Los estados de oxidación en que el arsénico se encuentra comúnmente en el agua son los estados +5 y +3. El arsenito, o arsénico trivalente (As⁺³) se encuentra en solución como H₃AsO₃, H₂AsO₃^-, H₂AsO₄^- y H₂AsO₄^-2 en aguas naturales con pH entre 5 a 9, y el arsenato, o arsénico pentavalente (As⁺⁵) se encuentra en forma estable en aguas con altos niveles de oxígeno como H₃AsO₄ en un rango de pH de 2 a 13 (8).

El arsénico elemental ingestado es absorbido lentamente pero luego es eliminado; mientras que los compuestos solubles de arsénico son rápidamente absorbidos por el tracto intestinal. El As⁺⁵ y arsénico orgánico son rápida y completamente eliminadas por los riñones. El tiempo de vida media del arsénico inorgánico en el ser humano es de 2 a 40 días (1).

La toxicidad aguda de compuestos de arsénico en el ser humano es función de la capacidad de asimilación del cuerpo humano. La arsina (H₃S) es considerada la forma más tóxica, seguida del arsenito (As⁺³), de arsenatos (As⁺⁵) y los compuestos orgánicos de arsénico. La dosis letal para adultos está en el rango de 1.5 mg /kg del peso corporal (trióxido de diarsénico). El arsenito es 10 veces más tóxico que el arsenato (8).

La toxicidad por arsénico puede ocurrir en dos formas: toxicidad aguda y toxicidad crónica. La toxicidad aguda es la consecuencia de la ingesta de alto contenido de arsénico en un tiempo corto y la toxicidad crónica es el resultado de la ingesta de pequeñas cantidades de arsénico en un largo periodo de tiempo.

Los síntomas clínicos tempranos de la intoxicación aguda por arsénico se manifiestan: con dolor abdominal, vómitos, diarrea, dolor muscular y debilidad con enrojecimiento de la piel. Estos síntomas son a menudo seguidos de entumecimiento y hormigueo de las extremidades, adormecimiento muscular y la aparición de erupción cutánea. Estos síntomas pueden incluir además paraestesia de las extremidades, hiperqueratosis palmar y plantar, aparición de líneas blancas transversales en las uñas denominadas líneas de Mees y deterioro progresivo de la respuesta sensorial y motora.

En poblaciones que ingieren agua contaminada con arsénico se ha observado signos crónicos de arsenisismo, que son: lesión de la piel, neuropatía periférica, cáncer a la piel y enfermedades vasculares periféricas. Los síntomas más comunes son las lesiones dérmicas observadas después de una exposición de alrededor de 5 años. En estudios epidemiológicos realizados en varios países tales como Taiwan, Japón, Inglaterra, Hungría, México, Chile y Argentina se reporta una relación entre el arsénico en el agua de bebida y cáncer a la piel. También se ha reportado el incremento de mortalidad de cáncer al hígado, vejiga, riñón y pulmón (9).

La Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos, USEPA, clasifica al arsénico como carcinógeno en el grupo A y el Centro de Investigaciones sobre Cáncer lo ha clasificado en el grupo 1. El grupo A y grupo 1 indican que el agente (o la mezcla) es carcinógeno para los seres humanos (8,10).

A fin de controlar el contenido del arsénico en el agua para consumo humano, la OMS ha establecido un valor guía de 10 ug/L (1) y la Directiva del Consejo de la Unión Europea relativa de las aguas destinadas al consumo humano impone un valor límite de 10 ug/L (11).

Existen diferentes métodos de tratamiento para reducir el arsénico presente en el agua y alcanzar los niveles de los valores guía de agua para consumo humano.

Debido a que el As⁺⁵ es más fácil de remover que el As⁺³, el tratamiento se inicia con la oxidación del As⁺³ a As⁺⁵. Los oxidantes más utilizados son: cloro, hipoclorito de calcio y permanganato de potasio (8, 12).

Las técnicas que pueden ser empleadas para la remoción de arsénico se mencionan a continuación:

Coagulación/filtración. Es un proceso de tratamiento por el cual las cargas eléctricas de las sustancias coloidales disueltas o suspendidas son neutralizadas con la adición de sustancias insolubles en el agua, lo que permite la formación de partículas mayores o aglomerados que pueden ser eliminadas por sedimentación o filtración.

El tipo y la dosis del coagulante y el pH influyen en la eficiencia del proceso. El rendimiento del sulfato de aluminio es ligeramente menor que el del sulfato férrico. A un pH de 7.6 o menor, ambos coagulantes tienen la misma eficiencia de remoción, sin embargo el sulfato férrico remueve mejor a un pH menor de 7.6. Se determinó que a dosis mayores de 20 mg/L de cloruro férrico ó 40 mg/L de sulfato de aluminio se alcanza una remoción de As⁺⁵ de más del 90 %. A bajas dosis de coagulantes la remoción de As⁺⁵ es menor.

Ablandamiento con cal. Es un método usado para remover la dureza del agua y consiste en adicionar cal (Ca(OH)₂) al agua.

Este método es efectivo para remover As⁺³ ó As⁺⁵ y la eficiencia de la remoción está en función del pH. Este método tiene un alto rendimiento para remover concentraciones de arsénico de 50 µg/L; sin embargo para reducir a 1 µg/L se necesita de un tratamiento secundario. La remoción de As⁺⁵ es mayor al 90 % a un pH de 10.5 o más, siendo el pH óptimo de operación mayor que 10.5. Por debajo del rango del pH óptimo la remoción disminuye a menos del 20%. En el sistema de ablandamiento con cal se produce una considerable cantidad de lodo.

Intercambio iónico. Es un proceso físico y químico, en el cual los iones de una especie dada son desplazados de un material insoluble de intercambio (resina) por otros iones que se encuentran en solución.

Remueve efectivamente el arsénico en el rango de pH entre 8 y 9. No obstante, el selenio, fluoruro, nitrato y sólidos disueltos totales compiten con el arsénico y afectan la duración del proceso. Las consideraciones que se tiene en este proceso comprende el pH, iones competitivos, tipo de resina, alcalinidad, concentración de arsénico en el afluente, disposición de la resina y los regenerantes usados, efectos secundarios de la calidad del agua y los parámetros de diseño de la operación.

La resina básica de intercambio iónico adsorbe los iones con la siguiente preferencia:

HCrO₄^-> CrO₄^2- >ClO₄^- >SeO₄^2- > SO₄^2- >NO₃^-> Br^->(HPO₄^2-, HAsO₄^2-, SeO₃^2-, CO₃^2-)>CN^->NO₂^- > Cl^- > (H₂PO₄^2-, H₂AsO₄^-, HCO₃^-)> OH^-> CH₃COO^->F^-

Alúmina activada. Es un tipo de intercambio iónico, donde los iones presentes en el agua son adsorbidas por la superficie oxidada de la alúmina activada.

Es altamente selectiva para remover el As⁺⁵ y efectiva para tratar agua con alto contenido de sólidos disueltos totales. En la superficie de adsorción de la alúmina activada pueden interferir el selenio, fluoruro, cloruro y sulfato. Este método tiene alta remoción de arsénico a pH 8.2.

La alúmina activada adsorbe preferentemente H₂AsO₄^- (As⁺⁵) más que H₃AsO₃ (As⁺³) además de otros iones competitivos, tal como se muestra en la siguiente relación:

OH^-> H₂AsO₄^->Si(OH)₃O^- >F^- >HSeO₃^- >TOC>SO₄^2->H₃AsO₃

Ósmosis inversa. Es un proceso para eliminar las sustancias disueltas presentes en el agua, forzando la circulación del agua por una membrana semipermeable bajo una presión superior a la osmótica.

Tiene una eficiencia de más de 95 % de remoción de arsénico disuelto. Este método es efectivo para remover arsénico de aguas subterráneas. El rendimiento del proceso con ósmosis inversa es afectado principalmente por la turbiedad, hierro, manganeso y sílice.

Nanofiltración. Es un proceso de separación liquida mediante membranas operadas bajo presión que permite el paso de solventes y sales monovalentes, iones metálicos y pequeñas moléculas orgánicas de peso molecular en el rango de 200 a 1000.

Se puede remover el As⁺⁵ y el As⁺³ disueltos en el agua. Con este método se alcanza hasta una remoción de 90% de arsénico disuelto en aguas subterráneas. Este proceso no es tan apropiado para tratar aguas superficiales debido al extensivo pretratamiento que se requiere para remover partículas sólidas o coloidales del agua. La remoción depende de los parámetros de operación, propiedades de la membrana y el estado de oxidación del arsénico.

Remoción de arsénico a nivel domiciliario. En las áreas rurales se están desarrollando sistemas de tratamiento del arsénico usando arcillas naturales y activadas seguidos de filtración. Como oxidante se usa el hipoclorito de calcio. Con está técnica se logra una remoción de arsénico de más del 95% (8)

En la selección del método de tratamiento de agua se considera la concentración del arsénico y otros contaminantes presentes en el agua por las interferencias que causan en el tratamiento (12, 13). En el caso de la alúmina activada los factores que afectan la remoción de arsénico son pH, estado de oxidación del arsénico, los iones competitivos, tiempo de contacto y regenerante. Otros factores a tener en consideración son la disposición de los regenerantes y de la alúmina usadas.

También se debe tener en cuenta el manejo de los residuos generados en el tratamiento, que son lodos contaminados con arsénico (5).

 

CONCLUSIONES

Se tiene bastante información sobre la presencia de arsénico en el agua en diferentes países y su efecto en la salud de las personas que ingieren agua con alto contenido de este elemento.

El problema de la ingesta de agua con arsénico es conocido en muchos países y se están tomando medidas para solucionar ello.

Existe varios métodos de tratamiento de agua convencionales para reducir su contenido.

Debido al conocimiento que se tiene de la presencia de arsénico en el agua, se debe sensibilizar a las instituciones que trabajan con el agua, para que realicen estudios epidemiológicos de enfermedades relacionadas con el arsénico.

Debido a la falta de conocimiento e información muchas personas en varios países del mundo consumen agua con arsénico en niveles por encima de los límites máximos permisibles. Se recomienda realizar análisis de agua en las zonas mineras de los países de la región.

Las poblaciones de las áreas rurales y urbano marginales carecen de sistemas de abastecimiento de agua segura, por el cual se deben desarrollar métodos de tratamiento de arsénico a nivel local o desarrollar campañas a nivel domiciliario.

1. WHO (1996). Guidelines for drinking – water quality. 2^nd. Ed. Vol II. Genev.

2. Rivara Z., María I. et al (1997). Cancer risk in an arsenic - contaminated area of

3. Chile. En: Toxicology and industrial health, 13 (2/3) Washington, DC.

4. Contamination of drinking-water by arsenic in Bangladesh: a public health emergency

5. Smith, Allan H. et al.(2000). Contamination of drinking-water by arsenic in

6. Bangladesh: a public health emergency. Bulletin of the World Health  Organization, 78(9).

8. Chen, Hsiao, et al. (1999). Arsenic treatment considerations. En: Journal American Water Works Association, Vol. 91(3), Pág. 74-85

9. The mineral native arsenic
http://mineral.galleries.com/minerals/elements/arsenic/arsenic.htm

10. BCAS Newsletter (1997). Arsenic Special Issue. Vol. 8(1),
http://bicn.com/acic/r/;.esources/infobank/asi_bcas.htm

11. Castro de Esparza, María L. y Wong, Mary (1999). Remoción de Arsénico a Nivel Domiciliario. Hoja de Divulgación Técnica 74, CEPIS, Lima.

12. EPA. Arsenic in Drinking Water. Health Effects Research.
http://www.epa.gov/OGWDW/ars/ars10.html

13. EPA (2001). Cancer Risk Assessment Methods, Cincinnati.
http://www.tera.org/ITER/methods/cancer.htm#CSEPA

14. Union Europea (1998). Directiva del Consejo de la Unión Europea relativa a la calidad de las aguas destinadas al consumo humano. Directiva 98/83/CE

15. EPA. Arsenic in Drinking Water. Treatment Technologies: Removal.
http://www.epa.gov/OGWDW/ars/ars6.html

16. EPA (1999). Technologies and costs for removal of arsenic from drinking Water, Washington, DC.