A swift development of population in the cities has created an intense impact in the environment. Nowadays, the coastal strip in most European countries is the area of most rapid social and economic development. Several punctual data coming from different sources can give a general idea of the importance of the demographic growing in these areas. Today, approximately 3 billion people — about half of the world's population — live within 200 kilometres of the coastline. Two-fifths of cities with populations of 1 million to 10 million people are located near coastlines. In Belgium, Portugal and Spain, the population density within 10 kilometres of the shoreline is twice that of the interior areas. Today, about 70 million of the 455 million citizens of EU (including new member states), i.e. 16 % of the population, live in coastal municipalities, although the coastal line is only 11 % of the EU's total area. The Mediterranean coast of Spain, along with Ireland, has the fastest growing population in Europe, with an increasing above 50 % over the past decade. Furthermore, in Spain, 1.7 million houses, mostly located along the coastal strip, are secondary residences. During long time, decision-makers have focused their efforts to fulfil the needs of this growing population in detriment of the ecosystem. In recent years, new emerging contaminants as pharmaceuticals and illicit drugs have gained the attention of scientists, because they are good indicators of this anthropic development as their concentrations increase in parallel to the growing population. Pharmaceutical and drug residues in the environment, and their potential toxic effects, are recognized as an emerging research area in environmental chemistry [Richardson et al. 2011]. A better knowledge of the occurrence and fate of legal and illegal drugs (LIDs) release to the environment will attain a proper risk assessment for river basins, wetlands and others related ecosystems. Fig. A1 shows that pharmaceuticals enter the environment mainly as a result of their excretion in urine of humans and animals as well as of the aquaculture treatments. It is now well established that pharmaceuticals and drugs of abuse are widespread contaminants of wastewater effluents, surface and drinking waters [Ferrer, I. et al. 2010, Pailler et al. 2009]. Worldwide, sewage is recognized as the largest source of environmental contamination, and discharges have increased dramatically in the past three decades. In many cases, the sewage waters are not appropriately processed either by a lack of sewage treatment plants or by overloaded the capacity of them. This last situation is typical in the Valencian Community (Spain), where there is a huge increase of tourism in summer. In addition, this season coincide with a scarcity of rain, which puts in danger water quality. An insufficient water volume makes the dilution and drainage of the contaminants difficult [Ginebreda et al. 2010]. As consequence of this, pollutants reach natural water systems and may be a hazard for aquatic environment, and consequently for human population. This circumstance is particularly critical in the quiet films of water, lagoons and wetlands that cover the Valencian littoral because these protected areas play important roles as water reserve, flood control, charging of aquifers, etc [EEA 2012]. Furthermore, these protected wetlands provide habitat to many different species of wildlife, being important key points in the route of migratory birds. The increasing human pressure and the socio-economic development have caused the disappearance of the half of the world's wetlands in the 20th century, threatening seriously the future conservation of these ecosystems. At the beginning of this thesis and to our knowledge, the incidence of these contaminants in natural wetlands had never been studied. Furthermore, the simultaneous investigation of LIDs in water, sediment and soil samples was also nonexistent, and only a few studies dealt with the simultaneous analysis in water and sediments [Yang et al. 2011, Silva et al. 2011, Kim et al. 2007a] or in water and soils [Tso et al. 2011, Raich-Montiu et al. 2007]. There were already several methods to determine pharmaceuticals and drugs of abuse in the aquatic environment [Kasprzyk-Hordern et al. 2008a, González-Mariño et al. 2010, López-Serna et al. 2013]. They mainly consisted in solid-phase extraction (SPE) or solid-phase microextraction (SPME) for isolation and enrichment, and liquid chromatography tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) or derivatization following gas chromatography–mass spectrometry (GC-MS) for quantification. However, there were much fewer methods available for the extraction and quantification of LIDs at trace levels in solid matrices. One possible reason for this lack of analytical methods for soils and sediments is the complexity of their interactions with pharmaceuticals or illegal drugs, which may have neutral, cationic, anionic, or zwitterionic charge under different pH conditions. Therefore, their physico-chemical properties such as Log Kow, sorption behavior to solids or degradation may change with pH. Moreover, specific interactions (cation exchange, cation bridging, surface complexation, metal chelating, etc.) can bind LIDs chemically with organic matter and clays, making of sediments and/or soils a reservoir for these compounds (e.g. fluorquinolones and tetracyclines) and complicate their isolation. This remarks the need of developing new analytical methods to assess these matrices. Under this situation, the overall objective of this Doctoral thesis was to give an overview of the quality of the waters of some Natural Parks of the Valencian Community, trying to understand whether the presence of pharmaceuticals and illicit drugs involves a risk for the aquatic fauna of these protected areas. For that, the specific objectives were: 1. Development and validation of analytical methodologies based on PLE and off-line solid phase extraction (SPE) followed by liquid chromatography tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) for the determination of pharmaceuticals belonging to different therapeutic classes and drugs of abuse in water, soil and/or sediment samples. 2. To study the concentrations, distribution and fate of these anthropogenic contaminants in Mediterranean coastal wetlands of the Valencian Community (L´Albufera of Valencia and the Pego-Oliva Marsh), trying to determine the origin and patterns behind the spatial distribution of these compounds. 3. To assess the hazard derived from the presence of these pollutants for the aquatic fauna, based on available toxicological data (determined in laboratories or estimated by computer software) of pharmaceuticals and drugs of abuse. The target organisms were those belonging to the three different levels of the trophic chain, to obtain a whole picture of the potential impact of these substances to the aquatic environment.El rápido incremento de la población urbana ha traído asociado una intensa presión en el medioambiente circundante. Actualmente, la franja costera en la mayoría de países europeos es el área que ha experimentado un mayor desarrollo socioeconómico. Algunas pinceladas obtenidas de distintas fuentes dan una idea global de la importancia del crecimiento demográfico de estas zonas. Hoy en día, 3 mil millones de personas –alrededor de la mitad de la población mundial- viven a menos de 200 kilómetros de la costa. Dos quintas partes de las ciudades con poblaciones de entre 1 y 10 millones están localizadas cerca de la costa. En Bélgica, Portugal y España, la densidad de población en los 10 kilómetros más próximos a la línea costera es el doble que en las zonas del interior. Alrededor de 70 de los 455 millones de ciudadanos de la Unión Europea (incluyendo los nuevos Estados miembros), esto es, el 16% de la población vive en municipios costeros, aunque la costa representa sólo el 11% del total de la superficie de la Unión Europea. La costa mediterránea de España, junto con la de Irlanda, sufre el crecimiento poblacional más rápido de Europa, incrementándose más del 50% en la última década. Además 1,7 millones de casas en España, la mayoría localizada a lo larga de la costa, son segundas residencias. Durante muchos años, la gestión de estas áreas se ha focalizado en satisfacer las necesidades de la creciente población, en detrimento de los ecosistemas. En estos últimos años, los contaminantes emergentes, como medicamentos y drogas de abuso, han centrado la atención de los científicos, porque son buenos indicadores de éste desarrollo antropogénico, ya que sus concentraciones aumentan a la par que la población. En el medio ambiente, éstas sustancias y sus efectos tóxicos potenciales son un área prioritaria de investigación dentro de la química medioambiental [Richardson et al. 2011]. Un mejor conocimiento de la incidencia y el destino final de los medicamentos vertidos al medioambiente ayudará a una correcta evaluación del riesgo en las cuencas hidrográficas, humedales y otros ecosistemas relacionados. La Fig. A1 muestra como estos contaminantes llegan al medioambiente, principalmente a través de su excreción por la orina de humanos y animales, y de los tratamientos realizados en acuicultura. Los medicamentos y drogas de abuso son ubicuos en efluentes de depuradoras así como en aguas superficiales y potables [Ferrer et al. 2010, Pailler et al. 2009]. Las aguas residuales son reconocidas mundialmente como una de las principales fuentes de contaminación medioambiental, habiendo incrementados los vertidos durante las tres últimas décadas. En muchos casos, estas aguas residuales no son procesadas apropiadamente, bien por una falta de plantas depuradoras o por una sobresaturación de las mismas. Esta última situación es típica en la Comunidad Valenciana (España), donde hay un enorme incremento de la población durante el verano debido al turismo. Además, esta temporada coincide con una época de escasez de lluvias, que pone en jaque la calidad del agua. Un volumen de agua insuficiente hace la dilución y la canalización de estos contaminantes más difícil [Ginebreda et al. 2010) y como consecuencia de esto, los contaminantes llegan a las aguas naturales, suponiendo una amenaza para el medio acuático. Esta circunstancia es particularmente critica en las capas de estáticas de agua en lagos y humedales que cubren el litoral valenciano, ya que estas áreas protegidas juegan un papel importante como reserva de agua, en el control de las inundaciones, recarga de acuíferos, etc. [EEA 2012]. Además, estos humedales protegidos son un hábitat de una gran biodiversidad, siendo puntos clave para las aves migratorias. El incremento de la presión humana y el desarrollo socio-económico han causado, durante el siglo XX, la desaparición de la mitad de los humedales del mundo, amenazando seriamente la futura conservación de estos ecosistemas. Según pudimos comprobar al comenzar ésta tesis, la incidencia de estos contaminantes en humedales naturales no había sido estudiada con anterioridad ni tampoco se había procedido la determinación simultánea de estas sustancias en los tres compartimentos medioambientales: agua, suelo y sedimento, y solamente unos pocos estudios analizaban simultáneamente agua y sedimentos [ Yang et al. 2011, Silva et al. 2011, Kim et al. 2007a] o agua y suelos [ Tso et al. 2011, Raich-Montiu et al. 2007 ]. Al abordar esta tesis, ya existían un cierto número de publicaciones sobre la determinación de medicamentos y drogas en el agua [Kasprzyk-Hordern et al. 2008a, González-Mariño et al. 2010, López-Serna et al. 2013]. Los métodos propuestos se basaban en la extracción en fase sólida (SPE) o microextracción en fase sólida (SPME) para el enriquecimiento del analito, y cuantificación mediante cromatografía líquida acoplada a la espectrometría de masas en tándem (LC-MS/MS) o derivatización seguida de cromatografía de gases acoplada a la espectrometría de masas (GC-MS). Sin embargo, los métodos para la extracción y cuantificación de medicamentos a niveles trazas en matrices sólidas (ej. suelos y sedimentos) eran escasos. Una posible razón para la falta de métodos analíticos para suelos y sedimentos es la complejidad de sus interacciones con medicamentos o drogas, las cuales pueden tener, dependiendo del pH, carga neutra, catiónica, aniónica o anfótera. Por tanto, sus propiedades físico-químicas tales como Log Kow, absorción y adsorción a sólidos o su degradación puede cambiar con el pH. Más aún, las interacciones específicas (intercambio catiónico, puentes catiónicos, complexación superficial, quelación de metales, etc.) pueden enlazar estos contaminantes con la materia orgánica y arcillas, haciendo de los sedimentos y/o suelos un depósito de estos compuestos (ej.: fluoroquinolonas y tetraciclinas) y dificultando su extracción. Esto corrobora la necesidad de desarrollar nuevos métodos analíticos para estudiar éstas matrices. Teniendo en cuenta ésta situación, el objetivo global de ésta tesis doctoral fue dar una visión general de la calidad de las aguas de algunos parques naturales de la Comunidad Valenciana, tratando de descubrir si la presencia de medicamentos y drogas supone un riesgo para la fauna acuática de estas áreas protegidas. Por tanto, la metodología que se uso en la elaboración de esta tesis fue: 1. Desarrollo y validación de metodologías analíticas basada en PLE y extracción en fase sólida seguida de cromatografía líquida acoplada a espectrometría de masas en tándem (LC-MS/MS) para la determinación de medicamentos de distintas clases terapéuticas y drogas de abuso en muestras de agua, suelo y sedimento. 2. Estudiar las concentraciones, distribución y destino de estos contaminantes antropogénicos en humedales costeros mediterráneos de la Comunidad Valenciana (L´Albufera de Valencia y el Marjal de Pego-Oliva), tratando de determinar el origen y si hay algún patrón detrás de distribución espacial de estos compuestos. 3. Evaluar la amenaza que suponen estos compuestos para la fauna acuática, basado en los datos toxicológicos disponibles (determinados en laboratorios o estimados por ordenador) de medicamentos y drogas. Los organismos diana pertenecían a los tres diferentes niveles de la cadena trófica, para obtener una imagen completa del potencial impacto de estas sustancias para el medio acuático.