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• Mariana Burgos Díaz

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TRABAJO DE QUIMICA AMBIENTAL TEORIA QUIMICA DE LOS TRIHALOMETANOS COMO SUSTANCIA TOXICA EN EL AGUA

LUIS FERNADO ARTEAGA PEREZ NICOLAS ANDRES BURGOS DIAZ CAROLINA MARIA BELEÑO ZAPA JUAN SEBASTIAN FLOREZ DURANTE ANA KARINA OVIEDO YEPES

EDGARDO PEREZ

UNIVERSIDAD DE CORDOBA FACULTAD DE INGENIERIAS DEPARTAMENTO DE INGENIERIA AMBIENTAL

MONTERIA-CORDOBA 2019

LOS TRIHALOMETANOS

El conjunto de compuestos que se forman en el proceso de desinfección del agua se denominan colectivamente subproductos de la desinfección. Los trihalometanos son unos subproductos de la desinfección que se forman cuando se emplea el cloro como desinfectante. El cloro es uno de los desinfectantes más utilizado en el mundo. En la actualidad, el proceso de desinfección con cloro gaseoso para tratar el agua, es el más utilizado en el planeta y en especial en Colombia, debido a que permite remover o neutralizar diferentes agentes patógenos como bacterias, virus y protozoarios los cuales han demostrado científicamente que son causantes de enfermedades que afectan seriamente la salud. La cloración del agua implica unos beneficios incuestionables que supusieron una reducción drástica de las enfermedades bacterianas, virales y parasitarias. Además de añadir cloro en el agua en las plantas de potabilización, hay que garantizar también que el agua potable distribuida contenga una cantidad suficiente de cloro libre residual como protección adicional. Los trihalometanos son compuestos químicos volátiles y tóxicos que se pueden generar en las plantas de tratamiento de agua durante el proceso de potabilización del agua por la reacción de la materia orgánica, aún no tratada, con el cloro utilizado para desinfectar, no fueron descubiertos en las aguas de bebida hasta 1974. En esta reacción se reemplazan tres de los cuatro átomos de hidrógeno del metano (CH4) por átomos halógenos. Estos son compuestos derivados del metano donde tres de los cuatro átomos de hidrógeno del metano se reemplazan por átomos de halógenos (CH X), normalmente cloro, bromo o incluso, una 3 combinación de los dos. Al hablar de los trihalometanos nos referimos generalmente al triclorometano (cloroformo, CHCl), bromodiclorometano (CHBrCl), clorodibromometano (CHBrCl) y 2-2 tri-bromometano (CHBr). Estos trihalometanos, generados involuntariamente durante el proceso de cloración del agua, son volátiles y tóxicos y. Entre todos ellos, destaca el cloroformo por ser el compuesto que representa la fracción más importante.

Tabla 1. Las fórmulas y los nombres principales de los THMs más comunes.

PRESENCIA DE LOS TRIHALOMETANOS

El tratamiento de desinfección de las aguas para abastecimiento público se remonta a los años 1804 y 1807 en Paisley y Glasgow (Escocia), respectivamente, donde se instalaron los primeros sistemas de filtración permanente a través de arena que conseguían retener buena parte de la carga bacteriana del agua. En 1902 y 1912 aparecen las primeras plantas municipales de cloración permanente en Middelkerke (Bélgica) y Niagara Falls (Nueva York), respectivamente. Lentamente, la utilización de cloro como desinfectante se fue implantando en el mundo desarrollado y, hasta la actualidad, pocos son los países que no lo empleen o lo hayan empleado en el pasado como desinfectante. El objetivo de la cloración del agua de consumo es eliminar la materia orgánica y todos aquellos microorganismos patógenos presentes en ella. No cabe duda que enfermedades de origen hídrico como el cólera, la fiebre tifoidea y la disentería han disminuido radicalmente debido a la desinfección de las aguas con cloro. Cuando el cloro libre reacciona con la materia orgánica existente en el agua, se forman subproductos de desinfección entre los que destacan los trihalometanos, haloacéticos, haloacetonitrilos y halocetonas, haloaldehidos, fenoles clorados, etc. En la tabla 2 se muestran los porcentanjes de cada uno de los SDP generados en las aguas de consumo humano tras la cloración.

Tabla 2. Porcentajes de SPD, tras la cloración del agua..

ALGUNOS TRIHALOMETANOS

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El triclorometano o cloroformo o tricloruro de metilo, es un compuesto químico de fórmula química CHCl3. Puede obtenerse por cloración como derivado del metano o del alcohol etílico o, más habitualmente en la industria farmacéutica, utilizando hierro y ácido sobre tetracloruro de carbono. A temperatura ambiente, es un líquido volátil, no inflamable, incoloro, de olor penetrante,234 dulzón y cítrico, descrito por Samuel Guthrie como "de delicioso sabor".5 Se descompone lentamente por acción combinada del oxígeno y la luz solar, transformándose en fosgeno (COCl2) y cloruro de hidrógeno (HCl) según la siguiente ecuación:

2 CHCl3 + O2 → 2 COCl2 + 2 HCl

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El bromodiclorometanoes un líquido incoloro, pesado y no combustible. El bromodiclorometano no existe generalmente como líquido en el ambiente. Más bien, se encuentra generalmente en forma de vapor en el aire o disuelto en agua. La mayor parte del bromodiclorometano presente en el ambiente es un derivado que se forma cuando se añade cloro al agua potable para matar los organismos que causan enfermedades. También se producen pequeñas cantidades de bromodiclorometano en plantas químicas para su uso en laboratorios o para producir otras sustancias químicas. Una muy pequeña cantidad (menos del 1% de las cantidades provenientes de las actividades humanas) es producida por algas en los océanos.

El Bromoformo (CHBr3) es un líquido amarillo pálido con un olor dulce similar al cloroformo, un halometano o haloformo. El bromoformo es producido naturalmente por fitoplancton y algas marinas en el océano y se cree que esto es la fuente predominante al medio ambiente. Sin embargo, de manera local se formaron cantidades significativas de bromoformo que entran al ambiente como subproductos de desinfección conocidos como trihalometanos cuando el cloro es añadido al agua para beber para matar bacterias. Es algo soluble en agua y fácilmente se evapora en el aire. El bromoformo es un carcinógeno animal.

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El tribromometano es un halogenuro de alquilo con fórmula molecular C2H3Br3, es un producto químico manufacturado. También ocurre naturalmente en pequeñas cantidades en el océano donde es formado probablemente por algas y plantas marinas. Es un gas incoloro, no inflamable, sin olor característico. Se le conoce también como bromuro de metilo, mono-bromometano y gas de metilo.

TRIHALOMETANOS EN AGUAS DE CONSUMO HUMANO Los trihalometanos pueden incorporarse al cuerpo humano por diversas vías: ingestión de agua del grifo, inhalación de los trihalometanos evaporados y absorción dérmica. Independientemente de las actividades diarias de consumo de agua, el baño o la ducha, el baño en la piscina también puede contribuir a la exposición total a THM. La concentración de los distintos trihalometanos en aguas de consumo humano depende de diversos factores tales como la naturaleza del agua, el pH, la temperatura, la calidad del agua, la concentración de cloro utilizada en la cloración (que a su vez dependerá de la estación del año), la concentración de bromo, la presencia de disolventes orgánicos de carbono y el tiempo de contacto. Estudios recientes sobre la formación de trihalometanos en las aguas de consumo muestran que las variaciones estacionales están correlacionadas con la calidad del agua y la temperatura de ésta. En China, se ha observado que las aguas de abasto poseen altas concentraciones de trihalometanos en otoño y verano, debido a la alta concentración de materia orgánica (producida por las algas), a las altas concentraciones de cloro utilizadas y a las altas temperaturas durante estas estaciones. En la tabla 3 se muestra la variación estacional de los trihalometanos en aguas de consumo humano de distintos países.

Tabla 3. Variación estacional de los trihalometanos. Cuando se usan sistemas de desinfección de aguas de consumo humano con ozono se puede llegar a reducir significativamente la formación de los trihalometanos, pero también se pueden obtener trihalometanos bromados cuando los niveles iniciales de bromuro son altos.

Los estudios epidemiológicos asocian determinadas exposiciones a trihalometanos y en general la exposición a subproductos de la desinfección con efectos sobre la salud como el cáncer de vejiga y determinados defectos de nacimiento en recién nacidos de madres expuestas. Los estudios sobre el cáncer de vejiga encuentran un incremento del riesgo debido a largas exposiciones a los trihalometanos (más de 30 años) a pesar de que los resultados no son siempre significativos. La Agencia Internacional de Investigación sobre el Cáncer clasifica el cloroformo y el bromodiclorometano como posibles carcinógenos para los humanos en ciertas condiciones de exposición. Esto quiere decir, a pesar de que existen indicios de su carcinogeidad en animales experimentales, que la evidencia es limitada en humanos. El bromoformo y el dibromoclorometano no se han clasificado como cancerígenos.

DETERMINACIÓN DE TRIHALOMETANOS Los trihalometanos en agua se determinan principalmente por cromatografía de gases (ver figura 1) utilizando detectores de captura electrónica o detectores de masa electrónica. Hoy en día, la concentración de trihalometanos es determinada por cromatografía de gases y un detector de captura electrónica usando el método de la EPA 551 (Agencia de Protección Ambiental Norteamericana). La preparación de la muestra es una de las fases más críticas del análisis y requiere una labor muy meticulosa. En esta fase, los componentes de interés son separados de la matriz y son preconcentrados para mejorar la selectividad, sensibilidad, fiabilidad, exactitud y reproducibilidad de los análisis. Además, estos pretratamientos son capaces de emplear menores cantidades de disolventes y reactivos

Figura 1. Cromatografía de gases.

CONCENTRACIONES PERMITIDAS La Organización Mundial de la Salud (OMS) establece unos valores guía recomendados como concentraciones máximas individuales de cada uno de los THM en el agua de consumo humano. Loa valores guía representan la concentración ¨Serveis de Vigilància Ambiental Qualitat i Intervenció Ambiental¨ de un compuesto que no implica ningún riesgo significativo para la salud a través del consumo durante toda la vida.    

Cloroformo: 300 µg (microgramos)/l Bromodiclorometano (BDCM): 60 µg/l Dibromoclorometano (DBCM): 100 µg/l Bromoformo: 100 µg/l.

OXIGENACIÓN PARA REDUCIR LOS TRIHALOMETANOS Se han realizado estudios y prácticas en las cuales el tratamiento del agua de red con un sistema de oxigenación ha permitido reducir casi a la mitad la cantidad de trihalometanos en el agua de la localidad Bolaños de Calatrava (Ciudad Real). Reducir el nivel de THMs en el agua de consumo humano Los estudios realizados en las muestras del agua potable de esta localidad, confirman que el nuevo sistema de oxigenación del agua en el depósito del que se abastece Bolaños de Calatrava ha permitido mejorar sustancialmente la calidad del agua. Se trata de una medida que permite reducir la cantidad de trihalometanos, compuestos químicos volátiles que se generan por la reacción de la materia orgánica existente en el agua con el cloro utilizado para desinfectar. El nivel de trihalometanos en Bolaños de Calatrava solía estar por encima de los 100 microgramos por litro, cantidad máxima permitida por la normativa vigente y ahora se han rebajado esos niveles a menos de 70.

COMO QUITAR LOS TRIHALOMETANOS DEL AGUA DE CONSUMO

Todo el mundo sabe que el cloro es el elemento que se utiliza normalmente para la desinfección del agua potable y sus redes de distribución, en nuestros pueblos y ciudades. Este cloro en muchos casos añade un desagradable olor y sabor a lejía a nuestra agua de consumo, revelando su presencia. Es por ello por lo que el cloro es el principal elemento ajeno al agua que la mayoría de las personas desean eliminar. Podemos decir que el uso del cloro como desinfectante del agua, pese a ser nocivo para nosotros, en teoría trae más beneficios que daños al prevenir y evitar grandes infecciones, que nos pudieran venir por el agua de nuestros hogares. Es por ello que de momento seguirá utilizándose para tal fin, siendo nuestra la decisión de quitar el cloro y los trihalometanos del agua antes de consumirla.

El retirar estos elementos está muy implantado en muchos países, y cada vez es más frecuente en el nuestro, provocado por la mayor información al respecto que tenemos a nuestra disposición. Existen muchas formas digamos caseras de eliminar o quitar el cloro del agua, pero para eliminar los trihalometanos se debe usar algún sistema de purificación: Como el cloro es un gas que se encuentra disuelto en el agua, basta con hervir durante unos minutos y dejar enfriar el agua para quitar el Cloro disuelto. Otro método al alcance de todos es congelar el agua. Con la congelación no solo el cloro sale del agua, también cualquier gas que este en disolución en la misma. El ultimo método digamos casero es el de dejar reposar el agua durante al menos 24 horas para que el cloro disuelto se escape del agua. Un poco más complejo es cuando queremos eliminar los trihalometanos y los posibles contaminantes que estén en el agua. Sobre todo si queremos que estos desaparezcan rápidamente. Como la retirada de sustancias químicas del agua es más difícil, inevitablemente debemos recurrir a elementos purificadores que sean capaces de atrapar o deshacerse de los contaminantes. Un ejemplo de esto es el siguiente caso: ‘Hace unos días un cliente me llamo para confirmarme la eficacia como declorador de su sistema purificador. Este cliente tiene un acuario en el salón de su casa, y por una rotura de un tubo del filtro de su acuario, este se vació casi por completo. Como yo le había comentado que podía utilizar el agua de su purificador directamente en el acuario, él lo lleno con el agua purificada que le proporciona. Con esto pudo comprobar la falta de toxicidad del agua purificada para los peces, mucho más sensibles que nosotros a la presencia del cloro en el agua. No se había atrevido a probarlo nunca por temor a dañar a sus queridos peces, y después de ver los resultados no dudo en llamarme para ratificar lo que llevo años experimentando con mis propios peces. Para el que lo desconozca deciros que los peces mueren asfixiados cuando están en agua con presencia de cloro´´. Esto anterior es un buen ejemplo de la virtud de un buen purificador de agua. Por medio de sus sustancias purificadoras es capaz de eliminar del agua muchas sustancias que la contaminan, no solo el cloro y los trihalometanos. Esto casi instantáneamente, y con un tiempo de contacto realmente corto con el agua a purificar. Este sistema purificador estará compuesto por una o varias etapas de carbón activado. La purificación será más efectiva cuando aumentamos el número de etapas purificadoras, aumentando el tiempo de contacto con la sustancia purificadora. Cada día son más las personas que se preocupan por eliminar el cloro utilizado como desinfectante en nuestra agua de consumo, y sus subproductos los trihalometanos.

BIBLIOGRAFIA

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Gonzales, L., & Hernandez, C. (2016). Trihalometanos en aguas de consumo humano . Pamplona,España. Hernadez, M., & Marrugo, J. (2015). Trihalometanos y arsénico en el agua de consumo en los municipios de Chinú y Corozal de Colombia: evaluación del riesgo a la salud. Agencia de salud pública. (2019). Retrieved from https://higieneambiental.com/sites/default/files/images/pdf/THM_esp.pdf Sanchez, A. (2008). Efectos de los trihalometanos sobre la salud. Guide to community drinking water center. (2019). Retrieved from https://d3n8a8pro7vhmx.cloudfront.net/communitywatercenter/pages/51/attachments/origin al/1490120304/TTHM_(espanol).pdf?1490120304

Ayerdi, M., & Ibarluzea, J. (2010). Concentracion de trihalometanos y de acidos haloaceticos en el agua de consumo y estimacion de su ingesta durante el embarazo en la cohorte INMA-Guipuzcoa.