referencia sobre los metales pesados en el campo de la ingenieria civil parte sanitaria

1. REYES BONILLA F.
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS
CARRERADE INGENIERÍACIVIL
OPTATIVA ORIENTACION 5
(QUIMICA SANITARIA)
TRATAMIENTOS DE METALES PESADOS EN LA
AGUAS DE CONSUMO. EFLUENTES INDUSTRIALES
DOCENTE:
ING. JUDITH CHALEN MSC.
ALUMNO:
REYES BONILLA FERNANDA ELIZABETH
CI ONLINE
GUAYAQUIL - ECUADOR
2021 – 2022

2. REYES BONILLA F.
INTRODUCCION
Los elementos metálicos, debido a que están presentes en los ecosistemas acuáticos a muy
baja concentración, son denominados elementos traza. Algunos son nutrientes esenciales para
las plantas y los animales, micronutrientes (como Mn (Manganeso), Mo (Molibdeno), Cu
(Cobre), Co(Cobalto), Zn (Zinc), Se (Escandio) y V (Vanadio)) mientras que otros elementos
(como el Ni (Níquel), Sn (Estaño) y Cr (Cromo)) son esenciales únicamente para los animales,
pero cuando estos elementos están presentes en sistemas ambientales a concentraciones
superiores a ciertos niveles, debido a desequilibrios naturales o por introducción antropogénica,
pueden ser tóxicos para los seres vivos (Domenech & Peral, 2008).
Otro término enla clasificación de los metales, es el de los metales pesados, refiriéndose a
aquellos metales que causan un impacto ambiental debido a su toxicidad y cuya propiedad
principal es tener una densidad aproximadamente superior a 6 g/cm3 exceptuando al Ti
(Titanio) (4,5 g/cc) pero tambiénconsiderado como metal pesado yal As, que aunque es un no
metal, presenta una alta densidad de 5,7 g/cm3, por lo que se considera un metal pesado,
además de otras propiedades de carácter ambiental (Baird, 2001; Domenech & Peral, 2008;
O’Connell, et al., 2008).
La implementación de metales en los procesos industriales ha permitido que grandes
concentraciones de metales pesados potencialmente tóxicos sean emitidos a la atmósfera y
vertidos en los ambientes acuáticos y terrestres (Fu & wang, 2011. O’Connell, 2008).
En el medio hidrosferico, cantidades cercanas a 109 Kg/año de metales traza se han
vertido, siendo las aguas residuales de origen domésticas, las plantas térmicas, las fundiciones
y las aceñas, las principales fuentes de emisión; el orden de flujos de emisión o cargas
contaminantes de metales a la hidrosfera corresponde a Mn> Zn> Cr > Pb (Plomo) > Ni ≈ Cu
> Se (Selenio) ≈ As (Arsénico) > Sb (Antimonio) >V ≈ Mo ? Cd (Cadmio) > Hg (Mercurio)
(Domenech & Peral, 2008).

3. REYES BONILLA F.
DESARROLLO
Metales pesados
¿Qué es?
Los metales pesados sonungrupo de elementos químicos que presentan una densidad alta.
Sonen general tóxicos para los seres humanos y entre los más susceptibles de presentarse en el
agua destacamos mercurio, níquel, cobre, plomo y cromo.
¿Cómo se produce la contaminación por metales pesados en el agua?
El incremento de concentraciónenlas aguas de estos compuestos se debe principalmente a
contaminación puntual de origen industrial o minero. Los lixiviados de vertederos o vertidos
de aguas residuales pueden ser asimismo una fuente de contaminación. Hay que señalar
también que en algunos casos existen aguas que sufren un proceso de enriquecimiento natural
en metales pesados al atravesar acuíferos formados por rocas que los contienen en su
composición.
¿Cuáles son los límites fijados para la presencia de metales pesados en el agua de
consumo humano?
Los metales pesados son, en general, tóxicos para los seres humanos, y además su
característica de ser bio-acumulativos (no pueden ser eliminados por el cuerpo) provoca que
las concentraciones permitidas en el agua de consumo humano por la legislación vigente (RD
140/03) sean muy pequeñas.
Al tratarse de varios elementos, mostraremos a modo de ejemplo una lista con los límites
establecidos en el agua de consumo humano para los principales metales pesados:
Arsénico: 10 microgramos/l
Cobre: 2 miligramos/l
Plomo: 10 microgramos/l
Cromo: 50 microgramos/l
Cadmio: 5 microgramos/l
Mercurio: 1 microgramos/l
Níquel: 20 microgramos/l
Actualmente los niveles de materiales pesados en el agua se mantienen por debajo de los
límites legales, que se consideran seguros para el consumo humano. Los efectos más
preocupantes son medioambientales, ya que la calidad del agua afecta al equilibrio de los
ecosistemas.

4. REYES BONILLA F.
¿Cómo puede evitarse la presenciade altas concentraciones de metales pesados en el
agua?
Hay que señalar que la presencia de estos elementos es muy poco habitual y de aparecer lo
hacen mediante trazas, es decir, en concentraciones muy por debajo del límite legal estipulado
para aguas de consumo humano.
Como fuente de abastecimiento se utilizan, siempre que sea posible, captaciones que en
origen cumplen con el límite de concentración establecido por la legislación vigente al
respecto. Sin embargo, existen zonas en la que esto no puede hacerse, debido a la presencia
generalizada de una concentración elevada de algún metal pesado en las aguas
subterráneas/superficiales de esa área. En esos casos se realiza un tratamiento secundario
permitido por la autoridad sanitaria que elimine el metal.
Los metales pesados en el agua potable más comunes
Algunos de los metales pesados que pueden estar presentes en el agua son:
MERCURIO
Muchos habrán oído sobre el riesgo para la salud de consumir pescado azul como el
salmón, el atún o el pez espada en grandes cantidades. Esto es porque, al ser, por su tamaño,
uno de los últimos eslabones de la cadena alimentaria marina, acumulan el mercurio de los
pescados pequeños que depredan.
Aunque el uso industrial del mercurio está prohibido enEuropa, su herencia de años de uso
todavía sigue viva. Además, este puede llegar al agua a través de la quema de combustibles
sólidos, como el carbón o la madera, tanto industrial (generación de energía, producción de
metales o de cemento, etc.) como doméstica. Estas cantidades de mercurio que se liberan al
ambiente llegan al agua por medio de la lluvia. Actualmente, los océanos contienen un 200%
más de mercurio de lo que es natural, y la atmósfera un 500%, tal como indica este artículo.
Los efectos negativos del mercurio en la salud se centran especialmente en embarazadas y
niños, ya que la exposición a este metal se puede producir enel útero. Cada año casi 2 millones
de niños nacen con unos niveles de mercurio superiores a los recomendados.
Su disminución hasta niveles naturales depende de medidas como la promoción del uso de
energías limpias que no dependan de la combustión de carbón como es el caso de la
electricidad y de su erradicación en procesos industriales, todavía habituales en muchas partes
del mundo.
PLOMO

5. REYES BONILLA F.
El plomo se ha utilizado ampliamente en la fabricación de tuberías y materiales de
soldadura, entre otros, al ser un material muy blando, y aunque se prohibió al descubrir que se
bioacumulaba en el cuerpo humano, provocando problemas en el cerebro y el sistema
nervioso, problemas de fertilidad en hombres, daño en los riñones y un incremento de la
presión sanguínea, entre otros.
Así como el mercurio, las embarazadas y los niños son más vulnerables al plomo porque
puede entrar en el feto a través de la placenta, y causar problemas en el sistema nervioso y el
cerebro.
Su erradicación depende, entre otros, de la sustitución de tuberías que todavía perviven en
los hogares, que fuerzan una exposición continuada a este metal, y de su reducción en la
industria, por ejemplo, en la fabricación de baterías.
Así como el mercurio, las embarazadas y los niños son más vulnerables al plomo porque
puede entrar en el feto a través de la placenta, y causar problemas en el sistema nervioso y el
cerebro.
Su erradicación depende, entre otros, de la sustitución de tuberías que todavía perviven en
los hogares, que fuerzan una exposición continuada a este metal, y de su reducción en la
industria, por ejemplo, en la fabricación de baterías.

6. REYES BONILLA F.
CADMIO
El cadmio es un material usado en la industria para la fabricación de pigmentos que se usan
en el textil, el galvanizado de metales, las pinturas, las artes gráficas y el papel, de baterías de
níquel-cadmio o de plásticos como el PVC, y también es un subproducto resultante de la
fundición de plomo y zinc en la industria minera.
Aunque cada vez llega menos cadmio al agua debido a las regulaciones existentes, este
puede llegar al agua por medio de las aguas residuales provenientes de hogares e industrias y
de las aguas superficiales tras el vertido de residuos fertilizantes contaminados. Sin embargo,
este metal llega al cuerpo humano mayoritariamente a través de los alimentos que lo
bioacumulan más, como champiñones, mariscos o cacao, entre otros. También entra en el
organismo por el humo del tabaco.
El cadmio está considerado un cancerígeno, ataca fundamentalmente a los riñones, donde
perjudica el sistema de filtración y provoca que se excreten proteínas esenciales y azúcares.
Esto puede desembocar en fracturas de huesos, daños al sistema inmunológico y nervioso y
problemas de fertilidad, entre otros.
Reducir los límites de cadmio en el aire, el agua y los suelos depende de acciones
individuales, como dejar de fumar o reducir el consumo de alimentos que lo contienen en
grandes cantidades, reciclar este metal y reducir su uso en la industria, promover condiciones
de trabajo saludables para personas que trabajan en fábricas que lo usan, etc.
CROMO
El cromo, como el cadmio, se usa en una gran cantidad de industrias, especialmente las
que usan pigmentos y las que lo usan como aditivo, como es el caso de la industria peletera y
de los plásticos. Llega al agua, por lo tanto, a través de su vertido a los ríos, además de a través
del aire por combustión y después por la lluvia.
El cromo puede causar problemas en la piel y respiratorios, así como daños en el hígado y
el sistema inmunológico, entre otros, cuando se altera y se transforma en Cromo VI.
Este metal puede reducirse con la aplicación de procesos de prevención de la
contaminación en las industrias y su reciclado. La apuesta por energías limpias que no
dependan de la combustión de carbón también minimiza la presencia de Cromo en el aire que
pueda terminar en el agua.
ARSÉNICO
El arsénico es uno de los metales pesados que más intoxicaciones provocan. Se emite al
medio ambiente como consecuencia de procesos industriales como la fundición de cobre, zinc
y plomo o la fabricación de productos químicos y lentes.

7. REYES BONILLA F.
Su vertido como residuo de estas actividades a los ríos expone a las especies marinas que
ingerimos como los mariscos o el bacalao, así como productos agrarios que tienen un especial
contacto con el agua, como el arroz.
El arsénico en su forma inorgánica puede causar efectos en la salud como la irritación del
sistema digestivo, afectación en la sangre y en el sistema respiratorio, problemas en la piel, así
como daños en el sistema reproductivo, entre otros.
Los niveles de arsénico enel agua pueden reducirse básicamente mediante la sustitución de
fuentes de abastecimiento como aguas subterráneas por otras conniveles más bajos de arsénico
y establecer sistemas de eliminación doméstica o centralizada de este metal y asegurar que el
agua que consumimos ha recibido un tratamiento de residuos adecuado.
Procesos industriales
El arsénico se utiliza industrialmente como agente de aleación, y también para el
procesamiento de vidrio, pigmentos, textiles, papel, adhesivos metálicos, protectores de la
madera y municiones. El arsénico se emplea asimismo en los procesos de curtido de pieles y,
en grado más limitado, en la fabricación de plaguicidas, aditivos para piensos y productos
farmacéuticos.
- Tabaco
Las personas que fuman tabaco también pueden estar expuestas al arsénico inorgánico que
contiene el tabaco natural, ya que las plantas de tabaco absorben esencialmente el arsénico
presente de forma natural en el suelo. Por otro lado, el riesgo de exposición al arsénico era
mucho mayor hace unos años, cuando había costumbre de tratarlas con insecticidas a base de
arseniato de plomo.

8. REYES BONILLA F.
 TÉCNICAS DE TRATAMIENTO PARA REMOCIÓN DE METALES
PESADOS EN AGUAS RESIDUALES
La clasificación de las técnicas de tratamiento de metales pesados en las aguas
residuales depende de diferentes factores, en este documento se han clasificado como
convencionales, refiriéndose a las técnicas que habitualmente se emplean para la
remoción de estos contaminantes y las no convencionales, aquellas que corresponden a
procesos innovadores para la eliminación de metales en aguas residuales generalmente
de origen industrial.
Técnicas convencionales
1. Filtración por Membrana
Esta tecnología presenta altas eficiencias, requiere poco espacio, no es selectiva y es
de fácil operación, pero genera una gran cantidad de lodos que contienen metales. Se
emplea en procesos para el tratamiento de agua potable, aguas residuales industriales y
en menor medida aguas residuales domésticas. Las membranas pueden clasificarse de
acuerdo a diferentes características como su peso molecular de corte, material de la
membrana (sintéticos o polímeros naturales modificados, acoplados y estructurados),
permeabilidad y solubilidad del soluto y el solvente en la película, superficie y espesor
activo de la película, así como la carga de su superficie (Taylor &Wiesner, 2002).
La separación por membrana se emplea comúnmente para tratar y recuperar sales
metálicas de residuos generados en procesos galvanoplásticos, en el reciclaje de aceites,
en la producción alimentos y bebidas y en la explotación y producción de hidrocarburos
(Nemerow & Dasgupta, 1998; Ji, 2015).
1.1. Electrodiálisis.
Es una técnica de descontaminación que puede remover componentes iónicos de
soluciones acuosas empleando membranas permeables selectivas en un campo eléctrico
constante (Guastalli, et al, 2004).
Esta técnica tiene la capacidad de remover iones contaminantes cargados de hasta
0,0001 pm, mediante hojas o laminas porosas de resinas de intercambio iónico con una
baja permeabilidad relativa para el agua (Taylor & Wiesner, 2002).

9. REYES BONILLA F.
1.2. Osmosis Inversa.
Es un proceso de permeación a través de membrana para la separación por difusión
controlada o cribado. Tiene la capacidad de seleccionar elementos de tan solo 0.0001
mm, lo que le otorga un amplio abanico de capacidades de tratamiento. (Nemerow &
Dasgupta,1998).

10. REYES BONILLA F.
1.3.Nanofiltración.
Es una técnica de tratamiento de agua relativamente reciente que utiliza membranas
con poros muy pequeños (<1 nm) y requiere presiones de funcionamiento en el rango de
10-50 bar. Por lo tanto, las membranas empleadas para la nanofiltración son capaces de
retener especies neutras con peso molecular <200-300 g/mol, y también para rechazar
iones inorgánicos por un mecanismo de exclusión por tamaño en combinación con las
interacciones electrostáticas entre los iones y la membrana cargada, presenta mayor
rechazo de iones di valentes y menor rechazo de iones monovalentes, la presión de
funcionamiento más baja, mayor flujo y menor consumo de energía en comparación con
la osmosis inversa (González, etal; 2006). Estas características recomiendan la
nanofiltración como una tecnología prometedora e innovadora que puede ser
ampliamente aplicada en el agua potable y el tratamiento de efluentes industriales.

11. REYES BONILLA F.
1.4. Ultrafiltración.
La ultrafiltración es un proceso de fraccionamiento selectivo utilizando presiones
de hasta 145 psi (10 bares). La ultrafiltración se utiliza ampliamente en el
fraccionamiento de leche y suero, yen fraccionamiento proteico. Concentra sólidos en
suspensión y solutos de peso molecular mayor a 1000 urnas. El permeado contiene
solutos orgánicos de bajo peso molecular y sales (Alka, et 2012)
2. Intercambio Iónico
Es el proceso a través del cual los iones en solución se transfieren a una matriz
sólida que, a su vez liberan iones de un tipo diferente, pero de la misma carga. El
intercambio iónico es un proceso de separación física en la que los iones intercambiados
no se modifiquen químicamente. Las principales ventajas de intercambio iónico son la
recuperación del valor del metal, la selectividad, menos volumen de lodos producidos y
la reunión de las especificaciones de descarga estrictas (Zewail & Yousef, 2015).

12. REYES BONILLA F.
2.1.Adsorción (Convencional).
La técnica presenta remoción de una amplia variedad de contaminantes, alta
capacidad, cinética rápida y posiblemente selectiva dependiendo de adsorbente de lo
cual también depende su rendimiento, básicamente por la estructura física del mismo
(Liu & Lee, 2014). Los carbones activados, arcillas, biopolímeros, Zeolitas, perlas de
sílice y plantas o desechos lignocelulósicos son algunos de los adsorbentes,
generalmente con procesos variados de modificación química (Wan Ngah, et al, 2011),
comúnmente empleados para remover colorantes iónicos, metales pesados, materiales
radioactivos entre otros contaminantes orgánicos e inorgánicos generados por diferentes
tipos de industrias (Osei Boamah, etal, 2015).
2.1.1 Carbón Activado,
ha demostrado ser un adsorbente eficiente para la eliminación de una amplia
variedad de contaminantes orgánicos e inorgánicos presentes en el medio ambiente
acuático. Debido a sus áreas superficiales porosas que van desde 500 hasta 1.500 m2/ g,
así como la presencia de un amplio espectro de superficie funcional que la hace
accesible a diferentes reactivos (Kamib, etal; 2014).

13. REYES BONILLA F.
2.1.2 Nanotubos de carbono.
Han despertado una amplia atención como un nuevo tipo de adsorbentes debido a
su capacidad excepcional para la eliminación de diversos contaminantes inorgánicos y
orgánicos, y radionucleidos a partir de grandes volúmenes de aguas residuales. Esta
revisión resume (Tabla 9) algunas condiciones en que se han empleado los nanotubos de
carbono y sus propiedades relacionadas con la adsorción de diversos metales pesados en
soluciones acuosas (Ren,etal; 2011).

14. REYES BONILLA F.
Análisis de potabilidad
La potabilidad del agua para determinar sus cualidades de
salubridad, calidad y limpieza sanitaria y así evitar posibles riesgos para la salud en su
consumo. Algunos ejemplos de parámetros que analizamos son:
- Olor
- Sabor
- Turbidez
- Color
- Conductividad
- E. coli
Análisis de aguas residuales y subterráneas
Comprobamos, diferentes parámetros en las aguas residuales según su origen
(industriales, urbanas, agrícolas), para garantizar su correcto vertido controlando las
cargas contaminantes. Algunos ejemplos son:
- DQO (demanda química de oxígeno)
- Amoníaco
- Sólidos sedimentables
- Nitrógeno total
- MI (materias inhibidoras)
Análisis de piscinas y otras aguas recreativas
Analizamos el agua de piscinas al ser rellenadas, ya que tras cambios ambientales
como lluvia (que provoca una gran concentración de partículas) o calor (que provoca la
evaporación del agua) la proporción de agua tratada y de nueva reposición varía y por lo
tanto su composición en cloro, pH, etc. también varía.
 pH
 Cloro
 Escherichia coli
 Staphylococcus aureus
 Pseudomonas aeruginosa.

15. REYES BONILLA F.
CONCLUSION
Es necesario establecer sistemas de vigilancia de las aguas de consumo humano,
para garantizar que los valores de metales pesados presentes en ellas se mantienen por
debajo de los límites legales. Para eso las analíticas periódicas son fundamentales.
Algunos de los métodos de laboratorio más comunes para detectar metales pesados en el
agua usan parámetros fisico-químicos como el pH, la temperatura, el oxígeno disuelto,
los cloruros, los nitratos, la materia en suspensión, etc., y métodos instrumentales o
colorimétricos, usando técnicas analíticas como la espectrofotometría de absorción y la
de emisión atómica.

16. REYES BONILLA F.
BILBLIOGRAFIA
 (18 de junio de 2018). Obtenido de
https://www.dane.gov.co/files/investigaciones/pib/ambientales/cuentas_ambientales/cue
nta s-residuos/ Bt-Cuenta-residuos-2016p.pdf
 https://journalusco.edu.co/index.php/iregion/article/view/710/1359 .
 (23 de enero de 2017 ) . obtenido de https://www.facsa.com/metales-
pesados/
 (Equipo de comunicación Aconsa 23 de septiembre de 2020). Obtenido de
https://aconsa-lab.com/metales-pesados-en-el-agua-potable/