ANÁLISIS DE COMPUESTOS ORGÁNICOS VOLÁTILES EN AGUA …

ANÁLISIS DE COMPUESTOS ORGÁNICOS VOLÁTILES EN AGUA POTABLE POR

CROMATOGRAFÍA DE GASES

NATALIA ESCOBAR CARREÑO

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES

FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL Y AMBIENTAL

BOGOTA, D.C.

2003

ANÁLISIS DE COMPUESTOS ORGÁNICOS VOLÁTILES EN AGUA POTABLE POR

CROMATOGRAFÍA DE GASES

NATALIA ESCOBAR CARREÑO

Proyecto de grado para optar al título de

Magíster en Ingeniería Civil

Asesor

Msc. JUAN PABLO RAMOS B.

Co-Asesor

Qca. ANDREA RANGEL C.

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES

FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL Y AMBIENTAL

BOGOTA, D.C.

2003

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iii

A mis padres por ser ejemplo

de responsabilidad y honestidad.

A Juanita y Andrés por su colaboración.

A Carlos por su apoyo.

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iv

AGRADECIMIENTOS

A Dios y a mi familia en general por darme la oportunidad de culminar una etapa

más de mi vida.

A todo el personal del Centro de Investigaciones de Ingeniería Ambiental (CIIA) y

a las personas del Centro de Innovación y Desarrollo Tecnológico (CITEC) de la

Universidad de los Andes por su colaboración y apoyo.

A Andrea Rangel por su amistad, apoyo y por su valiosa enseñanza y dedicación a

lo largo de todo el trabajo de investigación.

A Juan Pablo Ramos B. por su colaboración, y por transmitir esos deseos de

obtener cada día más estudios que ofrezcan bienestar a la población.

A mis amigas de siempre y a mis nuevos amigos por apoyarme y dar aliento en los

momentos más difíciles de esta etapa.

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v

CONTENIDO

Pág.

I. ANALISIS DE LITERATURA 19

1.1 DEFINICIÓN 19

1.2 MARCO LEGAL 20

1.2.1 Agua para consumo humano 20

1.2.2 Agua segura 20

2. COMPUESTOS ORGANICOS VOLATILES 20

2.1 DEFINICIÓN 20

2.2 GENERALIDADES 21

2.3 COVs A ESTUDIAR 22

2.3.1 Benceno 22

2.3.1.1 Origen 22

2.3.1.2 Usos 22

2.3.1.3 Efectos en la Salud 23

2.3.1.4 Efectos Medio Ambientales y Biodegradables 23

2.3.2 Tetracloruro de Carbono 23

2.3.2.1 Origen 24

2.3.2.2 Usos 24


2.3.2.4 Efectos Medio Ambientales y Biodegradabilidad 25

2.3.3 Clorobenceno 25

2.3.3.1 Origen 25

2.3.3.2 Usos 25

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2.3.3.4 Efectos medio Ambientales y Biodegradabilidad 26

2.3.4 Cloroformo 26

2.3.4.1 Origen 26

2.3.4.2 Usos 27

2.3.4.3 Efectos de la Salud 27


2.3.5 Cloruro de Vinil 28

2.3.5.1 Origen 28

2.3.5.2 Usos 28



2.3.6 Diclorometano 29

2.3.6.1 Origen 29

2.3.6.2 Usos 29



2.3.7 Estireno 30

2.3.7.1 Origen 31

2.3.7.2 Usos 31



2.3.8 Etilbenceno 32

2.3.8.1 Origen 32

2.3.8.2 Usos 32



2.3.9 Orto-Diclorobenceno (o-DCB) 33

2.3.9.1 Origen 33

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vii

2.3.9.2 Usos 33



2.3.10 Para-Diclorobenceno (p-DCB) 34

2.3.10.1 Origen 34

2.3.10.2 Usos 35



2.3.11 1,1-Dicloroetileno 36

2.3.11.1 Origen 36

2.3.11.2 Usos 36

2.3.11.3 Efectos en la salud 36


2.3.12 1,2-Dicloroetileno 37

2.3.12.1 Origen 37

2.3.12.2 Usos 37



2.3.13 1,2 Dicloroetano (1,2-DCA) 38

2.3.13.1 Origen 39

2.3.13.2 Usos 39



2.3.14 1,2,4 Triclorobenceno (1,2,4 TCB) 40

2.3.14.1 Origen 40

2.3.14.2 Usos 40



2.3.15 1,1,1 Tricloroetano (1,1,1-TCA) 41

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viii

2.3.15.1 Origen 41

2.3.15.2 Usos 41



2.3.16 1,1,2 Tricloroetano (1,1,2-TCE) 42

2.3.16.1 Origen 42

2.3.16.2 Usos 42



2.3.17 Tetracloroetileno 43

2.3.17.1 Origen 43

2.3.17.2 Usos 43

2.3.17.3 Efectos de la Salud 44


2.3.18 Tricloroetileno 44

2.3.18.1 Origen 44

2.3.18.2 Usos 45



2.3.19 Tolueno 45

2.3.19.1 Origen 45

2.3.19.2 Usos 46



2.3.20 Xilenos 47

2.3.20.1 Origen 47

2.3.20.2 Usos 47



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ix

2.4 COVS EN AGUA POTABLE 48

2.5 MÉTODOS DE ANÁLISIS DE COMPUESTOS ORGÁNICOS

VOLÁTILES 56

2.5.1 Método 524.2 Medida de Compuestos Orgánicos Purgables en

agua por Cromatografía de Gases y Columna Capilar/ Espectrómetro de

Masas 56

2.5.2 Método 8265 Determinación de Compuestos Orgánicos Volátiles

en Agua, Suelo, Suelo Gas, Aire por Muestreo Directo -Espectrometría de

Masas Trampa Iónica (DSITMS) 57

2.5.3 Método 3511 Compuestos Orgánicos en agua por Micro extracción 57

2.5.4 Método 515.4 Determinación de Ácidos clorados en Agua Potable

por Micro Extracción Líquido Líquido, Derivatización y Cromatografía de

gases con Detector Captura de Electrones 58

2.6 TÉCNICAS DE EXTRACCIÓN DE COMPUESTOS ORGÁNICOS

VOLÁTILES 59

2.6.1 Purga y trampa (P&T) 60

2.6.2 Micro-extracción Líquido Líquido (LLE) 61

2.6.3 Extracción en Fase Sólida (SPE) 62

2.6.4 Micro-extracción en Fase Sólida (SPME) 62

II. METODOLOGÍA 66

1. METODOLOGIA 66

1.1 ESTANDARIZACION DE LA TECNICA DE ANALISIS 66

1.1.1 Reactivos, Materiales y equipos de laboratorio 66

1.1.2 Método Cromatográfico 68

1.1.3 Condiciones del análisis Cromatográfico de los COVs 69

1.1.4 Elaboración de curvas de calibración 69

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x

1.1.5 Determinación de la reproducibilidad de los tiempos de retención

y áreas cromatográficas 70

2. ESTANDARIZACIÓN DE LA TÉCNICA DE EXTRACCIÓN 71

2.1 Evaluación de la Técnica de Extracción Líquido Líquido 71

2.2 Estudio del efecto del salting-out de la muestra para LLE 73

2.3 Evaluación de la Microextracción en Fase Sólida - SPME 73

2.4 Análisis de Reproducibilidad 76

3. RECOLECCIÓN MUESTRAS REALES 77

III. ANALISIS DE RESULTADOS 78

1. ESTANDARIZACION DE LA TECNICA DE ANALISIS 78

1.1 Resultados Obtenidos para Curva de Calibración 80

1.2 Niveles Mínimos De Detección y Niveles Mínimos De Cuantificación 82

1.3 Determinación de los tiempos de retención 84

1.4 Reproducibilidad de áreas cromatográficas y tiempos de retención 85

2. EVALUACIÓN DE LA TECNICA DE EXTRACCIÓN LIQUIDO –

LIQUIDO 88

3. EVALUACION DE LA TECNICA DE MICROEXTRACCION EN FASE

SÓLIDA 90

4. COMPARACIÓN DE LAS TECNICAS DE EXTRACCIÓN 89

5. ANALISIS DE MUESTRAS REALES 91

4.1 Resultados Planta Francisco Wiesner 92

4.2 Resultados Planta el Dorado 93

4.3 Resultados Fuentes que Surten El Sistema Tibitoc 95

4.4 Resultados Pozo Subterráneo 97

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xi

4.5 Resultados Muestras aleatoria en Domicilios de la ciudad de

Bogotá 98

IV. CONCLUSIONES 100

V. RECOMENDACIONES 102

VI. BIBLIOGRAFIA 104

ANEXO A. CURVAS DE CALIBRACION OBTENIDAS PARA LOS

COMPUESTOS ORGANICOS VOLATILES 108

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xii

LISTA DE TABLAS

Pág.

Tabla 1. Estándares Del Reglamento Nacional Primario De Agua Potable Usa 52

Tabla 2. Otros Estándares De Algunos Compuestos Orgánicos Volátiles 55

Tabla 3. Compuestos Contenidos En El Patrón Epa 524 Voc Mix A 67

Tabla 4. Patrones De Calibración Para Compuestos Orgánicos Volátiles Por

Microextracción En Fase Sólida 70

Tabla 5. Soluciones De Vocs Preparadas Para Evaluación De LLE 72

Tabla 6. Relación De Compuestos Orgánicos Volátiles Que Aparecen En El

Cromatograma De La Figura 4. 79

Tabla 7. Curva De Calibración 80

Tabla 8. Niveles Mínimos De Detección Y Niveles Mínimos De

Cuantificación 82

Tabla 9. Tiempos De Retención Para Compuestos Orgánicos Volátiles 84

Tabla 10. Reproducibilidad De Áreas Y Tiempos De Retención Para

Compuestos Orgánicos Volátiles 86

Tabla 11. Compuestos Orgánicos Volátiles Detectados En La Planta

Francisco Wiesner 92

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xiii

Tabla 12. Compuestos Orgánicos Volátiles Detectados En La Planta El

Dorado 94

Tabla 13. Compuestos Orgánicos Volátiles Detectados En Las Fuentes Que

Alimentan El Sistema Tibitoc 95

Tabla 14. Compuestos Orgánicos Volátiles En Una Fuente Proveniente De

Pozo 98

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xiv

LISTA DE FIGURAS

Pág.

Figura 1. Métodos Enriquecidos para Muestras Liquidas 65

Figura 2. Procedimiento De Extracción Liquido – Liquido Para El Aislamiento

De Compuestos Orgánicos Volátiles En Agua Potable 72

Figura 3. Dispositivo Utilizado En La Microextracción En Fase Sólida Para El

Aislamiento De Compuestos Orgánicos Volátiles En Headspace 74

Figura 4. Procedimiento De Microextracción En Fase Sólida Para El

Aislamiento De Compuestos Orgánicos Volátiles En Headspace 75

Figura 5. Cromatograma Obtenido A Partir Del Análisis Cromatográfico De

Una Solución De 25 Ppb De Los Covs Estudiados 79

Figura 6, Cromatograma Obtenido De Una Inyección Producto De ELL 88

Figura 7. Cromatogramas Obtenidos En Una Concentración De 500 Ppb 90

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xv

LISTA DE FOTOGRAFÍAS

Pág.

Fotografía 1. Exposición De La Fibra De Spme En El Puerto De Inyección Del

Cromatografo De Gases Aoplado Con Un Detector Selectivo De Masas 69

Fotografía 2. Montaje Microextracción En Fase Sólida Para Compuestos

Orgánicos Volátiles 76

Fotografía 3. Agua Cruda, Muestra Tomada En Planta El Dorado Y Planta

Francisco Wiesner 77

Fotografía 4. Planta De Potabilización Francisco Wiesner 91

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xvi

GLOSARIO

EXPOSICIÓN AGUDA: Exposición oral, dérmica o inhalatoria a una sustancia dada

durante 1 a 14 días.

EXPOSICIÓN CRÓNICA: Exposición oral, dérmica o inhalatoria a una sustancia dad

por mas de 364 días.

VIDA MEDIA: Es el tiempo que tarda la concentración de un compuesto para

reducirse a la mitad.

BIODEGRADACIÓN: Conversión o degradación de la estructura química de un

compuesto orgánico, debido a la actividad biológica.

MCL: Concentración máxima de un contaminante en agua potable según la EPA.

MCLG: Concentración máxima objetiva de un contaminante en agua potable según

la EPA.

MUTAGÉNICA: Aquella sustancia que causa mutaciones genéticas o que altera el

material genético.

CANCERIGENA: Aquella sustancia que es capaz de inducir tumores malignos.

TERATOGÉNICA: Aquella sustancia que causa malformaciones en el feto.

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xvii

ABREVIATURAS

ASTRD Agency for Toxic Substances and Disease Registry

COVs Compuestos Orgánicos Volátiles

EPA U.S. Environmental Protection Agency (Agencia de Protección

Ambiental de Estados Unidos de América)

HSSPME Headspace Solid Phase Microextraction (Microextracción en fase

sólida en espacio de cabeza)

ITMS Ion Trap Mass Spectrometry (Espectrometría de Trampa Iónica)

MSD Mass Selective Detector (Detector Selectivo de Masas)

CAR-PDMS Carboxen-Polidimetilsiloxano

ppb Partes por billón [µg/L, ηg/mL]

ppm Partes por millón [mg/L, µg/mL]

SPME Solid Phase Microextraction (Microextracción en Fase Sólida)

VOC Volatile Organic Compounds (Compuesto Orgánico Volátil)

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INTRODUCCIÓN

Las fuentes de agua potable son potencialmente susceptibles a contaminación

debido a fuentes puntuales o no puntuales de contaminantes. Entre estos

contaminantes se encuentran los Compuestos Orgánicos Volátiles (COVs). Estos

tienen una amplia variedad de usos y pueden ser liberados al medio ambiente

durante su producción, distribución, almacenamiento y uso (Shelton et al, 2000).

Los Compuestos Orgánicos Volátiles (COVs) pueden causar graves impactos

ambientales y efectos en la salud humana de tipo crónico o agudo. En el agua

potable pueden tener un buen medio de transporte y afluencia hacia los seres

humanos. En nuestro país los COVs tienen regulaciones y estudios escasos,

aunque algunos de los compuestos orgánicos volátiles como los trihalometanos,

son mencionados en el decreto que rige la calidad del agua potable para Colombia.

En algunos países la tendencia es el desarrollo de técnicas y métodos que

permitan la detección de estos compuestos en matrices tan importantes como el

agua potable, para luego cuantificar las cantidades y así establecer si se cumple

con los estándares que protegen la salud.

En este trabajo se desarrolló y estandarizó una técnica para el análisis de COVs en

agua potable por cromatografía de gases de alta resolución utilizando un detector

selectivo de masas; en el proceso de estandarización se compararon dos técnicas

de extracción de COVs.

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19

I. ANÁLISIS DE LITERATURA

1. AGUA POTABLE

1.1 DEFINICIÓN

En el manejo de los recursos hídricos se deben considerar los riesgos asociados a

la utilización de estos. Estos riesgos pueden ser individuales o colectivos,

inmediatos o a largo plazo. Mientras se lleva a cabo el ciclo del agua las diferentes

descargas o la contaminación introducida (industrial, agrícola o urbana) hacen que

la calidad del agua se reduzca y se convierta total o parcialmente en inadecuada

para su uso, (Organización Panamericana de La Salud, 1999).

Dentro de los usos del agua, se encuentran los usos de alto grado para los cuales

se requiere agua potable de calidad. Se clasifican allí actividades como beber,

preparar alimentos, o la higiene personal. La realización de estas actividades

conlleva a que las poblaciones vulnerables como niños, mujeres embarazadas,

ancianos y en general poblaciones débiles sean consideradas en riesgo al

consumir agua en condiciones no aptas para la salud (Organización Panamericana

de La Salud, 1999).

Las fuentes de abastecimiento de agua potable son diversas, e incluyen ríos, lagos,

embalses y fuentes subterráneas. A medida que el agua recorre los diferentes

causes, está absorbe o hace que se disuelvan sustancias con las cuales tiene

contacto. Algunas de estas sustancias pueden ser de origen natural, y otras son

elaboradas por el hombre.

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20

En Colombia las normas técnicas de calidad del agua potable, Decreto 475 de

1998, definen el agua potable como “aquella que por reunir los requisitos

organolépticos, físicos, químicos y microbiológicos, puede ser consumida por la

población humana sin producir efectos adversos para la salud” (Ministerio de

Salud Pública, Colombia, 1998).

1.2 MARCO LEGAL

En Colombia el decreto 475 de 1998 emanado del Ministerio de Salud Pública, hace

referencia a las normas técnicas que debe cumplir el agua para considerarse

potable. En dicho decreto se establecen las siguientes definiciones:

1.2.1 Agua para consumo humano Es aquella que se utiliza para bebida directa y preparación de alimentos para

consumo (Ministerio de Salud Pública, Colombia, 1998)

1.2.2 Agua segura Es aquella que sin cumplir algunas de las normas de potabilidad, puede ser

consumida sin riesgo para la salud humana, (Ministerio de Salud Publica, Colombia,

1998).

2. COMPUESTOS ORGÁNICOS VOLÁTILES

2.1 DEFINICIÓN

Los COVs están definidos como compuestos que contienen carbono, los cuales se

evaporan fácilmente a temperaturas normales como las del aire, (Jennings, G.D et

al. 1996).

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21

Los COVs son usados para hacer solventes, limpiadores y desengrasantes los

cuales se encuentran en muchos productos industriales y del hogar; se encuentran

en estaciones de servicio, aeropuertos, tiendas de pinturas e impresiones, plantas

químicas y electrónicas; establecimientos de lavado en seco, (New Jersey

Department of Health and Senior Services, 2000).

2.2 GENERALIDADES

Los COVs tienen una amplia variedad de usos y pueden ser liberados al medio

ambiente durante su producción, distribución, almacenamiento y uso (Shelton, J.L.

et al 2000).

Los COVs están contenidos en una amplia variedad de productos industriales,

comerciales y de uso doméstico. Dentro de los más comunes se incluyen los

solventes de origen clorado y los hidrocarburos saturados y aromáticos de bajo

peso molecular de la gasolina. Algunos de los ejemplos de productos industriales

que contienen COVs son los detergentes, solventes, limpiadores, pinturas, tinturas,

refrigerantes y pesticidas, (New Jersey Department of Health and Senior Services,

2000).

Un gran número de COVs son emitidos a diario al medio ambiente en ciudades

industrializadas. La producción y el uso de químicos orgánicos sintéticos, la

producción y distribución de gasolina, la operación de refinerías petroleras,

automóviles y camiones emiten ha la atmósfera cantidades sustanciales de COVs.

Exposiciones a muchos de estos compuestos han sido relacionadas con efectos

carcinogénicos, mutagénicos, teratogénicos, neurológicos, irritaciones y reacciones

en la piel (Cheng et al, 1997).

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22

2.3 COVs A ESTUDIAR

Los siguientes compuestos orgánicos volátiles se encuentran regulados por la

Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA), por lo tanto se hizo

más fácil reunir la información requerida en el estudio.

2.3.1 Benceno

El benceno es un líquido claro, incoloro aromático, altamente inflamable. El

Máximo Nivel Contaminante (MCL) establecido por la EPA es de 5 partes por billón

(ppb) y el Nivel Máximo Contaminante Objetivo (MCLG) es de cero (U.S. EPA).

2.3.1.1 Origen

Una de las principales fuentes de benceno en la atmósfera se asocia al uso de la

gasolina. Otras fuentes importantes son causadas por el uso de este en la

industria, su posterior descarga liquida en los efluentes industriales o por derrames

de este. El benceno es también liberado indirectamente en hornos de coque, en la

manufactura de metales no ferrosos, extracciones minerales y en la manufactura

de textiles. Muchas de las fuentes de agua potable en Estados Unidos están libres

de benceno o contienen menos de 0.3 ppb. Esta contaminación puede aumentar

en fuentes cercanas a tanques de almacenamiento de gasolina, rellenos sanitarios,

etc. (U.S. EPA).

2.3.1.2 Usos

El benceno es utilizado en actividades litográficas, pinturas, borradores, lavado de

ropa, cintas adhesivas, detergentes, industrias de artes gráficas, agentes

desengrasantes, en la producción de tintes, insecticidas y plásticos. En la industria

zapatera es uno de los mas utilizados (U.S EPA).

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23

2.3.1.3 Efectos en la Salud

Efectos agudos: la EPA ha encontrado que el benceno causa efectos sobre la salud

humana después de niveles por encima del nivel máximo de contaminante (MCL)

de 5ppb, puede causar temporalmente desordenes en el sistema nervioso, anemia

(U.S. EPA).

Efectos crónicos: aberraciones cromosomales, cáncer.

2.3.1.4 Efectos Medio Ambientales y Biodegradables

El benceno es bastante soluble en agua y es removido desde la atmósfera por la

lluvia. Las principales rutas de exposición son la inhalación de aire contaminado,

especialmente en áreas de alto tráfico, y vecinas a estaciones de servicio (U.S.

EPA).

El benceno en el suelo puede volatilizarse rápidamente cuando está cerca a la

superficie. Si este no se evapora puede moverse fácilmente y depositarse en

aguas subterráneas. Puede biodegradarse en aguas poco profundas en

condiciones aeróbicas, pero probablemente no en condiciones anaeróbicas. En el

agua también puede volatilizarse rápidamente. La vida media depende en general

de las velocidades del viento que se tengan y de la profundidad de la fuente; en

ambientes acuáticos no es adsorbido fácilmente por sedimentos. En la atmósfera

predomina en la fase vapor (U.S. EPA).

2.3.2 Tetracloruro de Carbono El tetracloruro de carbono es un líquido orgánico claro y pesado con agradable olor

aromático similar al cloroformo. . El Nivel Máximo Contaminante (MCL) establecido

por la EPA es de 5 partes por billón (ppb) y el nivel máximo contaminante objetivo

(MCLG) es de cero (U.S. EPA)

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24

2.3.2.1 Origen

En suelos el tetracloruro de carbono aparece durante derrames, de la escorrentía

de áreas agrícolas, vertimientos de rellenos sanitarios. En la superficie del agua

ocurre como resultado de actividades industriales y agrícolas; pueden llegar debido

a las precipitaciones, aguas residuales de fábricas de hierro y acero, fundiciones,

pinturas, de la refinería del petróleo metales no ferrosos. En el aire la mayor

fuente de tetracloruro de carbono es originada en las emisiones industriales,

provocadas por el uso de solventes (U.S. EPA).

2.3.2.2 Usos

Los usos de este solvente incluyen: agente limpiador de maquinaria y equipos

eléctricos; para reducir el riesgo de fuego en fumigantes de granos; en jabones de

perfumería e insecticidas; en productos farmacéuticos; en la manufactura de

cables semiconductores; en aceites, grasas, lacas, ceras, resinas (U.S. EPA).

En la manufactura de químicos el tetracloruro de carbono incluye usos como los

siguientes: actúa como mediador en reacciones de la industria de polímeros

(catalizador); en la síntesis de nylon y otros procesos de cloración; en la

formulación de aditivos del petróleo; en la síntesis orgánica para cloración de

compuestos orgánicos; intermediario químico para fluorocarbonos (U.S. EPA).


Efectos agudos: la EPA ha encontrado que el tetraclolruro de carbono causa daños

en hígado, riñón y pulmones cuando las personas están expuestas por medio del

agua potable a niveles por encima del nivel máximo de contamínate (MCL) en

periodos de tiempo relativamente cortos (U.S. EPA).

Efectos crónicos: la exposición a niveles encima del nivel máximo de contaminante

(MCL) causa daños de hígado, cáncer (U.S. EPA).

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2.3.2.4 Efectos Medio Ambientales y Biodegradabilidad

En la troposfera el tetracloruro de carbono es extremadamente estable (tiempo de

residencia de 30-50 años). Como resultado de las emisiones de éste en la

atmósfera y su baja degradación, la cantidad de este ha ido aumentando. En los

sistemas de agua, la evaporación es el efecto más importante en el proceso de

remoción. Al mismo tiempo la biodegradación puede ocurrir bajo condiciones

aeróbicas y anaeróbicas. Derrames en el suelo podrían tener rápida evaporación,

pero de todas maneras este termina contaminando aguas subterráneas, por causa

de la baja adsorción del suelo (U.S. EPA).

2.3.3 Clorobenceno El clorobenceno es un líquido orgánico incoloro, con un ligero olor a almendra. El

MCL es 0.1 mg/L y el MCLG es de 0.1 mg/L (U.S. EPA).

2.3.3.1 Origen

El clorobenceno puede entrar a la atmósfera por emisiones relacionadas con el uso

de este como solvente en la elaboración de pesticidas y como solvente industrial.

Una vez emitido su concentración puede disminuir por efectos de dilución y foto

oxidación (U.S. EPA).

2.3.3.2 Usos

El clorobenceno incluye usos como intermediario en la fabricación de otros

químicos orgánicos, insecticidas y tinturas; como solvente para adhesivos, drogas,

pegantes, pinturas y lavado en seco; en el procesamiento de textiles.


Efectos agudos: la EPA ha encontrado que el clorobenceno causa efectos

anestésicos y afecta la función de hígado y riñones, con exposiciones por encima

del MCL, 0.1 mg/L (U.S. EPA).

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Efectos crónicos: el clorobenceno puede causar daños en riñones, hígado y el

sistema central nervioso. Cuando las exposiciones sean prolongadas puede ser

causante de cáncer (U.S. EPA).

2.3.3.4 Efectos medio Ambientales y Biodegradabilidad

La concentración del clorobenceno en contacto con el agua o sobre suelos puede

disminuir por evaporación y por biodegradación. Para que se dé la evaporación en

el agua la velocidad del viento y el movimiento del agua son factores importantes.

La biodegradación puede ocurrir durante estaciones o temporadas muy calientes, y

en esta los microorganismos presentes en el suelo cumplen un papel importante.

El clorobenceno también se mueve fácilmente en terrenos arenosos y medios

acuíferos; es estos medios se degrada lentamente, aunque bacterias del suelo y

hongos pueden degradarlo y mineralizarlo. Un factor importante para estos

procesos es la aclimatación de microorganismos en el suelo para metabolizar

hidrocarburos (U.S. EPA).

2.3.4 Cloroformo

El cloroformo es un líquido incoloro de aroma agradable no irritante y de sabor

ligeramente dulce. El cloroformo hace parte de los trihalometanos por lo que la

EPA limita la exposición de este a 100 µg/L (ATSDR).

2.3.4.1 Origen

El cloroformo se produce en un 90-95% por hidrocloración del metanol o por

cloración del metano. Un 5-10% del cloroformo se genera espontáneamente en el

agua del mar (reacción del ioduro de metilo con cloro inorgánico). El cloroformo se

forma en grandes cantidades cuando se blanquea la celulosa con cloro. También

se forman considerables cantidades por cloración del agua y puede ser generado

en la descomposición en rellenos sanitarios (ATSDR).

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27

2.3.4.2 Usos

Encuentra aplicación en la fabricación de colorantes, productos farmacéuticos y

pesticidas. Su uso como solvente y como anestésico está disminuyendo

rápidamente. El cloroformo tiene otros usos en la industria química. Es generado

en el tratamiento en piscinas, en la descomposición en rellenos sanitarios, y es un

subproducto de procesos de la industria del papel (ATSDR)

2.3.4.3 Efectos de la Salud

El cloroformo ingresa al organismo humano con mayor frecuencia por inhalación;

una parte se acumula en los pulmones y el resto se exhala. También en la

ingestión una gran parte se exhala o se elimina por vía renal. El cloroformo

produce lesiones en el hígado, corazón, sistema nervioso central y riñones. En

grandes dosis tiene efectos narcóticos. En ensayos con animales se comprobó que

el cloroformo es carcinógeno. Hasta la fecha no se han podido comprobar efectos

mutágenos ni teratógenos (ATSDR).


En el suelo y sedimentos algunas bacterias metanogénicas han demostrado el

poder de degradación del cloroformo. También es degradado aeróbicamente por

Methylosinus Trichospirium.

La remoción atmosférica es el proceso más importante del cloroformo en el aire,

donde es oxidado por radicales.

El principal proceso de remoción en el agua es la volatilización, el contenido de

cloroformo en aguas superficiales es generalmente bajo y por esto se espera que

no presente riesgos en organismos acuáticos. Estudios mas específicos

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28

concluyeron que es moderadamente tóxico en organismos como larvas/embriones

en estado de desarrollo (Science Dossier, 2002)

2.3.5 Cloruro de Vinil El cloruro de vinil es un gas orgánico incoloro, con olor dulce. El MCLG es de cero

mg/L y el MCL es de 0.002 mg/L (U.S. EPA).

2.3.5.1 Origen

El cloruro de vinil es producido en grandes cantidades, por lo general es usado

para la producción de cloruro de polivinilo (PVC) y otros polímeros. Este también

es producto de la degradación anaerobia de solventes de cloración. Pequeñas

cantidades de cloruro de vinil pueden aparecer en los paquetes que contienen

comidas por la migración de este (U.S. EPA).

2.3.5.2 Usos

El cloruro de vinil es utilizado en muchos productos de la construcción, de la

industria automotriz, alambre eléctrico y cables, equipos industriales y del hogar,

suministros médicos. Industrias como la de pegantes, papel y vidrio incluyen en

sus procesos la utilización de esté (U.S. EPA).


Efectos agudos: la EPA ha encontrado que el cloruro de vinil es potencial causa de

efectos neurológicos por exposiciones agudos a niveles encima de MCL (U.S. EPA).

Efectos crónicos: el cloruro de vinil tiene efectos potenciales en hígado y sistema

neurológico, y es potencial causa de cáncer con exposiciones en largos periodos de

tiempo (U.S. EPA).

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29


El cloruro de vinil en el suelo puede volatilizarse rápidamente, se ha reportado

tiempos medios de 0.2 a 0.5 días para esta evaporación, basados en una presión

de vapor de 2600 mm Hg y 25º C. En agua puede evaporarse ágilmente, es

resistente a la biodegradación en sistemas aerobios. En la atmósfera existe

principalmente en la fase vapor. Algunos datos indican que el cloruro de vinil es

rápidamente volatilizado bajo bioacumulación (U.S. EPA).

2.3.6 Diclorometano

El diclorometano (DCM) es un líquido orgánico con suave olor a cloroformo. La EPA

ha definido el MCLG en cero y el nivel de MCL en 0.005 mg/L (U.S. EPA).

2.3.6.1 Origen

El DCM aparece en el ambiente cuando es utilizado en aerosoles, removedores de

pintura, desengrasante de metales. Es relacionado principalmente con aguas

residuales provenientes de industrias de pinturas y tintas, aluminio, industria

minera del carbón, suministros y equipo fotográfico, farmacéutico,

plásticos/químicos orgánicos, procesamiento de pegantes, y lavanderías. Cuando

este aparece en la atmósfera puede ser degradado por evaporación. La mayor

fuente de contaminación para el hombre se da por emisiones del aire que a la vez

pueden pasar al agua (U.S. EPA).

2.3.6.2 Usos

El uso más importante del DCM es como removedor de pinturas. Otros usos

incluyen la aplicación como solvente y limpiador en la industria química, de

textiles, electrónica, metales y plásticos, e industrias de pesticidas, al igual que

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30

fungicida en cultivos de fresa y granos, en la extracción de cafeína, cocoa, grasas,

y especies (U.S. EPA).


Efectos Agudos: La EPA ha encontrado que el DCM puede causar efectos

neurológicos y daños en las células de la sangre (U.S. EPA).

Efectos crónicos: el consumo de diclorometano puede causar daños en el hígado, y

originar cáncer (U.S. EPA).


La mayor parte del diclorometano en la atmósfera puede ser degradado por

reacciones fotoquímicas (U.S. EPA).

Cuando se deposita en el agua puede ser removido por evaporación, puede ser

biodegradado en aguas naturales pero probablemente de una forma mas lenta que

por evaporación. Se ha reportado la biodegradación completa bajo condiciones

aeróbicas con lodos activados. No puede ser adsorbido por sedimentos (U.S. EPA).

En el suelo el DCM pude evaporarse rápidamente si se encuentra cerca a la

superficie (U.S. EPA).

2.3.7 Estireno

El estireno es un líquido aceitoso con un olor aromático casi siempre floral. Los

niveles establecidos por la EPA para MCLG 0.1 mg/l y MCL 0.1 mg/L (U.S. EPA).

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31

2.3.7.1 Origen

El estireno es introducido al ambiente por emisiones y efluentes en su producción,

y el uso en la industria de polímeros. Se ha encontrado cantidades de estireno

provenientes de la incineración de desechos, de fumar cigarrillo, y por la quema

del revestimiento de frenos. Igualmente es emitido por los automóviles (U.S.

EPA).

2.3.7.2 Usos

El estireno es usado principalmente en la industria de gomas sintéticas, y

actualmente es usado en plásticos, resinas, pinturas. Los usos comerciales están

basados en reacciones químicas que polimerizan el estireno (U.S. EPA).


Efectos agudos: la EPA ha encontrado que el estireno tienen efectos adversos

sobre el sistema nervioso como depresión, pérdida de la concentración, debilidad,

fatiga y nauseas (U.S. EPA).

Efectos crónicos: puede causar daño en tejidos nerviosos y del hígado, cáncer

(U.S. EPA).


En la atmósfera el estireno reacciona rápidamente con el ozono y los radicales

hidroxilo. La vida media esta calculada en 2.5 horas. En cuerpos de agua este

puede volatilizarse relativamente rápido y puede estar sujeto a biodegradación

(U.S. EPA).

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32

El estireno no se bioacumula o se bioconcentra en organismos o comida, aunque

en paquetes de poliestireno que contienen comida se han encontrado pequeñas

cantidades (U.S. EPA).

2.3.8 Etilbenceno El etilbenceno es un líquido orgánico incoloro con suave olor a gasolina. El MCLG

es de 0.7 mg/L y el MCL es 0.7 mg/L (U.S. EPA).

2.3.8.1 Origen

Puede entrar a la atmósfera principalmente por emisiones asociadas con el uso de

la gasolina (U.S. EPA). Fuentes mas localizadas podrían ser emisiones, aguas

residuales y derrames de su producción o uso industrial. A la vez esta relacionado

con la refinería del petróleo (U.S. EPA).

2.3.8.2 Usos

La gran mayoría de etilbenceno se utiliza en la producción de estireno, otros

líquidos orgánicos utilizados en bloques de construcción y parta muchos plásticos.

Otro usos incluyen solvente en pinturas, en la producción de pegantes sintéticos y

acetato de celulosa (U.S. EPA).


Efectos agudos: la EPA ha encontrado que el etilbenceno causa somnolencia,

fatiga, dolor de cabeza, irritación leve en ojos y tracto respiratorio (U.S. EPA).

Efectos crónicos: el etilbenceno tiene efectos adversos en hígado, riñones, sistema

central nervioso y ojos (U.S. EPA).

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33


El etilbenceno esta en la atmósfera en fase vapor, puede degradarse

fotoquímicamente y retornar parcialmente a la tierra por la lluvia. La evaporación

y biodegradación son efectos importantes que se presentan en agua, el promedio

de evaporación en agua es de 3.1 horas. No se observa degradación bajo

condiciones anaerobias (U.S. EPA).

2.3.9 Orto-Diclorobenceno (o-DCB) El o-DCB es un líquido orgánico incoloro con un agradable olor aromático. El

MCLG es de 0.6 mg/L y el MCL es de 0.6 mg/L.

2.3.9.1 Origen

El o-DCB usado en la manufactura de solventes resulta en las descargas al agua.

Los desechos químicos vertidos directamente en efluentes son las mayores fuentes

de contaminación de o-DCB.

2.3.9.2 Usos

El O-diclorobenceno es un intermediario para hacer químicos agrícolas,

principalmente herbicidas (U.S. EPA).

Otros usos incluyen solventes para ceras, gomas, resinas, preservativos para

maderas, pinturas; insecticidas para termitas; para teñir; como desodorante,

desengrasante (U.S. EPA).


Efectos crónicos: la EPA ha encontrado que el o-DCB causa daños en el sistema

nervioso central, hígado, riñones y células de la sangre (U.S. EPA).

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34


En el suelo el o-DCB puede ser adsorbido. La volatilización desde el suelo hasta la

superficie puede ser un mecanismo importante de transporte. Es posible que sea

biodegradado en el suelo bajo condiciones anaeróbicas. La transformación química

por hidrólisis, oxidación o fotólisis directa no se espera que ocurra en suelos (U.S.

EPA).

En relación con el agua el o-DCB puede ser adsorbido fácilmente por los

sedimentos, a la vez esta absorción puede ser atenuada por la volatilización. El o-

DCB este no es biodegradado en condiciones anaeróbicas (U.S. EPA).

En el aire el o-DCB existe en la fase vapor y puede reaccionar fotoquímicamente

produciendo radicales hidroxilo. Se estima que el promedio de vida es de 24 días

en la atmósfera. Con la lluvia el o-DCB puede removerse de la atmósfera.

2.3.10 Para-Diclorobenceno (p-DCB) El p-DCB es un sólido orgánico de cristales blancos con olor a naftalina. El MCL es

de 0.075 mg/L y el MCL es de 0.075 mg/L (U.S. EPA).

2.3.10.1 Origen

Si el p-DCB es depositado en el suelo puede volatilizarse de manera fácil y este se

convierte en un mecanismo de transporte del p-DCB. En el suelo puede ser

biodegradable bajo condiciones aeróbicas (U.S. EPA).

En agua, la volatilización es el proceso de remoción dominante, aunque si el p-DCB

es absorbido por los sedimentos el efecto puede disminuir (U.S. EPA).

En el aire el p-diclorobenceno puede predominar en fase vapor (U.S. EPA).

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2.3.10.2 Usos

El p-DCB es utilizado como fumigante insecticida de polilla de ropa; desodorante

de basuras; como un insecticida en frutas para control de hormigas; puede ser

aplicado al tabaco para control de moho; para el control de insectos en árboles de

durazno; y en control de hongos y moho en fábricas de cuero. También es usado

como intermediario en la manufactura de otros químicos orgánicos, plásticos,

tintes (U.S. EPA).


Efectos agudos: puede causar nauseas, vomito, dolor de cabeza e irritación en

ojos y tracto respiratorio (U.S. EPA).

Efectos Crónicos: dentro de los efectos potenciales producidos por la ingestión de

p-DCB están: anemia, lesiones en la piel, perdida de apetito, atrofias en el hígado

y efectos adversos en la sangre, cáncer (U.S. EPA).


En el suelo el p-DCB puede ser adsorbido. Los lixiviados producto de disposición

de desechos peligrosos contienen p-DCB, y estos pueden llegar a contaminar

aguas subterráneas. La volatilización desde el suelo hasta la superficie puede ser

un mecanismo importante de transporte. Es posible que sea biodegradado en el

suelo bajo condiciones anaeróbicas. La transformación química por hidrólisis,

oxidación o fotólisis directa no se espera que ocurran en suelos (U.S. EPA).

En relación con el agua, la volatilización es el proceso dominante de remoción. La

adsorción que hacen los sedimentos puede atenuar la volatilización. La

biodegradación en agua es posible bajo condiciones aeróbicas (U.S. EPA).

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36

En el aire p-DCB existe en la fase vapor y puede reaccionar fotoquímicamente, la

vida media de este en la atmósfera puede ser de 31 días.

2.3.11 1,1 Dicloroetileno El 1,1-DCE es un líquido orgánico con un suave y agradable olor a cloroformo. Los

valores establecidos por la EPA para MCL 0.007 mg/L para MCLG 0.007 mg/L (U.S.

EPA).

2.3.11.1 Origen

El 1,1-DCE es puesto en el ambiente durante el uso de este en la producción de

rollos de plástico, adhesivos y cintas sintéticas. También es formado por

degradación anaeróbica de tricloroetileno y por hidrólisis de 1,1,-tricloroetano (U.S.

EPA).

2.3.11.2 Usos

El 1,1-DCE es usado en la producción de polímeros con cloruro de vinilo. Un

pequeño porcentaje es utilizado como intermediario de químicos. Estos productos

luego son usados en adhesivos, fibras sintéticas, refrigerantes, empaques de

comidas, resinas (U.S. EPA).

2.3.11.3 Efectos en la salud

Efectos agudos: la EPA ha encontrado que el 1,1- DCE puede causar daños en el

hígado (U.S. EPA).

Efectos crónicos: puede causar daños en hígado y riñones, causar toxicidad en el

desarrollo del feto, cáncer (U.S. EPA).

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En el agua el 1,1-DCE puede perderse principalmente por la evaporación. La

fotoxidación es mínima. Si es derramado en arenas, puede evaporarse con

facilidad y otra parte puede penetrar hasta aguas subterráneas, donde la

biodegradación es lenta (U.S. EPA).

En la atmósfera puede tener una vida media de 11 horas en un aire limpio ya que

puede degradarse rápidamente por fotoxidación, y en un aire contaminado en un

tiempo de 2 horas.

2.3.12 1,2-Dicloroetileno El 1,2-DCE es un líquido orgánico inoloro que tiene dos formas diferentes “cis” y

“trans”. Los niveles establecidos por la EPA para MCLG cero y para MCL 0.005

mg/L (U.S. EPA).

2.3.12.1 Origen

En la atmósfera se presenta debido a la producción y al uso como intermediario

químico, puede ser transportado por distancias largas y ser removido por foto-

oxidación. Otra parte se relaciona con el agua residual, derrames y/o el

almacenamiento inadecuado. En el agua subterránea puede llegar por percolación

y allí puede persistir por largos periodos de tiempo (U.S. EPA).

2.3.12.2 Usos

El 1,2-dicloroetano tiene una variedad de usos como solvente: para resinas,

asfalto, caucho; en grasa, aceites, ceras; agente en el lavado en seco; en

fotografía, xerografía, en producción de cosméticos; para el procesamiento de

productos farmacéuticos; en lavado de cuero, adhesivos acrílicos. Otros usos están

MIC-2004-I-28

38

relacionados con la fumigación de huertos, cultivos de champiñones, tapetes y

tapicerías (U.S. EPA).


Efectos agudos: la EPA ha encontrado que el 1,2 DCE causa desordenes en el

sistema nervioso central; efectos adversos: gastrointestinales, en pulmones,

riñones, hígado, sistema circulatorio (U.S. EPA).

Efectos crónicos: existe evidencia que puede ser carcinógeno (U.S. EPA).


Ambos cis- y trans-1,2-dicloroetileno pueden relacionarse con el ambiente por

emisiones de aire y por desechos en aguas residuales producto de su uso y

producción. Es común encontrarlo en rellenos sanitarios, acuíferos o sedimentos,

como productos de la reducción de otros compuestos como el tricloroetileno,

tetracloroetileno y 1,1,2,2- tetracloroetano (U.S. EPA).

En el suelo estos pueden evaporarse fácilmente y llegar ha aguas subterráneas

donde la biodegradación es muy lenta (U.S. EPA).

En la atmósfera el cis y trans-1,2dicloroetileno puede perderse por efectos

fotoquímicos (U.S. EPA).

En organismos acuáticos la biodegradación, absorción en sedimentos y

bioconcetración no son significativos (U.S. EPA).

2.3.13 1,2 Dicloroetano (1,2-DCA) El 1,2-DCA es incoloro, liquido aceitoso orgánico con agradable olor a cloroformo.

El MCLG es de cero y el MCL es de 0.005 mg/L (U.S. EPA).

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2.3.13.1 Origen

Esta relacionado en el ambiente por la producción y uso de este como

intermediario químico, solvente de limpieza, diluyente para pesticidas, fungicida de

granos, en pinturas, capas y adhesivos. Otras fuentes se relacionan con aguas

residuales, derrames, por disposición inadecuada en el momento de su utilización

(U.S. EPA).

2.3.13.2 Usos

El uso mas importante se da en la manufactura de químicos, incluyendo: cloruro

de vinil, tri – tetra cloroetileno, tricloroetano, nylon, viscosa ente otros; en

fabricación de pegantes, plásticos. Otros usos secundarios son en la elaboración

de resinas, asfalto; grasa, aceites, ceras; en fotografía, xerografía, suavizantes de

agua y productos cosméticos; para el procesamiento de productos farmacéuticos;

en lavado de cueros, compuestos desengrasantes, y adhesivos acrílicos (U.S. EPA).


Efectos agudos: La EPA ha encontrado que el 1,2 DCA causa desordenes en el

sistema central nervioso, efectos adversos en pulmón, riñones, hígado y tracto

gastrointestinal (U.S. EPA).

Efectos crónicos: no existen datos fiables sobre los efectos causados por

exposiciones crónicas (U.S. EPA).


En el agua puede ser removido principalmente por evaporación, su vida media

varia de horas a 10 días. En la atmósfera puede ser evacuado por fotoxidación.

Las concentraciones biodegradables son muy pequeñas o no alcanzan a

presentarse. No ocurre biodegradación bajo condiciones anaeróbicas (U.S. EPA).

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40

2.3.14 1,2,4 Triclorobenceno (1,2,4 TCB) El 1,2,4 TCB es un líquido incoloro aromático. El MCLG es de 0.07 mg/L y el MCL

es de 0.07 mg/L.

2.3.14.1 Origen

El 1,2,4 TCB que aparece en el ambiente se da por la manufactura de este y su

utilización en procesos de teñido (U.S. EPA).

2.3.14.2 Usos

El uso principal se da en los procesos de tinturas. Otros usos están relacionados

con: intermediario en la manufactura de herbicidas, fluidos dieléctricos; solventes;

agentes desengrasantes; tanques sépticos y limpiadores de desagües. Este ha

sido usado en suelos para el control de termitas (U.S. EPA).


Efectos agudos: efectos en riñones, hígado y glándulas adrenales cuando se ha

expuesto a concentraciones por encima de MCL (U.S. EPA).

Efectos crónicos: dentro de los efectos por ingestión crónica se da el aumento de

peso en glándulas adrenales.


En el suelo es adsorbido por este, y posiblemente llegue a aguas subterráneas, no

es biodegradado en estas; pero en suelo posiblemente pero de una forma lenta.

En el agua puede ser adsorbido por sedimentos, esta adsorción y la posible

absorción realizada por microorganismos puede minimizar la tasa de evaporación

(U.S. EPA).

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41

2.3.15 1,1,1 Tricloroetano (1,1,1-TCA) El 1,1,1-TCA es un liquido orgánico con olor a cloroformo. El MCLG es de 0.002

mg/l y el MCL es de 0.002 mg/l (U.S. EPA).

2.3.15.1 Origen

Entra al medio ambiente por emisiones al aire o por aguas residuales provenientes

de la producción o el uso de este en vapores desengrasantes, limpieza de metales.

Este también puede entrar en el ambiente por lixiviados provenientes de rellenos

sanitarios (U.S. EPA).

2.3.15.2 Usos

Dentro de los usos mas importantes del 1,1,1-TCA es el de solvente en limpiadores

de metal; para limpieza de instrumentos de precisión; en el proceso de tintura de

textiles; en aerosoles. También es utilizado como intermediario en la manufactura

de otros químicos. Usos en la agricultura incluyen la fumigación de frambuesas,

frutos cítricos; como solvente para varios insecticidas (U.S. EPA).


Efectos agudos: la EPA ha encontrado que puede causar daños en hígado, sistema

nervioso y circulatorio (U.S. EPA).

Efectos crónicos: causa los mismos efectos que antes las exposiciones agudas(U.S.

EPA).


El 1,1,1 TCA puede volatilizarse rápidamente de agua y suelo. La adsorción de

este en el suelo depende de la cantidad de carbono orgánico que contenga el

suelo. No se degrada en el suelo mientras que el agua puede hacerlo de una

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42

manera lenta en condiciones aerobias o anaerobias, el proceso de biodegradación

bajo condiciones anaeróbicas puede considerarse una técnica de limpieza ara

suelos contaminados y aguas subterráneas (U.S. EPA).

2.3.16 1,1,2 Tricloroetano (1,1,2-TCE) Es un líquido orgánico con olor a cloroformo. El MCLG es de 0.003 mg/L y el MCL

es de 0.005 mg/L.

2.3.16.1 Origen

El 1,1,2-TCE puede entrar a la atmósfera debido al uso de este en la producción de

1,1-dicloroetileno y de el uso de este como solvente. También puede ser

descargado en aguas residuales asociadas con los anteriores usos y como lixiviado

y emisión volátil proveniente de rellenos sanitarios (U.S. EPA).

2.3.16.2 Usos

El uso mas importante del 1,1,2 TCE como intermediario en la producción de 1,1-

dicloroetileno. Es también usado en adhesivos, producción de teflón, lacas, y

como solvente de aceites, grasas, ceras (U.S. EPA).


Efectos agudos: la EPA ha encontrado entre los efectos causados por este

compuesto están la irritación del tracto gastrointestinal, hemorragia de pulmones,

daño en hígado (U.S. EPA).

Efectos crónicos: daño en hígado y riñones; existe alguna evidencia de que sea

causante de cáncer (U.S. EPA).

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43


El 1,1,2-TCE en el agua puede evaporarse principalmente. Una pequeña parte de

este químico puede perderse por adsorción de los sedimentos o por

biodegradación. Puede volatilizarse una parte cuando se deposita en el suelo y la

otra irse hacia aguas subterráneas. Estudios han demostrado que puede

biotransformarse bajo condiciones anaeróbicas (U.S. EPA).

2.3.17 Tetracloroetileno

El tetracloroetileno (PCE) es un líquido orgánico incoloro con un suave olor a

cloroformo. La EPA ha establecido valores para MCLG cero y MCL 0.005 mg/L

(U.S. EPA).

2.3.17.1 Origen

Las concentraciones detectadas en aire y agua de PCE provienen del lavado en

seco y de la limpieza de metales en la industria. La contaminación del agua puede

ocurrir por escorrentías, por las tuberías de conducción para la distribución del

agua, y durante el tratamiento de cloración (U.S. EPA).

2.3.17.2 Usos

El uso mas importante del PCE se da en la industria de textiles, y como

componente de aerosoles y productos de lavado en seco. Otros usos incluyen el

uso de este como intermediario en la síntesis de fluorocarbonos, como fluido

electrizo en transformadores eléctricos, en correctores de escritura, y como

medicamento veterinario (U.S. EPA).

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2.3.17.3 Efectos de la Salud

Efectos agudos: la EPA ha encontrado que el tetracloroetileno puede causar

efectos en hígado, riñones y sistema central nervioso (U.S. EPA).

Efectos crónicos: daños en hígado, riñones y sistema central nervioso, cáncer (U.S.

EPA).


El PCE en el suelo puede evaporarse a la atmósfera o también introducirse hacia

aguas subterráneas. Puede absorberse de una forma baja en arenas y arcillas.

Existe evidencia de la biodegradación del PCE bajo condiciones anaeróbicas

cuando los microorganismos tienen buena aclimatación (U.S. EPA).

Si el PCE se presenta en agua puede volatilizarse rápidamente; no se biodegrada

fácilmente y no es absorbido por los sedimentos (U.S. EPA).

En la atmósfera existe principalmente en la fase gas, y esta sujeto a fotoxidación

y a degradación (U.S. EPA).

2.3.18 Tricloroetileno El tricloroetileno es un líquido orgánico de color azul o incoloro, con olor a

cloroformo. El MCLG es de cero y el MCL es de 0.005 mg/L (U.S. EPA).

2.3.18.1 Origen

Las mayores emisiones al ambiente de tricloroetileno son por emisiones de aire de

plantas de metales. Efluentes de aguas residuales, pinturas y tintas, componentes

eléctricos y electrónicos, procesos en industrias de pegantes también pueden

contener tricloroetileno (U.S. EPA).

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2.3.18.2 Usos

Es usado como intermediario en la producción de químicos orgánicos y

farmacéuticos. Otros usos incluyen la industria de textiles, solventes de lavado en

seco, como liquido de refrigeración (U.S. EPA).


Efectos agudos: La EPA ha encontrado que causa vomito, dolor abdominal; con

exposiciones por encima de MCL (U.S. EPA).

Efectos crónicos: el tricloroetileno es potencial causa de daño en hígado, cáncer

(U.S. EPA).


En el suelo la absorción por parte de los sedimentos es baja. En el agua puede

tener rápida evaporación, esta en el orden de minutos a hora, dependiendo de la

turbulencia (U.S. EPA).

2.3.19 Tolueno

El tolueno es un líquido orgánico con un agradable olor similar al benceno. Los

niveles establecido por la EPA para MCLG 1 mg/L y para MCL 1mg/L (U.S. EPA).

2.3.19.1 Origen

El tolueno es liberado ha la atmósfera principalmente de la volatilización del

petróleo, solventes y tiners, y de los motores de los vehículos. Se presentan

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emisiones considerables en derrames o durante su almacenamiento, transporte y

disposición. Es un sub-producto de la producción de estireno (U.S. EPA).

2.3.19.2 Usos

El uso en general del tolueno es la producción del benceno y uretano. Otros usos

incluyen producción de ácido benzóico, benzaldehído, explosivos, tinturas y

muchos otros compuestos orgánicos; como solvente para pinturas, lacas, gomas,

resinas; como aditivo de la gasolina; en la producción de detergentes (U.S. EPA).


Efectos agudos: la EPA ha encontrado que el tolueno causa daños en la salud por

ingestión oral en el sistema nervioso central, puede causar fatiga, nauseas, vómito,

debilidad, confusión (U.S. EPA).

Efectos crónicos: el tolueno es causante de espasmos, temblores, problemas de

equilibrio; dificultad al hablar, escuchar, ver, memoria, coordinación; daños en

hígado y riñones (U.S. EPA).


El tolueno en el suelo puede evaporarse o introducirse y depositarse en aguas

subterráneas. La biodegradación ocurre en ambos suelo y agua subterránea. La

presencia de poblaciones microbiales ayudan a la rápida biodegradación (U.S.

EPA).

El tolueno en el agua puede ser removido de forma rápida o tomar varias

semanas. Esto depende de la temperatura, condiciones de mezcla y la aclimatación

de microorganismos (U.S. EPA).

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El tolueno en la atmósfera puede degradarse por reacciones fotoquímicas o puede

ser lavado durante la lluvia (U.S. EPA).

La fuente principal de exposición en los humanos es por inhalación en ambientes

contaminados de aire, especialmente cerca de zonas de alto trafico (U.S. EPA).

2.3.20 Xilenos

Los Xilenos son un grupo de compuestos orgánicos muy similares. Estos son

líquidos claros con olor agradable. Los niveles establecidos por la EPA para MCLG

10 mg/L y MCL 10 mg/L (U.S. EPA).

2.3.20.1 Origen

Los Xilenos son depositados en el ambiente por dos vías: emisiones de la

refinación del petróleo, motores diesel y de gasolina; y emisiones de este cuando

es utilizado como solvente para resinas, lacas, esmaltes, pegantes, pesticidas y en

la síntesis orgánica. Los Xilenos están en productos naturales en plantas, y son

compuestos del carbono y del alquitrán (U.S. EPA).

2.3.20.2 Usos

Es utilizado en variadas aplicaciones, principalmente como solvente, por lo cual su

uso se ha incrementado remplazando el benceno. En la gasolina es parte de los

BTX (benceno, tolueno, Xilenos). Los Xilenos también son usados frecuentemente

en la industria de pegantes. Las mezclas de Xilenos producen isómeros

individuales, como el p-xileno. Como isomeros individuales son usados

ampliamente en la síntesis de agentes sintéticos (U.S. EPA).

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Efectos agudos: la EPA ha encontrado que los Xilenos pueden causar desordenes

en el sistema nervioso central, como cambios en las habilidades cognitivas,

equilibrio y coordinación (U.S. EPA).

Efectos crónicos: causantes de daños en hígado, riñones y sistema nervioso

central. Comparado con el benceno y el tolueno, el riesgo a la salud humana es

mucho menor (U.S. EPA).


Muchos de los Xilenos están dentro de la atmósfera donde fotoquímicamente

pueden degradarse por reacción con los radicales hidroxilo (U.S. EPA).

El proceso dominante de remoción en aguas es la volatilización. La vida media de

los Xilenos en un río común es de 29 a 144 horas respectivamente (U.S. EPA).

En los suelos son moderadamente móviles y pueden depositarse dentro de aguas

subterráneas, donde persisten por varios años. A pesar de esto pueden

biodegradarse en agua y suelo (U.S. EPA).

2.4 COVS EN AGUA POTABLE

Muchos de los COVs que se encuentran en el ambiente son el resultado de las

actividades del hombre. Cuando productos que pueden tener COVs son

derramados estos pueden penetrar el suelo, hacer contacto con aguas

subterráneas y a la vez pueden llegar a ser parte de grandes depósitos de agua

cuyo objetivo final es el consumo humano. Dentro de los COVs más comunes

detectados en el agua potable están los solventes clorados y los hidrocarburos

saturados y aromáticos de bajo peso molecular de los combustibles (Minnesota

Department of Health, 2003)

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49

El agua potable puede contener un amplio número de sustancias toxicas,

incluyendo sustancias conocidas como cancerígenas o potencialmente

cancerígenas para humanos. Algunas de estas sustancias incluyen el benceno,

cloruro de vinilo, tetracloruro de carbono, 1,2–dicloroetano, tricloroetileno,

cloroformo, y otros trihalometanos hacen parte de los COVs encontrados en agua

potable (EPA, 1985).

El agua potable puede ser contaminada con hidrocarburos, a través de los

desechos industriales, donde sustancias como el benceno, fenoles o tolueno

pueden llegar a reservorios superficiales o al agua subterránea. La desinfección

del agua con cloro puede introducir compuestos orgánicos halogenados. Muchos

de estos compuestos son solubles y no pueden ser removidos del agua por

técnicas comunes de filtración y degradación(Al-Arainy et al, 1996).

Los solventes clorados son usados ampliamente en la industria y en productos de

uso diario en el hogar. Estos compuestos químicos han sido creados con diferentes

propósitos: lavado de ropa en seco, desengrasantes, líquidos utilizados en el hogar

como removedores, correctores de escritura, limpiadores de automóviles, tintes,

etc. Los COVs más comunes de este origen son el tetracloruro de carbón, 1,2-

dicloroetano, 1,1-dicloroetileno, cis-1,2-docloroetileno, trans-1,2-dicloroetileno y

diclorometano (New Jersey Department of Health and Senior Services, 2003)

Los componentes de origen combustible (gasolina y kerosene) que se presentan

en el agua potable: benceno, tolueno, etilbenceno y xilenos (BTEX) son usados

como solventes en algunos elementos requeridos en el hogar. El MTBE (Metil tert-

butil eter) es adicionado a la gasolina como oxigenador, para reducir las emisiones

MIC-2004-I-28

50

de monóxido de carbono (New Jersey Department of Health and Senior Services,

2003).

Los COVs en agua potable llegaron a ser un punto importante de estudio a

mediados de 1970s y fueron catalogados como contaminantes en 1980 (RREL,

1994). Algunos de estos químicos como benceno, cloroformo y clorobenceno son

conocidos o se sospecha son mutagénicos, cancerígenos y como tal representan

un riesgo para la salud humana (Pfaender, 1990).

Estudios de agua cruda y de agua potable que contienen productos derivados de la

cloración han mostrado el potencial mutagénico de estos compuestos. Estudios

epidemiológicos en humanos han mostrado que el consumo de agua de grifos que

contienen altos niveles de cloración incrementan la incidencia en cáncer de colon y

vejiga, arteriosclerosis, ataques de corazón y apoplejía (Scully et al, 1990; Cantor,

1990).

2.4.1 Normatividad Nacional

El decreto 475 de 1998 dicta las normas para agua potable en Colombia. En esta

no se establecen niveles permisibles o estándares para compuestos orgánicos

volátiles. Son tenidos en cuenta únicamente los trihalometanos que hacen parte

de los COVs.

En el artículo 8 (Decreto 475, 1998), los criterios químicos definidos de la calidad

del agua potable son los siguientes:

a) Criterios para elementos y compuestos químicos, diferentes a los plaguicidas y

otras sustancias, que al sobrepasar los valores establecidos tienen reconocido

efecto adverso en la salud

MIC-2004-I-28

51

• Cloroformo 0.03 mg/L

• Triahalometanos Totales THMs 0.1 mg/L

El riesgo para la salud que puede ser provocado al ingerir agua con los demás

compuestos orgánicos volátiles, existentes evidentemente en nuestro medio, no es

considerado en dicho decreto.

2.4.2 Normatividad Internacional

La Ley de Agua Potable Segura (SDWA), aprobada en 1974 y mejorada en 1986 y

en 1996, otorga a la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos la

autoridad para establecer estándares de calidad en el agua potable. Estas son las

regulaciones establecidas para controlar el nivel de contaminantes en el agua

potable de dicho país (U.S. EPA).

Los siguientes son estándares establecidos para algunos compuestos orgánicos

volátiles:

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52

Tabla 1. Estándares del reglamento nacional primario de agua potable USA

CONTAMINANTE MNMC

(mg/L)

NMC

(mg/L)

Posibles efectos sobre la salud por

exposición que supere el NMC

Fuentes de contaminación comunes en agua

potable

Benceno Cero 0.005 Anemia, trombocitopenia, alto riego de

cáncer.

Efluentes de fábricas, percolado de tanques de

almacenamiento de combustible y de vertederos

para residuos

Tetracloruro de

Carbono Cero 0.005

Trastornos Hepáticos, alto riesgo de

cáncer.

Efluentes de plantas químicas y de otras actividades

industriales.

Clorobenceno 0.1 0.1 Trastornos hepáticos o renales. Efluentes de plantas químicas y de plantas de

fabricación de agroquímicos.

1,2-Dibromo-3-

cloropropano (DBCP) Cero 0.0002

Dificultades para la reproducción, alto

riego de cáncer.

Aguas contaminadas por percolado de productos

fumigados en huertos y en campos de cultivos de

soya, algodón y piña.

O-Diclorobenceno 0.6 0.6 Trastornos hepáticos, renales o

circulatorios.

Efluentes de fábricas de productos químicos de uso

industrial.

p-Diclorobenceno 0.075 0.075 Anemia; lesiones hepáticas, renales o

esplénicas; alteración de la sangre.


industrial.

1,2-Dicloroetano Cero 0.005 Alto riego de cáncer. Efluentes de fábricas de productos químicos de uso

industrial

….Continúa

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53

…Continuación

1-1-Dicloroetileno 0.007 0.007 Trastornos hepáticos. Efluentes de fábricas de productos químicos de uso

industrial

Cis-1,2-Dicloroetileno 0.07 0.07 Trastornos hepáticos. Efluentes de fábricas de productos químicos de uso

industrial

Trans-1,2-

Dicloroetileno 0.1 0.1 Trastornos hepáticos.


industrial

Diclorometano Cero 0.005 Trastornos hepáticos, alto riego de

cáncer.

Efluentes de plantas químicas y farmacéuticas.

1-2-Dicloropropano Cero 0.005 Alto riego de cáncer. Efluentes de fábricas de productos químicos de uso

industrial.

Etilbenceno 0.7 0.7 Trastornos hepáticos o renales, Efluentes de refinerías de petróleo.

Hexaclorobenceno Cero 0.001

Trastornos hepáticos o renales,

dificultades para la reproducción, alto

riesgo de cáncer.

Efluentes de refinerías de metales y plantas de

agroquímicos.

Estireno 0.1 0.1 Trastornos hepáticos, renales o

circulatorios.

Efluentes de fábricas de goma y plástico, lixiviados

de vertederos.

Tetracloroetileno Cero 0.005 Trastornos hepáticos, alto riego de

cáncer.

Efluentes de fábricas y empresas de limpieza en seco

(lavanderías).

Tolueno 1 1 Trastornos renales, hepáticos o del

sistema nervioso.

Efluentes de refinerías de petróleo.

1,2,4- Triclorobenceno 0.07 0.07 Cambios en glándulas adrenales. Efluentes de fábricas de textiles.

….Continúa

MIC-2004-I-28

54

…Continuación

1,1,1-Tricloroetano 0.20 0.2 Problemas circulatorios, hepáticos o del

sistema nervioso.

Efluentes de plantas para desengrasar metales y de

otro tipo de plantas.

1,1,2- Tricloroetano 3 5 Problemas hepáticos, renales o del

sistema inmunológico.


industrial.

Tricloroetileno Cero 5 Trastornos hepáticos, alto riesgo de

cáncer.

Efluentes de plantas para desengrasar metales y de

otros tipos de plantas

Cloruro de Vinilo Cero 2 Alto riesgo de cáncer. Percolado de tuberías de PVC, efluentes fábricas de

plásticos.

Xilenos (total) 10 10 Lesiones del sistema nervioso Efluentes de refinerías de petróleo; efluentes de

plantas químicas.

Fuente: Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA)

Meta del Nivel Máximo del Contaminante (MNMC). Es el nivel de un contaminante en el agua potable por debajo del cual no se conocen

o esperan riesgos para la salud.

Nivel Máximo del Contaminante (NMC). Es el nivel permitido de un contaminante en agua potable. Los NMC se establecen lo mas

próximos a los MNMC, además estos son normas obligatorias

MIC-2004-I-28

55

Muestras de agua de fuentes municipales y de sitios específicos en los sistemas de

distribución en ciudades mexicanas fueron analizadas con el objetivo de identificar

COVs. Los resultados de este estudio fueron comparados con otras regulaciones,

debido a que en este país al momento de los análisis sus regulaciones no incluían

valores permisibles para COVs (Gelover et. Al. 1999).

Estos valores de comparación se muestran a continuación:

Tabla 2. Otros estándares de algunos compuestos Orgánicos Volátiles

NOMBRE DEL COMPUESTO WHOa

(µg/L)

OTRAS

NORMAS

Benceno 10 0.66b

Bromodiclorometano 60 0.19b

Clorobenceno 300 100c

Cloroformo 200 0.19d

Dibromoclorometano 100 -

1,2-Diclorobenceno 1000 20b

1,3-Diclorobenceno - 0.3b

1,1-Dicloroeteno 30 70c

Diclorometano 20 0.19b

1,1,1,2-Tetracloroetano 40 5c

Tetracloroetano 4 0.8b

Tolueno 700 24b

1,1,2-Tricloroetano - 0.6b a World Health Organization (WHO). Guidelines for Drinking Water Quality; Genova, 1995. b Ministère De L`Environnement du Québec (MENVIQ) Cráteres de Qualité de l`eau; Gouvernent du

Québec City; Québec, 1990. c Primary Drinking Water Standard Community Systems (PDWSCS) 1995 d Ambient water quality criteria, Environment Ontario, 1989

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56

2.5 MÉTODOS DE ANÁLISIS DE COMPUESTOS ORGÁNICOS VOLÁTILES

Dentro de los métodos utilizados para la determinación y análisis de compuestos

orgánicos volátiles, se encuentran los establecidos por la U.S. EPA. Los siguientes

son algunos de ellos:

2.5.1 Método 524.2 Medida de Compuestos Orgánicos Purgables en agua por Cromatografía de Gases y Columna Capilar/ Espectrómetro de Masas

El propósito general de este método es la identificación y medida simultánea de

COVs purgables en agua superficial, agua subterránea y agua potable en alguna

etapa de tratamiento. El método es aplicable a un amplio rango de compuestos

orgánicos, incluyendo los trihalometanos (subproductos de la cloración), que

tienen alta volatilidad y baja solubilidad en agua para ser removidos de muestras

de agua por procedimientos de purga y trampa (U.S. EPA).

En el procedimiento que se realiza, los COVs con baja solubilidad en agua son

extraídos (purgados) de la muestra o matriz por burbujas de un gas inerte a través

de una muestra acuosa. Los componentes purgados de la muestra son atrapados

en un tubo que contenga materiales adsorbentes adecuados. Cuando el

procedimiento de purga es terminado, el tubo adsorbente es calentado y los

compuestos absorbidos son desorbidos en el puerto de inyección del cromatógrafo

de gases con interfase a un espectrómetro de masas (U.S. EPA).

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57

2.5.2 Método 8265 Determinación de Compuestos Orgánicos Volátiles en Agua, Suelo, Suelo Gas, Aire por Muestreo Directo -Espectrometría de Masas Trampa Iónica (DSITMS)

El Método 8265 para Compuestos Orgánicos Volátiles en agua, suelo, gas suelo y

aire por muestreo directo ITMS. Es un método que utiliza la muestra directa por

ITMS para medir de forma rápida y cuantitativa, monitoreando continuamente

tiempos reales, y una investigación preliminar de forma cuantitativa y cualitativa

de COVs en agua, suelo, suelo gas, y aire. DSITMS introduce la muestra

directamente en el Espectrómetro de Masas Trampa Iónica. La respuesta del

instrumento es casi instantánea, adicionalmente el instrumento es transportable a

campo, relativamente fácil de operar y mantener (U.S. EPA).

El método es aplicable para la determinación de COVs en muestras discretas

tomadas en el laboratorio o in situ (U.S. EPA).

El método no es apropiado para identificar o cuantificar un gran número de

constituyentes de mezclas completas. En esté método se recomienda para

identificar compuestos inusuales o irreconocibles en mezclas complejas o multi-

componentes, utilizar otros métodos como la cromatografía de gases /

espectrómetro de masas. Este procedimiento no es aplicable si los resultados

requeridos son para isómeros individuales (Ej. o-, m-, y p-xilenos) o para

identificar isómeros individuales geométricos (el. Cis- o trans-1,2-dicloroetanos).

La limitación principal del método es la necesidad de demostrar la ausencia de

interferencia en los niveles (U.S. EPA).

2.5.3 Método 3511 Compuestos Orgánicos en agua por Micro extracción

Este método utiliza la micro extracción liquido-liquido. Es un procedimiento para

extraer y seleccionar compuestos orgánicos volátiles y semi-volátiles en agua. La

MIC-2004-I-28

58

aproximación en micro escala minimiza el tamaño de la muestra y la cantidad de

solventes, reduciendo los costos, la generación de desechos, y los riesgos de

seguridad industrial y salud, (U.S. EPA).

Este método ha sido validado para muchos hidrocarburos monocíclicos y

policíclicos aromáticos (MAHs y PAHs) y puede ser aplicado para la combinación de

estos compuestos (U.S. EPA).

Este método puede ser utilizado para extraer COVs o compuestos orgánicos semi-

volátiles (COVs), los cuales son ligeramente solubles o insolubles en agua con pH

neutro una vez el desarrollo de su extracción ha sido demostrada usando una

técnica analítica satisfactoria (U.S. EPA).

2.5.4 Método 515.4 Determinación de Ácidos clorados en Agua Potable por Micro Extracción Líquido Líquido, Derivatización y Cromatografía de gases con Detector Captura de Electrones

Este es un método rápido de cromatografía de gases, para la determinación de

ácidos clorados en agua potable, mostrando exactitud, precisión y datos límites de

detección para algunos compuestos (U.S. EPA).

Este método también es aplicable para la determinación de sales y éteres de

ácidos analizados. La forma de cada ácido no es distinguida por este método (U.S.

EPA).

Para llevar a cabo el método se debe tener supervisión, por los procedimientos que

se llevan a cabo de extracción líquido-líquido y la derivatización (U.S. EPA).

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59

2.6 TÉCNICAS DE EXTRACCIÓN DE COMPUESTOS ORGÁNICOS

VOLÁTILES

Con frecuencia las muestras que necesitan estudio requieren de pasos previos

como la extracción preliminar, concentración y/o derivatización. Entre mas tiempo

permanezca una muestra en preparación, aspectos como la contaminación pueden

afectar los estudios (Handley, et al 2001). Los métodos para el análisis de

muestras líquidas se presentan en la siguiente figura:

Muestra Liquida

Dilución Directa Enriquecida

Derivatización

Volátiles Semi-volátiles

Headspace Estático Si No

Headspace Dinámica Si No

Purga y trampa Si No

Micro-extracción en fase sólida Si Si

Headspace sorptive extraction Si Si

Extracción líquido-líquido No Si

Extracción en fase sólida No Si

Stir bar sorpyive extraction Si Si

Figura 1. Métodos enriquecidos para muestras liquidas (Tomado de Gas

Chromatographic Techniques and Applications)

MIC-2004-I-28

60

En la determinación de la pureza de químicos o fármacos, la dilución simple en

solventes volátiles es a menudo aplicada; otras muestras requieren derivatización.

Los métodos aplicados para muestras acuosas, las cuales pueden ser agua

potable, agua residual, fluidos biológicos, bebidas, etc., puede ser dividido de

acuerdo a la riqueza de compuestos volátiles o semi-volátiles. Las técnicas

conocidas son el espacio de cabeza o Headspace dinámico y estático, las cuales

pueden ser aplicados a muestras sólidas también; la diferencia entre estas técnicas

es la sensibilidad que ofrecen (Handley, et al 2001)

2.6.1 Purga y trampa (P&T)

Aplicación: Compuestos volátiles y semi-volátiles. Estos son relativamente no

polares, con bajo peso molecular y baja solubilidad en agua (Hertz, et al).

Procesos principales: Se acopla la técnica de Headspace dinámico con porción y

deserción termal (Hertz, et al).

Sensibilidad: ppt a ppm

La extracción purga y trampa es usada para enriquecer los compuestos orgánicos

no polares previo al análisis por cromatografía de gases ( Hertz, et al). La purga y

trampa es una técnica aplicable ha compuestos volátiles no polares y con bajo

peso molecular. Esta técnica fue utilizada por primera vez para determinar

hidrocarburos en agua de mar. El procedimiento ha sido modificado y forma parte

de los protocolos adoptados por la U.S. Environmental Protection Agency (EPA).

Además, otras organizaciones también han adoptado protocolos similares. Estos

métodos tienen la facilidad para determinar 32 contaminantes purgables en una

muestra, y puede ser utilizados para análisis específicos, como la determinación de

MIC-2004-I-28

61

trihalometanos, o para un espectro amplio con un detector de ionización en llama

(Hertz, et al).

El primer paso para realizar el método de purga y trampa es separar el soluto

orgánico de la fase gaseosa. La facilidad con la cual el compuesto es purgado es

proporcional a la constante de la ley de Henry de cada compuesto. Una vez

purgada la solución acuosa, el análisis puede ser adsorbido en partículas de resinas

(trampa). Luego son desorbidas termalmente de la trampa dentro de una columna

cromatografíca (Hertz, et al).

2.6.2 Micro-extracción Líquido Líquido (LLE)

La LLE es uno de los métodos enriquecidos utilizados para muestras acuosas. LLE

puede realizarse manualmente sacudiendo la muestra de agua con un solvente

orgánico y separar las fases en un embudo, o automáticamente usando un

extractor líquido-líquido continuo. La LLE continua es recomendada por la EPA

para compuestos semi - volátiles. La extracción líquido-líquido consume mucho

tiempo y usa solventes tóxicos (Hertz, et al).

La Micro extracción líquido-líquido ha sido usada para análisis de trihalometanos en

agua potable (Handley, 2001)

LLE es tradicionalmente utilizada para la extracción de un amplio espectro de

contaminantes desde no polares hasta polares. La extracción líquido-líquido es

una técnica exitosa cuando el volumen de la muestra es grande, la constante de

distribución pequeña y la tasa de extracción es lenta (Deroux, et al 1995).

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62

2.6.3 Extracción en Fase Sólida (SPE)

Este procedimiento de extracción ha venido siendo más usado ya que es mucho

más rápido, menos costoso, y más versátil que otras técnicas clásicas. El principio

de retención es similar al de la cromatografía liquida y es apropiado para solutos

de baja, intermedia y alta polaridad (Handley, et al 2001).

Los adsorbentes sólidos han sido usados ampliamente y durante largos periodos

en el procesamiento de muestras para realizar análisis. Adsorbentes comunes que

se han venido utilizando incluyen materiales como alumina, silica gel, y carbón

activado. Actualmente se utilizan adsorbentes que son mas selectivos y que

retienen compuestos mas fácilmente. Esto ha llevado a que los volúmenes de

muestra reduzcan y a la vez los costos (Grob, L. R., 1985)

2.6.4 Micro-extracción en Fase Sólida (SPME)

La micro extracción en fase sólida fue desarrollada por la necesidad de facilitar la

preparación rápida de muestras. El trabajo inicial sobre desorción

láser/cromatografía de gases dio como resultado tiempos rápidos en separación.

Sin embargo, la preparación para estas muestras tomaba horas, las cuales en

orden de magnitud eran más largas que los tiempos de separación (Pawliszyn, et

al 1997).

Los trabajos iniciales del desarrollo de la técnica fueron publicados en 1990

(Pawliszyn, 1997). La SPME fue desarrollada originalmente para análisis en

soluciones acuosas, pero ha venido siendo utilizada para el análisis de volátiles en

Headspace (Bartelt 1997). La introducción de la técnica de preparación de

muestras sin solventes, se ha ido convirtiendo en un método poderoso para

determinar solutos orgánicos en muestras acuosas (Handley, et al 2001).

MIC-2004-I-28

63

La micro extracción en fase sólida (SPME) es un nuevo método para la extracción

de compuestos orgánicos de diferentes matrices (por ejemplo agua y aire) y es

una alternativa para los procedimientos tradicionales de extracción como la

extracción líquido-líquido, headspace y purga y trampa. Esta técnica es basada en

la modificación química de una fibra fused-silica acoplada a una jeringa. La fibra

posee una capa delgada orgánica, que es expuesta en la fase liquida o gaseosa, y

de esta forma los compuestos orgánicos son extractados del aire, agua u otros

líquidos dentro de la silicona por difusión. Después de este procedimiento la fibra

es expuesta directamente en el puerto de inyección del cromatógrafo de gases

(Popp et al, 1997).

La SPME al convertirse en una técnica popular. Es utilizada en estudios

ambientales, y ha sido aplicada en el análisis de diferentes contaminantes en agua

incluyendo COVs, hidrocarburos poli aromáticos (PAHs) y bifeniles policlorados

(PCBs), hidrocarburos volátiles clorados, fenoles y pesticidas (Llompart et al,

1998). SPME puede ser aplicada para el análisis cuantitativo de COVs en varias

muestras ambientales de agua, como agua de mar, agua subterránea y muestras

heterogéneas como agua de ríos y lagos con alto contenido de sólidos (Nilson et

al. 1995).

Dentro de las variaciones de la Microextracción en fase Sólida se encuentra el

espacio de cabeza o headspace combinado con SPME. La fibra puede ser

suspendida en este espacio (headspace) sobre la muestra de agua o suelo. Esto

elimina problemas porque de esta forma la fibra no está en contacto con la

muestra. Estudios realizados demuestran que ambas técnicas SPME y HSSPME

arrojan resultados similares, pero HSSPME es más sensible y precisa. Además, el

método arroja una excelente linealidad. Para explotar el potencial de la HSSPME,

fue comparada con la Extracción Líquido Líquido (ELL) analizando muestras de

agua altamente contaminada con aceite, resultado de un incendio. Ambas

MIC-2004-I-28

64

técnicas encontraron similar composición en las muestras de agua, con excepción

de alquilnaftalenos que fueron detectados únicamente por HSSPME (Llompart et al,

1998).

Dentro de las ventajas encontradas por algunos investigadores en el uso de la

SPME, se encuentran las siguientes:

♣ SPME es una técnica ideal para muestras liquidas o gaseosas. Es rápida, no

es costosa, no utiliza solventes, portátil, los tiempos de muestreo son

relativamente cortos (Chai et al, 1993).

♣ El método es menos costoso y mas fácil de utilizar que los métodos

anteriormente utilizados como Purga y trampa, extracción líquido líquido,

(Nilson et al, 1995).

♣ La preparación de muestras para análisis de agua por métodos

tradicionales, usualmente utiliza mucho tiempo y envuelve instrumentos

sofisticados. La Extracción líquido líquido ELL, es flexible pero requiere

grandes cantidades de solventes de alta pureza, por lo tanto en el proceso

de extracción se produce contaminación. Purga y trampa (PAT) requiere

sofisticada instrumentación y ofrece mayor sensitividad, el costo es alto y

también produce contaminación. La técnica de SPME, puede utilizar

pequeñas cantidades de muestra, el proceso de extracción se hace por

medio de una fibra, que es desorbida termalmente en el puerto de inyección

del cromatógrafo de gases (Llompart et al, 1998).

♣ HS SPME ha demostrado ser un excelente método libre de solventes, uno

de las mayores factores que contribuyen al éxito del método es la

MIC-2004-I-28

65

concentración que se consigue de compuestos orgánicos en la fibra (Zhang

et al, 1996).

♣ SPME es ventajosa comparada con LLE porque esta elimina completamente

el uso de solventes en el procedimiento de extracción y esto hace que no se

requieran grandes recipientes (frascos). Extracción Líquido liquido y

extracción en fase sólida depende de una remoción exhaustiva para el

análisis de la muestra, SPME es un proceso de equilibrio de la muestra que

relaciona un análisis de partición entre el agua y la fase de extracción

polimérica, la fibra que se usa comúnmente es poly-dimetilsiloxano. SPME

permite la extracción y concentración en un solo paso (Langenfeld et al,

1996).

♣ En resumen, el método es ambientalmente atractivo porque no requiere el

uso de solventes. Como resultado SPME es rápido, sensitivo, no es costoso,

es portátil, y libre se solventes. Puede ser usado con cromatografía de

gases o espectrofotómetro de masas. En compuestos volátiles y

semivolátiles, dos técnicas son comunes: Headspace y purga y trampa, la

segunda es mas sensible pero también es demasiado costosa. SPME tiene

rango lineal y buenos limites de detección (Hassan A, et al 1995)

MIC-2004-I-28

66

II. METODOLOGÍA

1. METODOLOGÍA

El análisis de COVs fue realizada utilizando cromatografía de gases de alta

resolución con detector selectivo de masas (HRGC-MSD). Esta técnica se escogió

por la sensibilidad que se logra al utilizar como método de extracción y

preconcentración la Microextracción en fase sólida (SPME). Adicionalmente, la

SPME posee grandes ventajas con respecto a los demás métodos de extracción

validados por la EPA. Estudios realizados indican que gracias al tipo de extracción

de los compuestos y al detector utilizado, la implementación y utilización de la

técnica arroja excelentes resultados. Algunos de los estudios se han llevado a cabo

en México (Gelover S et al, 2000), Milán - Italia (Hassan A, et al 1995), Edmonton,

Alberta - Canadá (Cheng L. et al, 1997).

1.1 ESTANDARIZACIÓN DE LA TÉCNICA DE ANÁLISIS

1.1.1 Reactivos, Materiales y equipos de laboratorio Para el proceso de estandarización de la técnica de análisis de COVs en agua

potable se utilizó un patrón Supelco con las siguientes características:

♣ Descripción : EPA 524 VOC Mix A

♣ Solvente : Metanol

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67

♣ Referencia: 47933

Los compuestos en el patrón y su grado de pureza se observan en la siguiente

tabla:

Tabla 3. Compuestos Contenidos en el Patrón EPA 524 VOC Mix A

COMPUESTO PUREZA, % COMPUESTO PUREZA, %

Benceno 99.8 Tolueno 98.1

Bromobenceno 99.9 Trans 1,3-dicloropropano 97.5

Bromoclorometano 98.6 Trans-1,2- dicloroetileno 99.9

Bromodiclorometano 98.5 Tricloroetileno 98.6

Bromoformo 97.2 1,1-dicloroetano 97.0

Tetracloruro de carbono 99.9 1,1-dicloroetileno 99.8

Clorobenceno 99.8 1,1-dicloropropano 96.8

Cloroformo 99.9 1,1,1-tricloroetano 99.1

Cis 1,3-Dicloropropano 98.8 1,1,1,2-tetracloroetano 97.5

Cis 1,2-Dicloroetileno 97.6 1,1,2-tricloroetano 99.1

Dibromoclorometano 99.9 1,1,2,2-tetracloroetano 97.5

Dibromometano 99.2 1,2-dibromo-3-cloropropano 97.3

Etilbenceno 99.9 1,2-dibromoetano 99.6

Hexaclorobutadieno 98.5 1,2-diclorobenceno 99.9

Isopropilbenceno 99.0 1,2-dicloroetano 99.7

m-xileno 99.9 1,2-dicloropropano 99.5

Cloruro de metileno 99.9 1,2,3-triclorobenceno 99.75

n-butilbenceno 99.2 1,2,3-tricloropropano 98.9

n-propilbenceno 99.8 1,2,4-triclorobenceno 99.5

Naftaleno 96.9 1,2,4-trimetilbenceno 98.4

o-xileno 99.3 1,3-diclorobenceno 99.9

p-isopropiltolueno 99.6 1,3-dicloropropano 99.5

p-xileno 99.9 1,3,5-trimetilbenceno 99.0

Sec-butilbenceno 99.4 1,4-diclorobenceno 99.9

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68

Estireno 99.9 2-clorotolueno 99.9

Tert-butilbenceno 99.6 2,2-dicloropropano 98.3

Tetracloroetano 99.9 4-clorotolueno 98.3

Algunos de los materiales de laboratorio utilizados durante el desarrollo de este

proyecto fueron los siguientes:

♣ Pipetas Pasteur

♣ Micropipeteadores

♣ Frascos de vidrio (ámbar) de 100 mL

♣ Accesorios cromatográficos: septas, gases de alta pureza (He)

♣ Jeringas Hamilton de 5µL, 10µL, 25µL

♣ Plancha de calentamiento, Heidolph MR 3001K

♣ Equipo de Microextracción en fase sólida, Supelco.

Para la realización del procedimiento de Micro-extracción en fase Sólida se utilizó

una fibra de Carboxen-Polydimetilsiloxano de 75 µm de espesor.

1.1.2 Método Cromatográfico

El análisis de extracción de los compuestos adsorbidos y absorbidos en la fibra fue

desarrollado en el cromatógrafo de gases Hawlett-Packard HP6890 Series II,

dotado con un puerto de inyección split/splitless, una columna DB-624 (6%

Cianopropilfenil - 94% dimetilsiloxano copolímero), de 60m x 0.32mm (diámetro

interno) x 1.85 µm (espesor de la fase estacionaria) y un detector selectivo de

masas (MSD) HP 5971 A operado en el modo de barrido total (full scan).

MIC-2004-I-28

69

Fotografía 1. Cromatógrafo de gases HP6890 acoplado al detector selectivo de masas

1.1.3 Condiciones del análisis Cromatográfico de los COVs

Se establecieron las condiciones cromatográficas que permitieron disminuir el

solapamiento de los picos y observar el mayor número de compuestos presentes

en el patrón utilizado. Las condiciones finales fueron obtenidas por medio de

diversos análisis de una muestra de agua desionizada dopada con una

concentración conocida del patrón utilizado para la posterior realización de la curva

de calibración.

1.1.4 Elaboración de curvas de calibración Para la obtención de las curvas de calibración se procesaron patrones de COVs en

diferentes niveles de concentración.

MIC-2004-I-28

70

Estos patrones de calibración se prepararon dopando 100mL de agua desionizada

con concentraciones conocidas del patrón de VOCs Supelco (EPA 524 VOC Mix A),

cuya composición se muestra en la tabla 3. Las soluciones patrón de agua

desionizada enriquecida con COVs fueron almacenadas en frascos ámbar sellados

usando un septa de teflón/silicona y una grafa de aluminio. En la siguiente tabla

se presentan las concentraciones con las cuales se obtuvo la curva de calibración:

Tabla 4. Patrones De Calibración Para Compuestos Orgánicos Volátiles

Por Microextracción En Fase Sólida

Concentración

[ppb] Patrón Curva

Volumen de Patrón * adicionado

(VOCs Supelco) [µL]

Volumen patrón

[mL]

5 1 100

10 5 100

25 12.5 100

50 25 100

75 37.5 100

* Concentración del patrón de VOCs Supelco: 200µg/L.

Las ecuaciones de las curvas de calibración fueron halladas teniendo en cuenta las

áreas de cada uno de los picos en función de la concentración del compuesto en

cuestión.

1.1.5 Determinación de la reproducibilidad de los tiempos de retención y áreas cromatográficas

El estudio de la reproducibilidad de los tiempos de retención (tR) y las áreas

cromatográficas correspondientes a los COVs evaluados se realizó con soluciones

de agua desionizada enriquecida con el patrón de COVs (EPA 524 VOC Mix A).

Los tiempos de retención (tR) corresponden a los tiempos de retención de cada

uno de los picos desde el momento de su inyección hasta su aparición en el

MIC-2004-I-28

71

cromatograma. Como área (A) cromatográfica se entiende el área bajo la curva

correspondiente a un pico cromatográfico, esta medida cuantitativa es obtenida

por integración.

Las ecuaciones empleadas para el cálculo de los valores promedio ( x ), las

desviaciones estándar (σ) y los coeficientes de variación (%CV), fueron las

siguientes:

nX

x iniΣ == 1

( )[ ]1

2

−−Σ

=n

xxiσ %100*x

CV σ=

x : Valor promedio, Xi: valor de la variable (o área), n: número de mediciones, σ:

desviación estándar, y CV: coeficiente de variación (%).

2. ESTANDARIZACIÓN DE LA TÉCNICA DE EXTRACCIÓN

Teniendo en cuenta las referencias de estudios realizados para la determinación de

COVs y los métodos aprobados por la EPA, presentados en el análisis de literatura,

se escogieron como técnicas de extracción, para evaluar y determinar los COVs en

agua potable, la microextracción en fase sólida – SPME y la extracción líquido-

líquido – LLE.

Se realizó una evaluación preliminar, comparando las dos técnicas de extracción

según la recuperación de los VOCs dopados en agua desionizada y basados en las

áreas de los picos obtenidos. De acuerdo a este resultado se estandarizó la SPME.

2.1 Evaluación de la Técnica de Extracción Líquido Líquido Para la realización de los ensayos con LLE se prepararon las siguientes soluciones

stock de agua desionizada dopada con los VOCs de interés.

MIC-2004-I-28

72

Tabla 5. Soluciones de VOCs preparadas para evaluación de LLE

Concentración

[ppb]

Volumen de Patrón

adicionado [µL]

Volumen patrón

[mL]

10 0.5 10

500 250 10

Estas soluciones stock fueron preparadas inicialmente en balones aforados de 25

mL, luego de esto se inicio el procedimiento de extracción de los Compuestos

Orgánicos Volátiles, ver Figura 2.

El solvente escogido para realizar la LLE fue hexano, basados en el método 3511

de la EPA. El procedimiento utilizado para la realización de la LLE de los VOCs en

agua potable fue tomado del Método mencionado anteriormente de la EPA y se

observa en el siguiente esquema.

Figura 2. Procedimiento de Extracción Liquido – Liquido Para el

Aislamiento de COVs en Agua Potable.

VVoorrtteexx1100 mmLL mmuueessttrraa ++ 33gg NNaaCCll

++ 11..00 mmLL SSoollvveennttee

++ 11..00 mmLL SSoollvveennttee

INYECCIONDIRECTA DE 1µL

MIC-2004-I-28

73

Se tomaron los 10 mL de la solución stock y se transfirieron a un tubo de ensayo

de 20 mL con tapa rosca (Schott). Inicialmente se agregó 3g de NaCl y se agitó

por cinco minutos utilizando un agitador. Posteriormente se adicionaron 2mL de

solvente, Hexano grado HPLC. Se dejó reposar por un tiempo aproximado de 1

minuto. Se retiró la fase orgánica y se reservó en un tubo cónico, en este ultimo

se le adicionó sulfato de sodio anhidro, para garantizar la separación de las fases.

Se tomaron aproximadamente 2mL de muestra y se depositaron en viales de 2 mL

con tapa de septum perforable (Agilent), refrigerándoles para su posterior análisis

cromatográfico. No se realizó concentración del extracto para evitar la perdida de

los compuestos de interés por volatilización.

Finalmente, se analizó cada uno de los extractos por inyección directa de 1 µL en

el puerto de inyección del cromatógrafo de gases HP-6890 acoplado al MSD.

2.2 Estudio del efecto del salting-out de la muestra para LLE

Para determinar el efecto de la adición de sal o salting-out, se extrajeron muestras

de agua “dopadas” con 10 µg/mL de COVs, a las cuales se les adicionó NaCl al

30% w/v. Sin embargo, Llompart et al reporta que el efecto producido por la

adición de NaCl, arroja resultados similares a las obtenidos sin la adición de sal.

2.3 Evaluación de la Microextracción en Fase Sólida - SPME

Para la evaluación y estandarización de la técnica de extracción de COVs por

microextracción en fase sólida, se emplearon las soluciones mostradas en la Tabla

4.

MIC-2004-I-28

74

Figura 3. Dispositivo Utilizado En La Microextracción En Fase Sólida Para

El Aislamiento De Compuestos Orgánicos Volátiles En Headspace

Para el montaje de la SPME se utilizó una fibra de Carboxen-polidimetilsiloxano

(CAR/PDMS), 75µm de espesor de fase estacionaria y un dispositivo para la fibra

(Supelco. Bellefonte, PA. USA). En la Figura 3 se observa en detalle la fibra de

SPME, un soporte universal y plancha de calentamiento, ver fotografía 2.

En la siguiente figura se resume la técnica de microextracción en fase sólida

SPME.

Aguja de Perforación de septum

Capilar de union con la fibra

Fibra de silice fundidarecubierta

Embolo

Cilindro Tuerca de soportedel émbolo

Ventana de visualización

Guía de ajuste de la aguja e Indicador de profundidad

Ranura en forma de Z

Septum de sellado

MIC-2004-I-28

75

Figura 4. Procedimiento De Microextracción En Fase Sólida Para El

Aislamiento De Compuestos Orgánicos Volátiles En Headspace

Los parámetros de extracción analizados en el procedimiento SPME para COVs

fueron los siguientes: modo de extracción, tiempo de calentamiento, temperatura

de calentamiento, tiempo de exposición de la fibra, tiempo y temperatura de

deserción.

Perforación de septum de la muestra

Exposición de la Fibra/extracción Retracción de la fibra

Retracción de la fibra/retirada del puesto de

inyección.Perforado del septun del puerto de inyección

Exposición de la

fibra/desorción

a.

b.

MIC-2004-I-28

76

Fotografía 2. Montaje Microextracción En Fase Sólida Para Compuestos

Orgánicos Volátiles

2.4 Análisis de Reproducibilidad

Para establecer la reproducibilidad y repetibilidad de la SPME se analizaron tres

muestras de 100 mL de agua desionizada, dopadas con 100 ppb de patrón de

COVs y se realizó el análisis estadístico correspondiente.

2.5 Determinación De Los Niveles Mínimos De Detección Y Niveles

Mínimos De Cuantificación

El nivel mínimo de detección (NMD) corresponde a la cantidad mínima del analito

que genera una señal en el detector dos veces mayor que el ruido propio del

MIC-2004-I-28

77

mismo (S/N = 2). El nivel mínimo de cuantificación (NMC) equivale al doble del

nivel mínimo de detección (NMC = 2NMD) (Sharaf, et al 1986).

3. RECOLECCIÓN MUESTRAS REALES

Se recolectaron muestras en frascos ámbar de 100 mL aproximadamente, sin dejar

headspace. Las muestras fueron tomadas en dos de las plantas de potabilización

de agua que surten a la ciudad de Bogotá, fuentes que surten el sistema Tibitoc,

puntos aleatorios de grifos domiciliarios y una fuente de agua subterránea ubicada

al norte de la ciudad de Bogotá. Las muestras fueron refrigeradas a 4° C hasta el

momento de su análisis. Al iniciar el proceso de extracción de compuestos

orgánicos volátiles se retiraban 10 mL con una jeringa desechable, para así crear

las condiciones de headspace.

Fotografía 3. Agua cruda, muestra tomada en Planta El Dorado y Planta Francisco

Wiesner

MIC-2004-I-28

78

III. ANÁLISIS DE RESULTADOS

1. ESTANDARIZACIÓN DE LA TÉCNICA DE ANÁLISIS

Para el análisis Cromatográfico de VOCs en agua potable, se establecieron las

siguientes condiciones operacionales en el equipo:

♣ Temperatura del Inyector: 250º C

♣ Temperatura del detector: 270º C

♣ Programación de temperatura del horno: 45º C 5min @ 3º C/min. hasta

230º C, tiempo total de análisis: 66 minutos.

♣ Tipo de inyección: splitless

Estas condiciones fueron establecidas gracias a prácticas realizadas en el Centro de

Investigación en Ingeniería Ambiental CIIA de la Universidad de los Andes, junto

con datos de estudios realizados anteriormente (Gelover S, et al 2000) (Bartelt r,

1997) (Poop P, et al 1997), donde se reportan las temperaturas y condiciones

aptas para el análisis de COVs.

En la figura 4 aparece el perfil Cromatográfico obtenido por HRGC-MSD para una

solución de COVs en agua desionizada. En la tabla 6 se muestran los diferentes

picos observados en el cromatograma.

MIC-2004-I-28

79

Figura 5. Cromatograma obtenido a partir del análisis Cromatográfico de

una solución de 25 ppb de los COVs estudiados

A continuación se relacionan lo compuestos representados por los picos del

cromatograma en la figura 4.

Tabla 6. Relación de compuestos orgánicos volátiles que aparecen en el

cromatograma de la figura 4.

Pico No Compuesto

1 Trans-1,2-Dicloroetileno

2 Cis 1,2-Dicloroetileno

5 1,1 Dicloropropano

6 Benceno

7 Tricloroetileno

12 Cis 1,3 Dicloro-1-propeno

13 Tolueno

15 Cis 1,3 Dicloro-1-propeno

18 Clorobenceno

19 Etilbenceno

10 20 30 40 50

1 5 6 7

2

12 18

19

20

21

23

25

28

33

35

37

3841

15

13

MIC-2004-I-28

80

20 P Xileno + m Xileno

21 O-xileno + Estireno

23 Isopropilbenceno

25 1,2,3-tricloropropano + propilbenceno

28 1,2,4-trimetilbenceno + 4-Clorotolueno

33 1,4-diclorobenceno + 4-isopropilbenceno

35 Butilbenceno + 1,2-diclorobenceno

37 1,2 Dibromo 3 cloropropano

38 1,2,4 Triclorobenceno

41 1,2,3 Triclorobenceno

1.1 Resultados Obtenidos para Curva de Calibración En la tabla 7 se resumen las curvas de calibración para los rangos de

concentración utilizados para los COVs estudiados, presentados en la Tabla 4.

En el anexo A se encuentran las curvas de calibración para los VOCs estudiados.

Tabla 7. Curva de Calibración

Compuesto Ecuación* R2

Trans-1,2-Dicloroetileno A = 14667c + 344147 0,990

Cis 1,2-Dicloroetileno A = 73109c + 109714 0,997

Bromoclorometano A = 22016c + 64769 0,942

Cloroformo A = 88178c + 225001 0,971

1,1 Dicloropropano A = 110613c + 2000000 0,973

Benceno A = 545112c- 2000000 0,963

Tricloroetileno A = 198687c + 2000000 0,950

1,2 Dicloropropano A = 10977c + 166401 0,997

Dibromometano A = 19951c + 89627 0,993

Bromodiclorometano A = 13084c + 121995 0,971

Cis 1,3 Dicloro-1-propeno A = 136349c + 687847 0,991

MIC-2004-I-28

81

Tolueno A = 355364c + 6000000 0,914

Trans 1,3 Dicloro-1-propeno A = 186019c + 287520 0,997

Tetracloroetano A = 285848c + 3000000 0,982

Dibromoclorometano A = 22375c + 110947 0,981

1,2 Dibromometano A = 59599c + 121046 0,996

Clorobenceno A = 593214c + 6000000 0,973

M + P Xileno A = 1E+06c + 10000000 0,999

O-xileno + Estireno A = 2E+06c + 10000000 0,9677

Bromoformo A = 29811c + 115789 0,988

Isopropilbenceno A = 361025c + 6000000 0,919

Bromobenceno A = 687367c + 9000000 0,9997

Propilbenceno A = 686581c + 20000000 0,870

Clorotolueno A = 361496c + 785576 0,999

1,2,4 Trimetilbenceno A = 642601c + 8000000 0,957

4-Clorotolueno A = 2E+06c + 623501 0,978

Terbutilbenceno A = 329490c - 156926 0,952

1,3,5 Trimetilbenceno A = 1E+06c + 2000000 0,992

Secbutilbenceno A = 776073c + 6000000 0,959

1,4 Diclorobenceno + 4 Isopropiltolueno A = 3E+06c + 1000000 0,997

1,3 Diclorobenceno A = 2E+06c + 5000000 0,972

Butilbenceno A = 3E+06c - 10000000 0,967

1,2 Diclorobenceno A = 4E+06c - 6000000 0,999

1,2 Dibromo-3-cloropropano A = 37819c + 221091 0,993

1,2,4 Triclorobenceno A = 2E+06c - 726591 0,998

Hexaclorobutaideno A = 1E+06c + 1000000 0,999

Naftaleno A = 1E+06c + 6000000 0,988

1,2,3 Triclorobenceno A = 1E+06c + 4000000 0,983

*A = área y c = concentración

Según los datos reportados en la anterior tabla, los coeficientes de correlación

lineal logrados en todas las curvas de calibración fueron altos, permitiendo la

correcta cuantificación de los COVs y la reproducibilidad del método. Los rangos

obtenidos oscilaron entre (0.9509 – 0.999), excepto para cuatro de los compuestos

MIC-2004-I-28

82

presentes en el patrón ya que para estos el coeficiente vario entre (0.870 – 0.942),

siendo aun un nivel bueno para la cuantificación de COVs.

1.2 Niveles Mínimos De Detección y Niveles Mínimos De Cuantificación

Los niveles mínimos de detección y los niveles mínimos de cuantificación

determinados se observan en la siguiente tabla:

Tabla 8. Niveles Mínimos De Detección Y Niveles Mínimos De

Cuantificación

Compuesto NMD [ppb] NMC [ppb]

Trans-1,2-Dicloroetileno 0.04 0.08

Cis 1,2-Dicloroetileno 0.66 1.33

Bromoclorometano 0.33 0.67

Cloroformo 0.39 0.78

1,1 Dicloropropano 0.05 0.11

Benceno 0.27 0.54

Tricloroetileno 0.09 0.19

1,2 Dicloropropano 0.06 0.13

Dibromometano 0.22 0.44

Bromodiclorometano 0.10 0.21

Cis 1,3 Dicloro-1-propeno 0.19 0.39

Tolueno 0.05 0.11

Trans 1,3 Dicloro-1-propeno 0.64 1.29

Tetracloroetano 0.09 0.19

Dibromoclorometano 0.20 0.40

1,2 Dibromometano 0.49 0.98

Clorobenceno 0.09 0.19

M + P Xileno 0.10 0.20

O-xileno + Estireno 0.2 0.4

Bromoformo 0.25 0.51

Isopropilbenceno 0.06 0.12

MIC-2004-I-28

83

Bromobenceno 0.07 0.15

Propilbenceno 0.03 0.06

Clorotolueno 0.46 0.92

1,2,4 Trimetilbenceno 0.08 0.16

4-Clorotolueno 3.20 6.41

Terbutilbenceno 2.09 4.19

1,3,5 Trimetilbenceno 0.5 1

Secbutilbenceno 0.12 0.25

1,4 Diclorobenceno + 4 Isopropiltolueno 3 6

1,3 Diclorobenceno 0.4 0.8

Butilbenceno 0.3 0.6

1,2 Diclorobenceno 0.66 1.33

1,2 Dibromo-3-cloropropano 0.17 0.34

1,2,4 Triclorobenceno 2.75 5.50

Hexaclorobutaideno 1 2

Naftaleno 0.16 0.33

1,2,3 Triclorobenceno 0.25 0.5

Los valores de NMD (0.04 ppb) y NMC (0.08 ppb) obtenidos para el análisis de

COVs , presentados en la tabla anterior, demuestran la sensibilidad del método

estandarizado. Debido a que los COVs se encuentran en agua potable a nivel de

trazas, es necesario estandarizar métodos de análisis con los cuales se alcancen a

determinar concentraciones de COVs alrededor de las partes por billón.

Los niveles de detección son importantes al momento de cumplir con los

estándares establecidos, ya que las concentraciones a las cuales estos compuestos

empiezan a afectar la salud humana son bajos.

MIC-2004-I-28

84

1.3 Determinación de los tiempos de retención

En la tabla 9 se reportan los valores de los tiempos de retención (tR) obtenidos

para las sustancias estudiadas. Para la determinación de estos tiempos de

retención se utilizo una de las soluciones patrón de 25ppb.

Tabla 9. Tiempos de retención para Compuestos Orgánicos Volátiles

Compuesto

tR

(min)*

Compuesto

tR

(min)*

Trans-1,2-dicloroetileno 12.41 o-xileno + estireno 34.13

Cis-1,2-dicloroetileno 15.52 Bromoformo 35.05

Bromoclorometano 16.32 Isopropilbenceno 35.71

Cloroformo 16.53 Bromobenceno 37.19

1,1-dicloropropeno 17.70 1,2,3-tricloropropano 37.61

Benceno 18.43 Propilbenceno 37.61

Tricloroetileno 20.66 2-clorotolueno 38.06

1,2-dicloropropano 21.48 1,2,4-trimetilbenceno 38.57

Dibromometano 21.96 4-Clorotolueno 38.57

Bromodiclorometano 22.49 Tert-butilbenceno 39.95

Cis-1,3-dicloro-1-propeno 24.16 1,3,5-Trimetilbenceno 40.20

Tolueno 25.47 Sec-butilbenceno 40.99

Trans-1,3-dicloro-1-propeno 26.34 1,4-diclorobenceno 41.66

1,1,2-tricloroetano 27.11 4-Isopropilbenceno 41.66

Tetracloroetano 27.71 1,3-diclorobenceno 42.02

1,3-dicloropropeno 27.71 Butilbenceno 43.66

Dibromoclorometano 28.79 1,2-diclorobenceno 43.66

1,2-dibromoetano 29.29 1,2-dibromo-3-cloropropano 47.58

Clorobenceno 31.35 1,2,4-triclorobenceno 51.58

Etilbenceno 31.77 Hexaclorobutadieno 52.38

m + p –xileno 32.28 Naftaleno 52.77

tR tiempo de retención en minutos

MIC-2004-I-28

85

1.4 Reproducibilidad de áreas cromatográficas y tiempos de retención

En la tabla 10 se resumen los resultados del estudio de reproducibilidad de las

áreas y tiempos para una concentración de 100ppb analizados por la técnica de

SPME.

Las Buenas Prácticas de Laboratorio (GLP) establecen coeficientes de variación

para los tiempos de retención de un valor máximo del 2% (Garner W. et al, 1992).

En la tabla 10 se observan valores para los coeficientes de variación que oscilan

entre 0.004 y 0.030%, lo cual indica que la reproducibilidad de las inyecciones fue

alta.

En la tabla 10 también se muestran los valores obtenidos de áreas, desviación

estándar y coeficientes de variación (CV, %), correspondientes a compuestos

orgánicos volátiles presentes en el patrón utilizado en este estudio. Según las

Buenas Practicas de Laboratorio (GLP) (Garner W. et al, 1992). Los coeficientes de

variación para las áreas de picos cromatográficos no deben superar el 20%. En

este estudio dicho valor osciló entre 4.45 y 20.26.

MIC-2004-I-28

86

Tabla 10. Reproducibilidad de áreas y tiempos de retención para Compuestos Orgánicos Volátiles

NOMBRE DEL COMPUESTO AREA PROMEDIO DESV.

ESTANDAR CV, % tR PROMEDIODESV.

ESTANDAR CV, % 61709797 31,334 79669362 67895441,7 10200888 15,02 31,314 31,325 0,0100664 0,032 CLOROBENCENO 62307166 31,326

103836169 32,285 149454512 135462155 27449352,9 20,26 32,266 32,274 0,0097125 0,030 P XYLENO 153095785 32,272 77331066 35,694 62636373 66990387,7 8992419,42 13,42 35,691 35,693 0,0017321 0,005 ISOPROPILBENCENO 61003724 35,694

254400835 37,608 228158897 229825958 23785202,9 10,35 37,617 37,614 0,0055076 0,015 N-PROPILBENCENO 206918141 37,618 123298206 38,051 112997483 117123169 5447577,93 4,65 38,057 38,056 0,0041633 0,011 1 CLORO 2 METIL BENCENO 115073817 38,059 225288222 38,552 207276834 206451489 19262671,4 9,33 38,562 38,559 0,0060828 0,016 2 CLOROTOLUENO 186789411 38,563 41823312 39,951 40590193 38904911,7 4034297,87 10,37 39,949 39,951 0,0015275 0,004 TERT-BUTILBENCENO 34301230 39,952 93419868 41,004

127375510 113181533 17649242,7 15,59 41,012 41,009 0,0046188 0,011 SEC-BUTILBENCENO 118749221 41,012

….Continúa

MIC-2004-I-28

87

…Continuación 217776097 41,587 201576486 199195463 19878384,4 9,98 41,602 41,596 0,0079373 0,019 1,3 DICLOROBENCENO 178233805 41,599 226881348 42,011 214428888 209152726 20872972,5 9,98 42,027 42,021 0,0085049 0,020 1,4 DICLOROBENCENO 186147943 42,024 143604120 43,791

1,2 DICLOROBENCENO 122212056 129798742 11975358,2 9,23 43,801 43,798 0,0064291 0,015 123580049 43,803

MIC-2004-I-28

88

2. EVALUACIÓN DE LA TECNICA DE EXTRACCIÓN LIQUIDO –LIQUIDO

En la Figura 6, se observa el cromatograma obtenido de una inyección directa de

1µL de extracto producto de la ELL.

Figura 6. Cromatograma obtenido de una inyección producto de ELL

La grafica anterior fue el resultado de una inyección de un extracto con una

concentración de 500ppb, como se puede observar no se presentaron picos

representativos, es decir el método no es lo suficientemente sensible. Debido a los

resultados obtenidos se descarta la precisión del método de ELL para compuestos

orgánicos volátiles en agua potable, además el nivel de concentración requerido

para cuantificar COVs es muy bajo, y las normas internacionales como las de la

EPA así lo requieren. Por este motivo no se estandarizo la técnica de Extracción

Líquido Líquido.

15

20 25 30 4035 555045

ELL

MIC-2004-I-28

89

3. EVALUACIÓN DE LA TÉCNICA DE MICROEXTRACCIÓN EN FASE

SÓLIDA

Las condiciones óptimas para la microextracción en fase sólida de los COVs fueron

establecidas por reportes encontrados en la literatura y por ensayos realizados

anteriormente en el CIIA. El calentamiento se hizo necesario ya que el incremento

en la temperatura acelera el paso de los COVs de la fase acuosa al headspace.

Cabe recordar que los COVs se evaporan fácilmente a temperaturas normales

como las del aire, (Jennings, G.D et al. 1996).

♣ Modo de extracción: Muestreo en espacio de cabeza o Headspace

♣ Tiempo de calentamiento: 20 minutos

♣ Temperatura de calentamiento: 50º C

♣ Tiempo de exposición de la fibra: 20 minutos

♣ Tiempo y temperatura de desorción: 10 minutos a 250º C

4. COMPARACIÓN DE LAS TECNICAS DE EXTRACCIÓN

Los resultados de la comparación de las técnicas de extracción se pueden observar

en la figura 7. La efectividad del método SPME en la extracción de COVs es clara,

ya que muestras dopadas con la misma concentración presentan mejores

resultados con esta técnica, que con la técnica de ELL. Además, la SPME presenta

grandes ventajas, como la no utilización de solventes que contaminan el ambiente

y que son cancerigenos, rápida, sencilla, económica, requiere mínimas cantidades

de muestra, entre otras.

MIC-2004-I-28

90

Figura 7. Cromatogramas obtenidos en una concentración de 500 ppb

15

20 25 30 4035 555045

1

23

4

ELL

10 20 30 40 50

1 y 2 3

SPME

4

16.50 17.00 17.50 18.00 18.50 19.00 19.50 20.00 20.50 21.00

MIC-2004-I-28

91

5. ANÁLISIS DE MUESTRAS REALES

La validación de la técnica de extracción SPME se llevo a cabo mediante el análisis

de muestras tomadas en dos de las plantas de tratamiento y potabilización que

surten la ciudad de Bogotá. El análisis de COVs fue posible realizarlo en la Planta

Francisco Wiesner (Ubicada en el municipio de La Calera) y Planta el Dorado

(ubicada al sur de la ciudad). Además de estas, se tomaron muestras de las

fuentes que surten el sistema Tibitoc, puntos aleatorios de grifos domiciliarios en la

ciudad de Bogotá, y un pozo subterráneo (120 metros de profundidad) ubicado al

norte de la ciudad de Bogotá.

Fotografía 4. Planta de Potabilización Francisco Wiesner

Las muestras de agua fueron tomadas y procesadas siguiendo los procedimientos

descritos en las secciones 2.3 y 3 de la metodología. Los datos obtenidos para

las muestras analizadas arrojaron los siguientes resultados:

MIC-2004-I-28

92

5.1 Resultados Planta Francisco Wiesner

En los siguientes puntos de la Planta Francisco Wiesner se tomaron tres muestras

de agua cruda y una muestra de agua potable:

♣ Punto entrada del Río Teusaca al embalse San Rafael.

♣ Punto entrada descarga túnel proveniente de Chingaza.

♣ Punto aleatorio en el embalse San Rafael.

♣ Tanque de almacenamiento después de cloración.

Tabla 11. Compuestos Orgánicos Volátiles detectados en la Planta

Francisco Wiesner

Sitio de

muestra

Compuesto

detectado

Concentración

[ppb]

Norma

EPA

Decreto

475/98

Otras

Tanque de

almacenamien

to. Después de

cloración

♣ Bromocloro -

metano

♣ Cloroformo

37.48

64.94

_

0.1 mg/L

_

0.03 mg/L

_

200 µg/La

Río Teusaca

♣ Estireno

D. N.C *

0.1 mg/L

_

_ a World Health Organization (WHO). Guidelines for Drinking Water Quality; Genova, 1995.

D.N.C. Detectado No cuantificado. La concentración que se presenta es muy baja, no detectable al

método.

De las muestras analizadas en la planta Francisco Wiesner, la muestra tomada

después de la cloración arrojó una concentración de compuestos orgánicos

volátiles detectable por el método.

Comparando los resultados obtenidos con los niveles establecidos por la EPA, el

cloroformo tiene un MCL de 0.1 mg/L, y el nivel detectado después de cloración

fue de (0.064 mg/L, ppm) no excede esté. De acuerdo a la normatividad nacional,

MIC-2004-I-28

93

la cantidad de cloroformo encontrada en esta muestra supera los límites permitidos

por el decreto 475/98 que rige las normas de calidad del agua potable, donde el

límite permisible para el cloroformo es de 0.03 mg/L. El estireno fue detectado

pero no pudo ser cuantificado por el método. Esto significa que la concentración

detectada es mas baja que la que alcanza a medir el método para este compuesto.

El bromoclorometano no tiene estándar establecido por la EPA y no es considerado

dentro de las normas colombianas.

Si el cloroformo detectado en el tanque de almacenamiento de agua clorada de la

Planta de potabilización Francisco Wiesner supera el limite establecido en la norma

que rige la calidad del agua potable en Colombia, quiere decir que no se está

cumpliendo con este estándar. Ahora se deben analizar dos factores importantes:

el primero, si la traza de compuesto orgánico volátil detectado puede alcanzar los

grifos domiciliarios de la población en la ciudad de Bogotá, y el segundo es si este

nivel de concentración obtenido en la muestra puede llegar a tener efectos en la

salud de tipo crónico o agudo. Por lo anterior se deben realizar estudios

tendientes a responder estos interrogantes y de esta manera ampliar este

estudio.

5.2 Resultados Planta el Dorado Las muestras fueron tomadas en los siguientes puntos:

♣ Sitio de entrada del agua a la planta proveniente del embalse la regadera y

otras fuentes, denominado agua cruda.

♣ Sitio antes de la cloración

♣ Sitio después de la cloración

MIC-2004-I-28

94

Tabla 12. Compuestos Orgánicos Volátiles detectados en la Planta El Dorado

Sitio de

muestra

Compuesto

detectado

Concentración

[ppb]

Norma

EPA

Decreto

475/98

Otras

Después de

cloración

♣ Cloroformo

175.70

0.1 mg/L

0.03 mg/L

200µg/La

a World Health Organization (WHO). Guidelines for Drinking Water Quality; Genova, 1995.

De las muestras analizadas, la tomada después de la cloración fue la que arrojo

contenido de compuestos orgánicos volátiles, detectables al método.

El nivel establecido por la EPA para el cloroformo para MCL es de 0.1 mg/L, lo que

quiere decir que la concentración detectada en el análisis realizado a la muestra

tomada después de la cloración excede este límite. Con base en la normatividad

nacional (decreto 475/98) la concentración detectada en el agua potable de la

Planta el Dorado excede el nivel permitido por la norma que es de 0.03 mg/L.

El cloroformo detectado en esta muestra, al igual que en las anteriores, puede

tener el mismo origen: contenido de materia orgánica en el agua, que al entrar en

contacto con el cloro da origen ha este compuesto. El nivel detectado por el

método para el cloroformo excede los estándares que rigen la calidad del agua

potable en Estados Unidos y en Colombia. Al igual que en la planta Francisco

Wiesner la calidad del agua observada en este punto no está dentro de los

estándares de calidad exigidos por el decreto 475/98. Si este COV está siendo

ingerido en el agua que consume la población de Bogotá, esta población puede

estar sufriendo de enfermedades relacionadas como: lesiones en el hígado,

corazón, sistema nervioso central y riñones. Por lo anterior, se debe establecer si

la traza detectada alcanza los grifos en los domicilios y el nivel de exposición de la

comunidad en dichos puntos de la ciudad, en caso de que el compuesto orgánico

volátil alcance estos puntos.

MIC-2004-I-28

95

5.3 Resultados Fuentes que Surten El Sistema Tibitoc

Para evaluar la calidad del agua que surte o confluye en el sistema y Tibitoc fueron

tomadas muestras en los siguientes puntos:

♣ Río Bogotá a la altura del municipio de Villapinzon.

♣ Río Bogotá antes de la descarga del Embalse del Sisga.

♣ Embalse del Sisga.

♣ Río Bogotá después de la descarga del Sisga.

♣ Embalse de Tominé.

♣ Río Bogotá a la altura del municipio de Tocancipa.

♣ Bocatoma del la Planta Tibitoc.

Tabla 13. Compuestos Orgánicos Volátiles detectados en las Fuentes que

alimentan el sistema Tibitoc

Sitio de

muestra

Compuesto detectado Concentración

[ppb]

Norma

EPA

Decreto

475/98

Otros

Río Bogota-

Villapinzon

♣ m + p Xileno

♣ Estireno

♣ 1,3,5-

Trimetilbenceno

♣ Tolueno

D.N.C*

D.N.C

D.N.C

D.N.C

10 mg/L

0.1 mg/L

_

1 mg/L

_

_

_

_

_

_

_

_

Río Bogota,

antes

descarga

del E. Sisga

♣ Tricloroetileno

♣ Tolueno

♣ Estireno

D.N.C

D.N.C

2.37

5 mg/ l

1 mg/L

0.1 mg/L

_

_

_

_

_

_

Embalse del

Sisga

♣ Estireno

D.N.C

0.1 mg/L

_

_

Río Bogota,

después

descarga

♣ Estireno

4.80

0.1 mg/L

_

_

MIC-2004-I-28

96

del E. Sisga

Embalse de

Tominé

♣ Benceno

♣ Tricloroetileno

♣ Tolueno

♣ Etilbenceno

♣ m + p xileno

♣ Estireno

♣ Isopropilbenceno

♣ Propilbenceno

♣ 1,2,4-

Trimetilbenceno

♣ 1,3,5-

Trimetilbenceno

♣ Sec - Butilbenceno

♣ Naftaleno

26.83

N.D*

174.94

30.89

74.89

23.71

N.D*

N.D*

46.35

45.96

D.N.C

D.N.C

0.005

mg/L

5 mg/ l

1 mg/ l

0.7 mg/L

10 mg/L

0.1 mg/L

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

10µg/La

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

Río Bogotá-

Tocancipa

♣ Tricloroetileno

♣ Tolueno

♣ O-xileno

♣ Estireno

D.N.C

D.N.C

D.N.C

D.N.C

5 mg/L

1 mg/L

10 mg/L

0.1 mg/L

_

_

_

_

_

_

_

_

Bocatoma-

sistema

Tibitoc

♣ Estireno

D.N.C

0.1 mg/L

_

_

D.N.C. Detectado no cuantificado. a World Health Organization (WHO). Guidelines for Drinking Water Quality; Genova, 1995.

La concentración detectada de estireno antes y después de la descarga del

Embalse del Sisga no sobrepasa el nivel MCL (0.1 mg/L) establecido por la EPA.

Los datos obtenidos en las muestras del embalse de Tominé arrojan un resultado

para el benceno de 0.02683 mg/L lo que indica que excede el MCL dado por la EPA

que es de 0.005 mg/L. La concentración de tolueno detectada fue de 0.1749

mg/L resultado que no excede el MCL establecido por la EPA que es de 1 mg/L.

MIC-2004-I-28

97

Los resultados para etilbenceno, m + p xileno y estireno no sobrepasan los

estándares de la EPA, 0.7mg/L, 10mg/L y 0.1 mg/L respectivamente. Estándares

para 1,2,4-trimetilbenceno y 1,3,5-trimetilbenceno no han sido establecidos en

Colombia ni en Estados Unidos.

La gran cantidad de compuestos detectados en las diferentes fuentes que surten el

sistema de potabilización Tibitoc, en especial los detectados en el embalse de

Tominé, crean la necesidad de hacer un monitoreo constante ya que las

concentraciones de los diferentes compuestos orgánicos volátiles pueden variar, y

se debe establecer si los tiempos de vida de estos compuestos hacen que persistan

a lo largo del recorrido del agua desde el embalse hasta el arribo a la planta. Se

esperaría que debido a las características químicas estos compuestos se evaporen

en el recorrido. Es necesario recordar que algunos de estos químicos como

benceno, cloroformo y estireno son conocidos o se sospecha son mutagénicos,

cancerígenos y como tal representan un riesgo para la salud humana (Pfaender,

1990).

5.4 Resultados Pozo Subterráneo

Las muestras fueron tomadas en el sitio de entrada del agua a la planta

proveniente del pozo profundo. Luego de esta muestra se tomó una en un punto

posterior al sitio de la cloración. Después de analizadas las anteriores muestras se

tomo la determinación de realizar una prueba más, tomando una muestra del grifo

de una de las viviendas que utiliza el agua de este pozo.

Resumen de muestras tomadas

♣ Sitio de entrada del agua a la planta proveniente del pozo subterráneo,

denominado agua cruda.

♣ Sitio después de la cloración

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98

♣ Grifo (llave)

Tabla 14. Compuestos Orgánicos Volátiles en una fuente proveniente de

Pozo Subterráneo

a World Health Organization (WHO). Guidelines for Drinking Water Quality; Genova, 1995

En la muestra tomada después de la cloración el cloroformo encontrado o

detectado excede el estándar establecido en el Decreto 475/98 de 0,1 mg/L (es el

mismo límite establecido por la EPA). Este cloroformo fue detectado luego de la

adición de cloro en el recorrido que hace el agua antes de ser almacenada en un

tanque. Luego de realizar el estudio de esta muestra y obtener una concentración

de 206.09 ppb, se decidió tomar una muestra en un grifo domiciliario a donde

llega agua tratada proveniente de este pozo. Esta última muestra fue tomada y

analizada días después de realizar el primer análisis, sin obtener ningún resultado

de cuantificación y detección de COVs. Por lo anterior, se recomienda hacer un

seguimiento al agua potabilizada proveniente de este pozo, tratando de establecer

los tiempos de viaje del agua almacenada en el tanque a los diferentes puntos

domiciliarios y de este modo determinar si el cloroformo llega a los domicilios.

5.5 Resultados Muestras aleatoria en Domicilios de la ciudad de Bogotá

Para las muestras tomadas y analizadas en la ciudad de Bogotá, no fueron

detectados compuestos orgánicos volátiles. Cabe anotar que las muestras se

Sitio de

muestra

Compuesto

detectado

Concentración

[ppb]

Norma

EPA

Decreto

475/98

Otras

Después de

cloración

♣ Cloroformo

206.09

0.1 mg/L

0.03 mg/L

200µg/La

MIC-2004-I-28

99

realizaron de forma aleatoria sin tener en cuenta la planta de potabilización de la

cual provenía el agua. Estas muestras fueron tomadas en:

• Un domicilio del barrio 20 de Julio (Cra 5 este # 33-31).

Fecha en la que fue tomada la muestra: 13 de noviembre de 2003

Hora en que fue tomada la muestra: 8 PM.

• Domicilio en el sector de ciudad Salitre (Cl. 36 # 69B -56)


Hora en que fue tomada la muestra: 10 AM.

• En la Universidad de los Andes (Cl. 18 cra 1 este)



• CITEC – Uniandes al occidente de la ciudad (Cra 65B # 17a-11)



• Un domicilio ubicado en el Barrio Bella Suiza, norte de la ciudad (Cl. 125 cra 6)



MIC-2004-I-28

100

IV. CONCLUSIONES

1. Se desarrollo un método por cromatografía de gases de alta resolución con

detector selectivo de masas (HRGC-MSD) para la determinación de

compuestos orgánicos volátiles (COVs) en agua potable, empleando la

técnica de micro extracción en fase sólida (SPME).

2. El método SPME mostró mayor sensibilidad comparado con la sensibilidad

mostrada por el método ELL. Los compuestos orgánicos volátiles detectados

por el método de extracción líquido líquido fueron mucho menores en

cantidad y calidad que los analizados por el método SPME, esto se puede

observar en los patrones de 500 ppb analizados.

3. La técnica de análisis de compuestos orgánicos volátiles en agua potable

por cromatografía de gases de alta resolución, desarrollada en este trabajo

se encuentra a disposición de todo el público en el Centro de Investigación

en Ingeniería Ambiental CIIA de la Universidad de los Andes.

4. La técnica de SPME, utilizada en este estudio para el análisis de COVs nos

garantiza que durante su procedimiento no existen riesgos para operadores

y para el medio ambiente; por lo que se sugiere sea la utilizada para la

detección de compuestos orgánicos volátiles en la matriz de agua potable.

5. El uso diario inadecuado de productos de origen químico, cuya composición

incluye compuestos orgánicos volátiles, causa impactos sobre el medio

ambiente y con mayor importancia sobre las fuentes de agua que son

utilizadas para consumo humano. La metodología desarrollada puede

MIC-2004-I-28

101

utilizarse en todo tipo de fuentes destinadas en la producción de agua

potable.

6. Se identificaron compuestos orgánicos volátiles en las muestras reales

analizadas, encontrándose que el cloroformo es uno de los compuestos con

más alta presencia en estas muestras, seguido del estireno, benceno y los

xilenos.

7. Según el estudio realizado en el agua potable almacenada previamente a

su distribución en la Planta el Dorado y en la planta Francisco Wiesner, que

surte parte de la ciudad de Bogotá. El nivel de cloroformo encontrado fue

de 0.1757 mg/l comparándolo con el estándar establecido por la EPA para

este compuesto, la concentración detectada supera el MCL de 0.1 mg/L.

Además al compararlo con el decreto 475 de nuestro país el nivel detectado

excede los 0.03 mg/L permisibles en la calidad del agua potable.

8. El embalse de Tominé es una de las principales fuentes que surte el sistema

de potabilización de Tibitoc, allí se detectaron y cuantificaron varios

compuestos orgánicos volátiles. Algunos superan los estándares

establecidos por la agencia de protección ambiental de los Estrados Unidos

(EPA). Otros compuestos fueron detectados pero no cuantificados por el

método, por esto se hace necesario un monitoreo constante a la fuente,

además se debe establecer el origen de estos compuestos para controlar su

aparición en el embalse, y así controlar la calidad de la fuente.

MIC-2004-I-28

102

V. RECOMENDACIONES

1. La técnica estandarizada podría convertirse en requisito primordial en el

control de calidad de las aguas consumidas por la población en nuestro

país, convirtiendo así el análisis de COVs en un parámetro más exigido por

el decreto 475 de Colombia que rige actualmente, la calidad del agua apta

para consumo humano.

2. Se recomienda un estudio de modelación de los COVs como los

contaminantes identificados en el embalse de Tominé, ya que algunos de

estos tienen tiempos de vida media largos, lo que hace que persistan en la

fuente y puedan llegar al sistema de potabilización de la Planta de

Tratamiento Tibitoc.

3. Se hace necesario un programa de información y concientización a la

población sobre las incidencias y consecuencias causadas por el consumo de

agua potable con contenido de COVs. Es primordial crear estándares de

calidad de agua potable haciendo referencia a los compuestos organitos

volátiles y de esta manera lograr que sean incluidos en el decreto que rige

la calidad del agua en nuestro país.

4. Debido a que las concentraciones de compuestos orgánicos volátiles fueron

detectadas en los tanques de almacenamiento de agua potable de las

plantas de tratamiento, se debe establecer si estos COVs alcanzan a llegar a

los diferentes puntos domiciliarios de la ciudad de Bogotá. Si se detecta y

cuantificar la presencia de estos compuestos en los domicilios se deben

MIC-2004-I-28

103

analizar las concentraciones y los posibles efectos de estos sobre la salud de

la población.

5. El estudio solo fue posible realizarlo en dos plantas de tratamiento que

surten la ciudad de Bogotá, es necesario realizar este mismo en otras

fuentes de agua potable. Según la bibliografía encontrada los pozos

subterráneos son potencialmente susceptibles a contener cantidades

significativas de compuestos orgánicos volátiles, provenientes de derrames

en el suelo, por este motivo también se debe realizar un estudio en estos.

MIC-2004-I-28

104

VI. BIBLIOGRAFIA

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Biohazards of Drinking Water Treatment; Larson, R. L., Ed.; Lewis Publishers;

1990

• Shelton, J.L.; Burow, K. B.; Dubrovsky, N. M.; Land, M.; Gronberg, J.M. Low-

Level Volatile Organic Compounds in Active Public Supply Wells as Ground-

Water Tracers in the Los Angeles Physiographic Basin, California, 2000.

• U.S Environmental Protection Agency. Proposed guidelines for carcinogen risk

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• U.S. Environmental Protection Agency. Drinking Water. National Primary

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Línea.

http://www.epa.gov/safewater/hfacts.html#Volatile

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• Zhang, Z.; Pawliszyn, J. Sampling Volatile Organic Compounds Using a Modified

Solid Phase Microextraction Device. Journal High Resolution Chromatography,

vol 19, 1996.

MIC-2004-I-28

108

ANEXO A. CURVAS DE CALIBRACION OBTENIDAS PARA LOS

COMPUESTOS ORGANICOS VOLATILES

CURVA CALIBRACION

0

2000000

4000000

6000000

8000000

10000000

12000000

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80

CONCENTRACION

AR

EA

Trans-1,2-Dicloroetileno Bromoclorometano CloroformoCis 1,2-Dicloroetileno 1,1-Dicloropropano

CURVA CALIBRACION

0

5000000

10000000

15000000

20000000

25000000

30000000

35000000

40000000

45000000

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80

CONCENTRACION

AR

EA

Benceno Tricloroetileno 1,2-DicloropropanoDibromometano Bromodiclorometano

MIC-2004-I-28

109

CURVA CALIBRACION

0

5000000

10000000

15000000

20000000

25000000

30000000

35000000

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80

CONCENTRACION

AR

EA

Cis 1,3-Dicloro-1-propeno ToluenoTrans 1,3 Dicloro-1-Propeno Tetrecloroetano, 1,3 DicloropropanoDibromoclorometano

CURVA CALIBRACION

0

20000000

40000000

60000000

80000000

100000000

120000000

140000000

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80

CONCENTRACION

AR

EA

1,2 Dibromoetano Clorobenceno Etilbenceno

M + P Xileno O-Xileno + Estireno

MIC-2004-I-28

110

CURVA CALIBRACION

0

10000000

20000000

30000000

40000000

50000000

60000000

70000000

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80

CONCENTRACION

AR

EA

Bromoformo Isopropilbenceno BromobencenoPropilbenceno 2-Clorotolueno

CURVA CALIBRACION

0

20000000

40000000

60000000

80000000

100000000

120000000

140000000

160000000

180000000

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80

CONCENTRACION

AR

EA

1,2,4-Trimetilbenceno 4-Clorotolueno Terbutilbenceno1,3,5-Trimetilbenceno Secbutilbenceno

MIC-2004-I-28

111

CURVA CALIBRACION

0

50000000

100000000

150000000

200000000

250000000

300000000

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80

CONCENTRACION

AR

EA

1,4 Diclorobenceno + 4 Isopropiltolueno 1,3 DiclorobencenoButilbenceno 1,2 Diclorobenceno1,2 Dibromo-3-cloropropano

CURVA CALIBRACION

0

20000000

40000000

60000000

80000000

100000000

120000000

140000000

160000000

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80

CONCENTRACION

AR

EA

1,2,4 Triclorobenceno Hexaclorobutaideno

Naftaleno 1,2,3 Triclorobenceno

ANÁLISIS DE COMPUESTOS ORGÁNICOS VOLÁTILES EN AGUA …

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