Occurence and removal of Persistent, Mobile and Toxic (PMTs) compounds in aquatic environment

Persistent, Mobile and Toxic (PMT) substances represent an emerging class of contaminants characterized by high environmental persistence, strong mobility in water and potential toxicity. Unlike classical bioaccumulative pollutants, PMTs can spread over long distances in aquatic systems and threaten drinking water resources. This study, developed within the PMOC-OCEAN project, investigated the occurrence, environmental risk and photodegradation behaviour of 41 selected PMT compounds in the Guadalete River estuary (SW Spain) and in the effluent of the WWTP serving Jerez de la Frontera. An analytical method based on SPE extraction and UPLC–HRMS detection was validated in Milli-Q water and artificial seawater. Matrix effects were more pronounced in saline conditions, confirming the need for recovery corrections. Eighteen compounds (44%) were detected in river and effluent samples. The WWTP effluent represented the main point source, with the highest concentrations observed near the discharge. Losartan showed the highest levels (up to 2916 ng/L in the river), while additional inputs were associated with port activities and diffuse agricultural sources. Environmental risk assessment was performed using hazard quotients (HQ = MEC/PNEC). Atrazine exceeded the risk threshold (HQ > 1) at several river sites and in the effluent, identifying it as the main ecological risk driver. Although most compounds showed low individual HQ values, the Hazard Index highlighted the relevance of mixture effects in wastewater-impacted areas. Photodegradation experiments under simulated sunlight revealed heterogeneous behaviour. A small fraction of compounds (5%) degraded rapidly, whereas most exhibited low photodegradation rate constants and long half-lives, indicating environmental persistence. The consistency between field occurrence and laboratory photostability reinforces concerns about long-term exposure to highly mobile PMTs. Overall, the results confirm that conventional WWTPs are not specifically designed to remove persistent and mobile micropollutants and underline the need for improved monitoring and advanced treatment strategies.

Le sostanze Persistenti, Mobili e Tossiche (PMT) rappresentano una classe emergente di contaminanti caratterizzata da elevata persistenza ambientale, forte mobilità in acqua e potenziale tossicità. A differenza degli inquinanti classici bioaccumulabili, i PMT possono diffondersi su lunghe distanze nei sistemi acquatici e minacciare le risorse di acqua potabile. Questo studio, sviluppato nell’ambito del progetto PMOC-OCEAN, ha indagato la presenza, il rischio ambientale e il comportamento di fotodegradazione di 41 composti PMT selezionati nell’estuario del fiume Guadalete (Spagna sud-occidentale) e nell’effluente dell’impianto di trattamento delle acque reflue (WWTP) che serve la città di Jerez de la Frontera. Un metodo analitico basato su estrazione in fase solida (SPE) e rilevazione mediante UPLC–HRMS è stato validato in acqua Milli-Q e in acqua marina artificiale. Gli effetti matrice sono risultati più marcati in condizioni saline, confermando la necessità di applicare correzioni basate sui recuperi. Diciotto composti (44%) sono stati rilevati nei campioni fluviali e nell’effluente. L’effluente del WWTP ha rappresentato la principale fonte puntuale, con le concentrazioni più elevate osservate in prossimità dello scarico. Il losartan ha mostrato i livelli più alti (fino a 2916 ng/L nel fiume), mentre ulteriori apporti sono risultati associati alle attività portuali e a fonti diffuse di origine agricola. La valutazione del rischio ambientale è stata effettuata mediante il calcolo dei quozienti di pericolo (HQ = MEC/PNEC). L’atrazina ha superato la soglia di rischio (HQ > 1) in diversi punti del fiume e nell’effluente, risultando il principale fattore di rischio ecologico. Sebbene la maggior parte dei composti abbia mostrato valori individuali di HQ bassi, l’Indice di Pericolo (Hazard Index) ha evidenziato la rilevanza degli effetti di miscela nelle aree influenzate dagli scarichi reflui. Gli esperimenti di fotodegradazione sotto luce solare simulata hanno evidenziato un comportamento eterogeneo. Una piccola frazione di composti (5%) si è degradata rapidamente, mentre la maggior parte ha mostrato basse costanti di fotodegradazione e lunghi tempi di emivita, indicando una marcata persistenza ambientale. La coerenza tra la presenza in campo e la fotostabilità osservata in laboratorio rafforza le preoccupazioni legate all’esposizione a lungo termine a PMT altamente mobili. Nel complesso, i risultati confermano che gli impianti di trattamento convenzionali non sono specificamente progettati per rimuovere micro contaminanti persistenti e mobili e sottolineano la necessità di migliorare il monitoraggio e di implementare strategie di trattamento avanzate.