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Toxicidad por Arsénico: Por qué y Cómo Eliminarlo del Agua Potable

Por Gary Battenberg

¿Qué es la toxicidad por arsénico?
La toxicidad por arsénico, también conocida como arsenicosis crónica en humanos, es bien conocida y ocurre cuando uno está expuesto a niveles altos de arsénico de más de 0.05 mg/L. El arsénico se encuentra generalmente en uno de dos estados de valencia química: como arsenito AS+3 (ASIII) y arsenato AS+5 (ASV). Los efectos de la ingestión de arsénico en pequeñas cantidades aparecen lentamente y pueden pasar varios años antes de que el envenenamiento se haga evidente. Cuando se ingiere en grandes cantidades, la arsenicosis crónica se manifiesta de muchas formas en diferentes partes del mundo.

El arsénico se puede inhalar y se puede absorber por vía dérmica a través de la piel. Por ejemplo, quienes trabajan en la industria de la fundición pueden estar expuestos al arsénico inorgánico en el aire que puede estar presente en las emisiones de coque. Por lo tanto, es prudente usar un equipo de respiración adecuado para evitar la inhalación. La mayoría de las plantas ahora tienen depuradores de emisiones de aire para eliminar gases tóxicos y productos químicos. La exposición cutánea de productos de madera tratados con productos químicos que contienen arsénico también puede causar intoxicación por arsénico.

¿Dónde prevalece el arsénico?
Los países donde se han confirmado altos niveles de arsénico en las aguas subterráneas son Estados Unidos, México, China, India y Taiwán. Los estados del oeste de los Estados Unidos suelen tener niveles de arsénico que superan los 10 microgramos por litro (μg/L, ppb) en comparación con el resto de los Estado Unidos. Se sabe que el agua subterránea de los pozos artesianos en las aldeas a lo largo de la costa suroeste de Taiwán que contienen niveles extremadamente altos de arsénico causa la enfermedad del pie negro. Los pacientes afectados por esta enfermedad padecen arteriosclerosis sistémica grave con gangrena negra del pie seco momificada, que a menudo requiere la amputación de las extremidades inferiores. Afortunadamente, la implementación de agua del grifo tratada en estas aldeas ha resultado en una disminución dramática en la severidad del envenenamiento por arsénico durante los últimos 30 años.

¿Cuáles son los síntomas del envenenamiento por arsénico?
Los efectos sobre la salud varían de síntomas leves a muy graves. Lo que hace que el arsénico sea tan peligroso es que no tiene sabor ni olor, lo que significa que uno puede exponerse a él sin saberlo. Algunos de los síntomas incluyen:

  • Hormigueo en los dedos de las manos y los pies, piel enrojecida o inflamada y cambios como lesiones o verrugas
  • Calambres musculares y dolor abdominal
  • Diarrea, náuseas, vómitos y problemas digestivos persistentes
  • Dolor de garganta persistente
  • Daño a los sistemas cardiovascular y nervioso
  • Disruptor endocrino

Se ha demostrado que el arsénico causa cáncer de piel, vejiga, próstata, riñón, hígado, pulmones y conductos nasales. La causa más común de envenenamiento por arsénico es el agua subterránea contaminada, donde es abundante en la tierra y se filtra de los depósitos naturales. Además, el arsénico se filtra al agua subterránea a partir de la escorrentía de las plantas industriales, así como de otras fuentes, como:

  • Vivir cerca de áreas industrializadas, vertederos expuestos o sitios de desechos
  • Respirar aire contaminado que contiene arsénico de plantas o minas que usan arsénico
  • Respirar humo o polvo de madera tratada o productos de desecho
  • Fumar productos de tabaco

Reglamentos y pautas para el arsénico
La EPA de los Estados Unidos, bajo la autoridad de la Ley del Agua Potable Segura (SDWA, en inglés), ha establecido el objetivo de nivel máximo de contaminante (MCLG, en inglés) para el arsénico en cero mg/L como un objetivo basado en la salud. El nivel máximo de contaminante (MCL) establece el nivel más alto de contaminante permitido en el agua potable. Los MCLs son normas aplicables que se establecen lo más cerca posible de los MCLGs, utilizando las mejores tecnologías disponibles y teniendo en cuenta los costos. Las normas actuales para el arsénico son:

  • EPA de los Estados Unidos: MCL = 0.010 mg/L (o ppm) MCLG = cero
  • Directriz de la OMS MCL = 0.010 mg / L (10 μg/L o ppb)

La primera regla en el tratamiento del agua es obtener un análisis de agua preciso y completo cuando se sabe o se sospecha que hay contaminantes relacionados con la salud en un suministro de agua. Un análisis completo revelará problemas de fondo que pueden afectar el desempeño de los métodos de tratamiento disponibles para la remediación. Se puede lograr una eliminación de arsénico eficaz, confiable y constante cuando se realiza una interpretación precisa de un análisis de agua, lo que elimina los métodos de tratamiento que no brindan resultados óptimos. Esto permite a los especialistas en tratamiento de agua presentar opciones viables a posibles clientes.

Métodos de tratamiento
Hay varios métodos de tratamiento disponibles que generalmente se reconocen como efectivos para reducir el arsénico para alcanzar o exceder el nivel máximo de contaminante. Una mirada a algunos de los métodos disponibles puede ser útil cuando se busca una remediación eficaz del arsénico.

Cuando haya arsénico presente en agua tratada municipalmente con cloro libre disponible (FAC, en inglés) medible, estará en estado oxidado de arsenato. En este estado, el arsénico es fácil de eliminar del agua. Sin embargo, cuando el agua solo se trata con monocloramina (NH2CL), se ha descubierto que es posible que no todo el arsenito se convierta en arseniato. Para el agua tratada municipalmente con monocloramina, es aconsejable obtener una prueba de especiación de arsénico para determinar la concentración de cada forma. La ósmosis inversa y la destilación son las tecnologías más prevalentes que se utilizan actualmente para eliminar/reducir el arsénico de los suministros de agua municipal y subterránea. Otras opciones incluyen la alúmina activada, que muestra una alta afinidad por el arsénico, el plomo y el fluoruro. Este medio funciona en un rango de pH entre 4.0 y 10.0 con un pH óptimo de 5.0 para obtener mejores resultados. El rendimiento depende del flujo, por lo que hay que ser cauteloso al especificar esta opción de tratamiento.

Los medios a base de hierro pre-revestidos o impregnados reducirán ambas especies del agua cuando se apliquen correctamente dentro de las pautas de aplicación. Estos tipos de medios tienen una vida útil específica basada en la capacidad calculada dentro de un volumen específico de medios, en relación con los niveles totales de arsénico en el agua. Las resinas de aniones de base fuerte elegidas por su selectividad han demostrado ser muy efectivas para eliminar el arsénico del agua. Algunas resinas aniónicas están funcionalizadas con nanopartículas de óxido de hierro hidratado, que proporcionan una afinidad muy alta por el arsenito y el arsenato. Es fundamental tener cuidado al manipular los medios usados ​​para su eliminación y debe cumplir con las pautas federales. Los medios más nuevos se pueden procesar para eliminar el arsénico antes de que la resina se lleve a un vertedero.

La arena verde (Greensand) de manganeso (que data de la década de 1950 y todavía se usa hoy en muchas plantas de tratamiento de agua) es el abuelo de los métodos de tratamiento para eliminar el hierro, manganeso, arsénico y radio. Hoy en día, muchos distribuidores siguen utilizando arena verde de manganeso para el tratamiento previo del agua problemática que contiene hierro, manganeso y sulfuro de hidrógeno. De hecho, muchos pozos de agua en los Estados Unidos contienen arsénico donde la profundidad de la bomba se acerca y/o excede los 200 pies (60 metros). El arsenito se convierte en arseniato, se une con el hierro oxidado y se mantiene en el lecho hasta que la regeneración elimina los óxidos y la capacidad se restaura después de la regeneración. Tenga cuidado al manipular el permanganato de potasio (KMnO4) y siga las instrucciones del paquete. El nuevo GreensandPlus de Manganeso ofrece la misma capacidad que el original, con el beneficio adicional de que la temperatura del agua ya no se limita a 85°F (29.4°C) porque el sustrato del medio es a base de sílice.

Hay algunas tecnologías muy interesantes en Investigaciones y Desarrollo, así como pruebas de campo que pronto estarán disponibles. Los avances en los medios de tratamiento como el papel de filtro patentado se encuentran en el horizonte. Las arcillas orgánicas y el carbón activado granular (CAG) con sorbentes selectivos de arsénico se utilizan desde hace más de 10 años con muy buenos resultados. Hoy en día, las opciones de métodos de tratamiento son muchas. Sin embargo, asegúrese y comprenda claramente las capacidades y limitaciones del método de tratamiento elegido con una interpretación precisa del análisis de agua completo. Identifique aquellos contaminantes o condiciones que reducen la efectividad de la tecnología elegida, lo que puede significar rechazarla porque el método no dará los resultados deseados.

El arsénico es un contaminante relacionado con la salud muy peligroso y dañino, por lo que es muy importante aplicar la debida diligencia al adquirir, vender y dar servicio a productos de tratamiento para la remediación del arsénico. Los productos deben estar certificados según WQAS-200, NSF 53, NSF 58 y NSF 62 para la reducción de arsénico. Estas certificaciones brindan al distribuidor y al consumidor la garantía de una reparación efectiva cuando se instalan y mantienen correctamente con el reemplazo oportuno de los medios o cartuchos de acuerdo con las recomendaciones del fabricante.

Acerca del Autor
El Sr. Gary Battenberg es gerente principal de desarrollo comercial de Argonide Corporation. Anteriormente, fue Gerente Técnico del Departamento de Tratamiento de Agua de Dan Wood Company. Antes de eso, el Sr. Battenberg fue especialista en diseño de sistemas y apoyo técnico en Parker Hannifin Corporation. Sus casi cuatro décadas de experiencia en la industria del agua incluyen un historial probado y exitoso en las áreas de ventas, servicio, diseño y fabricación de sistemas de tratamiento de agua. La base tecnológica de Battenberg cubre las tecnologías de filtración mecánica y adsorbente, intercambio iónico, esterilización UV, ósmosis inversa y ozono. Ha trabajado en las áreas de tratamiento de agua doméstica, comercial, industrial, de alta pureza y esterilizada. Como autor colaborador de la revista WC&P International y miembro de su Comité de Revisión Técnica desde 2008, Battenberg fue elegido como una de las 50 personas más influyentes de la revista en la industria del tratamiento de agua en 2009. Puede ser contactado por correo electrónico a gary@argonide.com o por teléfono (407) 488-7203.

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