Análisis de Aguas y

Desagües

Aceites y Grasas

• Los contaminantes químicos,considerados “especiales” incluyenlos siguientes:

– Aceites y grasas

– Detergentes

– Sulfuros

– Cianuros

– Fluoruros

– Fenoles

– Pesticidas

– Hidrocarburos

– Metales pesados

Grasas y Aceites

Las grasas y aceites son compuestos orgánicos constituidos principalmente por ácidos grasos de origen animal y vegetal, así

como los hidrocarburos del petróleo.

ACEITES Y GRASAS

• Las grasas animales y aceites de origenorgánico están constituidos por ésteres dealcohol o glicerol y ácidos grasos.

• Los ésteres de ácidos grasos que sonlíquidos a temperatura ambiente sedenominan aceites y los que son sólidosse denominan grasas.

• Químicamente son muy semejantes.Están compuestos de C, H y O.

• Las principales fuentes aportadoras de

grasas y aceites son los usos

domésticos, talleres automotrices y de

motores de lanchas y barcos, industria

del petróleo, rastros, procesadoras de

carnes y embutidos e industria

cosmética.

ACEITES Y GRASAS

• Su presencia en las aguas proviene de restos

de alimentos (mantecas, mantequillas, aceites

vegetales, carnes, cereales, semillas, frutos

secos, etc).

• Son compuestos estables que no se

descomponen por la acción de las bacterias.

• Los ácidos minerales los atacan hidrolizándolos

a glicerina y ácidos grasos.

ACEITES Y GRASAS

• En presencia de bases, se produce la

saponificación de las grasas liberándose

glicerina y sales alcalinas de los ácidos grasos o

jabones.

• Las grasas y aceites también pueden tener una

procedencia mineral como los aceites

lubricantes, queroseno y materiales bituminosos

que son derivados del petróleo y contienen

básicamente C e H.

Grasas y Aceites

Características

Baja densidad,

Poca solubilidad en agua,

Baja o nula biodegradabilidad.

Por ello, si no son controladas se acumulan en elagua formando natas en la superficie del líquido.Estas natas y espumas entorpecen cualquier tipode tratamiento físico o químico, por lo quedeben eliminarse en los primeros pasos deltratamiento de un agua residual

Grasas y Aceites

Su efecto en los sistemas de tratamiento de

aguas residuales o en las aguas naturales se

debe a que interfieren con el intercambio de

gases entre el agua y la atmósfera.

Características

No permiten el libre paso del oxígeno hacia el

agua, ni la salida del CO2

del agua hacia la

atmósfera; en casos extremos pueden llegar a

producir la acidificación del agua junto con bajos

niveles del oxígeno disuelto, además de interferir

con la penetración de la luz solar.

SELECCIÓN DEL MÉTODO

“La determinación analítica de grasas y

aceites no mide una sustancia específica

sino un grupo de sustancias susceptibles

de disolverse en hexano, incluyendo

ácidos grasos, jabones, grasas, ceras,

hidrocarburos, aceites y cualquier otras

sustancia extractable con hexano”.

RECOLECCIÓN DE MUESTRAS

• De la superficie del cuerpo de agua colectar un

volumen de aproximadamente 1 L de muestra

• Usar frasco de vidrio de boca ancha y tapa de

cubierta de politetrafluoroetileno, poliamida, PVC

polietileno o metálica.

• No se permite la colecta de una muestra

compuesta.

• No se pueden tomar alícuotas de la muestra para

realizar otro tipo de análisis.

PRESERVACIÓN

• La muestra debe preservarse por

acidificación con ácido clorhídrico 1:1

• Valor de pH ˂ 2

• Refrigerar a 4°C

ALMACENAMIENTO

• El tiempo máximo de

almacenamiento previo al análisis

es de 28 días

SELECCIÓN DEL MÉTODO

• Para las muestras líquidas, se presentan

tres métodos:

• Método de partición gravimétrica

• Método partición – infrarrojo

• Método Soxhlet

Método de partición gravimétrica

• El aceite o la grasa disuelta o emulsionada

es extraída del agua por íntimo contacto

con el triclorotrifluoroetano.

• Algunas grasas y ácidos grasos

especialmente no saturados, extraíbles, se

oxidan con rapidez; en consecuencia, se

incluyen precauciones especiales con

respecto a la T y desplazamiento de vapor

del disolvente para reducir este efecto.

DETERMINACIÓN DE ACEITES Y GRASAS

Se realiza rápidamente.

Se acidifica para conservar la muestra.

MUESTRA Extracto

Extracción, pH=5

RESIDUO

Tricloroetileno

Evaporación

Tª menor

70ªC

Pesar

Método Gravimétrico

pH=5 (HCl):

Hidroliza jabones

y rompe posibles

emulsiones

Interferentes

• El trclorotrifluoroetano tiene la capacidad de

disolver no sólo aceite y grasas sino también

otras sustancias orgánicas.

• La eliminación del disolvente tiene como

resultado la pérdida de los HC de cadenas

cortas y aromáticas sencillos por volatilización.

• En este proceso se pierden cantidades

significativas de destilados del petrólro desde

la gasolina hasta el aceite combustible n°2

Método partición – infrarrojo

• Este método, está diseñado para

muestras que pueden contener

hidrocarburos volátiles que de otra forma

se perderían en las operaciones de

eliminación del disolvente del

procedimiento gravimétrico

• Para los niveles bajos de aceite y grasa

(˂10 mg/L), ya que los métodos

gravimétricos no proporcionan la precisión

necesaria

Método Soxhlet

• Este método tiene un alto porcentaje de

recuperación de grasas y aceites.

• Permiete una estimación del contenido de

grasas y aceites en aguas naturales,

residuales y residuales tratadas al

determinar gravimétricamente las

sustancias que son extraídas con hexano

de na muestra acuosa acidificada

• En el método Soxhlet no se mide una

sustancia específica sino un grupo de

sustancias con unas mismas características

fisicoquímicas (solubilidad).

• La determinación incluye ácidos grasos,

jabones, grasas, ceras, hidrocarburos, de

bajo y elevado peso molecular de origen

mineral que abarca desde la gasolina hasta

combustibles y aceites lubricantes y cualquier

otra sustancia miscible de ser extraído con

hexano

ACEITES Y GRASAS

Interferencias

• Los hexanos tienen facilidad de disolver no

solamente las grasas y aceites minerales y

vegetales, sino también otras sustancias como

azufre elemental, tintes y otros compuestos

orgánicos.

• Existen pérdidas importantes de HC de cadena corta

y aromáticos simples con puntos de ebullición

menores a 150°C.

• Puede obtenerse interferencia positiva durante el

secado del residuo debido a la adsorción de

humedad sin no se utiliza un desecador

SEPARADOR DE GRASAS Y ACEITES

Está diseñado bajo el principio de coalescencia

y separación por gravedad para eliminar el

problema de grasas, aceites e hidrocarburos

libres en las descargas hacia el alcantarillado

público, masas de aguas superficiales, aguas

subterráneas y aguas oceánicas.

Importancia en Ingeniería Sanitaria

• Las determinaciones de grasas son hechas

rutinariamente con varios propósitos:

– Con fines de regulación (los líquidos grasos que ingresen

al colector deberán tener una concentración menor de 0,1

g/L en peso).

– En el tratamiento de desagües industriales, para la

renovación de la materia flotante y dañina a la vista.

– Antes y después del tanque de sedimentación dan una

medida de la efectividad de los tanques de sedimentación

primaria y del efluente final un récord de la eficiencia de

las unidades de tratamiento secundario, así como de las

cantidades de grasas descargadas a los cursos

receptores.

Importancia en Ingeniería Sanitaria

• Es importante en la disposición de los

afluentes dentro de áreas recreacionales.

• En la práctica de disposición de lodos,

permiten cálculos de destrucción de grasas

durante la digestión anaeróbica.

• Proveen información importante frente a

problemas de espumas o natas en las

unidades de digestión

• En lodos es un factor determinante en las

posibilidades de uso como fertilizante

DETERGENTES

• Los primeros detergentes sintéticos

producidos en el siglo pasado,

derivados del naftaleno, causaron una

gran alarma en las autoridades

medioambientales por su escasa

biodegradabilidad y su elevada

producción de espumas (detergentes

“duros”).

• Actualmente se utilizan formulaciones

“blandas” de fácil biodegradación y

con menor generación de espumas.

DETERGENTES

• Un detergente contiene un conjunto desustancias de propiedades físico químicasdiversas, cada una de las cuales ejerce unafunción específica.

• Fundamentalmente contienen:– Agentes tensioactivos, de superficie o surfactantes:

productos orgánicos obtenidos a partir decompuestos petroquímicos, de aceites vegetales ograsas animales con propiedades humectantes,emulsificantes y dispersantes que provocan laseparación de la suciedad. La estructura de lamolécula está constituida por una cadena hidrófobacon grupos hidrófilos.

DETERGENTES

• Fundamentalmente contienen también:– Agentes coadyuvantes: mejoran la acción detersiva

de los agentes tensoactivos y ablandan el aguamediante la formación de complejos solubles con losiones calcio y magnesio.

– Cargas: permiten el ajuste de la sustancia activa enel detergente a las dosis utilizadas. Los productos decarga incluyen sulfatos sódicos en polvos ydisolventes líquidos. Su proporción en el detergentees muy variada.

– Otros aditivos: agentes de antirredeposición,blanqueadores, enzimas, antiespumantes, perfumes,inhibidores de corrosión.

DETERGENTESComponentes Productos más comunes Proporción

(%)

Tensoactivos Alquilbencenosulfonato, alcohol graso

etoxilado

10-20

Coadyuvantes Tripolifosfato, policarboxilato, EDTA,

citratos

25-40

Agentes de

antirredeposición

Carboximetilcelulosa 1-2

Inhibidores de

corrosión

Silicato sódico 5-10

Enzimas Proteasas, amilasas 0.1-1

Blanqueantes Perborato, persulfato <1

Antiespumantes Silicona 0-5

Perfumes <1

Carga Sulfato sódico 5-45

SUSTANCIAS ACTIVAS AL AZUL DE

METILENO = DETERGENTES

• El azul de metileno es un colorante catiónicoque reacciona con aniones orgánicos paraformar sales hidrofóbicas de color azul intenso,que pueden extraerse fácilmente con unsolvente orgánico y cuantificarse posteriormentepor espectrofotometría.

• Puesto que la mayoría de los jabones ydetergentes son de naturaleza aniónica, seutiliza esta propiedad del azul de metileno paraestimar el contenido de surfactantes aniónicosen aguas limpias y residuales.

SUSTANCIAS ACTIVAS AL AZUL DE

METILENO = DETERGENTES

• Los surfactantes aniónicos se encuentran

entre las más destacadas de muchas

sustancias naturales y sintéticas que

muestran actividad frente al azul de

metileno.

SUSTANCIAS ACTIVAS AL AZUL DE

METILENO = DETERGENTES

• Aún cuando el método es útil para medir

el contenido de surfactantes aniónicos en

muestras de aguas, debe tenerse siempre

en cuenta la posibilidad de que existan en

la muestra otros tipos de sustancias

activas al azul de metileno, diferentes de

jabones y detergentes.

SUSTANCIAS ACTIVAS AL AZUL DE

METILENO = DETERGENTES

• Otras sustancias surfactantes como los

detergentes catiónicos dan resultados

negativos en la prueba.

• Puesto que el método carece de

especificidad los materiales determinados

se designan conjuntamente como

“Sustancias Activas al Azul de Metileno”

(SAAM).

SUSTANCIAS ACTIVAS AL AZUL DE

METILENO = DETERGENTES

• Las principales interferencias son:

– Sulfonatos

– Sulfatos orgánicos

– Carboxilatos

– Fenoles

Reaccionan con el azul de metileno!!

– Aminas que compiten con el azul de metileno

en la reacción con el surfactante.

SULFUROS

• Se encuentran en aguas de la industria

papelera y de refinerías de petróleo.

• Pueden encontrarse de distintas formas

H2S, HS-, S2-

• La concentración de sulfuros en aguas

negras nos da idea de su mayor o menor

grado de septización.

CIANUROS

• La presencia de cianuros en aguas indica

siempre una contaminación de origen

industrial.

• Puede proceder de efluentes de

galvanoplastia, aguas de lavado de gases

de altos hornos y coquerías, etc.

FLUORUROS

• Los fluoruros se encuentran como

componentes de suelos y por tanto su

presencia en las aguas en pequeñas

proporciones es bastante habitual.

• En mayores concentraciones puede

encontrarse en vertidos industriales:

industria del aluminio, industria de abonos

fosfatados.

FLUORUROS

• En algunas poblaciones se procede a la

fluoración de las aguas (1,0-1,5 mg/L)

para la prevención de las caries.

• No obstante, esta práctica es cuestionable

en sus resultados.

Fluorización del agua potable

• La fluorización del agua potableconsiste en la adición de maneralimitada y controlada de iones deflúor en el sistema de agua potablepúblico, con el objetivo de reducir elriesgo de carie dental.

• Este tratamiento no afecta al color,el gusto o el olor del agua.

• Un agua puede ser fluoradanaturalmente o puede fluorarsemediante la adición de flúor.

• La aplicación de flúor constituye una

medida preventiva adicional a la higiene

correcta y una alimentación adecuada

para evitar la aparición de la caries.

• Las aguas enriquecidas con fluoruros y

los suplementos farmacológicos en

comprimidos o en gotas aumentan la

resistencia del esmalte dental y destruyen

la placa bacteriana.

• El flúor, incorporado al agua, consigue

reducir la caries:

– hasta en un 60 por ciento cuando el agua

se ingiere a partir de los dos o tres años y

– alrededor del 50 por ciento cuando su

consumo se inicia a los cuatro años.

• El flúor es esencial para mantener la solidez

de nuestros huesos.

• El flúor también nos puede proteger del

decaimiento dental, si es aplicado con el

dentífrico dos veces al día.

• El flúor tiene la propiedad de ser toxicocuando se encuentra en exceso …

• En elevado consumo puede producir aumentoen la densidad del hueso y calcificación deligamentos …

DEFECTOS DEL FLUOR

≈ Si se absorbe flúor con demasiada frecuencia, puede provocar

caries, osteoporosis y daños a los riñones, huesos, nervios y

músculos.

≈ Las industrias liberan la forma gaseosa del flúor (fluoruro de

hidrógeno).

≈ Este gas es muy peligroso, ya que en elevadas concentraciones

puede causar la muerte. En bajas concentraciones puede causar

irritaciones de los ojos y la nariz.

EFECTOS FISIOLÓGICOS Y

TÓXICOS DEL FLÚOR• 0,8 a 1 ppm.- reducción de frecuencia en caries

• 1,0 a 1,1ppm.- primera etapa de fluorosis del esmalte, se

encuentran manchas brillantes

• 1,4 a 1,6 ppm.- fluorosis del esmalte mas aparente, manchas

amarillo claro a cafés

• 2,0 ppm.- la mayor parte de los dientes tienen manchas cafés

• 2,5 ppm.- la superficie del esmalte pierde uniformidad, el color

oscuro afecta extensamente el esmalte

• 4 ppm.- cambios detectables en la composición química del

hueso. No se observan cambios radiológicos o histológicos en

el hueso …

• 8 ppm.- primeros cambios radiológicos en el hueso …

La concentración óptima en las aguas

debe situarse entre 0,7 y 1,2 ppm.

La Organización Mundial de la Salud determina

que la concentración del ión fluor en las aguas

bebibles debe ser como mínimo 0,6 ppm. y como

máximo 1 ppm.

Razones para rechazar la

fluorización

• Según el EPA (Agencia de Protección

del Medioambiente) el flúor es un

componente del veneno para ratas.

• Investigaciones chinas han demostrado

que los niveles de fluoruro en el agua

potable a niveles de 3-11 ppm, afectan

el sistema nervioso sin causar

malformaciones físicas previas.

Razones para rechazar la

fluorización

• Otro estudio chino encontró que

provoca Desorden atencional en

humanos adultos, si se les

administran gotas sublinguales

conteniendo 100 ppm de fluoruro

de sodio.

Razones Científicas

1. El flúor en el mundo es considerado un elementotóxico y contaminante.

2. En algunos países se considera al flúor en ellistado de “sustancias tóxicas agudas”.

3. Se corre el riesgo de agravar patologías dediabéticos, hipertensos, cardiópatas, nefrópatas,alérgicos, con insuficiencias hepáticas y de tiroide,que son cerca del 40% de la población.

4. Provoca fluorosis dental.

5. Aumenta el riesgo de enfermedades.

Razones Económicas

1. Método caro.

2. Elevaría las tarifas del agua potable.

3. Afectaría la exportación de productosa países donde se ha prohibido lafluorización del agua potable, porconsiderarse altamente tóxica.

• Los fluoruros son liberados al aire cuando el

viento arrastra el suelo.

• Los procesos de combustión en las industrias

pueden liberar fluoruro de hidrógeno al aire.

• Los fluoruros que se encuentran en el aire

acabarán depositándose en el suelo o en el agua.

• En las plantas que son sensibles a la exposición

del flúor incluso bajas concentraciones de flúor

pueden provocar daños en las hojas y una

disminución del crecimiento.

Razones Ambientales

• Los animales expuestos a elevadas

concentraciones de flúor sufren de caries y

degradación de los huesos.

• Demasiado flúor también puede provocar

la disminución de la cantidad de alimento

tomado por el estómago y puede alterar el

desarrollo de las garras.

• Por último, puede provocar bajo peso al

nacer.

Razones Ambientales

Determinación de fluoruro

Por cromatografía iónica,

junto con otros aniones

presentes en el agua

Determinación de fluoruro

• Utilizando un electrodo selectivo de

fluoruro que es un electrodo cristalino

de cristal único de fluoruro de lantano

en presencia de una disolución

reguladora (de pH entre 5,3 y 5,5) que

contiene ácido 1,2-ciclohexilen-

diaminotetraacético para desplazar el

fluoruro de sus complejos metálicos.

Determinación de fluoruro

• Método espectrofotométrico

indirecto basado en la formación de

complejos incoloros muy estables de

fluoruro con La (III) ó Zr (IV) que son

desplazados de sus complejos con

colorantes orgánicos, quedando libre

el ligando y produciéndose una

disminución en el color del

complejo.

Fluoración de aguas de consumo

La selección de un sistema de fluoración

depende de:

• El compuesto de fluoruro a usarse

• Volumen de agua a tratar

• Tipo de tratamiento que se da al agua

• Calidad de la operación

• Mantenimiento

FACTORES A TENER EN CUENTA PARA

EL USO RACIONAL DEL FLUOR

Estilo de vida.

Incidencia y prevalencia de caries.

Acceso a servicios de salud.

Higiene oral.

Historia de flúor recibido.

Requerimientos

• Alto o moderado índice de caries en la

comunidad.

• Indicadores básicos de que el país esta en

condiciones económicas para realizarlo y que

posee tecnología apropiada.

• Red de agua potable que llegue a gran número

de la población.

• Existencia de personal capacitado que se

ocupará del mantenimiento y el buen uso del

sistema.

Planificación de un programa

de fluoración

Deben de tenerse en cuenta los siguientes

factores:

• Contenido natural de ion flúor en el agua

• Obtención de la temperatura media de la

zona de los últimos cinco años, de acuerdo

al servicio meteorológico nacional.

• Datos del caudal de agua, tratamiento,

potabilización y la presión

FENOLES

• Los fenoles no se encuentran en

concentraciones apreciables en las aguas

residuales urbanas de origen doméstico

pero pueden encontrarse en las aguas

residuales de origen industrial como

efluentes de refinerías de petróleo,

siderurgias, industrias farmacéuticas y de

cosméticos, etc.

FENOLES

• Pueden ser biológicamente oxidados enconcentraciones de hasta 500 mg/L.

• Un problema más serio lo constituyen losderivados clorados de los fenoles, que en lasaguas potables pueden formarse por reacciónentre el fenol y sus derivados con el cloro quese añade para la desinfección.

• Los derivados que se forman son los mono, di ytriclorados del fenol. Estos derivadosclorofenólicos confieren al agua unascaracterísticas organolépticas no deseables(olor y sabor característicos).

FENOLES

• Se determinan analíticamente bajo el

rubro “índice de fenol” que agrupa a

compuestos aromáticos que bajo

condiciones específicas de reacción

forman compuestos coloreados de

condensación, medidos

espectrofométricamente.

PESTICIDAS

• Son sustancias químicas de origen natural o

sintético que se utilizan para eliminar o controlar

plagas tanto agrícolas como domésticas.

• La principal fuente de estas sustancias en las

aguas la constituyen las aguas de escorrentía de

zonas agrícolas, zonas residenciales y parques.

CLASIFICACION DE LOS PESTICIDAS

• INORGANICOS: compuestos de arsénico,

flúor, cobre, azufre, etc.

• ORGANICOS DE ORIGEN VEGETAL:

nicotina, piretrinas o cinerinas.

• ORGANICOS DE SINTESIS (mayoría):

organoclorados, organofosforados,

carbamatos, nitrofenoles, triazinas,

fenoxiácidos, tioéteres, piretroides, etc

CLASIFICACION DE LOS PESTICIDAS

SEGÚN SU APLICACION

• INVERTEBRADOS: Insecticidas:

molusquicidas, nematicidas.

• VERTEBRADOS: Rodenticidas, avicidas,

repelentes.

• PLANTAS: Herbicidas, reguladores del

crecimiento, defoliantes, desecantes.

• MICROORGANISMOS: Fungicidas y

bactericidas, alguicidas, desinfectantes.

PESTICIDAS

• Los pesticidas más ampliamente utilizados

son poco biodegradable. Además de su

elevada toxicidad presentan problemas de

bioacumulación.

HIDROCARBUROS DEL PETROLEO

• HIDROCARBUROS: Compuestos

químicos formados por carbono e

hidrógeno que se encuentran en la

naturaleza en grandes cantidades en el

petróleo y en el gas natural.

• Dependiendo de su estructura molecular

se clasifican en alcanos o parafinas,

alquenos, naftenos y aromáticos.

HIDROCARBUROS DEL PETROLEO

• El petróleo crudo es unproducto natural que seencuentra en determinaszonas bajo la cortezaterrestre.

• Está compuesto por unamezcla de hidrocarburosque representanaproximadamente el 95% desu composición.

HIDROCARBUROS DEL PETROLEO

• El 5% restante corresponde

a cantidades variables de

oxígeno, nitrógeno, azufre,

vanadio, níquel, sales

minerales y residuos

diversos.

• La composición del petróleo

es muy compleja y depende

de su origen.

• No parece que es muy importante la

amenaza de bioacumulación del petróleo

y los productos relacionados en la cadena

alimenticia, aunque en algunas ocasiones,

en localidades concretas, puede resultar

una amenaza para la salud, incluso

humana.

• Hay diferencias notables en el comportamiento de

diferentes organismos ante la contaminación con

petróleo.

• Los moluscos bivalvos (almejas, mejillones, etc.)

por ejemplo, muestran muy baja capacidad de

eliminación del contaminante.

• Muchos organismos (algunos peces, por ejemplo)

no sufren daños importantes con concentraciones

del producto de hasta 1000 ppm,

• Algunas larvas de peces se ven afectadas por

niveles tan bajos como 1 ppm.

• Las aves y los mamíferos se ven

afectados por la impregnación de sus

plumas y piel por el crudo, lo que

supone su muerte en muchas

ocasiones porque altera su capacidad

de aislamiento o les impermeabiliza.

• Los daños no sólo dependen de la

cantidad vertida, sino también del

lugar, momento del año, tipo de

petróleo, etc.

• Un simple vertido de limpieza de

tanques de un barco -el Stylis- mató en

Noruega a 30 000 aves marinas en

1981, porque fue arrastrado

directamente a la zona donde estas

aves tenían sus colonias.

• La mayoría de las poblaciones de

organismos marinos se recuperan de

exposiciones a grandes cantidades de

petróleo crudo en unos tres años, aunque si

el petróleo es refinado o la contaminación se

ha producido en un mar frío, los efectos

pueden durar el doble o el triple.

Efectos de un vertido en el

medioambiente marino

• Los estudios científicos realizados sobre

los impactos de vertidos de hidrocarburos

a causa de accidentes, muestran que

dichos vertidos pueden causar grandes

pérdidas medioambientales en el área

directamente afectado por las altas

concentraciones de hidrocarburos.

Efectos de un vertido en el

medioambiente marino

• Otro grupo afectado por los vertidos de

hidrocarburos son las aves migratorias. Se

ha demostrado que este tipo de aves pasa

menos tiempo buscando alimentos en áreas

afectada por vertidos que en playas limpias.

Efectos de un vertido en el

medioambiente marino

– Finalmente, los vertidos por hidrocarburospueden afectar a los ecosistemas marinos ycosteros de otras maneras:

– Mortalidad e impactos a largo plazo enmamíferos y hábitats marinos

– Daños físicos a los hábitats marinos

– Daños a las reservas de acuacultura

– Asfixia y daños a la vegetación y biotaintermareal

Metales Pesados

La expresión Metales Pesados se usa para aludir de un

modo no muy preciso a ciertos elementos metálicos, y

también a algunos de sus compuestos, a los que se

atribuyen determinados efectos de contaminación

ambiental, toxicidad y eco toxicidad.

Algunos elementos que suelen citarse bajo esta

denominación, en orden alfabético:

Aluminio, arsénico*, bario, berilio, cadmio,

cobalto, cobre, cromo, estaño, hierro,

manganeso, mercurio, molibdeno, níquel, plata,

plomo, selenio**, talio, vanadio, zinc.

Mecanismos de toxicidad de los

metales:

• Bloqueo de un grupo funcional esencial de

alguna biomolécula, incluyendo enzimas o

polinucleótidos.

• Desplazamiento de un metal esencial de una

biomolécula.

• Modificación estructural de algún sitio activo

importante.

• Ruptura de biomembranas.

Particularidades de la

contaminación por metales

1. Su toxicidad:

• A determinadas concentraciones pueden

provocar la muerte por envenenamiento de

algunas especies que habitan el medio.

• Las dosis letales varían según las especies,

el estadío de desarrollo de los individuos y

la presencia de agentes quelatantes que

contribuyen a aumentar su solubilidad.

2. Su persistencia:

• No son biodegradables por lo que

permanecen en el medio ambiente

durante largos períodos de tiempo,

pasando sucesivamente de un

componente a otro.

3. Su potencial bioacumulación

en distintos organismos:

• Se conoce que algunos organismos

(plantas, algas, erizos, mejillones) son

acumuladores de metales pesados, y a

partir de su ingestión éstos

contaminantes podrían introducirse en

las redes tróficas.

• Los metales son elementos químicos

importantes para la vida, por su papel en

las funciones biológicas y por su uso.

• Concentraciones elevadas de metales en el

ambiente pueden ser perjudiciales para la

mayoría de las especies.

• No es posible aislar el efecto de los metales

dentro de la contaminación ambiental total.

Efectos ambientales y

sanitarios de algunos

metales pesados

Cadmio

(Cd)• En el cuerpo existe un mecanismo que controla el nivel de Zn

pero no el de Cd, que es uno de los cinco metales más tóxicos

•Tóxico para plantas, animales y humanos, por

inhalación o en forma de vapor

•Se acumula en riñones, hígado y vasos sanguíneos

•En humanos tiene una vida media biológica de 10 a 30 años

•Puede desplazar al Zn de algunos sitios activos y competir con el Ca

ocupando sitios en las hidroxiapatitas biológicas

•El hombre puede recibirlo por vía respiratoria (humo de cigarrillos) o

por los alimentos.

•Incorporación a los tejidos duros, fragilidad y dolorosas

deformaciones del material óseo

•Fácil de asimilar por plantas terrestres y acuáticas

Cromo

(Cr) • El Cr (III) es esencial para el mantenimiento del

metabolismo de la glucosa, lípidos y proteínas.

•Puede encontrarse como Cr (III) y Cr (VI)

•El Cr (VI) es tóxico debido a su potencial oxidante y a su facilidad

de penetración en las membranas biológicas. Compuestos

carcinogénicos y corrosivos para los tejidos.

•Los invertebrados y los peces son los más sensibles al Cr.

•La toxicidad en el medio marino varía con las especies, el estado de

oxidación y el pH.

•La disolución de Cr de los aceros utilizados en la industria alimenticia

es probablemente la principal fuente de contaminación en alimentos.

Plomo

(Pb)

•Tóxico por ingestión e inhalación.

•Largas exposiciones producen daños en el cerebro, los riñones y

defectos de nacimiento.

•El uso de tetraetilplomo como antidetonante de la gasolina ha

incrementado significativamente las cantidades de Pb en la

atmósfera.

•Interfiere prácticamente todas las etapas de la síntesis de

ferroporfirinas.

• Toxicidad aguda produce vómitos y falta de apetito, mal

funcionamiento renal y desórdenes nerviosos. Estos efectos se ven

potenciados en pacientes con deficiencias de Ca y Fe.

Mercurio

(Hg)• Efectos varían con la forma química y el modo de

penetración al organismo, dosis letal oral entre 20

mg y 3 g.

•Altamente tóxico por adsorción e inhalación.

•Desastres humanos por residuales líquidos de fábrica de papel y de

una fábrica de pinturas.

•El efecto tóxico se atribuye al ion metilmercurio que induce

perturbaciones irreversibles en el sistema nervioso central.

•El Hg que se libera al ambiente como metal, se convierte en CH3Hg+

por metilación biológica o microbiana.

•El ion metilmercurio puede tener hasta cuatro enlaces de

coordinación. Se enlaza muy fuertemente al S y al Se.

•Tales reacciones con proteínas y péptidos deben estar implicadas en

su comportamiento tóxico.

Cobre

(Cu)• En las plantas existen proteínas de un átomo de

Cu cuya función es ser agente de transferencia de

un solo electrón.

•Los animales y el hombre poseen mecanismos

homeostáticos para la adsorción, transporte,

utilización y eliminación de Cu.

•Concentraciones de Cu normalmente presentes en el agua no

presentan efectos adversos para el hombre.

•Toxicidad para la vida acuática en dependencia del pH, presencia

de compuestos orgánicos y la alcalinidad.

•Las formas juveniles de peces son las más sensibles.

Arsénico

(As)• El As3+ se altamente tóxico para los invertebrados

marinos, en especial ostras y otros moluscos.

•El As y la mayoría de sus compuestos son tóxicos

para el hombre.

•Los cabellos de Napoleón contenían 13 veces más arsénico de lo

normal. El As se acumula paulatinamente en los cabellos.

Aluminio

(Al)• Elevado consumo por el hombre (22 millones de

toneladas en 1986).

•Metal más abundante de la corteza terrestre.

•La movilidad se incrementa en los suelos acidificados. Una vez

disuelto puede ser transportado a ríos y lagos donde se vuelve

disponible para los organismos.

•Concentración baja en aguas naturales, debido a su solubilidad

limitada a valores neutros de pH.

• No se cree que tenga función biológica conocida.

• La toxicidad en animales y plantas fue descubierta recientemente.

•Afecta las raíces de las plantas inhibiendo su crecimiento.

•1970: elevados niveles de Al en aguas de diálisis renal y acumulación en

el tejido cerebral.

• Vigilar estrictamente su presencia en el ambiente

por su:

– persistencia ambiental,

– bioacumulación y

– capacidad de reaccionar o acumularse en

diferentes matrices.

• Racionalidad de su uso : disminuir niveles de

emisión.

• Opciones de ingeniería sanitaria para su

transformación son un reclamo urgente para

preservar la sociedad moderna.