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EVALUACION DE METALES PESADOS EN AGUAS SUPERFICIALES EN EL AREA
DE INFLUENCIA AL EMISARIO SUBMARINO EN EL
CORREGIMIENTO DE PUNTA CANOAS DEPARTAMENTO DE BOLIVAR
RAMOS CASTILLO YADELCY SALAS CORDOBA KENDRY NYLETH
UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA SECCIONAL CARTAGENA FACULTAD DE
INGENIERIA ARQUITECTURA ARTES Y DISEÑO
PROGRAMA DE INGENIERIA QUIMICA CARTAGENA
2015
-
EVALUACION DE METALES PESADOS EN AGUAS SUPERFICIALES EN EL AREA
DE INFLUENCIA AL EMISARIO SUBMARINO EN EL
CORREGIMIENTO DE PUNTA CANOAS DEPARTAMENTO DE BOLIVAR
RAMOS CASTILLO YADELCY SALAS CORDOBA KENDRY NYLETH
Trabajo de Grado presentado como requisito parcial para optar al
título de Ingeniero Químico
UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA SECCIONAL CARTAGENA FACULTAD DE
INGENIERIA ARQUITECTURA ARTES Y DISEÑO
PROGRAMA DE INGENIERIA QUIMICA CARTAGENA
2015
-
DEDICATORIA
Esta investigación se realizó por la ayuda de Jehová y su hijo
Jesucristo quienes hicieron todo para que se diera en el tiempo
apropiado, quienes nos ayudaron en los momentos en que más lo
necesitamos., y no solo eso nos dieron salud y vida para verlo
terminado.
A mis padres Nora Castillo, Carlos Vargas y Jorge Ramos quienes
tanto me estimularon, apoyaron y me enseñaron a luchar por lo que
solo con esfuerzo se alcanza, a mis maestros que nunca desistieron
de enseñarme y continuaron depositando su confianza en mí, a mis
compañeros que durante estos cinco años estuvieron de manera
incondicional motivándome, a mi compañera Kendry Salas por su
confianza, sin ella no hubiese sido posible materializar este
sueño, a mi novio Jheferson Guerra quien me acompaño durante todo
este esfuerzo para arribar a la meta.
Yadelcy Ramos Castillo
A mi madre Nancy Cordoba y a mi padre Agustín Salas, a quienes
les entrego todos mis logros y les doy infinitas gracias por su
apoyo, compañía y esfuerzo en la realización de mis estudios; a mi
hermano Kenther, a mi tío Leyton y mi tía Francisca mis abuelos y
demás familiares por su apoyo incondicional e interés en mi
bienestar; no quiero terminar estas palabras sin darle gracias a
Yadelcy Ramos por su compañía durante este largo proceso.
Kendry Nyleth Salas Cordoba
-
AGRADECIMIENTOS
Agradecemos al creador de todo quien nos tiene hoy acá Dios y de
manera muy especial a nuestro director de tesis Adalberto Matute
Thowinson por su esfuerzo y dedicación, quien con sus
conocimientos, su paciencia, motivación y experiencia nos ha
apoyado y guiado durante este largo proceso hasta su culminación.
Al profesor Vicente Vargas por los valiosos aportes que realizó
durante la elaboración de nuestro trabajo. Gracias también a la
profesora Sonia Gómez quien en momentos difíciles estuvo ahí
regalándonos palabras de ánimo con las que logro ayudarnos a sacar
el último esfuerzo con el finiquitaríamos esta tarea, tarea de la
cual estamos fue felices. A nuestros compañeros y amigos que por
ser tantos no son mencionados este nuevo logro es en gran parte
gracias a ustedes. Al Laboratorio de análisis de por permitir la
realización de éste trabajo en sus instalaciones.
Logramos concluir con éxito un proyecto que en un principio
podría parecer una tarea interminable pero lo hicimos.
Yadelcy Ramos Castillo
Kendry Nyleth Salas Cordoba
-
CONTENIDO
1. PROBLEMA DE INVESTIGACION
...........................................................................
1
1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
...................................................................
1
1.2 FORMULACION DEL PROBLEMA
........................................................................
2
1.3 JUSTIFICACIÓN
........................................................................................................
3
1.4 OBJETIVOS
.....................................................................................................................
5
1.4.1 Objetivo general
.....................................................................................................
5
1.4.2 Objetivos
específicos............................................................................................
5
2. MARCO DE REFERENCIA
.......................................................................................
6
2.1 ANTECEDENTES
......................................................................................................
6
2.2 FUNDAMENTOS
TEORICOS..................................................................................
8
2.2.1 Aguas
residuales..............................................................................................
8
2.2.2 Metales pesados
...................................................................................................
12
2.2.3 Algunos metales pesados y los daños que producen a la
salud .......... 15
2.2.4 Espectroscopia de absorción atómica
........................................................... 22
2.3 MARCO LEGAL
.......................................................................................................
26
2.3.1 NORMA TECNICA COLOMBIA GESTION AMBIENTAL, CALIDAD DEL
AGUA, MUESTREO, DIRECTRICES PARA EL DISEÑO DE PROGRAMA DE
MUESTREO. NTC-ISO 5667/1:1995.
..........................................................................
26
2.3.2 NORMA TECNICA COLOMBIA GESTION AMBIENTAL, CALIDAD DEL
AGUA, MUESTREO, TECNICAS GENERALES DE MUESTREO NTC-ISO
5667/2:1995
.....................................................................................................................
28
2.3.3 NORMA TECNICA COLOMBIA GESTION AMBIENTAL, CALIDAD DEL
AGUA, MUESTREO, DIRECTRICES PARA LA CONSERVACIÓN Y MANEJO
DE LAS MUESTRAS NTC-ISO 5667/3:1995
.............................................................
31
2.3.4 NORMAS NACIONALES
.....................................................................................
34
2.3.5 NORMAS INTERNACIONALES
.........................................................................
53
2.3.6 Análisis de las normas
......................................................................................
69
2.3.7 Análisis general por contaminante de las normas de
Vertimiento ............. 72
2.4 MARCO CONCEPTUAL
.........................................................................................
78
3. DISEÑO METODOLOGICO
....................................................................................
82
3.1 TIPOS DE INVESTIGACION
.......................................................................................
82
3.2 DISEÑO ADOPTADO
...................................................................................................
82
-
3.3 ENFOQUE ADOPTADO
..............................................................................................
83
3.4 TECNICAS DE RECOLECCION DE LA
INFORMACION...................................... 83
3.4.1 Fuentes Primarias
................................................................................................
83
3.4.2 Fuentes Secundarias
..........................................................................................
84
3.5 DESCRIPCION METODOLOGICA
............................................................................
84
3.6
HIPOTESIS.....................................................................................................................
85
3.7 VARIABLES
...................................................................................................................
85
3.8 OPERACIONALIZACION DE VARIABLES
.............................................................
86
3.9 POBLACION Y MUESTREO
.....................................................................................
87
3.9.1 POBLACION
...........................................................................................................
87
3.9.2 MUESTRAS
...........................................................................................................
87
3.10 PROCESAMIENTO DE LA INFORMACION
.......................................................... 88
3.10.1 Área de Muestreo
...............................................................................................
88
3.10.2 Estaciones de muestreo
..................................................................................
89
4. RESULTADOS
....................................................................................................
92
4.1 ZONA GEOGRAFICA
..................................................................................................
92
4.2 ANALISIS CUANTITATIVO Y CUALITATIVO EAA
............................................... 96
4.3 ESTACIONES DE MUESTREO DE ACUERDO CON LA INCIDENCIA DE
LAS
AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS PRETRATADAS.
......................................... 100
4.3.1 Estación De Muestreo E1
................................................................................
101
4.3.2 Estación De Muestreo E2
.................................................................................
102
4.3.3 Estación De Muestreo E3
.................................................................................
103
4.3.4 Estación De Muestreo E4
.................................................................................
104
4.4 ANALISIS POR PAISES
............................................................................................
105
4.4.1 Estación E1A relacionada con los países de referencia
......................... 106
4.4.2 Estación E1B relacionada con los países de referencia
......................... 107
4.4.3 Estación E2A relacionada con los países de referencia
......................... 108
4.4.4 Estación E2B relacionada con los países de referencia
......................... 109
4.4.5 Estación E3A relacionada con los países de referencia
......................... 110
4.4.6 Estación E3B relacionada con los países de referencia
......................... 111
4.4.7 Estación E4A relacionada con los países de referencia
......................... 112
4.4.8 Estación E4B relacionada con los países de referencia
......................... 113
4.4.9 Estación E5A relacionada con los países de referencia
......................... 114
-
4.4.10 Estación E5B relacionada con los países de referencia
....................... 115
4.5 VERIFICACION DE LA HIPOTESIS DE TRABAJO
............................................. 116
5. CONCLUSIONES
..............................................................................................
118
6. RECOMENDACIONES
......................................................................................
119
REFERENCIAS
........................................................................................................
120
ANEXOS
..................................................................................................................
124
-
INDICE DE TABLAS
Tabla 1. Contaminantes en las aguas
................................................................
9
Tabla 2. Composición química de las aguas residuales
................................... 10
Tabla 3. Características del agua residual
....................................................... 11
Tabla 4. La contaminación con mercurio se origina de las
siguientes fuentes. 16
Tabla 5. La contaminación con plomo se origina de las siguientes
fuentes. .... 18
Tabla 6. Fuentes causantes de la contaminación con cadmio.
....................... 21
Tabla 7. Parámetros generales de las aguas residuales vertidas a
cuerpos
hídricos receptores en Colombia.
.....................................................................
51
Tabla 8. Límites permisibles de metales pesados en Aguas
costeras en
Colombia.
..........................................................................................................
52
Tabla 9. Límites permisibles de metales pesados en Aguas
costeras en el
México
...............................................................................................................
53
Tabla 10. Parámetros generales de las aguas residuales vertidas
a cuerpos
hídricos receptores en México.
.........................................................................
55
Tabla 11. Parámetros generales de las aguas residuales vertidas
a cuerpos
hídricos receptores en Holanda.
.......................................................................
58
Tabla 12. Límites permisibles de metales pesados en Aguas
costeras en
Holanda
.............................................................................................................
59
Tabla 13. Parámetros generales de las aguas residuales vertidas
a cuerpos
hídricos receptores en Venezuela.
....................................................................
64
Tabla 14. Características del agua para vertimientos en medio
marino costero en
Venezuela
.........................................................................................................
65
Tabla 15. Características del agua residual para vertimientos en
Aguas salinas
en Brasil
............................................................................................................
68
Tabla 16. Parámetros generales de las aguas residuales vertidas
a cuerpos
hídricos receptores en
Brasil.............................................................................
69
Tabla 17. Comparación de las concentraciones permisibles en mg
/L de
metales pesados en aguas residuales de países como Holanda,
Venezuela,
Brasil, México y Colombia, de acuerdo con las Normas
correspondiente. ....... 71
Tabla 18. Estaciones de muestreo en la zona de estudio.
............................... 89
Tabla 19. Parámetros físicos de la toma de muestra que se
realizó por
Estaciones
........................................................................................................
93
Tabla 20. Resultados del análisis de espectroscopia de absorción
atómica por
llama en el equipo ICE 3000 SERIES AA Spectrometer.
................................. 96
Tabla 21. Resumen de la norma colombiana acerca de vertimientos
de aguas
residuales a cuerpos de agua receptoras
......................................................... 97
Tabla 22. Comparación de los resultados de la estación E1A, con
relación a las
normas establecidas por cinco países Colombia, Brasil, México,
Venezuela y
Holanda.
.........................................................................................................
106
-
Tabla 23. Comparación de los resultados de la estación E1B, con
relación a las
normas establecidas por cinco países Colombia, Brasil, México,
Venezuela y
Holanda.
.........................................................................................................
107
Tabla 24. Comparación de los resultados de la estación E2A, con
relación a las
normas establecidas por cinco países Colombia, Brasil, México,
Venezuela y
Holanda.
.........................................................................................................
108
Tabla 25. Comparación de los resultados de la estación E2B, con
relación a las
normas establecidas por cinco países Colombia, Brasil, México,
Venezuela y
Holanda.
.........................................................................................................
109
Tabla 26. Comparación de los resultados de la estación E3A, con
relación a las
normas establecidas por cinco países Colombia, Brasil, México,
Venezuela y
Holanda.
.........................................................................................................
110
Tabla 27. Comparación de los resultados de la estación E3B, con
relación a las
normas establecidas por cinco países Colombia, Brasil, México,
Venezuela y
Holanda.
.........................................................................................................
111
Tabla 28. Comparación de los resultados de la estación E4A, con
relación a las
normas establecidas por cinco países Colombia, Brasil, México,
Venezuela y
Holanda.
.........................................................................................................
112
Tabla 29. Comparación de los resultados de la estación E4B, con
relación a las
normas establecidas por cinco países Colombia, Brasil, México,
Venezuela y
Holanda.
.........................................................................................................
113
Tabla 30. Comparación de los resultados de la estación E5A, con
relación a las
normas establecidas por cinco países Colombia, Brasil, México,
Venezuela y
Holanda.
.........................................................................................................
114
Tabla 31. Comparación de los resultados de la estación E5B, con
relación a las
normas establecidas por cinco países Colombia, Brasil, México,
Venezuela y
Holanda.
.........................................................................................................
115
Tabla 32. Verificación de la Hipótesis de trabajo.
........................................... 116
-
INDICE DE FIGURAS
Figura 1. Comparación de metales pesados (cadmio, mercurio,
plomo) en
aguas residuales vertidas a cuerpos receptores en países como
Colombia,
Holanda, Venezuela, México y Brasil.
..............................................................
69
Figura 2. Comparación vertimientos de aguas residuales
domesticas a cuerpos
de agua receptoras Colombia – Brasil.
.............................................................
72
Figura 3. Comparación vertimientos de aguas residuales
domesticas a cuerpos
de agua receptoras Colombia – México.
........................................................... 73
Figura 4. Comparación vertimientos de aguas residuales
domesticas a cuerpos
de agua receptoras Colombia – Venezuela.
..................................................... 74
Figura 5. Comparación vertimientos de aguas residuales
domesticas a cuerpos
de agua receptoras Colombia – Holanda.
......................................................... 75
Figura 6. Comparación de parámetros físicos, pH, de las aguas
residuales
domesticas vertidas a cuerpos de agua receptores en países como
Colombia,
Venezuela, México, Holanda y Brasil.
...............................................................
76
Figura 7. Comparación de parámetros físicos, temperatura, de las
aguas
residuales domesticas vertidas a cuerpos de agua receptores en
países como
Colombia, Venezuela, México, Holanda y Brasil.
.............................................. 77
Figura 8. Diagrama de flujo del proceso de toma de Muestras en
Agua de Mar
..........................................................................................................................
91
Figura 9. Lugar donde se realizó el diagnostico en punta canoas
en el área
cercana al emisario submarino.
........................................................................
92
Figura 10. Variación de la Temperatura de acuerdo con la
estación o punto de
muestreo correspondiente.
...............................................................................
94
Figura 11. Variación de la Temperatura de acuerdo con la
estación o punto de
muestreo correspondiente.
...............................................................................
95
Figura 12. Variación de la Concentración en mg/L de acuerdo con
la estación o
punto de muestreo correspondiente, teniendo en cuenta las Normas
de
Colombia.
..........................................................................................................
97
Figura 13.Variación de la Concentración en mg/L de acuerdo con
la estación o
punto de muestreo correspondiente, teniendo en cuenta las Normas
de
Venezuela y México.
.........................................................................................
98
Figura 14. Variación de la Concentración en mg/L de acuerdo con
la estación o
punto de muestreo correspondiente, teniendo en cuenta las Normas
de Brasil.
..........................................................................................................................
98
Figura 15. Variación de la Concentración en mg/L de acuerdo con
la estación o
punto de muestreo correspondiente, teniendo en cuenta las Normas
de
Holanda.
...........................................................................................................
99
Figura 16. Ubicación de las estaciones de muestreo en el lugar
de afectación
de las aguas residuales domésticas.
..............................................................
100
-
Figura 17. Primera Estación de muestreo o E1 localizada en el
área delimitada.
........................................................................................................................
101
Figura 18. Segunda Estación de muestreo o E2 localizada en el
área
delimitada.
......................................................................................................
102
Figura 19. Tercera Estación de muestreo o E3 localizada en el
área delimitada.
........................................................................................................................
103
Figura 20. Cuarta Estación de muestreo o E4 localizada en el
área delimitada.
........................................................................................................................
104
Figura 21. Primera Estación de muestreo o E5 localizada en el
área delimitada.
........................................................................................................................
105
-
INDICE DE ANEXO
ANEXO A. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES
............................................ 124
ANEXO B. PRESUPUESTO
..........................................................................
125
ANEXO C. NORMA TÉCNICA NTC-ISOCOLOMBIANA 5667-1
.................... 126
ANEXO D. NORMA TÉCNICA NTC-ISOCOLOMBIANA 5667-2
.................... 153
ANEXO E. NORMA TÉCNICA NTC-ISOCOLOMBIANA 5667-3
.................... 168
ANEXO F. Mapa de Punta Canoas
................................................................
182
ANEXO G. Area de Influencia cercana a donde desembocan las
aguas
residuales domesticas de Caratgena del departamento de Bolivar.
............... 183
ANEXO H. Recorrido del Emisario Submarino
............................................... 184
ANEXO I. Área de Estudio
..............................................................................
185
ANEXO J. Etiquetas para la toma de muestras de Agua de Mar
................... 186
ANEXO K. Cotización para la aplicación de la Espectroscopia de
Absorción
Atómica en las muestras
.................................................................................
187
-
RESUMEN En el siguiente trabajo se elabora un estudio que evalúa
las aguas que se encuentran cercanas al emisario submarino, tubería
que descarga las aguas residuales domesticas de la ciudad de
Cartagena de Indias, el cual se encuentra ubicado en Punta Canoas
en el departamento de Bolívar, el cual se lleva a cabo mediante el
cumplimiento de los objetivos específicos. La presencia de metales
pesados en las aguas, como Pb, Cu, Zn, Cd, Al, Fe, Ni, Mn y Hg, es
alarmante debido a que no presenta ningún tipo posible de
degradación química o biológica, además pueden ser acumulados de
diversas formas (orgánicas e inorgánicas) y permanecer en los
organismos por largos periodos y ser transferidos mediante la
cadena alimenticia, causando peligros en la ecología acuática y
otros beneficiarios del agua. Esta investigación se basa en el
Cadmio, y se analiza por medio de una técnica conocida a nivel
mundial, la Espectroscopia de absorción atómica o EAA. En el
presente trabajo se realizó por medio del método de espectroscopia
de absorción atómica para la determinación de Cadmio presente en
agua de mar a la cual es receptora de aguas residuales domesticas
Las muestras fueron suministradas por el laboratorio de la
Universidad de Cartagena; estas muestras se preservaron en el
laboratorio añadiendo HNO3 concentrado hasta obtener un pH < 2
se almacenaron en envases de polietileno y finalmente, fueron
conservadas a 4ºC hasta el momento de su análisis. Después de
analizadas las muestras se tabularon los parámetros físicos
específicamente Temperatura (°C) y pH y posteriormente fueron
graficados para observar mejor el comportamiento de tales
parámetros de acuerdo con cada estación, las cuales fueron elegidas
por la influencia de las descargas. Del mismo modo se tabularon las
concentraciones en mg/L, encontradas por el equipo de
Espectroscopia de absorción atómica en cada una de las cinco
estaciones nombradas con las siguientes siglas E1, E2, E3, E4, E5.
Finalmente, se compararon las normas de cinco países entre los que
encontramos Colombia, México, Venezuela, Brasil y Holanda los
cuales fueron analizados de acuerdo con los límites permisibles de
aguas residuales domesticas para el cadmio en cuerpos de aguas
receptores, con relación a los resultados generados por la EAA de
llama, en las estaciones delimitadas en el corregimiento de Punta
Canoas del departamento de Bolívar.
-
INTRODUCCION
Desde las últimas décadas ha existido gran preocupación por la
contaminación en los ecosistemas acuáticos debido a la presencia de
metales pesados, los cuales son persistentes en el medio y para los
organismos que habitan en dicho medio son potencialmente
peligrosos. Los metales pesados son elementos químicos, tales como
Plomo (Pb), Cobre (Cu), Zinc (Zn), Cadmio (Cd), Aluminio (Al),
Hierro (Fe), Níquel (Ni), Manganeso (Mn) y Mercurio (Hg) que poseen
interés ambiental por las repercusiones que éstos tienen con su
presencia en los diferentes compartimientos ambientales, como su
persistencia sin degradarse, su acumulación y posible transferencia
mediante la cadena alimenticia ocasionando riesgos irreversibles en
la ecología acuática. Estos metales se derivan de la lluvia acida,
sedimentos erosionados y desechos industriales y domésticos, este
último es el tema central de la presente investigación. Algunos
metales como Cu y Zn, son micro nutrientes beneficiosos para los
organismos acuáticos en bajas concentraciones, pero en
concentraciones elevadas pueden causar efectos adversos y hasta la
muerte de algunas especies. Otros metales, como Hg, se consideran
peligrosos debido a que son absorbidos por la biota, es decir, por
la flora y la fauna y transferidos a través de la cadena
alimenticia. Este proyecto fundamentó su ejecución en la necesidad
de conocer la presencia de los metales pesados en aguas residuales
cercanas al emisario submarino, como consecuencia de los procesos
geoquímicos que ocurren en los suelos inundados, vertimientos de
aguas servidas por núcleos poblacionales y de las actividades
primarias, que se desarrollan en los alrededores del área de
estudio. El objetivo principal de este trabajo es dar a conocer el
estado de las aguas cercanas al emisario submarino utilizando la
técnica de espectroscopia de absorción atómica teniendo como
referente las normas locales acerca de vertimientos a cuerpos de
agua receptores. Esta investigación se lleva a cabo por medio de
tres capítulos que nos permiten conocer detalladamente la
estructura del presente trabajo. En el capítulo uno hace referencia
a la descripción del problema. Se expone también las graves
repercusiones que causan los metales pesados en fuentes hídricas y
la necesidad de conocer los impactos ambientales que producen los
metales pesados específicamente cadmio; además se manejan algunos
antecedentes básicos de estudios previos en el norte de chile y
ejemplos de países que han sufrido altos niveles de contaminación
por metales pesados entre los que se encuentra Colombia.
-
El capítulo dos presenta los conceptos fundamentales que
enmarcan el proyecto, estas definiciones se hallan en el marco de
referencia; el marco legal describe las normas y leyes que
respaldan la investigación debido a que los metales pesados deben
tener límites permisibles para la preservación de la fauna, flora ,
recordemos que existe un enlace entre todos los seres vivos el cual
conocemos como cadena trófica, proceso de transferencia de
sustancias nutritivas a través de las diferentes especies de una
comunidad biológica, en el que cada uno se alimenta del precedente
y es alimento del siguiente. Y los metales pesados por su capacidad
de acumularse causan daños a las especies que se alimenten de este.
El capítulo tres muestra la manera en que se desarrolla el
proyecto. Además encontramos el tipo de investigación que presenta
este proyecto, el enfoque adoptado, tipo y diseño de investigación,
población, fuentes de recolección de información, y la manera en
que se procesan y analizan las muestras tomadas en Punta Canoas en
el departamento de Bolívar. Finalmente, encontramos el capítulo
cuatro en donde se exponen los resultados del proyecto los cuales
son coherentes con los objetivos específicos planteados y con la
metodología planteada.
-
1
EVALUACION DE METALES PESADOS EN AGUAS SUPERFICIALES EN
EL AREA DE INFLUENCIA AL EMISARIO SUBMARINO EN EL CORREGIMIENTO
DE PUNTA CANOAS DEPARTAMENTO DE BOLIVAR
1. PROBLEMA DE INVESTIGACION
1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Aunque la presencia natural de metales pesados no debería ser
peligrosa (es parte del equilibrio de la naturaleza), desde la
revolución industrial, su utilización ha ascendido
vertiginosamente, con el correspondiente incremento de emisiones
que ellos conlleva. Lo anterior ha quedado evidenciado para plomo,
cobre, zinc, los cuales han multiplicado por diez su presencia
ambiental entre 1850-1990.1
Ahora bien, lo que hace tóxicos a los metales pesados no son en
general sus características esenciales, sino las concentraciones en
las que pueden presentarse, y casi más importante aún, el tipo de
especie química que forman en un determinado medio, cabe recordar
que de hecho los seres vivos “necesitan” en pequeñas
concentraciones a muchos de estos elementos para funcionar
adecuadamente. Los metales requeridos por el organismo incluyen
cobalto, cobre, hierro, manganeso, vanadio, estroncio y zinc. El
caso del hierro es notable ya que de este depende la vida del ser
humano pues gracias a este existe la formación de hemoglobina en
este.2 Existen metales como los mencionados inicialmente que el
cuerpo sin duda necesita en cantidades mínimas y que son de vital
importancia para la salud humana como el hierro, pero cuando se
trata de grandes cantidades estos metales ocasionan daños y
deterioros en el bienestar del mismo. La presencia de estos metales
denominados pesados es notoria en aguas que proceden de las
viviendas, también conocidas como aguas domésticas, por tanto la
importancia de analizar este recurso. Todos los metales pesados se
encuentran presentes en los medios acuosos el agua químicamente
pura no existe en la naturaleza. Aunque sus concentraciones en
ausencia de contaminación son muy bajas. Los metales pesados se
encuentran en las aguas como coloides, partículas minerales sólidos
en suspensión o fases disueltas cationes o aniones complejos las
formas coloidales suelen dar lugar a la formación de hidróxido
mientras que las partículas sólidas incluyen una gran variedad de
minerales. Las fases disueltas
1 Battiston, G., Degetto, S., gerbasi, R., Sbrignadello, G.,
Tositti, L.(2004). Use of Pb and Cs in the study of sediment
pollution in the lagoon of venice. The science of the Ttotal
environment. 77,15-23 2 Peñuela, o. (2005). Hemoglobina una
molécula modelo para el investigador. Colombia médica. 36,
215-225
-
2
pueden a su vez ser capturadas por adsorción, absorción en
arcilla o hidróxido. Adicionalmente, los compuestos orgánicos
pueden constituir fases con gran capacidad de captura de cationes
metálicos, que en ocasiones dan lugar a iones extremadamente
toxicas como el metilmelcurio (CH3Hg).3 La ciudad de Cartagena
localizada en Colombia en el departamento de Bolívar vierte
aproximadamente el 40% de sus aguas residuales el corregimiento de
punta canoas por medio del emisario submarino y aporta
considerablemente en el incremento de la concentración de metales
pesados en aguas, peces y sedimentos de esta zona. Lo que puede
constituir un aporte significativo. En el corregimiento de Punta
Canoas, los niveles de los contaminantes que afectan a los
ecosistemas marinos y a la especie humana, están influenciados por
las diversas descargas, siendo las principales los contribuyentes
procedentes del canal del dique, su cuenca de drenaje, y las aguas
residuales domesticas a través del emisario submarino de
manzanillo.4 A principios del 2000 aproximadamente el 60% de las
aguas residuales de la ciudad desembocaban en la ciénaga de la
virgen ocasionando además de malos olores contaminación en este
cuerpo de agua.5 Estas actualmente están siendo vertidas en Punta
Canoas por medio del emisario submarino. Las aguas que se vierten a
Punta Canoa por medio de este poseen metales procedentes de las
aguas residuales domésticas y que si los niveles superan los
permitidos ocasionan daños en la vida marina cercana y hasta
extenderse a cuerpos de aguas que se encuentran interconectados
entre sí, recordemos que el agua es una sola, por tal razón se
afecta a los cuerpos de aguas que se encuentran aledaños y la vida
marina que allí exista. En la presente proyecto se determinaran los
niveles de Cd que se encuentra en aguas superficiales una zona que
se considera es la más influenciada por las descargas del emisario
submarino en el corregimiento de Punta Canoas. Como técnica de
análisis, se empleara la espectroscopia de absorción atómica de
llama, que al conjugar sensibilidad, rapidez y sencillez, la hacen
ser el método preferencial internacionalmente en estos estudios.6
1.2 FORMULACION DEL PROBLEMA ¿Cómo evaluar la incidencia de metales
pesados como el Cd en aguas superficiales aledaños al emisario
submarino en el corregimiento de Punta Canoas del Departamento de
Bolívar?
3 Salomons, w., Forstner, u. (1994). Metals in the hidrocycle,
springer-verlag, berlin-Heidelberg-New York-tokio. 394p. 4 Aguas de
Cartagena (2012). Estudio de evaluación de impacto ambiental
proyecto de alcantarillado vertiente corregimiento de punta canoas
5 Aguas de Cartagena y Banco Mundial (2014), Restauración del
ambiente costero de Cartagena Colombia, página 5. 6 Forstner, u.,
wittmann, G. (1979). Metal pollution in the environment,
springer-verlag, berlin-heidelbrg- new york
-
3
1.3 JUSTIFICACIÓN Las actividades humanas producen diferentes
tipos de vertidos que incrementan la concentración de contaminantes
químicos en los sistemas acuáticos. Unas de las sustancias químicas
potencialmente más toxicas son los metales pesados. El aporte de
estos al ciclo hidrológico procede de diversas fuentes, siendo una
de ellas de origen litogénico o geoquímico a partir de los
minerales que por la erosión o por lluvias son arrastrados a los
sistemas acuáticos. No obstante, actualmente la mayor concentración
es de origen antropogénico debido a la actividad humana. Los
procesos industriales, los residuos domésticos son fuente
importante de contaminación que aporta metales al suelo, al aire y
al agua especialmente.7 Frente a la grave problemática ambiental
que se presenta por este fenómeno se hizo necesario desarrollar la
investigación en este caso la determinación y el análisis de los
metales pesados que se encuentran en las aguas superficiales en
cercanía con el emisario submarino para establecer los niveles de
contaminación en que se encuentra la vida marina que existe allí;
ahora bien, los niveles de concentración de metales pesados que
actualmente pueden tener las aguas residuales que se encuentran
aledañas al emisario no deben superar los permitidos. La
importancia que tiene el estudio de metales pesados en aguas
residuales vertidas al mar es por su elevada toxicidad, alta
persistencia y rápida acumulación por los organismos vivos. Los
efectos tóxicos de los metales pesados no se detectan fácilmente a
corto plazo, aunque si puede haber una incidencia muy importante a
medio y largo plazo. Los metales son difíciles de eliminar del
medio, puesto que los propios organismos los incorporan a sus
tejidos y de estos a sus depredadores, en los que finalmente se
manifiestan. La toxicidad de los metales pesados es proporcional a
la facilidad de ser absorbidos por los seres vivos, un metal
disuelto en forma iónica puede absorberse más fácilmente que
estando en forma elemental, y si esta se halla reducida finalmente
aumentan las posibilidades de su oxidación y retención por los
diversos órganos.8 Este proyecto involucra uno de los recursos más
importante, el agua, en donde habita gran parte de la vida que si
bien sabemos necesitan pequeñas trazas de metales pesados como
vanadio, zinc, etc., pero no en elevadas cantidades que pueden ser
perjudiciales para las especies, estuarios y bahías sumamente
productivos fundamentales para el medio marino y por extensión para
la vida humana.
7 Rodríguez, R. (2013). Estudio de la contaminación por metales
pesados en la cuenca del Llobregat. Tesis doctoral. Universidad
politécnica de Catalunya 8Barreiro, R. (199). Estudio de metales
pesados en medio y organismos de un ecosistema de ria (pontedeume,
A Coruña). Departamento de biología fundamental. Tesis de doctor en
biología. Universidad de Santiago de Compostela.
-
4
El proyecto es pertinente porque guarda relación con la política
de la universidad debido a que en esta se fomenta la investigación
básica y aplicada, que hace referencia a producir nuevos
conocimientos y a comprobar aquellos que forman parte del saber y
de las actividades del hombre referidos a contextos específicos.9
La investigación apunta a los metales pesados que se hallan en las
aguas superficiales aledañas al emisario, ahora bien, el problema
que se resuelve en la misma es de tipo ambiental específicamente
con el entorno marino que perjudica y beneficia a todos los que
residen en el corregimiento actualmente para no tener que enfrentar
crisis de salud pública o que los recursos se agoten por el mal
uso, perjudicando en gran manera la sostenibilidad de la ciudad. En
el corregimiento de Punta Canoas, los niveles de los contaminantes
que afectan a los ecosistemas marinos y a la especie humana, están
influenciados por las diversas descargas que recibe, siendo las
principales los aportes del canal del dique y su cuenca de drenaje,
y las aguas residuales domesticas a través del emisario submarino
de manzanillo. La necesidad de controlar la contaminación que
provocan los metales pesados es cada vez más común. Se ha
demostrado científicamente que la exposición a metales pesados
puede causar algunos de los problemas ambientales como la
degradación y muerte de vegetación, ríos, animales e incluso, de
daños directos en el hombre, este proyecto es viable o factible
porque soluciona una problemática en la que indirectamente está
implicado el hombre, además porque permite conocer con que niveles
de concentración están desembocando las aguas residuales de
Cartagena e identificar si son los permitidos o los sobrepasan,
para poder tomar las medidas necesarias para conservar o restaurar
la calidad del medio y, en nuestro caso particular, determinar el
impacto del emisario submarino sobre los niveles de contaminación
en el corregimiento de Punta Canoas de Bolívar.
9 Proyecto Educativo Bonaventuriano (PEB), Consejo de gobierno
pág. 62
-
5
1.4 OBJETIVOS
1.4.1 Objetivo general Evaluar los niveles de concentración de
metales pesados en este caso cadmio (Cd) en aguas superficiales
aledaños al emisario submarino en el corregimiento de Punta Canoas,
usando como técnica la espectroscopia de absorción atómica, para el
diagnóstico de los metales pesados en el cuerpo de agua.
1.4.2 Objetivos específicos Establecer la zona geográfica, para
el diagnóstico en los metales con mayor influencia. Elaborar un
plan de muestreo en la zona establecida donde desembocan las aguas
residuales de Cartagena de acuerdo con las normas establecidas
NTC-ISO 5667/1:1995, NTC-ISO 5667/2:1995 y NTC-ISO 5667/3:1995.
Ejecutar el plan de muestreo y preservación de las muestras tomadas
en Punta Canoas donde se vierten las aguas residuales domesticas de
Cartagena, Bolívar para su caracterización fisicoquímica.
Determinar las variables que afectan las aguas superficiales tanto
cualitativos como cuantitativos este último por medio de
espectroscopia de absorción atómica. Identificar la repercusión que
tiene los resultados de la investigación en las aguas que se
encuentran alrededor del emisario submarino.
-
6
2. MARCO DE REFERENCIA
2.1 ANTECEDENTES
Estudios recientes del norte de Chile han demostrado que la
población indígena de América Latina puede haber sufrido
arsenicismo hace 7.000 años causada por alta exposición de arsénico
(As) de origen geogénica en agua potable y en los alimentos, sin
embargo no fue hasta 1913 cuando los primeros casos de intoxicación
humana como fueron descritos desde la localidad de Bell Ville, en
la llanura Chaco - Pampeana , en Argentina y relacionados con ( Al)
igual que en el agua potable de las aguas subterráneas
(Goyenechea,1917). Hubo pocos estudios en la llanura Chaco -
Pampeana en las décadas siguientes. Sin embargo, hubo que esperar
hasta el final de la década de 1950 y los inicios de la década de
1960 que el problema de las aguas subterráneas y superficiales
contaminadas principalmente por geogénica Como se ha detectado en
otros países de América Latina, es decir, en México y Chile. Sin
embargo, a principios del siglo XXI, los resultados de alta
concentraciones de As en los recursos hídricos en los países
latinoamericanos aumentaron considerablemente. Los ejemplos de
países en los que se detectó altos niveles de contaminación por
metales pesados en aguas (sin incluir las geotérmicas) detectado o
reportado desde finales de la década de 1990 son El Salvador
(1998), Nicaragua (1996 /2000), Brasil (1998 /2000), Bolivia
(2001), Cuba ((1985) 2002), Ecuador (2005), Honduras (2006),
Uruguay (2005 / 06), Colombia (2007) y Guatemala (2007).10 Por otra
parte, en la cuenca del Haihe es en una zona de alta densidad de
población y de desarrollo económico rápido, y es una de las cuencas
de los ríos más contaminados de China. El examen de los metales
pesados (Cd, Co, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb y Zn) en aguas y sedimentos de
la superficie que recubre los ríos se llevó a cabo en siete cuencas
de la cuenca. Concentraciones de Cd de que cubre las aguas del río
superan los valores estándar de calidad ambiental chinos para las
aguas superficiales (> 0.010 mg / l) en el 90 % de las
estaciones. En sedimentos de río de superficie , las
concentraciones medias de Cd , Co, Cr , Cu , Mn, Ni , Pb y Zn en la
cuenca eran 0,364 , 13,4 , 81,9 , 53,3 , 435 , 27,8 , 20,0 y 256 mg
/ kg, respectivamente . Cd, Zn y Cu fueron los elementos más
antropogénicamente enriquecidos, como se indica por el factor de
enriquecimiento (EF) valores > 1,5; Valores de la FE fueron más
altos para estos metales en la Zi Ya Él (ZYH) y Zhang Wei (ZWH)
cuencas. Cd en sedimentos fluviales superficiales mostró un alto
potencial de riesgo ecológico (PER) en las cuencas ZYH y ZWH. El
PER total debido a todos los metales estudiados fue alta en muchas
estaciones, especialmente en las cuencas ZYH y ZWH. Los resultados
indican que la contaminación por metales pesados en
10 Adriano, 2001D. AdrianoTrace elements in terrestrial
environments: biogeochemistry, bioavailability, and risks of
metals: chapter 7: arsenic (2nd ed.)Springer, Berlin, Germany
(2001), pp. 220–256
-
7
los ríos de la cuenca del Haihe se debe considerar en el
desarrollo de estrategias de gestión de cuencas para proteger el
medio ambiente acuático En el río y los sedimentos de lagunas de la
cuenca Jacarepaguá, Río de Janeiro, Brasil. Se observó la aparición
de translocación fase de metal de la reducible a la oxidable para
el Fe, Mn y Ni, desde el ambiente fluvial a la lagunar. Cu se
asocia principalmente con la fase oxidable mientras Zn y Pb se
asociaron principalmente con la fase reducible en ambos entornos.
Se ha demostrado que la formación de sulfuro de metal y la
complicación por complejos orgánicos son aspectos muy importantes
en términos de reducción de la toxicidad. Por medio de una
metodología de evaluación de riesgo, sobre la base de los datos
disponibles de sedimentos, se demostró que el sistema lagunar se
expone a un potencial de riesgo ecológico y de bajo que el Zn era
el metal de mayor preocupación con respecto a la contaminación del
sistema.11 La contaminación de los sedimentos por metales
representa riesgos para los ecosistemas costeros y se considera que
es problemático para las operaciones de dragado. En Brasil, existen
diferencias en sedimentología a lo largo de los grandes ecosistemas
marinos en relación con la distribución de metales. El objetivo fue
evaluar el grado de Al, Fe, Hg, Cd, Cr, Cu, Ni, Pb y Zn en los
sedimentos de la contaminación de las zonas portuarias en el
noreste (Mucuripe y Pecém) y sureste (Santos) Brasil a través de
los análisis geoquímicos y las calificaciones de calidad de
sedimentos. Las concentraciones de metales que se encuentran en
estas zonas portuarias fueron más altos que los observados en la
plataforma continental o los valores de fondo en ambas regiones. En
el noreste, los metales se asociaron con carbonato, mientras que en
Santos, que se asociaron con el barro. Los análisis geoquímicos
mostraron enriquecimientos en Hg, Cd, Cu, Ni y Zn, y una simple
aplicación de las directrices internacionales de calidad de
sedimentos no para predecir sus impactos, mientras que el uso de
los valores específicos del sitio que se deriva de los enfoques
geoquímicos y eco toxicológicos parecía ser más apropiarse de la
gestión de los sedimentos dragados.12 El presente estudio evaluara
la cantidad de metales pesados provenientes de las aguas residuales
domesticas tales como Cd, Pb, Hg, Cu, etc. teniendo en cuenta que a
este cuerpo de agua desemboca efluente del canal del dique,
probablemente se encuentren trazas de estos y otros metales.
Además, La incidencia de los metales pesados que existen en
pequeñas trazas en sistemas biológicos dan lugar a que los
organismos se afecten, por tal razón se eligió Cd para la
investigación en los efluentes procedentes de las aguas
11 Acevedo et al., 1988 H.L.P. Acevedo, H.M. Fernandez, V.P.
Melo Study of heavy metal pollution in the tributary rivers of the
Jacarepaguá Lagoon Rio de Janeiro state, Brazil through sediment
analysis U. Seeligre, L.D. de Lacerda, S.R. Patchineelam (Eds.),
Metals in Coastal Environment of Latin America, Springer-Verlag,
Berlin (1988), pp. 21–29 12 Abessa et al., 2008 D.M.S. Abessa, R.S.
Carr, E.C.P.M. Sousa, B.R.F. Rachid, L.P. Zaroni, Y.A. Pinto, M.R.
Gasparro, M.C. Bícego, M.A. Hortellani, J.E.S. Sarkis, P.
MunizIntegrative ecotoxicological assessment of a complex tropical
estuarine system T.N. Hoffer (Ed.), Marine Pollution: New Research,
Nova Science, New York (2008), pp. 125–159
-
8
residuales domesticas pretratadas y finalmente vertidas en Punta
Canoas. Aparte de ser estudiado con frecuencia los residuos
domésticos lo producen.
2.2 FUNDAMENTOS TEORICOS
2.2.1 Aguas residuales13
Agua que desprende la comunidad una vez ha sido contaminada
durante los diferentes usos para los cuales ha sido empleada. Esta
clase de aguas está compuesta por el agua residual doméstica, aguas
residual industrial, infiltración y aportaciones incontrolados y
aguas pluviales olas cuales serán definidas a continuación:
a) Agua residual doméstica: son procedentes de zonas
residenciales o instalaciones comerciales, públicas y
similares.
b) Aguas residual industrial: agua residual en la cual
predominan vertidos industriales
c) Infiltración y aportaciones incontroladas: agua que entra
tanto de
manera directa como indirecta en la red de alcantarillado. La
infiltración hace referencia al agua que penetra en el sistema a
través de juntas defectuosas, fracturas y grietas, o paredes
porosas
d) Aguas pluviales: agua resultante de la escorrentía
superficial
Por otro lado, La contaminación de un cuerpo de aguas depende de
la cantidad y calidad del vertimiento así como del tamaño de la
fuente y su capacidad de asimilación. Los cuerpos hídricos de
Colombia son receptores de vertimientos de aguas residuales y su
calidad se ve afectada principalmente por los vertimientos no
controlados provenientes del sector agropecuario, doméstico e
industrial. Existen otros tipos de contaminantes que pudieran ser
imperceptibles y pueden llegar a generar mucho daño en el ambiente
marino en el que se den, entre ellos encontramos la energía
térmica, iones de hidrogeno, etc. Precisamente en la Tabla 2
encontramos detalladamente las composiciones que tienes las aguas
residuales de manera general, y en la Tabla 1 los impactos
ambientales de diferentes parámetros los cuales cambian a medida
que trascurre el tiempo, estos contaminantes se exponen a
continuación
13 METCALF & EDDY, INC. Ingeniería de aguas residuales:
Tratamiento, vertido y reutilización. Tercera edición Madrid:
MCGRAW- HILL, Vol. 1, 1998. 505p.
-
9
Tabla 1. Contaminantes en las aguas
CONTAMÍNATES
PARÁMETRO TÍPICO
DE MEDIDA
IMPACTO AMBIENTAL
Energía térmica
Temperatura
Reduce la concentración de saturación de oxígeno en el agua,
acelera el crecimiento de organismos acuáticos
Iones hidrogeno
Ph
Riesgos potencial para organismos acuáticos
Fuente: ROMERO R., Jairo Alberto. Tratamiento de aguas
residuales: Teoría y principios de diseño. Primera edición. Santa
fe de Bogotá: Escuela Colombiana de Ingeniería 2000. P. 25
-
10
Tabla 2. Composición química de las aguas residuales
Fuente: SEOANEZ C., Mariano. Aguas residuales urbanas:
tratamientos
naturales de bajo costo y aprovechamiento. Segunda edición
Madrid: Mundi-
Prensa, 1999 p 30-36.
COMPOSICIÓN
QUIMICA
Solidos
Clasificación
según su
composición
Solidos orgánicos
Solidos
inorgánicos
Clasificación
según su
presentación
Solidos
sedimentables
Solidos
suspendidos
Diluciones
coloidales
Solidos disueltos
Gases
Oxígeno disuelto
Ácido sulfhídrico
Anhídrido carbónico
Metano
Otros gases
Líquidos
Las aguas residuales urbanas
próximas a una industria pueden
contener líquidos específicos
-
11
Tabla 3. Características del agua residual
CARACTERISTICAS PROCEDENCIA
Propiedades
físicas
Color
Aguas residuales
domésticas, degradación
natura de materia
orgánica
Olor
Agua residuales en
descomposición, residuos
industriales
Solidos
Agua de suministro,
aguas residuales
domesticas e industriales,
erosión del suelo,
infiltración y conexiones
incontroladas
Temperatura
Aguas residuales
domesticas industriales y
comerciales.
Constituyentes
químicos
Orgánicos
Carbohidratos
Aguas residuales
domesticas industriales y
comerciales.
Grasas
animales,
aceites y grasa
Aguas residuales
domesticas industriales y
comerciales.
Pesticidas Residuos agrícolas
Fenoles Vertidos industriales
Proteínas
Aguas residuales
domesticas industriales y
comerciales.
Contaminantes
prioritarios
Aguas residuales
domesticas industriales y
comerciales.
Compuestos
orgánicos
Aguas residuales
domesticas industriales y
-
12
Constituyentes
químicos
volátiles comerciales.
Otros Degradación natural de
materia orgánica
Cloruros
Aguas residuales
domésticas, de
suministro, infiltración de
aguas subterráneas
Metales
pesados
Vertidos industriales y
domésticos
Nitrógeno Residuos agrícolas y
aguas residuales
domesticas
pH Aguas residuales
domesticas industriales y
comerciales.
Contaminantes
prioritarios
Aguas residuales
domesticas industriales y
comerciales.
Azufre
Agua de suministro,
aguas residuales
domesticas comerciales e
industriales
Gases
Composición de residuos
domésticos, agua de
suministro; infiltración de
agua superficial(metano y
oxigeno)
Fuente: METCALF & EDDY, INC. Ingeniería de aguas residuales:
Tratamiento,
vertido y reutilización. Tercera edición Madrid: MCGRAW- HILL,
Vol. 1, 1998.
505p.
2.2.2 Metales pesados
De los más de 100 elementos conocidos por el hombre, la gran
mayoría son metales, por lo que no es de extrañar que las
posibilidades de contaminación
-
13
metálica en el ambiente sean numerosas. Hay que tener presente
que la corteza terrestre contiene muchos de los metales pesados que
desde la edad de hierro han desempeñado un papel fundamental en el
desarrollo de la civilización. El problema surge cuando prolifera
su uso industrial y su empleo creciente en la vida cotidiana
termina por afectar a la salud. De hecho, el crecimiento
demográfico en zonas urbanas y la rápida industrialización han
provocado serios problemas de contaminación y deterioro del
ambiente sobre todo, en los países en vías de desarrollo.14 Los
metales pesados son unas de las formas de contaminación más
peligrosas del medio ambiente. Esta se explica primero, porque no
presenta ningún tipo posible de degradación química o biológica,
además pueden ser bioacumulados de diversas formas (orgánicas e
inorgánicas) y permanecer en los organismos por largos periodos.
Los metales como el Cu, Pb, Hg, etc., se caracterizan por su alta
conductividad eléctrica, y a medida que se desplazan hacia los
metales preciosos (Au, Hg y Ag) sus óxidos metálicos se hacen más
estables que los hidróxidos correspondientes; además forman
complejos con diferentes iones y moléculas. Su toxicidad es debido
a su alta afinidad con los grupos amino y sufidril. Al reaccionar
dichos metales con estos grupos, se forman complejos metálicos y
las enzimas pierden toda su efectividad para controlar las
reacciones metabólicas.
Los metales pesados existen en el ambiente como resultado de
procesos naturales y como contaminantes derivados de las
actividades humanas; son estables y persistentes en ambientes
acuáticos. La importancia de metales como el Zn, Fe, Cu, Y Mn es
que son esenciales para el metabolismo de organismos, el problema
con ellos es la estrecha frontera entre la necesidad y la
toxicidad. Otros metales pesados como El Cd, Hg, Cr y Pb pueden
tener un nivel similar de toxicidad, incluso en bajas
concentraciones bajo condiciones dadas; por lo que ellos requieren
supervisión en sistemas de tratamiento de aguas.15 Dentro de los
metales pesados se distinguen dos grupos:
Los Micronutrientes: necesarios para el desarrollo de la vida de
determinados organismos, son requeridos en pequeñas cantidades o
cantidades traza y pasado cierto umbral se vuelven tóxicos. Dentro
de este grupo se encuentran As, Co, Cr, Cu, Fe, Mn, Mo, Se, V, Zn.
Metales pesados no esenciales: metales cuya presencia en
determinadas cantidades en los seres vivos, provocan disfunciones
en sus organismos.
14 Vaalgama, s. (2007). The effect of urbanization on Bay,
Helsinki city, as reflected by sediment geochemistry. Marine
pollution bulletin. 48(2007) 650-662 15 CAMPOS, Hernando. Los
metales pesados, su contaminación y efectos tóxicos. Revista
contaminación ambiental. 1987. Medellín (Colombia), pp. 63-70.
-
14
Resultan altamente tóxicos y presentan la propiedad de
acumularse en los organismos vivos. Son principalmente: Be, Cd, Hg,
Ni, Pb, Sb, Sn y Ti.16 Entre los numerosos contaminantes que son
introducidos como desechos a los ecosistemas acuáticos, y cuyo
número es calculado por los expertos en más de un millón, se
incluyen aquellos no son directamente dañinos, al hombre, pero
también los que como los pesticidas, los hidrocarburos aromáticos
policíclicos, la materia radiactiva y los metales pesados, si
pueden afectar directamente la vida humana conduciendo desenlaces
fatales como los envenenamientos por mercurio ocurridos en la había
japonesa de Minamata en la década del 50 y en Irak en 1972, o por
cadmio, también en Japón y con más de cien muertes hasta 1965. Como
metales pueden considerarse aquellos elementos químicos
caracterizados por su brillo peculiar, por formar cationes en
disolución, por tener óxidos e hidróxidos con carácter básico y por
actuar solo como reductores, propiedades derivadas de sus
estructuras electrónicas, con bajas energías de ionización y
pequeñas electronegatividades.17 Las formas iónicas de interés en
este proyecto, como el Cd (Cd), cobalto (Co), cobre (Cu), manganeso
(Mn), mercurio (Hg), níquel (Ni), plomo (Pb) y zinc (Zn), pueden
ser tóxicas para la flora, la fauna terrestre y acuática. Además de
ser tóxicas, son acumulables por los organismos que los absorben,
los cuales a su vez son fuente de alimentación en las redes trófica
y son transferidos a cada uno de sus eslabones según casas en
1994.
Se plantea el uso del término “elemento traza” para designar
aquellos elementos que existen en pequeñas concentraciones en los
sistemas biológicos. Aunque, para propósitos prácticos, los
términos de metales trazas, trazas inorgánicas, metales pesados,
micro elementos y micronutrientes, son empleados comúnmente como
sinónimos. También se consideran como
metales trazas los que se encuentran en concentraciones <
100𝜇𝑔/𝑔 (base seca) en la flora y la fauna marina.18 En las aguas
residuales generalmente se determinan aquellos elementos que pueden
encontrarse en desechos específicos. Para los organismos, aparecen
como prioritarios Zn, Cu, Cd, Pb y Hg. Y en sedimentos la situación
es parecida, métales como el Cu, Pb y Zn son los más estudiados,
seguidos de Mn, Ni, Fe, Cd, y Cr y en la minoría de los casos Co,
V, Al y Ag. Hg es bastante investigado aunque frecuentemente en
forma aislada.19 Los metales pesados han sido transportados por
procesos naturales a través del ciclo hidrológico desde la primera
ocurrencia de agua en el planeta. Bien
16 GALAN, E., ROMERO, A, “Contaminación de suelos por Metales
Pesados”(2008), Universidad de Sevilla, Facultad de Química. 17
Forstner, u., wittmann, G. (1979). Metal pollution in the
environment, springer-verlag, berlin-heidelbrg- new york 18
Eisler.R. (1981). Trace metal concentrations in marine organism.
Pergamon press, New York. 19 Suárez., Reyes, R. (2006) la
incorporación de metales pesados en las bacterias y su importancia
para el ambiente. Interciencia. 27, 160-164
-
15
mediante la atmosfera, los metales solubles (lluvias y aguas
marinas) o los asociados al material particulado, suelos y
sedimentos.20
2.2.2.1Importancia de analizar los metales pesados
La importancia que tiene el estudio de metales pesados en aguas
y sedimentos es por su elevada toxicidad, alta persistencia y
rápida acumulación por los organismos vivos. Los efectos tóxicos de
los metales pesados no se detectan fácilmente a corto plazo, aunque
si puede haber una incidencia muy importante a medio y largo plazo.
Los metales son difíciles de eliminar del medio, puesto que los
propios organismos los incorporan a sus tejidos y de éstos a sus
depredadores, en los que se acaban manifestando. La toxicidad de
estos metales pesados es proporcional a la facilidad de ser
absorbidos por los seres vivos, un metal disuelto en forma iónica
puede absorberse más fácilmente que estando en forma elemental, y
si esta se halla reducida finamente aumentan las posibilidades de
su oxidación y retención por los diversos órganos.21 2.2.3 Algunos
metales pesados y los daños que producen a la salud
2.2.3.1 MERCURIO (Hg) Elemento químico, es el Tercer elemento
del grupo IIB en la tabla periódica,
tiene un número atómico de 80, peso atómico de 200.59 g/mol; El
mercurio
existe en varias formas: elemental (o metálico) e inorgánico (al
que la gente se
puede ver expuesta en ciertos trabajos); u orgánico (como el
metilmercurio, que
penetra en el cuerpo humano por vía alimentaria). Estas formas
de mercurio
difieren por su grado de toxicidad y sus efectos sobre los
sistemas nervioso e
inmunitario, el aparato digestivo, la piel y los pulmones
riñones y ojos.
El mercurio, presente de forma natural en la corteza terrestre,
puede provenir
de la actividad volcánica, la erosión de las rocas o la
actividad humana. Esta
última es la principal causa de las emisiones de mercurio,
procedentes sobre
todo de la combustión de carbón en centrales eléctricas,
calefacciones y
cocinas, de procesos industriales, de la incineración de
residuos y de la
extracción minera de mercurio, oro y otros metales.
Una vez liberado el mercurio al medio, ciertas bacterias pueden
transformarlo en metilmercurio. Este se acumula entonces en peces y
mariscos (se entiende por bioacumulación una concentración de la
sustancia más elevada en el organismo que en su entorno). El
metilmercurio pasa también por un proceso de bioamplificación. Los
grandes peces depredadores, por ejemplo, tienen más probabilidades
de presentar niveles elevados de mercurio por haber devorado a
muchos peces pequeños que a su vez lo habrán ingerido al
alimentarse de
20 Salomons, w., forstner, u. (1994). Metals in the hidrocycle,
springer-verlag, berlin-heidelberg-new york-tokio. 394p. 21 Welz,
B. Atom-Absorptions Spektroskopie. Verlag Chemie, Weinheim.
1983.
-
16
plancton. Para la OMS, el mercurio es uno de los diez productos
o grupos de productos químicos que plantean especiales problemas de
salud pública.
Considerado un contaminante global. Proviene principalmente de
la
desgasificación de la corteza terrestre, las emisiones
volcánicas y la
evaporación de las masas de agua. Es utilizado en pilas,
lámparas y
termómetros. También se usa en industrias químicas las
principales fuentes de
emisión de mercurio son la fabricación de cloro en celdas de
mercurio,
producción de metales no ferrosos y la combustión de carbón
mineral (plantas
generadoras de energía eléctrica a base de la incineración de
carbón). Es
toxico y no se lo encuentra naturalmente en organismos vivos.
Algunos
procesos biológicos naturales pueden generar compuestos
metilados de
mercurio que se acumulan en los organismos vivos, especialmente
en peces.
El metil mercurio es muy toxico y provoca enfermedades
neurológicas. La
principal ruta de ingreso a los seres humanos es por la cadena
alimentaria.22
Cuando los peces que se encuentran en aguas contaminadas de este
metal lo
ingieren, por el ciclo de la alimentación finalmente el Hg
termina en los seres
humanos ocasionando graves perjuicios en la salud humana.
Tabla 4. La contaminación con mercurio se origina de las
siguientes fuentes.
Pilas
Instrumentos de medidas como termómetros, barómetros
Lugares de trabajo con productos con plomo
Lámparas
Productos para aclarar la piel y otros cosméticos
Productos farmacéuticos
Fuente: ANÓNIMO, OMS “Mercurio y la salud” Nota descriptiva
N°361
Septiembre de 2013.
22 Schinitman,n. (2008). Metales pesados, ambiente y
salud.http://ecoportal.net/content/view/full/37424
-
17
2.2.3.2 PLOMO (Pb) Generalidades
Elemento químico, Pb, Quinto elemento del grupo IVA en la tabla
periódica; número
atómico 82 y peso atómico 207.19. El plomo es un metal pesado
(densidad
relativa, o gravedad específica, de 11.4 s 16ºC (61ºF)), de
color azuloso, que
se empaña para adquirir un color gris mate. Es flexible,
inelástico, se funde con
facilidad, se funde a 327.4ºC (621.3ºF) y hierve a 1725ºC
(3164ºF). Las
valencias químicas normales son 2 y 4. Es relativamente
resistente al ataque
de los ácidos sulfúrico y clorhídrico. Pero se disuelve con
lentitud en ácido
nítrico. El plomo es anfótero, ya que forma sales de plomo de
los ácidos, así
como sales metálicas del ácido plúmbico. El plomo forma muchas
sales, óxidos
y compuestos organometálicos.
El Plomo es un metal blando que ha sido conocido a través de los
años por
muchas aplicaciones. Este ha sido usado ampliamente desde el
5000 antes de
Cristo para aplicaciones en productos metálicos, cables y
tuberías, pero
también en pinturas y pesticidas. El plomo es uno de los cuatro
metales que
tienen un mayor efecto dañino sobre la salud humana. Este puede
entrar en el
cuerpo humano a través de la comida (65%), agua (20%) y aire
(15%).23
Las comidas como fruta, vegetales, carnes, granos, mariscos,
refrescos y vino
pueden contener cantidades significantes de Plomo. El humo de
los cigarros
también contiene pequeñas cantidades de plomo.
El Plomo puede entrar en el agua potable a través de la
corrosión de las
tuberías. Esto es más común que ocurra cuando el agua es
ligeramente ácida.
Este es el porqué de los sistemas de tratamiento de aguas
públicas son ahora
requeridos llevar a cabo un ajuste de pH en agua que sirve para
el uso del
agua potable. Que nosotros sepamos, el Plomo no cumple ninguna
función
esencial en el cuerpo humano, este puede principalmente hacer
daño después
de ser tomado en la comida, aire o agua.24
El plomo proviene de fuentes naturales y antropogénicas. Puede
ingresar a la organismo por vía oral el agua, alimentos, o por vía
respiratoria la tierra y polvillos desprendido de viejas pinturas
contiendo plomo. Entre sus características más relevante están
maleabilidad, ductilidad y se le puede dar forma con facilidad. Así
mismo, es uno de los metales no ferrosos que más se recicla, se
emplea en aleaciones, bacterias, compuestos y pigmentos,
revestimientos para cable, proyectiles y municiones. La exposición
a este metal puede tener diversos efectos en humanos. Los niveles
altos de exposición
23 Química medioambiental (2005) (Environmental Chemistry).
Autor: John Wright. 2003. 24 Química de los elementos (1997)
(Chemistry of the Elements). Autores: Greenwood y Earnshaw..
-
18
pueden afectar la síntesis de hemoglobina, la función renal, el
tracto gastrointestinal, las articulaciones y el sistema
nervioso.
Fuentes de contaminación
El plomo solía ser muy común en la gasolina y pintura de casas
en los Estados
Unidos. Los niños que viven en ciudades con casas viejas tienen
mayor
probabilidad de tener niveles altos de plomo. De hecho hay
lugares existen
lugares de trabajo que usan plomo tal es el caso de las fábricas
de baterías. El
contacto de plomo puede ser por medio de agua potable, comidas y
bebidas
contaminadas, con juguetes, medicinas tradicionales, cosméticos
y con la
tierra, polvo, agua, aire de las cercanías de minas y
fundiciones.25
Aunque a la gasolina y la pintura ya no se les agrega plomo
debido a que se le
elimino en 1977, dicho elemento aún es un problema de salud. El
plomo está
en todas partes, incluyendo la suciedad, el polvo, los juguetes
nuevos y la
pintura de casas viejas, pero infortunadamente no se puede ver,
detectar con el
gusto ni oler.26
Tabla 5. La contaminación con plomo se origina de las siguientes
fuentes.
Pinturas: Pintura casera antes de 1978.La pintura a base de
plomo es
muy peligrosa cuando se está quitando o lijando, ya que
estas
acciones liberan polvo de plomo diminuto al aire.
Gasolinas
Lugares de trabajo con productos con plomo
Contaminación de aguas, suelos, comidas y bebidas: Suelo
contaminado por décadas de emisiones de los carros o años de
raspaduras de pinturas de las casas. Por esto, el plomo es más
común
en los suelos cerca de las autopistas y las casas.
Alimentos, cosméticos, remedios, joyas, juguetes importados:
Los niños reciben plomo en el cuerpo cuando se llevan objetos
de
plomo a la boca, en especial si se tragan el objeto. También
pueden
recibir el veneno del plomo en los dedos al tocar un objeto de
plomo
que despide polvo o se está pelando, y luego cuando se llevan
los
25 Pedro A Poma, Profesor en Medicina Clínica. University of
Illinois. Chicago, EE UU, (2008) Intoxicación por plomo en humanos
Lead effects on humans
26 Woolf AD, Goldman R, Bellinger DC. Update on the clinical
management of childhood lead poisoning.Pediatr Clin North Am
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19
dedos a la boca o si ingieren alimento posteriormente.
Soldaduras y tuberías: El plomo se puede encontrar en el
agua
potable en casas cuyos tubos hayan sido conectados
con soldadura de plomo. Aunque los nuevos códigos de la
construcción exigen soldadura libre de plomo, este elemento aún
se
encuentra en algunos grifos modernos.
Contenedores y latas
Efectos del plomo27
El plomo afecta todos los órganos y sistemas. Actúa como
agonista o antagonista de las acciones del calcio y se relaciona
con proteínas que poseen los grupos sulfidrílicos, amina, fosfato y
carboxilo. El nivel sanguíneo de plomo materno aumenta el riesgo
fetal y de alteraciones neurológicas en los recién nacidos. Los
embarazos con niveles elevados de plomo en la sangre tienen un
riesgo mayor de partos prematuros, abortos espontáneos, muertes
fetales y de recién nacidos con peso bajo para su edad
gestacional.
En niños, se ha asociado la exposición al plomo con ausencias
más frecuentes a la escuela, menor rendimiento escolar, intervalos
de reacción prolongados y coordinación mano-ocular disminuida. La
inmadurez fisiológica de fetos e infantes (hasta la edad de 36
meses) aumenta el riesgo de que el plomo penetre al sistema
nervioso central, lo que puede resultar en alteraciones
neurológicas o de conducta permanentes. El plomo también puede
afectar los sistemas renal, endocrino y sanguíneo. No existe un
nivel de plomo en sangre que se pueda considerar inocuo en niños.
La ausencia de síntomas no excluye el envenenamiento por plomo.
Algunos estudios sugieren que el plomo continúa ejerciendo efectos
negativos en la conducta social juvenil. Los efectos inmediatos del
plomo son neurológicos, pero el envenenamiento en la infancia puede
conducir más tarde a problemas renales, hipertensión arterial y
problemas de la reproducción.
2.2.3.3 CADMIO (Cd) Elemento químico relativamente raro, símbolo
Cd, Segundo elemento del grupo
IIB de la tabla periódica; número atómico 48; tiene relación
estrecha con el
zinc, con el que se encuentra asociado en la naturaleza. Es un
metal dúctil, de
color blanco argentino con un ligero matiz azulado. Es más
blando y maleable
que el zinc, pero poco más duro que el estaño. Peso atómico de
112.40 y
27 Pedro A Poma, Profesor en Medicina Clínica. University of
Illinois. Chicago, EE UU, (2008) Intoxicación por plomo en humanos
Lead effects on humans
-
20
densidad relativa de 8.65 a 20ºC (68ºF). Su punto de fusión de
320.9ºC (610ºF)
y de ebullición de 765ºC (1410ºF) son inferiores a los del
zinc.
El cadmio es una sustancia natural en la corteza terrestre; es
un metal pesado
que se obtiene como subproducto del procesamiento de metales
como el zinc (Zn) y el
cobre (Cu).Generalmente se encuentra como mineral combinado con
otras
sustancias tales como oxígeno (óxido de cadmio), cloro (cloruro
de cadmio), o
azufre (sulfato de cadmio, sulfuro de cadmio). Todo tipo de
terrenos y rocas,
incluso minerales de carbón y abonos minerales, contienen algo
de cadmio. La
mayor parte del cadmio que se usa en los Estados Unidos es
extraído durante
la producción de otros metales como zinc, plomo y cobre. El
cadmio no se
oxida fácilmente, y tiene muchos usos incluyendo baterías,
pigmentos,
revestimientos para metales, y plásticos.
Respirar altos niveles de cadmio produce graves lesiones en los
pulmones y
puede producir la muerte. Ingerir alimentos o tomar agua con
niveles de cadmio
muy elevados produce seria irritación al estómago e induce
vómitos y diarrea.
El cadmio puede acumularse en los riñones a raíz de exposición
por largo
tiempo a bajos niveles de cadmio en el aire, los alimentos o el
agua; esta
acumulación puede producir enfermedades renales. Lesiones en los
pulmones
y fragilidad de los huesos son otros efectos posibles causados
por exposición
de larga duración. En animales a los que se les dio cadmio en la
comida o en el
agua se observaron aumento de la presión sanguínea, déficit de
hierro en la
sangre, enfermedades al hígado y lesiones en los nervios y el
cerebro. No
sabemos si estos efectos ocurren en seres humanos expuestos a
cadmio a
través de los alimentos o del agua. Contacto de la piel con
cadmio no parece
constituir un riesgo para la salud ya sea en animales o seres
humanos.
El cadmio entra al agua y al suelo de vertederos y de derrames
o
escapes en sitios de desechos peligrosos.
Se adhiere fuertemente a partículas en la tierra.
Parte del cadmio se disuelve en el agua.
No se degrada en el medio ambiente, pero puede cambiar de
forma.
Las plantas, peces y otros animales incorporan cadmio del medio
ambiente.
-
21
El cadmio permanece en el organismo por largo tiempo y puede
acumularse después de años de exposición a bajos niveles.
El Departamento de Salud y Servicios Humanos (DHHS) ha
determinado que
es razonable predecir que el cadmio y los compuestos de cadmio
son
carcinogénicos28
Tabla 6. Fuentes causantes de la contaminación con cadmio.
Se utilizan pigmentos a base de cadmio para la fabricación de
los productos que se menciona a continuación.
Pinturas
Tintes
Plásticos
Cerámica
Fabricación de baterías níquel- cadmio
Quema de combustibles fósiles
Generación de polvos por el proceso de fabricación de cemento
y
fertilizantes fosfatados
Las primeras cuatro formas de contaminación mencionadas
anteriormente se
generan por medio de la utilización de pigmentos a base de
cadmio para la
fabricación de productos terminados.
Estas actividades industriales son consideradas como una gran
fuente de
emisión a la atmósfera y de contaminación para mantos acuíferos
y suelos. Los
ríos contaminados con Cd pueden irrigar tierras de cultivos,
además de que el
Cd es capaz de combinarse con otros elementos y formar
compuestos tales
28 Anónimo, Agencia para Sustancias Tóxicas y el Registro de
Enfermedades en inglés ATSDR. (1999). Reseña Toxicológica del
Cadmio. Atlanta, GA: Departamento de Salud y Servicios Humanos de
los EE.UU., Servicio de Salud Pública.
.
-
22
como cloruros, óxidos, sulfuros y de esta manera unirse
fuertemente a las
partículas del suelo.
A nivel mundial se ha estimado que el uso de Cd en la actividad
industrial se ha
incrementado de 18400 toneladas en 2003 a 20400 toneladas en el
2007
(Moulis y Thévenod 2010). Se considera que la mayor cantidad de
Cd en el
suelo proviene del uso de fertilizantes de fosfatos para la
agricultura, lo cual
produce que se acumule a lo largo de la cadena alimenticia en
plantas y
animales. Es por ello que la Agencia para Sustancias Tóxicas y
Registro de
Enfermedades (ATSDR), tiene al Cd catalogado entre los 275
materiales más
peligrosos (ATSDR 2007). 29
Efectos del Cadmio sobre la salud
El Cadmio puede ser encontrado mayoritariamente en la corteza
terrestre. Este siempre ocurre en combinación con el Zinc. El
Cadmio también consiste en las industrias como inevitable
subproducto del Zinc, plomo y cobre extracciones. Después de ser
aplicado este entra en el ambiente mayormente a través del suelo,
porque es encontrado en estiércoles y pesticidas. Una exposición a
niveles significativamente altas ocurren cuando la gente fuma. El
humo del tabaco transporta el Cadmio a los pulmones. La sangre
transportará el Cadmio al resto del cuerpo donde puede incrementar
los efectos por potenciación del Cadmio que está ya presente por
comer comida rico en Cadmio. Otra alta exposición puede ocurrir con
gente que vive cerca de los vertederos de residuos peligrosos o
fábricas que liberan Cadmio en el aire y gente que trabaja en las
industrias de refinerías del metal. Cuando la gente respira el
Cadmio este puede dañar severamente los pulmones. Esto puede
incluso causar la muerte. El Cadmio primero es transportado hacia
el hígado por la sangre. Allí es unido a proteínas para formar
complejos que son transportados hacia los riñones. El Cadmio se
acumula en los riñones, donde causa un daño en el mecanismo de
filtración. Esto causa la excreción de proteínas esenciales y
azúcares del cuerpo y el consecuente daño de los riñones. Lleva
bastante tiempo antes de que el Cadmio que ha sido acumulado en los
riñones sea excretado del cuerpo humano. Otros efectos sobre la
salud que pueden ser causados por el Cadmio es el posible daño en
el ADN o desarrollo de cáncer.
2.2.4 Espectroscopia de absorción atómica
2.2.4.1 Antecedentes
Uno de los precursores en la espectroscopia fue Isaac Newton,
quien a principios de
1600 observó y estudió el comportamiento de la luz solar cuando
esta atraviesa
29 MARTÍNEZ , K.; SOUZA, V.; BUCIO , L.; GÓMEZ, L.; GUTIÉRREZ,
M. (2013). Cadmium: effects on health. Cellular and molecular
response.
-
23
por un prisma. En 1831, J.F. Herschel demostró, que las sales de
diferentes metales producen distintas coloraciones a la flama
cuando las sales disueltas o en forma directa son puestas en
contacto con ésta. Así por ejemplo la sales de calcio dan a la
flama un color naranja, las de sodio un color amarillo, las de
potasio un color violeta, las de cobre un verde azulado, las de
estroncio un color verde amarillo, etc. Estas observaciones fueron
corroboradas posteriormente por otros investigadores sugiriendo que
de esta forma podría identificarse el metal formador de la sal en
un compuesto químico específico. Fue entonces que en 1840 Kirchhoff
y Bunsen establecieron los principios teóricos de la absorción
atómica, basados en estudios que realizaron acerca del fenómeno de
auto absorción en el espectro de los metales alcalinos y alcalinos
térreos. Finalmente, Kirchhoff entrego la base de la espectroscopia
de absorción atómica (EAA) al formular su ley general, que se
muestra a continuación:
« Cualquier materia que pueda emitir luz a una cierta longitud
de onda también absorberá luz a esa longitud de onda».
El significado práctico de esto fue recién desarrollado en 1955
por el australiano Walsh, apareciendo los primeros instrumentos
comerciales a principios de 1960.30
Desde entonces la EAA es una Técnica empleada a nivel mundial
para la cuantificación de metales pesados, su uso nacional e
internacionalmente se deben a cualidades como: bajos límites de
detección, amplio intervalo de concentración y prácticamente
ausencia de interferencias espectrales, también posee sencillez,
efectividad y bajo costo relativo son otras importantes
características a considerar. Su mayor aplicación es en el análisis
de líquidos.31 A comienzos del siglo XX no se conocían en su
totalidad los elementos de la tabla periódica y por lo general se
incidía en errores, al dar por descubiertos elementos nuevos por
medio de la EAA, cuando realmente eran elementos ya conocidos.
Gracias al desarrollo de la espectroscopia cuando se creía haber
encontrado algún elemento nuevo, se observaba su espectro. Si este
ya coincidía con los elementos ya conocidos se descartaba la
novedad del elemento, si por el contrario no coincidía con ninguno
de los espectros de elementos ya conocidos la prueba era
inobjetable y se consideraba uno más de la lista de elementos
químicos.
30 Slavin, M. (1978) Atomic Absorption Spectroscopy. John Wiley
& Sons, New York. 31 Skoog, D., West, D, Holler, f, (1995).
Química analítica mc Graw-Hill, sexta edición. México.
-
24
2.2.4.2 Fundamentos teóricos32
El término espectroscopia quiere decir la observación y el
estudio del espectro, o registro que se tiene de una especie tal
como una molécula, un ion o un átomo, cuando estas especies son
excitadas por alguna fuente de energía que sea apropiada para el
caso. La espectroscopia de átomos se puede dividir en tres
clases:
1. Espectroscopia de Emisión Atómica ( EEA)
2. Espectroscopia de Absorción Atómica (EAA)
3. Espectroscopia de Fluorescencia Atómica (EFA)
Espectroscopia de absorción atómica de llama: La espectroscopia
de absorción atómica (EAA), tiene como fundamento la absorción de
radiación de una longitud de onda determinada. Esta radiación es
absorbida selectivamente por átomos que tengan niveles energéticos
cuya diferencia en energía corresponda en valor a la energía de los
fotones incidentes. La cantidad de fotones absorbidos, está
determinada por la ley de Beer, que relaciona ésta pérdida de poder
radiante, con la concentración de la especie absorbente y con el
espesor de la celda o recipiente que contiene los átomos
absorbedores. Aunque a lo largo del desarrollo de la EAA se han
utilizado diferentes combinaciones de gases para producir la
reacción de combustión en el quemador (ejemplo: oxígeno-acetileno,
aire-hidrógeno, oxígeno-hidrógeno, etc.), las únicas combinaciones
que hoy en día se emplean con fines prácticos son las flamas:
aire-propano, aire-acetileno, óxido nitroso-acetileno. El tipo de
flama utilizada para esta investigación fue de Aire- Acetileno
(C2H2).
2.2.8.2 Descripción de la técnica de EAA33
La técnica de absorción atómica en flama o llama en una forma
concisa consta de lo siguiente: la muestra en forma líquida es
aspirada a través de un tubo capilar y conducida a un nebulizador
donde ésta se desintegra y forma un rocío o pequeñas gotas de
líquido. Las gotas formadas son conducidas a una flama, que entrega
la energía suficiente para evaporar el solvente y descomponer los
compuestos químicos resultantes en átomos libres en su estado
fundamental. Estos átomos absorben cualitativamente la radiación
emitida por la lámpara y la cantidad de radiación absorbida está en
función de su concentración. La señal de la lámpara una vez que
pasa por la flama llega a un monocromador, que tiene como finalidad
el discriminar todas las señales que acompañan la línea de
interés.
32 Slavin, M. (1978) Atomic Absorption Spectroscopy. John Wiley
& Sons, New York. 33 Van Loon, J.C. Analytical Atomic
Absorption Spectroscopy. Academic Press, New York. 1980.
-
25
La amplia versatilidad de la espectroscopia de absorción atómica
está dada por los más de 60 elementos determinables, los cuales
incluyen todos los que interesan en los estudios de contaminación
ambiental por metales y que podrán determinarse en cualquier tipo
de muestra, siempre que esta reciba el tratamiento adecuado, el
cual dependerá de su estado físico, las concentraciones absolutas y
relativas de los analitos y las posibles interferencias debida a la
matriz o introducidas en el tratamiento.34 Los componentes básicos
de un equipo de absorción atómica son:
Figura 1. Instrumentación de la EAA.
34 González, H. (1997). contaminación del ambiente acuático por
metales pesados. apuntes para un curso pre simposio. universidad de
panamá
Fuente Radiante
(lampara de catodo hueco)
Atomizador
(Nebulizador y Quemador)
MonocromadorDetector
AmplificadorRegistrador de presentacion
-
26
2.3 MARCO LEGAL Las Normas utilizadas para el desarrollo del
muestreo que se realizaran en Punta Canoas donde son vertidas las
aguas residuales domesticas de Cartagena por medio del emisario
submarino después de hacerles un tratamiento primario son la
NTC-ISO 5667/1:1995, NTC-ISO 5667/2:1995 y NTC-ISO 5667/3:1995 las
cuales se explicaran con más detalle a continuación.
2.3.1 NORMA TECNICA COLOMBIA GESTION AMBIENTAL, CALIDAD DEL
AGUA, MUESTREO, DIRECTRICES PARA EL DISEÑO DE PROGRAMA DE MUESTREO.
NTC-ISO 5667/1:1995. 35
2.3.1.1 Requisitos Sin pretender enumerar todas las razones
específicas para las que se requiere muestreo y programas de
análisis, esas razones se p