El arsénico es un contaminante de aguas subterráneas derivado de los minerales naturales presentes en rocas y suelos (comúnmente en sedimentos aluviales jóvenes), así como de actividades industriales (por ejemplo, la minería). Cuando está presente en niveles superiores a 10 μg/L, el arsénico puede afectar directamente a la salud de los seres humanos y debe tratarse lo antes posible en cualquier fase de una emergencia. El arsénico puede eliminarse de las aguas subterráneas mediante precipitación, adsorción, intercambio iónico u ósmosis inversa T.15 .

El impacto en la salud de la ingesta prolongada de arsénico incluye cambios en la pigmentación de la piel, daños en los órganos, anemia, trastornos metabólicos, aumento del riesgo de padecer diversos tipos de cáncer y enfermedades cutáneas, así como otros síntomas (por ejemplo, bronquitis, enfermedades vasculares, depresión). Los efectos a corto plazo incluyen un mayor riesgo de ataque cardíaco, diarrea y náuseas. Estos efectos sobre la salud pueden continuar incluso después de eliminar el arsénico del agua. El arsénico soluble que se encuentra en las aguas naturales suele presentarse en forma de arsenito trivalente, As(III) (presente en condiciones anaeróbicas y con pH más bajos), o de arseniato pentavalente, As(V) (presente en condiciones aeróbicas y con pH superior a 7). Puede eliminarse mediante procesos de precipitación, adsorción e intercambio iónico que varían en escala desde los grandes suministros de agua potable hasta el nivel doméstico. (ver [H. 14]).

Consideraciones de diseño

El As(III) es la forma común de arsénico que se encuentra en condiciones anaeróbicas de aguas subterráneas y es más difícil de eliminar que el As(V), que se adsorbe fuertemente en diversos sólidos como los (hidr)óxidos de hierro. Aunque algunos procesos de tratamiento pueden eliminar parcialmente el As(III), una eliminación suficiente requiere una conversión preliminar del As(III) en As(V) mediante una etapa de preoxidación a la que sigue un segundo proceso para la eliminación del As(V). Se puede lograr una preoxidación eficiente mediante la adición de productos químicos (por ejemplo, cloro o permanganato potásico) o la filtración del agua a través de un lecho de óxidos de manganeso (IV). Una vez oxidado a As(V), existen diferentes procesos que pueden eliminarlo, como la coagulación y la coprecipitación, la adsorción y el intercambio iónico.

Para la coagulación y la coprecipitación, se añaden productos químicos como sales de hierro y aluminio para formar precipitados de (hidr)óxido de hierro y aluminio que adsorben As(V). Una vez que estas partículas se asientan, pueden eliminarse mediante los pasos convencionales de sedimentación y filtración. Para que sea eficaz, el tipo de coagulante debe adaptarse al pH del agua cruda, y las condiciones de dosificación/mezcla deben optimizarse (véase T.4 , T.5 ). La coprecipitación también puede producirse sin coagulante cuando hay suficiente hierro natural en el agua. En este caso, la aireación del agua crea (hidr)óxidos de hierro insolubles que, a su vez, adsorben el arsénico. Esto ha funcionado bien en algunas zonas, junto con los filtros biológicos domésticos H.5 . La eficacia depende de la concentración natural de hierro en el agua y de la presencia de iones competidores.

El As(V) también puede eliminarse mediante adsorción e intercambio iónico, en el que el agua pasa a través de una capa de material poroso ("lecho de contacto") que elimina el arsénico mediante un intercambio de iones que permite su adsorción al material del lecho de contacto. Entre los materiales adecuados para el lecho de contacto se encuentran las resinas sintéticas de intercambio iónico, la alúmina activada, el carbón activado y los sólidos a base de hierro (hidróxido férrico granular o arena recubierta de hierro). La eficacia del material de contacto difiere, ya que algunos no se ven afectados por el pH o la concentración de arsénico (por ejemplo, las resinas de intercambio iónico o los sólidos a base de hierro), mientras que otros sí (por ejemplo, la alúmina activada). Algunos materiales también adsorben preferentemente iones competidores en lugar de arsénico (por ejemplo, sulfato con resinas de intercambio iónico). Además, algunos materiales se regeneran fácilmente con productos químicos menos peligrosos (por ejemplo, las resinas de intercambio iónico), mientras que otros pueden requerir ácidos y álcalis fuertes (por ejemplo, la alúmina activada) y algunos no pueden regenerarse (por ejemplo, los sólidos a base de hierro). Sin embargo, si se dan las condiciones adecuadas, estas técnicas pueden eliminar más del 90 % del arsénico. Existen otras técnicas más (por ejemplo, la electrocoagulación) o menos (por ejemplo, métodos basados en membranas como la nanofiltración/ósmosis inversa, T.15 ) eficaces.

Materiales

Los materiales necesarios dependen del proceso de eliminación elegido y pueden incluir la infraestructura física de tratamiento, los medios filtrantes y diversos productos químicos. Es posible que algunos de ellos no estén disponibles localmente.

Aplicabilidad

El arsénico es una amenaza para la salud más grave que el fluoruro, cuyos efectos se producen tras solo una ingestión breve. Por lo tanto, se recomienda comenzar la eliminación del arsénico lo antes posible en caso de una emergencia. En cualquier caso, cuando se utiliza la coagulación en un contexto de emergencia, los niveles de arsénico también se reducirían.

Operación y mantenimiento

Cada sistema requiere actividades de O&M diferentes, pero la mayoría tienen requisitos de O&M importantes. En los procesos de coagulación/precipitación, la O&M incluye la dosificación diaria de productos químicos y la eliminación de lodos. Además, la planta suele necesitar una fuente de alimentación. En el caso de las resinas de intercambio iónico, la O&M es menos frecuente y constituye un proceso bastante sencillo que consiste en regenerar el lecho de contacto, lo que suele hacerse con una solución salina concentrada (NaCl). En el caso de la alúmina activada, la regeneración del lecho de contacto se realiza utilizando un álcali fuerte seguido de un ácido fuerte.

Salud y seguridad

Puede ser difícil determinar la presencia de arsénico en las fuentes de agua. Podría ser útil consultar los datos sanitarios y los centros de salud sobre el número de casos de arsenicosis. La Plataforma de evaluación de aguas subterráneas (GAP, por sus siglas en inglés) proporciona información sobre las zonas de alto riesgo. Se recomienda el control de la calidad del agua mediante kits de análisis de arsénico si la GAP o la información sanitaria indican un riesgo elevado. La mayoría de los procesos de eliminación de arsénico producen residuos con alto contenido de arsénico que deben eliminarse adecuadamente (por ejemplo, en vertederos alejados de las fuentes de agua potable). La regeneración de lechos de contacto con álcalis y ácidos puede ser peligrosa y requiere una capacitación adecuada de los operarios, así como equipos de protección personal (gafas, overoles, guantes, botas) y un almacenamiento adecuado.

Costos

El coste indicativo por litro para el tratamiento a granel varía entre USD 8 y USD 120/m³, siendo los más baratos la coagulación y la coprecipitación. El costo depende del tipo de proceso y de la escala y está relacionado con los materiales reales utilizados o reutilizados (por ejemplo, productos químicos o medios filtrantes), la infraestructura (por ejemplo, la planta de tratamiento, el agitador o el horno) y la mano de obra necesaria para producir o regenerar los materiales.

Consideraciones medioambientales y sociales

En el caso de la coagulación/precipitación, el agua tratada que contiene altas concentraciones de sulfatos puede ser inaceptable para los usuarios. La introducción del tratamiento del arsénico a escala comunitaria debe ser participativa desde el principio y comprometer a todas las partes interesadas. Serán necesarias intervenciones de información y cambio de comportamiento (ver X.16) para aumentar la concienciación de la población en las zonas donde no sea así. Los efectos a largo plazo de la intoxicación por arsénico no son evidentes, y los usuarios pueden mostrarse reacios a aceptar el tratamiento si ello conlleva mayores costos. Las soluciones de regeneración o los medios filtrantes saturados suponen un peligro para el medio ambiente y deben eliminarse de forma segura lejos de las fuentes de agua potable o de las tierras utilizadas en la agricultura.