessing the pharmaceutical residues as hotspots of the main rivers of Catalonia, Spain, 2024, Environmental Science and Pollution Research, 31(52): 61981

Finalmente, se llevó a cabo la evaluación del posible impacto ambiental de los residuos farmacéuticos detectados en concentraciones más elevadas, mediante el cálculo del cociente de riesgo (RQ) que integra tanto la concentración medida como los valores toxicológicos correspondientes. Para evaluar la toxicidad de los PECs, se utilizó Daphnia magna como organismo modelo, mediante ensayos de EC₅₀ y bioensayos de alimentación con muestras de agua. Cuando no se disponía de datos de toxicidad, se utilizaron datos bibliográficos o valores toxicológicos predichos en la evaluación del riesgo.

Los análisis se realizaron con muestras de las estaciones ERA de los ríos Llobregat y Besós y en colaboración con el Dr. Carlos Barata del Instituto de Diagnóstico Ambiental y Estudios del Agua (IDAEA) – CSIC.

Publicaciones relacionadas

• ­   Pol Domínguez et al Biomonitoring emerging hazards of pharmaceuticals in river water using gut microbiome and behavioural Daphnia magna responses, Chemosphere, 367, 2024, 143612

• ­   Pol Domínguez et al Environmental risk assessment of pharmaceuticals in wastewaters and reclaimed water from catalan main river basins, Science of the Total Environment, 949, 2024, 175020

• Pol Domínguez et al Presence and toxicity of drugs used to treat SARS-CoV-2 in Llobregat River, Catalonia, Spain, 2023, Environmental Science and Pollution Research, 2023, 30, 498487.

• ­   Pol Domínguez et al A Zebrafish Model of Neurotoxicity by Binge-Like Methamphetamine Exposure, 2021, Front.Pharmaco., 12

En conclusión, la investigación del Dr. Domínguez ofrece una mejor comprensión de los riesgos ambientales asociados a los residuos farmacéuticos en medios acuáticos y aporta conocimientos sobre la necesidad de mejorar las prácticas de tratamiento de aguas residuales y las políticas orientadas a la protección de recursos hídricos, esenciales para el mantenimiento de la vida en el planeta.

Esta tesis ha sido realizada en el marco del proyecto PrecisionERA (TED2021-130845A-C32) y del proyecto COGNICHEM (PID2020-113371RA-C22), con financiación del Ministerio de Ciencia e Innovación – Agencia Estatal de Investigación.