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"Parámetros fisicoquímicos y Arsénico en agua subterránea en

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Jonathan Montaño

on 18 January 2016

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Transcript of "Parámetros fisicoquímicos y Arsénico en agua subterránea en

"Parámetros fisicoquímicos y presencia de arsénico en agua subterránea del sur del Distrito Federal"
Alexia Molina Garduño
Asesora: Dra. María Aurora Armienta Hernández
Laboratorio de Química Analítica
Instituto de Geofísica , UNAM.

Gracias por su atención
Contenido
-Objetivos
General
Particular
-Introducción
Agua subterránea
Calidad del agua subterránea
Contaminación por As
Métodos de análisis
-Área de estudio
-Metodología
-Resultados y discusión
-Conclusiones


Objetivo general

Evaluar los parámetros fisicoquímicos del agua subterránea, así como las concentraciones y especiación de arsénico en relación a su uso como agua potable (NOM-127-SSA1-2000).
Objetivos particulares
Determinar los parámetros de pH, potencial redox, temperatura y conductividad eléctrica.
Evaluar las concentraciones de As por el método de espectroscopía de AA por generación de hidruros y FIA. Determinar la especiación de As por medio de una resina selectiva.
Analizar si el As proviene de la oxidación de la arsenopirita y/o desorción de superficies de oxihidróxidos de hierro.
El agua subterránea está presente en muchas formaciones geológicas; aquellas llamadas acuíferos son de gran importancia.
La mayor parte del agua subterránea se origina como agua meteórica.
Ventajas del agua subterránea

En general posee una buena calidad bacteriológica.
Su ubicación en subsuelo prevé las perdidas por evaporación.
Se encuentra distribuida en gran magnitud.
El agua subterránea es el depósito más grande de agua dulce que realmente esta disponible para el ser humano.
El agua que se utiliza en el D.F. proviene de tres fuentes principales:

71% del subsuelo.
26.5 del río Lerma y sistema Cutzamala.
2% de escurrimientos superficiales.
La Ciudad de México es una de las ciudades más pobladas del mundo, debido a la concentración de actividades económicas, políticas y sociales.
-La vertiginosa urbanización, en especial en las áreas de conservación ha disminuido la recarga natual hacía el acuífero.
-El deficit hidráulico aunado al aumento de la población ha inducido a la sobreexplotación de los acuíferos.
La cantidad del agua subterránea es tan importante como su calidad.
Los minerales del subsuelo están en contacto permanente con el agua, por lo que generalmente ésta posee una mayor concentración de iones que el agua dulce superficial.
La contaminación del agua subterránea puede provenir tanto de fuentes antropogénicas como naturales.
Potencial óxido-reducción
Refleja las propiedades oxidantes y/o reductoras del agua.

Valores de 100mV-300mV indican presencia de oxígeno y diversas especies con estados de oxidación altos.
Valores de 0mV-100mV refieren a condiciones tanto oxidantes como reductoras.
Valores negativos indican presencia de especies con bajos estados de oxidación y/o presencia de materia orgánica.
Conductividad eléctrica
Temperatura
pH
Evaluar la calidad fisicoquímica del agua nos ayuda a determinar su uso.
Contaminación por As
El agua subterránea suele tener un pH entre 6 y 9.
Su pH está regido principalmente por los equilibrios de especies carbonatadas.
Tiene un efecto sobre la solubilidad de los minerales y gases.
Influye en la solubilidad de los contaminantes.
Tiene repercusiones organolépticas.
Es una de las 10 sustancias consideradas por la OMS como más preocupantes para la salud pública.
El As está presente en el agua, principalmente en la subterránea. Los problemas de contaminación por As provienen generalmente de fuentes naturales.
Una fuente de exposición significativa, es su presencia en el agua subterránea destinada para el consumo humano.
La toxicología del As se clasifica generalmente en intoxicación aguda e intoxicación crónica.
La toxicidad del As depende de la forma química en la que se encuentre y el estado de oxidación. As(III)>> As(V).
Se han encontrado elevadas concentraciones de As en agua subterránea en varios estados de México, como son Baja California, Chihuahua, Coahuila, Guanajuato, Hidalgo, Jalisco, Morelos, Michoacán, entre otros.
La explotación de los acuíferos que están naturalmente enriquecidos con este tipo de elementos tóxicos puede aumentar su concentración y producir efectos adversos a la salud de la población expuesta.
La técnica de espectroscopía de AA con flama se basa en la descomposición de las sustancias en átomos cuando se calientan a una temperatura lo suficientemente alta. Los átomos se irradian con una energía de longitud de onda específica para el elemento a analizar y se mide la cantidad de luz absorbida por los átomos del analito.


Métodos de análisis
Ésta técnica permite analizar concentraciones en nivel de partes por millón y en el algunos casos en partes por billón. Es muy utilizada para la cuantificación de metales y metaloides. Dependiendo del requerimiento de la medición, el equipo puede estar acoplado a otros instrumentos.
El sistema de análisis por inyección de flujo es un método que permite la automatización de la técnica introduciendo un volumen específico y reproducible del analito hacia el detector. Éste método es muy utilizado para la cuantificación de As, ya que permite el análisis de menor cantidad de muestra, disminuye la producción de arsina y residuos.
El método mas utilizado para analizar As es mediante la conversión a su hidruro correspondiente (AsH ), el cual es un gas volátil a temperatura ambiente. La técnica de AA por generación de hidruros nos permite cuantificar en orden de ppb elementos de importancia ambiental y/o interés toxicológico gracias a sus bajos límites de detección.
Área de estudio

El muestreo se llevó a cabo en pozos de extracción de la zona sur del Distrito Federal, ubicados en las delegaciones de Tlalpán, Coyoacán y Xochimilco. La selección de los pozos se basó en estudios previos de la zona, para abarcar una mayor área.
Muestreo

La muestras de agua fueron almacenadas en botellas de 1L para analizar aniones, 500mL para cationes y 125mL para As(III). Se utilizaron botellas nuevas prelavadas (se lavaron varias veces con agua destilada y posteriormente se enjuagaron con HCl al 10%).
Para cada punto de muestreo se abrió la llave principal del pozo y se dejó fluir por 10 min. Posteriormente se llenó un contenedor individual para realizar las mediciones
in situ.

Para almacenar las muestras cada botella se enjuagó por lo menos 3 veces con el agua que fluía del pozo. La botella de 500mL se llenó hasta el 75% y se adicionaron 2.5mL de HNO como preservador, posteriormente se llenó con el agua de pozo dejando 1% de espacio y se colocaron 2 tapas. Para la determinación de sulfatos y arsénico no se utilizó ningún preservador. Las botellas fueran etiquetadas y colocadas en una hielera para su mejor conservación y se trasladaron al IGF.
Mediciones
in situ
Para la especiación de As se utilizaron cartuchos desechables marca MetalSoft Center. Con una jeringa de 50 mL se tomó una muestra de agua, a ésta se le colocó un adaptador con filtro de 0.45 micras, posteriormente se adaptó el cartucho con la resina selectiva. Se dejaron fluir lentamente 5 mL de agua y el resto del volumen se almacenó en botellas de 125mL.
Cuantificación de As

La concentración de As se determinó por medio de espectroscopía de AA por generación de hidruros y FIA con un equipo Perkin Elmer 100.

Para el tratamiento de las muestras se adicionaron en matraces volumétricos de 100mL, 1.25mL de KI al 10% y 2.5mL de HCl , se aforaron con la muestra y se dejaron reposar una día en un lugar obscuro.

La curva de calibración se llevó acabo con disoluciones hechas en el laboratorio a partir de un estándar certificado de As marca VHG LABS trazable a NIST.
Resultados y discusión
Parámetros fisicoquímicos
Cuantificación de sulfatos

Las concentraciones de sulfatos se midieron por turbidimetría en un espectrofotómetro uv/visible modelo HP8452A. En matraces de 100mL se colocaron las muestras de agua y se adicionaron 5mL de una disolución amortiguadora de etanol-glicerol. Posteriormente se adicionaron 130mg de BaCl y se agitaron durante 1 min. Se dejaron reposar por 4 min y se colocaron en celdas para realizar las mediciones a una longitud de onda de 420nm.
La curva de calibración se realizó a partir de una disolución de Na SO anhidro (J.T.Baker) preparada en el laboratorio.
Resultados de Arsénico
Cuantificación de Fe
Las concentraciones de Fe se determinaron por espectroscopía de AA con flama en un equipo Perkin Elmer 100 con su respectiva lampara de cátodo hueco, se ajustó la longitud de onda y el ancho de rejilla a los valores indicados.

La curva de calibración se llevó acabo con disoluciones hechas en el laboratorio a partir de un estándar certificado de Fe marca VHG LABS.
Pruebas de especiación de As con cartuchos Metalsoft Center
Se prepararon disoluciones compuestas ( que contuvieran As(III) y As(V) en concentraciones conocidas), así como disoluciones que solo contuvieran As(III) o As(V) (de concentraciones conocidas) con la finalidad de observar si los cartuchos retienen al As(V). Para el As(V) se utilizó Na HAsO . 7H 0 y para el As(III) se utilizó NaAsO , ambos de la marca J.T.Baker.
Los mismos cartuchos utilizados para la especiación de As en las muestras del D.F. fueron usados tanto para las disoluciones compuestas como para las que contenían sólo As(III) o As(V).
Por medio de la técnica de espectroscopía de AA por generación de hidruros y FIA se determinó la concentración esperada de As.
Pruebas de cartuchos (especiación de As)
CONCLUSIONES
Los parámetros analizados indican que las muestras de agua de esta zona poseen buenas características fisicoquímicas en general. Se debe tener especial cuidado en los valores que están cerca de los límites permisibles.

Los parámetros fisicoquímicos nos dan una buena aproximación de la calidad del agua, la cual puede tener muchos fines, sin embargo los de interés en este trabajo son de usó doméstico y como agua potable.

Es de vital importancia cuantificar el As en el agua debido a las repercusiones a la salud. Todos las muestras analizadas cumplen con la normatividad mexicana (25 ), sin embargo varios valores están por arriba del valor recomendado por la OMS (10 ).

La especiación de las muestras analizadas revelan que el As se encuentra en su forma más oxidada, lo cual es hasta cierto punto benéfico, ya que su toxicidad es menor. La NOM-127-SSA-2000 no cuenta con la información sobre la especiación del As, aunque debería de ser un dato incluido considerando su importancia toxicológica.

No existe una coorelación entre la concentración de sulfatos y Fe con el As, por lo que se concluye que ni la oxidación de la arsenopirita ni la desorción de superficies de oxihidroxidos de Fe son las fuentes naturales principales de As.
As vs SO
2-
4
2
Introducción
Por otro lado
La NOM-127-SSA1-2000 establece un límite inferior de 6.5 y superior de 8.5
Es una medida de la cantidad de iones disueltos en el agua.
Mayor conductividad eléctrica corresponde a un mayor grado de mineralización.
La Comunidad Europea establece un valor máximo de 2500 .

3
3
conc
conc
2
4
2
2
2
4
Curva de calibración
Espectro de absorción (std 5)
Full transcript