Análisis de metales pesados en agua

Metales pesados

Los metales pesados y en general los elementos traza los podemos encontrar en cantidades bajas en la corteza terrestre ya sea en plantas, suelo etc. La presencia de los elementos químicos y compuestos en concentraciones nocivas sobre los organismos, su origen puede ser de manera natural o antropogénico. Cada metal y cada elemento químico contaminante tienen un mecanismo de acción y un lugar de acumulación.  A estos grupos se les llama elementos tóxicos o metales tóxicos, de acuerdo con la Agencia de Protección  Ambiental de los Estados Unidos (USEPA), incluyen a los siguientes elementos: Arsénico, cromo, cobalto, níquel, cobre, zinc, plata, cadmio, mercurio, titanio, selenio y plomo. La contaminación de estos metales puede ocurrir de la extracción minera, el refinamiento de productos mineros o por la liberación de efluentes industriales y emisiones vehiculares.

As

El arsénico es un elemento semimetálico natural, como la meteorización a partir de las rocas y emisiones volcánicas, también viene a partir de la industria metalúrgica, integrando la formulación de pesticidas y conservantes. Los compuestos de arsénico se presentan en forma trivalente y pentavalente: formas comunes de trivalentes son; el trióxido de arsénico y arsenito de sodio. Formas pentavalentes comunes el pentoxido de arsénico. El arsénico y sus compuestos están presentes con significativa frecuencia en el medio ambiente. La fundición de metales no ferrosos, la quema de combustible fósil y el empleo de plaguicidas son los principales procesos que contribuyen a la contaminación de origen antropogénico del ambiente. Se conoce que desde hace muchos años la exposición crónica al arsénico por la ingestión de agua puede causar efectos adversos a la salud humana. Estudio realizados en 1888 por el investigador Hutchington se tiene los primeros antecedentes históricos que relacionan la presencia del arsénico en el agua y lesiones en la piel como la hiperpigmentación, hiperqueratosis y cáncer cutáneo.

Los efectos en la salud en intoxicaciones agudas: 70 a 180 mg de arsénico es letal, ocasionando desprendimientos de las mucosas, vesículas en las mucosas, fiebre, anorexia, hepatomegalia, melanosis, arritmia cardiaca, insuficiencia cardiaca. Intoxicaciones crónicas: Neurotoxicidad periférica, lesión hepática, lesiones en la piel, hiperqueratosis palmar, enfermedad del pie negro, alteraciones al ADN, cáncer de células.

Métodos de tratamiento y remediación

• Métodos de coagulación- floculación y ablandamiento con cal, son los más usados.
• Pequeños sistemas se aplica, el intercambio iónico, alumina activada, osmosis inversa, nanofiltración y electrodiálisis inversa.
• Las tecnologías emergentes son las de arena recubierta con óxidos de hierro, hidróxido férrico granular, empaques de hierro, hierro modificado con azufre, filtración con zeolita, adición de hierro con filtración directa y remoción convencional de Fe y Mn.

Acumulación de As en las Casas:

En la Norma Oficial Mexicana nos dice que el Límite permisible para arsénico es de: 0.025 mg/l (2005). En comparación a los datos muestreados de As todas las casas sobrepasan el límite de la norma generando a lo largo de los años problemáticas de salud y ambientales ya mencionadas anteriormente.

Ca

El calcio es un mineral presente en muchos alimentos. El cuerpo necesita el calcio para mantener los huesos fuertes y llevar a cabo muchas funciones importantes. Casi todo el calcio se almacena en los huesos y los dientes, donde se apoya su estructura y rigidez. El cuerpo necesita calcio para que los músculos se muevan y los nervios transmitan mensajes del cerebro a distintas partes del cuerpo, ayuda a que circule la sangre a través de los vasos sanguíneos por todo el cuerpo y a liberar hormonas y enzimas que influyan casi todas las funciones del cuerpo.

Altas concentraciones de calcio en la sangre causan malignidad y el hiperparatiroidismo. Estas concentración son altas por la ingesta alta de suplementos de calcio en combinación con antiácidos, principalmente en casos donde años anteriores las ulceras pépticas eran tratadas con grandes cantidades de leche, carbonato de calcio y bicarbonato de sodio. La hipercalcemia leve puede presentarse sin síntomas o puede ocasionar pérdida del apetito, nauseas, vómitos, constipación, dolor abdominal, fatiga. Una hipercalcemia más severa puede causar confusión, delirio, coma y si no hasta la muerte. En el ambiente el calcio no genera grandes efectos sobre él, se menciona que el fosfato de calcio es muy toxico para organismos vivos.

Cr

Cromo metal de transición, es muy resistente frente a la corrosión y se encuentra generalmente como cromo metálico trivalente  (), pero también lo podemos encontrar muy rara vez como cromo hexavalente ( ) en la naturaleza. Pequeñas cantidades de () son necesarias para mantener una buena salud. En la actualidad el cromo en su mayoría se genera en la industria metalúrgica para la producción de los aceros inoxidables. La adición de cromo le confiere tenacidad, dureza así como la resistencia de oxidación, corrosión, abrasión, ataque químico, paso de la corriente y descomposición por temperaturas elevadas. En la industria de los refractarios, se utiliza para el revestimiento de hornos y en la industria química de tientes, lixiviadores y agentes oxidantes.[pic 1][pic 2][pic 3]

Las vías principales de exposición humana al cromo se van a derivar de su presencia como un contaminante ambiental ya sea en el agua, aire, suelo, alimentos y tabaco.

Problemas a la salud:

Vías respiratorias son el problema de salud más común que ocurre en los trabajadores expuestos al cromo, causando efectos como irritación del interior de la nariz, secreción nasal y problemas para respirar (asma, tos, falta de aliento, respiración jadeante). En un estudio se encontró que los trabajadores también han desarrollado alergias a compuestos de cromo, lo que puede producir dificultad para respirar y salpullido en la piel. A diferentes concentraciones de cromo en el aire los efectos suelen ser diferentes así estos efectos ocurren en concentraciones de cromo VI mucho más bajas que de cromo III, sin embargo las concentraciones que causan problemas respiratorios en trabajadores son por lo menos 60 veces más altas que los niveles que se encuentran normalmente en el ambiente.  De manera de ingesta en animales la el cromo VI principalmente afecta al estómago e intestino delgado (irritación y ulceras) y a la sangre (Anemia). Los compuestos de cromo III son mucho menos tóxicos y parecen no causar estos problemas. Sistema reproductivo del macho en animales se ha observado daño en los espermatozoides y del sistema reproductivo. La Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer ha determinado que los compuestos de cromo VI son cancerígenos en los seres humanos. En trabajadores ha causado cáncer de pulmón y en animales ha producido tumores del estómago los intestinos y el pulmón.

Remoción:

• Proceso de teñido mediante electrocoagulación

Cu

Uno de los metales de transición no ferroso. Su utilidad se debe a la combinación de sus propiedades químicas físicas y mecánicas, así como a sus propiedades eléctricas y su abundancia. El cobre fue uno de los primeros metales usados por lo humanos,  es uno de los micronutrientes esenciales, se conocen al menos treinta enzimas que contienen cobre, cuyas funciones son catálisis redox, transportadores de oxígeno. Aunque el cobre es un elemento esencial, a nivel elevados resulta toxico, por lo que los niveles de Cu en los ecosistemas naturales y su disponibilidad biológica son importantes.

Salud

El cobre es una sustancia común que ocurre naturalmente y se extiende a través del ambiente a través de fenómenos naturales, los humanos usan ampliamente el cobre. La producción del cobre se ha incrementado en las últimas décadas en el uso de las industrias y en agricultura. El cobre se encuentra en muchas clases de comida, agua y el aire y es necesario para la vida en concentraciones bajas. Las concentraciones del cobre en el aire son usualmente bastante bajas, así que la exposición al cobre por respiración es descartable. Pero gente que viva cerca de fundiciones que procesan el mineral cobre en metal pueden experimentar esta clase de exposición. En el agua el cobre es liberado por la corrosión de estas mismas, exposiciones de largo periodo de cobre causa irritación de nariz, boca y ojos y causar dolor de cabeza, estomago, mareos, vómitos y diarrea. Grandes cantidades de cobre causan daño en el hígado y los riñones, en incluso la muerte.

Remediación:

Cepas mutantes de Escherichia coli: depuradora del metal

Pb

El plomo es un metal toxico que está presente de forma natural en la corteza terrestre y más omnipresente. Se ha dado un uso muy grande en muchas partes del mundo y generado una importante contaminación del medio ambiente y la salud. Las principales fuentes de contaminación ambiental sobresalen la explotación minera, metalurgia, actividades de fabricación y reciclaje en algunos países. El plomo también se utiliza en muchos otros productos, como pigmentos, pinturas, material de soldadura, vidrieras, también puede contener plomo el agua potable canalizada a través de tuberías que son de plomo con  soldadura a base de metal, aunque poco a poco se ha ido reduciendo su uso por lo problemático que es.

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