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El Agua. Calidad y contaminación (1/2)

Autor: ANTONIO ROS MORENO
Curso:
10/10 (1 opiniýn) |314 alumnos|Fecha publicaciýn: 09/06/2011
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Capýtulo 16:

 Parámetros químicos de calidad de agua. Metales tóxicos (2/3)

Cobre

Con frecuencia se encuentra en forma natural en las aguas superficiales, pero en concentraciones menores a un mg/l. En estas concentraciones, el cobre no tiene efectos nocivos para la salud.

Las concentraciones de cobre en el agua de bebida suelen ser bajas, pero el hecho de que existan tuberías de este metal puede incrementarlas de manera considerable. Aunque la ingesta de cobre es necesaria para el organismo humano (esencial para la formación de la hemoglobina), en algunas personas, cuando la concentración del compuesto supera los tres miligramos por litro, se produce una irritación gástrica aguda y en adultos que padecen degeneración hepatolenticular, la regulación del cobre es defectuosa, por lo cual la ingestión prolongada puede provocar cirrosis. Finalmente, existe cierta inquietud por el hecho de que en los lactantes, el metabolismo del cobre no está bien desarrollado y, desde 1984, se ha discutido la posibilidad de que el cobre presente en el agua de bebida genere la aparición de cirrosis hepática durante la primera infancia en lactantes alimentados con biberón. El valor guía recomendado por la OMS para la presencia de cobre en el agua de consumo humano es 2 miligramos por litro.

En concentraciones altas, el cobre puede favorecer la corrosión del aluminio y el cinc y cambiar el sabor del agua.

En algunos sistemas se aplica sulfato de cobre en dosis controladas como mecanismo para combatir las algas en el agua. Las dosis van de 0,1 a 2 mg/l.

Pruebas de coagulación en laboratorio han reportado una eficiencia en la remoción del cobre de entre 60 a 90%, dependiendo del pH y la turbiedad.

Cromo

De las especies normalmente presentes en las aguas superficiales, el Cr3+ es esencial para los seres humanos, pues promueve la acción de la insulina. En cambio, el Cr6+ es considerado tóxico por sus efectos fisiológicos adversos. No se conoce de daños a la salud ocasionados por concentraciones menores de 0,05 mg/l de Cr6+ en el agua.

El cromo metálico y los derivados del Cr6+ usualmente son de origen antropogénico. Por su naturaleza química, el Cr3+ difícilmente se encuentra con un pH mayor de 5, donde el cromo está, por lo general, en forma hexavalente.

La erosión de depósitos naturales y los efluentes industriales que contienen cromo (principalmente de acero, papel y curtiembres), se incorporan a los cuerpos de aguas superficiales. La forma química dependerá de la presencia de materia orgánica en el agua, pues si está presente en grandes cantidades, el Cr6+ se reducirá a Cr3+, que se podrá absorber en las partículas o formar complejos insolubles. Estos complejos pueden permanecer en suspensión y ser incorporados a los sedimentos. La proporción de Cr3+ es directamente proporcional a la profundidad de los sedimentos.

En teoría, el Cr6+ puede resistir en este estado en aguas con bajo contenido de materia orgánica, mientras que con el pH natural de las aguas, el Cr3+ formará compuestos insolubles, a menos que se formen complejos. Se desconoce la proporción relativa de Cr3+ y Cr6+ en las aguas.

En el tracto gastrointestinal de los humanos y los animales, se absorbe menos de 1% del Cr3+ y alrededor de 10% del Cr6+. La forma química, la solubilidad del compuesto en agua y el tiempo de permanencia en los órganos modifican la velocidad de la absorción.

Los compuestos de Cr6+, que son fuertes agentes oxidantes, tienden a ser irritantes y corrosivos; también son considerablemente más tóxicos que los compuestos de Cr3+ si la dosis y la solubilidad son similares. Se ha postulado que esta diferencia en la toxicidad puede estar relacionada con la facilidad con la que el Cr6+ atraviesa las membranas celulares y con su subsecuente reducción intracelular e intermediarios reactivos.

Se ha demostrado que el Cr6+ es carcinógeno para los seres humanos, mientras que el Cr0 y los derivados de Cr3+ aún no pueden clasificarse respecto a su carcinogenicidad.

Debido a su gran solubilidad, el Cr6+ es más difícil de remover que el Cr3+. La cloración puede convertir por oxidación el Cr3+ en Cr6+ y crear un problema en el tratamiento del agua. A escala experimental, la remoción del cromo trivalente puede ser efectiva mediante la coagulación con alumbre o sulfato férrico, y en los sistemas de ablandamiento con cal. En este último proceso, el factor pH es muy importante. Con un pH entre 10,6 y 11,3, la remoción puede llegar a 98%, mientras que a 9,2, la eficiencia baja a 70%. La remoción del Cr6+ es muy difícil mediante el tratamiento convencional de coagulantes. Se ha encontrado que el sulfato ferroso es razonablemente efectivo como reductor del Cr6+ a Cr3+. El ablandamiento cal-soda puede remover entre 80 y 90% de Cr3+, pero el Cr6+ no se remueve a pH 9,5.

La OMS recomienda, como factor de seguridad, que el límite para cromo en fuentes de agua destinadas a consumo humano no exceda 0,05 mg/l como cromo total.

Mercurio

El mercurio es un metal pesado muy tóxico para el hombre en las formas aguda y crónica. En el tracto intestinal las sales mercuriosas son menos solubles que las mercúricas y, por lo tanto, son menos nocivas. Se considera que dosis de 20 y 50 mg/l en la forma mercúrica son fatales.

En el agua, el Hg se encuentra principalmente en forma inorgánica, que puede pasar a compuestos orgánicos por acción de los microorganismos presentes en los sedimentos. De estos, puede trasladarse al plancton, a las algas y, sucesivamente, a los organismos de niveles tróficos superiores como los peces, las aves rapaces e incluso al hombre. Se considera al mercurio un contaminante no deseable del agua.

El mercurio metálico y el inorgánico se convierten en mercurio metilado por medio de procesos biológicos que se producen en el agua contaminada con este metal. Tanto el dimetil mercurio Hg(CH3)2 como el ion metilo de mercurio HgCH3+ son absorbidos por los tejidos de los organismos vivos. Estas especies químicas se bioacumulan, permanecen durante largos periodos en los tejidos y pueden incorporarse en la cadena alimentaria biomagnificándose.

La permeabilidad del mercurio elemental en los lípidos es más alta que la de la forma ionizada y, en consecuencia, el Hg0 puede atravesar las barreras hematoencefálica y placentaria.

La absorción gastrointestinal de sales de mercurio divalente o monovalente a partir de los alimentos es de aproximadamente 20% del Hg ingerido.

En términos de su toxicidad y sus efectos adversos sobre la salud, el metilmercurio es la forma más importante de mercurio orgánico. Sus efectos son básicamente neurotóxicos y genotóxicos. Este metal afecta sobre todo al riñón, mientras que el metil-mercurio opera principalmente sobre el sistema nervioso central. El valor guía recomendado por la OMS para la presencia de mercurio en el agua de consumo humano es 0,001 miligramos por litro.

Los niveles aceptables de ingestión de mercurio se basan en evidencias epidemiológicas mediante las cuales se sabe que la menor concentración de metilmercurio en la sangre asociada con síntomas tóxicos es 0,2 microgramos por gramo de peso, que corresponde a una prolongada y continua ingestión de 0,3 mg/70 kilogramos por día.

Las pruebas realizadas en plantas piloto demuestran que la remoción de mercurio inorgánico depende del pH y de la turbiedad del agua y tienen poca dependencia de la concentración de mercurio, cuando se encuentra entre 0,003 y 0,016 mg/l. Experimentalmente, se ha comprobado que el tratamiento convencional de coagulación–filtración mediante aluminio o sulfato férrico puede remover entre 70 y 80% de mercurio inorgánico en aguas crudas turbias. Sin embargo, en aguas claras la remoción puede reducirse a la mitad o menos. La coagulación con sulfato férrico (17 mg/l) probó ser 66% efectiva con pH 7 y 97% con pH 8. El sulfato de aluminio es menos eficiente y logra solamente 38% de efectividad a pH 8. La turbiedad desempeña un papel importante en la reducción de las concentraciones de mercurio en el agua, pues experimentalmente se ha demostrado que con turbiedades mayores de 100 UNT, la eficiencia crece sustantivamente. Con respecto al mercurio orgánico, el proceso de ablandamiento con cal es moderadamente efectivo y dependiente del pH y llega a 30% con pH 9,4 y alcanza entre 60 y 80% con pH entre 10,7 y 11,4. Se ha probado experimentalmente que las resinas de intercambio iónico son efectivas en la remoción de mercurio hasta 98%, tanto en la forma orgánica como inorgánica.

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