viernes, 9 de diciembre de 2011

LA CLORACIÓN DEL AGUA Y LOS TRIHALOMETANOS

Comenzaré indicando que la cloración es una alternativa para la desinfección del agua ampliamente difundida en los países en desarrollo, dado que constituye la tecnología mas conocida por su eficacia, costo de aplicación y por estar histórica y epidemiológicamente comprobada.

En el año 1971 el científico americano Bellar descubrió que el cloroformo no existía en el rió Ohio del que se captaba el agua para su potabilización. Sin embargo, el cloroformo si que estaba presente en el agua potable proveniente de plantas de purificación lo que probaba la formación de cloroformo como subproductos de la desinfección durante la cloración. También se descubrió que además de desactivar los organismos patógenos, como se espera, el cloro reacciona con la materia orgánica natural (MON) presente en el agua generando subproductos de desinfección (SPD), específicamente compuestos orgánicos sintéticos como los trihalometanos y los ácidos haloacéticos (AHA) que son compuestos orgánicos potencialmente cancerígenos que aparecen en el agua potable tras ser sometida a cloración en presencia de la materia orgánica presente en el agua.

En esta reacción se sustituyen tres de los cuatro átomos de hidrógeno de las moléculas de metano por átomos de halógenos, formándose nuevos compuestos tales como el cloroformo o triclorometano (CHCl3) que es un líquido incoloro, volátil, de olor característico. Durante mucho tiempo fue utilizado como anestésico, pero se interrumpió a causa de su toxicidad. Actualmente se utiliza como disolvente en la industria química pero, tal como ocurre con todos los compuestos orgánicos halogenados (principalmente flúor y cloro) en sus moléculas, su carácter de sustancias contaminantes hace que se intente restringir su consumo.
Entre muchos otros THM están el bromodiclorometano (CHBrCl2 o BDCM), el dibromoclorometano (CHBr2Cl o DBCM) y el bromoformo (CHBr3). La formación y concentración final de los THM depende de varias circunstancias, entre ellas la cantidad de materia orgánica e iones bromuro presentes en el agua, el tipo de desinfectante utilizado y la dosis aplicada, el tiempo de residencia en la red de distribución, la temperatura y el pH del agua durante el tratamiento. Por tanto, cabe esperar variaciones geográficas y estacionales en los valores de THM presentes en el agua potable.

La presencia de THM en el agua de consumo público ha suscitado en los últimos años un creciente interés desde la perspectiva de la salud pública. Desde que fueron detectados por primera vez en el agua a comienzos de la década de los setenta, numerosos estudios epidemiológicos han sugerido la existencia de una posible relación entre la exposición a subproductos de la cloración y efectos perjudiciales sobre la salud humana, como un mayor riesgo de cáncer de vejiga y colorrectal y problemas respiratorios. Más recientemente también se ha asociado esta exposición con efectos reproductivos adversos, tales como aborto espontáneo, bajo peso al nacer y malformaciones congénitas.
La preocupación emergente sobre los riesgos para la salud asociados a los THM ha promovido que muchos países industrializados establezcan valores máximos para estos contaminantes en el agua de consumo humano. Así, por ejemplo, una Directiva Europea de 1998 regula los valores máximos aceptables de THM totales y plantea que, a los 5 años de su entrada en vigor, la concentración de THM no debería ser superior a 150 μg/l, fijándose este límite en 100 μg/l a partir del 1 de enero de 2009 (Directiva de la Comunidad Europea relativa a la calidad de las aguas destinadas al consumo humano. N.º 98/83/CE, 3 de noviembre de 1998 y Real Decreto 140/2003, de 7 de febrero, por el que se establecen los criterios sanitarios de la calidad del agua de consumo humano. BOE nº 45, de 21 febrero de 2003).  Este Real Decreto obliga a los responsables de los municipios, en los que la concentración de trihalometanos se encuentre por encima de dicho valor, a tomar medidas para rebajar su presencia, introduciendo mejoras en la etapa previa de eliminación de la materia orgánica que lleva el agua, antes de su cloración final. Asimismo, la Organización Mundial de la Salud ha establecido concentraciones máximas de referencia para las cuatro especies de THM más frecuentes, cloroformo, bromodiclorometano (BDCM), clorodibromometano (CDBM) y bromoformo (300, 60, 100 y 100 μg/l, respectivamente), y aunque no se ha definido para el total de THM se recomienda que los valores de THM en el agua de bebida se mantengan tan bajos como sea posible, siempre y cuando se asegure una desinfección eficaz.
En 1997, un informe de la Unión Europea señalaba que los valores máximos de THM en Europa se encontraban en Portugal y España. A pesar del tiempo transcurrido y de que algunos estudios, centrados en su mayoría en poblaciones de la vertiente mediterránea, han descrito THM´s en agua del grifo, la información concerniente a los valores de estos compuestos en nuestro país es todavía escasa.
Un estudio de investigadores del Instituto de Investigaciones Médicas (IMIM) y del Instituto de Investigaciones Químicas y Ambientales (CSIC), ambos de Barcelona, identificaron trihalometanos en el agua del grifo de cuatro áreas españolas en concentraciones “muy superiores” a la media europea. El estudio, realizado por C.M. Villanueva / M. Kogevinas / J.O. Grimalt, fue publicado en enero de 2001 en la revista española “Gaceta Sanitaria”.
Las aguas que llegan a una planta de tratamiento contienen agentes reductores (compuestos orgánicos e inorgánicos como nitritos, iones de hierro, plomo y sulfuros), así como microorganismos y bacterias. El cloro se aplica en exceso (aprox. 2 mg/l) de manera que pueda satisfacer la demanda para oxidar estos compuestos y eliminar estas bacterias, y que todavía reste una cantidad de cloro residual en los conductos de agua. Este cloro residual es el cloro libre que queda en el agua después que ha sido desinfectada en la planta. Su utilidad es de continuar desinfectando el agua desde que sale de la planta de tratamiento hasta que llegue al consumidor.
Este cloro residual es importante que se encuentre en niveles seguros para el consumo humano. Si este se encuentra en exceso, el cloro puede resultar tóxico para el consumo. Además, por ser una substancia tan activa, un exceso de cloro puede reaccionar con distintos compuestos orgánicos, por lo que aumenta el riesgo de que se produzcan trihalometanos. Es por esto que hay que mantener la cantidad de cloro residual dentro de unos límites.
Por otro lado, si el cloro residual es menos del necesario, el agua puede retener bacterias, protozoos y virus patógenos que amenacen la salud del consumidor.
Además de proveer protección contra los patógenos virales y bacterianos, los desinfectantes con base de cloro también mejoran la estética del agua, que puede ser deteriorada por las algas y los restos de materia orgánica de origen vegetal (color, sabor y olor). La OMS ha informado que el sabor promedio y la concentración de umbrales de olor del cloro residual aumentan de 0.075 ppm a 0.450 ppm cuando el pH aumenta de 5.0 a 9.0. A pH 7.0 el umbral promedio fue de 0.156 ppm con un intervalo de variación de 0.02-0.29 ppm; sin embargo, cuando el cloro se combina con sustancias fenólicas (Los compuestos fenólicos representan un grupo amplio de sustancias orgánicas, muy heterogéneas de acuerdo a su composición y estructura química) y con otros compuestos orgánicos, el sabor desagradable y los olores pueden exacerbarse considerablemente. El cloro ayuda a controlar que la bacteria vuelva a crecer, proporcionando un nivel residual de desinfectante en el sistema de distribución. En muchas áreas, tanto en países desarrollados como en vías de desarrollo, estos sistemas de largas tuberías no han sido reemplazados o revestidas, lo cual hace que frecuentemente tengan óxido, escamas, presenten formación de biopelículas, fugas y grietas, lo cual puede llevar a incidentes de recontaminación que comprometen la calidad del agua. Esta es la razón por la que es importante contar con cierto nivel de desinfectante residual.
La exposición total de la población a los SPD es el resultado de la suma de tres formas de exposición: ingestión por vía oral, absorción cutánea e inhalación a través de las vías respiratorias. La ingestión de THM por vía oral es consecuencia del consumo de agua potable, de bebidas fabricadas a partir de agua tratada con cloro y de ciertos productos lácteos. La absorción cutánea tiene lugar en piscinas. Por otra parte, las duchas o baños calientes (~40ºC) favorecen la absorción de cloroformo por la piel. En cuanto a la inhalación respiratoria los THM, por ser un componente volátil del agua potable desinfectada con cloro, están presentes en el aire. En el interior de las viviendas proviene de la evaporación de agua caliente clorada, (duchas, baños, lavado de platos y de ropa). Los THM también están asociados al uso de detergentes y blanqueadores a base de cloro. Igualmente pueden contener cloroformo otros productos de consumo doméstico como quitamanchas, líquidos correctores, suavizantes, insecticidas y pesticidas. Los humidificadores, cuando son llenados con agua clorada, son susceptibles de emitir cloroformo durante su utilización. El aire ambiente de una piscina cubierta, debido a la cloración continua del agua, contiene gran cantidad de cloroformo susceptible de ser inhalado. Por otra parte, el aire exterior contiene concentraciones de cloroformo emitidas principalmente por actividades industriales (industria del papel y pasta de papel, centrales nucleares, plantas de tratamiento de agua potable y de aguas servidas, industria de producción directa de cloroformo, etc. En cuanto a los AHA, se ha establecido que la principal forma de exposición es la vía oral.

El desafío que se enfrenta con la cloración es el de lograr los máximos beneficios del uso del cloro como excelente desinfectante, con un mínimo de impacto ambiental y toxicidad de sus subproductos. No hay razón para discutir la necesidad de la desinfección del agua para bebida; el problema esta en evaluar y comparar el riesgo de su toxicidad y potencia cancerígena de los subproductos de la cloración, frente al beneficio que se obtiene en el control de las enfermedades transmitidas por el agua contaminada. Como medida para reducir el contenido de trihalometanos en el agua, sin rebajar sus prestaciones higiénicas alcanzadas gracias a la cloración, la solución más común es someterla a un proceso adicional, previo a la cloración, que elimine los restos de materia orgánica que persistan en el agua, con lo que se limita la formación de los trihalometanos.

Para este proceso adicional hay varias alternativas, como por ejemplo los tratamientos con carbón activo, ozono, agua oxigenada o dióxido de cloro, aunque para asegurar la total desinfección y asepsia del agua ninguno de ellos puede sustituir la fase de cloración final de la misma.

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