Determinacion-de-naproxeno-y-su-seguimiento-en-un-humedal-artificial-a-nivel-laboratorio

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UNIVERSIDAD NACIONAL 
AUTÓNOMA DE MÉXICO 
 
 
 
 
PROGRAMA DE MAESTRÍA Y DOCTORADO 
EN CIENCIAS BIOQUÍMICAS 
(Facultad de Química) 
 
 
DETERMINACIÓN DE NAPROXENO Y SU 
SEGUIMIENTO EN UN HUMEDAL ARTIFICIAL A 
NIVEL LABORATORIO 
 
 
 
T E S I S 
 
QUE PARA OBTENER EL GRADO DE: 
 
MAESTRA EN CIENCIAS 
 
P R E S E N T A: 
 
ALEJANDRA GALIOTE FLORES 
 
 
 
 
Tutor: VÍCTOR MANUEL LUNA PABELLO 
 
 
 
 
 
MÉXICO, D. F. MARZO/2012
JURADO DE EXAMEN : 
 
 
PRESIDENTE: Dra. Amelia Farrés Gonzalez-Sarabia 
 
VOCAL: Dr. Roberto Arreguín Espinosa de los Monteros 
 
VOCAL: Dr. Adalberto Noyola Robles 
 
VOCAL: Dr. Manuel Jiménez Estrada 
 
SECRETARIO: Dra. Marcela Ayala Aceves 
 
 
 
 
 
 
 
SITIO DONDE SE DESARROLLÓ EL PRESENTE 
TRABAJO DE INVESTIGACIÓN: 
Laboratorio de Microbiología Experimental, departamento de 
Biología, Facultad de Química, UNAM. 
 
 
ASESOR DEL TEMA : 
Dr. Víctor Manuel Luna Pabello 
 
 
SUPERVISOR TÉCNICO: 
M. en C. Guadalupe Tsuzuki Reyes 
 
 
SUSTENTANTE: 
LBM Alejandra Galiote Flores 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A mi querida familia; mamá 
Catalina, papá Vicente, 
hermanas Emelia, Isabel, 
Rocío y a la memoria de Natali. 
 
 
 
 
Reconocimientos 
 
A mi muy querida amiga y colega Ana Ortega, por sus consejos atinados, por su 
trabajo ingenioso en el laboratorio y por compartir conmigo su interés por la 
investigación en el tratamiento de aguas residuales. 
 
Al Dr. Víctor Luna Pabello, por sus enseñanzas y consejos en el desarrollo de la 
presente tesis. 
 
Al personal de apoyo técnico del Laboratorio de Microbiología experimental; 
maestra Guadalupe Tsuzuki y maestro Luciano Hernandez. 
 
A la Dra. Araceli Peña Álvarez, por permitirme realizar en su laboratorio la 
cuantificación de naproxeno y a la maestra Rocío Juárez, por sus enseñanzas 
sobre cromatografía. 
 
A la Dra. Herminia Loza Talavera, por la donación de la cepa de Pseudomonas 
putida KT2440. 
Al Ing. Daniel Martínez Gutiérrez, por su apoyo en el mantenimiento del 
respirómetro. 
Al personal de la planta de tratamiento de aguas residuales de Chapultepec, Sr. 
Trápala, por su apoyo en la toma de muestras. 
 
A los investigadores que, mediante sus comentarios y sugerencias, permitieron el 
mejoramiento de esta tesis: Dra. Carmen Wacher, Dra. Marcela Ayala, Dra. 
Amelia Farrés, Dr. Roberto Arreguín, Dr. Manuel Jiménez y Dr. Adalberto Noyola. 
 
A mis amigos y familia del DF: Raquel, Bedxe, Alma, Ada, Sergio, Sabás, Héctor, 
Benja, Rafa, Mónica, Holdy, Zoila, Manuel, Paty Segura, doña Ángela, Daniel, 
Goya, Silvia y Alex. 
 
A Leticia García, por su apoyo en los procesos administrativos. 
 
Se hace reconocimiento también, al apoyo económico recibido por el CONACYT 
(Becario 226164), así como al proporcionado a través del PROYECTO PAPIIT - 
IT103312-3 y PAIP 6190-14 (VMLP 2011-2012). 
 
 
Contenido 
ÍNDICE DE FIGURAS ................................................................................................................ I 
ÍNDICE DE TABLAS ................................................................................................................ IV 
ABREVIATURAS .................................................................................................................. VI 
GLOSARIO .......................................................................................................................... VIII 
RESUMEN .............................................................................................................................. 1 
ABSTRACT ............................................................................................................................ 2 
1. INTRODUCCIÓN ............................................................................................................. 3 
2. HIPÓTESIS Y OBJETIVOS ............................................................................................ 4 
2.1. HIPÓTESIS ................................................................................................................... 4 
2.2. OBJETIVO GENERAL ................................................................................................. 4 
2.2.1. OBJETIVOS PARTICULARES ........................................................................................................ 4 
2.3. ESTRATEGIA EXPERIMENTAL ................................................................................. 4 
3. MARCO DE REFERENCIA ............................................................................................. 6 
3.1. SISTEMAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES ..................................... 6 
3.1.1. LOS HUMEDALES ARTIFICIALES ................................................................................................ 10 
3.2. PRESENCIA DE FÁRMACOS EN EL AGUA ........................................................... 15 
 
 
3.2.1. CLASIFICACIÓN DE LOS PPCPS ................................................................................................ 15 
3.2.2. COMPUESTOS FARMACÉUTICOS MÁS CONSUMIDOS EN MÉXICO ..................................................... 17 
3.2.3. COMPUESTOS FARMACÉUTICOS IDENTIFICADOS EN AGUAS RESIDUALES MEXICANAS ............................ 19 
3.3. NAPROXENO ............................................................................................................. 21 
3.3.1. REMOCIÓN DE NAPROXENO EN DIFERENTES MODELOS DE HA ........................................................ 23 
3.3.2. ESTUDIOS DE BIODEGRADACIÓN DE NAPROXENO......................................................................... 27 
3.3.3. ESTUDIOS DE TOXICIDAD DE NAPROXENO EN SOLUCIÓN ................................................................ 32 
4. METODOLOGÍA ............................................................................................................ 34 
4.1. REACTORES TIPO HUMEDAL ARTIFICIAL A NIVEL LABORATOR IO (HANL) .. 34 
4.2. MEDIO NUTRITIVO PARA REACTORES HANL ..................................................... 36 
4.3. SOLUCIONES ESTÁNDAR DE NAPROXENO ........................................................ 38 
4.4. MANEJO Y CONSERVACIÓN DE LAS MUESTRAS DE AGUA ............................ 39 
4.5. CUANTIFICACIÓN DE BACTERIAS ........................................................................ 39 
4.6. EVALUACIÓN DE LA REMOCIÓN DE NAPROXENO EN LOS HANL .................. 40 
4.7. PRUEBAS DE TOXICIDAD EN PSEUDOMONAS PUTIDA KT2440 Y EN 
LACTUCA SATIVA .............................................................................................................. 41 
4.8. TEMPERATURA ........................................................................................................ 44 
4.9. TÉCNICAS ANALÍTICAS .......................................................................................... 44 
4.9.1. PH Y OD ............................................................................................................................ 44 
4.9.2. DEMANDA QUÍMICA DE OXÍGENO ............................................................................................ 45 
4.9.3. RESPIROMETRÍA .................................................................................................................. 45 
 
 
4.9.4. CUANTIFICACIÓN DE NAPROXENO POR CG-EM .......................................................................... 48 
4.10. ANÁLISIS ESTADÍSTICO ........................................................................................ 50 
5. RESULTADOS Y DISCUSIÓN ..................................................................................... 51 
5.1. MADURACIÓN DE LOS SISTEMAS TIPO HANL .................................................... 51 
5.2. REMOCIÓN DE NAPROXENO EN SISTEMAS DE HANL ...................................... 54 
5.2.1. PARÁMETROS FÍSICOQUÍMICOS DELAGUA EN LOS REACTORES TIPO HANL ........................................ 57 
5.2.2. CUANTIFICACIÓN DE BACTERIAS MESÓFILAS AEROBIAS Y DEL GÉNERO PSEUDOMONAS EN EL EFLUENTE ... 61 
5.2.3. BIODEGRADACIÓN DE NAPROXENO POR RESPIROMETRÍA .............................................................. 64 
5.3. TOXICIDAD DEL NAPROXENO EN SOLUCIÓN ACUOSA. ................................... 71 
5.3.1. EFECTO DE CALIDAD DEL EFLUENTE EN LA GERMINACIÓN DE LECHUGA ............................................. 71 
5.3.2. TOXICIDAD DE NAPROXENO EN BACTERIAS ................................................................................. 77 
6. CONCLUSIONES .......................................................................................................... 80 
7. PERSPECTIVAS ........................................................................................................... 81 
8. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................................. 82 
9. APÉNDICE .................................................................................................................... 88 
9.1. APÉNDICE A .............................................................................................................. 88 
9.1.1. DEMANDA TEÓRICA DE OXÍGENO (DTO) .................................................................................. 88 
9.1.2. CURVA DE CALIBRACIÓN DE DQO ............................................................................................ 88 
9.1.3. CURVA DE MCFARLAND ........................................................................................................ 91 
9.1.4. INÓCULO DE LODOS PARA PRUEBAS DE CONSUMO DE OXÍGENO ...................................................... 92 
9.1.5. PRUEBAS RESPIROMÉTRICAS ................................................................................................... 93 
 
 
9.1.6. CURVA DE CALIBRACIÓN PARA CG-EM ..................................................................................... 96 
9.1.7. CUANTIFICACIÓN DE PSEUDOMONAS SP. EN INÓCULO DE LODOS ACTIVADOS DE CHAPULTEPEC ............. 98 
9.1.8. LAVADO DE MATERIAL DE VIDRIO ............................................................................................. 98 
9.2. APÉNDICE B .............................................................................................................. 99 
9.2.1. TEMPERATURA PROMEDIO DE LOS REACTORES PLANTADOS Y NO PLANTADOS, DURANTE LA ETAPA DE 
ADAPTACIÓN ................................................................................................................................... 99 
9.2.2. VARIACIÓN DEL PH DE LOS REACTORES, PLANTADOS Y NO PLANTADOS DURANTE LA ETAPA DE ADAPTACIÓN.
 99 
9.2.3. VARIACIÓN DEL OD DE LOS REACTORES, PLANTADOS Y NO PLANTADOS DURANTE LA ETAPA DE 
ADAPTACIÓN. ................................................................................................................................. 100 
9.2.4. REMOCIÓN DE MATERIA ORGÁNICA (DQO) EN EL CICLO 4 DEL PERIODO DE ADAPTACIÓN.................... 100 
9.2.5. REMOCIÓN DE MATERIA ORGÁNICA (DQO) EN EL CICLO 22 DEL PERIODO DE ADAPTACIÓN. ................. 100 
9.2.6. EFICIENCIA DE REMOCIÓN DE MASAS DEL BLOQUE 1. .................................................................. 101 
9.2.7. LOS DATOS DE EFICIENCIA DE REMOCIÓN DE MASAS DEL BLOQUE 2 ............................................... 102 
9.2.8. EFECTO DEL TIEMPO EN LA EFICIENCIA DE REMOCIÓN DE MASA. .................................................... 103 
9.2.9. VARIACIÓN DE LA TEMPERATURA DEL AGUA DE LOS HANL, BLOQUE 1. ........................................... 104 
9.2.10. VARIACIÓN DE LA TEMPERATURA DEL AGUA DE LOS HANL, BLOQUE 2. ......................................... 104 
9.2.11. VARIACIÓN DEL PH DEL AGUA DE LOS HANL, BLOQUE 1. ........................................................... 105 
9.2.12. VARIACIÓN DEL PH DEL AGUA DE LOS HANL, BLOQUE 2. ........................................................... 106 
9.2.13. CUANTIFICACIÓN DE BACTERIAS MESÓFILAS AEROBIAS, TIEMPO INICIAL. ........................................ 107 
9.2.14. CUANTIFICACIÓN DE BACTERIAS MESÓFILAS AEROBIAS, DÍA 7. ..................................................... 108 
9.2.15. CUANTIFICACIÓN DE BACTERIAS MESÓFILAS AEROBIAS, TIEMPO FINAL. .......................................... 108 
9.2.16. CUANTIFICACIÓN DE BACTERIAS MESÓFILAS AEROBIAS, TIEMPO FINAL. BLOQUE 2. .......................... 109 
9.2.17. CUANTIFICACIÓN DE BACTERIAS DEL GÉNERO PSEUDOMONAS SP EN EL EFLUENTE DE REACTORES TIPO 
HANL. 109 
9.2.18. EFECTO DEL ESTÁNDAR NAPROXENO EN LA LONGITUD DEL HIPOCÓTILO. ........................................ 110 
9.2.19. EFECTO DEL ESTÁNDAR NAPROXENO EN LA LONGITUD DE LA RADÍCULA. ........................................ 110 
9.2.20. EFECTO DEL AGUA NUTRITIVA SIN NAPROXENO EN LA LONGITUD DEL HIPOCÓTILO, ANTES Y DESPUÉS DE 
HABER PASADO POR LOS REACTORES TIPO HANL. ................................................................................... 111 
 
 
9.2.21. EFECTO DEL AGUA NUTRITIVA SIN NAPROXENO EN LA LONGITUD DE LA RADÍCULA, ANTES Y DESPUÉS DE 
HABER PASADO POR LOS REACTORES TIPO HANL. ................................................................................... 111 
9.2.22. TOXICIDAD DE NAPROXENO ENTRE GRUPOS DE HANL AL FINAL Y AL PRINCIPIO DEL TRATAMIENTO, 
EVALUACIÓN SOBRE LA LONGITUD DEL HIPOCÓTILO. ................................................................................ 112 
9.2.23. TOXICIDAD DE NAPROXENO ENTRE GRUPOS DE HANL AL FINAL Y AL PRINCIPOIO DEL TRATAMIENTO, 
EVALUACIÓN SOBRE LA LONGITUD DE LA RADÍCULA. ................................................................................ 113 
9.2.24. COMPARACIÓN DE LA LONGITUD DEL HIPOCÓTILO ENTRE LOS DIFERENTES GRUPOS DE HANL AL FINALIZAR 
LA PRUEBA. .................................................................................................................................... 115 
9.2.25. COMPARACIÓN DE LA LONGITUD DE LA RADÍCULA ENTRE LOS DIFERENTES GRUPOS DE HANL AL FINALIZAR 
LA PRUEBA. .................................................................................................................................... 115 
 
 
 
 
 
 
i 
Índice de figuras 
Figura 1. Clasificación de humedales artificiales (Tomado y modificado de Kaldlec et al., 
2008). .............................................................................................................................. 10 
Figura 2. Humedal artificial subsuperficial de flujo vertical a escala piloto, ubicado en 
Xochimilco. (Ramírez-Carrillo et al., 2009) ....................................................................... 12 
Figura 3. Ácido clofíbrico ................................................................................................. 16 
Figura 4. Consumo de fármacos en México (IMSS) en comparación con el consumo en 
países europeos. Datos del año 2004 (Tomado y modificado de Siemens et al., 2008). .. 18 
Figura 5. Compuestos derivados del metabolismo de naproxeno en humanos (Aresta et 
al., 2006) .......................................................................................................................... 22 
Figura 6. Convergencia de vías de degradación de varios compuestos aromáticos hacia 
catecol, se señala la hipótesis de que el naproxeno podría degradarse a naftaleno. ....... 29 
Figura 7. Vía metabólica de represión catabólica por carbono (Tomado y modificado de 
Görke y Stülke, 2008). ..................................................................................................... 31 
Figura 8. Dimensiones de los reactores HAnL En A, se muestran un diagrama con las 
dimensiones de los reactores. En B, se muestra una fotografía de un reactor. .............. 34 
Figura 9. Arreglos de las unidades experimentales. ......................................................... 35 
Figura10. Curso experimental de evaluación de remoción de naproxeno ....................... 40 
Figura 11. Protocolo experimental de toxicidad en lechugas. ........................................... 44 
Figura 12. Elementos del respirómetro AER-200 (Polyscience 5005). ............................. 46 
Figura 13. Fotografías de los reactores tipo HAnL.. ......................................................... 51 
Figura 14. Disminución de la DQO después de un periodo de adaptación de 15 días (ciclo 
4) y de 3 meses (ciclo 22). ............................................................................................... 53 
Figura 15. Eficiencia de remoción de masa de naproxeno (las diferencias significativas 
entre grupos se marcan con letras, donde p< 0.05). ........................................................ 55 
 
 
ii 
Figura 16. Concentración de naproxeno en los efluentes. Sólo hubo diferencia 
estadísticamente significativa (p=0.05) entre el grupo 3 y 4 del bloque 1. ........................ 56 
Figura 17. Temperatura promedio del agua de los HAnL. ................................................ 58 
Figura 18. Promedio de valores de pH del agua de los HAnL. Las diferencias significativas 
se marcan con letras (p=0.05). ........................................................................................ 59 
Figura 19. Variación en el tiempo de la concentración de OD. Panel superior, resultados 
del bloque 1, panel inferior, resultados del bloque 2. ....................................................... 60 
Figura 20. Disminución de la DQO en el tiempo. ............................................................. 61 
Figura 21. Cuantificación de bacterias mesófilas aerobias.. ............................................. 62 
Figura 22. Cuantificación de bacterias mesófilas aerobias y de Pseudomonas sp. en los 
efluentes del al tiempo final del experimento Bloque 2. ................................................... 64 
Figura 23. Reactores de prueba respirométrica después del experimento de consumo de 
oxígeno en presencia de un inóculo de lodos activados. ................................................. 65 
Figura 24. Curvas de remoción de naproxeno a partir de respirogramas ......................... 67 
Figura 25. Cuantificación de bacterias mesófilas aerobios en los reactores de prueba 
respirométrica, al inicio y al final (33 días). ...................................................................... 69 
Figura 26. Porcentaje de germinación de lechugas.. ....................................................... 72 
Figura 27. Efecto de los efluentes de los HAnL en la longitud de hipocótilo y radícula de 
semillas de lechuga. ........................................................................................................ 73 
Figura 28. Efecto de 5 mg/L de naproxeno (estándar) en la longitud de hipocótilo y 
radícula ............................................................................................................................ 73 
Figura 29. Efecto del agua después de haber pasado por un humedal, en ausencia de 
naproxeno. ....................................................................................................................... 74 
Figura 30. Comparación de la toxicidad de los efluentes de los reactores tipo HAnL contra 
un control positivo (influente con naproxeno 5 mg/L) que no pasó por un HAnL. . .......... 75 
 
 
iii 
Figura 31. Comparación del efecto de los efluentes de los grupos con naproxeno contra 
el efluente del grupo 1A (sin naproxeno). ......................................................................... 76 
Figura 32. Efecto de diferentes dosis de naproxeno en la proliferación de Pseudomonas 
putida KT2440. ................................................................................................................ 78 
Figura 33. Curva de calibración para datos de DQO ....................................................... 91 
Figura 34. Curva de calibración de McFarland. ................................................................ 91 
Figura 35. Densidad de bacterias mesófilas aerobias obtenidas por diferentes extractos de 
lodos activados. ............................................................................................................... 93 
Figura 36. Verificación del mismo paso de oxígeno a través de las celdillas del 
respirómetro previo a la validación del sistema respirométrico.. ...................................... 94 
Figura 37. Respirograma de validación del sistema respirométrico.. ................................ 95 
Figura 38. Verificación del mismo paso de oxígeno a través de las celdillas del 
respirómetro previo al ensayo de biodegradación de naproxeno por cometabolismo con 
inóculo de lodos activados.. ............................................................................................. 95 
Figura 39. Curva de calibración de naproxeno por CG-EM. ............................................. 97 
Figura 40. Cuantificación de bacterias mesófilas aerobias y de Pseudomonas sp. en una 
muestra de lodos activados de la PTAR de Chapultepec. ................................................ 98 
 
 
 
 
iv 
Índice de tablas 
Tabla 1. Eficiencias de remoción (en porcentaje) de PPCPs en diversos sistemas de 
tratamiento biológico de agua residual. .............................................................................. 7 
Tabla 2. Categorías de los PPCPs y algunos ejemplos (Daughton y Ternes, 1999; 
Nikolaou et al., 2007; Durán, 2009) .................................................................................. 15 
Tabla 3. Medicamentos indicados en el cuadro básico para el tratamiento de 
enfermedades cardiovasculares, diabetes y cáncer (Consejo de Salubridad General, 
2010) ............................................................................................................................... 17 
Tabla 4. Presencia de fármacos en aguas residuales de México. .................................... 20 
Tabla 5. Uso farmacológico de naproxeno en humanos (Consejo de Salubridad General, 
2010). .............................................................................................................................. 21 
Tabla 6. Propiedades físicas y químicas del naproxeno (Seeber y Hoa, 2010). .............. 23 
Tabla 7. Eficiencia de remoción de Naproxeno a través de diferentes sistemas tipo HA. . 25 
Tabla 8. Estudios sobre biodegradación de naproxeno. ................................................... 27 
Tabla 9. Pruebas toxicológicas fundamentales ................................................................ 32 
Tabla 10. Estudios toxicológicos del naproxeno sobre diferentes especies. .................... 33 
Tabla 11. Soluciones Stock de medio nutritivo para HAnL ............................................... 37 
Tabla 12. Proporción de (C:N:P) en el medio nutritivo. .................................................... 37 
Tabla 13. Manejo y conservación de muestras de agua. ................................................. 39 
Tabla 14. Condiciones experimentales de pruebas de toxicidad de naproxeno en 
Pseudomonas spp. .......................................................................................................... 42 
Tabla 15. Medio mineral OECD (1992) ............................................................................ 47 
Tabla 16. Condiciones para prueba de Biodegradabilidad 301F ...................................... 47 
Tabla 17. Registro promedio de pH, temperatura y OD del agua durante el periodo de 
adaptación ....................................................................................................................... 52 
 
 
v 
Tabla 18. Comparación de ERM entre el tiempo. ............................................................. 57 
Tabla 19. Comparación de la remoción de naproxeno por respirometría y por CG. ......... 68Tabla 20. Proporción de sustrato y número de microorganismos en los reactores de 
biodegradabilidad. ........................................................................................................... 68 
Tabla 21. Ajuste de datos de toxicidad al modelo de Gompertz. ...................................... 78 
Tabla 22. DTO de las sustancias que se utilizaron en este trabajo. ................................. 88 
Tabla 23. Diluciones de KHP para curva de DQO ............................................................ 89 
Tabla 24. Datos de construcción de curva de DQO. ........................................................ 90 
Tabla 25. Datos de certificado de calibración otorgado por el fabricante. ......................... 94 
Tabla 26. Relación de masa de naproxeno y de su derivado silanizado. ......................... 96 
Tabla 27. Parámetros de integración para cálculo de áreas relativas en el cromatograma
 ........................................................................................................................................ 97 
Tabla 28. Datos de curva de calibración de naproxeno por CG-EM ................................. 98 
 
 
 
 
vi 
Abreviaturas 
AINE Antiinflamatorio no esteroideo 
BHI Medio de cultivo infusión cerebro-corazón 
C:N:P Proporción de carbono, nitrógeno y fósforo 
CaCl2 Cloruro de calcio 
CG Cromatografía de gases 
CO2 Dióxido de carbono 
D.O. Densidad óptica 
DBO Demanda bioquímica de oxígeno 
DQO Demanda química de oxígeno 
DTO Demanda teórica de oxígeno 
EM Espectrometría de masas 
ERM Eficiencia de remoción de masa 
eV Electronvoltio 
FeCl3⋅6H2O Cloruro férrico hexa-hidratado 
HA Humedal (s) artificial (s) 
HAFL Humedal artificial de flujo libre o superficial 
HAFS Humedal artificial de flujo subsuperficial 
HAnL Humedal artificial a nivel laboratorio 
HAP Hidrocarburo aromático policíclico 
HCl Ácido clorhídrico 
ICH Índice de carga hidráulica 
K2HPO4 Fosfato dibásico de potasio 
KH2PO4 Fosfato de potasio monobásico 
KOH Hidróxido de potasio 
MEFS Microextracción en fase sólida 
Met, Metanol 
MgSO4 - 7H2O Sulfato de magnesio hepta-hidratado 
MgSO4⋅7H2O Sulfato de magnesio hepta-hidratado 
MTBSTFA Agente derivatizante, N-(t-butyldimethylsilyl)-N-
methyltrifluoroacetamide. 
Na2HPO4⋅7H2O Fosfato dibásico de potasio hepta-hidratado 
NaCl Cloruro de sodio 
 
 
vii 
NaH2PO4, Fosfato de sodio monobásico 
Nap Naproxeno 
NH4Cl Cloruro de amonio 
O2 Oxígeno molecular 
OD Oxígeno disuelto 
OECD Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económico, por sus 
siglas en inglés (Organization for Economic Co-operation and 
Development) 
PEG Polietilenglicol 
ppb Partes por billón (µg/L) 
PPCPs Productos farmacéuticos y de cuidado personal por sus siglas en 
inglés (pharmaceutical and personal care products) 
ppm Partes por millón (mg/L) 
PTAR Planta de tratamiento de aguas residuales. 
pzc Punto de carga cero. Este parámetro es definido como el valor de pH 
al cual la carga protónica neta de la superficie es igual a cero. 
SI Solución indicadora 
SST Sólidos suspendidos totales 
SV Solución volumétrica 
TRH Tiempo de residencia hidráulica 
UFC/mL Unidades formadoras de colonias por mililitro 
 
 
 
 
viii 
Glosario 
Biodegradabilidad: es la habilidad de una sustancia de sufrir ataque microbiano. 
Biodegradación: es la eliminación de un compuesto orgánico de un ecosistema por la 
actividad metabólica de la bioscenosis presente en el sistema. 
Biomasa: la masa comprendida por los componentes biológicos de un sistema 
Biopelícula (biofilm): es un ecosistema microbiano organizado, conformado por uno o 
varios microorganismos asociados a una superficie viva o inerte, con características 
funcionales y estructura complejas. Los microorganismos secretan una matriz extracelular 
adhesiva protectora. 
Biótico: la parte viva de un sistema; biológico. 
Cometabolismo: proceso en el que un compuesto es degradado por un organismo sin 
obtener energía o sustratos para el crecimiento. El fundamento de este fenómeno 
consiste en que enzimas del inicio de una ruta metabólica (ejemplo, las oxigenasas 
implicadas en el metabolismo aerobio de los hidrocarburos) pueden no tener una 
especificidad demasiado estricta, es decir, la misma enzima puede degradar distintos 
compuestos. De este modo se iniciaría la degradación de un compuesto que no sustenta 
el crecimiento del microorganismo en cuestión. 
Co-sustrato: compuesto químico natural que induce el proceso biodegradativo de un 
compuesto orgánico. 
Demanda química de oxígeno (DQO ): es un parámetro que mide la cantidad de 
sustancias susceptibles de ser oxidadas por medios químicos (dicromato de potasio). Se 
expresa en miligramos de oxígeno diatómico por litro (mg O2/L). 
Demanda teórica de oxígeno (DTO): es la cantidad estequiométrica de oxígeno 
requerida para oxidar completamente un determinado compuesto. 
Efluente: el agua que sale del sistema. 
Fotodegradación: es la ruptura de enlaces químicos por causa de energía radiante. 
Hipocótilo: una parte de la planta que germina de una semilla. El hipocótilo emerge 
elevando el ápice de la plántula (y normalmente también la envoltura de la semilla) sobre 
el nivel del suelo, llevando las hojas embrionarias y la plúmula, que da origen a las 
primeras hojas verdaderas. 
Influente: agua que entra al sistema. 
Ión diagnóstico : pico más alto en un espectrograma. 
Ión molecular: pico con valor más elevado de m/z, el cual corresponde a la molécula 
ionizada sin fragmentar. 
 
 
ix 
Materia orgánica: materia que contiene carbono. 
Planta emergente: planta no leñosa, arraigada en los sitios de agua poco profundos con 
la mayoría de la planta por encima de la superficie de agua. 
Radícula: es la parte de la semilla que emerge primero. Una vez fuera se convierte en la 
auténtica raíz, produciendo pelos absorbentes y raíces secundarias. 
Respirometría: técnica que utiliza un respirómetro para medir la “respiración” de los 
organismos vivos; monitorear las reacciones metabólicas de los microorganismos en un 
medio acuoso, muestras de suelo y composta de plantas y animales. 
Rizoma: tipo de tallo, los rizomas son unos tallos de crecimiento horizontal por debajo de 
la superficie terrestre. De estos tallos salen raíces hacia adentro de la tierra y unos tallos 
herbáceos hacia afuera. 
Tiempo de residencia hidráulica (TRH): es el tiempo promedio que permanecerá el 
agua en el humedal, se expresa como el volumen promedio dividido por la el promedio de 
la velocidad de salida. 
 
Determinación de naproxeno y su seguimiento en un humedal a 
nivel laboratorio. 
 
1 
Resumen 
Se evaluó la eficiencia de remoción de naproxeno utilizando diferentes arreglos de 
humedales artificiales a nivel laboratorio (HAnL). Se emplearon 4 grupos. Grupo (1), de 
configuración completa, que contó con planta (Phragmites australis), material de soporte 
(tezontle) y sistema de recirculación de agua. Los siguientes grupos de configuración 
incompleta: grupo (2), sin planta; grupo (3), sin planta ni sistema de recirculación y grupo 
(4), control negativo, sin planta ni material de soporte ni sistema de recirculación. En total 
se realizaron dos ensayos; primero los denominados bloque 1 y al término del mismo el 
bloque 2 (misma infraestructura). Finalmente, se hicieron pruebas de toxicidad con los 
efluentes en semillas de Lactuca sativa. 
La remoción de naproxeno dependiendo de la configuración de los reactores HAnL no fue 
estadísticamente diferente entre los grupos. El porcentaje de remoción de naproxeno más 
alto fue de 99.94%, que se obtuvo por el grupo 3 del bloque 2, mientras que con la 
condición control (grupo 4) se removió el 75,97%. Los ensayos de biodegradabilidad 
indicaron que el naproxeno (5 mg/L) pudo ser biodegradado, aún como única fuente de 
carbono. Se concluyó que la principal vía de remoción de naproxeno en medio acuoso fue 
por biodegradaciónmicrobiana. Finalmente, los resultados de toxicidad indicaron que los 
efluentes de los HAnL no fueron letales para las lechugas, pues no influyeron en su 
porcentaje de germinación. Sin embargo, se observó una correlación positiva entre la 
concentración de naproxeno y la longitud de la radícula. Este último resultado debe 
tomarse con cuidado, pues aunque parece que el fármaco es benéfico para la 
germinación de las lechugas, también se observó que el simple paso del agua a través de 
un HAnL resulta en una mayor longitud tanto de hipocótilo como de radícula, sugiriendo la 
presencia de algún otro micronutriente. 
 
Determinación de naproxeno y su seguimiento en un humedal a 
nivel laboratorio. 
 
2 
Abstract 
Naproxen removal was evaluated using different design characteristics of constructed 
wetlands at laboratory level (HAnL). Four groups were used: the group 1, named 
complete configuration, It had plants (Phragmites australis), gravel (tezontle) and water 
recirculation system; the group 2 had gravel and recirculation system; the group 3 had 
gravel and, the group 4, named negative control, had neither plants nor gravel nor system 
of recirculation. The removal was evaluated two times: the first denominated block 1 and 
at the end of this, the block 2 (same infrastructure). Finally, the toxicity of their effluents 
was evaluated in Lactuca sativa seeds. 
Naproxen removal depending on the configuration of the HAnL reactors was not 
statistically different between the groups. The best removal of naproxen was 99.94%. This 
percentage was obtained with the group 3 of the block 2. Whereas with the control 
condition (group 4), naproxen was removed just 75.97%. The biodegradability tests 
indicated that naproxen (5 mg/L) could be biodegraded as a sole carbon source. It was 
concluded that the main way of naproxen removal from water was by microbial 
biodegradation. Finally, the toxicity results indicated that the effluents of the HAnL were 
not lethal for the lettuces, because they did not influence its germination percentage. 
Nevertheless, a positive correlation between the concentration of naproxen and the radicle 
length was observed; however, it was also observed that the simple passage of the water 
through a HAnL could to promote a greater length as much from hypocotyl and from 
radicle, suggesting the presence of some other micronutrient. 
Determinación de naproxeno y su seguimiento en un humedal a 
nivel laboratorio. 
 
3 
1. Introducción 
El objetivo de las plantas de tratamiento de aguas residuales se ha enfocado 
principalmente en la eliminación de algunos contaminantes básicos. En México existen 
tres normas que establecen los límites máximos permisibles para garantizar la calidad de 
agua según las condiciones de reusos, la NOM-001, la NOM-002 y la NOM-003 
(SEMARNAT-1996). Estas normas, ajustan sus parámetros de acuerdo a los siguientes 
contaminantes básicos del agua: grasas y aceites, materia flotante, sólidos 
sedimentables, sólidos suspendidos totales, demanda bioquímica de oxígeno (DBO5), 
nitrógeno total, fósforo total, temperatura mayor a 40°C, pH fuera del intervalo 5-10 
unidades, metales pesados, patógenos y parásitos. 
Sin embargo, con el avance en métodos analíticos, se ha podido identificar a una gran 
cantidad de compuestos “nuevos” en el agua residual (Daughton, 2004). El utilizar el 
adjetivo “nuevos” se refiere a su reciente identificación en el ambiente a pesar de que 
algunos han sido usados desde tiempo atrás. Se ha logrado un consenso para llamar a 
esos compuestos como “emergentes”, concepto que también reconoce su impacto en el 
ambiente. Dentro de esa clase de contaminantes de “efectos emergentes” se ha 
clasificado a los productos farmacéuticos y de cuidado personal o PPCPs, por sus siglas 
en inglés (Nikolaou et al., 2007). 
Hay tres razones principales por las que los fármacos representan un interés especial en 
la contaminación del agua: a) se ha observado un incremento en su concentración debido 
a su amplio consumo, b) pueden desarrollar resistencia en los microorganismos (por 
ejemplo, antibióticos) o interacciones de sinergismo entre ellos y c) no son eficientemente 
removidos por las plantas de tratamiento de aguas residuales (Nikolaou et al., 2007; 
Daughton, 2004; Fun, 2006; Fent et al., 2006; Onesios, 2008). 
El presente trabajo de investigación se centró en dos tópicos: investigar la remoción de un 
fármaco en un humedal artificial (HA), que es un sistema de tratamiento de aguas 
residuales y evaluar la toxicidad del agua resultante del tratamiento. 
 
 
Determinación de naproxeno y su seguimiento en un humedal a 
nivel laboratorio. 
 
4 
2. Hipótesis y Objetivos 
2.1. Hipótesis 
La eficiencia de remoción de naproxeno será menor si no están presentes todos los 
componentes de un humedal artificial 
2.2. Objetivo general 
Determinar las eficiencias de remoción de naproxeno en diferentes arreglos de humedales 
artificiales a nivel de laboratorio (HAnL). 
2.2.1. Objetivos particulares 
1. Evaluar el efecto de características físicoquímicas del agua: demanda química de 
oxígeno (DQO), concentración de oxígeno disuelto (OD), pH y temperatura, en la 
remoción de naproxeno. 
2. Cuantificar bacterias mesófilas aeróbicas y del género Pseudomonas sp., en los 
efluentes de los sistemas. 
3. Determinar la biodegradabilidad de naproxeno. 
4. Evaluar la toxicidad de naproxeno en el agua; antes y después su tratamiento en un 
HAnL. 
 
2.3. Estrategia experimental 
La estrategia experimental se dividió en 3 etapas: 
Etapa 1: Establecimiento de condiciones de diseño y ensayos preliminares de arranque 
de los HAnL para permitir la maduración de estos sistemas. 
Etapa 2: Evaluación de la remoción de naproxeno en sistemas de HAnL. En esta etapa se 
evaluó la eliminación de naproxeno (5 mg/L) en agua nutritiva. Se hicieron dos corridas 
consecutivas bajo las mismas condiciones, una en el mes de agosto (bloque 1) y la otra 
en septiembre (bloque 2). Cada bloque tuvo un periodo de operación de 22 días. Durante 
Determinación de naproxeno y su seguimiento en un humedal a 
nivel laboratorio. 
 
5 
este periodo se registraron: pH, temperatura, OD, DQO, se cuantificaron los 
microorganismos y la concentración de naproxeno en el efluente. También se realizaron 
pruebas de biodegradación de naproxeno a nivel matraz. 
Etapa 3: Evaluación del efecto de la calidad de los efluentes en la germinación de semillas 
de lechuga (Lactuca sativa) y evaluación de toxicidad de naproxeno en bacterias 
(Pseudomonas putida KT2440). 
Figura 1. Estrategia experimental 
 
 
Determinación de naproxeno y su seguimiento en un humedal a 
nivel laboratorio. 
 
6 
3. Marco de referencia 
3.1. Sistemas de tratamiento de aguas 
residuales 
Los sistemas de tratamiento de aguas residuales convencionales no se diseñaron para la 
eliminación de fármacos. La atención se centra sólo en algunos constituyentes porque son 
los que influyen en la actividad biológica y la eutrofización de los acuíferos receptores. 
Dentro de los componentes de las aguas residuales considerados para el diseño de las 
plantas de tratamiento se encuentran: (1) materia carbonosa, como carbohidratos, 
proteínas y grasas, (2) nitrógeno, principalmente en la forma de amonio, y (3) fósforo, el 
cual está prácticamente en forma de fosfatos provenientes de desechos humanos y 
detergentes. Sin embargo, esta agua puede contener muchos otros constituyentes de 
naturaleza particulada o disuelta, como los patógenos, lodos, organismos vivos, metales, 
elementos aniones y cationes, entre otros (Duncan y Horan, 2004). 
La presencia de productos farmacéuticos y para el cuidado personal (PPCPs, por sus 
siglas en inglés) son un grupo de compuestos orgánicos emergentes que pueden estar 
presentes en el agua. Aunque su concentración es baja (mg/L – µg/L), en comparación 
con el resto de contaminantes citadosanteriormente, éstos son ubicuos en el ambiente, 
tal vez porque las velocidades de liberación son mayores a las velocidades de su 
transformación (Nikolaou et al., 2007). Actualmente, existen diversos estudios que 
evalúan la remoción de diversos PPCP en los diferentes sistemas de tratamiento de 
aguas residuales. 
Los sistemas para tratar el agua residual pueden clasificarse, de acuerdo a su manera de 
operación, en sistemas biológicos y no biológicos. Dentro del primer grupo se encuentran 
las plantas de tratamiento de lodos activados, los biofiltros y los humedales artificiales. 
Por otro lado, ejemplos de los no biológicos son: floculación-coagulación, sedimentación, 
membranas, Fenton, ozono, entre otros (Metcalf y Eddy, 2003). Estos últimos son menos 
utilizados, en parte por la generación de subproductos. 
Determinación de naproxeno y su seguimiento en un humedal a 
nivel laboratorio. 
 
7 
Matamoros (2009), evaluó la remoción de 13 PPCPs, además de DBO5, SST y NH4
+, en 
diferentes sistemas de tratamiento biológico de aguas residuales, dentro los que se 
incluyeron los HA (Tabla 1). Como era de esperarse, todos los sistemas removieron los 
SST y la DBO5 eficientemente (>95%). La remoción de PPCPs excedió el 80%, para la 
mayoría de los compuestos, y no hubo diferencias significativas en la remoción de los 
PPCP en los diferentes sistemas evaluados. 
Tabla 1. Eficiencias de remoción (en porcentaje) de PPCPs en diversos sistemas de tratamiento 
biológico de agua residual. 
 Biofiltros 
Filtros 
biológicos 
de arena 
HA flujo 
horizontal 
HA flujo 
vertical 
PTAR 
 (lodos 
activados) 
Referencia 
Ácido Salicílico 
 99 
Ternes et al., 2004 a,b 
 96 Matamoros y Bayona, 2006 
 
98 
 
Matamoros et al., 2007 
95 ± 4 95 ± 4 95 ± 4 87 ± 8 
Matamoros et al., 2009 
Ibuprofeno 
 
60-70 Carballa et al., 2004 
 99 
Clara et al., 2005 
 71 Matamoros y Bayona, 2006 
 
 
 
99 
 
Matamoros et al., 2007 
 86 ± 24 65 ± 23 89 ± 8 
Matamoros et al., 2009 
OH-ibuprofeno 
 
75 ± 29 71 ± 27 85 ± 13 
 
Matamoros et al., 2009 
 62 Matamoros y Bayona, 2006 
 99 
Matamoros et al., 2007 
 95 
Buser et al., 1999 
CA-Ibuprofeno 
 95 
Buser et al., 1999 
 
87 
 
Matamoros y Bayona, 2006 
 99 
Matamoros et al., 2007 
62 75 ± 37 81 ± 26 65 ± 32 
Matamoros et al., 2009 
Carbamezepina 
 8 Herberer, 2002 a,b 
 16 Matamoros y Bayona, 2006 
 
26 
 
Matamoros et al., 2007 
 38 ± 27 
Matamoros et al., 2009 
Narpoxeno 
 
82 Herberer, 2002 a,b 
 40-55 
Ternes et al., 2004 a,b 
 85 Matamoros y Bayona, 2006 
 
89 
 
Matamoros et al., 2007 
 65 ± 40 45 ± 52 92 ± 2 
Matamoros et al., 2009 
Diclofenaco 
 
82 21 ± 18 
 
Matamoros et al., 2009 
Determinación de naproxeno y su seguimiento en un humedal a 
nivel laboratorio. 
 
8 
 
La base bioquímica que sustenta el funcionamiento de los procesos biológicos es la 
biodegradación, donde los compuestos orgánicos sirven de fuente de materia y energía 
para los microorganismos heterótrofos, los cuales son un grupo ubicuo y diverso de 
organismos, que en el suficiente tiempo y si las condiciones ambientales son apropiadas, 
utilizarán cualquier tipo de materia orgánica (Duncan y Horan, 2003). Los productos 
finales de la biodegradación son biomasa, CO2, agua, y, en algunos casos, compuestos 
inorgánicos adicionales como amonio y sulfatos. Sin embargo, la biodegradación puede 
ser incompleta, es decir, que el compuesto químico sólo se transforme en otro (Olguín et 
al., 2000). 
A manera de definición general, cuando los compuestos orgánicos funcionan como 
donadores de electrones y cuando el aceptor de electrones está disponible, se llama 
respiración. La naturaleza del aceptor de electrones terminal define el tipo de respiración; 
si es el oxígeno, se llama respiración aerobia, si no es el oxígeno se llama respiración 
anaerobia. Cuando el aceptor terminal de electrones necesita ser generado internamente 
por los organismos, la reacción redox es llamada fermentación. En la fermentación, tanto 
 
15 
 
Matamoros y Bayona, 2006 
 73 
Matamoros et al., 2007 
 
17 Herberer, 2002 a,b 
Ketoprofeno 
 90 
Matamoros et al., 2009 
 38 Matamoros y Bayona, 2006 
 
54 Ternes et al., 2004 a,b 
Cafeína 
67 ± 42 68 ± 27 97 ± 3 99 ± 1 
Matamoros et al., 2009 
 
97 
 
Matamoros y Bayona, 2006 
 99 
Matamoros et al., 2007 
 99 Herberer, 2002a,b 
Metil-
dihidrojasmonato 
98 ± 1 97 ± 5 99 ± 2 99 ± 1 
Matamoros et al., 2009 
 99 Matamoros y Bayona, 2006 
 
99 
 
Matamoros et al., 2007 
 98 
Simonich et al., 2002 
Ácido 
hidroxinámico 
99 ± 1 97 ± 5 95 ± 5 98 ± 2 
 
Matamoros et al., 2009 
 99 
Matamoros et al., 2007 
Oxibenzona 
93 75 ± 20 98 ± 3 98 
Matamoros et al., 2009 
 
97 
 
Matamoros et al., 2007 
 68-69 
Balmer et al., 2005 
Furosemida 
 
71 
 
Matamoros et al., 2009 
Determinación de naproxeno y su seguimiento en un humedal a 
nivel laboratorio. 
 
9 
el donador como el aceptor de electrones son compuestos orgánicos (Duncan y Horan, 
2003). Sin embargo, en ingeniería sanitaria se distinguen tres procesos: aerobios, 
anóxicos y anaerobios, que son un poco diferentes a las definiciones en microbiología. 
Para obtener energía de los compuestos orgánicos, los heterótrofos degradan a éstos en 
una secuencia de rutas metabólicas. En un ambiente acuático, si el oxígeno está 
disponible en el agua, los organismos heterótrofos serán aeróbicos y degradarán algunos 
de los compuestos orgánicos hasta CO2 y H2O, donde el compuesto orgánico participa 
como donador de electrones, y el oxígeno participa como aceptor final de éstos. Cuando 
el OD comienza a terminarse y se desarrollan condiciones anóxicas (no hay presencia de 
OD, pero hay nitrógeno oxidado), entonces algunos organismos heterotróficos pueden 
utilizar al nitrato, en vez de oxígeno, como aceptor final de electrones, reduciendo al 
nitrato a gas nitrógeno. Si tanto el OD como el nitrato empiezan a disminuir, pero el 
sulfato está presente, entonces los microorganismos reductores de sulfato, utilizan a este 
último como aceptor final de electrones (metabolismo anaerobio). El sulfato es reducido a 
sulfuro y ácido sulfhídrico, que además de tener un olor putrefacto también es tóxico para 
muchas formas de vida acuática. Si los compuestos orgánicos de alta energía están aún 
disponibles en el agua, los organismos tienen que generar su propio aceptor de 
electrones internamente con el objetivo de ganar energía de las reacciones redox 
(fermentación). En la fermentación se involucran cuatro grupos principales de 
microorganismos, cada uno con sus reacciones metabólicas únicas: hidrólisis, 
fermentación, acetogénesis y metanogénesis (Young y Cowan, 2004). 
Cuando la energía orgánica llega a cero, la vida heterótrofa cesa. Si la cantidad de 
energía orgánica es baja, ésta puede ser reducida a cero mientras las condiciones 
aeróbicas permanezcan; sin embargo, si la cantidad de materia orgánica es grande, las 
condiciones en el cuerpo de agua pueden cambiar a anaerobias (Duncan y Horan, 2003). 
En los sistemas biológicos de tratamiento de aguas residuales municipales como los lodos 
activados, se distinguen dos categorías básicas de microorganismos; por un lado, los 
heterótrofos ya mencionados y, por otro, los microorganismos nitrificantes litoautótrofos. 
Estos últimos obtienen energía a partir de amonio libre en el agua y lo transforman en 
nitritos y nitratos, y obtienen carbono a partir del CO2 disuelto en el agua. 
 
Determinación de naproxeno y su seguimiento en un humedal a 
 
3.1.1. Los humedales artificiales
Los humedales son zonas pasivas de depuración de agua
de menos de 1 m), con especies vegetales propias de zonas húmedas y en los que éstas, 
el agua, microorganismos, sol, aire y suelo interaccionan simultáneamente en procesos 
físicos, químicos y biológicos.
Los HAson sistemas construidos por el hombre que imitan los procesos de saneamiento 
de los humedales naturales; consisten de una cuenca propiamente diseñada que contiene 
agua, un sustrato, y, comúnmente, especies vegetales vasculares. Esos componentes 
pueden ser manipulados. O
las comunidades microbianas y los invertebrados acuáticos, se desarrollan naturalmente 
(Davis, 1995) 
De acuerdo con Kadlec (2008), existen dos tipos de sistemas de HA: los de flujo 
superficial y los de flujo subsuperficial. Éstos últimos se dividen en dos tipos: horizontales 
y verticales, según sea el sentido de circulación del agua (
 
Figura 1 . Clasificación de humedales 
Determinación de naproxeno y su seguimiento en un humedal a 
nivel laboratorio.
10 
Los humedales artificiales 
Los humedales son zonas pasivas de depuración de agua poco profundos (normalmente 
de menos de 1 m), con especies vegetales propias de zonas húmedas y en los que éstas, 
el agua, microorganismos, sol, aire y suelo interaccionan simultáneamente en procesos 
físicos, químicos y biológicos. 
nstruidos por el hombre que imitan los procesos de saneamiento 
de los humedales naturales; consisten de una cuenca propiamente diseñada que contiene 
agua, un sustrato, y, comúnmente, especies vegetales vasculares. Esos componentes 
pueden ser manipulados. Otros componentes importantes de los humedales, como son 
las comunidades microbianas y los invertebrados acuáticos, se desarrollan naturalmente 
De acuerdo con Kadlec (2008), existen dos tipos de sistemas de HA: los de flujo 
e flujo subsuperficial. Éstos últimos se dividen en dos tipos: horizontales 
y verticales, según sea el sentido de circulación del agua (Figura 1). 
. Clasificación de humedales artificiales (Tomado y modificado de Kaldlec 
Determinación de naproxeno y su seguimiento en un humedal a 
nivel laboratorio. 
poco profundos (normalmente 
de menos de 1 m), con especies vegetales propias de zonas húmedas y en los que éstas, 
el agua, microorganismos, sol, aire y suelo interaccionan simultáneamente en procesos 
nstruidos por el hombre que imitan los procesos de saneamiento 
de los humedales naturales; consisten de una cuenca propiamente diseñada que contiene 
agua, un sustrato, y, comúnmente, especies vegetales vasculares. Esos componentes 
tros componentes importantes de los humedales, como son 
las comunidades microbianas y los invertebrados acuáticos, se desarrollan naturalmente 
De acuerdo con Kadlec (2008), existen dos tipos de sistemas de HA: los de flujo 
e flujo subsuperficial. Éstos últimos se dividen en dos tipos: horizontales 
 
artificiales (Tomado y modificado de Kaldlec et al ., 2008). 
Determinación de naproxeno y su seguimiento en un humedal a 
nivel laboratorio. 
 
11 
Los HA de flujo subsuperficial (HAFS) son lechos excavados poco profundos con una 
barrera que impide la infiltración hacia el subsuelo. Están rellenos de un material granular 
(matriz, material de empaque o de soporte), a través del cual circula el agua sin aflorar a 
la superficie. Por su parte, en los HA de flujo superficial o libre (HAFL) el agua tiene 
contacto directo con el aire (Kadlec et al., 2008). 
La característica más distintiva de los HA es la presencia de plantas. Los HAFL pueden 
tener plantas flotantes, emergentes y sumergidas. Sin embargo, en los HAFS sólo puede 
haber plantas emergentes (Kadlec et al., 2008). En la actualidad este tipo de sistemas son 
preferidos pues requieren menor espacio y no generan malos olores ni propagación de 
mosquitos (García et al., 1997). 
Para su estudio, se divide a los HAFS en sus tres componentes: el medio de soporte, los 
microorganismos y la vegetación (Figura 2). El material de soporte participa en la 
remoción de contaminantes mediante procesos de filtración y adsorción, además de servir 
de sitio de alojamiento de microorganismos. Las características del material que conforma 
el lecho (tamaño de partícula y material) en conjunto con la red radicular de las plantas, 
integran la hidráulica. Algunos de los materiales más utilizados son: tezontle, arena 
granular fina, caliza, arenilla, arcilla, esquisto y cieno (Sánchez, 2009). 
Existen varios materiales que pueden ser utilizados para construir los HA. La elección de 
alguno se basa en sus propiedades físicas y químicas: porosidad, tipo de carga, y 
diámetro. De acuerdo con los trabajos realizados en el laboratorio de Microbiología 
Experimental (Facultad de Química, UNAM), en donde se realizó el presente proyecto de 
investigación, se ha utilizado al tezontle principalmente (Ramírez-Carrillo, 2009 y 
Sánchez, 2009). Éste es un material ampliamente distribuido en México, es económico y 
ha demostrado ser adecuado en el funcionamiento de los HA. La composición elemental 
del tezontle es; O, Si, Al, Ca, C, Fe, Mg, y Na; sus principales componentes minerales son 
anortita, cristobalita, diópsido, forsterita, quartz y hematita (López-Muñoz et al., 2009). 
Normalmente se utiliza con un diámetro (d10) de 3 mm, que al alcanzar una alta porosidad 
(> 50%) provee un mayor volumen de trabajo y una mayor área de contacto para 
interaccionar con diferentes compuestos y para la formación de biopelícula (Ramírez-
Carrillo et al., 2009). 
Determinación de naproxeno y su seguimiento en un humedal a 
nivel laboratorio. 
 
12 
Un aspecto importante es la capacidad de adsorción de estos materiales de empaque, 
ésta se puede determinar por su valor pzc (punto de carga cero). Este parámetro es 
definido como el valor de pH al cual la carga neta de la superficie es igual a cero. A 
valores donde el pH<pHpzc la superficie presentará un predominio de cargas positivas, y 
por lo tanto habrá un intercambio aniónico, mientras que a pH>pHpzc la superficie 
presentará un predominio de cargas negativas y por lo tanto habrá un intercambio 
catiónico. El pzc del tezontle natural está cerca de pH 10.8 lo cual indica que, a pH=7, al 
cual operan los humedales artificiales, el tezontle se comporta como un intercambiador 
aniónico (López et al., 2009). 
 
Figura 2. Humedal artificial subsuperficial de fluj o vertical a escala piloto, ubicado en Xochimilco. 
(Ramírez-Carrillo et al. , 2009) 
El componente vegetal que se utiliza es un tipo especial de macrófitos, los helófitos. Estas 
plantas son capaces de arraigar en suelos encharcados, con una parte sumergida y otra 
aérea o emergente. Los helófitos más usados en depuración son aneas (Typha), carrizos 
(Phragmites), juncos (Juncus), Scirpus, Carex, etc. La vegetación presente en los 
humedales cumple varias funciones: a) proporcionar superficie para la formación de 
biopelícula, b) facilitar la filtración y la adsorción de constituyentes del agua residual como 
fósforo y nitrógeno, c) mejorar la transferencia de oxígeno al cuerpo de agua, provocando 
Material de 
empaque Aspersores de 
flujo vertical 
Componente 
vegetal 
Determinación de naproxeno y su seguimiento en un humedal a 
nivel laboratorio. 
 
13 
así que los microorganismos aerobios aumenten la actividad de los ciclos biogeoquímicos, 
promoviendo la degradación de materia orgánica y las reacciones de nitrificación-
desnitrificación (Kadlec et al., 2008; Brix, 1994) y d) inducir la degradación de diferentes 
compuestos aromáticos policíclicos, pues liberan sustratos como carbohidratos, 
aminoácidos, aromáticos, ácidos orgánicos, volátiles y vitaminas que estimulan la 
liberación de enzimas por parte de los microorganismos presentes (Kamath et al, 2004). 
Las reacciones biológicas que permiten la eliminación de la materia orgánica en los 
humedales se llevan a cabo por la actividad de microorganismos (biodegradación), por 
muchos considerados como el componente más importante (Onesios et al., 2008). Dado 
el arreglo de un humedal, se presentan condiciones tanto aerobias, en las zonas cercanas 
a la rizósfera, como anaerobias, en zonas alejadas de las plantas y de la superficie. Por lo 
tanto puede habertanto biodegradación aerobia como anaerobia (Kadlec et al., 2008). 
Aunque aún no se conocen los procesos involucrados en la remoción de varios 
compuestos, incluyendo los fármacos, se considera que éstos dependen del 
funcionamiento de los HA. Entre los parámetros más importantes están: el régimen de 
alimentación (tiempo de reacción), el comportamiento cinético de los microorganismos, los 
procesos de transferencia de materia y, la transferencia y difusión de oxígeno dentro del 
sistema radicular (Fenoglio-Limón et al., 2001). 
a) Tiempo de reacción: es un parámetro que afecta la eficiencia del proceso. 
Si es corto, la materia orgánica no se remueve totalmente (eficiencias bajas) y si 
es demasiado largo pueden presentarse periodos de ayuno que disminuyen la 
actividad de los microorganismos (Buitrón y Moreno, 2004). Las formas de 
evaluarlo es mediante el tiempo de residencia hidráulico (TRH) y el índice de carga 
hidráulica (ICH). El primero es el promedio de tiempo que el agua permanece en el 
humedal, se expresa como el promedio del volumen dividido por el promedio de la 
velocidad de flujo de salida. En los humedales de flujo vertical, el TRH puede tener 
una duración de horas, sin embargo en los de flujo horizontal oscila en días 
(Matamoros et al., 2009). Por su parte, el ICH se refiere a la carga en un volumen 
de agua por unidad de área del humedal (Davis, 1995). 
b) Comportamiento cinético de los microorganismos: los microorganismos 
incluyen bacterias, levaduras, hongos, protozoarios y algas. La actividad 
Determinación de naproxeno y su seguimiento en un humedal a 
nivel laboratorio. 
 
14 
microbiológica transforma un gran número de sustancias orgánicas e inorgánicas 
en sustancias inocuas o insolubles y altera las condiciones redox de los sustratos, 
por lo tanto afecta la capacidad de los proceso de los humedales (Davis, 1995). 
Las poblaciones microbianas se ajustan a los cambios que se presenten en el agua. 
Algunas transformaciones son aeróbicas (requieren oxígeno) mientras otros son 
anaerobios (toman lugar en ausencia de oxígeno libre). Muchas especies bacterianas son 
facultativas anaerobias, esto es, que son capaces de vivir bajo condiciones aerobias y 
anaerobias en respuesta a los cambios ambientales. Además, los microorganismos 
pueden incrementar en masa de manera rápida cuando hay materia orgánica disponible, 
pero si las condiciones ambientales no son adecuadas, pasarán a un estado quiescente 
(dormancia) y pueden permanecer así durante varios años. También pueden ser 
afectadas por sustancias tóxicas, como los pesticidas y los metales pesados (Davis, 
1995). 
El pH y la temperatura son factores importantes que determinan el crecimiento de los 
microorganismos. En los HA el pH se mantiene estable, entre 7 y 8. Muchas enzimas 
tienen una actividad óptima a pH neutro y la actividad aumenta o disminuye con la 
variación correspondiente a su pH óptimo (Rittmann y McCarty, 2001). La temperatura 
determina la velocidad de las reacciones biológicas, además, modifica la velocidad de 
transferencia de oxígeno dentro del reactor. Se ha observado que a mayor temperatura 
mayor es la capacidad degradadora de los microorganismos presentes; el rango de 
temperatura evaluado se encuentran entre 7.0 y 31.8 °C (Hijosa-Valsero et al., 2010). 
c) Procesos de transferencia de materia: desde un punto de vista temporal, la 
vida requiere un continuo aporte tanto de energía como de materia para 
mantenerse. Las materias que pasan a través de un sistema vivo son 
principalmente: los macronutrientes con carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O), 
nitrógeno (N) y fósforo (P); pero también forman parte una variedad de 
micronutrientes orgánicos e inorgánicos. Si la cantidad de esta materia disminuye, 
entonces, la cantidad de vida, en el sentido de masa de organismos vivos, 
también disminuye (Duncan y Horan, 2003). 
d) Transferencia y difusión de oxígeno dentro del sistema radícula: el OD, es 
un elemento necesario en los sistemas aerobios. Los microorganismos aerobios 
Determinación de naproxeno y su seguimiento en un humedal a 
nivel laboratorio. 
 
15 
son aquéllos que realizan sus funciones de crecimiento en ambientes con más del 
21% de OD en relación a la saturación (Madigan et al., 1997). Los HA pueden 
operar tanto bajo condiciones aerobias como anaerobias, y esta modalidad 
depende del tipo de diseño. Por ejemplo, los HAFS de flujo horizontal presentan 
más zonas anaerobias que los de flujo vertical (Matamoros et al., 2009). 
3.2. Presencia de fármacos en el agua 
3.2.1. Clasificación de los PPCPs 
Para su estudio, los PPCPs se pueden dividir en dos categorías: los productos 
farmacéuticos y las sustancias de cuidado personal. En la Tabla 2, se muestran algunos 
ejemplos de éstos, mismos que han sido identificados en las aguas residuales. 
Tabla 2. Categorías de los PPCPs y algunos ejemplos (Daughto n y Ternes, 1999; Nikolaou et al. , 2007; 
Durán, 2009) 
Categoría Ejemplos 
 
FÁRMACOS (con prescripción para humanos y uso veter inario) 
Antibióticos 
Trimetoprim, eritromicina, lincomicina, sulfametoxasol, 
ofloxacina, clortetraciclina, oxytetraciclina, streptomicina, 
flumequina, cirpofloxacina, penicilina, amoxicilina, 
spiramicina. 
Analgésicos y 
antiinflamatorios 
Ácido acetilsalisílico, codeína, ibuprofeno, acetaminofén, 
diclofenaco, metamizol, indometacina, naproxeno, fenazona. 
Fármacos de uso psiquiát rico Diazepam, carbamazepina, mianserina. 
Terapéuticos para tratamiento 
de cáncer Ciclofosfamida, ifosfamida. 
Diuréticos Furosemida 
Reguladores lipídicos Bezafibrato, ácido clofíbrico, ácido fenofíbrico, gemfibrozil. 
ββββ-bloqueadores Metoprolol, propranolol, nadolol, atenolol, sotalol, betaxolol. 
Esteroides y hormonas 
relacionadas 
Estrona, 17-β-estradiol, estriol, 17-α-etinil estradiol, 
dietilestilbestrol, acetato de dietilestilbestrol. 
 
PRODUCTOS PARA CUIDADO PERSONAL 
Fragancias y Cosméticos Almizcles nitro (almizcle de xileno, almizcle de cetona) y 
policíclicos (galaxolide, tonalide) 
Bloqueadores de sol 2-fenilbenzimidazol-5-ácido sulfónico, 
Determinación de naproxeno y su seguimiento en un humedal a 
 
Categoría 
Repelentes de insectos 
Agen tes de diagnóstico 
Antisépticos 
Subproductos de la 
desinfección 
Nutracéuticos 
 
La presencia de fármacos en aguas residuales tratadas fue repo
USA en 1976. Este trabajo fue publicado por Garrison, quien detectó ácido clofíbrico a 
concentraciones de 0.8 a 2 
clofibrato, pertenece a la categoría de reguladores li
disminuye el ritmo de síntesis de las lipoproteínas y lípidos mayores. Este compuesto 
posee una estructura química simple (
complejo y poco conocido (Yañez 
Las sustancias farmacéuticas y sus metabolitos llegan al agua residual a través de varias 
rutas: a) eliminación a través de orina y heces fecales después del consumo
humanos y animales; b) la inadecuada disposición de los fármacos caducos; c) los 
efluentes de aguas residuales de los procesos manufactureros y d) los derrames 
accidentales (Kasprzyk-Hordern 
Determinación de naproxeno y su seguimiento en un humedal a 
nivel laboratorio.
16 
Ejemplos 
2-fenilbenzimidazol, Benzofenona, alcanfor metilbencilidano
 N,N-dimetitoluamida 
 Iopromida, iopomidol, diatrizoato. 
Triclosán, clorofeno 
Subproductos de la 
Trihalometanos, bromoácidos, bromoaldehidos.
Vitaminas 
La presencia de fármacos en aguas residuales tratadas fue reportada por primera vez en 
USA en 1976. Este trabajo fue publicado por Garrison, quien detectó ácido clofíbrico a 
concentraciones de 0.8 a 2 µg/L (Fent et al., 2006). El ácido clofíbric
pertenece a la categoría de reguladores lipídicos, es un fármaco hipolipemiante; 
disminuye el ritmo de síntesis de las lipoproteínas y lípidos mayores. Este compuesto 
posee una estructura química simple (Figura 3) y su mecanismo de acción es muy 
poco conocido (Yañez et al., 1975). 
 
Figura 3. Ácido clofíbricoLas sustancias farmacéuticas y sus metabolitos llegan al agua residual a través de varias 
rutas: a) eliminación a través de orina y heces fecales después del consumo
humanos y animales; b) la inadecuada disposición de los fármacos caducos; c) los 
efluentes de aguas residuales de los procesos manufactureros y d) los derrames 
Hordern et al., 2009). 
Determinación de naproxeno y su seguimiento en un humedal a 
nivel laboratorio. 
fenilbenzimidazol, Benzofenona, alcanfor metilbencilidano 
Trihalometanos, bromoácidos, bromoaldehidos. 
rtada por primera vez en 
USA en 1976. Este trabajo fue publicado por Garrison, quien detectó ácido clofíbrico a 
., 2006). El ácido clofíbrico, también llamado 
pídicos, es un fármaco hipolipemiante; 
disminuye el ritmo de síntesis de las lipoproteínas y lípidos mayores. Este compuesto 
) y su mecanismo de acción es muy 
Las sustancias farmacéuticas y sus metabolitos llegan al agua residual a través de varias 
rutas: a) eliminación a través de orina y heces fecales después del consumo por los seres 
humanos y animales; b) la inadecuada disposición de los fármacos caducos; c) los 
efluentes de aguas residuales de los procesos manufactureros y d) los derrames 
Determinación de naproxeno y su seguimiento en un humedal a 
nivel laboratorio. 
 
17 
3.2.2. Compuestos farmacéuticos más consumidos en México 
La presencia de fármacos en el agua residual está relacionada en gran medida con su 
consumo (Seeber y Hoa, 2010). En este sentido, para el caso de México, existen dos 
grupos, el primero representado por aquellos fármacos que no requieren de receta médica 
para su consumo y, en el segundo grupo, aquellos fármacos que están en la lista de 
tratamiento para las principales causas de muerte. Dentro del primer grupo se encuentran 
los antibióticos, analgésicos y antiinflamatorios; mientras que en el segundo grupo, 
fármacos utilizados para enfermedades cardiovasculares, diabetes y cáncer (Wirtz, et al., 
2008). Algunos ejemplos de estos últimos se enlistan en la Tabla 3. 
Tabla 3. Medicamentos indicados en el cuadro básico para el tratamiento de enfermedades 
cardiovasculares, diabetes y cáncer (Consejo de Sal ubridad General, 2010) 
Padecimiento Tratamiento farmacológico (nombre genérico) 
Enfermedades 
Cardiovasculares 
Amlodipino, captopril, clortalidona, digoxina, enalapril, epinefrna, 
felodipino, hidralazina, metoprolol, nifedipino, pentoxifilina, sales de 
potasio, propranolol, trinitrato de glicerilo, adenosina, amiodarona, 
carvenidol, clonidina, clpidogrel, diazóxido, diltiazem, dobutamina, 
dopamina, efedrina, estreptoquinasa, irbesartán, isoprenalina, lidocaína, 
verapamilo, warfarina. 
Diabetes Glibenclamida, tolbutamida, acarbosa, pioglitazona, rosiglitazona, 
vildagliptina, exenatida, metformina. 
Cáncer Bevacizumab, ácido folínico, ácido zoledrónico, alemtuzumab, amifostina, 
anastrozol, aprepitant, bcg inmunoterapéutico, bicalutamida, bleomicina, 
bortezomib, busulfán, capecitabina, carboplatino, carmustina, cetuximab, 
ciclofosfamida, cisplatino, citarabina, clodronato disódico, clorambucilo, 
cultivo bcg, dacarbazina, dactinomicina, dasatinib, filgrastim, flutamida, 
gefitinib, gemcitabina, glicofospéptica, mesna, nilotinib, ondansetrón, 
paclitaxel, pemetrexed, sunitinib, rituximab, procarbazina, pegfilgrastim, 
oxaliplatino, tamoxifeno, terazosina, vinblastina, vincristina, vinorelbina. 
La mayor parte de estudios, tipo artículos arbitrados, sobre consumo de fármacos están 
relacionados con antibióticos, fármacos para síntomas de diarrea, analgésicos, vitaminas 
y jarabes para gripa y tos. Sin embargo, no hay reportes sobre aquéllos utilizados para 
las enfermedades crónicas como la diabetes, tumores malignos y enfermedades 
cardiovasculares, que encabezan la lista de mortalidad en México (Wirtz, et al., 2008). 
En la Figura 4 se muestra el consumo de algunos fármacos por la población mexicana en 
comparación con el de países europeos. De esta gráfica se puede deducir, en parte, por 
Determinación de naproxeno y su seguimiento en un humedal a 
 
qué los países europeos analizan la presencia de ibuprofeno en diferen
ellas el agua residual. 
Según lo reportado por Siemens (2008), los tres principales compuestos farmacéuticos 
consumidos por la población mexicana en el año 2004 (datos obtenidos sólo por el IMSS) 
fueron: naproxeno (80 toneladas), clari
toneladas). El primero y el último son antiinflamatorios, mientras que el segundo es un 
antibiótico. 
Figura 4 . Consumo de fármacos en México (IMSS) en comparaci ón con el consumo en paíse
europeos. Datos del año 2004 (Tomado y modificado d e Siemens 
Por otro lado, con respecto al consumo de fármacos indicados para el tratamiento de 
diabetes tipo 2, se ha reportado que el mercado de los agentes hipoglucemiantes, en 
general, tiene una tendencia en ascenso con un incremento de 141% desde 1993 al 2003. 
Las combinaciones sulfonilureas/biguanidas son los agentes hipoglucemiantes más 
vendidos en el mercado mexicano. De estas combinaciones glibenclamida/metformina es 
la que tiene mayor porcentaje de participación y ventas más estables que fluctúan de 
54.98% en 1999 al 69.1% en el 2003 (Altagracia 
Determinación de naproxeno y su seguimiento en un humedal a 
nivel laboratorio.
18 
qué los países europeos analizan la presencia de ibuprofeno en diferen
Según lo reportado por Siemens (2008), los tres principales compuestos farmacéuticos 
consumidos por la población mexicana en el año 2004 (datos obtenidos sólo por el IMSS) 
fueron: naproxeno (80 toneladas), claritromicina (60 toneladas) e ibuprofeno (20 
toneladas). El primero y el último son antiinflamatorios, mientras que el segundo es un 
. Consumo de fármacos en México (IMSS) en comparaci ón con el consumo en paíse
europeos. Datos del año 2004 (Tomado y modificado d e Siemens et al
Por otro lado, con respecto al consumo de fármacos indicados para el tratamiento de 
diabetes tipo 2, se ha reportado que el mercado de los agentes hipoglucemiantes, en 
iene una tendencia en ascenso con un incremento de 141% desde 1993 al 2003. 
Las combinaciones sulfonilureas/biguanidas son los agentes hipoglucemiantes más 
vendidos en el mercado mexicano. De estas combinaciones glibenclamida/metformina es 
or porcentaje de participación y ventas más estables que fluctúan de 
54.98% en 1999 al 69.1% en el 2003 (Altagracia et al., 2007). Lo que indicaría que es muy 
Determinación de naproxeno y su seguimiento en un humedal a 
nivel laboratorio. 
qué los países europeos analizan la presencia de ibuprofeno en diferentes matrices, entre 
Según lo reportado por Siemens (2008), los tres principales compuestos farmacéuticos 
consumidos por la población mexicana en el año 2004 (datos obtenidos sólo por el IMSS) 
tromicina (60 toneladas) e ibuprofeno (20 
toneladas). El primero y el último son antiinflamatorios, mientras que el segundo es un 
 
. Consumo de fármacos en México (IMSS) en comparaci ón con el consumo en paíse s 
et al ., 2008). 
Por otro lado, con respecto al consumo de fármacos indicados para el tratamiento de 
diabetes tipo 2, se ha reportado que el mercado de los agentes hipoglucemiantes, en 
iene una tendencia en ascenso con un incremento de 141% desde 1993 al 2003. 
Las combinaciones sulfonilureas/biguanidas son los agentes hipoglucemiantes más 
vendidos en el mercado mexicano. De estas combinaciones glibenclamida/metformina es 
or porcentaje de participación y ventas más estables que fluctúan de 
, 2007). Lo que indicaría que es muy 
Determinación de naproxeno y su seguimiento en un humedal a 
nivel laboratorio. 
 
19 
probable que se encuentren en el agua residual doméstica. Sin embargo, como se expone 
a continuación, aún no hay reportes sobre su identificación ni cuantificación en aguas 
residuales mexicanas. 
3.2.3. Compuestos farmacéuticos identificados en aguas 
residuales mexicanas 
Los primeros trabajos realizados en nuestro país se reportaronen el 2007 por el doctor 
Richard Gibson, del Instituto de Geografía de la Universidad Nacional Autónoma de 
México. Actualmente existen reportes tanto de identificación como de cuantificación de 
PPCPs en aguas residuales de la ciudad de México y zona metropolitana; los estudios 
incluyen aguas residuales tratadas y no tratadas (Gibson et al., 2007; Siemens et al., 
2008; Castillo, 2009; Badillo, 2010). 
En la Tabla 4, se muestra un resumen de las concentraciones de fármacos identificados 
en aguas residuales no tratadas. El interés por identificar dichos compuestos se basó en 
referencias internacionales, como se puede observar en la Figura 4 (Siemens et al., 
2008). Las caterorías reportadas, en orden decreciente de concentración, son: a) 
analgésiscos y antiinflamatorios, b) reguladores lipídicos, c) antibióticos, d) beta-
bloqueadores y e) anticonceptivos. 
Las concentraciones de los fármacos varían entre rangos de ng/L a µg/L; se observan 
diferencias entre los estudios debido a la temporada y al sito de toma de muestras. Los 
primeros dos reportes analizaron muestras del Emisor Central, que colecta aguas 
residuales industriales y domésticas sin tratamiento provenientes de la Ciudad de México. 
Por su parte, los trabajos de Castillo (2009), Luna (2009) y Badillo (2010) analizaron 
influentes de plantas de tratamiento de la zona sur: Cerro de la Estrella, Chapultepec, 
Ciudad Universitaria-UNAM y Coyoacán. 
Determinación de naproxeno y su seguimiento en un humedal a nivel laboratorio. 
 20 
Tabla 4. Presencia de fármacos en aguas residuales de México. 
Nombre del fármaco Gibson, 2007 
(µµµµg/L) 
Siemens, 
2008 (µµµµg/L) 
Castillo, 
2009* (µµµµg/L) 
Luna, 2009 * 
(µµµµg/L) 
Badillo, 2010 * 
(µµµµg/L) 
Analgésicos y antiinflamatorios 
Naproxeno 15.22 – 16.65 2.84 – 3.16 3.45 – 54.36 27.308 – 65.359 0.29 – 1.40 
Ibuprofeno 5.9 – 4.38 0.22 – 0.38 0.38 – 2.83 4.491 – 3.404 0.64 – 4.72 
Sulfasalazina 0.29 – 0.43 
Diclofenaco 6.36 – 1.72 0.25 – 0.5 9.344 – 3.101 0.67 – 1.11 
Ketoprofeno 0.34 – 2.5 
Ácido acetilsalicílico 8.73 - 75.37 
Reguladores lipídicos 
Gemfibrozil 0.68 – 0.64 <0.01 – 0.03 
Bezafibrato 0.03 – 0.1 
Antibióticos 
Claritromicina 0.37 – 1.4 
Trimetoprima 0.11 – 0.32 
Clindamicina 0.08 – 0.12 
Eritromicina < 0.01 – 0.08 
ββββ-bloqueador 
Metoprolol 0.21 – 2.6 
Anticonceptivos 
Estrona 0.08 – 0.044 
17ββββ Estradiol 0.018 – 0.022 
 
 
*Trabajos de Tesis, aún no publicados en revistas arbitradas. 
Determinación de naproxeno y su seguimiento en un humedal a 
nivel laboratorio. 
 
21 
Tomando en cuenta lo anterior, en la presente tesis se decidió estudiar la remoción de 
naproxeno por las siguientes razones: a) porque pertenece a un grupo de fármacos cuya 
venta no requiere receta médica (es un antiinflamatorio), b) está reportado como el de 
mayor consumo por la población mexicana (IMSS compró 80 toneladas en el 2004), c) es 
el fármaco más concentrado en todas las muestras de agua analizadas (de 0.44 a 65.34 
µg/L) y d) porque se tiene una metodología estandarizada para su identificación y 
cuantificación. 
3.3. Naproxeno 
El naproxeno es un antiinflamatorio no esteroideo (AINE), que además posee actividad 
analgésica y antipirética. La venta de naproxeno es en tableta y suspensión (Tabla 5). Es 
administrado generalmente por vía oral, por lo cual después de ser liberado de su sistema 
de entrada es absorbido a nivel de las membranas del tracto gastrointestinal para pasar a 
la circulación sanguínea y posteriormente dirigirse hacia el sitio blanco y ejercer su acción. 
Tabla 5. Uso farmacológico de naproxeno en humanos (Consejo de Salubridad General, 2010). 
Descripción Indicaciones Vía de administración y dosi s 
TABLETA 
Cada tableta contiene: 
Naproxeno 250 mg 
Envase con 30 tabletas 
• Dolor e inflamación 
aguda. 
• Artritis reumatoide 
• Osteoartritis 
• Espondilitis 
anquilosante 
• Tendinitis 
• Bursitis 
Oral. 
• Adultos: 500 a 1500 mg en 24 
horas. 
 
• Niños: 10 mg/kg de peso 
corporal dosis inicial, seguida 
por 2.5 mg/kg de peso 
corporal cada 8 horas. Dosis 
máxima 15 mg/kg de peso 
corporal/ día. 
SUSPENSIÓN ORAL 
Cada 5 mL contiene: 
naproxeno 125 mg 
envase con 100 mL 
El naproxeno es metabolizado principalmente por el hígado; el porcentaje de excreción 
como compuesto activo (sin modificación) es del 10%, mientras que como metabolito es 
del 88% (Seeber y Hoa, 2010). Entre los productos resultantes del metabolismo del 
naproxeno se encuentran el O-desmetilnaproxeno en un 28% y el otro 70% está 
Determinación de naproxeno y su seguimiento en un humedal a 
nivel laboratorio. 
 
22 
conformado por la suma de las formas glucuronidadas: glucurónido acilo (50,8%), 
isoglucurónido isomerizado conjugado (6,5%), glucurónido acilo O-desmetilnaproxeno 
(14,3%) e isoglucuronido (5,5%) como se muestra en la Figura 5. 
 
Figura 5. Compuestos derivados del metabolismo de n aproxeno en humanos (Aresta et al. , 2006) 
La eliminación de naproxeno y sus metabolitos es por la orina; sin embargo, éstos pueden 
acumularse en pacientes con insuficiencia renal y retardar su eliminación (AHFS, 2009; 
Vree et al., 1993). La concentración plasmática máxima (60 - 100 µg/mL) se produce entre 
1-4 horas tras la administración oral (AHFS, 2009) y en humanos la vida media del 
naproxeno es de 24,7 horas. 
En la población internacional, se ha determinado que la concentración de naproxeno en el 
agua residual está entre 0.1 a 2.6 g/L, y en aguas superficiales entre 0.01-0.1 g/L (Boyd, 
et al., 2005). 
El naproxeno es un hidrocarburo aromático policíclico (HAP), cuenta con dos anillos 
aromáticos, se considera un derivado del naftaleno, que es el HAP más simple. En la 
Tabla 6 que resumen sus propiedades fisicoquímicas. Estas características proporcionan 
información relevante sobre el comportamiento del fármaco en diferentes matrices, entre 
ellas el agua. 
 
 
 
CH3
O
CH3 O
OH
Naproxeno
CH3
OH
O
OH
6-desmetilnaproxeno
CH3
O
O
O O
OH
OH
OH
OH
O
CH3
Glucurónido de naproxeno
28%
70%
Determinación de naproxeno y su seguimiento en un humedal a 
nivel laboratorio. 
 
23 
Tabla 6. Propiedades físicas y químicas del naproxe no (Seeber y Hoa, 2010). 
Nombres Naproxeno, 
 Ácido(S)-(+)-6-metoxi-α-metil- naftalenacético 
Número CAS 22204-53-1 
Fórmula Molecular C14H14O3 
Fórmula estructural 
O
CH3
OH
O
CH3
H
 
Peso molecular (g/mol) 230,26 
Solubilidad en agua (mg/L) 15,9 a 25ºC Baja solubilidad 
Presión de vapor (mm Hg) 1,89 E-6 a 25ºC 
LogK OW 3,0 y 3,18 Compuesto hidrofílico 
Constante de Henry K H 
(atm*m 3/mol) 
3,39 E-10 a 25ºC Compuesto no volátil 
(menos volátil que el 
agua) 
Adsorción a carbono 
orgánico / lodos activados 
(KOC) 
a.p. 1.020; pH 1 
a.p. 727; pH 4 
a.p. 2.6; pH 7 
a.p. 1; pH 8 
a.p. 1; pH 10 
Sustancia iónica 
dependiente del pH. La 
adsorción a lodos 
activados no es 
significativa. (Straub y 
Stewart., 2007) 
Constante de disociación 
Ka [pKa] 
4,15 A pH 7 se encuentra 
99.95% disociado. 
 
3.3.1. Remoción de naproxeno en diferentes modelos de HA 
En la Tabla 7, se presentan algunas características de diseño, de operación, 
concentraciones de naproxeno en el influente y el porcentaje de remoción, de diferentes 
Determinación de naproxeno y su seguimiento en un humedal a 
nivel laboratorio. 
 
24 
investigaciones reportadas en la literatura. Como puede apreciarse, la eficiencia de 
remoción del compuesto varió desde 25% a 98%, dejando claro que la configuración para 
obtener las mejores eficiencias en cuanto a remoción de fármacos aún no se ha 
determinado (Hijosa-Valsero et al., 2010), en parte debido a la heterogeneidad de los 
experimentos. 
De acuerdo con los reportes mostrados en la Tabla 7, la temperatura es un factor 
determinante en la remoción