FOSFATOS
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TRABAJO BIBLIOGRÁFICO. CALIDAD DE AGUAS. 2010/2011 JAVIER LÓPEZ GARCÍA
FOSFATOS
Introducción: el fósforo y los fosfatos
El fósforo (P) es un no metal que se encuentra en la naturaleza combinado en fosfatos inorgánicos y en organismos vivos pero nunca en estado nativo. Es muy reactivo y se oxida espontáneamente en contacto con el oxígeno. Forma parte de un gran número de compuestos, de los cuales los más importantes son los fosfatos, cuya estructura se basa en átomos de fósforo rodeados en una disposición tetraédrica por átomos de oxígeno.
Usos de los fosfatos
En todas las formas de vida desempeñan un papel esencial en los procesos de transferencia de energía, como el metabolismo, la fotosíntesis, la función nerviosa y la acción muscular, además de formar part de coenzimas, del esqueleto…
Cerca de tres cuartas partes del fósforo total se emplean como fertilizantes. Otras aplicaciones importantes son como parte de detergentes, nutrientes suplementarios en alimentos para animales, ablandadores de agua, aditivos para alimentos y fármacos, agentes de revestimiento en el tratamiento de superficies metálicas, aditivos en metalurgia, plastificantes, insecticidas y aditivos de productos petroleros.
Fuentes de aporte de fosfatos a las aguas
Entre las fuentes de fósforo de origen natural cabe mencionar los depósitos y rocas fosfóricas, las cuales desprenden fósforo, en forma de ortofosfato principalmente, mediante erosión.
Las fuentes antropogénicas puntuales incluyen las aguas residuales domésticas e industriales. Las fuentes no puntuales están asociadas con la contaminación difusa debida a la escorrentía de áreas agrícolas tratadas con fertilizantes.
Las lluvias también contribuyen con una cantidad importante del fósforo total presente en las aguas superficiales. (Holtan et. al. (1988))
Estado químico del fósforo y los fosfatos en el agua
El fósforo se presenta en las aguas principalmente bajo la forma de fosfatos, siendo el más importante el ortofosfato. Las demás formas de fosfato se convierten a ortofosfato por hidrólisis (Holtan et. al. (1988)). Algunas veces, el fósforo puede estar presente en el agua bajo la forma de estructuras orgánicas tales como fosfolípidos y fragmentos de cadenas peptídicas.
Generalmente, en aguas residuales el ortofosfato es la forma predominante, con un porcentaje del 85%, mientras que los polifosfatos y fósforo orgánico, alcanzan valores del 15%.
Concentraciones habituales de fosfatos en el agua
Debido a que en la mayoría de los cuerpos de agua existen cantidades relativamente altas de iones calcio y magnesio y a que los fosfatos de dichos elementos son altamente insolubles, la concentración de fósforo bajo la forma de ortofosfato en aguas naturales, es relativamente baja y rara vez excede los 10 mg/l. Para aguas en buen estado el contenido no debería exceder de 0,4 mg/L.
Determinación del contenido de fosfatos
El método para la determinación se describe en la norma UNE-EN 1189-1997. Se trata del Método espectrométrico con Molibdato amónico, cuyo fundamento es el siguiente:
Como primer paso se procede a la reacción de los iones ortofosfato con una solución ácida que contiene iones molibdato y antimonio para formar un complejo antimonil-fosfomolibdato. A continuación se lleva a cabo una reducción del complejo con ácido ascórbico para formar un complejo azul de molibdeno, intensamente coloreado. Finalmente la medida de la absorbancia de este complejo para una longitud de onda de 880 nm nos sirve para determinar la concentración de fosfato presente.
Efectos sobre la salud humana
Los fosfatos son en general substancias muy poco tóxicas. Se los ha relacionado con la disminución de la absorción de calcio, hierro, y otros minerales esenciales, sin embargo el efecto de los fosfatos sencillos no parece ser importante, e incluso en ocasiones tienden a producir un aumento de la absorción. La ingestión diaria admisible es de hasta 70 mg/Kg de peso para el ácido fosfórico y los fosfatos de sodio y potasio.
En experimentos con animales, los fosfatos pueden producir alteraciones renales, cálculos, etc, pero solo a dosis muy altas, mucho mayores que las que se pueden encontrar en el agua, aún cuando se usaran a niveles superiores a los legales.
Efectos sobre en medio ambiente
Un exceso de fosfatos en las aguas, en conjunto con nitrógeno, puede llevar a un proceso de Eutrofización.
La presencia de estos nutrientes estimula el crecimiento de plancton y algas que proveen de alimento a los demás organismos del ecosistema. Inicialmente este aumento de la productividad causará un incremento de las poblaciones y la biodiversidad, pero a medida que el exceso de carga de fosfato continúe en el tiempo y se produzca su acumulación en la masa de agua, el proceso de maduración del ecosistema tenderá a acelerarse. El exceso de producción puede llevar a un desequilibrio en los ciclos de nutrición y reciclado de materia (Ricklefs,1993). Esto puede desembocar en toda una variedad de problemas que incluyen: aguas anóxicas, “blooms” de algas, disminución de la diversidad… pudiendo llegarse hasta la destrucción del ecosistema. Algunas algas verdeazuladas pueden producir toxinas dañinas para los animales y humanos.
Métodos de eliminación de fosfatos
Precipitación química de fosfato: Los compuestos de ortofosfato son precipitados como fosfatos de metales difícilmente solubles
con ayuda de la adición de agentes reactivos (sales de hierro o de aluminio, lechada de cal…).
Eliminación biológica de fósforo:Los procesos biológicos desarrollados específicamente para la eliminación del fósforo se basan
en que, bajo condiciones aerobias, algunas bacterias son capaces de retener más fósforo del que necesitan para su metabolismo. Estas bacterias necesitan la presencia de ácidos orgánicos volátiles que, a su vez, se generan a partir de la degradación de la materia orgánica del agua en condiciones anaerobias. Estos dos requerimientos implican que la eliminación biológica de fósforo deba hacerse mediante la alternancia de etapas anaerobias y aerobias.
Métodos de prevención de la llegada de los fosfatos a las aguas
Tratar las aguas residuales en EDAR con tratamientos que eliminen el fósforo y el nitrógeno. Almacenar adecuadamente el estiércol que se usa en agricultura. Usar los fertilizantes de manera eficiente y responsable. Cambiar las prácticas de cultivo a otras menos contaminantes. Así, por ejemplo, retrasar el arado y
la preparación de los campos para el cultivo hasta la primavera para tener cubiertas las tierras con vegetación durante el invierno con lo que se reduce la erosión.
TRABAJO BIBLIOGRÁFICO. CALIDAD DE AGUAS. 2010/2011 JAVIER LÓPEZ GARCÍA
FOSFATOS
ANEXO
Bibliografía
AENOR(1997): Recopilación de Normas UNE. Medio Ambiente – Tomo1. Calidad del agua.
H.H. Rump, H. Krist (1988): Laboratory Manual for the Examination of Water, Waste Water and Soil.
Petra Pütz(2000): Informe práctico: Analítica de laboratorio y sistema de control de procesos. Nutrientes. Fosfato.
Brian Oram: Total Phosphorus and Phosphate Impact on Surface Waters. www.water-research.net/phosphate.htm
Universitat J’Aume I: Contaminación de origen agrícola. http://www.agua.uji.es
Judith Sánchez de Fuentes(2001): El fósforo, parámetro crítico de calidad de agua. Técnicas analíticas y de muestreo. XXVII Congresso Interamericano de Engenharia Sanitária e Ambiental.