EXPERIENCIA EN REMOCIÓN DE ARSENICO EN LA UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA CIEMA UNI ACTUAL...

EXPERIENCIA EN REMOCIÓN DE ARSENICO

EN LA UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA

CIEMA UNI

ACTUAL PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN Y ESTUDIOS

NACIONALES Y SERVICIOS AMBIENTALES

PIENSA UNI

TRABAJOS Y ESTUDIOS PRECEDENTES RELACIONADOS CON PRESENCIA DE ARSÉNICO

EN AGUA REALIZADOS EN EL ACTUAL CIEMA

1. Calidad del Agua de 124 Pozos localizados en el Norte y Occidente de Nicaragua. CDM-EHP Julio-Octubre 2001.

2. Calidad del Agua en 20 Pozos de Comunidades en el Triángulo La Cruz de la India-Ciudad Darío-San Isidro. UNICEF Octubre-Noviembre 2001.

3. Muestreo de As, Pb y F en 106 muestras de Aguas Subterráneas en Zonas Paralelas al Graben de Nicaragua. UNICEF Agosto-Octubre 2002.

Evaluación de la Calidad del Agua de Bebida

Principales Hallazgos en Nicaragua

3.3

4.8

2.7

8.1

13.6

8

0 5 10 15

2004 (n=1446)

2002 (n=106)

2001 (n=124)

% de pozos con más de 10 ug/l de Arsénico total

Pozo Perforado

Pozo protegido

Comparación de hallazgos referentes a arsénico total encontrados en la presente

evaluación (2004) y en estudios anteriores.

Agua domiciliar:• Concentraciones elevadas de arsénico (>10 ug/l) se

encontraron en el 2.6% de las muestras domiciliares.

Los principales desafíos se encuentran en las zonas rurales:

• 8% de los pozos perforados presentan contaminación por Arsénico y esta contaminación puede estar más expandida geográficamente de lo que actualmente se supone.

De los hallazgos:

Sabemos que hay arsénico!

Sabemos que miles de personas están expuestas

Qué hacemos para removerlo?Qué podemos hacer para proporcionar un agua de mejor calidad?

Qué quedaba por hacer?

Validación de dispositivo para remover arsénico del agua para

consumo humano• Se sometió a OPS un proyecto para validar

tecnologías para remoción de arsénico.• En el 2do semestre del 2007 se aprueba el

proyecto.• Se adquieren lámparas para determinación

de arsénico en equipo de absorción atómica, reactivos, un equipo Arsenator y sus reactivos y fondos para transporte y materiales.

• A fines del 2007 se inicia el estudio realizado por la Ing. Tania Larios Castro.

Dispositivo a validar: De entre los diversos dispositivos se seleccionó el llamado Filtro Kanchan. Este Filtro fue desarrollado en Nepal por el Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental del Instituto Tecnológico de Massachussets (MIT), en asociación con la Organización del Medio Ambiente y de la Salud Pública (ENPHO) y el Programa de Apoyo para el Agua y Saneamiento (RWSSSP), para mitigar el problema del aguas con altos niveles de arsénico en ese país.

Mecanismo de Remoción del Arsénico

Es posible remover arsénico por adsorción con óxidos e hidróxidos metálicos. Las reacciones de adsorción son conocidas como una reacción compleja de superficie, donde el arsénico forma complejos en el interior del sólido. La superficie de óxidos metálicos está usualmente protonados y tiene cargas eléctricas negativas y positivas en los diferentes sitios de superficie, de acuerdo a las siguientes reacciones (M representa al metal Fe ó Al)

Remoción de As, Filtro 1

33

49 49

2832

2 25

0 03

47

94

96

90

100 100

91

0

10

20

30

40

50

60

En

ero

Marz

o

Ab

ril

Ju

nio

Ju

lio

Ag

osto

As

(µ

g/L

)

8486889092949698100102

% R

em

oc

ión

As inicial (µg/L) As final (µg/L) % Remoción

Valores de As, pH y temperatura en agua de pozo cruda y tratada en el Filtro 1

Muestreo [Aspozo] µg/L

[Assalida

filtro] µg/L pHpozo pHsalida

filtro Tpozo

oC Tsalida filtro oC

Enero 33 2 6.71 6.95 30.8 29.5 Marzo 49 2 7.50 7.71 30.7 28.8 Abril 49 5 7.47 7.64 30.3 28.7 Junio 47 0 7.69 7.92 30.4 27.5 Julio 28 0 6.89 7.52 31.6 26.4 Agosto 32 3 6.78 6.97 30.5 28.9 Septiembre Octubre

Durante estos 2 meses el agua utilizada fue agua de lluvia, por este motivo no se realizó ninguna medición.

Resultados del funcionamiento del Filtro 1

Remoción de As, Filtro 2

33

49 49 47

24

31

4447

3 37 7

0 2 49

91 9486 85

10094 91

81

0

10

20

30

40

50

60

En

ero

Mar

zo

Ab

ril

Jun

io

Julio

Ag

ost

o

Sep

tiem

bre

Oct

ub

re

As (

µg

/L)

0

20

40

60

80

100

120

% R

em

oció

n

As inicial (µg/L) As final (µg/L) % Remoción

Valores de As, pH y temperatura en agua de pozo cruda y tratada en el Filtro 2 Muestreo [Aspozo]

µg/L [Assalida

filtro] µg/L pHpozo pHsalida

filtro Tpozo

oC Tsalida filtro oC

Enero 33 3 6.71 7.59 30.8 27.5 Marzo 49 3 7.50 7.79 30.7 28.1 Abril 49 7 7.21 7.47 30.3 28.7 Junio 47 4 7.69 7.59 30.4 25.8 Julio 24 0 7.15 7.32 30.1 24.7 Agosto 31 2 6.98 7.26 30.3 25.9 Septiembre* 44 4 7.13 7.80 27.6 28.6 Octubre 47 9 7.01 7.66 30.5 27.7 * El agua filtrada tenía 1 día de haber sido sacada del PPC

Resultados del funcionamiento del Filtro 2

Vistas de Asiento Viejo y de sus pozos comunales

Contraste entre equipo de Absorción Atómica y equipo Arsenator para campo

El caballito de batalla del CIEMA

Presentado por: Ariel Aragón González Rolando Castillo Grela Muñoz Patterson

02 de Julio del 2009

Comportamiento de filtro Kanchan para

remoción de arsénico con concentraciones de

20 – 100 mg/l

Financiado por UNICEF

OBJETIVO DE LA INVESTIGACIONEvaluar el comportamiento del Filtro KANCHAN con agua

de pozo con rango de concentraciones de Arsénico entre:a)20 – 40 µg/l b)60 – 80 µg/l c)80 – 100 µg/l

Duración del Estudio:6 meses (Octubre 2008 – Abril 2009)

AFECTACIONES EN LA SALUDLa ingesta crónica del arsénico >10 µg/l (norma OMS) causa que:

Oscurezca la piel y se formen callos en la palma de manos y pies.

Síntomas gastrointestinales.

Diabetes.

Anemia.

Efectos cardiovasculares, pulmonares y neurológicos.

Enfermedad hepática.

ANTECEDENTES: Comunidades afectadas en Nicaragua.Primer registro en 1996. Comunidad El Zapote, San Isidro, Matagalpa, durante 2 años consumen agua con arsénico 1,320 µg/l. (Aguilar E. Et al, 2000).

CHINANDEGA

LEÓN

ESTELI

MATAGALPA

JINOTEGA

BOACO

CHONTALES

ÁREA DE INVESTIGACIÓN

Comunidad: Mina La IndiaDepartamento: LeónTipo de Pozo: PEM BMUso: Pozo privadoConcentración promedio de As: 96 µg/l Investigador: Ariel Aragón G.

Mapa Local

Coordenadas (UTM)Norte: 1409296Este: 575322Altura del terreno: 390 msnm


Comunidad: Linda Vista, Santa Rosa del PeñónDepartamento: LeónTipo de Pozo: PP BMUso: Pozo publicoUsuario: 10 familiasConcentración promedio de As: 73 µg/l Investigador: Rolando Castillo

Mapa Local



Poblado: Santa Rosa del PeñónDepartamento: LeónTipo de Pozo: PEM BMUso: Pozo privadoConcentración promedio de As: 41 µg/l Investigador: Grela Muñoz Patterson

Mapa Local


IMPLEMENTACION DE LA INVESTIGACION:A NIVEL DE LABORATORIO

Identificación Fuente de Agua

Recolección de Agua y Análisis de campo

ConstrucciónFiltro Kanchan

Corrida de Filtros Análisis de agua filtrada

COMPONENTES DEL FILTRO DE ARSENICO KANCHAN

Especificaciones

5 Kg de Hierro 20 L de Arena 4 L de Arena Media 6 L de Grava

FILTRO KANCHAN: Principio Químico y Físico

El fenómeno de adsorción atrapa el arsénico en los hidróxidos de hierro presente en los clavos oxidados

Fe

Las partículas de hidróxidos de hierro y arsénico que no son retenidas por los clavos precipitan y son retenidas en el medio filtrante

Fe As

Fe As

Fe As

RESULTADOS

Primer ciclo: Agua filtrada 10 L, 41 ensayos, total agua filtrada 410 L

Segundo ciclo: Agua filtrada 20 L, 17 ensayos, total agua filtrada 340 L

Tercer ciclo: Agua filtrada 30 L, 17 ensayos, total agua filtrada 340 L

Total de agua filtrada 1,090 L

Total Ensayos: 75

Por cada filtro se realizaron:

RESULTADOS (% de Remoción As, Rango 80-100 µg/l )

Primer Ciclo Segundo Ciclo Tercer Ciclo0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

90.0082.10 83.50 83.50

1.51 1.63 1.16

Remoción de Arsenico - Filtro KanchanComunidad Mina La India

As Ent. As Sal.

Ars

en

ico

To

tal

ug

/l

Normas CAPRE AsTotal

10 ug/l

Remoción promedio: 98.67 %

RESULTADOS (% de Remoción As, Rango 60-80 µg/l)


RESULTADOS (% de Remoción As, Rango 20-40 µg/l)


RESULTADOS (Variación de Contenido de Hierro) Rango As 80-100 µg/l

0.05 0.05 0.05

0.143

0.0920.051

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

0.5

Primer Ciclo Segundo Ciclo Tercer Ciclo

Hie

rro

To

tal

mg

/l

Variacion de Hierro Total - Filtro KanchanComunidad Mina La India

Hierro Total Entrada Hierro Total Salida

Normas CAPRE Hierro Total

0.3 mg/l


0.12 0.12 0.12

0.04 0.05 0.05

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

0.45

0.50


Hie

rro

To

tal

mg

/l

Variación de Hierro Total - Filtro KanchanComunidad Linda Vista



0.3 mg/l


0.13 0.13 0.13

0.04 0.03 0.03

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

0.45

0.50


Hie

rro

To

tal

mg

/l

Variación de Hierro Total - Filtro KanchanPoblado en Santa Rosa del Peñon



0.3 mg/l

RESULTADOS (Variación de Turbiedad)Rango As 80-100 µg/l

Primer Ciclo Segundo Ciclo Tercer Ciclo0

1

2

3

4

5

6

0.05 0.05 0.050.07 0.06 0.05

Turbiedad - Filtro KanchanComunidad Mina La India

Turbiedad Entrada Turbiedad Salida

Tu

rbie

da

dN

TU

Normas CAPRE Turbiedad

5 NTU

RESULTADOS (Variación de Turbiedad) Rango As 60-80 µg/l

RESULTADOS (Variación de Turbiedad) Rango As 20-40 µg/l

RESULTADOS (Tasa de Filtración) Rango As 80-100 µg/l

0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.50.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

14.00

Tasa de Filtración - Segundo Ciclo

Semana

Flu

jo (

L/h

)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 100.002.004.006.008.00

10.0012.0014.00

Tasa de Filtración - Primer Ciclo

Semana

Flu

jo (

L/h

)

0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.50

2

4

6

8

10

12

14

Tasa de Filtración - Tercer Ciclo

Semana

Flu

jo (

L/h

)


0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 100.00

4.00

8.00

12.00

16.00


Semana

Flu

jo (

L/h

)

0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.50.00

4.00

8.00

12.00

16.00

20.00


Semana

Flu

jo (

L/h

)

0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.50

4

8

12

16

20


Semana

Flu

jo (

L/h

)


0 2 4 6 8 10 120

4

8

12

16


Semana

Flu

jo (

L/h

)

0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.50.002.004.006.008.00

10.0012.0014.00


Semana

Flu

jo (

L/h

)

0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.50.002.004.006.008.00

10.0012.0014.00

Tasa de Filtración - Tercer Ciclo

Semana

Flu

jo (

L/h

)

MANTENIMIENTO DEL FILTRO

El mantenimiento es simple, con el tiempo, el uso continuo del filtro ocasiona la obstrucción de los poros entre los granos de arena por partículas finas. Esto resulta en una disminución del flujo a través del filtro, el mantenimiento consiste en lavar la capa superficial de arena.

Para limpiar el filtro, la superficie de la arena debe ser agitada para resuspender el material capturado en la capa de agua. Luego, se remueve el agua sucia mediante un recipiente pequeño. El proceso puede ser repetido hasta que el flujo sea restablecido.

Cada 2 meses realizar limpieza de clavo y orificios de la pana.

COSTO DEL FILTRO KANCHAN

SELECCION DE POZOS

CONSTRUCCION DE FILTROS

Instalación de tubos PVC

CONSTRUCCIÓN DE FILTROS

RECOLECCION DE MUESTRAS

MANTENIMIENTO DE FILTROS

Estamos realizando gestión del riesgo?

Se requiere el mismo y mucho esfuerzo de capacitación y seguimiento para instalar, operar y mantener filtros Kanchan tanto en aguas que apenas superen el límite de 10 µg/L como en las que tienen hasta 10 veces esa concentración.

Cuando se opera por el usuario la eficiencia de remoción disminuye del95 a 98% del laboratorio a un 80 a 85%.

Qué dicen las Guías de la OMS respecto al arsénico?

En el apartado 2.3.2, se indica que:

«En el desarrollo de normas nacionales sobre el agua de consumo basadas en estas Guías, será preciso tener en cuenta diversas circunstancias medioambientales, sociales, culturales, económicas y alimentarias, así como otros factores que afectan a la exposición potencial. Así, las normas nacionales pueden diferir apreciablemente de estas Guías.»

Esto es particularmente cierto en el caso de los contaminantes químicos, que son numerosos, por lo que no es viable ni deseable establecer, en los programas de monitoreo, normas para cada uno de ellos, o que los incluyan a todos.

Guías de la OMS

En general, hay dos tipos de métodos de gestión de los peligros de tipo químico en el agua de consumo: los peligros derivados fundamentalmente del agua de origen se controlan, por ejemplo, mediante la selección del agua de origen, el control de su contaminación, su tratamiento o su mezcla conotras aguas, mientras que los procedentes de materiales y sustancias químicas utilizados en la producción y distribución de agua de consumo se controlan optimizando los procesos o especificando las características de los productos utilizados.

Guías de la OMS..

Antecedentes de la determinación del valor de referencia para Arsénico

Las Normas internacionales para el agua potable de la OMS de 1958 recomendaron una concentración máxima admisible de arsénico de 0,2 mg/l, basándose en sus posibles efectos perjudiciales para la salud.

En las Normas internacionales de 1963 se redujo este valor a 0,05 mg/l, el cual se mantuvo como límite superior provisional de concentración en las Normas internacionales de 1971.

El valor de referencia de 0,05 mg/l también se mantuvo en la primera edición de las Guías para la calidad del agua potable, publicada en 1984.

En las Guías de 1993 se fijó un valor de referencia provisional para el arsénico en el límite práctico de cuantificación de 0,01 mg/l, basándose en la preocupación por su capacidad cancerígena en el ser humano.

Método de cálculo del valor de referencia

Sigue habiendo incertidumbre considerable sobre los riesgos reales a concentraciones bajas, y los datos disponibles sobre el modo de acción no proporcionan una base biológica para la extrapolación lineal o no lineal. Dadas las incertidumbres significativas en torno a la evaluación de riesgos relativos a la capacidad cancerígena del arsénico, el límite práctico de cuantificación, del orden de 1-10 μg/l, y las dificultades prácticas para eliminar el arsénico del agua de consumo, se mantiene el valor de referencia de 10 μg/l.

El valor de referencia se designa como provisional debido a la existencia de incertidumbres científicas. Acápite 12.8

Guías de la OMS

8.2.4 Los valores de referencia se presentan, aplicando un criterio cauteloso, como las concentraciones del agua de consumo asociadas a un valor máximo del riesgo adicional vitalicio de cáncer de 10-5 (un caso adicional de cáncer por cada 100 000 personas que ingieren agua de consumo con una concentración de la sustancia igual al valor de referencia durante 70 años).

Este valor no equivale al número de casos de cáncer que ocasionará la exposición a esta concentración de la sustancia, sino que se trata del riesgo potencial máximo, teniendo en cuenta grandes incertidumbres.

Es muy probable que el nivel de riesgo real sea menor, pero los riesgos correspondientes a niveles de exposición bajos no se pueden verificar de forma experimental.

Los estados miembros pueden considerar que es más adecuado para sus circunstancias un nivel de riesgo diferente, y pueden estar interesados en determinar valores correspondientes a riesgos de 10-4 o 10-6, lo que se pueden hacer, multiplicando o dividiendo, respectivamente, el valor de referencia por 10.

Tesis doctoral R. E. Cáceres:

En China se realizaron estudios sobre la relación existente entre el tiempo de consumo de aguas contaminadas con arsénico y la aparición de sus efectos adversos, llamados arsenicismo.

Cuando el nivel de arsénico en el agua aumenta, disminuye el periodo de incubación del arsenicismo. Con niveles de 120 μg/L en el agua de consumo, los efectos aparecen en unos 10 años; al aumentar a 600 μg/L, el periodo disminuye a 6 meses (Xingjiang Medical College, 1997).

Cómo gestionaríamos?Si con el debido estudio se decide pasar de

10 a 20 μg/L, con eficiencias de 80% podremos tratar aguas con hasta 100 μg/L en lugar de solo hasta 50 μg/L.

Las fuentes de agua con 11 a 20 μg/L podrán utilizarse sin alarma y en tiempo de 5 a 10 años cambiarse por mejores fuentes

Se dedicaría esfuerzo para instalar en escuelas sistemas de remoción operados por docentes o padres de familia o centro de salud donde los niños tomen agua para ellos y sus familias .

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