Pharmaceuticals and transformation products in coastal waters of the Iberian Peninsula

Approximately one-third of the earth's population lives in the near-coastal zone. Wastewater treatment in these areas tends to be less efficient than in their in-land counterparts due to increased reliance on dilution. This increases the likelihood of drugs and their transformation products reaching the environment. Other sources, such as aquatic recreative activities, also contribute to coastal pollution. In this study, we aimed to provide a descriptive analysis of the presence of pharmaceuticals and TPs during summer and spring at 46 beaches of the Iberian Peninsula. Beaches from Lisbon to the south of the peninsula, and the region of Murcia (Mar Menor) were sampled. A risk assessment was performed by calculating a Risk Quotient (RQ) for each substance and a Hazard Index (HI) for the mixture of pharmaceuticals from each pharmacotherapeutic group. Of all the 36 different pharmaceuticals and TPs monitored in this study, 31 were detected above their own limit of detection in at least one sample. The highest concentration of any pharmaceutical was found for diclofenac in summer at Los Arcos beach (1916 ng/L), followed by paracetamol (203 ng/L) in Valdegrana beach. Every sampled location presented at least one substance with a RQ above 0.1. The highest risk was attributed to diclofenac with a RQ of 479 at Paço de Arcos beach (Portugal). This study shows that pharmaceutical pollution is widespread in coastal waters across the west and southern parts of the Iberian Peninsula. Furthermore, we report the first detection of flecainide and 7 metabolites-TPs in coastal-marine environments

Experimental evaluation of nanoplastics fouling behavior on ultrafiltration membranes using optical coherence tomography (OCT)

Ultrafiltration membranes find widespread use in water treatment but suffer from performance losses due to fouling. This study investigates the fouling behaviors of commercial polyethersulfone (PES), regenerated cellulose (RC), and recycled PES membranes during the filtration of wastewater containing polystyrene (PS) nanoparticles and a mixture of PS and bovine serum albumin (BSA). Optical coherence tomography (OCT) is used for real-time, in-situ examination of fouling, providing unique insights into nanoplastics-induced fouling formation. Membrane performance was evaluated through flux decline and permeability recovery measurements. Results indicate that nanoparticles form a uniform cake layer, with membrane characteristics such as zeta potential and hydrophobicity influencing fouling reversibility. The RC membrane showed complete permeability recovery after physical cleaning, while hydrophobic interactions hindered recovery for PES membranes. Notably, flux reduction was greater for PES membranes (particularly with a 150 kDa MWCO) during PS filtration and worsened with the combined PS and BSA solution. Using the OCT technique, we observed two distinct types of fouling and their resulting structures: (i) a loose or fluffy-like formation; and (ii) flocs or particle agglomerates. This study also combined OCT with conventional techniques like SEM and CLSM. This knowledge offers guidance for choosing the proper membrane material in water treatment applications

Efecto de contaminantes emergentes sobre la biomasa anaerobia en bioreactores de tratamiento del agua residual

El trabajo de tesis se estructura en cinco capítulos principales. En la Introducción, se contextualiza la relevancia del estudio de contaminantes emergentes en el tratamiento anaerobio de aguas residuales, vinculando los procesos de digestión anaerobia con actividades enzimáticas clave. Se ofrece además una fundamentación teórica sobre estas actividades, detallando las seleccionadas para los ensayos experimentales. En el capítulo de Metodología y materiales, se describen los materiales, diseño experimental y procedimientos empleados, así como la caracterización de parámetros convencionales (pH, densidad óptica, producción de biogás, COT) y la cuantificación de contaminantes emergentes en fases sólida y líquida. Se incluyen ensayos de toxicidad y análisis innovadores de actividades enzimáticas asociadas a la hidrólisis y al estrés oxidativo, así como evaluaciones de viabilidad celular mediante citometría de flujo y microscopía confocal. Los resultados (capítulo 3) muestran que la presencia de contaminantes emergentes inhibió la producción de biogás y la remoción de COT, sin acumulación de ácidos grasos volátiles. Los ensayos de ecotoxicidad evidenciaron mayor inhibición en los reactores expuestos a ibuprofeno y sulfametoxazol. Además, se observó diferenciación en la distribución de contaminantes entre las fases líquida y sólida. En el capítulo 4 se analizan los efectos individuales y combinados de los fármacos sobre la actividad enzimática y la viabilidad celular de la biomasa anaerobia, identificando respuestas inmediatas y diferidas según el tipo de actividad enzimática. Finalmente, en el capítulo 5 se presenta el Análisis de Componentes Principales (PCA) como herramienta estadística para reducir la dimensionalidad de los datos y facilitar la interpretación global de los resultados experimentales

Microbial biogeography along a 2578 km transect on the East Antarctic Plateau

Microorganisms are present in snow/ice of the Antarctic Plateau, but their biogeography and metabolic state under extreme local conditions are poorly understood. Here, we showthe diversityand distributionofmicroorganisms in air (1.5m height) and snow/ice down to 4m depth at three distant latitudes along a 2578km transect on the East Antarctic Plateau on board an envir- onmentally friendly, mobile platform. Results demonstrate the widespread distribution of microorganisms in the ice down to at least 4m depth. Data point to geochemical and bacterial geographic distribution that correlate with wind trajectory and speed, modulated by local gathering and recirculation of microorganisms through snow drifting. Reservoir effects and community selection appear to occur over time, favoring microorganisms best adapted to hypothermal and hyperarid conditions. A new cyanobacterial species (Gloeo- capsopsis sp) was isolated from 3 to 4mdepth. Our findings suggest that some microorganisms could exhibit transient, basal metabolic activity when asso- ciated to high salt particles, contributing to set biodiversity patterns and biogeographic compartmentalization on Antarctic Plateau ice

Procesos hidrológicos y análisis del origen de depresiones piezométricas naturales. Región de Chari-Baguirmi, Chad.

El acuífero cuaternario de Chari-Baguirmi (SE del lago Chad, África) presenta una depresión piezométrica natural de 17,761 km², con niveles freáticos que alcanzan hasta 50 m en su zona central. Las hipótesis más aceptadas de su génesis sugieren escasa infiltración por la lluvia y procesos de flujo ascendente (exfiltración) desde el acuífero. Para analizar los procesos hidrológicos en la zona, se utilizó el modelo HYDRUS-1D en un área representativa de la depresión situada en el centro. La simulación incluye suelo con vegetación (acacias) y sin cultivo. Para el periodo simulado, 2004–2015, la precipitación media anual fue de 715 mm. Los resultados indican un 12% de recarga en la zona central, debido a la presencia de suelos limosos poco permeables. El valor de la exfiltración es mínimo (1–2 mm/año). La simulación sugiere que la recarga actual es muy limitada y que la depresión actual es la consecuencia de procesos geológicos y climáticos de mayor aridez producidos a lo largo de miles de años

Movilidad de microplásticos en suelos agrícolas procedentes de enmiendas con lodos de depuradora

La aplicación de lodos de depuradora como enmienda orgánica en el medio agrícola supone una fuente de microplásticos (MP) en el suelo. El objetivo de este estudio ha sido caracterizar los MP y determinar su movilidad con el agua cuando están presentes en el suelo como consecuencia de la aplicación de lodos. Para ello, se han utilizado sistemas que simulan agroecosistemas bajo 2 escenarios: i) suelo enmendado con lodo y ii) suelo enmendado con lodo donde se cultiva alfalfa. Los resultados demuestran que los MP quedan retenidos mayoritariamente en el suelo. Los MP movilizados por escorrentía son 1-2 órdenes de magnitud superiores que por infiltración, a pesar del mayor volumen de agua infiltrada. La presencia de alfalfa disminuye notablemente la cantidad de MP movilizados. La mayor parte de las partículas encontradas en todas las matrices son fibras de poliéster, seguidas de fragmentos de polietileno, polipropileno y poliestireno

Selective transport of Zn2+ through liquid and solid membranes containing pyrazole-tetrazole hybrid carriers

Both liquid (ML) and solid (MS) membranes bearing a pyrazole-tetrazole hybrid molecule as carrier are developed. The ML membrane is composed of CH2Cl2 solution inserted between an aqueous solution of metal nitrate, as a source phase, and a receiving phase containing deionized water. The MS membrane was prepared by photopolymerisation of pyrazole-tetrazole monomer and a polyacrylonitrile support. Being thermally stable up to 330 °C, the MS membrane exhibits an asymmetric amorphous structureIt was found that both membranes selectively transport Zn2+ over Cu2+, Pb2+, Cd2+, and Co2+ cations. At 25 °C and neutral pH, the permeate flux of Zn2+ reached 6.1 10-4 mol.h�1.m�2 for the ML membrane and 1.88 10-2 mol.h�1.m�2 for the MS membrane. Although the MS membrane exhibits more efficient Zn2+ permeate flux and higher stability than those of the ML membrane, the selectivity to Zn2+ transport of the MS membrane was found to be lower