aluminio en el agua

1. DETERMINACION DE ALUMINIO EN EL AGUA POTABLE
DE VALENCIA Y LOCALIDADES CERCANAS
González P. María Emma, Hernández G. Cecilia.
Departamento de Química General Universidad de Carabobo.
Kaehler Juan Carlos.
Departamento de Química Tecnológica. Universidad de Carabobo.
Resumen
El presente trabajo se realizó para determinar las concentraciones de aluminio en muestras de agua potable procedentes de Valencia y localidades cercanas, en un lapso de tiempo comprendido entre marzo y octubre de 1.991.
Las muestras de agua se clasificaron en: tratadas, las que recibieron tratamiento por el INOS, y sin tratar las procedentes de pozos. A su vez, las aguas tratadas se clasificaron en: a) directas, las tomadas directamente del grifo sin pasar por tanques o filtros , b) de tanques, las almacenadas antes de tomar la muestra y c) filtradas, las purificadas a través de cualquier filtro tipo casero.
Para las muestras tomadas directamente se observó que el valor promedio del contenido de aluminio aumentaba progresivamente de marzo a agosto para luego descender, y que durante los meses de junio, julio y agosto, la concentración sobrepasó el valor de 0,3 mg/l, máxima cantidad permitida en Venezuela. Para las muestras procedentes de pozos, durante este lapso se observó un valor promedio que oscilaba alrededor de 0, 028 mg/l.
También se estudió los efectos del almacenaje y filtración en la concentración de aluminio para muestras tomadas en el mismo sitio y en igual fecha, observándose una marcada disminución de la concentración de aluminio..
De igual manera se le hizo un análisis al lodo adherido a los filtros, para ver si se disolvía fácilmente en ácido y de esta manera determinar si el tipo de compuesto en el cual está presente el aluminio en el agua es atacado por los ácidos estomacales.
Se efectuaron experimentos para determinar como la cocción en recipientes de aluminio presenta otra fuente de contaminación con este metal. Además se determinó el efecto de la abrasión al limpiar estos recipientes, como incrementador de la concentración de aluminio en el agua al utilizar éstos.
Resumen Bibliográfico
Por décadas se pensó que el aluminio era uno de los metales menos tóxicos. No fue sino hasta 1970, cuando se puso de manifiesto que la alta concentración de aluminio en el agua de diálisis, estaba relacionada con la presencia de este metal en los tejidos del cerebro y los huesos de dichos pacientes.
El aluminio puede entrar en nuestro organismo a través de alimentos, medicamentos y agua potable. En este último se encuentra debido al tratamiento que se le hace al agua con sulfato de aluminio como floculador y puede aumentar si se le añade flúor, ya que estos dos elementos forman el complejo AlF63-, aumentando la solubilidad total del metal.

2. Normalmente el ser humano no absorbe mucho del aluminio ingerido, pero si la concentración es muy alta, atraviesa la pared intestinal pasando al torrente sanguíneo a través de los ésteres fosfáticos. El aluminio absorbido se acumula en varios tejidos tales como hígado, huesos, cerebro, músculos estriados, además interfiere con el transporte de hierro produciendo un tipo de anemia, también disminuye la absorción del calcio originando dolores, deformaciones y fracturas en los huesos. Pasa al cerebro produciendo enfermedades neurológicas y se considera asociado a la Enfermedad de Alzheimer, la cual produce un proceso degenerativo de la corteza cerebral que conduce a la demencia.
Las últimas investigaciones han asociado la Enfermedad de Alzheimer con la concentración de aluminio presente en el agua potable. Los investigadores piensan que el sulfato de aluminio que se añade al agua para aclararla, puede ser absorbido fácilmente por el cuerpo humano. En investigaciones médicas realizadas en Inglaterra se ha encontrado que los riesgos de contraer la Enfermedad de Alzheimer es 1,5 veces mayor en aquellos sitios donde las concentraciones de aluminio en el agua exceden los 0,110 mg/l. (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 12, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 27, 28, 29).
1. JUSTIFICACIÓN
Los experimentos realizados por científicos en varios países, donde se relaciona la contaminación de aluminio con enfermedades de los huesos y neurológicas, junto con los trabajos realizados en el Laboratorio de Instrumentación Analítica de la Facultad de Ciencias de la Universidad del Zulia (25) y (26), donde se advirtió sobre la baja calidad del agua suministrada por el INOS en el Zulia y se hace referencia a las altas concentraciones de aluminio que presenta, nos animaron a efectuar un estudio del agua suministrada por el INOS a Valencia y localidades cercanas.
2. PARTE EXPERIMENTAL
2.1 METODO COLORIMETRICO PARA LA DETERMINACION DE ALUMINIO
Para determinar la concentración de aluminio en las muestras de agua, se utilizó el método espectrofotométrico descrito por la compañía Merck (13).
La cianina de eriocromo-R (C23H15Na3O9S) es un polvo pardo-rojizo, soluble en agua con un máximo de absorbáncia a 446 nm.
Cuando el colorante se encuentra a pH 2,5 aproximadamente, es capaz de formar un complejo con el aluminio, el cual es estable a pH cercano a 7 y para esto, se estabiliza con una solución reguladora de acetato de amonio. Esto da una laca de color rojo-violeta, la cual se utiliza para la detección del metal y presenta un máximo de absorbancia a 535 nm.
En la determinación del aluminio, la solución ácida del colorante (pH 2,5) se añade a la muestra de agua previamente acidificada con HCl a igual pH, e inmediatamente se eleva el pH hasta 6,5 por adición de la solución reguladora de acetato de amonio. La formación de la laca tarda unos cuantos minutos, resultando el tiempo óptimo para la medida de absorbancia alrededor de los 10 minutos después de añadir la solución reguladora. El complejo de aluminio es inestable a temperaturas mayores de 40°C.
En la determinación del aluminio la interferencia de hierro (III) a pH 5,8-6, se evita reduciéndolo a hierro (II) con ácido ascórbico o tioglicólico aun cuando su concentración sea 100 veces mayor que la del aluminio. El fosfato interfiere a concentraciones mayores de 40 mg/l y el fluoruro a concentraciones mayores de 0,4 mg/l, ya

3. que este ion forma con el ion Al3+ el complejo AIF63- muy estable, por lo que fue necesario controlar las concentraciones de estos iones en las muestras analizadas.
2.2 ELABORACION DE LA CURVA PATRON
Para la elaboración de la curva patrón se prepararon soluciones usando agua bidestilada y concentraciones de 0,024 hasta 0,200 mg/l de aluminio.
El blanco se preparó con la misma mezcla de los reactivos pero sin añadir aluminio.
Las medidas espectrofotométricas muestran una relación lineal entre la concentración y la absorbancia, hasta una concentración de aluminio de 0,200 mg/l. Los valores de absorbancia y concentración encontrados se muestran en la Tabla 1. Se usó un espectrofotómetro Beckman modelo 25.
Para determinar el contenido de aluminio en las muestras de agua, se utilizó un procedimiento similar al empleado en la preparación de las soluciones para la elaboración de la curva patrón. Una vez determinada la absorbancia, con la ayuda de la curva patrón se calculó el contenido de aluminio en cada muestra. A la solución que se utilizó como blanco se le añadió EDTA para evitar la interferencia del aluminio.
TABLA 1
VALORES DE CONCENTRACION DE ALUMINIO Y
ABSORBANCIA PARA LA CURVA PATRON A 535 nm.
Longitud de onda = 535 nm. Absortividad Molar = 78,8 x 103.
Ancho de la celda = 1 cm. Desviación estándar ± 0,011.
2.3 METODOS PARA DETERMINAR: ACIDEZ, FOSFATO, HIERRO, SILICATOS SOLUBLES Y FLUORURO
La acidez de las muestras se determinó con un electrodo de vidrio y medidor de pH Radiometer modelo PHM 62.
El fosfato se determinó colorimétricamente en probeta graduada "Aquamerck" (10).
Para la determinación de silicatos solubles se empleó el sistema "Microquant" (11).
La concentración de hierro total soluble se midió por absorción atómica con llama (Perkin Elmer modelo 460).

4. La concentración de fluoruro se midió potenciométricamente con un electrodo selectivo de iones fluoruro marca Orion y potenciómetro marca Orion.
2.4 METODO DE ANALISIS DEL LODO ADHERIDO A LOS FILTROS CASEROS:
El análisis de las muestras de lodo adherido a los filtros caseros se llevó a cabo de la manera siguiente: las muestras se secaron en una estufa a 120°C, se trataron con HCl 6M, disolviéndose los hidróxidos y carbonatos y quedando la sílice y silicatos como restos insolubles. La determinación de aluminio y hierro en la solución se hizo por absorción atómica con llama.
2.5 TRATAMIENTO DEL MATERIAL UTILIZADO:
El material utilizado, tanto de vidrio como de plástico, se trató con HCl 6M, luego se lavó con agua destilada y enjuagó posteriormente con agua bidestilada.
Las muestras de agua se recogieron en recipientes de plástico tratados también con HCl 6M. Antes de tomar cada muestra, el recipiente se enjuagó varias veces con agua de la misma fuente de origen de la muestra.
2.6 TIPOS DE MUESTRAS
Las muestras de agua se tomaron en distintos sitios de Valencia y en localidades cercanas y se clasificaron en: A) tratadas, las que recibieron tratamiento por el INOS, y B) sin tratar, las provenientes directamente de pozos. A su vez, las aguas del INOS tratadas se clasificaron en: A1) Las directas, tomadas del grifo sin pasar por tanques o filtros, A2) las de tanques, almacenadas antes de tomar la muestra y A3) las filtradas, purificadas a través de cualquier tipo de filtro doméstico.
2.7 RESULTADOS EXPERIMENTALES
Los valores de pH, aluminio, fluoruro, hierro, fosfato y silicato, determinados en las diferentes muestras, se encuentran tabulados en la Tabla 2. En la misma se indican también la procedencia de las muestras y si fue tratada previamente.
La influencia del proceso de filtración del agua en las concentraciones de aluminio, hierro total, fosfato, sílice y el pH, para muestras tomadas en igual fecha en El Pinar y en La Esmeralda, puede observarse en los valores de la Tabla 3 .
Los resultados de los análisis de las muestras provenientes del lodo adherido a los filtros caseros, aparecen en la Tabla 4.
La comparación del contenido de aluminio en muestras de agua procedentes de tanques y muestras tomadas directamente se muestra en la Tabla 5, para muestras tomadas en un mismo sitio y en igual fecha.
Los efectos de la cocción en recipientes de aluminio así como también, los efectos producidos por la abrasión en los procesos de limpieza de éstos se muestra en la Tabla 6. Para el estudio de estos dos efectos, se tomaron dos muestras de agua bidestilada y una muestra de agua suministrada por el INOS. Una de las muestras de agua bidestilada se hirvió durante dos horas en un recipiente de aluminio, luego este recipiente se sometió a un tratamiento abrasivo y se hirvió otra muestra de agua bidestilada durante dos horas. De una manera similar, a otro recipiente de aluminio se le hizo un tratamiento abrasivo y luego se dejó hervir durante dos horas una muestra de agua suministrada por el INOS.

5. TABLA 2
RECOPILACION DE LAS CONCENTRACIONES DE ALUMINIO, FLUORURO, HIERRO (TOTAL), FOSFATO, SILICE Y EL pH, DE LAS MUESTRAS DE AGUA EN VALENCIA Y LOCALIDADES CERCANAS, EN LOS MESES MARZO-OCTUBRE 1991

11. TABLA 3
COMPOSICION DEL AGUA FILTRADA Y SIN FILTRAR DE MUESTRAS TOMADAS EN EL MISMO SITIO, Y EN IGUAL FECHA
TABLA 4
ANÁLISIS DEL LODO PROVENIENTE DE FILTROS CASEROS
Resto sílice y silicatos insolubles.
TABLA 5
DIFERENCIA EN EL CONTENIDO DE ALUMINIO EN EL AGUA SUMINISTRADA POR EL INOS, TOMADA DIRECTAMENTE Y ALMACENADA EN TANQUE, PARA MUESTRAS DE UN MISMO SITIO Y EN IGUAL FECHA.
TABLA 6
CONTAMINACION CON ALUMINIO, POR EFECTO DE LA ABRASION Y LA COCCION EN RECIPIENTES DE ESTE METAL.

12. TABLA 7
LIMITES DE TOLERANCIA EN EL AGUA POTABLE.
3. CONCLUSIONES
Los límites de tolerancia en el agua potable en Venezuela, según Gaceta Oficial (14), se presentan en la Tabla 7 y fueron utilizados como referencia para comparar las concentraciones obtenidas experimentalmente.
Al comparar los valores de la concentración de aluminio entre las muestras de agua tomadas directamente y las almacenadas en tanques (Tabla 5), nos encontramos que estas últimas presentan valores menores que las que se tomaron directamente del grifo. Esto demostraría que en el proceso de purificación del agua por parte del INOS, no se emplea el tiempo suficiente para que actúen los floculantes y así la sedimentación de las partículas en suspensión sea completa, antes de bombear el agua a los usuarios.
En general las muestras provenientes de pozos son más alcalinas que las tratadas, y con respecto a la cantidad de aluminio, las aguas de pozos presentan valores menores a 0,1 mg/l.
En algunas muestras, como las del Hospital Carabobo en algunos meses, la concentración de aluminio excede el valor promedio para otras muestras de pozos, pero si se observa que la concentración de silicato corresponde a valores de aguas tratadas, se deduce que en ese sitio el agua suministrada es tratada y de pozo. El valor promedio en la concentración de aluminio para las muestras tomadas directamente, va aumentando desde el mes de marzo hasta alcanzar un máximo en agosto para luego descender, mientras que en las de pozos la concentración se mantiene más o menos constante. De esto concluimos, que los valores elevados en la concentración de aluminio se producen durante el proceso de purificación del agua y que ese incremento progresivo de marzo a agosto, se debe a la necesidad de aumentar la cantidad de clarificante porque, debido a las lluvias, el agua está más turbia durante esos meses.
La mayor parte del aluminio añadido en la purificación se elimina, si en el tratamiento existe un buen proceso para la sedimentación y de esta manera la cantidad de aluminio residual alcanza valores que caen dentro del límite permitido por la Organización Mundial de la Salud de 0,1 mg/l, valor tres veces menor que el establecido en Venezuela.
La concentración de fluoruro en las muestras de aguas tratadas y las provenientes de pozos no presenta mucha diferencia, de donde se concluye que el contenido de este ion en las muestras analizadas está presente en el agua probablemente como contaminación natural y no es añadido por el INOS. Algo similar sucede con el contenido de hierro, cuyos valores son los mismos para los dos tipos de muestras.
Las concentraciones de fosfato en las muestras de pozos son bastante más elevadas que en las tratadas y llegan a alcanzar un valor de 9 mg/l, mientras que en las tratadas el valor oscila alrededor de 3 mg/l. La gran cantidad de fosfato en las aguas de pozos podría provenir del tipo de suelo y por la contaminación con fertilizantes

13. fosfatados utilizados en las zonas agrícolas cercanas. El sulfato de aluminio añadido al agua durante su tratamiento disminuye la concentración de fosfato.
Al hacer un análisis de la Tabla 3 se observa la gran disminución en la concentración de los iones, en especial del aluminio, al pasar el agua por un filtro casero. Estos resultados, comparados con los de los análisis de los lodos adheridos a los filtros (Tabla 4), nos lleva a concluir que el aluminio en el agua está en gran parte en forma de flóculos en suspensión con partículas suficientemente grandes que no pueden atravesar la placa porosa de los filtros domésticos. Esto significa que el aluminio total determinado en el agua está parcialmente en forma disuelta y parcialmente en forma de flóculos en suspensión. Por esa razón es posible encontrar valores muy elevados, como en el caso de Lomas del Este 1,147 mg/1, Michelena (1) 1,780 mg/1, Ciudad Alianza 1,080 mg/l.
Al observar la Tabla 5, se pone de manifiesto como al dejar almacenada el agua por cierto tiempo antes de su consumo, la concentración de aluminio disminuye. Esto concuerda con las observaciones anteriores y se explica debido a la sedimentación del aluminio que se encuentra en forma coloidal. En la tabla 5 también se puede observar que esta disminución no es un valor constante, dado que la sedimentación es función del tiempo que se deja el agua en reposo. Si se aumenta el tiempo de sedimentación la concentración de aluminio residual disminuye considerablemente.
La Tabla 6 muestra como la cocción de los alimentos en recipientes de aluminio constituye una fuente de contaminación con este elemento, y dicha contaminación se incrementa notoriamente si en la limpieza previa se utiliza algún tratamiento abrasivo. Cuando se usa un tratamiento de este tipo la cantidad de aluminio que pasa al agua es más del doble, que la que pasa cuando se usa uno que se le ha dejado un tiempo para que se forme la cubierta protectora de óxido de aluminio.
4. RECOMENDACIONES
Del análisis de los resultados experimentales se concluye, que los valores elevados en la concentración de aluminio presente en el agua provienen del sulfato de aluminio utilizado como floculante, para precipitar las impurezas en el proceso de clarificación. Pero también se encuentra que si el agua se deja un tiempo en reposo, como ocurre si se almacena en tanques antes de su uso, la concentración de aluminio disminuye considerablemente hasta alcanzar valores menores que el límite de tolerancia (Tabla 7).
De aquí que se recomienda al INOS que en el proceso de purificación del agua, se aumente el tiempo de floculado, para así permitir una mayor precipitación de los hidróxidos coloidales y, por consiguiente, a una disminución de la cantidad de aluminio residual en el agua potable.
A los consumidores se les recomienda el uso de tanques y de filtros domésticos para disminuir la cantidad de aluminio y de iones en el agua.
A los usuarios de recipientes de aluminio se le recomienda no cocinar en éstos alimentos acídicos, porque atacan al aluminio disolviéndolo y por consiguiente aumentando la contaminación con este metal. Al limpiar los recipientes no deben someterse a tratamientos abrasivos para evitar desprenderles la película protectora de óxido de aluminio y de esta manera disminuir la contaminación, y en caso de que este tratamiento sea necesario, dejar un tiempo sin usarlo para que se forme de nuevo la película de óxido de aluminio.
A los pacientes que sufren de osteoporosis se les recomienda filtrar el agua y en lo posible, no utilizar recipientes de aluminio, ya que uno de los efectos de la contaminación con este metal, como se dijo anteriormente, es la sustitución del ion calcio por el ion aluminio en el tejido óseo, produciendo mayor

14. fragilidad ósea. Lo mismo se le recomienda a los pacientes sometidos a diálisis, ya que el agua de diálisis contiene aluminio y debe evitarse ingerir adicionalmente este metal por vía oral.
5. RECONOCIMIENTO
A los Técnicos y Profesores del Laboratorio de Química Analítica de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Carabobo.
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