Diseño y optimización de nuevos sistemas de análisis de metales pesados en aguas mediante voltamperometría de redisolución adsortiva y sensores ópticos

Abstract

En la actualidad y, cada vez más, las sustancias contaminantes conocidas por su toxicidad y alta persistencia, no dejan de acumularse en el medioambiente debido fundamentalmente a la actividad del hombre. Las áreas costeras al ser ecosistemas bastante sensibles, son los entornos que se ven más afectados por las actividades industriales y el desarrollo urbanístico. Diversos organismos internacionales, así como numerosos investigadores, advierten ya sobre las consecuencias negativas que la creciente presión demográfica ejercerá en un futuro no muy lejano sobre estos ecosistemas. En particular, la rápida difusión de metales pesados como contaminantes medioambientales ha despertado una gran preocupación, comprobándose en el alto interés que existe actualmente por su determinación, a pesar de que se suelen encontrar a niveles de concentración de trazas y ultratrazas. De hecho, tales elementos tienen tendencia a concentrarse en la mayoría de las matrices acuáticas del medioambiente (materia suspendida, sedimentos y biota), provocando por consiguiente la presencia de los mismos en la cadena alimentaria, como consecuencia de la consumición de productos marinos, llegando finalmente al hombre.

La presente Tesis Doctoral tiene como objetivo fundamental el desarrollo de nuevas metodologías analíticas de elevada sensibilidad, bajo coste, capaces de realizar análisis in-situ, así como rápidas y sencillas, entre otras muchas ventajas, para la cuantificación de metales pesados en aguas naturales mediante la formación de quelatos metálicos.

Para la consecución de dicho objetivo se han llevado a cabo dos líneas diferentes de investigación para el diseño y optimización de nuevos sistemas de análisis de metales pesados aplicables en aguas naturales, de mar, de río, etc. Por un lado, técnicas de elevada sensibilidad con bajos límites de detección, como es la voltamperometría de redisolución catódica adsortiva (AdCSV) y por otro, técnicas rápidas y sencillas que requieran de pequeña instrumentación, permitiendo así el análisis in-situ, como es el desarrollo de sensores ópticos.

Para la formación de los quelatos, se han empleado ligandos orgánicos de la familia de las aroilhidrazonas, ampliamente estudiados y caracterizados como agentes complejantes de metales pesados.

La presente Tesis Doctoral comienza con una Introducción General y a continuación, se incluyen dos partes bien diferenciadas: Parte A y Parte B. La parte A consta de los capítulos 1, 2 y 3, y la parte B está formada por los capítulos 4, 5, y 6.

En la parte A se lleva a cabo el desarrollo de nuevas metodologías de análisis empleando la voltamperometría de redisolución adsortiva: En el capítulo 1 se hace una revisión general de los aspectos fundamentales tratados en esta primera parte. En el capítulo 2 se detalla una nueva y sensible metodología de análisis para plomo empleando 2-APSH como reactivo orgánico quelatante. Y en el capítulo 3 se describe la aplicabilidad de otra aroilhidrazona, la 2-HBBH en este caso, para la determinación simultánea de metales pesados.

Por otro lado, la parte B está dedicada al desarrollo de nuevas metodologías de análisis empleando los sensores ópticos: En el capítulo 4 se exponen los aspectos fundamentales de los sensores ópticos. En el capítulo 5 se estudia el ligando orgánico 2-HBBH como quimiosensor molecular fluorescente selectivo para cobre y se propone como un potencial indicador en el campo de los sensores ópticos. Y, por último, en el capítulo 6 se lleva a cabo el diseño de un sensor de fibra óptica para la determinación de cobre basado en la extracción en fase sólida colorimétrica.