Post on 14-Feb-2016
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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.