Applied analysis of hydrocarbons and non-polar contaminants in marine oil spills

Dennis Bilbao AlemanyDennis Bilbao Alemany
20242024
Applied analysis o hyd oca bons
and non-pola con aminan s in
ma ine oil spills
Dennis Bilbao Alemany
2024
Applied analysis o hyd oca bons
and non-pola con aminan s in
ma ine oil spills
Depa amen o de química analí ica
Applied analysis o hyd oca bons and non-pola
con aminan s in ma ine oil spills
Dennis Bilbao Alemany
2024
Memo ia pa a op a al g ado de Doc o en Química en el Mas e de Medio Ambien e y
Recu sos Ma inos.
Di igida po :
D . Aile e P ie o Sob ino
D . Nes o E xeba ia Loiza e
(cc) 2024 Dennis Bilbao Alemany (cc by-nc 4.0)
I
Índice
Capí ulo 1: In oducción
1.1. T anspo e ma í imo y pe óleo .......................................................................................... 3
1.2. Ca ac e ización del pe óleo ................................................................................................ 10
1.3. Ensayos de oxicidad ............................................................................................................ 17
1.4. Mues eo y dosi icación pasi a ........................................................................................... 20
1.5. O os con aminan es o gánicos .......................................................................................... 23
1.5.1. P esencia en el medio ambien e ................................................................................ 25
1.5.2. Legislación y No ma i a Ambien al ............................................................................ 33
1.5.3. Nue as ecnologías en el a amien o de aguas esiduales ...................................... 35
1.6. Re e encias ........................................................................................................................... 37
Capí ulo 2: Obje i os y con ex o
2.1. Obje i os y Con ex o ......................................................................................................... 53
2.2. Re e encias ....................................................................................................................... 56
Chap e 3: Chemical cha ac e iza ion o oil and Wa e
Accommoda ed F ac ion (WAF) a di e en empe a u es
3.1. In oduc ion ....................................................................................................................... 61
3.2.Expe imen al Sec ion ......................................................................................................... 63
3.2.1. Chemicals and ma e ials ............................................................................................. 63
3.2.2. Oil analysis ................................................................................................................... 64
3.2.3. WAF p oduc ion and cha ac e iza ion ....................................................................... 65
3.2.4. Gas ch oma og aphic me hods .................................................................................. 68
3.2.5. Di ec analysis .............................................................................................................. 68
3.2.6. Solid phase mic oex ac ion ....................................................................................... 68
3.2.7. S i -ba so p i e ex ac ion ......................................................................................... 69
3.2.8. Suspec sc eening ........................................................................................................ 69
3.3.Resul s and discussion ..................................................................................................... 70
3.3.1 Oil analysis .................................................................................................................... 70
3.3.2 WAF o ma ion kine ics ................................................................................................ 73
3.3.3 Assessmen o he WAF composi ion .......................................................................... 76
3.3.4 WAF s abili y a oom empe a u e ............................................................................ 81
3.3.5 .Suspec Sc eening ....................................................................................................... 83
3.4. Conclusions ........................................................................................................................ 90
3.5 Re e ences .......................................................................................................................... 91

II
Chap e 4: PAHs oxici y a aqueous solubili y using passi e
dosing and sea u chin emb yos
4.1. In oduc ion ....................................................................................................................... 99
4.2. Expe imen al sec ion ......................................................................................................... 102
4.2.1. Chemicals and ma e ials ............................................................................................. 102
4.2.2. O- ings cleaning .......................................................................................................... 103
4.2.3. Loading PDMS silicone O- ings ................................................................................... 103
4.2.4. O- ings as passi e dosse and chemical analysis ....................................................... 104
4.2.5. Sea u chin emb yo oxici y (SET) es ing .................................................................... 105
4.3. Resul s and discussion ....................................................................................................... 106
4.3.1. Loading o he O- ings ................................................................................................. 106
4.3.2. S abili y o he WAFs ................................................................................................... 110
4.3.3. Toxici y assessmen ..................................................................................................... 112
4.4. Conclusions ........................................................................................................................ 115
4.5. Re e ences ......................................................................................................................... 115
Chap e 5: Quan i ica ion and dis ibu ion o PAHs in mussels
in A c ic egions
5.1. In oduc ion ....................................................................................................................... 123
5.2. Expe imen al sec ion ......................................................................................................... 124
5.2.1. Chemicals and eagen s .............................................................................................. 124
5.2.2. Sampling and sample p e ea men ........................................................................... 125
5.2.3. Analy ical p o ocol....................................................................................................... 126
5.2.4. Ins umen al analysis .................................................................................................. 127
5.3. Resul s and discussion ....................................................................................................... 127
5.3.1. Me hod pe o mance and quali y con ol/quali y assu ance (QC/QA) .................... 127
5.3.2. Analysis in eal samples ............................................................................................... 129
5.4 Conclusions. ........................................................................................................................ 135
5.5 Re e ences. ......................................................................................................................... 136
Chap e 6:De elopmen o an analy ical me hod o he
simul aneous de e mina ion o 50 semi- ola ile o ganic
con aminan s in was ewa e s
6.1. In oduc ion ....................................................................................................................... 141
6.2. Chemicals and eagen s .................................................................................................... 143
6.3. Sampling and sample p e- ea men ............................................................................... 146
III
6.4. Analy ical p o ocol ............................................................................................................. 147
6.5. Ins umen al analysis ........................................................................................................ 149
6.5.1. Ta ge analysis ............................................................................................................. 149
6.5.2. Suspec sc eening ........................................................................................................ 150
6.5.3. Analy ical me hod alida ion ...................................................................................... 150
6.6. Resul s and discussion ....................................................................................................... 152
6.6.1. Op imisa ion o he ex ac ion s ep ........................................................................... 152
6.6.2. Me hod alida ion ....................................................................................................... 157
6.6.3. Real samples analysis: a ge and suspec sc eening ................................................ 162
6.7. Conclusions ........................................................................................................................ 167
6.8. Re e ences ......................................................................................................................... 168
Capí ulo 7: Conclusiones
7.1. Conclusiones ...................................................................................................................... 175
In odución
1
Capí ulo 1
8
Figu a 1.2. Escala empo al de los e ec os que se p oducen en e idos de pe óleos (image aken
om h ps://www.seekpng.com/ipng/u2e6 5a9 5a9y3q8_ a e-o -oil-a -sea-and-modelled-
p ocesses/.
Como se obse a, en las p ime as ho as del e ido, los enómenos ísico-químicos
mayo i a ios son la e apo ación, disolución y dispe sión. El e ec o de la disolución empieza a pe de
impo ancia después de la p ime a ho a, y oma el ele o la dispe sión, cuyo mayo impac o se
p oduce en las p ime as diez ho as. Los enómenos más a díos y menos du ade os son la
sedimen ación y emulsión, que apa ecen a pa i de las 10 ho as. Finalmen e, el p oceso que más
a da en apa ece y se ele an e, es la biodeg adación, ya que pa a que se p oduzca es necesa io que
la mezcla de hid oca bu os se haya dispe sado y emulsionado.
Los p ocesos ep esen ados, no cons i uyen un modelo es ánda si no una simpli icación de
los p ocesos que ocu en. Cada e ido debe de se e aluado de o ma singula eniendo en cuen a

In oducción
9
los ac o es p opios. Es o di icul a una espues a gene al e inmedia a, po lo que cada e ido de
pe óleo cons i uye un e o pa a su con ol y a amien o. En es e sen ido exis en múl iples modelos
de p edicción, como “Oil Spill Con ingency and Response” (OSCAR ) desa ollado po el SINTEF (Reed
e al. 1995) o “Spill Impac Model Applica ion Package/Oil Modeling Applica ion
Package”(SIMAP/OILMAP) (Spaulding e al. 2017) . Po ejemplo, un c udo con una baja g a edad API
( eáse sección 1.2), según las siglas del Ame ican Pe oleum Ins i u e, se á lige o y su i á un p oceso
de e apo ación más acusado mien as que su disolución se á meno en compa ación con un c udo
más pesado (Dhaka and Cha opadhyay 2021). Pe o, po ejemplo, p obablemen e dependiendo de
las condiciones climá icas, es e c udo puede se que se disuel a más en un clima o men oso, debido
al e ec o de las olas y del ien o, en compa ación con un clima anquilo sin es e ipo de enómenos.
Ac ualmen e, las espues as an e un e ido de pe óleo han e olucionado ( e Tabla 1.1), y se
aplican di e en es mé odos, como es el caso de la incine ación in-si u (in-si u bu ning), la ex acción
ísica del pe óleo, el uso de dispe san es o de agen es biológicos, en e o os. La incine ación in-si u
se basa en quema el e ido en el luga del inciden e y se suele aplica en e idos p oducidos en
aguas abie as. Es e ipo de acciones equie e que la mancha de pe óleo es e ue emen e
concen ada en una zona conc e a pa a p ocede a su incine ación.
Pa a la compac ación en un á ea con inada se pueden u iliza medios ísicos o medios
químicos. Los p ime os son habi ualmen e b azos esis en es al uego que, median e empuje y
di igidos po ba cos, con inan el pe óleo en un espacio p ede inido (Rojas-Al a e al. 2020). O o
mé odo ísico es la ex acción del pe óleo que se lle a a cabo median e el uso de “Skimme s” o
desna ado es, que succionan el pe óleo de la supe icie y lo almacenan en anques. Exis en múl iples
ipos de bombas, ci cula es, de supe icie, que son u ilizadas en casi odos los desas es ocu idos,
Capí ulo 1
10
pe o su uso es limi ado y equie e de condiciones a mos é icas a o ables, ausencia de ien o y de
co ien es (E kin and Nedwed 2021).
En e los mé odos químicos empleados des aca el uso de agen es su ac an es. Es e ipo de
compues os se de aman a lo la go del pe íme o de la mancha de pe óleo, y hace que disminuya la
ensión supe icial del agua colindan e (Buis e al. 2013) de o ma que la p opia agua eje ce una
ue za de con acción que pe mi e la compac ación de la mancha de pe óleo. Ac ualmen e exis en
dos p oduc os come ciales acep ados po la Agencia de P o ección Ambien al de Es ados Unidos (U.S.
En i onmen al P o ec ion Agency 2012; U.S. En i onmen al P o ec ion Agency 2016): TS6535 (mezcla
de 65 % sodio monolau a o y 35 % 2 e il bu anol en olumen (F i -Rasmussen e al. 2017)) y OP40
(copolíme o de polidime ilsiloxano pa en ado (F i -Rasmussen e al. 2017)). E iden emen e, la
empe a u a del agua, el ipo de pe óleo y demás ac o es, a ec an al a amien o con agen es
químicos. Según los úl imos es udios (F i -Rasmussen and B and ik 2011; Bullock e al. 2017), una
ez la mancha del pe óleo es concen ada, es e ipo de a amien o consigue una g an disminución
de la can idad de pe óleo además de se un mé odo ápido y e ec i o. Como se puede obse a en
la Tabla 1.1, dichas acciones son ampliamen e u ilizadas en la mayo ía de los de ames de pe óleo.
1.2. Ca ac e ización del pe óleo
Pe oleum, aducido li e almen e del la ín, acei e de oca, es un líquido gene almen e de colo
neg o, oleaginoso, in lamable, con una composición elemen al ca bono, hid ógeno, azu e, ni ógeno
y oxígeno, y que puede con ene dis in os me ales a ni el de azas. La composición molecula se
ca ac e iza po mezclas de hid oca bu os ali á icos, lineales y cíclicos y a omá icos, cuya p opo ción
depende á de cada pe óleo. El pe óleo, como el ca bón, es u o de la ans o mación química de la
In oducción
11
ma e ia o gánica en ambien es anóxicos y en condiciones de empe a u a y p esión que hacen iable
su ans o mación en es e líquido iscoso (San os e al. 2014; Wang e al. 2016). La a iedad de
compues os que componen el pe óleo es ingen e. La clasi icación, debido a su simplicidad, que más
se ha ex endido es en unción de su densidad, o en é minos pe ológicos, g ados API. La densidad del
pe óleo depende di ec amen e de su composición.
Según es e ipo de clasi icación exis en 4 ipos de pe óleos (Yang e al. 2017): (i) pe óleos
lige os, aquellos cuyo g ado API se encuen a en e 35-45; (ii) medio, cuando el ango ob enido se
encuen a en e 25-35; (iii) pesado, con alo es de API en e 10-25 y (i ) muy pesado, cuando es
meno de 10 g ados API.
• Pe óleos lige os: se componen en su g an mayo ía de pa a inas, hid oca bu os ali á icos
lineales sa u ados con es uc u a análoga al me ano (CH4). En caso de p esen a
ami icaciones son conocidos como isopa a inas. También se compone de na enos. Debido
a su composición es de los más p eciados ya que su ap o echamien o es mayo que las
al e na i as po su bajo con enido en compues os pesados.
• Pe óleos de densidad media: En es e caso se compone de las mismas amilias de los lige os,
pe o su composición en hid oca bu os a omá icos, ce as y alqui án es mayo .
• Pe óleos pesados y supe -pesados: son pe óleos con una pequeña acción de pa a inas y
na as y mayo en hid oca bu os a omá icos, alqui án o as al enos.
Además de los compues os mencionados an e io men e, en el pe óleo ambién se de ec an
o os compues os mino i a ios como los siguien es:
• Compues os oxigenados: son moléculas que con ienen uno o a ios á omos de oxígeno.
Capí ulo 1
12
• Compues os ni ogenados: son moléculas que con ienen uno o a ios á omos de ni ógeno.
• Compues os sul u ados: compues os o gánicos que con ienen uno o a ios á omos de
azu e.
• Compues os o ganome álicos: Compues os o gánicos que con ienen algún me al en su
es uc u a.
• Me ales: es habi ual encon a me ales en el pe óleo como cobal o, hie o, níquel, c omo o
anadio.
Dada la na u aleza compleja del pe óleo, la ca ac e ización química exhaus i a no ha sido
abo dada has a hace pocas décadas debido a los ecien es a ances de la ins umen ación analí ica.
De o ma gene al, se pueden des aca los sis emas c oma og á icos, de espec ome ía de masas (EM)
y la esonancia magné ica nuclea (RMN) (K upcík e al. 2004; Pe ini e al. 2012; Ye e al. 2020). Es o
ha ocasionado un aumen o en la publicación de nue os es udios elacionados con el pe óleo y su
análisis, ya que se pasan de de 5,000 en 2010 a más de 19,000 en 2021 (Se ie 2021). Sin duda, la
écnica más ampliamen e u ilizada ha sido la c oma og a ía de gases (GC), inicialmen e acoplada a un
de ec o de ionización en llama (FID), és e úl imo de ec o se es á iendo ac ualmen e desplazado
po la espec ome ía de masas an o de baja (low esolu ion mass spec ome y, LRMS) como de al a
esolución (high esolu ion mass spec ome y, HRMS) (Abdel-Sha y and Mansou 2016).
Con el obje o de op imiza la sepa ación c oma og á ica y la esolución ins umen al, suele se
con enien e acciona el pe óleo de o ma p e ia. Tal y como lo desc iben Zhendi Wang y
colabo ado es (Wang e al. 1994), los pe óleos lige os se pueden acciona median e una columna
ellena de sílica-gel y de es e modo se pueden sepa a los hid oca bu os ali á icos y los a omá icos.
In oducción
13
Las ecupe aciones ob enidas en dicho es udio es aban po encima del 95 % pa a los alcanos y po
encima del 85 % pa a los compues os a omá icos.
O o mé odo más exhaus i o es la sepa ación secuencial p e ia en compues os sa u ados,
a omá icos, esinas y as al enos (SARA) como se obse a en la Figu a 1.3 (Ashoo i e al. 2017; Ga aniya
e al. 2018; Khemka e al. 2021; Ne es and San os 2021). Es e accionamien o, pa e del mismo
undamen o que el es udio comen ado an e io men e. En es e caso se lle a a cabo un
accionamien o del pe óleo en 4 e apas. En la p ime a se p oduce la p ecipi ación de los as al enos
( acción más pesada y con mayo es pun os de ebullición del pe óleo), as dilui la mues a en n-
pen ano. Pos e io men e, as il a la acción soluble, se a a la acción soluble en pen ano con
sílica-gel y se e apo a odo el disol en e sob an e median e un o a apo . Una ez seco el esiduo, se
in oduce la sílica-gel en la columna c oma og á ica y se ealiza la elución secuencial median e los
siguien es disol en es: i) n-pen ano pa a la elución de los compues os sa u ados; ii) olueno pa a la
acción a omá ica y iii) una mezcla de olueno-me anol pa a las esinas más pola es. De es e modo
se pueden di e encia las amilias de los compues os que componen el pe óleo lo que pe mi e la
ealización de análisis y ensayos independien es con cada una de ellas.
Una endencia gene al en la biodeg adación de hid oca bu os p esen es en los pe óleos es el
o den de deg adación de n-alcanos> compues os monoa omá icos (incluido benceno, olueno,
e ilbenceno y xilenos conocidos como BTEX)> alcanos ami icados y cíclicos> compues os a omá icos
policíclicos (disminución de la deg adación con un mayo núme o de anillos a omá icos), y una
co elación nega i a en e la deg adación y el g ado de sus i ución de los g upos alquilo. Los n-
alquil oluenos no se incluyen comúnmen e en la huella química de los de ames de pe óleo, pe o se
han suge ido en la bibliog a ía (K is ensen e al. 2015) como pa e de un análisis complemen a io de

Capí ulo 1
14
los n-alcanos en la e aluación p elimina de la con aminación po hid oca bu os.
Figu a 1.3. Esquema gene al de sepa ación po amilias de las acciones del pe óleo median e la
elución secuencial en columna c oma og á ica y la aplicación de dis in os disol en es. Modi icación
de Ga aniya (Ga aniya e al. 2018).
El análisis de alquil oluenos puede p opo ciona in o mación adicional sob e las asas y
pa ones de biodeg adación en la e apa inicial de un de ame de pe óleo, así como en la
iden i icación de la uen e (Wang e al. 2004; Douglas e al. 2007; Wang e al. 2007).
Pa a la de e minación de la huella de un e ido, los compues os que es án omando mayo
impo ancia son los ma cado es biológicos o bioma cado es (A ekhi e al. 2021). Es os compues os
comp enden amilias muy a iadas de compues os o gánicos en e los que se pueden encon a
e penos o es e anos ia omá icos. Una ez se p oduce la osilización de la ma e ia o gánica, és os
compues os su en una se ie de cambios químicos dando luga a los denominados bioma cado es,
compues os que una ez o mados, p esen an una g an es abilidad química. Es os se encuen an
p esen es an o en el c udo, en ocas o sedimen os (Sala e al. 2021). A di e encia de o os
In oducción
15
compues os y sus p ecu so es o gánicos (habi ualmen e suelen se es e oles, e penoides, e c.) son
ácilmen e de ec ables en mezclas de hid oca bu os en ni eles de milig amo po kilog amo e
in e io es, lo cual le con ie e a es e ipo de compues os un g an in e és analí ico (Wang e al. 2016;
Sala e al. 2021).
Los e penos se componen de unidades de isop eno (2-me il-1,3-bu adieno). La unión de dos
o más unidades de isop eno componen las amilias de los e penoides. Es a amilia ue descubie a
en el siglo XIX po el p emio nobel O o Wallach (Ch is mann 2010), de e minando la unidad
es uc u al básica de los e penoides (el isop eno) y inalmen e la amilia de es os. Los e penoides
con o man una amilia de bioma cado es muy in e esan e pudiendo o ma compues os cíclicos o
lineales y dis inguiéndose 8 amilias en unción del núme o de unidades de isop eno que pueden
p esen a , desde el hemi e pano (una única unidad de isop eno) has a poli e pano (p esen a 9 o más
unidades de isop eno). De hecho, algunos es udios (A ekhi e al. 2021), han demos ado la es abilidad
de algunos bioma cado es pesados pe enecien es a las amilias de es e anos y e penos. Los
compues os que su ie on cambios a lo la go de los 10 años de es udio esul a on se exclusi amen e
los compues os con meno peso molecula pe enecien es a la amilia de iciclo e panos y es e anos.
Un ejemplo p ác ico pa a el uso de la huella dac ila en los análisis de pe óleo, es la
in es igación que lle ó a cabo Wang y colabo ado es en el año 2002 (Wang e al. 2004). En ab il de
ese año se p odujo un e ido en el io De oi , on e a na u al que sepa a Es ados Unidos de Canadá.
Se oma on 11 mues as, de las cuales 3 ue on en iadas al labo a o io de los in es igado es
mencionados. Es os oma on las mues as y ealiza on el accionamien o de las mismas con el mismo
mé odo mencionado p e iamen e (Wang e al. 1994). Una ez sepa ado el pe óleo en dos acciones,
los hid oca bu os ali á icos y a omá icos se analiza on an o median e GC-FID como GC-MS. Median e
Capí ulo 1
16
la cuan i icación de bioma cado es y compues os policíclicos a omá icos (PAHs) y compa ando a ios
en e compues os, llega on a la conclusión de que los es pun os analizados mos aban
con aminación po el mismo e ido de pe óleo y p esen aba uno de ellos un mayo en ejecimien o
del pe óleo po las condiciones climá icas y geog á icas.
Son múl iples los es ue zos ealizados an o po las adminis aciones públicas como po los
o ganismos p i ados en la in es igación elacionada con los e idos de pe óleo, desde la
iden i icación de la uen e de o igen o mé odos de oma de decisión a la e aluación de la oxicidad
del e ido. F u o de es os es ue zos son las bases de da os mundiales sob e p oduc os pe olí e os.
Algunas de las más impo an es son En i onmen Canada (Whi ica e al. 1992), que es una base de
da os elabo ada po el Depa amen o de Medio Ambien e de Canadá, y que incluye di e sas
p opiedades an o ísico-químicas como de compo amien o as un e ido (dispe sabilidad, e c.).
Po o o lado, Concawe, la di isión de compañías pe ole as que ope an en Eu opa, ha publicado
múl iples in o mes donde se de allan p oduc os c udos o igina ios de O ien e Medio y Eu opa,
me odologías pa a la e aluación de la oxicidad de p oduc os de i ados del pe óleo o pa a su análisis
median e mic o-ex acción en ase sólida (SPME)-GC (King e al. 2001; Combe e al. 2011; Combe e
al. 2016). O as ins i uciones como es el caso de la Na ional Oceanic and A mosphe ic Adminis a ion
(NOAA), desa olló en 1994 el modelo ADIOS (Au oma ed Da a Inqui y o Oil Spills) (Na ional Oceanic
and A mosphe ic Adminis a ion 1994) pa a la oma de decisiones an e un e ido a pa i de bases
de da os de los pe óleos que incluye. Es e p og ama ha sido ac ualizado desde en onces has a la
e sión ac ual (2016). Pa alelamen e, exis en mul i ud de ins i u os de in es igación que abajan en
el análisis e iden i icación de pe óleos y e idos de pe óleo o en la e aluación de la oxicidad de los
pe óleos, ya que es o depende mucho de la localización donde se p oduce, como ha sido
In oducción
17
mencionado. Ac ualmen e, los ins i u os de in es igación más ele an es en es e sen ido son el
SINTEF (SINTEF 1950) si uado en No uega o el Ced e (CEDRE 1978) en F ancia, ambos e e encias
mundiales en la in es igación del pe óleo.
1.3. Ensayos de oxicidad
Uno de los ocos de in e és más acucian es es la e aluación de los e ec os óxicos y del iesgo
medioambien al de los e ec os que p oducen los e idos de pe óleo. En es e sen ido, las
ca ac e ís icas in ínsecas del pe óleo han di icul ado el es ablecimien o de una me odología
uni o me pa a su e aluación y la compa ación de los e ec os en e di e en es e idos. Pa a e alua
la oxicidad, se pa e de p epa ación de la acción acomodada del pe óleo (Wa e accomoda ed
ac ion, WAF) poniendo en con ac o pe óleo y agua. Es a mezcla es agi ada a baja ene gía (sin la
apa ición de ó ex), de o ma que se a o ece la suspensión de los compues os en agua, pe o se e i a
emulsión o apa ición de mic ogo as en el agua (C uz, Coelho, and Au and 1997). Además del WAF,
ambién se suele e alua la oxicidad del denominado WAF op imizado químicamen e (CE-WAF), ya
que en es e caso además de la u ilización de ó ex en su p epa ación, se adiciona un dispe san e
(p ác ica aplicada en el a amien o de e idos) lo que ocasiona una suspensión coloidal del pe óleo
cambiando an o la composición, apa iencia, como la oxicidad del mismo. Ac ualmen e, el mé odo
de p oducción de es e ipo de medios se ha es anda izado g acias al p opues o po Singe y
colabo ado es (Singe e al. 2000). En la Tabla 2 se p esen an las mejo es condiciones según es e
es udio pa a la p epa ación de WAF y CE-WAF.
Como se obse a en la Tabla 1.2, las condiciones pa a p epa a WAF y CE-WAF son dis in as,
an o en elación con las condiciones de agi ación como los iempos de p epa ación, equi iendo
Capí ulo 1
24

In oducción
25
O a de las posibles uen es de con aminan es es la pé dida de ca ga en al a ma , que
pos e io men e y debido a las co ien es ma inas, son a as adas a la cos a, al y como ha pasado
con los “pelle s” de plás ico que han inundado ecien emen e las cos as de Galicia, As u ias,
Can ab ia(Ga cía 2024 Jan 9). Es as no son las únicas ías de en ada de los po enciales con aminan es
al medio ma ino, que como se mues a a con inuación, en unción de la amilia de compues os
e e ida, p esen a una uen e dis in a. El uso de las aguas cos e as como zona de baño, apo e de
agua dulce o p esencia de uen es de con aminan es an opogénicas ocasiona la con aminación de
es as po una amplia a iedad de compues os químicos.
Aunque han sido iden i icados en el c udo del pe óleo más de 200 compues os o gánicos
(Wang e al. 2007), den o del amplio núme o de sus ancias o gánicas di e en es que exis en,
encon amos amilias no elacionadas con el pe óleo igualmen e impo an es a ni el medio
ambien al. Den o de las amilias no elacionadas con el pe óleo de ca ác e no-pola , encon amos
una amplia a iedad de compues os o gánicos semi- olá iles (SVOCS), como es el caso de los il os
UV, los bi enilos policlo ados (PCBs), en e o os.
1.5.1. P esencia en el medio ambien e
G acias a su es abilidad y semi- ola ilidad, los SVOCS es án conside ados con aminan es
ubicuos, ya que su anspo e y deposición puede da se a la gas dis ancias, po lo que se han
de ec ado en una amplia a iedad de ma ices medioambien ales (Riaz e al. 2021).
En e los SVOCS se encuen an los PAHs, los bi enilos policlo ados, los es e es de ala o (PAEs),
los plaguicidas o ganoclo ados como el diclo o di enil icloe ano (DDT), los p oduc os de cuidado
pe sonal como las agancias sin é icas, o los il os ul a iole as, en e o as amilias. A pesa de que
Capí ulo 1
26
el uso, ab icación y dis ibución de muchos de ellos se ha es ingido, incluso p ohibido a ni el
eu opeo bajo la DIRECTIVA 79/117/CCE del Consejo (Pa lamen o Eu opeo 1983), dada su g an
pe sis encia, ac ualmen e se siguen de ec ando en dis in os ipos de ma ices medioambien ales,
como los sedimen os o mues as acuosas de di e en e na u aleza (Lao e al. 2021; W obel and
Mlyna czuk 2021).
El hecho de que la ida media de muchos de es os compues os sea supe io a 10 años, les ha
hecho gana se la denominación de con aminan es o gánicos pe sis en es (POPs) susci ando un
in e és c ecien e, an o po pa e de la comunidad cien í ica, como po pa e de las di e en es
adminis aciones egulado as (Tang e al. 2020). F u o de es e in e és in e nacional, son múl iples los
es udios que han a ado de e alua la p esencia de es as amilias de compues os en una a iedad de
ma ices acuosas medioambien ales y sólidas como los sedimen os y los mejillones, al y como se
obse a en la Tabla 1.4.
Los bi enilos policlo ados son un ejemplo de es os compues os que han sido ampliamen e
in es igados debido a su es uc u a a omá ica halogenada que p esen a una g an es abilidad química
y ísica. Un ejemplo cla o de su pe sis encia es el es udio ealizado po Ta iane y colabo ado es (Combi
e al. 2016). En su es udio, la concen ación en sedimen os (his ó ico de la con aminación de un luga )
p esen ó mayo concen ación de PCBs que en el sedimen o supe icial, lo que demues a el e ec o
de la p ohibición, en la década de los 70, del uso de es e ipo de compues os.
O o de los es udios ealizados en la bahía de Bengala, en la cos a de Bangladés, se cen ó en
la e aluación de las aguas supe iciales y en odos los pun os de mues eo se de ec a on PCBs,
indicando la amplia p esencia en ex ensión que pueden alcanza es os compues os.
In oducción
27
De los es udios e isados, las mayo es concen aciones ob enidas en aguas pa a PCBs se
ob u ie on en el es udio ealizado en China po Yang y colabo ado es (Yang e al. 2019), que
epo a on en e 13-100 ng/L en aguas in e io es.
O o de los ac o es que e idencia la impo ancia del es udio de es os compues os, es su
p esencia en la An á ida, como lo demues a el es udio ealizado po Vecchia o y colabo ado es
(Vecchia o e al. 2015), e idenciando el anspo e a la gas dis ancias de es os compues os. Po o o
lado, las concen aciones más bajas en sedimen os se encon a on en zonas alejadas de la ac i idad
humana, po ejemplo, en el Océano Índico, con concen aciones so p enden emen e in e io es a las
encon adas en la An á ida (116-183 pg/g), como se obse a en la Tabla 1.4.
Un o ganismo que es á conside ado como cen inela del es ado de con aminación de los medios
ma inos cos e os es el mejillón, debido a su capacidad de il a agua y acumula compues os
o gánicos en sus ejidos. Todo es o los hace o ganismos idóneos a la ho a de e alua la
bioacumulación de los compues os en el medioambien e y especí icamen e en es e ipo de ma ices
(Beye e al. 2017). Múl iples es udios se han ealizado en es e sen ido ( e ejemplos en la Tabla 1.4).
En un es udio ealizado en Cali o nia (Roldán-Wong e al. 2020), se ob u ie on al as concen aciones
de PAHs en los mejillones analizados. Los compues os con concen aciones más al as de ec adas
ue on los de bajo peso molecula como na aleno o enan eno. Po el con a io, se encon aban en
meno concen ación o incluso no e an de ec ados en los sedimen os. Es o es debido segu amen e a
la ela i a ácil deg adación que pueden su i es os compues os en compa ación a los de al o peso
molecula , siendo deg adados en el sedimen o, pe o man eniéndose inal e ados cuando son
acumulados po los bi al os. Además, el hecho de se mayo i a ios los de meno peso molecula ,
demues a el o igen an opogénico de es os compues os.
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O o es udio que ambién ealiza la cuan i icación de es os compues os en mejillones en
G oenlandia ealizado po Poulsen y colabo ado es (Poulsen e al. 2021) epo ó esul ados meno es
que en el ealizado en Cali o nia, pe o encon ó di e encias en e el pue o mues eado y los pun os
de e e encia, lo que e idencia la con aminación de los pue os ecuen ados po pequeñas na es de
pesca. Además, a pesa de que los PAHs de meno peso molecula es án en mayo concen ación en
las mues as comen adas, la p esencia de compues os con mayo peso molecula ha sido elacionada
con una mayo eco oxicidad de es os compues os (Roldán-Wong e al. 2020).
O a amilia de SVOCs que me ece se des acada son los pes icidas. Dichos compues os
comp enden una amplia gama de amilias con p opiedades insec icidas, he bicidas o ungicidas. La
sín esis del p ime insec icida se ealizó en los años 40, es el caso del diclo o di enil iclo oe ano
(mayo men e conocido como DDT) pa a el con ol del i us, la mala ia y o as en e medades, cuyo
o igen adicaba en insec os, ex endiéndose su uso pos e io men e (Chueycham e al. 2021). Desde
en onces, la p oducción de es a gama de compues os no ha dejado de c ece , aunque ha aumen ado
ambién la p eocupación po la p esencia y de ección de los mismos, así como de sus po enciales
e ec os óxicos an o en el medio ambien e como en el se humano (Rod íguez 2007).
Ac ualmen e se es ima que un 40 % de los pes icidas u ilizados son o ganoclo ados (Gup a
2004). Como o os compues os de baja pola idad, los plaguicidas o ganoclo ados ( ambién conocidos
como OCPs), ienden a acumula se en ases o gánicas, como la ase lipídica de animales i os, lo que
ocasiona que se bioacumule a lo la go de la cadena ó ica, que p esen an e ec os óxicos en humanos
muy a iados, desde la dis upción endoc ina (Holm e al. 2006), desa ollo de umo es (Cohn e al.
2007) a la a ec ación del sis ema ep oduc i o (Song e al. 2016). Ac ualmen e se es ima que un millón
de pe sonas desa olla alguna en e medad c ónica o mue e a causa del uso y/o con ac os con los
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pes icidas (Jaya aj e al. 2016).
Li y colabo ado es (Li e al. 2018) epo a on la p esencia de DDTs y hexaclo ociclohexanos
(HCHs). El β-HCH se de ec ó en odas las mues as analizadas. La concen acion máxima de HCHs ue
de 156 ng/g y pa a los DDTs ue de 116 ng/g, al y como se obse a en la Tabla 1.4. Es os compues os
ambién han sido de ec ados en o as ma ices como mejillones, al y como epo a on Milun y
colabo ado es (Milun e al. 2016) ( e Tabla 1.4). Ellos encon a on en el ma Ad iá ico
concen aciones de has a 8 ng/g, siendo el DDT el compues o que p esen aba ni eles más ele ados.
Po el con a io, He ceg y colabo ado es (He ceg-Romanić e al. 2014) de ec a on los mismos
con aminan es en meno concen ación. Es a a iación puede es a dada po la di e en e ipología de
los da os mos ados (mues a seca en e a mues a húmeda) y ambién debido al pe íodo de
mues eo, aba cando en el caso de Milun y colabo ado es los 9 años, mien as que en el caso de
He ceg y colabo ado es unos pocos meses.
En los úl imos años es án susci ando especial in e és los p oduc os de cuidado pe sonal (PCPs)
(Wang e al. 2021). Debido a la g an a iedad de ca ac e ís icas químicas y ísicas que poseen, exis en
a ias amilias que comp enden es os compues os, siendo las p incipales las agancias sin é icas y
los il os sola es, debido a su mayo u ilización en una a iedad de p oduc os. En el caso de las
agancias, su clasi icación depende de su es uc u a, de iniéndose 4 g upos: agancias de almizcle
ni o, policíclico, mac ocíclico y alicíclico (Vallecillos e al. 2015). Su es uc u a molecula se
ep esen a en la Figu a 1.5.
Capí ulo 1
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Figu a 1.5. Es uc u as ipo de las dis in as amilias ed agancias de almizcle. De izquie da a de echa
almizcle xileno (ni o), galaxolide (policíclico), ci e ona (mac oclícico) y hel e olide (alicíclico).
Ac ualmen e se conside a que las agancias policíclicas ep esen an el 90 % de las agancias
consumidas en Eu opa y Es ados Unidos (Lee e al. 2014). Dadas las ca ac e ís icas es uc u ales de
es os compues os y su pola idad, han demos ado se lipo ílicas y pe sis en es en el medio ambien e,
pudiendo bioacumula se a lo la go de oda la cadena ó ica. Además algunos es udios epo an
posibles e ec os en la salud como la dis upción endoc ina (Wong e al. 2019).
Las agancias de la amilia de los ni o almizcles ue on las p ime as en se sin e izadas, pe o
debido a la p esencia de g upos ni o en su es uc u a, gene a on una conside able con o e sia con
espec o a la idoneidad de su uso.
Los il os sola es o gánicos son los más u ilizados en la indus ia cosmé ica. Se ca ac e izan
po su es uc u a molecula , que suele con ene uno o a ios anillos a omá icos con sus i uciones
hid o óbicas pa a mejo a sus p opiedades. No malmen e se suelen u iliza mezclas de il os sola es
pa a la mejo a de la p o ección de la adiación ul a iole a (Giokas e al. 2005).
Dada la impo ancia que iene el cuidado de la piel, el uso de il os ul a iole a se ha
masi icado en los úl imos años, siendo su p incipal ía de en ada al medio ambien e ma ino las
ac i idades ec ea i as y las aguas esiduales indus iales o domés icas (Díaz-C uz and Ba celó 2015).
Su uso gene alizado, jun o a su pe sis encia en el medio, ha ocasionado que múl iples es udios hayan
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33
epo ado su p esencia en dis in as ma ices medioambien ales como las aguas supe iciales
localizadas ce ca de á eas me opoli anas (Tsui e al. 2014), y sedimen os (Huang e al. 2016).
Son múl iples los es udios que han e aluado la oxicidad de es os compues os de o ma
indi idual. Dado que la exposición eal iene luga en p esencia de una a iedad de compues os, el
p oblema es es ima adecuadamen e las in e acciones que pueden ene luga . Además, los de i ados
de las benzo enonas son los compues os en los cuales se ha ealizado mayo in es igación al espec o
(Huang e al. 2021). En es e sen ido hay es udios que elacionan la exposición a benzo enonas con
una mena quia emp ana, desa ollo a dío del sis ema ep oduc o en niñas (Wol e al. 2015), y
desa ollo de diabe es (Wa d e al. 2020), en e o as en e medades. Debido a es o, dichos
compues os son e aluados en dis in as mues as mediambien ales. Po ejemplo, un es udio ealizado
al su de China en aguas cos e as po Tsui y colabo ado es (Tsui e al. 2019) donde moni o iza on 11
il os sola es, 2 de ellos, 3-benzo enona (BP-3) y oc oc ileno, ue on epo ados en odas las mues as
analizadas. La concen ación máxima ob enida ue de 145 ng/g. La amplia p esencia de la 3-
benzo enona usualmen e es á elacionada con su amplio uso en p o ec o es sola es pe sonales. Pa a
es e compues o, los es udios ealizados en Po ugal y en la cos a española mues an g andes
di e encias en los ni eles de concen ación, epo ándose alo es de 622 y 219 ng/g,
espec i amen e. Dichas di e encias pueden es a elacionadas con la in ensidad del u ismo en las
zonas de mues eo.
1.5.2. Legislación y No ma i a Ambien al
En la Unión Eu opea los con aminan es desc i os no es án egulados en una única legislación
común. En es e sen ido, la Comisión Eu opea inició en el año 2000 la Di ec i a Ma co de Agua (DMA
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40
Ga cía J. 2024 Jan 9. ¿De dónde salen los “pelle s” que inundan las playas de Galicia, Can ab ia o As u ias? Qué
se sabe de su o igen. El Con idencial.
Giokas DL, Sakkas VA, Albanis TA, Lamp opoulou DA. 2005. De e mina ion o UV- il e esidues in ba hing wa e s
by liquid ch oma og aphy UV-diode a ay and gas ch oma og aphy-mass spec ome y a e micelle
media ed ex ac ion-sol en back ex ac ion. J Ch oma og A. 1077(1):19–27.
doi:10.1016/J.CHROMA.2005.04.074. [accessed 2024 May 15].
h ps://pubmed.ncbi.nlm.nih.go /15988982/.
Gobie no de España. 1998. Ley 34/1998 de 7 de Oc (Sec o de hid oca bu os). Ibe ley. El alo de la con ianza.
González S, Pe o ic M, Ba celó D. 2008. E alua ion o wo pilo scale memb ane bio eac o s o he elimina ion
o selec ed su ac an s om municipal was ewa e s. J Hyd ol (Ams ). 356(1–2):46–55.
doi:10.1016/J.JHYDROL.2008.03.023.
Goswami L, Vino h Kuma R, Bo ah SN, A ul Manikandan N, Pakshi ajan K, Pugazhen hi G. 2018. Memb ane
bio eac o and in eg a ed memb ane bio eac o sys ems o mic opollu an emo al om was ewa e :
A e iew. Jou nal o Wa e P ocess Enginee ing. 26:314–328. doi:10.1016/J.JWPE.2018.10.024.
Gup a P. 2004. Pes icide exposu e--Indian scene. Toxicology. 198(1–3):83–90. doi:10.1016/J.TOX.2004.01.021.
Gu ung K, Ncibi MC, Sillanpää M. 2019. Remo al and a e o eme ging o ganic mic opollu an s (EOMs) in
municipal was ewa e by a pilo -scale memb ane bio eac o (MBR) ea men unde a ying solid
e en ion imes. Science o The To al En i onmen . 667:671–680.
doi:10.1016/J.SCITOTENV.2019.02.308.
He ceg-Romanić S, Kljako ić-Gašpic Z, Klinčić D, Uje ić I. 2014. Dis ibu ion o pe sis en o ganic pollu an s (POPs)
in cul u ed mussels om he C oa ian coas o he Ad ia ic Sea. Chemosphe e. 114:69–75.
doi:10.1016/J.CHEMOSPHERE.2014.04.017.
He nando MD, Pe o ic M, Radjeno ic J, Fe nández-Alba AR, Ba celó D. 2007. Chap e 4.2 Remo al o
pha maceu icals by ad anced ea men echnologies. Comp ehensi e Analy ical Chemis y. 50:451–
474. doi:10.1016/S0166-526X(07)50014-0.
Holm L, Blomq is A, B and I, B uns öm B, Ridde s åle Y, Be g C. 2006. Emb yonic exposu e o o,p’-DDT causes
eggshell hinning and al e ed shell gland ca bonic anhyd ase exp ession in he domes ic hen. En i on
Toxicol Chem. 25(10):2787–2793. doi:10.1897/05-619R.1.
Huang W, Xie Z, Yan W, Mi W, Xu W. 2016. Occu ence and dis ibu ion o syn he ic musks and o ganic UV il e s

In oducción
41
om i e ine and coas al sedimen s in he Pea l Ri e es ua y o China. Ma Pollu Bull. 111(1–2):153–
159. doi:10.1016/J.MARPOLBUL.2016.07.018.
Huang Y, Law JCF, Lam TK, Leung KSY. 2021. Risks o o ganic UV il e s: a e iew o en i onmen al and human
heal h conce n s udies. Science o The To al En i onmen . 755:142486.
doi:10.1016/J.SCITOTENV.2020.142486.
Iii HRW. 2014. USF Schola ship: a digi al eposi o y @ Gleeson Lib a y | Geschke Cen e Mas e ’s P ojec s and
Caps ones Theses, Disse a ions, Caps ones and P ojec s Clean Up Techniques Used o Coas al Oil
Spills: An Analysis o Spills Occu ing in San a Ba ba a, Cali o nia, P ince William Sound, Alaska, he Sea
O Japan, and he Gul Coas .
Inca dona JP, Swa s TL, Edmunds RC, Linbo TL, Aquilina-Beck A, Sloan CA, Ga dne LD, Block BA, Scholz NL. 2013.
Exxon Valdez o Deepwa e Ho izon: Compa able oxici y o bo h c ude oils o ish ea ly li e s ages.
Aqua ic Toxicology. 142–143:303–316. doi:10.1016/j.aqua ox.2013.08.011.
In e na ional Ma i ime O ganiza ion. 1978. Con enio in e nacional pa a p e eni la con aminación po los
buques (MARPOL). [accessed 2021 No 6].
h ps://www.imo.o g/es/Abou /Con en ions/Pages/In e na ional-Con en ion- o - he-P e en ion-o -
Pollu ion- om-Ships-(MARPOL).aspx.
In e na ional Ma i ime O ganiza ion. 2021. Es ados Miemb os, o ganizaciones in e gube namen ales y
o ganizaciones no gube namen ales (ONG). [accessed 2021 No 20].
h ps://www.imo.o g/es/Abou /Membe ship/Paginas/De aul .aspx.
In e na ional Tanke Owne s Pollu ion Fede a ion (ITOPF). 2020. Oil Tanke Spill S a is ics 2020. [accessed 2021
No 6]. h ps://www.i op .o g/knowledge- esou ces/da a-s a is ics/s a is ics/.
Jaspe se L, Le in M, Tsan i is K, Smolowi z R, Pe kins C, Wa d JE, De Guise S. 2018. Compa a i e oxici y o
Co exi ® 9500, oil, and a Co exi ®/oil mix u e on he eas e n oys e , C assos ea i ginica (Gmelin).
Aqua ic Toxicology. 203:10–18. doi:10.1016/J.AQUATOX.2018.07.015.
Jaya aj R, Megha P, S eede P. 2016. O ganochlo ine pes icides, hei oxic e ec s on li ing o ganisms and hei
a e in he en i onmen . In e discip Toxicol. 9(3–4):90. doi:10.1515/INTOX-2016-0012.
Ka sumi i A, Nicolussi G, Bilbao D, P ie o A, E xeba ia N, Caja a ille MP. 2019. In i o oxici y es ing in
hemocy es o he ma ine mussel My ilus gallop o incialis o unco e mechanisms o ac ion o he wa e
accommoda ed ac ion (WAF) o a naph henic No h Sea c ude oil wi hou and wi h dispe san .
Capí ulo 1
42
Science o The To al En i onmen . 670:1084–1094.
doi:h ps://doi.o g/10.1016/j.sci o en .2019.03.187.
Khemka Y, Abu aqiya MIL, Sisco CJ, Chapman WG, Va gas FM. 2021. Accu a e p edic ion o he iscosi y o ligh
c ude oils using one-pa ame e ic ion heo y: E ec o c ude oil cha ac e iza ion me hods and
p ope y co ela ions. Fuel. 283:118926. doi:10.1016/j. uel.2020.118926.
King D, B ad ield M, Falkenback P, Pa ke on T, Pe e son D, Remy E, Toy R, W igh M, Dmy asz B, Sho D. 2001.
En i onmen al classi ica ion o pe oleum subs ances - Summa y da a and a ionale. B ussels.
K is ensen M, Johnsen AR, Ch is ensen JH. 2015. Ma ine biodeg ada ion o c ude oil in empe a e and A c ic
wa e samples. J Haza d Ma e . 300:75–83. doi:h ps://doi.o g/10.1016/j.jhazma .2015.06.046.
K upcík J, Oswald P, Ok a ec D, A ms ong DW. 2004. Calib a ion o GC-FID and IR spec ome ic me hods o
de e mina ion o high boiling pe oleum hyd oca bons in en i onmen al samples. Wa e Ai Soil Pollu .
153(1–4):329–341. doi:10.1023/B:WATE.0000019957.61544.bb.
Lallas PL. 2001. The S ockholm Con en ion on Pe sis en O ganic Pollu an s. Ame ican Jou nal o In e na ional
Law. 95(3):692–708. doi:10.2307/2668517.
Lao Q, Liu G, Zhou X, Chen F, Zhang S. 2021. Sou ces o polychlo ina ed biphenyls (PCBs) and
dichlo odiphenyl ichlo oe hanes (DDTs) ound in su ace sedimen om coas al a eas o Beibu Gul : A
e lec ion on shipping ac i i ies and coas al indus ies. Ma Pollu Bull. 167:112318.
doi:10.1016/J.MARPOLBUL.2021.112318.
Lee I, Kim U, Oh J, Choi M, Hwang D. 2014. Comp ehensi e moni o ing o syn he ic musk compounds om
eshwa e o coas al en i onmen s in Ko ea: wi h conside a ion o ecological conce ns and
bioaccumula ion. Sci To al En i on. 470–471:1502–1508. doi:10.1016/J.SCITOTENV.2013.07.070.
Lee KW, Shim WJ, Yim UH, Kang JH. 2013. Acu e and ch onic oxici y s udy o he wa e accommoda ed ac ion
(WAF), chemically enhanced WAF (CEWAF) o c ude oil and dispe san in he ock pool copepod
Tig iopus japonicus. Chemosphe e. 92(9):1161–1168.
Li Q, Lu Y, Wang P, Wang T, Zhang Y, Su iyana ayanan S, Liang R, Baninla Y, Khan K. 2018. Dis ibu ion, sou ce,
and isk o o ganochlo ine pes icides (OCPs) and polychlo ina ed biphenyls (PCBs) in u ban and u al
soils a ound he Yellow and Bohai Seas, China. En i onmen al Pollu ion. 239:233–241.
doi:10.1016/J.ENVPOL.2018.03.055.
Lohmann R, Booij K, Smedes F, V ana B. 2012. Use o passi e sampling de ices o moni o ing and compliance
In oducción
43
checking o POP concen a ions in wa e . En i onmen al Science and Pollu ion Resea ch 2012 19:6.
19(6):1885–1895. doi:10.1007/S11356-012-0748-9.
Luo Y, Guo W, Ngo HH, Nghiem LD, Hai FI, Zhang J, Liang S, Wang XC. 2014. A e iew on he occu ence o
mic opollu an s in he aqua ic en i onmen and hei a e and emo al du ing was ewa e ea men .
Science o The To al En i onmen . 473–474:619–641. doi:10.1016/J.SCITOTENV.2013.12.065.
Ma in P. 2005. Los buques simila es al “P es ige” no pod án na ega a pa i de hoy. El País. [accessed 2021 Oc
17]. h ps://elpais.com/dia io/2005/04/05/espana/1112652023_850215.h ml.
Milun V, G gas D, D agiče ić TL. 2016. Assessmen o PCB and chlo ina ed pes icide accumula ion in mussels a
Kaš ela Bay (Eas e n Ad ia ic). Science o The To al En i onmen . 562:115–127.
doi:10.1016/J.SCITOTENV.2016.03.133.
Na ional Oceanic and A mosphe ic Adminis a ion. 1994. ADIOS Use ’s Manual (Ve sion 1.1). Sp ing ield.
[accessed 2021 Sep 25].
h ps://n l.n is.go /NTRL/dashboa d/sea chResul s/ i leDe ail/PB95103438.xh ml.
Niehus NC, Floe e C, Holle H, Wi G. 2018. Minia u ised Ma ine Algae Tes wi h Polycyclic A oma ic
Hyd oca bons − Compa ing Equilib ium Passi e Dosing and Nominal Spiking. Aqua ic Toxicology.
198:190–197. doi:10.1016/j.aqua ox.2018.03.002.
Ne es MAR, San os RG dos. 2021. Phase beha io o su ace ilms o SARA ac ions ex ac ed om hea y oil.
Colloids Su A Physicochem Eng Asp. 618:126423. doi:10.1016/j.colsu a.2021.126423.
Nukapo hula S, Wu J, Chen C, Ali P Y. 2021. Po en ial impac o he ex ensi e oil spill on p ima y p oduc i i y in
he Red Sea wa e s. Con Shel Res.:104437. doi:10.1016/j.cs .2021.104437.
Pa lamen o Eu opeo. 1983. DIRECTIVA 79/117/CCE del Consejo ela i a a la p ohibición de la pues a en el
me cado y la u iliación de p oduc os i o a macéu icos que con ienen de e miandas sus ancias ac i as.
[accessed 2023 Feb 12]. h ps://boe.es/doue/1983/091/L00035-00035.pd .
Pa lamen o Eu opeo. 2009. No 1223/2009 DEL PARLAMENTO EUROPEO Y DEL CONSEJO de 30 de no iemb e de
2009 sob e los p oduc os cosmé icos.
Pa lamen o Eu opeo. 2017. REGLAMENTO (UE) 2017/238 DE LA COMISIÓN de 10 de eb e o de 2017 po el que
se modi ica el anexo VI del Reglamen o (CE) n.o 1223/2009 del Pa lamen o Eu opeo y del Consejo,
sob e los p oduc os cosmé icos.
Capí ulo 1
44
Pe ini N, P ado AR, Sad CMS, Cas o EVR, F ei as MBJG. 2012. Elec ochemical impedance spec oscopy o in
si u pe oleum analysis and wa e -in-oil emulsion cha ac e iza ion. Fuel. 91(1):224–228.
doi:10.1016/j. uel.2011.06.057.
Pis occhi A, Ande sen HR, Be anza G, B ande A, Choube JM, Cimb i z M, D ewes JE, Koehle C, K ampe J,
Launay M, e al. 2022. T ea men o mic opollu an s in was ewa e : Balancing e ec i eness, cos s and
implica ions. Science o he To al En i onmen . 850. doi:10.1016/j.sci o en .2022.157593.
Poulsen R, G a e TKO, Ta a a A, Bensen HK, Gunna sen KC, Dico á K, Nielsen NJ, Ch is ensen JH. 2021. A case
s udy o PAH con amina ion using blue mussels as a bioindica o in a small G eenlandic ishing ha bo .
Ma Pollu Bull. 171:112688. doi:10.1016/J.MARPOLBUL.2021.112688.
Qiu W, Fang M, Liu J, Fu C, Zheng C, Chen B, Wang KJ. 2019. In i o ac ions o Bisphenol F on he ep oduc i e
neu oendoc ine sys em a e long- e m exposu e in zeb a ish. Science o The To al En i onmen .
665:995–1002. doi:10.1016/J.SCITOTENV.2019.02.154.
Rahman TU, Roy H, Islam MR, Tahmid M, Fa iha A, Mazumde A, Tasnim N, Pe ez MN, Cai Y, Naddeo V, e al.
2023. The Ad ancemen in Memb ane Bio eac o (MBR) Technology owa d Sus ainable Indus ial
Was ewa e Managemen . Memb anes (Basel). 13(2):181. doi:10.3390/MEMBRANES13020181/S1.
Reed M, Aamo OM, Daling PS. 1995. Quan i a i e analysis o al e na e oil spill esponse s a egies using OSCAR.
Spill Science and Technology Bulle in. 2(1):67–74.
Riaz R, Malik RN, de Wi CA. 2021. Soil-ai pa i ioning o semi ola ile o ganic compounds in he Lesse Himalaya
egion: In luence o soil o ganic ma e , a mosphe ic anspo p ocesses and seconda y emissions.
En i onmen al Pollu ion. 291:118006. doi:10.1016/J.ENVPOL.2021.118006.
Rod íguez CF. 2007. T a amien os de depu ación de aguas esiduales con aminadas con pes icidas. Vec o Plus.
Rojas-Al a U, F i -Rasmussen J, Jomaas G. 2020. Expe imen al s udy o hickening e ec i eness o wo he de s
o in-si u bu ning o c ude oils on wa e . Cold Reg Sci Technol. 175:103083.
doi:10.1016/j.cold egions.2020.103083.
Rojo-Nie o E, Smi h KEC, Pe ales JA, Maye P. 2012. Rec ea ing he seawa e mix u e composi ion o HOCs in
oxici y es s wi h A emia anciscana by passi e dosing. Aqua ic Toxicology. 120–121:27–34.
doi:10.1016/j.aqua ox.2012.04.006.
Roldán-Wong NT, Kidd KA, Ceballos-Vázquez BP, Ri e a-Camacho AR, A ellano-Ma ínez M. 2020. Polycyclic
a oma ic hyd oca bons (PAHs) in mussels (Modiolus capax) om si es wi h inc easing an h opogenic
In oducción
45
impac in La Paz Bay, Gul o Cali o nia. Reg S ud Ma Sci. 33:100948.
doi:10.1016/J.RSMA.2019.100948.
Sala APJ, Eickmeye DC, Kimpe LE, Hall RI, Wol e BB, Mundy LJ, T udeau VL, Blais JM. 2021. In eg a ed analysis
o pe oleum bioma ke s and polycyclic a oma ic compounds in lake sedimen co es om an oil sands
egion. En i onmen al Pollu ion. 270:116060. doi:10.1016/J.ENVPOL.2020.116060.
San os RG, Loh W, Bannwa AC, T e isan O V. 2014. An o e iew o hea y oil p ope ies and i s eco e y and
anspo a ion me hods. B azilian Jou nal o Chemical Enginee ing. 31(3):571–590. doi:10.1590/0104-
6632.20140313s00001853.
Seekpng. Seekpng: Fa e o oil a sea and modelled p ocesses-Oil dissolu ion oil spills. [accessed 2023 Feb 12].
h ps://www.seekpng.com/ipng/u2e6 5a9 5a9y3q8_ a e-o -oil-a -sea-and-modelled-p ocesses/.
Se ie . 2021. ScienceDi ec Sea ch Resul s - Keywo ds(pe oleum cha ac e iza ion). [accessed 2021 No 7].
h ps://www.sciencedi ec .com/sea ch?qs=pe oleumcha ac e iza ion&yea s=2010&las Selec edFac
e =yea s.
Singe MM, Au and D, B agin GE, Cla k JR, Coelho GM, Sowby ML, Tjee dema RS. 2000. S anda diza ion o he
P epa a ion and Quan i a ion o Wa e -accommoda ed F ac ions o Pe oleum o Toxici y Tes ing. Ma
Pollu Bull. 40(11):1007–1016. doi:h ps://doi.o g/10.1016/S0025-326X(00)00045-X.
SINTEF. 1950. SINTEF: Applied esea ch, echnology and inno a ion. [accessed 2023 Feb 12].
h ps://www.sin e .no/en/.
Smi h KEC, Dom N, Blus R, Maye P. 2010. Con olling and main aining exposu e o hyd ophobic o ganic
compounds in aqua ic oxici y es s by passi e dosing. Aqua ic Toxicology. 98(1):15–24.
doi:10.1016/j.aqua ox.2010.01.007.
Song Q, Zheng P, Qiu L, Jiang X, Zhao H, Zhou H, Han Q, Diao X. 2016. Toxic e ec s o male Pe na i idis gonad
exposed o BaP, DDT and hei mix u e: A me abolomic and p o eomic s udy o he unde lying
mechanism. Toxicol Le . 240(1):185–195. doi:10.1016/J.TOXLET.2015.10.031.
Spaulding M, Li Z, Mendelsohn D, C owley D, F ench-McCay D, Bi d A. 2017. Applica ion o an In eg a ed Blowou
Model Sys em, OILMAP DEEP, o he Deepwa e Ho izon (DWH) Spill. Ma Pollu Bull. 120(1–2):37–50.
doi:10.1016/J.MARPOLBUL.2017.04.043.
Tang D, Liu X, He H, Cui Z, Gan H, Xia Z. 2020. Dis ibu ion, sou ces and ecological isks o o ganochlo ine
compounds (DDTs, HCHs and PCBs) in su ace sedimen s om he Pea l Ri e Es ua y, China. Ma Pollu

Capí ulo 1
46
Bull. 152. doi:10.1016/J.MARPOLBUL.2020.110942.
Tillig F, Ringsbe g JW, Psa a is HN, Zis T. 2020. Reduced en i onmen al impac o ma ine anspo h ough speed
educ ion and wind assis ed p opulsion. T ansp Res D T ansp En i on. 83:102380.
doi:10.1016/J.TRD.2020.102380.
Tsui MMP, Chen L, He T, Wang Q, Hu C, Lam JCW, Lam PKS. 2019. O ganic ul a iole (UV) il e s in he Sou h
China sea coas al egion: En i onmen al occu ence, oxicological e ec s and isk assessmen .
Eco oxicol En i on Sa . 181:26–33. doi:10.1016/J.ECOENV.2019.05.075.
Tsui MMP, Leung HW, Wai TC, Yamashi a N, Taniyasu S, Liu W, Lam PKS, Mu phy MB. 2014. Occu ence,
dis ibu ion and ecological isk assessmen o mul iple classes o UV il e s in su ace wa e s om
di e en coun ies. Wa e Res. 67:55–65. doi:10.1016/J.WATRES.2014.09.013.
U.S. En i onmen al P o ec ion Agency. 2012. THICKSLICK 6535. [accessed 2021 Oc 17].
h ps://www.epa.go /eme gency- esponse/ hickslick-6535.
U.S. En i onmen al P o ec ion Agency. 2016. SILTECH OP-40. [accessed 2021 Oc 17].
h ps://www.epa.go /eme gency- esponse/sil ech-op-40.
Uwayezu JN, Ca aban e I, an Hees P, Ka lsson P, Kumpiene J. 2023. Valida ion o UV/pe sul a e as a PFAS
ea men o indus ial was ewa e and en i onmen al samples. Jou nal o Wa e P ocess Enginee ing.
53:103614. doi:10.1016/J.JWPE.2023.103614.
Vallecillos L, Bo ull F, Pocu ull E. 2015. Recen app oaches o he de e mina ion o syn he ic musk ag ances
in en i onmen al samples. T AC T ends in Analy ical Chemis y. 72:80–92.
doi:10.1016/J.TRAC.2015.03.022.
Vecchia o M, A gi iadis E, Zambon S, Ba ban e C, Toscano G, Gamba o A, Piazza R. 2015. Pe sis en O ganic
Pollu an s (POPs) in An a c ica: Occu ence in con inen al and coas al su ace snow. Mic ochemical
Jou nal. 119:75–82. doi:10.1016/J.MICROC.2014.10.010.
Wang T, He J, Lu J, Zhou Yi, Wang Z, Zhou Yanbo. 2021 Sep 11. Adso p i e emo al o PPCPs om aqueous solu ion
using ca bon-based composi es: A e iew. Chinese Chemical Le e s. doi:10.1016/J.CCLET.2021.09.029.
Wang Z, Fingas M, Lambe P, Zeng G, Yang C, Hollebone B. 2004. Cha ac e iza ion and iden i ica ion o he
De oi Ri e mys e y oil spill (2002). J Ch oma og A. 1038(1–2):201–214.
doi:10.1016/j.ch oma.2004.03.004.
In oducción
47
Wang Z, Fingas M, Li K. 1994. F ac iona ion o a Ligh C ude Oil and Iden i ica ion and Quan i a ion o Alipha ic,
A oma ic, and Bioma ke Compounds by GC-FID and GC-MS, Pa I.
Wang Z, Yang C, Fingas M, Hollebone B, Hyuk Jae Yim U, Ryoung Oh J. 2007. Pe oleum Bioma ke Finge p in ing
o Oil Spill Cha ac e iza ion and Sou ce Iden i ica ion. In: Oil Spill En i onmen al Fo ensics. Else ie Inc.
p. 73–146.
Wang Z, Yang C, Yang Z, B own CE, Hollebone BP, S ou SA. 2016. Pe oleum bioma ke inge p in ing o oil spill
cha ac e iza ion and sou ce iden i ica ion.
Wa d JB, Casag ande SS, Cowie CC. 2020. U ina y phenols and pa abens and diabe es among US adul s, NHANES
2005–2014. Nu i ion, Me abolism and Ca dio ascula Diseases. 30(5):768–776.
doi:10.1016/J.NUMECD.2020.01.005.
Whi ica JS, Bob a M, Fingas M, Joku y P, S.P. L, F. C. 1992. A ca alogue o c ude oil and oil p oduc p ope ies.
Wol MS, Tei elbaum SL, McGo e n K, Pinney SM, Windham GC, Gal ez M, Pajak A, Rybak M, Cala a AM, Kushi
LH, e al. 2015. En i onmen al Phenols And Pube al De elopmen In Gi ls. En i on In . 84:174.
doi:10.1016/J.ENVINT.2015.08.008.
Wong F, Robson M, Melymuk L, Shun hi asingham C, Alexand ou N, Shoeib M, Luk E, Helm P, Diamond ML, Hung
H. 2019. U ban sou ces o syn he ic musk compounds o he en i onmen . En i on Sci P ocess Impac s.
21(1):74–88. doi:10.1039/C8EM00341F.
W obel MH, Mlyna czuk J. 2021. Chlo oo ganic (DDT) and o ganophospha e (mala hion) insec icides impai he
mo o unc ion o he bo ine ce ix. Toxicol Appl Pha macol. 427:115667.
doi:10.1016/J.TAAP.2021.115667.
Xia X, Li H, Yang Z, Zhang X, Wang H. 2015. How does p eda ion a ec he bioaccumula ion o hyd ophobic o ganic
compounds in aqua ic o ganisms? En i on Sci Technol. 49(8):4911–4920.
doi:10.1021/acs.es .5b00071.
Yang J, Qadee A, Liu M, Zhu JM, Huang YP, Du WN, Wei XY. 2019. Occu ence, sou ce, and pa i ion o PAHs,
PCBs, and OCPs in he mul iphase sys em o an u ban lake, Shanghai. Applied Geochemis y. 106:17–
25. doi:10.1016/J.APGEOCHEM.2019.04.023.
Yang Z, Chen Z, Lee K, Owens E, Bou adel MC, An C, Taylo E. 2021. Decision suppo ools o oil spill esponse
(OSR-DSTs): App oaches, challenges, and u u e esea ch pe spec i es.
Capí ulo 1
48
Ya geau V, Schlage e B, Alungulesa S, Gillis PL, Do an M, Haywa d EE, Me cal e CD. 2023. In eg a ed ozona ion
as a s a egy o enhancing ea men o municipal was ewa e in acul a i e sewage lagoons. J En i on
Chem Eng. 11(2):109406. doi:10.1016/J.JECE.2023.109406.
Ye H, Liu B, Wang Q, How ZT, Zhan Y, Chelme-Ayala P, Guo S, Gamal El-Din M, Chen C. 2020. Comp ehensi e
chemical analysis and cha ac e iza ion o hea y oil elec ic desal ing was ewa e s in pe oleum
e ine ies. Science o he To al En i onmen . 724:138117. doi:10.1016/j.sci o en .2020.138117.
Zhong W, Wang D, Xu X. 2012. Phenol emo al e iciencies o sewage ea men p ocesses and ecological isks
associa ed wi h phenols in e luen s. J Haza d Ma e . 217–218:286–292.
doi:10.1016/J.JHAZMAT.2012.03.026.
Capí ulo 2
56
3. Dado que los ni eles de concen ación de nume osos con aminan es o gánicos semi olá iles
p esen es en aguas cos e as y en pue os son muy bajos, se decidió es udia la p esencia de
dichos con aminan es en di e en es e luen es secunda ios de depu ado a, ya que es os son
e idos di ec amen e a los es ua ios.
4. Una pa e sus ancial del p oyec o es la e aluación de los ni eles de con aminación en bio a
ma ina, pa a ello se es udió la p esencia de compues os policíclicos a omá icos en bi al os,
en a ias campañas de mues eo ealizadas du an e el p oyec o.
2.2. Re e encias
Ad e se Ou come Pa hways - OECD. Re ie ed May 7, 2024, om
h ps://www.oecd.o g/chemicalsa e y/ es ing/ad e se-ou come-pa hways-molecula -sc eening-and-
oxicogenomics.h m
Ba olomé Mo o, Luis J. (2007). Biomoni o ización de PAHs y me ales as el e ido del P es ige. P ocesos de
bioacumulación y epa o de con aminan es. UPV/EHU.
Na a o Villa e de, Pa icia. (2008). Me odología pa a el análisis y alidación de PAHs y me ales en sedimen os
y bio a. UPV/EHU.
Posada-U e a, O., Oli a es, M., Delgado, A., P ie o, A., Vallejo, A., I azola, M., Paschke, A., & E xeba ia, N. (2017).
Applicabili y o polydime hylsiloxane (PDMS) and polye he sul one (PES) as passi e sample s o mo e
hyd ophobic o ganic compounds in in e idal es ua ine en i onmen s. Science o The To al
En i onmen , 578, 392–398. h ps://doi.o g/10.1016/J.SCITOTENV.2016.10.194
Posada-U e a, O., Oli a es, M., Za ón, L., Delgado, A., P ie o, A., Vallejo, A., Paschke, A., & E xeba ia, N. (2016).
Up ake calib a ion o polyme -based passi e sample s o moni o ing p io i y and eme ging o ganic
non-pola pollu an s in WWTP e luen s. Analy ical and Bioanaly ical Chemis y, 408(12), 3165–3175.
h ps://doi.o g/10.1007/S00216-016-9381-7/METRICS
P ie o Sob ino, Aile e (2008). Desa ollo de mé odos analí icos de u ina pa a la de e minación simul ánea de
con aminan es p io i a ios en mues as medioambien ales. Desa ollo de Mé odos Analí icos de Ru ina
Pa a La De e minación Simul ánea de Con aminan es P io i a ios En Mues as Medioambien ales.

Chemical cha ac e iza ion
o oil and Wa e
Accommoda ed F ac ion
(WAF) a di e en
empe a u es
3
Chemical cha ac e iza ion o oil and Wa e Accommoda ed F ac ion (WAF) a di e en empe a u es
61
3.1. In oduc ion
Ma i ime anspo h ough A c ic sea has inc eased along he las yea s due o he as
ecession o he A c ic sea ice allowing he c ea ion o new ma i ime ways (Lasse e e al. 2016).
The e o e, he isk o oil spills is e y conce ning due o he exploi a ion o subma ine esou ces and
he delica e en i onmen al ea u es o his egion. Mo eo e , he physical (low empe a u e, salini y,
ligh in ensi y) and biological ( agili y o ma ine species) condi ions make ema kable oil spill’s
pe sis ence and i s impac s (K is ensen e al. 2015; B own e al. 2016). The ways o minimize, con ol
o ea oil spills ypically in ol es, among o he s, oil booms, skimme s and so ben s, which inc eases
he cos (Nelson-Smi h and Wa dley-Smi h 1984). The sp ay o su ac an s o dispe se mo e easily he
oil slicks is one o he mos immedia e esponse o oils spills, as i has been desc ibed in he Deepwa e
Ho izon inciden (John e al. 2016). Howe e , bo h he assumed s imula ion o he mic obiological
biodeg ada ion o he pe oleum and he lack o impac s in highe ophic le els and communi ies a e
s ill unde e ision (Kleindiens e al. 2015).
Oil con amina ion may cause se ious p oblems o aqua ic li e, especially a he lowes le el o
he ophic chain (Ozhan and Ba gu 2014). Mos oxicological esea ch o c ude oil con amina ion has
e ealed ha i s oxici y is mainly caused by he p esence o a oma ic hyd oca bons (PAHs) in he
wa e accommoda ed ac ion (WAF) and he wa e soluble ac ion (WSF). The main di e ence
be ween hese wo ac ions is ha he o me includes dispe sed d ople s and lacks he mos ola ile
compounds (Fo h e al. 2017; Be a e al. 2020). WAF is qui e di e en om he pa en oil and he
concen a ion o componen s depends mainly on a iables such as oil ype, oil-wa e a io, mixing
ime and exposu e empe a u e(Faksness e al. 2008). Al hough he hea ies PAHs a e po en ially

Chap e 3
62
mo e oxic, he ligh es ones show a highe solubili y in wa e leading o a highe bioa ailabili y o
ma ine o ganisms, and he e o e, hey can be conside ed as he esponsible agen s o mos o he
oxic e ec s.
The mos common p ocedu e o ob ain hyd oca bon sa u a e aqueous samples is he
p epa a ion o he wa e -accommoda ed ac ion (WAF), which is ypically ca ied ou by mixing
pe oleum and seawa e in 1:20 and 1:40 p opo ions du ing 24 hou s (Faksness e al. 2008).
Howe e , acco ding o he li e a u e, ce ain con o e sy has a isen a ound he composi ion o his
aqueous phase and, he e o e, mo e elabo a ed al e na i es ha e been p oposed (No d ug e al.
2011).
Despi e o he assessmen o eco oxicological e ec s o wa e accommoda ed ac ions (Han
e al. 2017)(Kim e al. 2013)(Williams e al. 2018) including he chemical cha ac e iza ion (Faksness e
al. 2015; del B io, Mon agna, La es, Pa olo, Ven u ino, e al. 2018; Ca iello Deluna do e al. 2019) i is
ha d o o esee he so o en i onmen al consequences ha may ake place a e a spill, due o he
high a ie y o oil ypes (hea y, diesel, ligh , among o he s), he suscep ibili ies o he di e en species
and he esilience o he a ec ed communi ies. In addi ion o his, he p oduc ion o WAF o bioassay
es ing has shown a high con o e sy in he li e a u e (Singe e al. 2000; Faksness e al. 2008; Fo h
e al. 2017) hough ope a i e s anda d p ocedu es we e ag eed in mos o he cases.
In he amewo k o G ace p ojec he sui abili y o di e en oil spill esponse me hod o he
A ic en i onmen ha e been es ed(Jø gensen e al. 2019). In his sense, in he Plen zia Ma ine
S a ion (PiE-UPV/EHU) se e al exposu e and eco oxicological s udies based on he use o hese WAF
samples ha e been ca ied ou (Blanco-Rayón e al. 2019; Ka sumi i e al. 2019). None heless, his
Chemical cha ac e iza ion o oil and Wa e Accommoda ed F ac ion (WAF) a di e en empe a u es
63
wo k was accomplished in o de o s udy he kine ic pe o mance o he p epa a ion o he WAF
samples and o s udy hei s abili y since i is a key o design and in e p e u he exposu e
expe imen s. In addi ion o his, i is pa icula ly in e es ing o s udy he easibili y o PDMS shee s o
discs bo h o moni o he WAFs and o use as passi e sample s and dosing, as i has been pinpoin ed
in he li e a u e (Redman e al. 2014; Be a e al. 2018).
In o de o accomplish his wo k we designed a smalle essel o p epa e mul iple WAF samples
including PDMS shee s and PDMS-coa ed s i -ba s (Twis e sR). This way, he objec i es o his wo k
we e o: (i) chemically cha ac e ize h ee di e en oils, Fuel Oil 180 (IFO 180), Naph henic No h
A lan ic (NNA) and Ma ine Gas Oil (MGO), and (ii) e alua e he hyd oca bons composi ion o eshly
p epa ed WAF and i s dissipa ion o s abili y o e ime wi h and wi hou dispe san p esence (Finasol
OSR52) a di e en empe a u es (5, 10, 15, 20 and 25 °C). In addi ion, un a ge ed analysis by gas
ch oma og aphy coupled o high esolu ion mass spec ome y (GC-QTOF) will be applied and he
esul s will be compa ed wi h comme cial lib a ies o ob ain a en a i e iden i ica ion o hei
componen s in mo e dep h.
3.2. Expe imen al Sec ion
3.2.1. Chemicals and ma e ials
Mix s anda d solu ion o 18 Polycyclic A oma ic Hyd oca bon (PAHs) CRM47543: naph halene
(N), 1-me hyl naph halene (1-MN), 2-me hylnaph halene (2-MN), acenaph hylene (Acy),
acenaph hene (Ace), luo ene (F), phenan h ene (P), an h acene (An ), luo an hene (Fl), py ene (Py ),
benz[a]an h acene (BaAn ), ch ysene (Ch ), benzo[b] luo an hene (BbF), benzo[k] luo an hene (BkF),
benzo[a]py ene (BaP), indeno[1,2,3-cd]py ene (IndPy ), dibenz[a,h]an h acene and (DBahAn ),
Chap e 3
64
benzo[g,h,i]pe ylene (BghiP) was pu chased om Supelco (Belle on e,PA, USA). A mix u e o 16 PAHs
[No wegian S anda d (NS 9815: S-4008-100-T): phenan h ene, an h acene, luo an hene, py ene,
11H-benzo[a] luo ene (11BaF), 11H-benzo[b] luo ene (11BbF), benzo[a]an h acene, ch ysene,
benzo[b] luo an hene, benzo[k] luo an hene, benzo[a]py ene, benzo[e]py ene (BeP), indeno[1,2,3-
cd]py ene, dibenzo[a,h]an h acene, benzo[g,h,i]pe ylene and dibenzo[a,e]py ene (DBaeP) was
supplied by Chi on (T ondheim, No way). A mix u e o 5 deu e a ed compounds [No wegian S anda d
(S-4124-200-T): naph halene-d8, byphenyl-d10, phenan h ene-d10, py ene-d10,
benzo[a]an h acene-d12, benzo[a]py ene-d10, benzo[ghi]pe ylene-d12 was adqui ed om Chi on. n-
Alkano Mix (49452-U, C7-C40 Sa u a ed Alkanes S anda d) was pu chased om Supelco.
Me hanol, hexane, oluene and dichlo ome hane (HPLC g ade, 99.9 %) we e pu chased om
Mac on (Radno , USA). Helium wi h 99.999 % pu i y was pu chased om Messe (Ba celona, Spain).
Silica gel was pu chased om Supelco and anhyd ous sodium sulpha e om P obus (Ba celona,
Spain).
3.2.2. Oil analysis
Th ee oils we e s udied in his wo k, NNA, IFO 180 and MGO. IFO 180 oil is used in ships and
ene gy p oduc ion plan s, MGO is mos commonly used in medium and medium/high speed ships
and, inally, NNA oil is ob ained om No h Sea o No way and hei name is e e ed o he pla o m
in which was ex ac ed. These h ee oils a e cha ac e ized by hei densi y (be ween 0.845 g/mL o
NNA and 0.97 g/mL o IF0180) and hei iscosi y ( om 3.45 mm2/s o NNA o 180 mm2/s o IFO 180).
Finasol OSR52 was used as dispe san (To al Special Fluids, Pa is, F ance), which is a hi d
gene a ion dispe san and is app o ed o be used by EPA (USA), MMO (UK) and CEDRE (F ance).
Chemical cha ac e iza ion o oil and Wa e Accommoda ed F ac ion (WAF) a di e en empe a u es
65
Fo he cha ac e iza ion o he oils, he ac iona ion me hod desc ibed by Wang and Fingas
was applied (Wang e al. 1994). B ie ly, a column was plugged wi h Py ex glass wool a he bo om,
and hen, was insed wi h 20 mL me hanol, hexane and dichlo ome hane. Once he wool was d ied,
he column was packed wi h 3 g o ac i a ed silica gel, opped wi h abou 0.5 cm o anhyd ous sodium
sulpha e. Column condi ioning was ca ied ou using 20 mL o hexane, which was disca ded. Jus p io
o exposu e o he sodium sulpha e laye o ai , 200-400 µL aliquo o he oil dilu ed in hexane
(app oxima ely 100 mg/mL) we e ans e ed on o he column using 3 mL o hexane and all he
sol en s disca ded. Elu ion was ca ied ou using 12 mL o hexane and 15 mL o benzene: hexane
mix u e (50:50, : ) o alipha ic and a oma ic hyd oca bons, espec i ely. Elu ion sol en s we e
e apo a ed o d yness unde N2 s eam using a Tu boVap LV E apo a o (Zyma k, Hopkin on, USA) a
35 ˚C, and hen, he d y esidue econs i u ed wi h 250 µL o hexane. Finally, ex ac s we e analysed
by gas ch oma og aphy coupled o mass spec ome e (GC-MS) (see sec ion 3.2.4).
3.2.3. WAF p oduc ion and cha ac e iza ion
3.2.3.1. S anda d p oduc ion o small scale WAF
The p oduc ion o WAF was s anda dized in he amewo k o G ace p ojec (Jø gensen e al.
2019) bu in his wo k we scaled he me hod o p oduce small quan i ies o WAF. B ie ly, ho oughly
cleaned 160 mL glass bo les (Auxlape , Ba celona, Spain) we e used as shown in Figu e 3.1. The
bo les we e illed wi h 130 mL o il e ed seawa e ( il e ed wi h PTFE 0.45 µm il e ) and 0.65 g o oil
on he op. When he dispe san was used, 0.065 g o Finasol OSR52 and 0.65 g o he oil we e
p e iously mixed. In o de o ease he emo al o he WAF wi hou any con ac wi h he oil laye , a
glass ube (10 cm long, 10 mm i.d. and 1 mm hick) was ixed o he mou h o he bo le wi h he help
Chap e 3
72
Consequen ly, oil dilu ed samples we e analysed di ec ly and he ob ained p o iles a e
shown in Figu e 3.3. As can be seen, hese h ee p o iles a e clea ly di e en : In all cases, ligh e
compounds such as me hyla ed naph halenes and naph halene show he highes concen a ions, his
p o ile is also epo ed by o he s udies as (Rossi and Ande son 1976; Polli e al. 2020). In hose
s udies, naph halene was he majo compound o 16 PAHs o e alua ed compounds. On he one side,
IFO oil shows highe le els o me hylnaph halenes han he o he wo oils and i is he only one
showing signi ican le els o An . On he con a y, NNA is iche in N and IFO show a lowe
concen a ion. The p o ile o in e media e PAHs, like F, Fl, P and Py is also di e en bu in his
pa icula case he concen a ions ollow he same pa e n (IFO>MGO>NNA).
Figu e 3.3. Dis ibu ion o PAHs in he h ee oils s udied (measu ed by di ec analysis).

Chemical cha ac e iza ion o oil and Wa e Accommoda ed F ac ion (WAF) a di e en empe a u es
73
3.3.2. WAF o ma ion kine ics
We ound in e es ing o moni o he elease o he a ge PAHs om he oil slick o he
aqueous media i s , and o he PDMS sample s (a shee and a s i -ba ). As depic ed in Figu e 3.4, he
kine ic s udy can be modeled ollowing a h ee compa men dis ibu ion equilib ia, i.e. oil, wa e and
PDMS (including bo h he shee and he s i -ba ) and assuming ha he headspace ac ion is
negligible o semi ola ile PAHs unde his expe imen al se up (a closed and small headspace).
Unde he cons ains o his sys em (a ime 0, Co(0) = Co, Cw(0) = Cshee (0) =Cs i ba (0)= 0,
whe e Co is he concen a ion in oil, Cw in wa e , and Cshee in he PDMS shee and Cs i ba in he
PDMS s i -ba ) he se o di e en ial equa ions (i.e. eqs 1,2,3) can be w i en only conside ing a single
PDMS phase.
Figu e 3.4. A h ee-compa men model o s udy he dis ibu ion kine ics o hyd oca bons: he oil
d op, he wa e -soluble ac ion and he so bed ac ions in he PDMS shee and s i -ba
𝑑𝐶0
𝑑𝑡 = 𝑘1𝑎 ·𝐶𝑤−𝑘1𝑑 ·𝐶𝑜 (eq.1)
𝑑𝐶𝑝𝑠
𝑑𝑡 = 𝑘2𝑎 ·𝐶𝑤−𝑘2𝑑 ·𝐶𝑝𝑠 (eq. 2)
Chap e 3
74
𝑑𝐶𝑤
𝑑𝑡 =𝑉𝑂
𝑉𝑤·𝑘1𝑑 ·𝐶𝑂+𝑉𝑝𝑠
𝑉𝑤·𝑘2𝑎 ·𝐶𝑝𝑠 −𝑉𝑂
𝑉𝑤·𝑘1𝑎 ·𝐶𝑤−𝑉𝑝𝑠
𝑉𝑤·𝑘2𝑎 ·𝐶𝑤
(eq. 3)
Though we ha e ound he analy ical solu ion o his sys em (Ko obo and Ochko 2011), i is
s ill a he cumbe some o sol e, so we decided o simpli y assuming ha he oil d op is an in ini y
well o PAHs and, he e o e, Co( ) = Co. The e o e, we can w i e he ollowing equa ions whe e we
ha e now conside ed he wo PDMS phases: he shee and he s i ba
𝐶𝑤(𝑡)= 𝐶𝑜·(𝑘1𝑎
𝑘1𝑑)·(𝑉𝑂
𝑉𝑤)·(1−𝑒𝑥𝑝(−𝑘1𝑎 ·𝑡)) (eq. 4)
𝐶𝑠ℎ𝑒𝑒𝑡(𝑡)= 𝐶𝑤(𝑡)·(𝑘2𝑑
𝑘2𝑎)·(𝑉𝑝𝑠
𝑉𝑤)·(1−𝑒𝑥𝑝(−𝑘2𝑑 ·𝑡)) (eq. 5)
𝐶𝑠𝑡𝑖𝑟𝑏𝑎𝑟(𝑡)= 𝐶𝑤(𝑡)·(𝑘𝑑3
𝑘3𝑎)·(𝑉𝑡𝑤
𝑉𝑤)·(1−𝑒𝑥𝑝(−𝑘3𝑑 ·𝑡)) (eq. 6)
As shown in Figu e 3.5, he concen a ion o phenan h ene in he h ee media is plo ed and
hough he kine ic p o iles a e sligh ly di e en in wa e and in PDMS, he s eady s a e in he aqueous
phase is achie ed soone han in he s i -ba and PDMS shee .
Since we ha e expe imen al Cw( ), Cshee ( ) and Cs i ba ( ) alues, he 4-6 equa ions we e
i ed wi h Sol e (Excel sp eadshee ) as shown o Phen and Fl in Figu e 3.5 and he sol e aid mac o
(P ikle 2009) p o iding he alues o he kine ic cons an s and hei unce ain ies. The sligh ly highe
alues o he kine ic cons an s o he s i -ba han o he shee can be a ibu ed o he highe s i ing
a e o he o me .
Simila plo s we e also ob ained wi h hose PAHs (i.e. py ene, benzo(a) luo ene,
benzo(b) luo ene, benzo(a)an h acene and ch ysene) ha we e de ec ed in he h ee phases bu he
as he wa e solubili ies we e ge ing lowe o hea ie and mo e hyd ophobic PAHs, he unce ain ies
Chemical cha ac e iza ion o oil and Wa e Accommoda ed F ac ion (WAF) a di e en empe a u es
75
es ima ed o some o he kine ic pa ame e s we e ising, and he e o e, only he esul s ob ained o
Phen and Fl a e epo ed.
PAH
𝒌𝟏𝒂
𝒌𝟏𝒅
𝒌𝟐𝒂
𝒌𝟐𝒅
𝒌𝟑𝒂
𝒌𝟑𝒅
P
6.6±0.4 e-5
8.0±0.4 e-2
30 ± 2
7.1±0.1 e-4
411 ± 21
1.62±0.02
Fl
4.8±4.0 e-7
6±14.0e-2
70±500
1.1±1.6 e-2
880 ± 800
1.0±0.7 e-2
Figu e 3.5. On op, kine ic cu es o phenan h ene and luo an hene ans e om oil o wa e ,
PDMS shee and PDMS s i -ba and he alues o he kine ic cons an s wi h he unce ain y (±s).
Below, he i ed kine ic pa ame e s, as w i en in eqs. 4-6.
Chap e 3
76
I we obse ed in de ail when he s eady s a e is achie ed in he wa e phase, we can say ha
o mos o he PAHs i is be ween 50-100 h o s i ing. Howe e , o see he same in he polyme
phases we ha e o keep s i ing beyond 200 h. Consequen ly, he WAF condi ions implemen ed in all
he wo ks is sligh ly lowe (40 h) han he sugges ed by hese esul s. Howe e , he gap o
concen a ions using he e e ence p ocedu e and a longe one is less han 20%, which can be
accep able o mos o he expe imen s.
Con e sely, p e ious s udies sugges ed less han 48 hou s o oil-wa e exposi ion ime (Singe
e al. 2000) hough he ime o s eady s a e can a y om oil o oil (Faksness e al. 2008), being lowe
o he naph henic ones han o pa a inic o asphal enic ones, which would only need 48 hou s o
s eady s a e.
3.3.3. Assessmen o he WAF composi ion
Di e en WAFs we e p epa ed using he oils included in sec ion 3.2 a di e en empe a u es
(5, 10, 15, 20 and 25 °C) wi h and wi hou dispe san OSR52 Finasol. The e ec o he dispe san and
he empe a u e is shown in Figu e 3.6
Chemical cha ac e iza ion o oil and Wa e Accommoda ed F ac ion (WAF) a di e en empe a u es
77
Figu e 3.6. ΣPAH in he WAFs p epa ed a di e en empe a u es wi h and wi hou he dispe san .
In he i s case, we ha e plo ed he ΣPAH a all he empe a u es and we can easily see ha
NNA shows signi ican ly highe concen a ions and ema kably enhanced when he dispe san was
used. As i was poin ed be o e, he e ec o he addi ion o he dispe san is clea ly une en since o
NNA he addi ion enhances he ac ion o PAHs dissol ed a all he empe a u es bu o MGO mos ly
he opposi e e ec is obse ed a all he empe a u es excep o he highe one.
As can be seen, he pa e n o PAH dis ibu ion (see Figu e 3.7) in all oils WAFs a all he
empe a u es is a he simila su ely due o he limi o he solubili ies. The mos abundan PAHs a e
he ligh e ones as me hylnaph halenes and ela ed compounds, simila esul s we e epo ed in
o he s udies as (Faksness e al. 2008). In he opposi e, he hea y PAHs a e mos ly a e y low
concen a ions and in many imes below he limi s o de ec ion (LODs), his also was epo ed by

Chap e 3
78
Figu e 3.7. Dis ibu ion o de ec ed PAHs in IFO, MGO and NNA (LogC(ng/g)) oils o i e di e en empe a u es: 5, 10, 15, 20 and 25 °C
Chemical cha ac e iza ion o oil and Wa e Accommoda ed F ac ion (WAF) a di e en empe a u es
79
(Faksness e al. 2008), es ima ed as mean alues ± 3 imes he s anda d de ia ion. The LODs anged
om 0,001 o 24 ng g-1 and be ween 1 and 230 ng g-1 o PDMS shee and Twis e espec i ely.
The addi ion o dispe san does no show a sys ema ic inc ease o he concen a ions o any
PAHs in none o he oils his esul s a e agains o o he s udies as (Tai o a e al. 2019) whe e when
Co exi 9500 dispe san was added o WAF p oduc ion, ob ained concen a ion o o al hyd oca bon
con en (THC) was inc emen ed on a ange o 20-25 old. In he case o IFO he addi ion o dispe san
p oduces a signi ican inc ease o he concen a ions o he hea ie PAHs (BaAn , BaP…) and a
sys ema ic inc ease o he concen a ion o he es o he PAHs. In he case o MGO and o NNA he
opposi e end is ad isable.
Rega ding o he e ec o he empe a u e, i is be e o obse e hese a ia ions wi h a ge
PAHs ins ead ha he sum o all o hem, as shown in Figu e 3.8 o phenan h ene and py ene. In he
case o ba e oils, wi hou he addi ion o dispe san , he plo s o he expe imen al concen a ions and
he linea end sugges a s eady inc ease o he solubili y wi h IFO and MGO and mo e sca e ed
esul s wi h NNA. Those esul s a e acco ding o (Whi ehouse 1984) in which s udy e alua e he e ec
o salini y and empe a u e on solubili y on a oma ic hyd oca bons, and hei esul s shown a
inc eases o solubili y o hese compounds when medium empe a u e ises.
Chap e 3
80
Figu e 3.8. Concen a ions (ng/L) o Phenan h ene and Py ene o di e en WAFs p epa ed wi hou dispe san (on op) and
wi h dispe san (below) and a di e en empe a u es (5, 10, 15, 20 and 25 °C).
(Wi h dispe san )
(Wi h dispe san )
(Wi hou dispe san )
(Wi hou dispe san )
Chemical cha ac e iza ion o oil and Wa e Accommoda ed F ac ion (WAF) a di e en empe a u es
81
Though i is beyond he scope o his wo k, he slopes o he linea i s o Phen and Py a e
a he cons an , which would allow he p edic ion o he solubili y o hese compounds ega dless he
ype o oil. Addi ionally, i is also wo h saying ha he inc ease o he empe a u e om 5 °C o 25°C
would almos double he concen a ion o hese PAHs, and, he e o e, he po en ial isk o oil spills is
d ama ically enhanced in wa me seas and, e en ually, by he ise o empe a u es all o e he wo ld.
The e ec o he empe a u e when he oils we e mixed up wi h he dispe san is comple ely
di e en , as shown in Figu e 3.8 o Phen and Py . Acco ding o hese plo s, only MGO would ollow
he pa e n obse ed be o e wi hou he addi ion o he dispe san . In he o he wo cases, he end
is he opposi e and i is sligh ly mo e clea ly seen wi h IFO han wi h NNA.
3.3.4. WAF s abili y a oom empe a u e
One o he key poin s o he WAFs is he s abili y because his would limi he scope and he
sui abili y o di e en bioassays o oxicological es s. The s abili y o WAF was s udied wi h and
wi hou dispe san wi h NNA oil. In Figu e 3.9 we ha e plo ed he decay o P in bo h ba e WAF and
WAF wi h dispe san , hough he concen a ion wi h dispe san a e wo o de s o magni ude highe ,
i is wo h men ioning he pa allel decay end (wi hou dispe san slope = -0.028 ± 0.002 and wi h
dispe san slope = -0.0226 ± 0.0005). In p ac ical e ms, hese alues would sugges ha he hal -li e
o hese WAFs would be oughly be ween 24 h and 30 h wi h and wi hou dispe san , espec i ely. In
con as , o he s udies as (del B io, Mon agna, La es, Pa olo, and Ven u ino 2018), e alua e oxici y
o WAF and also de e mina ed dissipa ion a es o TPH, and hey concluded ha ½ was 71 ± 32 h
signi ican ly highe han ob ained in his s udy, hough less p ecise.
Chap e 3
88
Table 3.3. Ten a i ely iden i ied compounds in each analysed oil applying he pa ame e s
p esen ed in Table 3.2.
Compound name
Fo mula
T oll
IFO
Diesel
Naph halene, 2-e hyl-
C12H12
x
x
Naph halene, 2-me hyl-
C11H10
x
Naph halene, decahyd o-2-me hyl-
C11H20
x
x
Nonacosane
C29H60
x
Nonadecane, 2-me hyl-
C20H42
x
Nonadecane, 3-me hyl-
C20H42
x
Nonane
C9H20
x
Nonane, 2,6-dime hyl-
C11H24
x
x
Nonane, 2-me hyl-
C10H22
x
Nonane, 3,7-dime hyl-
C11H24
x
x
Oc acosane
C28H58
x
Oc adecane
C18H38
x
Oc adecane, 3-me hyl-
C19H40
x
Oc adecane, 6-me hyl-
C19H40
x
Oc ane, 2,6-dime hyl-
C10H22
x
x
Oc ane, 3-me hyl-
C9H20
x
o-Xylene
C8H10
x
x
x
Pen acosane
C25H52
x
x
x
Pen adecane, 3-me hyl-
C16H34
x
Phenan h ene
C14H10
x
x
x
Phenan h ene, 2,3,5- ime hyl-
C17H16
x
Phenan h ene, 2,5-dime hyl-
C16H14
x
Phenan h ene, 2,7-dime hyl-
C16H14
x
x
Phenan h ene, 2-me hyl-
C15H12
x
x
Phenan h ene, 3,6-dime hyl-
C16H14
x
x
x
Phenan h ene, 3-me hyl-
C15H12
x
x
x
Phenan h ene, 4-me hyl-
C15H12
x
x
x
p-Xylene
C8H10
x
x
x
Re ene
C18H18
x
Te acosane
C24H50
x
x
x
Te adecane
C14H30
x

Chemical cha ac e iza ion o oil and Wa e Accommoda ed F ac ion (WAF) a di e en empe a u es
89
Table 3.3. Ten a i ely iden i ied compounds in each analysed oil applying he pa ame e s
p esen ed in Table 3.2.
Compound name
Fo mula
T oll
IFO
Diesel
Te adecane, 3-me hyl-
C15H32
x
Te adecane, 4,11-dime hyl-
C16H34
x
x
Te adecane, 4-me hyl-
C15H32
x
x
T icosane
C23H48
x
x
x
T idecane, 2-me hyl-
C14H30
x
T idecane, 3-me hyl-
C14H30
x
T idecane, 4-me hyl-
C14H30
x
x
x
Undecane
C11H24
x
Undecane, 2,6-dime hyl-
C13H28
x
x
x
Undecane, 3-me hyl-
C12H26
x
x
As e idenced by he Table 3.3, oils consis p ima ily o wo g oups o compounds:
hyd oca bons and a oma ic hyd oca bons. In his case, Diesel p esen s he mos abundan o
iden i ied compounds; his is p obably due o he o igin o he diesel. Diesel, as a p oduc o high-
empe a u e dis illa ion, con ains he mos " ola ile" compounds, which a e sui able o analysis by
gas ch oma og aphy. In he case o IFO, a ype o hea y uel oil, i likely con ains compounds ha a e
oo hea y o be analyzed by gas ch oma og aphy.
Cu en ly his echnique has been li le used o he iden i ica ion o pe ochemical
compounds. A limi ed numbe o s udies e iewed ha e employed his echnique o analyze oils by
applying s anda ds o he iden i ica ion and quan i ica ion o a ious compounds. In his ega d, he
compounds iden i ied h ough suspec sc eening co ela e wi h hose ound in s udies analyzing PAHs
and hei alkyla ed de i a i es. Fo ins ance, Yang e al. (Yang e al. 2017) conduc ed a comp ehensi e
assessmen o a ious PAHs and hei alkyla ed de i a i es, anging om naph halene o ch ysene,
Chap e 3
90
ac oss a ange o pe oleum p oduc s including diesel, IFO-180, and dis illed diesel and hese
compounds we e ound in all he samples analysed. They obse ed a no able concen a ion o
alkyla ed PAHs, pa icula ly o naph halene and phenan h ene, a ibu ed o hei ligh e molecula
weigh . A simila dis ibu ion was obse ed in he p esen s udy whe e a la ge numbe o ligh PAH
isome s we e de ec ed.
3.4. Conclusions
Acco ding o his ho ough s udy we can conclude ha WAF samples a e be e p epa ed i we
s i o a leas 48 hou s bu his would no assu e s able samples, since he concen a ion o he PAHs
would be hal ed in app oxima ely one day. E en i we add su ac an s o ge mo e s able emulsions,
wha is clea ly obse ed is ha he concen a ion is much highe bu he s abili y is a he he same.
Addi ion o his, we ha e also obse ed ha he solubili y o he PAH inc ease linea ly wi h he
empe a u e bu when dispe san was added he end was in e sed o wo o he oils s udies.
Consequen ly, in o de o design o in e p e exposu e eco oxicological bioassays he s abili y
o he WAFs should be deeply conside ed. In o de o assu e cons an exposu es we should enew
he WAFs a leas once e e y 24 hou s o , al e na i ely, o modi y he expe imen al se up and use
passi e dosing sys ems as sugges ed in his wo k. None heless, his al e na i e should be s udy in
dep h.
The composi ion o oils is mainly by hyd oca bons and a oma ic hyd oca bons. Diesel likely
con ains he highes numbe o iden i ied compounds, p ima ily due o i s o igin and he high-
empe a u e dis illa ion p ocess i unde goes. Consequen ly, i is composed mainly o mo e ola ile
Chemical cha ac e iza ion o oil and Wa e Accommoda ed F ac ion (WAF) a di e en empe a u es
91
compounds, in con as o oils, which likely possess highe boiling poin s and compounds ha canno
be analyzed by gas ch oma og aphy.
3.5. Re e ences
Be a G, Doyle S, Passow U, Kamalana han M, Wade TL, Syl an JB, Se icano JL, Gold G, Quigg A, Knap AH. 2020.
Biological esponse o dissol ed e sus dispe sed oil. Ma Pollu Bull. 150:110713.
doi:10.1016/j.ma polbul.2019.110713.
Be a G, Pa ke on T, Redman A, Tu ne NR, Renega DA, Se icano JL, Knap AH. 2018. Passi e dosing yields
dissol ed aqueous exposu es o c ude oil compa able o he CROSERF (Chemical Response o Oil Spill:
Ecological E ec s Resea ch Fo um) wa e accommoda ed ac ion me hod. En i on Toxicol Chem.
37(11):2810–2819. doi:10.1002/e c.4263.
Bi ch H, Goulia mou V, Lü zho HCH, Mikkelsen PS, Maye P, Lü zhø H-CH, Mikkelsen PS, Maye P. 2010. Passi e
dosing o de e mine he specia ion o hyd ophobic o ganic chemicals in aqueous samples. Anal Chem.
82(3):1142–1146. doi:10.1021/ac902378w.
Blanco-Rayón E, Guilhe mino L, I azola M, I anina A V, Sokolo a IM, Izagi e U, Ma igómez I. 2019. The in luence
o sho - e m expe imen al as ing on bioma ke esponsi eness in oil WAF exposed mussels. Aqua ic
Toxicology. 206:164–175. doi:10.1016/j.aqua ox.2018.11.016.
del B io J, Mon agna CM, La es BA, Pa olo ME, Ven u ino A. 2018. Chemical cha ac e iza ion and oxici y o wa e -
accommoda ed ac ion o oil on he Sou h Ame ican na i e species Hyalella cu ispina. En i on Toxicol
Pha macol. 60:209–215. doi:10.1016/j.e ap.2018.04.022.
del B io J, Mon agna CM, La es BA, Pa olo ME, Ven u ino A, B io J del, Mon agna CM, La es BA, Pa olo ME,
Ven u ino A, e al. 2018. Chemical cha ac e iza ion and oxici y o wa e -accommoda ed ac ion o oil
on he Sou h Ame ican na i e species Hyalella cu ispina. En i on Toxicol Pha macol. 60:209–215.
doi:h ps://doi.o g/10.1016/j.e ap.2018.04.022. [accessed 2020 Ma 2].
h p://www.sciencedi ec .com/science/a icle/pii/S1382668918300863.
B own KE, King CK, Ko zakoulakis K, Geo ge SC, Ha ison PL. 2016. Assessing uel spill isks in pola wa e s:
Tempo al dynamics and beha iou o hyd oca bons om An a c ic diesel, ma ine gas oil and esidual
uel oil. Ma Pollu Bull. 110(1):343–353. doi:10.1016/j.ma polbul.2016.06.042.
Ca iello Deluna do FA, Sadauskas-Hen ique H, Fonseca de Almeida-Val VM, Val AL, Chippa i-Gomes AR. 2019.
E ec s o wa e -accommoda ed ac ion o diesel uel on seaho se (Hippocampus eidi) bioma ke s.
Aqua ic Toxicology. 217:105353. doi:10.1016/j.aqua ox.2019.105353.
Chap e 3
92
Faksness L-GG, B and ik PJ, Sydnes LK. 2008. Composi ion o he wa e accommoda ed ac ions as a unc ion o
exposu e imes and empe a u es. Ma Pollu Bull. 56(10):1746–1754.
doi:h ps://doi.o g/10.1016/j.ma polbul.2008.07.001.
Faksness L-GLG, Al in D, No d ug T, Daling PS, Hansen BH. 2015. Chemical compa ison and acu e oxici y o wa e
accommoda ed ac ion (WAF) o sou ce and ield collec ed Macondo oils om he Deepwa e Ho izon
spill. Ma Pollu Bull. 91(1):222–229. doi:10.1016/j.ma polbul.2014.12.002. [accessed 2020 Jun 19].
h ps://www.scopus.com/inwa d/ eco d.u i?eid=2-s2.0-
84922241811&doi=10.1016%2Fj.ma polbul.2014.12.002&pa ne ID=40&md5=809ed5d574aee50e6
7b7e72dca8 34c8.
Fo h HP, Mi chelmo e CL, Mo is JM, Lip on J. 2017. Cha ac e iza ion o oil and wa e accommoda ed ac ions
used o conduc aqua ic oxici y es ing in suppo o he Deepwa e Ho izon oil spill na u al esou ce
damage assessmen . En i on Toxicol Chem. 36(6):1450–1459. doi:10.1002/e c.3672.
Han J, Kim HS, Kim IC, Kim S, Hwang UK, Lee JS. 2017. E ec s o wa e accommoda ed ac ions (WAFs) o c ude
oil in wo congene ic copepods Tig iopus sp. Eco oxicol En i on Sa . 145:511–517.
doi:10.1016/j.ecoen .2017.07.065.
John V, A nos i C, Field J, Kujawinski E, MacCo mick A. 2016. The Role o Dispe san s in Oil Spill Remedia ion:
Fundamen al Concep s, Ra ionale o Use, Fa e, and T anspo Issues. Oceanog aphy. 29(3):108–117.
doi:10.5670/oceanog.2016.75.
Jø gensen KS, K eu ze A, Leh onen KK, Kankaanpää H, Ry könen J, Wegebe g S, Gus a son K, F i -Rasmussen J,
T uu J, Kõu s T, e al. 2019. The EU Ho izon 2020 p ojec GRACE: in eg a ed oil spill esponse ac ions
and en i onmen al e ec s. En i on Sci Eu . 31(1). doi:10.1186/s12302-019-0227-8.
Ka sumi i A, Nicolussi G, Bilbao D, P ie o A, E xeba ia N, Caja a ille MP. 2019. In i o oxici y es ing in
hemocy es o he ma ine mussel My ilus gallop o incialis o unco e mechanisms o ac ion o he wa e
accommoda ed ac ion (WAF) o a naph henic No h Sea c ude oil wi hou and wi h dispe san .
Science o The To al En i onmen . 670:1084–1094.
doi:h ps://doi.o g/10.1016/j.sci o en .2019.03.187.
Kim RO, Kim BM, Hwang DS, Au DWT, Jung JH, Shim WJ, Leung KMY, Wu RSS, Rhee JS, Lee JS. 2013. E alua ion o
bioma ke po en ial o cy och ome P450 1A (CYP1A) gene in he ma ine medaka, O yzias melas igma
exposed o wa e -accommoda ed ac ions (WAFs) o I anian c ude oil. Compa a i e Biochemis y and
Physiology - C Toxicology and Pha macology. 157(2):172–182. doi:10.1016/j.cbpc.2012.11.003.
Kleindiens S, Paul JH, Joye SB. 2015. Using dispe san s a e oil spills: Impac s on he composi ion and ac i i y o
mic obial communi ies. Na Re Mic obiol. 13(6):388–396. doi:10.1038/n mic o3452.
Ko obo V, Ochko V. 2011. Chemical Kine ics wi h Ma hcad and Maple. Sp inge Vienna.
K is ensen M, Johnsen AR, Ch is ensen JH. 2015. Ma ine biodeg ada ion o c ude oil in empe a e and A c ic
wa e samples. J Haza d Ma e . 300:75–83. doi:h ps://doi.o g/10.1016/j.jhazma .2015.06.046.
Chemical cha ac e iza ion o oil and Wa e Accommoda ed F ac ion (WAF) a di e en empe a u es
93
Lasse e F, Be e idge L, Fou nie M, Tê u P-L, Huang L. 2016. Pola seaways? Ma i ime anspo in he A c ic: An
analysis o shipowne s’ in en ions II. J T ansp Geog . 57:105–114.
doi:h ps://doi.o g/10.1016/j.j angeo.2016.10.004.
Nelson-Smi h A, Wa dley-Smi h J. 1984. The Con ol o Oil Pollu ion. J Appl Ecol. 21(3):1100.
doi:10.2307/2405089.
No d ug T, Olsen AJ, Al in D, Meie S, O e ein I, Hansen BH, Johansen Ø. 2011. Me hod o gene a ing
pa ame e ized eco oxici y da a o dispe sed oil o use in en i onmen al modelling. Ma Pollu Bull.
62(10):2106–2113. doi:h ps://doi.o g/10.1016/j.ma polbul.2011.07.015.
Ozhan K, Ba gu S. 2014. Dis inc esponses o Gul o Mexico phy oplank on communi ies o c ude oil and he
dispe san co exi ® Ec9500A unde di e en nu ien egimes. Eco oxicology. 23(3):370–384.
doi:10.1007/s10646-014-1195-9.
Polli JR, Rushing BR, Lish L, Lewis L, Selim MI, Pan X. 2020. Quan i a i e analysis o PAH compounds in DWH c ude
oil and hei e ec s on Caeno habdi is elegans ge m cell apop osis, associa ed wi h CYP450s
up egula ion. Science o he To al En i onmen . 745:140639. doi:10.1016/j.sci o en .2020.140639.
P ie o A, Zuloaga O, Usobiaga A, E xeba ia N, Fe nández LA. 2007. De elopmen o a s i ba so p i e ex ac ion
and he mal deso p ion-gas ch oma og aphy-mass spec ome y me hod o he simul aneous
de e mina ion o se e al pe sis en o ganic pollu an s in wa e samples. J Ch oma og A. 1174(1–
2):40–49. doi:10.1016/j.ch oma.2007.07.054.
P ikle S. 2009. Robe de Le ie: Ad anced Excel o scien i ic da a analysis, 2nd ed. Anal Bioanal Chem.
395(7):1945–1946. doi:10.1007/s00216-009-3068-2.
Redman AD, Pa ke on TF, Le inski DJ, Manning RG, Adams JE, Hodson P V. 2014. E alua ing oxici y o hea y uel
oil ac ions using complemen a y modeling and biomime ic ex ac ion me hods. En i on Toxicol
Chem. 33(9):2094–2104. doi:10.1002/e c.2659.
Rianawa i E, Balasub amanian R. 2009. Op imiza ion and alida ion o solid phase mic o-ex ac ion (SPME)
me hod o analysis o polycyclic a oma ic hyd oca bons in ainwa e and s o mwa e . Physics and
Chemis y o he Ea h. 34(13–16):857–865. doi:10.1016/j.pce.2009.07.003.
Rojo-Nie o E, Smi h KEC, Pe ales JA, Maye P. 2012. Rec ea ing he seawa e mix u e composi ion o HOCs in
oxici y es s wi h A emia anciscana by passi e dosing. Aqua ic Toxicology. 120–121:27–34.
doi:10.1016/j.aqua ox.2012.04.006.
Rossi SS, Ande son JW. 1976. Toxici y o Wa e -Soluble F ac ions o No. 2 Fuel Oil and Sou h Louisiana C ude Oil
o Selec ed S ages in he Li e His o y o he Polychae e, Nean hes a enaceoden a a. Sp inge -Ve lag.
Rowe CL, Mi chelmo e CL, Bake JE. 2009. Lack o biological e ec s o wa e accommoda ed ac ions o
chemically- and physically-dispe sed oil on molecula , physiological, and beha io al ai s o ju enile
snapping u les ollowing emb yonic exposu e. Science o he To al En i onmen . 407(20):5344–5355.
doi:10.1016/j.sci o en .2009.06.036.

Chap e 3
94
Singe MM, Au and D, B agin GE, Cla k JR, Coelho GM, Sowby ML, Tjee dema RS. 2000. S anda diza ion o he
P epa a ion and Quan i a ion o Wa e -accommoda ed F ac ions o Pe oleum o Toxici y Tes ing. Ma
Pollu Bull. 40(11):1007–1016. doi:h ps://doi.o g/10.1016/S0025-326X(00)00045-X.
Smi h KEC, Oos ingh GJ, Maye P, KE S, GJ O, P M, Smi h KEC, Oos ingh GJ, Maye P, KE S, e al. 2010. Passi e
dosing o p oducing de ined and cons an exposu e o hyd ophobic o ganic compounds du ing in i o
oxici y es s. Chem Res Toxicol. 23(1):55–65. doi:10.1021/ x900274j.
S a es U, USEPA. 2002. Pee Consul a ion Wo kshop on App oaches o Polycyclic A oma ic Hyd oca bon ( PAH )
Heal h Assessmen . 635:1–27.
S ibany F, Ewald F, Mille I, Holle H, Schä e A. 2017. Imp o ing he eliabili y o aqua ic oxici y es ing o
hyd ophobic chemicals ia equilib ium passi e dosing – A mul iple ophic le el case s udy on
b omochlo ophene. Science o he To al En i onmen . 584–585:96–104.
doi:10.1016/j.sci o en .2017.01.082.
Tai o a Z, F an zen M, Mosbech A, A ukwe A, Gus a son K. 2019. E ec s o wa e accommoda ed ac ion o
physically and chemically dispe sed hea y uel oil on beach spawning capelin (Mallo us illosus). Ma
En i on Res. 147:62–71. doi:10.1016/j.ma en es.2019.03.010.
Wang Z, Fingas M, Li K. 1994. F ac iona ion o a Ligh C ude Oil and Iden i ica ion and Quan i a ion o Alipha ic,
A oma ic, and Bioma ke Compounds by GC-FID and GC-MS, Pa I.
Whi ehouse BG. 1984. The e ec s o empe a u e and salini y on he aqueous solubili y o polynuclea a oma ic
hyd oca bons. Ma Chem. 14(4):319–332. doi:10.1016/0304-4203(84)90028-8.
Williams CE, McNabb NA, B unell A, Lowe s RH, Ka su Y, Spy opoulos DD, Kohno S. 2018. Feminizing e ec s o
exposu e o Co exi -enhanced wa e -accommoda ed ac ion o c ude oil in i o on sex de e mina ion
in Alliga o mississippiensis. Gen Comp Endoc inol. 265:46–55. doi:10.1016/j.ygcen.2017.11.019.
Yang C, B own CE, Hollebone B, Yang Z, Lambe P, Fieldhouse B, Land iaul M, Wang Z. 2017. Chemical
Finge p in s o C ude Oils and Pe oleum P oduc s. In: Oil Spill Science and Technology: Second Edi ion.
Else ie Inc. p. 209–304.
PAHs oxici y a aqueous
solubili y using passi e
dosing and sea u chin
emb yos
4
Chap e 4
104
When he O- ings we e p epa ed di ec ly wi h oils, hey we e in oduced in he es ubes, oil
added (0.9 o 1.75 g o oil pe O- ing) and he mix u e shacked du ing 24, 48 o 72 hou s. In his case,
wo oils (high iscosi y IFO 180 and low iscosi y T oll oil) we e es ed. Then, O- ings we e cleaned
wi h Milli-Q wa e , d ied using clean pape issue in o de o emo e he oil esidues and weigh and
deso bed (see sec ion 4.2.4).
4.2.4. O- ings as passi e dosse and chemical analysis
Once O- ings loading me hods we e op imized, h ee O- ings we e loaded a he bes es ed
condi ions wi h 3 oils, Diesel, T oll and IFO 180. O- ings we e in oduced in a ial wi h 10 mL o
seawa e in o de o moni o he elease o PAHs. A e 5 hou s o shaking, he p esence o PAHs was
e alua ed in he seawa e medium by solid phase mic oex ac ion (SPME) acco ding o (Rianawa i and
Balasub amanian, 2009). B ie ly, a 30 µm polydime hylsiloxane hickness ib e om Supelco was
condi ioned by hea ing in a GC injec ion po a 250 ˚C o 30 min, and SPME ex ac ion was pe o med
in ials wi h 20 mL o WAF and s i ing a 250 pm a 30 ˚C. The ib e was imme sed du ing 50 minu es
in he wa e sample wi h a so agi a ion, hen, i was deso bed on he injec ion po a 250 ˚C du ing
8 minu es.
In he case o O- ings, hey we e chemically deso bed using 3 mL o e hyl ace a e which we e
added o each O- ing and sonica ed wice in an ul asonic ba h du ing 30 min. Ex ac s we e collec ed
and e apo a ed o d yness unde N2 s eam. Finally, he d y esidues we e econs i u ed in 230 µL o
hexane and 20 µL o in e nal s anda d we e added. The ex ac s we e s o ed a -20 °C un il hei
analysis.
Analysis was ca ied ou using an Agilen 6890N gas ch oma og aph (GC) coupled o an Agilen

PAHs oxici y a aqueous solubili y using passi e dosing and sea u chin emb yos bioassay as complimen a y ools
105
5975 N mass spec ome e (MS) (Agilen Technologies, A ondale, PA, USA). The de ec o was
ope a ed in selec ed ion moni o ing (SIM) mode and a DB-5MS+DG ch oma og aphic column (Agilen
Technologies, 30 m x 0.25 mm, 0.25 μm) was used. T ans e line, ion sou ce and quad upole analyse
empe a u es we e main ained a 300, 230 and 150 °C, espec i ely. He was used as ca ie gas a 1.3
mL/min o low and 2 µL we e injec ed by spli less mode a 300 °C injec ion po empe a u e. The
ollowing empe a u e p og am was used o PAHs sepa a ion: 100 °C o 2 min; amp a 16 °C /min
o 240 °C and hold 2 min; amp a 4 °C /min o 300 °C and hold 25 min.
PAHs concen a ions in he O- ing ex ac s we e quan i ied wi h a nine-poin ex e nal s anda d
calib a ion cu e (20-2440 ng/mL). Signal in eg a ion was done wi h HP Chems a ion so wa e
(B.03.01, Agilen Technologies, Palo Al o, CA).
4.2.5. Sea u chin emb yo oxici y (SET) es ing
Sea u chin 48-h emb yo oxici y assay was ca ied ou acco ding o he In e na ional Council o he
Explo a ion o he Sea (ICES, Bei as e al., 2012). Game es we e ob ained om sexually ma u e sea u chins
(Pa acen o us li idus) collec ed om a ocky sho e in A min za (43º26’01.1″N 2º53’56.1″W; Bay o Biscay)
in sp ing (Ma ch-May) 2019 and main ained in aqua ia a he Plen zia Ma ine S a ion (PiE). Seawa e anks
we e main ained a 15±1°C and na u al pho ope iod. E e y wo days sea u chins we e ed wi h mac oalgae
and d egs we e siphoned. Spawning and e ilisa ion we e ca ied ou as desc ibed by (DeMiguel-Jiménez
e al., 2021). Wi hin 30 min a e e ilisa ion, he success ully e ilised eggs we e ans e ed o glass ials
con aining 10 mL o he es solu ions (50 emb yos/mL), capped wi h Te lon lids. Toxici y assays we e
conduc ed in comple e da kness a 20 °C. Game es we e ob ained injec ing 1 mL 0.5M KCl h ough he
pe io al memb ane. Eggs we e sie ed h ough a nylon mesh (100 µm) and main ained in suspension wi h
il e ed sea wa e . Spe m was pippe ed di ec ly om he su ace o males. Quali y assu ance was ca ied
Chap e 4
106
ou by checking game e iabili y (egg oundness and spe m mo ili y) and e ilisa ion a e (>90 % e ilised
eggs) in an in e ed mic oscope. Fe ilisa ion was achie ed by adding a ew d ops o spe m o he egg
suspension. Fe ilised eggs we e ans e ed o glass ials con aining 10 mL o he es solu ions (50
emb yo/mL; 3 eplica es o each condi ion). A e 48 h o exposu e, la ae we e ixed by adding a ew
d ops o 37-38 % o maldehyde and obse ed in an in e ed mic oscope (Nikon Eclipse Ti-2). Eggs we e
coun ed using a Sedgewick- a e coun ing cell (Pyse Op ics, Edenb idge, Uni ed Kingdom). Wi hin 30
minu es, he e ilised egg suspension was dis ibu ed in glass ials (20 mL) con aining a known olume o
es sample (3 mL), assu ing a inal concen a ion o 40 eggs/mL.
4.3. Resul s and discussion
4.3.1. Loading o he O- ings
In he case o he oil dissol ed in me hanol, h ee a iables we e analysed, i.e. he
concen a ion o oil in me hanol, he speed o he shake and he shaking ime. Linea eg ession
me hods (R sc ip in RS udio 2023.06.0) we e applied o a se o polynomic models and he bes one
was:
log ∑𝑃𝐴𝐻 = 𝑏𝑜𝑖𝑙 ·𝑜𝑖𝑙𝑚𝑎𝑠𝑠 + 𝑏𝑟𝑝𝑚 · 𝑟𝑝𝑚 + 𝑏𝑜𝑖𝑙_𝑟𝑝𝑚 ·𝑜𝑖𝑙𝑚𝑎𝑠𝑠 · 𝑟𝑝𝑚 eq. 4.1
Residual s anda d e o : 0.1969 on 6 deg ees o eedom
Mul iple R-squa ed: 0.995, Adjus ed R-squa ed: 0.9925
F-s a is ic: 397.1 on 3 and 6 DF, p- alue: 2.749e-07
boil = 39±4; b pm = 0.0060 ± 0.0006; boil_ pm = -0.10 ±0.01
As also shown in Figu e 4.1, he only signi ican a iables we e he concen a ion o oil in
me hanol and he shaking speed (P (>| | <1E-4) bu no he shaking ime.
PAHs oxici y a aqueous solubili y using passi e dosing and sea u chin emb yos bioassay as complimen a y ools
107
Figu e 4.1. PAH loading in O- ings as a unc ion o he oil mass dissol ed in MeOH and he shaking
speed (260 and 600 pm).
As a esul , 0.05 g o oil pe mL o MeOH, 600 pm, and 48 hou s we e selec ed as he mos
sui able condi ions o loading he O- ings, and hey we e subsequen ly used in u he expe imen s.
This pa e n was also obse ed o 1-Me hylnaph halene and 2-Me hylnaph halene, he main PAHs
ound in he mix u e.
The me hanol/O- ing mass a io was hen e alua ed a di e en imes (24-72 hou s) and he
esul s ob ained as sum o PAHs concen a ions we e i ed o di e en models including squa e e ms
and in e ac ions. The bes model was:
⬚∑𝑃𝐴𝐻 = 𝑏0+ 𝑏1· 𝑡 + 𝑏2· 𝑡2 eq 4.2
Residual s anda d e o : 1.69 on 2 deg ees o eedom
Mul iple R-squa ed: 0.991, Adjus ed R-squa ed: 0.982
F-s a is ic: 109.8 on 2 and 2 DF, p- alue: 0.009025
b0 = 24.6±0.8, b1 = 23.1±1.7; b2 =-9.6±1.7
Chap e 4
108
showing ha only ime was he signi ican a iable while he olume o me hanol was no signi ican .
In Figu e 4.2 can be seen he i o ha unc ion. The e o e, an in e media e oil/O- ing a io o 3 was
conside ed a good balance and ega ding he shaking ime, 50 hou s seem o be enough o achie e
he sa u a ion o he O- ing.
Figu e 4.2. Sum o PAHs concen a ions in he e alua ion o me hanol/O- ing a io a di e en imes
(24, 48 and 72 h).
In he case o he O- ings loaded di ec ly wi h he oils, he a io o oil pe O- ing was s udied
du ing 24, 48 and 72 h. The bes model was:
⬚∑𝑃𝐴𝐻 = 𝑏𝑚𝑎𝑠𝑠 · 𝑚𝑎𝑠𝑠 + 𝑏2· 𝑡2 eq 4.3
Residual s anda d e o : 137.2 on 2 deg ees o eedom
Mul iple R-squa ed: 0.969, Adjus ed R-squa ed: 0.938
F-s a is ic: 31.3 on 2 and 2 DF, p- alue: 0.031
bmass = 276±73
PAHs oxici y a aqueous solubili y using passi e dosing and sea u chin emb yos bioassay as complimen a y ools
109
and he esul s ob ained in e ms o sum o he PAHs concen a ions a e included in Figu e 4.3. In his
case, he only signi ican e m was he mass o oil (p ob( ) = 0.06) bu no he shaking ime.
Figu e 4.3. Sum o PAHs concen a ions in he s udy o he a io (0.9 e sus 1.75 g o oil pe O- ing)
o oil pe O- ing du ing 24, 48 and 72 h.
The e a e mul iple s udies using his ype o sys em o passi e dosing o no pola o ganic
compounds (Kow 3.3-6.4). The p ocedu es o loading he ings a e mul iple, such as he e apo a ion
o he sol en sa u a ed wi h PAHs (B own e al., 2001; Maye e al., 1999), whose p oblem is he
c ys allisa ion o he compounds, he exposu e o he passi e dispense s in he con amina ed medium
i sel , al hough i equi es a long exposu e ime as well as p esen ing he p oblem o dependence on
he medium and subjec o he a ia ion o he concen a ion in i (Claessens e al., 2015). The
a o emen ioned phenomena dec ease he loading o he compounds on he O- ings. The me hod
used by Smi h, o ins ance (Smi h e al., 2010d), includes he pa i ioning o PAHs be ween me hanol
and he passi e dispense (231 mg PDMS O- ings). This app oach ensu es ha he passi e dispense

Chap e 4
110
is no a ec ed by he swelling and can be easily washed away wi h wa e . In his s udy, he
concen a ions we e ob ained by applying he abo e me hod o 72 hou s a 21 °C. Nex , we will
p oceed by delica ely cleaning he ings using a lin - ee issue. This impo an s ep aims o ensu e
ha he e a e no aces o me hanol wha soe e . The ings will hen be ully imme sed in Milli-Q
wa e , e ec i ely elimina ing any emaining impu i ies. Finally, he ings we e imme sed in wa e o
check he concen a ion ob ained, which was 1.5 mg/L o phenan h ene and 30 mg/L o
naph halene, espec i ely. This s udy also epo s he s abili y o all compounds, excep o
naph halene, likely due o i s high solubili y and high ola ili y. In his s udy, he ob ained
concen a ions a e lowe compa ed o p e ious s udies. This can likely be a ibu ed o he di e en
olumes used (20 mL s. 1 mL) and he di e en empe a u es applied (20 °C s. 37 °C). Mo eo e ,
he sal ing ou e ec has been epo ed in mul iple s udies, di ec ly a ec ing he pa i ioning o he
compounds in he medium (Whi ehouse, 1984).
4.3.2. S abili y o he WAFs
A e conside ing he loading p ocedu e, which p oposed di ec ly loading he O- ings wi h oil
as he op imal app oach, we conduc ed a s udy o analyse he s abili y o he WAFs p epa ed using
his me hod. In his case, as desc ibed be o e, h ee WAFs we e p epa ed wi h one O- ing and he
wa e concen a ion was moni o ed a each sample by SPME. The ime p o ile o he WAFs is shown
in Figu e 4.4.
PAHs oxici y a aqueous solubili y using passi e dosing and sea u chin emb yos bioassay as complimen a y ools
111
Figu e 4.4. S abili y e alua ion o h ee di e en O- ings (A, B and C) du ing 68 hou s ( op) and a
zoom on he op pla eau ( ime < 60 h) (bo om).
I we ocus on he ini ial pla eau, we can see ha he concen a ion o he h ee WAFs was
s able wi hin he unce ain y o 2 imes he s anda d de ia ion uni s. This pla eau las ed up o 54
hou s, as show in Figu e 4.4 (bo om).
Chap e 4
112
4.3.3. Toxici y assessmen
To assess he sui abili y o PAHs-loaded O- ings o bioassays, we ha e selec ed he sea u chin
emb yo es (SET). This es has been ex ensi ely s udied a he Plen zia Ma ine S a ion (PiE) (Al a ez-
Mo a e al., 2022) and has been speci ically employed o e alua e he oxici y o oils. In his case, gi en
ha he sea u chin emb yos a e exposed o a 48-hou pe iod, u ilizing p eloaded O- ings seems o
be a mo e sui able app oach o conduc ing his bioassay, as opposed o using WAFs.
In o de o assess he sui abili y o his passi e dosing app oach, we conduc ed an ini ial es
o e alua e he compa ibili y o he ba e O- ings used in he assay wi h he O- ings ha we e loaded
di ec ly in oil. In Figu e 4.5 we can see he compa ison o he con ol samples (n=4) and he ba e O-
ings (n = 9). This compa ison was ca ied ou wi h he ggs a splo lib a y in R (Pa il, 2021) and in his
case, he pa ame ic op ion (S uden - ) was implemen ed since bo h se s o da a we e no mally
dis ibu ed acco ding o he Shapi o-Wilk es (p. le el > 0.1). As shown in Figu e 4.5, he size
di e ence (µm) be ween he con ols and he ba e O- ings was no signi ican , and he e o e, we can
assume ha he O- ing do no show any oxic e ec in his bioassay.
In he same expe imen s, when oil-loaded O- ings we e employed (da a no shown) he la ae
did no de elop and he e o e he oxic e ec was 100 % le hal. In ac , he emb yos we e ully
unde eloped. Consequen ly, we le aside his way o loading PAHs and es ed he me hanol dilu ed
oil me hod.
In Figu es 4.6, we show he compa ison o WAF 5 % and WAF 25 % wi h he me hanol-dilu ed
O- ings. As men ioned be o e, we ca ied ou he compa ison using he gg s a s plo lib a y in R and
conside ing a pa ame ic es .
PAHs oxici y a aqueous solubili y using passi e dosing and sea u chin emb yos bioassay as complimen a y ools
113
Figu e 4.5. Compa ison o con ol se o samples and ba e O- ings. As shown, he obse ed
di e ence was no s a is ically signi ican (S uden - , p- alue > 0.05).
As shown in Figu e 4.6 A, in he case o he WAF-5 % we can highligh wo esul s. On he one
side, he signi ican di e ences we e obse ed wi h he con ol bu he O- ings and WAFs o each oil
we e ully equi alen . Howe e , hough WAF samples a e sys ema ically lowe han he O- ings, he
di e ences we e s a is ically negligible.
When WAF-25 % samples we e es ed he esul s we e e y simila o he ones desc ibed
be o e as can be seen in Figu e 4.6 B. In his case he di e ences we e also obse ed when he WAFs
(IFO and MGO) o he O- ings (MGO) we e compa ed o he con ols. In his pa icula case, bo h
WAFs and O- ing om MGO we e conside ed signi ican ly oxic when compa ed o he con ols. As
be o e, howe e , bo h O- ings and WAFs show equi alen pa e ns.

Quan i ica ion and
dis ibu ion o PAHs in
mussels in A c ic egions
5
Quan i ica ion and dis ibu ion o PAHs in mussels in A c ic egions
123
5.1. In oduc ion
Polycyclic a oma ic compounds make up a ange o o ganic compounds ha a e p oduced
bo h na u ally and an h opogenically. They a e gene a ed by he incomple e combus ion o o ganic
ma e and eleased in o he en i onmen . These compounds a e in oduced in o he en i onmen in
nume ous ways, such as ehicle combus ion, indus ial emissions, oil spills, i es, olcanic e up ions,
and domes ic ac i i ies (Abdel-Sha y and Mansou , 2016). Because o hei hyd ophobic na u e, hese
compounds end o accumula e in sedimen s and bio a, posing an en i onmen al p oblem o bo h
he ecosys em and humans. Wa e sys ems se e as a ese oi o hese compounds, especially in
coas al egions. This phenomenon can be a ibu ed o he combined impac o human ac i i ies and
he in lux o i e s, which se e as channels o ca ying hese subs ances o he ocean.
Fo ha eason, some o ganisms a e used as "sen inels" o bioindica o s o pollu ion s a us.
One o hese widely used is he mussel, speci ically he specie My ilius (de Souza e al., 2024). As hey
ely on wa e il a ion o hei su i al, hey accumula e a wide ange o o ganic compounds and
minuscule suspended pa icles in hei adipose issue. Analysis o PAHs in mussels p o ides aluable
spa io- empo al in o ma ion and helps o iden i y po en ial sou ces o hyd oca bon con amina ion.
In his sense, nume ous s udies ha e been conduc ed using mussels in moni o ing p og ams,
signi ican ly con ibu ing o ou comp ehension o PAH dis ibu ion dynamics and hei p esence in
ma ine en i onmen s. Mo eo e , mul iple s udies ha e compa ed he p esence and dis ibu ion o
PAHs, e ealing a signi ican a iabili y. These wo ks shed ligh on he unique impac o local
an h opogenic ac i i ies, hyd ological p ocesses, and en i onmen al condi ions (Roldán-Wong e al.,
2020; Wolska e al., 2012). One example is he s udy conduc ed by Bauma d (Bauma d e al., 1998)
Chap e 5
124
in he Medi e anean Sea, whe e hey de ec ed PAH concen a ions anging om 25 o 80 ng/g in
mussels collec ed a a ious si es. In con as , a o he si es, such as San os es ua y in B azil, hey
epo ed highe PAHs le els anging be ween 88 and 988 ng/g. (de Souza e al., 2024). These esul s
emphasize he spa ial he e ogenei y o PAH pollu ion and highligh he need o egion-speci ic
managemen s a egies o minimize en i onmen al impac s. Resea ch has e ealed ha mussels and
o he o ganisms om A c ic egions con ain de ec able le els o PAHs, al hough he concen a ions
a e lowe compa ed o mo e indus ialized a eas (Poulsen e al., 2021). Fo ins ance, ecen s udies
(Poulsen e al., 2021) ha e e ealed PAH concen a ions in mussels collec ed om G eenland anging
om 28 o 311 ng/g d.w., indica ing he a - eaching anspo and deposi ion o PAH in pola egions.
A c ic egions possess unique cha ac e is ics, ende ing hem ex emely sensi i e and ulne able
ecosys ems o o ganic pollu an s. Besides, he eme gence o new shipping lanes may ampli y he
en i onmen al isks associa ed wi h hese egions.
Wi hin his con ex , he objec i e o his s udy was o conduc a ho ough compa a i e analysis
o he le els o PAHs in mussels collec ed om di e en sampling loca ions along he No wegian
coas , wi h a pa icula emphasis on he No h Sea egions. Mo eo e , he elucida ion o he spa ial
dis ibu ion, sou ces and ecological impac s o PAH pollu ion was also ca ied ou .
5.2. Expe imen al sec ion
5.2.1. Chemicals and eagen s
Mix s anda d solu ion o 18 Polycyclic A oma ic Hyd oca bons (PAHs) CRM47543: luo ene (F),
phenan h ene (P), an h acene (An ), luo an hene (F), py ene (Py ), benz[a]an h acene (BaA),
Quan i ica ion and dis ibu ion o PAHs in mussels in A c ic egions
125
ch ysene (Ch ), benzo[k] luo an hene (BkF), benzo[a]py ene (BaP), indeno[1,2,3-cd]py ene (IPy ),
dibenzo[a,h]an h acene (DBahA) and benzo[g,h,i]pe ylene (BghiP) was pu chased om Supelco
(Belle on e,PA, USA). A mix u e o 7deu e a ed compounds [No wegian S anda d (S-4124-200-T):
naph halene-d8, byphenyl-d10, phenan h ene-d10, py ene-d10, benzo[a]an h acene-d12,
benzo[a]py ene-d10, benzo[ghi]pe ylene-d12 was adqui ed om Chi on (T ondheim, No way). n-
Alkano Mix (49452-U, C7-C40 Sa u a ed Alkanes S anda d) was pu chased om Supelco. mussel issue
S anda d Re e ence Ma e ial 2977 (Pe na pe na, edible b own mus-sel) we e p o ided by he Na ional
Ins i u e o S anda ds andTechnology (NIST, Gai he sbu g, MD, USA).
Me hanol, hexane, isop opanol, e hyl ace a e, oluene and dichlo ome hane (HPLC g ade, 99.9
%) we e pu chased om Mac on (Radno , USA). Helium wi h 99.999 % pu i y was pu chased om
Messe (Ba celona, Spain). Silica gel used in he clean-up p ocedu e was pu chased om Supelco and
anhyd ous sodium sulpha e om P obus (Ba celona, Spain).
5.2.2. Sampling and sample p e ea men
The collec ion o mussels (My ilus edulis) o wo di e en sizes (small: 2–3 cm and la ge: 3.5–
4.5 cm) was conduc ed ac oss di e en si es o he No h Sea du ing he au umn o 2016 and 2017,
as desc ibed in Table 5.1. The mussels we e aken om he i s me e o he lowe in e idal zone
and anspo ed o he labo a o y unde ambien condi ions. Whole mussel samples we e ozen and
subsequen chemical analysis o so issues was ca ied ou .

Chap e 5
126
Table 5.1. Coun y, loca ion, and sampling si e ype o collec ed mussels du ing au umn o 2016 and
2017 (Beni o e al., 2022).
Coun y
Loca ion
La i ude
Longi ude
Sampling si e ype
Ge many
Konigsha en
55.0423740
8.4491020
Mussel bed
Ge many
Eckwa de ho ne
53.5203010
8.2318160
Rock b eakwa e
Sco land
S . And ews
56.3336020
-2.7761730
Rocky beach
Sco land
Lei h
55.9773590
- 3.140404
Rocky beach
Iceland
Ha jo du
64.3581540
- 21..486458
Rocky beach
Iceland
Reykja ik (po )
64.1556050
-21.939218
Rock wall
No way
Oslo (Malmøya)
59.8738960
10.7577430
Floa ing je y
No way
Oslo (D øbak)
59.6158890
10.6520070
Rocky beach
No way
T ondheim (po )
63.4426920
10.4254940
Pylons
No way
T ondheim (WWTP)
63.4448670
10.3413310
Rocky beach
No way
T ondheim (Rissa)
63.5617530
9.8997760
Pylons
No way
T omsø (po )
69.6541770
18.9684590
Conc e e su ace
No way
T omsø (aqua ium)
69.6420890
18.9463900
Rocky beach
No way
S alba d (Longyea byen)
78.2360810
15.6064820
Pylons
5.2.3. Analy ical p o ocol
The analysis o mussel issues was based on Na a o e al.’s p ocedu e (Na a o e al., 2009).
B ie ly, mussels be ween 0.25-0.5 g ( eeze-d ied samples) we e accu a ely weighed using Falcon
essels, and deu e a ed PAHs solu ion o known concen a ion was added as su oga e oge he wi h
Quan i ica ion and dis ibu ion o PAHs in mussels in A c ic egions
127
5 mL o ace one as ex ac an . PAHs ex ac ion was pe o med using an ul asound homogenize
SONOPULS HD 2070 (Bandelin elec onic GMBH & Co. KG, Be lin, Ge many) a 45 % powe (maximum
powe 70 W) o 2 minu es. The ex ac s we e hen sonica ed and il e ed h ough Millex® HV PVDF
0.45 µm (Millipo e, Ca ig wohill, I eland) il e s, and a e he addi ion o nea ly 1 mL o iso-oc ane
we e concen a ed o ~0.5 mL, unde a ni ogen s eam using a Tu boVap LV, Zyma k, Ba celona,
Spain. The ex ac s we e subsequen ly cleaned-up using 5 g-Flo isil ca idges (Sigma-Ald ich, San Luis,
Misu i, USA) p e iously condi ioned wi h n-hexane, and elu ed wi h 25 mL o n-hexane: oluene 75:25
mix u e. Subsequen ly, hey we e concen a ed o d yness, edissol ed in iso-oc ane and kep a −20
°C in he da k un il he analysis ia gas ch oma og aphy-mass spec ome y (GC-MS).
5.2.4. Ins umen al analysis
The analysis o ex ac s was ca ied ou wi h he gas ch oma og aph model 6890N, coupled o
a Model 5975 MS de ec o (Agilen Technologies, Cali o nia, USA). The de ec o was ope a ed in
selec ed ion moni o ing (SIM) mode and a DB-5MS+DG ch oma og aphic column (Agilen
Technologies, 30 m x 0.25 mm, 0.25 μm) was used wi h He as ca ie gas. T ans e line, ion sou ce and
quad upole analyse empe a u es we e main ained a 300, 230 and 150 °C, espec i ely. He was used
as ca ie gas a 1.3 mL/min o low and 2 µL we e injec ed by spli less mode a 300 °C. The ollowing
empe a u e p og am was used: 100 °C o 2 min; amp a 16 °C /min o 240 °C and hold 2 min; amp
a 4 °C/min o 300 °C and hold 25 min.
5.3. Resul s and discussion
5.3.1. Me hod pe o mance and quali y con ol/quali y assu ance (QC/QA)
Fo ex e nal calib a ion, s anda d solu ions we e p epa ed by weighing in a concen a ion
Chap e 5
128
ange o 1 o 2000 ng/g, hus, ins umen al limi s o de ec ion (LOD: 0.6-3 ng/g) we e es ima ed as
he lowes concen a ion de ec ed in he h ee injec ion eplica es (all he calib a ion le els we e
injec ed by iplica e), and in he case o ins umen al quan i ica ion limi s (LOQ: 2-10 ng/g), as he
lowes concen a ion de ec ed wi h a ela i e s anda d de ia ion (RSD) o less han 25 % and a
closeness o he eal concen a ion alues be ween 75 – 125 %.
Ex ac ions we e pe o med in iplica e o calcula e p ecision in e ms o p ocedu al
epea abili y and ela i e s anda d de ia ions, RSDs<25 % we e ob ained in all he cases. P ocedu al
blanks we e also analysed by iplica e o check o po en ial c oss-con amina ion o con amina ion
h ough he p ocess and no signi ican (a eas o peaks in sample/blank a io>10) analy es peak
ch oma og aphic a eas we e de ec ed in any o hem. Besides, he a e age signal (n=3) o he
p ocedu al blanks plus h ee o en imes i s s anda d de ia ion was used o calcula e he p ocedu al
limi o de ec ion (LODp o: 2-9 ng/g) and p ocedu al limi o quan i ica ion (LOQp o: 6-30 ng/g)
espec i ely.
All he samples we e spiked a 1,000 ng/g concen a ion le el wi h a su oga e mix u e
con aining deu e a ed PAHs (see sec ion 5.2.1) o absolu e eco e ies co ec ion. A ma ix-ma ched
calib a ion app oach be ween he analy es p ocedu al LOQs and 949 ng/g le el, was also buil wi h
he same objec i e (appa en eco e y de e mina ion). All he compounds showed appa en
eco e ies be ween 40 % and 80 % using bo h app oaches. Consequen ly, he su oga e co ec ion
app oach was used in he quan i a i e analysis o all he mussel samples. Fo he e i ica ion o he
me hod, he analysis o he S anda d Re e ence Ma e ial 2977 was ca ied The ob ained
concen a ion alues o e e ence ma e ial we e in ag eemen wi h he ce i ied alues, as ob ained
Quan i ica ion and dis ibu ion o PAHs in mussels in A c ic egions
129
in pai ed - es (p- alue > 0.05) (Mille , 1993) .
The ma ix-ma ched calib a ion (949 ng/g) le el was injec ed wice, a he beginning and a he
end o he sequence, in o de o examine possible signal d i . Hexane was injec ed e e y 5 samples
injec ions along he sequence o check o ca yo e . No signal d i o ca yo e was obse ed
h oughou he sequence.
5.3.2. Analysis in eal samples
Table 5.2 shows all he esul s ob ained on he mussels analysed. As can be seen,
phenan h ene, luo ene, and py ene we e he compounds measu ed a highe equencies, indica ing
hem as ubiqui ous con aminan s. Since hey a e ligh e PAHs hey a e less hyd ophobic and mo e
soluble in ma ine wa e han he hea ie ones.
The dis ibu ion o ligh and hea y PAHs in he so issues a e plo ed in Figu e 5.1 oge he
wi h he a io Fluo an hene/ (Fluo an hene+Py ene). As can be seen, he highes concen a ions o
PAHs a e linked o he mos pollu ed si es (i.e. small mussels om he po in T ondheim and mussels
o bo h sizes om he po in T omsø) and he lowes o he a m and e e ence si es. Addi ionally,
highe concen a ions o hea y PAHs (H-PAH, 4 o mo e a oma ic ings) han he ligh ones (L-PAH,
less han 4 a oma ic ings) we e obse ed in all he si es excep in he a m in T ondheim, which
belongs o he one wi h he lowes o al concen a ion.
Chap e 5
136
he samples s udied in his wo k, he chemical scena io appea s o be e y simple and basically
esponds o implici pollu ion le el o he selec ed si es. When he cellula , biochemical and issue-
le el bioma ke s we e conside ed (Beni o e al, 2022) he conclusions la gely coincided wi h he
chemical scena io depic ed.
The analysed mussels displayed a ying deg ees o con amina ion a all he sampling si es. The
mos commonly de ec ed chemical compounds we e phenan h ene, luo ene and py ene. Al hough
he compounds we e de ec ed in all o he samples, he PCA analysis e icien ly dis inguishes be ween
he sampling poin s in con amina ed and non-con amina ed a eas. Fu he mo e, no ela ionship
be ween mussel size and deg ee o con amina ion has been ound, and mussels o any size can be
used o he assessmen o he con amina ion.
5.5. Re e ences
Abdel-Sha y, H.I., Mansou , M.S.M., 2016. A e iew on polycyclic a oma ic hyd oca bons: Sou ce, en i onmen al
impac , e ec on human heal h and emedia ion. Egyp . J. Pe .
h ps://doi.o g/10.1016/j.ejpe.2015.03.011
Bauma d, P., Budzinski, H., Michon, Q., Ga igues, P., Bu geo , T., Bellocq, J., 1998. O igin and Bioa ailabili y o
PAHs in he Medi e anean Sea om Mussel and Sedimen Reco ds. Es ua . Coas . Shel Sci. 47, 77–90.
h ps://doi.o g/10.1006/ECSS.1998.0337
Beni o, D., Paleček, D., Lekube, X., Izagi e, U., Ma igómez, I., Zaldiba , B., So o, M., 2022. Va iabili y and
dis ibu ion o pa asi es, pa hologies and hei e ec on wild mussels (My ilus sp) in di e en
en i onmen s along a wide la i udinal span in he No he n A lan ic and A c ic Oceans. Ma . En i on.
Res. 176, 105585. h ps://doi.o g/10.1016/j.ma en es.2022.105585
de Souza, P.F., da Cunha, D.L., Da lon, S.D.A., Machado, A.R., Gaudie-Ley, L.W., de Ma os, J., da Fonseca, E.M.,
2024. Bioaccumula ion o PAHs in ma ine bi al es o he San os Es ua y (B azil) associa ed wi h he
e alua ion o human consump ion. Ma . Pollu . Bull. 199, 115900.
h ps://doi.o g/10.1016/J.MARPOLBUL.2023.115900

Quan i ica ion and dis ibu ion o PAHs in mussels in A c ic egions
137
Mille , J.C., 1993. Es adís ica pa a química analí ica, 2a ed. ed. Addison-Wesley Ibe oame icana, Wilming on,
Delawa w.
Na a o, P., E xeba ia, N., A ana, G., 2009. De elopmen o a ocused ul asonic-assis ed ex ac ion o polycyclic
a oma ic hyd oca bons in ma ine sedimen and mussel samples. Anal. Chim. Ac a 648, 178–182.
h ps://doi.o g/10.1016/j.aca.2009.06.062
Poulsen, R., G a e , T.K.O., Ta a a, A., Bensen, H.K., Gunna sen, K.C., Dico á, K., Nielsen, N.J., Ch is ensen, J.H.,
2021. A case s udy o PAH con amina ion using blue mussels as a bioindica o in a small G eenlandic
ishing ha bo . Ma . Pollu . Bull. 171, 112688. h ps://doi.o g/10.1016/J.MARPOLBUL.2021.112688
Roldán-Wong, N.T., Kidd, K.A., Ceballos-Vázquez, B.P., Ri e a-Camacho, A.R., A ellano-Ma ínez, M., 2020.
Polycyclic a oma ic hyd oca bons (PAHs) in mussels (Modiolus capax) om si es wi h inc easing
an h opogenic impac in La Paz Bay, Gul o Cali o nia. Reg. S ud. Ma . Sci. 33, 100948.
h ps://doi.o g/10.1016/J.RSMA.2019.100948
Wolska, L., Mechlińska, A., Rogowska, J., Namieśnik, J., 2012. Sou ces and a e o PAHs and PCBs in he ma ine
en i onmen . C i . Re . En i on. Sci. Technol. h ps://doi.o g/10.1080/10643389.2011.556546
De elopmen o an
analy ical me hod o he
simul aneous de e mina ion
o 50 semi- ola ile o ganic
con aminan s in was ewa e s
6
De elopmen o an analy ical me hod o he simul aneous de e mina ion o 50
141
6.1. In oduc ion
The widesp ead use o e e yday consume p oduc s and indus ial p oduc ion has led o a ise
in he emission o a ious con aminan s in o he en i onmen (González-Gaya e al., 2021). Thus, a
signi ican amoun o p io i y and eme ging pollu an s, some o hem conside ed pe sis en o ganic
pollu an s (POPs), a e being eleased in o he aqua ic en i onmen . These subs ances ha e
de imen al e ec s on he ecosys em, causing habi a des uc ion, a dec ease in biodi e si y, and
accumula ion in he ood chain, ul ima ely a ec ing many op p eda o s (Lepom e al., 2009). Among
hese con aminan s, we can highligh a di e se g oup o compounds called semi- ola ile o ganic
compounds (SVOCs) cha ac e ized by low wa e solubili y, high lipophilici y, and high oxici y. Mos
SVOCs a e non-pola compounds, which exhibi haza dous e ec s and low mobili y in aqueous media
leading o he accumula ion in biological issues and many o he en i onmen al compa men s, such
as sedimen s (Camacho-Jiménez e al., 2023). In his g oup, we can ind se e al ypes o pollu an s
such as polycyclic a oma ic hyd oca bons (PAHs), polychlo ina ed biphenyls (PCBs), ph hala e es e s,
o ganochlo ine pes icides, and o he en i onmen al endoc ine dis up o s (Li e al., 2018).
In he las decade, was ewa e ea men plan s (WWTPs) ha e gained scien i ic a en ion as
a ele an sou ce o an h opogenic compounds o he en i onmen along wi h indus ial discha ges,
land ill leacha es, ag icul u al uno s, hospi al e luen s, aquacul u e e luen s, e c. Despi e ongoing
e o s o upg ade was ewa e echnologies o inc ease hei e iciency and hus educe he
en i onmen al impac o he eleased wa e s, many con en ional ea men s (e.g. ac i a ed sludge
sys ems, ad ance oxida ion p ocedu es, Ac i a ed Sludge (CAS)) implemen ed in WWTPs we e no
designed o elimina e hose compounds and hus, hund eds o compounds a e con inuously eleased

Chap e 6
142
in o he en i onmen eaching aqua ic ecosys ems (Lindholm-Leh o e al., 2016; Mijangos e al.,
2018).
The p esence o SVOCs in ea ed e luen s om WWTPs is s ill a challenge o e ec i e wa e
quali y managemen . These compounds may pe sis h ough con en ional ea men p ocesses, such
as sedimen a ion, il a ion, and disin ec ion, esul ing in e luen discha ges ha s ill con ain
signi ican concen a ions o con aminan s. Addi ionally, he e is conce n abou po en ial ad e se
e ec s on human heal h and aqua ic ecosys ems due o con inuous exposu e o hese subs ances
h ough d inking wa e and aqua ic media. Resea ch in o ad anced ea men echnologies, such as
ad anced oxida ion, ac i a ed ca bon adso p ion, and ul a il a ion memb ane, has shown p omise
in e ec i ely emo ing hem om ea ed was ewa e (Besha e al., 2017; Lin e al., 2012). Howe e ,
a be e unde s anding o emo al mechanisms and long- e m e icacy o hese echnologies is
needed o hei indus ial-scale implemen a ion.
Wi hin his con ex , he aim o his wo k was he op imisa ion and alida ion o an analy ical
me hod o he simul aneous analysis o 50 SVOCs (i.e. PAHs, PCBs, ph hala e es e s, pho oini ia o s,
UV il e s, musk ag ances and pes icides) in aqueous samples ia gas ch oma og aphy coupled mass
spec ome y (GC–MS) based on esea ch g oup’s p e ious expe ience (Lopez-He guedas e al., 2022;
Zia us a e al., 2015). The ac o s a ec ing compounds’ p econcen a ion using solid-phase based
ex ac ion (i.e., elu ion and e apo a ion s eps) we e e alua ed in o de o imp o e he ex ac ion
yield. Once he analy ical me hod was alida ed, he p esence o he a ge con aminan s and, hus,
he e ec i eness o he ea men s, a CAS ea men , and an al e na i e seconda y was ewa e
ea men based on MBR memb anes, was e alua ed wi h he e luen samples om he la ge WWTP
o he Basque Coun y (Galindo, Biscay).
De elopmen o an analy ical me hod o he simul aneous de e mina ion o 50
143
6.2. Chemicals and eagen s
The lis o 50 a ge compounds, pu chased om Sigma Ald ich (S . Louis, MO, USA), analysed
in his wo k is p o ided in Table 6.1. The able includes in o ma ion abou he amily hey belong
(PCBs, musk ag ances, insec icides, PAH and ph hala e es e s, e c), names, abb e ia ion, molecula
o mula and molecula weigh , log Kow, supplie , sol en and su oga e used o co ec he eco e y
o each analy e. Se en wo king solu ions o a concen a ion ange o 50–310 mg/g we e p epa ed by
weighing (Sa o ius-S edim, Ba celona, Spain) in isop opanol (99.8 %, Me ck KGaA, Da ms ad ,
Ge many) om he s anda d solu ions included in Table 6.1. F om hose wo king solu ions, a mix u e
solu ion con aining all he analy es (concen a ion o 2 mg/kg) was p epa ed mon hly o alida ion
o he analy ical p ocedu e. All s anda d and wo king solu ions we e kep in he eeze a −20 °C un il
u he use. The p econcen a ion and ex ac ion o he samples was pe o med using home-made
iphasic solid phase ex ac ion (SPE) ca idges. Emp y polyp opylene ca idges (12 mL, Supelco,
Belle on e, PA, USA) we e illed wi h polyp opylene (PP) i s (Supelco) and 250 mg o he ollowing
so ben s: ca ionic exchange (Sep a ZT-WCX, 30 μm, 85 Å, Phenomenex, Cali o nia, USA), anionic
exchange (Sep a ZT-WAX, 30 μm, 85 Å, Phenomenex, Cali o nia, USA) and e e se phase
(Ch omabond©HRX, 85 μm, 55–65 Å, Mache ey-Nagel, Dü en, Ge many) in a 1:1:3 a io, espec i ely.
The sol en s used du ing he SPE s ep we e me hanol (MeOH, HPLC g ade, Mac on Fine Chemicals,
A an o , Poland), e hyl ace a e (E OAc, HPLC g ade, Mac on Fine Chemicals, A an o , Poland),
ammonia (25 % NH3 , Sigma Ald ich), o mic acid (FA, > 98 % pu i y, Pan eac AppliChem, Ba celona,
Spain), hexane (hex, HPLC g ade, 95 %, Mac on Fine Chemicals, A an o , Poland) and oluene ( ol,
HPLC g ade, 99.9 %, Lab-Scan Analy ical Sciences, Gliwice, Poland). All s anda d solu ions and ex ac s
we e shaken wi h a Vo ex agi a o (Reax op, Heidolph, Schwabach, Ge many) be o e using.
Chap e 6
144
De elopmen o an analy ical me hod o he simul aneous de e mina ion o 50
145