Microplásticos en el medio ambiente: desarrollo de métodos analíticos para el tratamiento de muestras y caracterización por espectroscopía infrarroja

Abstract

[Resumen] La contaminación por microplásticos representa un problema ambiental y ecológico de gran magnitud debido a su ubicuidad y persistencia en los ecosistemas. Su detección y caracterización son esenciales para evaluar su impacto y diseñar estrategias eficaces de mitigación. A pesar de los avances en normativas y regulaciones internacionales, aún no existen protocolos estandarizados ni métodos de referencia unificados para su caracterización en muestras ambientales. La presente Tesis Doctoral se centra en el estudio y desarrollo de métodos analíticos para determinar microplásticos en muestras ambientales. En ella se han validado métodos de digestión y análisis para diversos tipos de matrices: plancton, algas, estómagos de peces, mejillones, deposición atmosférica y sedimentos marinos. Asimismo, se han explorado estrategias para mejorar los análisis mediante micro espectroscopía infrarroja, centrándose en la reducción de tiempos de análisis y aseguramiento de la fiabilidad de los resultados cuando se trabaja tanto con transformada de Fourier tradicional (detector MCT) como con láser sintonizable de cascada cuántica (QCL-IR). Además de todo ello, la presente Tesis Doctoral ofrece una visión global de la problemática de los microplásticos en el medio ambiente, abordando su impacto ambiental y social. Por otra parte, se presenta una revisión sobre el estado actual de las metodologías analíticas para el análisis de microplásticos, destacando sus avances y limitaciones. Con esta Tesis se pretende aportar conocimientos fundamentales y contribuir a la implementación y/o mejora de protocolos analíticos para caracterizar microplásticos en diversas matrices ambientales. Los resultados favorables proporcionan una base sólida para la implementación de protocolos en los diferentes laboratorios de rutina.

[Resumo] A contaminación por microplásticos representa un problema ambiental e ecolóxico de gran magnitude debido á súa ubicuidade e persistencia nos ecosistemas. A súa detección e caracterización son esenciais para avaliar o seu impacto e deseñar estratexias eficaces de mitigación. A pesar dos avances en normativas e regulacións internacionais, aínda non existen protocolos estandarizados nin métodos de referencia unificados para a súa caracterización en mostras ambientais. A presente Tese Doutoral céntrase no estudo e desenvolvemento de métodos analíticos para determinar microplásticos en mostras ambientais. Nela validáronse métodos de dixestión e análise para mostras de biota, tais como: plancton, algas, estómagos de peixes e mexillóns. Así como noutras matrices ambientais, coma deposición atmosférica ou sedimentos mariños. Asemade, exploráronse estratexias para mellorar as análises empregando micro espectroscopía infravermella, centrándose na redución de tempos das análises e asegurar a fiabilidade dos resultados empregando tanto a transformada de Fourier tradicional (detector MCT) coma un láser sintonizable de cascada cuántica (QCL-IR). Ademáis de todo iso, a presente Tese Doutoral aporta unha visión global da problemática dos microplásticos no medio ambiente, abordando o seu impacto ambiental e social. Por outra banda, preséntase unha revisión sobre o estado actual das metodoloxías analíticas para a análise de microplásticos, destacando os seus avances e limitacións. Con esta Tese preténdese achegar coñecementos fundamentais e contribuír á implementación e/ou mellora de protocolos analíticos para caracterizar microplásticos en diversas matrices ambientais. Os resultados favorables proporcionan un baseamento sólido para a implementación de protocolos nos diferentes laboratorios de análises de rutina.

[Abstract] Microplastic pollution represents a major environmental and ecological problem, due to its ubiquity and persistence in the ecosystems. Their detection and characterisation are essential to assess their impact and design effective mitigation strategies. Despite advances in international standards and regulations, there are still no standardised protocols or unified reference methods for their characterisation in environmental samples. This Doctoral Thesis focuses on the study and development of analytical methods for the determination of microplastics in environmental samples. Here, digestion and analysis methods have been validated for various types of biotic samples, such as plankton, algae, fish stomachs and mussels. Also, for other environmental matrices, such as atmospheric deposition or marine sediments. Strategies to improve infrared-based analysis have been explored, focusing on reducing analysis times and ensuring the reliability of results when two infrared microspectroscopy techniques were used; namely, traditional Fourier transform (MCT detector) and tunable quantum-cascade laser-based IR spectroscopy (QCL-IR). In addition, this Doctoral Thesis offers an overall perspective of the problem posed by microplastics in the environment, addressing their environmental and social impact. Furthermore, an overview of the state-of-the-art of the analytical methodologies employed currently for the analysis of microplastics is presented, highlighting their advances and limitations. The aim of the Thesis is to provide fundamental knowledge and contribute to the implementation and/or improvement of analytical protocols for the characterisation of microplastics in different environmental matrices. The satisfactory results provide a solid foundation to implement the protocols in laboratories devoted to routine analyses of microplastics.