In Vitro Bioaccessibility and Bioavailability of Pollutants in Atmospheric Particulate Matter by Using Simulated Biological Fluids

Abstract

[Abstract] In the present Doctoral Thesis, the study of inhalation bioaccessibility and oral bioavailability of pollutants associated to particulate matter (PM) by using in vitro physiologically based extraction test (PBET) is performed, which involves the use of simulated body fluids and the use of extraction conditions similar to those found in the human body. Both PM10 and PM2.5 fractions together with metal(oid)s and organic pollutants (polycyclic aromatic hydrocarbons, phthalate esters, bisphenols, organophosphorus flame retardants and synthetic musk compounds) are considered, paying special attention to organic pollutants since few data could be found in literature. Since currently there are not standardized methodology, PBET conditions were selected critically basing on existing data in the field, while development and validation of analytical procedures comprising the use of micro-extractions and multi-residue methodologies for the measurement of pollutants present in PM and bioaccessible/bioavailable fractions were carried out. Additionally, possible correlations between bioaccessible ratios and PM components (major ions and metal(oid)s) and optical properties (equivalent black carbon and UV-absorbing particulate matter) are explored, and health risk assessment following USEPA’s guidelines (United States Environmental Protection Agency) by using total and bioaccessible/bioavailable pollutants concentrations are conducted.

[Resumo] A presente Tese Doutoral céntrase no estudo da bioaccesibilidade inhalatoria e a biodispoñibilidade oral de contaminantes asociados ó material particulado (PM) mediante o uso de ensaios in vitro que implican o uso de fluídos corporais simulados e condicións de extracción similares ás fisiolóxicas do corpo humano (PBET). Considéranse as fraccións PM10 e PM2.5, así como metal(oide)s e contaminantes orgánicos (hidrocarburos aromáticos policíclicos, ésteres de ácido ftálico, bisfenoles, retardantes de chama organofosforados e almizcles sintéticos), prestando especial atención ós contaminantes orgánicos. Dado que actualmente non existe unha metodoloxía estandarizada, as condicións de PBET seleccionáronse de forma crítica baseándose na bibliografía dispoñíbel, mentres que desenvolvéronse e validáronse procedementos analíticos que inclúen o uso de micro-extraccións e metodoloxías multi-residuo para a medición dos contaminantes presentes no PM e nas fraccións bioaccesíbeis/ biodispoñíbeis. Exploráronse posibles correlacións entre as bioaccesibilidades e compoñentes do PM (ións maioritarios e metal(oide)s) e algunhas propiedades ópticas (carbono negro equivalente e fracción de PM que absorbe radiación UV). Ademais, lévase a cabo a avaliación do risco para a saúde seguindo as directrices da USEPA (Axencia de Protección Ambiental dos Estados Unidos) mediante o uso das concentracións de contaminantes totais e bioaccesíbeis/biodispoñíbeis.

[Resumen] La presente Tesis Doctoral se centra en el estudio de la bioaccesibilidad inhalatoria y la biodisponibilidad oral de contaminantes asociados al material particulado (PM) mediante el uso de ensayos in vitro que implican el uso de fluidos corporales simulados y condiciones de extracción similares a las fisiológicas del cuerpo humano (PBET). Se consideran las fracciones PM10 y PM2.5, así como metal(oide)s y los contaminantes orgánicos (hidrocarburos aromáticos policíclicos, ésteres de ácido ftálico, bisfenoles, retardantes de llama organofosforados y almizcles sintéticos), prestando especial atención a los contaminantes orgánicos. Dado que actualmente no existe una metodología estandarizada, las condiciones de PBET se seleccionaron basándose en la bibliografía disponible, mientras que se desarrollaron y validaron procedimientos analíticos que incluyen el uso de micro-extracciones y metodologías multi-residuo para la medición de los contaminantes presentes en las PM y en las fracciones bioaccesibles/biodisponibles. Se han explorado posibles correlaciones entre las bioaccesibilidades y componentes del PM (iones mayoritarios y metal(oides)) y algunas propiedades ópticas (carbono negro equivalente y fracción de PM que absorbe radiación UV). Además, se realiza la evaluación del riesgo para la salud siguiendo las directrices de la USEPA (Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos) empleando las concentraciones de contaminantes totales y bioaccesibles/biodisponibles.