Estudio de Nanopartículas Metálicas y Metales Totales en Agua Residual y Lodo de Dos Depuradoras de Palma de Mallorca, España

Abstract

[spa] Las nanopartículas (NPs) metálicas son utilizadas ampliamente en diferentes actividades y productos de consumo, siendo las NPs de óxido de zinc (ZnO-NPs), dióxido de titanio (TiO2-NPs) y de plata (Ag-NPs) las más utilizadas. Sus principales aplicaciones son en cosméticos, medicina, alimentos, prendas de vestir y remediación ambiental. El constante uso de las NPs ha propiciado una preocupación sobre su liberación al medio ambiente y se han identificado las Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales (PTAR) como importantes fuentes de NPs. Por tal motivo, el presente estudio evaluó la presencia de NPs metálicas (AgNPs, TiO2-NPs y ZnO-NPs) y de metales totales (Ag, As, Au, Ba, Be, Cd, Co, Cr, Cu, Li, Mn, Mo, Ni, Pb, V y Zn) en agua residual y lodo de dos PTAR (PTAR 1 y PTAR 2) ubicadas en Palma de Mallorca, España. El protocolo de análisis desarrollado para la determinación de NPs se basa en el uso de técnicas múltiples, en el cual se aplica ultrafiltración, diálisis, digestión ácida asistida por microondas y detección por Espectrometría de Emisión Óptica con Plasma Inductivamente Acoplado (ICP-OES). Los metales totales fueron determinados mediante ICP-OES con previa digestión ácida de la muestra. Las NPs fueron determinadas en muestras de agua residual recolectadas mensualmente desde agosto-2018 a junio-2019, obteniendo concentraciones de ZnO-NPs desde inferiores al límite de detección (<LD) hasta 123 ± 4 µg L-1 para PTAR 1 y de <LD hasta 66 ± 4 µg L-1 para PTAR 2. Las Ag-NPs no fueron detectadas en las muestras. La cuantificación de las TiO2-NPs no pudo realizarse, sin embargo, se identificaron mediante la técnica de Microscopía Electrónica de Barrido (SEM). Los metales totales se determinaron en muestras de agua residual y lodo correspondientes a los meses de enero-2018 a junio-2019. En las muestras de agua residual no se detectaron Ag, As, Au, Be, Cd, Co, ni Mo. En los influentes de la PTAR 1 se encontraron tres máximos distintivos, en enero y agosto 2018 y en abril2019, los metales con estos tres máximos son el Cr, Cu, Mn, Ni y Zn. En los influentes de la PTAR 2 se presentaron dos máximos, en enero-2018 y en abril2019 para el Ba, Cu, Mn, Ni y Zn.

[eng] Metallic nanoparticles (NPs) are widely used in several consumer products and activities, being the zinc oxide NPs (ZnO-NPs), titanium dioxide (TiO2-NPs) and silver (Ag-NPs) the most used. Their main applications are in cosmetics, medicine, food industry, textiles and environmental restauration. Due to the constant use of NPs, there is an increasing concern about the release of NPs to the environment. The Wastewater Treatment Plants (WWTP) have been identified as important sources of NPs. Therefore, in this work, the presence of metallic NPs (Ag-NPs, TiO2- NPs and ZnO-NPs) and total metals (Ag, As, Au, Ba, Be, Cd, Co, Cr, Cu, Li, Mn, Mo, Ni, Pb, V and Zn) in wastewater and sewage sludge of two WWTP (WWTP 1 and WWTP 2) in Palma de Mallorca, Spain, have been evaluated. The analysis protocol developed for the NPs determination is based in the use of multiple techniques, i.e. ultrafiltration, dialysis, microwave assisted acid digestion and detection exploiting Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry (ICP-OES). The total metal content was determined by ICP-OES in samples previously acid digested. The NPs were determined in monthly samples of wastewater from august-2018 to June-2019, obtaining concentrations of ZnO-NPs from below of limit of detection (<LOD) to 123 ± 4 µg L-1 for WWTP 1 and from <LOD to 66 ± 4 µg L-1 for WWTP 2. The Ag-NPs were not detected in the samples. The quantification of TiO2-NPs could not be performed; however, they were identified by scanning electron microscopy (SEM). The total metal content was determined in samples of wastewater and sewage sludge, corresponding to January-2018 until June-2019. Ag, As, Au, Be, Cd, Co and Mo did not detect in wastewater samples. Three distinctive maximums were found in the influents of WWTP 1, corresponding to January and August-2018 and April2019, the metals with these three maximums are Cr, Cu, Mn, Ni and Zn. In the influents of the WWTP 2 two maximums were presented, in January-2018 and in April-2019 for Ba, Cu, Mn, Ni and Zn.