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CONTAMINANTES EMERGENTES EN DIFERENTES MATRICES DE AGUAS Y
TRATAMIENTOS ALTERNATIVOS PARA SU ELIMINACIÓN
DANIELA MADERA LÓPEZ
MARÍA FERNANDA VILORIA SOTO
DIRECTOR
BASILIO DÍAZ PONGUTÁ M.Sc.
UNIVERSIDAD DE CÓRDOBA
FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
MONTERÍA- CÓRDOBA
2020
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CONTAMINANTES EMERGENTES EN DIFERENTES MATRICES DE AGUAS Y
TRATAMIENTOS ALTERNATIVOS PARA SU ELIMINACIÓN
MONOGRAFÍA PRESENTADA COMO REQUISITO PARA OBTENER EL
TÍTULO DE QUÍMICO
DANIELA MADERA LÓPEZ
MARÍA FERNANDA VILORIA SOTO
DIRECTOR
BASILIO DÍAZ PONGUTÁ M.Sc.
UNIVERSIDAD DE CÓRDOBA
FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
MONTERÍA- CÓRDOBA
2020
3
NOTA DE ACEPTACIÓN
___________________________________
Director del trabajo de grado
Basilio Díaz Pongutá, M. Sc.
Dpto. de Química, Universidad de Córdoba
___________________________________
Jurado del trabajo de grado
Mauricio Rafael Lora Agamez, M. Sc.
Dpto. de Química, Universidad de Córdoba
___________________________________
Jurado del trabajo de grado
Diana Marcela Ossa Henao, M. Sc., Dr. Sc.
Dpto. de Química, Universidad de Córdoba
Montería, noviembre de 2020.
4
AGRADECIMIENTOS
Agradecemos primeramente a Dios por darnos la fortaleza en los momentos de dificultad,
A nuestros padres por apoyarnos, por confiar y creer en nosotras, sin sus concejos,
esfuerzos y dedicación esto no fuera posible. Esto es por y para ustedes.
A nuestro profesor Basilio Díaz por ser nuestro guía y haber compartido sus conocimientos
a lo largo de nuestra carrera, por su paciencia y esfuerzo logrando que esta investigación
fuera posible.
A nuestros amigos que fueron indispensable en nuestra carrera, logrando que todos
fuéramos un gran equipo para superar todos y cada uno de obstáculos que se los
presentaron a lo largo de todos estos años.
A toda nuestra familia por compartir con nosotras este sueño.
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Tabla de contenido 1. INTRODUCCIÓN .............................................................................................................. 10
2. OBJETIVOS....................................................................................................................... 13
2.1. OBJETIVO GENERAL ............................................................................................. 13
2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS: ................................................................................... 13
3. MATERIALES Y METODOS........................................................................................... 14
4. DESARROLLO DEL TEMA ............................................................................................ 15
4.1. CAPITULO I: GENERALIDADES DE LOS CONTAMINANTES EMERGENTE 15
4.1.1. Ejemplo de contaminantes emergentes .................................................................. 18
4.1.2. TIPOS DE CONTAMINANTES EMERGENTES ................................................ 19
4.1.2.1. Fármacos y productos de higiene personal ..................................................... 20
4.1.2.2. Retardantes de llama bromados ..................................................................... 23
4.1.2.3. Surfactantes ..................................................................................................... 24
4.1.2.4. Parafinas cloradas ........................................................................................... 25
4.1.2.5. Productos para el tratamiento de aguas ......................................................... 25
4.1.2.6. Plaguicidas ....................................................................................................... 26
4.1.2.7. Drogas Ilícitas .................................................................................................. 27
4.1.3. PRINCIPALES FUENTES Y RUTAS DE LOS CONTAMINANTES
EMERGENTES ..................................................................................................................... 28
4.1.3.1. Fuentes............................................................................................................. 28
4.1.3.2. Rutas ................................................................................................................ 29
4.2. CAPITULO II: NORMATIVA ...................................................................................... 30
4.2.1. Regulación y clasificación ....................................................................................... 30
4.2.2. Regulación de aguas residuales hospitalarias ........................................................ 32
4.2.3. Regulación internacional ........................................................................................ 34
4.2.3.1. ALEMANIA .................................................................................................... 36
4.2.3.2. FRANCIA ........................................................................................................ 38
4.2.3.3. SUIZA .............................................................................................................. 38
4.2.3.4. ESTADOS UNIDOS ........................................................................................ 39
4.2.3.5. AUSTRALIA ................................................................................................... 40
4.2.4. REGLAMENTACIÓN DE LA LEY DE PROTECCIÓN AMBIENTAL
CANADIENSE Y AUSTRALIANA Y EL MINISTERIO DE SALUD DE JAPÓN ............ 42
6
4.2.5. LATINOAMÉRICA ............................................................................................... 42
4.2.5.1. COLOMBIA .......................................................................................................... 44
4.3. CAPITULO III: CONTAMINATES EMERGENTES EN DIFERENTES MATRICES
AMBIENTALES. ....................................................................................................................... 46
4.3.1. CONTAMINANTES EMERGENTES EN BIOTA ACUÁTICA .......................... 46
4.3.1.1.1. Recolección de muestras y pretratamiento ..................................................... 48
4.3.1.2.2. Extracción ....................................................................................................... 50
4.3.1.2.3. Muestras líquidas ............................................................................................ 51
4.3.1.2.4. Muestras sólidas .............................................................................................. 52
4.3.1.2.5. Limpieza .......................................................................................................... 54
4.3.1.2.6. Determinación ................................................................................................. 56
4.4. CONTAMINANTES EMRERGENTES EN AGUAS RESIDUALES ...................... 58
4.4.1. ANÁLISIS DE CONTAMINATES EMERGENTES .............................................. 60
4.4.1.1. Recolección de muestra.......................................................................................... 60
4.4.1.2. Extracción .............................................................................................................. 60
4.4.2. Determinación ........................................................................................................... 60
4.5. CONTAMINATES EMERGENTES EN AGUA POTABLE .................................... 69
4.5.1. MÉTODOS DE ANÁLISIS ................................................................................ 70
4.6. CAPÍTULO IV: CONTAMINATES EMERGENTES EN LATINOAMÉRICA ........ 74
4.6.1. Principales contaminantes estudiados ................................................................ 77
4.6.1.2. Contaminantes emergentes en aguas residuales (drenaje urbano) ................ 79
4.6.1.3. Agua potable.................................................................................................... 81
4.6.1.4. Agua superficial .............................................................................................. 83
6. DISCUSIONES .................................................................................................................. 91
7. CONCLUSIONES .............................................................................................................. 98
8. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS............................................................................. 100
7
LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Representación conceptual del origen de contaminantes emergentes (CEs)
Figura 2. Focos de los disruptores endocrinos
Figura 3. Ruta y origen de los compuestos farmacéuticos en las aguas
Figura 4. Ejemplo retardantes de llama bromados
Figura 5. Rutas que siguen los pesticidas
Figura 6. Fuentes y ciclo de vida de los contaminantes emergentes.
Figura 7. Ruta de entrada de los contaminantes emergentes
Figura 8. Regulación de contaminantes en Latinoamérica
Figura 9. Ruta de los contaminantes emergentes a la biota acuática.
Figura 10. Distribución de investigaciones publicadas sobre contaminantes emergentes en
América Latina.
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LISTA DE TABLAS
Tabla 1. Ejemplos de los contaminantes explicados
Tabla 2. Comparación de la regulación de contaminantes emergentes en los Estados
Unidos y la Unión Europea
Tabla 3. Principales contaminantes en aguas residuales
Tabla 4. Principales tecnologías de procesos de oxidación avanzada
Tabla 5. Ventajas y desventajas de los procesos de oxidación avanzada
Tabla 6. Clasificación de las membranas
Tabla 7. Ventajas y desventajas de los biorreactores con membranas.
Tabla 8. Contaminantes emergentes estudiados en Latinoamérica.
Tabla 9. Concentración de contaminantes encontrados en agua residual
Tabla 10. Concentración de contaminantes encontrados en agua potable.
Tabla 11. Concentración de contaminantes encontrados en agua superficial.
Tabla 12. Concentración de contaminantes encontrados en plantas de tratamiento de agua
potable.
9
RESUMEN
Durante décadas los contaminantes emergentes (CE) han pasado desapercibido debido a las
bajas concentraciones en las que se encuentran en el medio, pero que, en estos últimos años
han despertado un gran interés por ser sustancias toxicas que en su mayoría son vertidos al
medio acuático, como suele pasar con los plaguicidas, productos de uso personal,
metabolitos de fármacos y drogas, entre otros. Por esto se ha hecho necesario desarrollar e
implementar nuevas tecnologías para el tratamiento de aguas y eficientes para su
eliminación. El siguiente trabajo tuvo como objetivo recopilar información asociada a
contaminantes emergentes en agua potable, residual y biota acuática; así mismo, de
métodos de tratamiento, degradación y análisis químico, revelando así, información útil
para futuras investigaciones en Colombia. Para ello, se realizó una recopilación
bibliográfica a través del uso de bases de datos como: Reaxys y Science Direct, con una
ventana de observación de cinco años (2015 hasta 2020). Como resultado de esta
investigación se obtuvo bases para la orientación de proyectos de investigación, monitoreo,
distribución y concentración de las sustancias emergentes.
PALABRAS CLAVE: medio acuático, sustancias toxicas, fármacos, aguas, tratamientos.
10
1. INTRODUCCIÓN
El agua es un recurso natural imprescindible para la vida y el sostenimiento del medio
ambiente, tanto los animales como las plantas la necesitan, así mismo, las actividades
humanas como la agricultura, la industria o la producción eléctrica, también requieren del
uso de este vital líquido, sin ella nuestro planeta no tendría vida. Para los seres humanos es
muy importante, ya que, constituye el 70% de nuestro cuerpo y la usamos diariamente
durante todo nuestro ciclo de vida. A pesar que todos los seres vivos dependemos del agua,
el rápido desarrollo humano y económico tanto el uso inadecuado que se ha hecho de ella
como medio de eliminación, han ocasionado con el paso de los años un alarmante deterioro
en las fuentes de agua del planeta.
Todos los días, las industrias, la agricultura y la población en general utilizan agua y
liberan compuestos que terminan su recorrido en las aguas residuales y posteriormente
después de procesos de limpieza y desinfección acaban en ríos y mares. De hecho, las
prácticas agrícolas, las descargas industriales y el ser humano juegan un papel importante
en el tema de los contaminantes en las aguas. Todas estas prácticas han aumentado la
dinámica de variedad de contaminantes y han alterado el ciclo del agua, causando una
preocupación global vinculada a su eventual impacto en la vida silvestre y la salud humana
(Deblonde, Cossu-Leguille, y Hartemann, 2017).
La contaminación del agua es un problema crucial de preocupación mundial que
enfrenta la generación actual. Durante décadas, toneladas de sustancias biológicamente
activas, sintetizadas para su uso en la agricultura, la industria, la medicina, entre otras, han
sido vertidas al medio ambiente sin reparar en les posibles consecuencias (Kumar et al.,
2020).
11
Al problema de la contaminación, que comenzó a hacerse notable ya a principios del
siglo XIX, cabe añadir el problema de la escasez, aspecto éste que está adquiriendo
proporciones alarmantes a causa del cambio climático y la creciente desertización que está
sufriendo el planeta. Además, la creciente industrialización y urbanización está sumando un
alto nivel de diversos contaminantes en los recursos hídricos debido a su descarga no
regulada de aguas residuales en el río y, por lo tanto, en las aguas superficiales y
subterráneas.
En cualquier actividad en la que el ser humano utiliza el agua, se modifican sus
características, por lo que es recomendable realizar el monitoreo continuo de su calidad
para saber qué procesos de tratamiento deben llevarse a cabo cuando se requiera, para
realizar así la descarga, de tal forma que pueda ser reutilizada o reintegrada a la naturaleza.
No obstante, a menudo se detectan en agua varios tipos de contaminantes, como
productos farmacéuticos, del cuidado personal, surfactantes, aditivos industriales,
plastificantes, plaguicidas y una gran variedad de compuestos químicos que puedan alteran
las funciones endocrinas aumentando el riesgo de cáncer de mama, uterino y testicular,
también inducen a errores cromosomales y mutaciones de genes.
A estos contaminantes anteriormente mencionados se les conoce como contaminantes
emergentes, son compuestos sintéticos, que se encuentran en bajas concentraciones, por lo
general, se detectan concentraciones en el rango de ng/ L o mg/ L, su análisis y
cuantificación no fueron posibles hasta hace solo unas décadas y la mayoría siguen sin estar
regulados o reglamentados por la mayoría de los países.
12
La liberación de contaminantes emergentes en el ambiente es probable que haya
ocurrido durante mucho tiempo, pero es posible que no haya existido reconocimiento de
estos compuestos hasta que se desarrollaron nuevos métodos de detección. Aunque, en los
últimos años, los contaminantes emergentes han sido sujetos frecuentes de estudios sobre
sus ocurrencias en el medio ambiente y su posible toxicidad para los organismos vivos.
La principal fuente de entrada de estos contaminantes emergentes en el medio ambiente
acuático son las aguas residuales de tipo doméstico e industrial, destacan también los
residuos generados en las plantas de tratamiento de aguas residuales, los efluentes
hospitalarios, las actividades agrícolas y ganaderas como fuentes de contaminación difusa
de plaguicidas y antibióticos, respectivamente, los tanques sépticos, los cuales contienen un
gran número de componentes orgánicos específicos y otros contaminantes que se producen
a diferentes concentraciones (Egea-Corbacho Lopera, 2018).
Aunque no se trata de productos persistentes, son constantemente utilizados y vertidos,
y en general los sistemas de tratamiento convencionales de agua potable y aguas residuales
no son capaces de eliminarlos, por lo que su concentración aumenta en los ecosistemas
acuáticos. Los sistemas de tratamiento deben considerar la remoción de dichos
contaminantes (Raúl et al., 2017).
Es por ello que se pretende en la siguiente monografía identificar y analizar a través de
algunas investigaciones, información importante sobre contaminantes emergentes,
presentar los requisitos para los programas de monitoreo, el destino y el riesgo de estos, al
igual, que las herramientas de identificación y cuantificación en distintas matrices de aguas.
13
2. OBJETIVOS
2.1. OBJETIVO GENERAL
Recopilar información asociada a contaminantes emergentes en agua potable, aguas
residuales y biota acuática que incluyendo métodos de tratamiento, degradación y análisis
químico: información útil para futuras investigaciones en Colombia
2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
Definir el concepto de contaminantes emergentes y evidenciar su clasificación.
Conocer la normativa internacional y colombiana vigente para la regulación de
contaminantes emergentes en ambientes acuáticos.
Analizar y comparar algunos tratamientos en potencia para la degradación de
contaminantes emergentes a nivel mundial y los análisis químicos realizados para su
cuantificación en agua potable, residual y biota acuática.
Describir los estudios realizados en América latina acerca de los contaminantes
emergentes.
14
3. MATERIALES Y METODOS
Con el fin de realizar una revisión bibliográfica con una cantidad representativa de
datos sobres contaminantes emergentes en diferentes matrices de aguas, la búsqueda se
realizó en las bases de datos internacionales relevantes y fuentes de información, como
Science Direct y Reaxys, capítulos de libros, artículos recuperados, tesis, bases de datos
internacionales del medio ambiente europeo y estadounidense.
Con la ayuda de las herramientas de búsqueda se realizó un filtro donde solo se
seleccionaron artículos y tesis publicados entre el año 2015 hasta 2020, la cual tuvo como
estrategia, elegir palabras claves para formular así una cadena de búsqueda, estas palabras
elegidas contienen términos técnicos de los contaminantes emergentes en las diferentes en
los diferentes compartimentos ambientales estudiados.
Los artículos seleccionados fueron resumidos y agrupados en los siguientes capítulos:
(I) Generalidades de los contaminantes emergentes, (II) Normativa asociada, (III)
Contaminantes emergentes en diferentes matrices ambientales y (IV) Contaminantes
emergentes en América Latina.
15
4. DESARROLLO DEL TEMA
4.1. CAPITULO I: GENERALIDADES DE LOS CONTAMINANTES
EMERGENTE
Los contaminantes emergentes son compuestos de distinto origen y naturaleza química,
cuya presencia en el medio ambiente y los posibles daños que podrían ocasionar, han
pasado en gran parte inadvertidos. Sus posibles efectos contaminantes son de reciente
estudio, desde hace aproximadamente diez años atrás cuando en los ríos de Alemania se
encontraron varios fármacos y otras sustancias que no se consideraban como
contaminantes; sin embargo, pueden ser potencialmente dañinas para el medio ambiente y
lo que es peor no están reguladas, por lo que es necesario continuar con las investigaciones
que permitan conocer el impacto que provocan tanto al medio ambiente como al organismo
humano, se puede observar el origen y la deposición de estos compuestos en el medio
ambiente (figura 1) (Carrasco et al., 2017).
Figura 1. Representación conceptual del origen de contaminantes emergentes (CEs).
16
Fuente: Ocurrencia y destino de contaminantes emergentes en el medio ambiente acuático: una
revisión (Gogoi et al., 2018).
Existen múltiples contaminantes que atentan contra la integridad de los ecosistemas,
siendo los contaminantes emergentes (CE) los que han centrado la atención de la
comunidad científica desde la década de 1990, al encontrarse estas sustancias sin estatus
regulatorio y con efectos desconocidos en el ambiente. Los CE son sustancias que pueden
causar efectos a la ecología y a la salud humana, a pesar de que sus concentraciones sean
bajas (µg/Ly ng/L). Estas sustancias no están incluidas en las redes de monitoreo
ambientales de rutina y muchas plantas de tratamiento de aguas residuales (PTAR) no están
construidas o adaptadas para hacer frente a estos contaminantes (Meléndez-Marmolejo et
al., 2020).
17
Las plantas de tratamiento de aguas municipales e industriales no están diseñadas
para degradar los contaminantes emergentes, es decir, en los “lodos activados”, se utilizan
microorganismos de manera aeróbico para tratar las aguas residuales y remover orgánicos
biodegradables del agua residual sin embargo estas plantas de tratamientos convencionales
no son capaces de remover en su totalidad a dichos contaminantes. Por ello, algunos de los
contaminantes emergentes son detectados en los efluentes de las plantas de tratamiento y en
ocasiones los porcentajes de remoción son menores a 20 por ciento. Por lo que se han
buscado nuevas técnicas para su degradación, las cuales implican altos costos y procesos.
Para los principales organismos que se dedican a la protección de la salud y
medioambiental como lo son la Organización Mundial de la Salud (OMS), la Agencia para
la Protección Ambiental (EPA) o la Comisión Europea (CE), el estudio de estos
contaminantes se encuentra entre las líneas de investigación prioritarias puesto que son
contaminantes de lo que se sabe muy poco y por lo cual no han sido regulados y sus
métodos de análisis son limitados.
Existen características comunes en cuanto a riesgos que pueden ocasionar los CEs.
Además de poder ser tóxicos para la salud por exposición directa, estos contaminantes
pueden provocar en animales y humanos por reactividad bioquímica efectos tales como:
inmunotoxicidad, neurotoxicidad, carcinogenicidad y disrupción endocrina. Las sustancias
que pueden ocasionar este último efecto negativo han sido objeto de intensa investigación
científica en el presente, promoviendo significativamente el interés por estudiar los CEs.
Algunos de ellos son disruptores endocrinos (EDCs) y han sido definidos por la
Organización Mundial de la Salud (OMS) como: “sustancias exógenas que alteran las
funciones del sistema endocrino y por tanto causan efectos adversos para la salud de los
18
organismos sanos, a su descendencia y a las poblaciones en general”. Entre los EDCs se
encuentran algunos pesticidas, plastificantes, retardantes de llama, entre otros compuestos,
existiendo una similitud estructural entre ellos y las hormonas endógenas humanas. Por
ejemplo, un retardante de llama de la familia de los éteres de difenilo polibromados,
específicamente, el PBDE-100, se asemeja a la hormona triyodotironina (T3) y, por lo
tanto, el PBDE-100 competiría por los sitios de unión en los receptores de esta hormona.
Sin embargo, el parecido estructural no es requisito excluyente para que se produzca la
disrupción endocrina. (Alejandro González, 2016).
4.1.1. Ejemplo de contaminantes emergentes
Los contaminantes emergentes en su mayoría aparecen en ríos, acuíferos y aguas
residuales, en su mayoría vienen principalmente de residuos tóxicos, ganadería y
agricultura. En la actualidad estos contaminantes han sido detectados de:
Productos de cuidado e higiene personal como pueden ser jabones y maquillajes.
Productos farmacéuticos como cremas, pomadas y lociones los cuales al no ser
absorbido completamente por la piel depositan restos que terminan en aguas
superficiales.
Medicamentos en forma de pastillas que al caducar terminan de formas inadecuadas en
los lavados, retretes o en la basura normal, en lugar de ser llevados a los lugares
adecuados para su correcta gestión.
Drogas ilícitas como la cocaína y heroína
Plastificantes, micro plásticos y aditivos industriales
Compuestos derivados de pesticidas, fungicidas y otros productos utilizados en la
agricultura.
19
Disruptores endocrinos u hormonales como los estrógenos, el 17 β-estradiol, estriol y el
17 α-etinilestradiol sintético.
4.1.2. TIPOS DE CONTAMINANTES EMERGENTES
Existen diferentes tipos de contaminantes emergentes con diferentes propiedades
físicas y químicas, entre estos podemos encontrar: sustancias orgánicas que pueden
subdividirse en sustancias bioacumulables y tóxicas persistentes; sustancias más polares,
por ejemplo, pesticidas, productos farmacéuticos, productos químicos industriales y
contaminantes particulados como nanopartículas y micro plásticos.
Se ha probado que ciertos tipos de CEs son capaces de alterar el sistema endocrino,
bloqueando o perturbando las funciones hormonales de los organismos, provocando la
feminización y hermafroditismo de los mismos, disminución de la fertilidad y de la eficacia
del apareamiento, e incluso pueden incrementar la incidencia de diferentes tipos de cáncer
(Rubio Clemente et al., 2013).
Este grupo de CEs se conoce como disruptores endocrinos (DEs), los cuales pueden
alcanzar el medio acuático desde diferentes puntos, pudiendo clasificarse en función de si
son focos puntuales o no puntuales como se muestra a continuación (Figura 2).
Figura 2. Focos de los Disruptores endocrinos
20
Fuente: Contaminantes emergentes: origen y destino (Hídricos, 2019).
A continuación, se comentan algunos de los contaminantes emergentes más
destacados, y sus efectos negativos en el medio.
4.1.2.1. Fármacos y productos de higiene personal
Los productos de cuidado personal que forman parte de los contaminantes
emergentes son: perfumes, fragancias, cosméticos, fungicidas, agentes de protección solar y
repelente de insectos entre otros. Las principales características de todos ellos es que son de
uso directo sobre el cuerpo humano y que en muchas ocasiones se utilizan en cantidades
muy superiores a las recomendadas y, por tanto, se introducen en el medio ambiente en
concentraciones elevadas. Además, la vía principal de entrada (figura 3). No son solamente
las plantas de tratamiento de aguas residuales, sino que mucho de ellos se liberan
directamente en las masas de agua continentales o marítimas o se volatilizan al aire
(Moreira, Gonçalves y Beretta, 2015).
21
Figura 3. Ruta y origen de los compuestos farmacéuticos en las aguas.
Fuente: Contaminantes emergentes: origen y destino (Hídricos, 2019).
Los residuos de productos farmacéuticos representan un riesgo ambiental debido a
su persistencia y distribución en el agua, en el suelo, en el aire y en los alimentos. Su
amplio uso hospitalario, veterinario y doméstico aumenta sus descargas y la de sus
productos de transformación en el ambiente, y su toxicidad se manifiesta en los
componentes vivos de los ecosistemas. Debido a sus propiedades fisicoquímicas y a las
características de los suelos, estos restos pueden llegar a contaminar tanto las aguas
superficiales como las subterráneas de los acuíferos, desde donde su localización y retirada
22
es muy complicada; todo ello puede afectar de manera negativa al medio que lo rodea
(Hídricos, 2019).
Los fármacos más prescritos en medicina son los analgésicos/antiinflamatorios, tales
como ibuprofeno, diclofenaco, y los antiepilépticos, sin olvidarse que el uso de productos
farmacéuticos en veterinaria, agricultura, ganadería y avicultura ha ido en aumento en los
últimos años. Los grupos farmacéuticos que se consideran actualmente más peligrosos son:
a) Antibióticos: Son fármacos de amplio uso en el mundo; su efecto contra
microorganismos patógenos en animales y humanos, así como su uso para la
preservación de alimentos, han incrementado su producción y consumo, permitiendo
grandes descargas sobre los cuerpos de agua con manifestaciones de resistencia
microbiana en las zonas de estudio. Hay evidencia de la presencia de residuos de
antibióticos en el ambiente y su implicación en los mecanismos de defensa propios de
los organismos vivos. Entre los antibióticos con mayor reporte en los cuerpos de agua
están las tetraciclinas, los aminoglicósidos, los macrólidos, los betalactámicos y la
vancomicina, entre otros. De otro lado, fármacos como Disruptores endocrinos
(asociados a la secreción de hormonas como la hormona estimulante de la glándula
tiroides (TSH), la luteinizante (LH) y la estimulante del folículo (FSH)) no se remueven
con facilidad en las plantas de tratamiento de agua residuales, y terminan en aguas
superficiales y aguas para el consumo humano, exponiendo de forma crónica la especie
humana a sus efectos tóxicos (Janet Gil, María Soto, Iván Usma y Darío Gutiérrez,
2012).
b) Analgésicos: Son uno de los fármacos de mayor consumo mundial y son considerados
los de mayor automedicación; el diclofenaco y el ASA se reportaron presentes en aguas
23
residuales, el naproxeno, el ibuprofeno y el acetaminofén se reportaron en aguas
residuales hospitalarias. De igual forma, se ha reportado la presencia de metabolitos del
ibuprofeno; lo anterior es indicador importante de la necesidad de conocer las rutas
metabólicas de cada uno de los compuestos, para determinar o descartar el origen de su
toxicidad (Janet Gil et al., 2012).
c) Antihipertensivos: Son usados frecuentemente ya que la hipertensión arterial es la
enfermedad cardiovascular más común en el mundo. Constituyen un grupo muy amplio
y dentro de ellos se destacan el calcio-antagonista, los inhibidores de la enzima
convertidora de angiotensina y los betabloqueadores, entre otros. Algunos β-
bloqueadores como el atenolol, el metoprolol y el propanolol han alcanzado niveles
superiores a los 0.017µg/L en efluentes de aguas municipales (Janet Gil et al., 2012).
d) Medios de contraste en Rayos X: Son sustancias que incrementan la adsorción de los
rayos x a su paso a través del cuerpo, son muy persistentes y no son eliminados en las
plantas de tratamiento de aguas convencionales, por ejemplo contrastes Yodados, Bario
y Gadolinio.
e) Citostáticos: Presentan propiedades carcinogénicas, mutagénicas o embriogénicas,
siendo al igual que el caso anterior no eliminados en las depuradoras.
f) Estrógenos: Pueden producir feminización, hermafroditismo y disminución de la
fertilidad.
4.1.2.2.Retardantes de llama bromados
Son compuestos empleados como aditivos o reactivos en una amplia variedad de
polímeros, también se utilizan en productos de consumo como material electrónico y
materiales de construcción. Los retardantes de llama bromados mezclas de sustancias
24
químicas artificiales que se añaden a una amplia variedad de productos para que sean
menos inflamables por Ejemplo Difenil-eteres polibrominaados (Figura 4). Estos productos
se han encontrado en una gran variedad de muestras tanto humanas y animales, así como
medioambientales. Aunque no está completamente demostrado, existen serios indicios
sobre sus posibles efectos adversos, como disrupción endocrina y cáncer.
Figura 4. Ejemplo retardantes de llama bromados
Fuente: Micro contaminantes emergentes en aguas: tipos y sistemas de tratamiento (Patiño,
Yolanda, Díaz, Eva; Ordóñez, 2014).
4.1.2.3. Surfactantes
Los tensoactivos o surfactantes son productos químicos que ejercen su efecto en la
superficie de contacto entre dos fases (interfase), mediante la modificación de su tensión
superficial. Los surfactantes son ampliamente utilizados en el sector industrial para la
fabricación de celulosa, pasta de papel, cemento, metalurgia, agricultura, textil, curtido,
pinturas, lacas, detergentes, plásticos, gomas, barnices, y sobre todo en industria
alimentaria. Estos compuestos actúan como espumantes, dispersantes, emulsionantes,
25
detergentes, solubilizantes, humectantes, plastificantes y espesantes. La problemática de
estos compuestos es que pasan al ambiente directamente desde las plantas de tratamiento de
aguas residuales, donde solamente son degradados parcialmente. Existen estudios que han
evaluado la concentración de este tipo de productos en ríos, lagos y aguas costeras (Moreira
et al., 2013).
4.1.2.4. Parafinas cloradas
Las parafinas cloradas son formulaciones industriales consistentes en mezclas
técnicas de alcanos de cadena lineal policlorados, con cadenas hidrocarbonadas que varían
entre 10 y 30 átomos de carbono, y porcentajes de cloro de entre 30% y 70%. Estos
compuestos presentan una baja presión de vapor, una viscosidad alta, y propiedades que se
han explotado en su empleo fundamentalmente como aditivos en fluidos de corte y
lubricantes usados en carpintería metálica y en la industria automovilística, y como
plastificantes en materiales de PVC, en pinturas y adhesivos (Hídricos, 2019).
Podemos encontrar las parafinas cloradas de cadena corta (PCCC) que son una
mezcla de hidrocarburos clorados con una longitud de cadena de 10 a 13 átomos de
carbono y un contenido de cloro del 40 al 70% y las parafinas cloradas de cadena media
(PCCM) que son una mezcla de hidrocarburos clorados con una longitud de cadena de 14 a
17 átomos de carbono y un contenido de cloro del 40 al 70%.
4.1.2.5.Productos para el tratamiento de aguas
Los productos para el tratamiento de aguas son compuestos utilizados para eliminar
las impurezas del agua, para su aplicación en industrias y para el consumo humano. En los
tratamientos de potabilización de las aguas se incluyen procesos químicos de desinfección
para reducir el riesgo de infecciones patógenas que pueden suponer una amenaza para la
26
salud humana. Sin embargo, estos tratamientos de desinfección conducen a la formación de
subproductos que son indeseables, debido al potencial de toxicidad crónica. Estos
subproductos se forman principalmente cuando los desinfectantes reaccionan con la materia
orgánica, de origen natural, formando los trihalometanos (Moreira et al., 2013).
Ejemplo de estos productos pueden ser: coagulantes, floculantes, inhibidores de
corrosión, inhibidores de incrustaciones, agentes celantes, biocidas, desinfectantes,
ajustadores de pH, estabilizantes, agentes antiespumantes, oxidantes, eliminadores de
oxígeno.
4.1.2.6. Plaguicidas
Los plaguicidas son sustancias o mezclas de sustancias destinadas a prevenir,
destruir, repeler o mitigar las plagas. Debido a la regulación de la cual han sido objeto, se
han estudiado durante décadas y, en consecuencia, tiene u razonable conocimiento sobre su
presencia y destino en el medio acuático. Estas sustancias pueden ser toxicas y acumularse
en el suelo, filtrarse en las aguas subterráneas o evaporarse y posteriormente volver a
depositarse en el suelo (Figura 5), y cuyo uso se destina a la prevención, destrucción o
mitigación de plagas y otros organismos no deseados en zonas urbanas o rurales (Hídricos,
2019).
Figura 5. Rutas que
siguen los pesticidas
27
Fuente: Contaminantes emergentes: Origen y destino (Hídricos, 2019)
4.1.2.7. Drogas Ilícitas
El consumo de drogas puede ser un problema tanto social como medioambiental.
Además del daño que supone a las personas consumidoras de estas sustancias, también
genera efectos en las personas que utilizan aguas contaminadas con ellas o sus metabolitos
(Hídricos, 2019). Las drogas ilícitas como anfetaminas, cocaína y heroína forman parte
también de los contaminantes emergentes. Después de su consumo, a través de la
excreción, la saliva o el sudor, las drogas y sus metabolitos entran en las aguas residuales.
El problema de estos compuestos es que tanto los precursores como sus productos de
degradación son muy recalcitrantes, y la eliminación de estos en las aguas residuales
precisa de tratamientos avanzados que no siempre se incluyen en las plantas de tratamiento
por sus altos costes. De modo que, muchos de estos compuestos finalmente acaban siendo
liberado a los cuerpos receptores pudiéndose estimar concentraciones de estos en las aguas
potables. Aunque las concentraciones son bajas, (rango de nanogramos por litro), sus
posibles efectos sobre la fauna y la salud humana no pueden ser ignorados (Moreira et al.,
2013).
En la tabla 1 se muestran ejemplo de los contaminantes emergentes explicados
Tabla 1. Ejemplos de los contaminantes.
28
Tipos de contaminantes Ejemplos
Fármacos y productos de
higiene personal
Ibuprofeno, diclofenaco, naproxeno, parabenos,
triclosán
Retardantes de llama
bromados
Hexabromocicloodecano, difenileteres polibromados
Surfactantes sulfonatos perfluorados, alquilfenolpolietoxilado
Parafinas cloradas Heptacloroheptadecano, hexaclorodecano
Productos para el tratamiento
de aguas
Trihalometanos, ácidos haloáceticos
Pesticidas y biocidas Diuron, tiazinas, carbarilo, paration
Drogas Ilícitas Cocaína, heroína, anfetamina
4.1.3. PRINCIPALES FUENTES Y RUTAS DE LOS CONTAMINANTES
EMERGENTES
4.1.3.1. Fuentes
Estos contaminantes entran al medio ambiente por medio de las aguas residuales ya
sean domesticas que luego reciben un tratamiento químico o en aguas residuales
industriales, y por la filtración de productos empleados en la agricultura y ganadería, puesto
que cuando son liberados regresan a la cadena alimenticia (Figura 6).
Figura 6. Fuentes y ciclo de vida de los contaminantes emergentes.
29
Fuente: Contaminantes ambientales de gran preocupación: fuentes potenciales y modalidades
analíticas para la detección, cuantificación y tratamiento (Rasheed et al., 2019).
4.1.3.2. Rutas
La ruta de los Contaminantes a través del medio ambiente desde la fuente hasta el
receptor es dependiente de las propiedades fisicoquímicas del mismo, y no es clara debido a
la escasez de esta información sobre las propiedades de estos. Rutas directas para los
productos farmacéuticos, los contaminantes urbanos e industriales para llegar a las aguas
subterráneas incluyen alcantarillas con fugas, descarga de efluentes de estaciones
depuradoras de aguas residuales (EDAR) directamente al suelo o al agua superficial que
luego se infiltra, lixiviados de vertederos, tanques de almacenamiento y otras descargas a la
tierra que pasar por alto la zona del suelo, tales como tanques sépticos (Figura 7). Otra vía
importante es la interacción del agua subterránea – agua superficial. En muchos casos
efluentes tratados de locales industriales y obras de alcantarillado se descarga a las aguas
superficiales. Esto puede entonces infiltrarse a las aguas subterráneas de las pérdidas en
tramos de ríos (Delgado-Ortega, 2016).
Figura 7. Ruta de entrada de los contaminantes emergentes
30
Fuente: Nuevas tecnologias para el analisis de contaminantes emergentes (Lújan et al., 2015)
4.2.CAPITULO II: NORMATIVA
4.2.1. Regulación y clasificación
Las organizaciones y regulaciones internacionales dedicaron considerables
esfuerzos a definir y caracterizar los contaminantes emergentes. “Emergente" se refiere a
nuevos contaminantes identificados en medios y organismos acuáticos o a nuevas
características e impactos de compuestos que ya están presentes en el medio ambiente. La
Red Norman (NORMAN, 2016) definió los contaminantes emergentes como sustancias
detectadas en el medio ambiente pero que actualmente no están incluidas en los programas
de monitoreo ambiental de rutina y que pueden ser candidatos para una legislación futura
debido a sus efectos adversos y / o persistencia. Más de 1000 sustancias, reunidas en 16
clases (toxinas de algas, agentes antiespumantes y complejantes, antioxidantes, detergentes,
subproductos de desinfección, plastificantes, retardantes de llama, fragancias, aditivos de
gasolina, nanopartículas, sustancias perfluoroalquiladas, productos para el cuidado
personal, productos farmacéuticos, plaguicidas, anticorrosivos), se clasifican como
contaminantes emergentes.
31
Si los contaminantes emergentes son relativamente nuevos y no están muy bien
regulados, este no es el caso de los contaminantes prioritarios (CP), que en su mayoría son
parte de los contaminantes pero están regulados a nivel internacional y nacional debido a su
alto riesgo para la biota acuática y la salud humana de ahí su estado de "prioridad"
(Richardson, 2007). La Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos regula 126
contaminantes prioritarios, incluidos metales pesados y productos químicos orgánicos y sus
métodos de prueba analíticos específicos (USEPA, 2015).
La Directiva Marco del Agua (DMA) identifico 33 contaminantes prioritarios en
función de sus riesgos significativos para o a través del medio ambiente acuático. Mediante
la Directiva 2008/105 / CE (“DIRECTIVA 2008/105 / CE DEL PARLAMENTO
EUROPEO Y DEL CONSEJO,”) y el Informe técnico 2009-025, se emitieron normas de
calidad ambiental y estrictas reglas de monitoreo con respecto a los puntos de muestreo y
los métodos analíticos.
Un grupo más pequeño de contaminantes emergentes incluye los llamados
contaminantes orgánicos persistentes (COP) que se definen como sustancias químicas que
persisten en el medio ambiente, se bioacumulan a través de la cadena alimentaria y
presentan un riesgo de causar efectos adversos para la salud humana y el medio ambiente
(Covenio de Estocolmo, 2017). Comenzando con 12 sustancias, se han agregado nuevos
COP a los anexos del Convenio de Estocolmo. Actualmente, se enumeran 28 COP,
agrupados en 3 categorías como pesticidas, productos químicos industriales y subproductos
químicos no intencionales (Convenio de Estocolomo y UNEP, 2017).
32
4.2.2. Regulación de aguas residuales hospitalarias
Las aguas residuales de hospitales se generan durante diversos procesos de
tratamiento como cirugías, laboratorios, salas, oficinas administrativas, lavanderías y
cocinas. Se detectó que la concentración de microcontaminantes en aguas residuales de
hospital es de 4 a 150 veces mayor que las aguas residuales domésticas y se considera un
estanque para los patógenos y aumenta la resistencia a los antibióticos. Las aguas residuales
de hospitales generalmente se tratan con referencia a la DBO, DQO y sólidos en
suspensión, pero generalmente se ignora otro tratamiento para determinar
microcontaminantes. En muchos países, se tratan como aguas residuales domésticas y no se
juzga ninguna característica específica y contribuye hasta el 2% de las aguas residuales
para el tratamiento en las plantas de tratamiento de aguas residuales, pero su tratamiento
junto con las aguas residuales domésticas no es eficiente (Rodriguez-Mozaz et al., 2015).
En India, las aguas residuales del hospital están conectadas con las plantas de
tratamiento de aguas residuales, pero no se consideran en el esquema de gestión de residuos
por separado. Su ocurrencia y destino generalmente dependen de fuentes, caminos y
matrices ambientales. Hay miles de compuestos farmacéuticos rastreables en el medio
ambiente, por lo tanto, la priorización se realiza considerando varios parámetros como el
patrón de consumo, la ecotoxicidad, el riesgo, la biodegradación y la dificultad en los
tratamientos.
La identificación de residuos y aguas residuales descargadas de las industrias
productoras de compuestos farmacéuticos es bastante difícil y generalmente no se
consideran residuos en la legislación. No existen pautas en Europa con respecto a las aguas
residuales de hospital, pero existen algunas pautas operativas. En muchos países, como
33
India y Alemania, las aguas residuales de hospitales se consideran aguas residuales
domésticas y puede descargarse a las plantas de tratamiento de aguas residuales si cumplen
con las especificaciones deseadas. Las pautas existentes establecidas por la OMS sugieren
la forma de gestionar la eliminación y recolección de aguas residuales de hospitales y
representa un riesgo en muchos países en desarrollo debido a su mala gestión. Estas pautas
revelan el riesgo involucrado y los tipos de enfermedades que pueden surgir con la descarga
de aguas residuales y de desechos sólidos. Las pautas sugieren la descarga de aguas
residuales de hospitales en las aguas residuales domésticas si se cumple con la regulación
establecida localmente, de lo contrario se requiere un tratamiento in situ como primario,
secundario y terciario seguido de la eliminación de lodos, incluido el tratamiento avanzado
como el biorreactor de lecho móvil y el reactor anaeróbico de flujo ascendente con manto
de lodos.
Las pautas de la OMS también sugieren un esquema de tratamiento para los centros
de salud rurales. Las pautas de la EPA con respecto a este asunto generalmente se rigen por
la Ley de Agua Limpia con un reglamento especial y un permiso de eliminación. La
limitación de efluentes impuesta por el estado se basa en la tecnología y limita la descarga
de aguas residuales de la industria. Muchas de estas nuevas regulaciones se imponen a
fuentes puntuales, así como a la descarga de unidades de descarga de aguas residuales a
cuerpos de agua naturales. La directriz se ha modificado durante las últimas décadas y es
muy estricta al respecto. La descarga de aguas residuales hospitalarias indirectamente en
alcantarillas ha sido regulada por la Ley de Agua Limpia y las descargas directas a cuerpos
de agua naturales tienen limitaciones para ciertos contaminantes específicos. Para enfrentar
las complicaciones de la descarga directa, se requiere que se desarrolle un sanatorio desde o
34
dentro de la organización ambiental estatal / nacional o de la EPA para establecer una
planta completa de tratamiento de aguas residuales (Khan et al., 2020).
4.2.3. Regulación internacional
Las emisiones de los contaminantes emergentes se han convertido en un problema
ambiental global debido a las regulaciones limitadas y al consenso mundial que establecen
legislaciones al respecto. La Agencia de Protección Ambiental (EPA) define los
contaminantes emergentes como compuestos químicos sin regulaciones donde su
comportamiento, impacto ambiental y de salud pública son poco conocidos (Contaminants
of Emerging Concern Including Pharmaceuticals and Personal Care Products, 2015).
Los marcos regulatorios para contaminantes emergentes sobresaliente en medidas
de monitoreo continuo y regulación de límites máximos permisibles en matrices
ambientales están los Estados Unidos y la Unión Europea a través de sus agencias
reguladoras ambientales (Tabla 2). Por ejemplo, la EPA creó la Lista de candidatos a
contaminantes del agua potable que incluye algunos medicamentos como carbamazepina,
naproxeno, sulfametoxazol, ibuprofeno, gemfibrozilo, atenolol, diclofenaco, eritromicina y
bezafibrato (US EPA, 2018).
En cuanto a la Unión Europea, introdujo una lista de contaminantes prioritarios en
la Estrategia de la Unión Europea para los disruptores endocrinos que incluye 564
productos químicos que se cree que tienen alguna forma de actividad disruptiva
(Stefanakis y Becker, 2015). Además, constituyó el Proyecto Colaborativo de la UE
SOLUTIONS (Brack et al., 2015) y la Red Europea de Monitoreo NORMAN evaluando
más de 1036 contaminantes emergentes.
35
Tabla 2. Comparación de la regulación de contaminantes emergentes en los Estados
Unidos y la Unión Europea.
Región Ley Fundamental Número de CEs Agencias de apoyo
Estados Unidos
Ley De Agua Potable
Segura
109
EPA
FDA
EDSTAC
Global Water Research
Coalition
Unión Europea
Directiva Marco Del
Agua
1036
EQSD
Groundwater directive
REACH
Collaborative Project
SOLUTION
NORMAN
Región Ley Fundamental Número de CEs Agencias de apoyo
Estados Unidos
Ley De Agua Potable
Segura
109
EPA
FDA
EDSTAC
Global Water Research
Coalition
Unión Europea
Directiva Marco Del
Agua
1036
EQSD
Groundwater directive
REACH
Collaborative Project
SOLUTION
NORMAN
Fuente. Contaminantes emergentes (CE) en América Latina: una revisión crítica de CEs poco
estudiados, caso de estudio –Nonilfenol-. K. Vargas-Berrones, L. Bernal-Jácome, L.D. de León-
Martínez, et al. (2020).
Los intentos de mejorar la calidad del agua y el medio ambiente han dado como
resultado la creación de una regulación que intenta reducir el uso y la producción de
productos químicos peligrosos. Sin embargo, incluso cuando se han logrado avances
36
significativos, la contaminación química sigue siendo un riesgo sustancial en al menos la
mitad de los cuerpos de agua monitoreados en Europa (Malaj et al., 2015).
Existen marcos regulatorios para monitorear y gestionar las posibles fuentes de
contaminación de algunos contaminantes prioritarios en el medio ambiente acuático, pero
los PE no están sujetos a las mismas regulaciones. No existen regulaciones específicas para
nuevos compuestos, subproductos, medicamentos y productos para el cuidado personal, por
lo que hay pocas o ninguna precaución para garantizar que no se elimine el drenaje. Por lo
tanto, las aguas residuales se consideran la principal fuente de contaminación en el medio
ambiente y las aguas superficiales (Gogoi et al., 2018) ya que no se han establecido los
niveles máximos de concentración para la eliminación (Vargas-Berrones et al., 2020).
Alrededor del mundo existen países que se han encargado de regular, monitorear y
verificar la presencia de sustancias químicas peligrosas en cuerpos de aguas, incluyendo los
contaminantes emergentes, así mismo, se logran evidenciar países en los que no se existen
marcos regulatorios en cuanto a esta problemática, como es el caso de Colombia, a
continuación, se muestran las regulaciones o legislación existente en un grupo de países de
Europa y Latinoamerica.
4.2.3.1.ALEMANIA
La República Federal de Alemania es uno de los países más grandes de la Unión
Europea, y como miembro suyo debe implementar la reglamentación y las directivas de la
Unión Europea; a pesar de ello, su propia legislación puede ser más restrictiva que los
requerimientos legales impuestos por la Unión Europea. Aproximadamente el 61% del agua
potable del país germano se extrae de agua subterránea, mientras que el porcentaje restante
37
proviene de distintas fuentes cuyo origen es el agua superficial. La política de aguas de
Alemania se basa en la Ley de Recursos Hídricos (WHG), la cual se creó en 1960.
Para gestionar los contaminantes emergentes en el medio acuático, Alemania
combina los estándares de calidad de agua exigibles basados en la toxicidad junto con
niveles preventivos de salud basados en límites recomendados exigibles. La Ley Alemana
de Aguas Superficiales propone una lista de 162 contaminantes específicos de cuenca
(compuestos orgánicos e inorgánicos) y estándares de calidad. Esto contaminantes deben
incluirse en los programas de monitorización de la calidad del agua en el caso de que la
aparición de dichos compuestos sea probable, y si las concentraciones ambientales superan
el 50% del estándar de calidad del agua.
En relación a los tratamientos de eliminación, en el estado de Baden-Wuerttemberg,
ubicado al suroeste del país germano, las investigaciones que se realizan en la actualidad se
centran en la eliminación a través de la adsorción de los contaminantes emergentes en las
plantas de tratamiento de aguas residuales por medio de carbón activo en polvo. Utilizan
esta técnica debido al uso que se hace de ella en el tratamiento de las aguas residuales que
provienen de la industria textil. Para reducir la descarga de estos compuestos en el medio
acuático, se está investigando el uso de la filtración por carbón activo y la ozonización
como tratamientos avanzados. En el caso del estado de Renaniadel Norte-Westfalia,el cual
se ubica en un área altamente industrializada y densamente poblada con una gran cantidad
de pequeños ríos que reciben la descarga de las aguas residuales, se han investigado tanto
las tecnologías mencionadas de carbón activo y ozonización, como técnicas de membrana
(Hídricos, 2019).
38
4.2.3.2.FRANCIA
En Francia se utilizan alrededor de 3000 medicamentos para uso humano y 300 para
uso veterinario. En el año 2011, el gobierno de la República Francesa elaboró un Plan
Nacional sobre residuos de medicamentos en las aguas (PNRM), en el que participaron los
ministerios de sanidad y ecología junto con diversas instituciones, investigadores,
profesionales de sanidad, asociaciones de usuarios y de defensa del medio ambiente y de
las industrias. Dicho plan se realizó con el objetivo de unificar criterios y unificar una
dinámica nacional sobre el tema en cuestión para así mejorar el conocimiento de la
exposición y los efectos de fármacos sobre el medio ambiente y la salud humana. Así
mismo, se buscaba promover distintas orientaciones en cuanto a la gestión para limitar y
controlar los vertidos en el caso de haberse detectado riesgos tanto sanitarios como medio
ambientales (Hídricos, 2019).
4.2.3.3.SUIZA
El aporte de agua potable proviene mayoritariamente de manantiales y de acuíferos
(40% cada una de las fuentes), y de las aguas superficiales (20%, principalmente lagos)
(Water et al., 2019) .La primera ley de protección del agua se desarrolló en 1957, de la cual
se hizo una revisión en 1991, y posteriormente la más reciente en el año 2016. Esta última
es el resultado de diversos estudios que afirmaban del riesgo que podían provocar los
contaminantes emergentes sobre el medioambiente. La preocupación global sobre la
potencial afección negativa en las personas y la naturaleza provocó una respuesta por parte
del gobierno en forma de legislación federal regulando las descargas de estas sustancias
hacia los arroyos según la capacidad de las plantas de tratamiento de aguas residuales. El
hecho de que Suiza no pertenezca a la Unión Europea hace que no tenga que regirse por su
39
legislación; a pesar de ello, en algunas regiones se complementan ambas legislaciones, la
suiza y la europea. El uso de tecnologías de tratamiento de aguas residuales se investigó
con el objetivo de reducir la concentración de contaminantes emergentes en focos puntuales
como el agua residual; dos de estas técnicas conocidas como ozonización y carbón activo
resultaron las más eficaces en cuanto a la eliminación de estos compuestos, con una
reducción del 80%. Otras técnicas como las tecnologías de membrana también se tuvieron
en cuenta, aunque no se consideraron apropiadas en ese momento. El éxito de la reducción
en la descarga de los contaminantes emergentes sobre el medioambiente se estima
monitorizando los impactos que reciben los arroyos tras las medidas implementadas en la
mitigación de dichos compuestos.
4.2.3.4.ESTADOS UNIDOS
En los Estados Unidos de Norte América, la regulación de los productos
farmacéuticos en el medio ambiente está dentro del ámbito tanto de la Agencia de
Protección Ambiental de EE.UU. (EPA), que tiene autoridad sobre la mayoría de los
ámbitos del medio ambiente a través de la Ley de Agua Limpia (CWA), Ley de Aire
Limpio (CAA), Ley Control de Sustancias Tóxicas (TSCA) y Conservación y
Recuperación de Recursos (RCRA), entre otros, y la FDA, que tiene autoridad sobre
productos farmacéuticos a través de la Ley Federal de Alimentos, Medicamentos y
Cosméticos (FFDCA) con la responsabilidad reglamentaria para investigar el impacto
medioambiental de los productos farmacéuticos a través de una de las leyes ambientales
más antiguas, la Nacional de Medio Ambiente de 1969 (NEPA), que requiere de cualquier
entidad gubernamental federal de los EE.UU. para evaluar el impacto de las acciones sobre
40
el medio ambiente ; esta es a su vez, supervisada por el Consejo de la Casa Blanca de
Política y Calidad Ambiental y los EE.UU. EPA (Caviedes, Diego, Delgado, 2017).
Actualmente la EPA en su gestión por la planificación de programas de directrices
sobre efluentes industriales realiza estudios sobre las prácticas de eliminación de productos
farmacéuticos en los hospitales, hospicios, centros de atención y clínicas u hospitales
veterinarios, con el objetivo de identificar las prácticas más eficientes dirigidas a reducir los
vertimientos de residuos farmacéuticos (USEPA, 2018).
De igual manera, la agencia ha propuesto una lista de sustancias candidatas a
contaminantes (CCL4) de 97 contaminantes o grupos de contaminantes químicos y 12
contaminantes microbianos, que incluyen bacterias, virus, protozoos y parásitos
(Adenovirus, Escherichia coli, Naegleria fowleri, Salmonella entérica), que hacen parte de
productos farmacéuticos y de higiene personal entre otros (USEPA, 2014; EPA, 2015) los
cuales se están evaluando para determinar la necesidad de regulación especial sobre el agua
potable a fin de proteger la salud pública.
4.2.3.5.AUSTRALIA
Mayoritariamente, el agua potable se obtiene tanto de las aguas subterráneas como
de las superficiales gracias a más de 80 plantas de tratamiento, aunque en algunas regiones
se usa la desalinización como técnica para la obtención del agua potable (National
Performance Report 2016-2017: Urban Water Utilities, National Water Commission,
Australian Government, 2018). En 1992 se creó lo que se conoce como Pautas Australianas
de Calidad del Agua para Agua Dulce y Marina, y desde entonces está en continua
renovación. Las pautas generales que sigue este programa tienen como objetivo
proporcionar un amplio rango de herramientas sobre la dirección de la calidad ambiental
41
del agua; dichas herramientas de medidas se deben ajustar a las condiciones de cada región
dada la gran diferencia climatológica que existe en todo el país. Respecto a la protección
sobre la salud humana, en la actualidad existen la Directiva Australiana sobre Agua Potable
(en inglés ADWG) que define diversas medidas con respecto a los contaminantes
emergentes y los patógenos. El objetivo principal que siguen las directrices del marco sobre
aguas potables es el de proteger los riesgos que suponen los patógenos contra la salud
humana y medioambiental.
Los grupos de contaminantes como subproductos de desinfección (DBP), pesticidas
y fármacos están considerados en las pautas generales de dicho marco. Se aconseja la
implementación de medidas para reducir las concentraciones de DBP en el agua potable; a
pesar de ello, estas medidas no implicarían una reducción de la eficiencia en la
desinfección. Para el caso de los pesticidas, se establece una definición y monitorización de
las concentraciones admisibles basadas en unos valores de consumo diario aceptable (ADI).
Por otro lado, las normas que siguen los fármacos para su uso en la veterinaria indican que
deben evaluarse usando el concepto ADI, mientras que las normas para su uso en humanos
tienen en cuenta las dosis terapéuticas. Los productos químicos que se producen en
Australia o que son importados deben registrarse bajo el Sistema Nacional de Notificación
y Evaluación de Sustancias Químicas Industriales (NICNAS). El procedimiento de este
registro incluye una evaluación del riesgo tanto cualitativa como cuantitativa con el
objetivo de proteger la salud humana y medioambiental. Las cantidades de productos
químicos producidos e importados cada año deben estar registradas. Para alcanzar un nivel
adecuado en la protección de la salud humana y del medio ambiente, y por tanto, mejorar
así la calidad de vida del medio biótico, Australia establece una línea de actuación en la que
42
se combinan distintas acciones como la evaluación, la dirección y la monitorización del
riesgo (Hídricos, 2019).
4.2.4. REGLAMENTACIÓN DE LA LEY DE PROTECCIÓN AMBIENTAL
CANADIENSE Y AUSTRALIANA Y EL MINISTERIO DE SALUD DE
JAPÓN
En países como Japón, Canadá y Australia, se enfocan en evaluaciones del riesgo
ambiental que generan los productos farmacéuticos (Leal et al., 2010), cuyos resultados
aprueban o niegan el registro y la aprobación de su comercialización y la implementación
de un módulo o documento técnico que incluye una indicación de los riesgos ambientales
pertinentes. Estas evaluaciones hacen referencia a pruebas fisicoquímicas estándar y
cualquier prueba apropiada que se lleve a cabo sobre la biodegradabilidad, incluyendo
algunas pruebas en especies sensibles, pero no incluyen un listado de productos
farmacéuticos específicos a los que se vigile o regule. En China, por su parte el ministerio
de protección del medio ambiente ha puesto en marcha desde el año 2013 un plan
quinquenal para el control y la prevención de los riesgos ambientales de las sustancias
químicas incluidos los productos farmacéuticos (Bu et al., 2013).
4.2.5. LATINOAMÉRICA
En América Latina, hay una falta de información relacionada con los contaminantes
emergentes en el medio ambiente acuático (Llorca et al., 2017), se presentan vacíos al
momento de establecer una normativa con respecto a la generación en la fuente, transporte,
comercialización y pos consumo de productos farmacéuticos y de higiene personal, que por
sus características de persistencia, bioacumulación y toxicidad son una amenaza para los
ecosistemas acuáticos y para las comunidades que extraen el agua de consumo. . La poca
43
información relacionada con los contaminantes emergentes conlleva a ignorar la
regulación, así mismo el desconocimiento de esta crea implicaciones tanto para los seres
vivos como para el medio ambiente, de ahí el interés de indagar y buscar propuestas que
ayuden a mitigar cualquier tipo de riesgo asociado a los contaminantes emergentes (figura
8).
Figura 8. Regulación de contaminantes en Latinoamérica.
Fuente: Contaminantes emergentes (CE) en América Latina: una revisión crítica de CEs poco
estudiados, caso de estudio -Nonilfenol- (Vargas-Berrones et al., 2020).
Los estudios relacionados con este tema comenzaron a mediados del año 2000, en
un estudio inicial, se monitorearon los productos farmacéuticos y sus metabolitos en los
recursos hídricos, en las aguas residuales tratadas y no tratadas, así como en aguas naturales
en Río de Janeiro, Brasil. Ese estudio sugirió que no hay suficiente conocimiento de cómo
se comportan estos compuestos en los ambientes acuáticos de América Latina (Peña-
Guzmán et al., 2019).
44
Colombia y Brasil se encuentran dentro de los pocos países de Latinoamérica y el
Caribe que desarrollan acciones de vigilancia de la calidad del agua para consumo humano
(Guzmán-Barragán et al., 2015), pero su normatividad no incluye el control de productos
farmacéuticos en el agua de consumo (Caviedes, Diego, Delgado, 2017).
.
4.2.5.1. COLOMBIA
La legislación colombiana presenta vacíos respecto al control de estos residuos
peligrosos ya que no incluye ninguna regulación específica sobre productos farmacéuticos
en el medio ambiente acuático y solo se refiere a la prevención y gestión empresarial o
institucional dentro del ciclo comercial y productivo. En la resolución 1164 de 2002, apunta
a los procedimientos para la gestión integral de los residuos hospitalarios y similares y la
Resolución 371 de 2009 expedida por el Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo
Territorial (MAVDT) para la implementación de los planes de gestión de devolución de
productos pos consumo de Fármacos o medicamentos vencidos, acciones que contribuyen a
disminuir los vertimientos de estas sustancias, pero que no las regulan directamente.
En cuanto a la calidad del agua de consumo humano se rige por el decreto 1575 de 2007, el
cual establece que el agua potable o agua para consumo humano, es aquella que, por
cumplir las características físicas, químicas y microbiológicas, reglamentadas en las normas
de calidad de agua en Colombia, es apta para consumo humano, pero tampoco se incluyen
valores límite para productos farmacéuticos o de higiene personal. Por otra parte, la
resolución 2115 de 2007 del Ministerio De Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial,
(MAVDT) por medio de la cual se señalan características, instrumentos básicos y
frecuencias del sistema de control y vigilancia para la calidad del agua destinada para
45
consumo humano, solo incluye, aunque de una forma generalizada en la política para la
Gestión Integral de Residuos Peligrosos (RESPEL), objetivos específicos orientados a su
aplicación, minimización, prevención en la generación y promoción del manejo
ambientalmente adecuado de los RESPEL; en este sentido los productos farmacéuticos
desechados han sido clasificados como residuos peligrosos debido a su ecotoxicidad
(MAVDT Ministerio de Ambiente).
En el caso de los vertimientos puntuales a cuerpos de agua superficiales y a los
sistemas de alcantarillado público, son regulados por la Resolución 631 de 2015 en la que
se establecen 56 parámetros y valores límites máximos permisibles de vertimientos en ocho
sectores y 73 actividades productivas de la industria colombiana, pero no se tienen en
cuenta parámetros dirigidos a regular las concentraciones de productos farmacéuticos o
microcontaminantes emergentes, debido principalmente a que la norma debe ser cumplible
por todo el sector industrial al que le es pertinente en el país y por los limitados recursos
económicos, técnicos y tecnológicos con que la mayoría cuenta.
Solo en la última década se ha observado detenidamente el riesgo ecológico y sobre la
salud humana que genera la presencia de estos microcontaminantes en las fuentes de agua,
así mismo las técnicas de detección de estos compuestos hasta ahora se están
estandarizando ya que su naturaleza bioquímica es muy compleja y por tanto muy
específica; razones por las cuales es difícil esperar que en Colombia exista una regulación
específica para estos (Caviedes, Diego, Delgado, 2017).
46
4.3.CAPITULO III: CONTAMINATES EMERGENTES EN DIFERENTES
MATRICES AMBIENTALES.
4.3.1. CONTAMINANTES EMERGENTES EN BIOTA ACUÁTICA
4.3.1.1. IMPORTANCIA DEL ESTUDIO DE CONTAMINATES EMERGENTES EN
BIOTA ACUÁTICA
A diferencia de las matrices abióticas, la aparición de contaminantes en la biota
acuática no ha sido ampliamente estudiada. Esto se debe probablemente a su complejidad,
debido a la presencia de lípidos, proteínas y otros compuestos orgánicos, lo que dificulta la
extracción y el análisis estos compuestos. Estos contaminantes emergentes, en su mayoría
resultan de las actividades humanas, alcanzan el medio ambiente acuático a través de su
descarga continua de efluentes y lodos de depuradora de plantas de tratamiento de aguas
residuales y micro plásticos secundarios, que forman contaminantes emergentes una vez
que están en el agua, como podemos ver en la (figura 9).
Figura 9. Ruta de los contaminantes emergentes a la biota acuática.
Fuente: Ocurrencia, bioacumulación y evaluación de riesgos de compuestos farmacéuticamente
activos en los ríos aguas abajo de las plantas de tratamiento (Liu, Lu, Xie, et al., 2015).
47
Su presencia en matrices como el agua y los sedimentos ha sido ampliamente
estudiada, pero los informes sobre su presencia en biota son relativamente escasos. La biota
acuática está expuesta a estos compuestos, y varios estudios ya han demostrado sus efectos
adversos. Las especies en las que se ha informado la aparición de contaminantes
emergentes incluyen mejillones, anguilas, mariscos y otros peces utilizados para consumo
humano (Campo et al., 2016). En algunos estudios se ha establecido el riesgo para la salud
de comer mariscos que contienen compuestos disruptores endocrinos, antibióticos y
triclosán (Shanmugam et al., 2014).
Además, también se han informado los efectos negativos de comer pescado que
contienen pesticidas. Las muestras de biota acuática son matrices ambientales con un alto
contenido de proteínas y lípidos, aunque su proporción varía según la muestra. Estos
componentes de la matriz se pueden extraer con solventes orgánicos y una vez en los
extractos, pueden estos solventes interferir en el análisis del contaminante objetivo. Dicha
complejidad plantea un gran desafío en el desarrollo de procedimientos de extracciones
eficientes y confiables. Superar este desafío es necesario para obtener resultados de calidad
que faciliten una comprensión de la ocurrencia, las vías y la biodegradación de los
contaminantes emergentes en la biota acuática, que tiene una importancia particular para el
medio ambiente incluidos los animales terrestres que la consumen y la población humana
(Álvarez-Ruiz y Picó, 2020).
ANÁLISIS DE CONTAMINATES EMERGENTES
Para todo análisis que se quiera realizar se necesita crear una serie de fases para
garantizar resultados fiables, a continuación, se evidenciará cada fase correspondiente al
análisis y cuantificación de contaminantes emergentes en biota acuática.
48
4.3.1.1.1. Recolección de muestras y pretratamiento
Como primera fase para la evaluación o análisis de contaminantes en biota acuática se
tiene la etapa de recolección y pretratamiento de muestras. Las muestras regularmente se
pueden obtener de 2 formas:
1. Recolectadas desde granjas, pescadores o directamente desde el mercado (Peng et al.,
2015) (Djatmika et al., 2016)
2. Capturadas desde el sitio o área que se requiera estudiar la influencia de contaminantes
emergentes.
Para estudios que requieran la extracción in vivo de fluidos o que requieran de una
exposición a diferentes tipos de contaminantes necesitan de instalaciones para mantener
viva la biota hasta que se realice el proceso de extracción, se debe contar con todos los tipos
de materiales que aseguren una extracción completa, además deben contar con compuestos
para la eutanasia. Par estos casos las muestras permanecen una cantidad de tiempo en un
ambiente controlado, este tiempo puede variar dependiendo del estudio, esto solo con el fin
de mantener la especie con vida o bien sea para exponerla a diferentes contaminantes.
A lo largo de los estudios realizados se ha utilizado una extensa variedad de biota para
realizar el análisis de contaminantes emergentes, la mayoría de estas especies pertenecen a
diferentes clases de peces en un 71%, seguido de moluscos con concha que representan un
24 %, crustáceos 12%, algas, mamíferos con un pequeño porcentaje de 3%, plancton,
perifiton y equinodermos los cuales son estudiados en un 1%. Donde los principales
compuestos emergentes analizados corresponden a productos farmacéuticos, pesticidas,
productos para el cuidado personal e hidrocarburos aromáticos policíclicos (Wilkinson et
al., 2018). También se han informado el aislamiento de estos contaminantes en diferentes
49
matrices como estanques con un 42%, músculos 37%, hígado 15%, cuerpo entero 10%,
cerebro 9%, bilis 6%, plasma 8%, branquias 5%, grasa de ballena 3%, riñón y sangre 2%;
lo que significa que la diversidad de biota y los diferentes de tipo de matrices que pueden
ser aislados los contaminantes sugiere que existen y se requieran diferentes pretratamientos
para extraer estos compuestos químicos (Wilkinson et al., 2018). Algunas matrices líquidas
como la bilis, plasma y sangre no requieren de pretratamientos al igual que un número de
matrices solidas como es el caso del cerebro, hígado y músculo. Así mismo, existen
excepciones en ciertas matrices como la de cuerpo entero o completo, en la cual se hace
indispensable el uso de homogenización que es un tipo de pretratamiento empleado debido
a la potencial acumulación selectiva de los compuestos químicos en ciertos tejidos del
cuerpo, la homogenización garantiza la distribución uniforme de los contaminantes
emergentes en toda la muestra (Liu, Lu, Zhang, et al., 2015).
De forma semejante, cuando la muestra pertenece a un grupo de varios individuos, la
homogenización asegura su representatividad, ya que la concentración de contaminantes
poder variar dependiendo del individuo. Otro pretratamiento empleado es la liofilización, se
usa para eliminar agua y establecer un peso seco para el análisis de contaminantes. La
cantidad de agua en muestras solidas va a depender de factores como el tipo de tejido y de
la especie analizada.
También cabe resaltar que existe un tipo de pretratamiento que se aplica para matrices
liquidas y es la centrifugación, este tratamiento elimina los sólidos suspendidos y otras
posibles interferencias, por ejemplo, en muestras de sangre, se aplica para eliminar
hematocritos, usando así solo el plasma o el suero para el análisis (Yu y Wu, 2015).
50
4.3.1.2.2. Extracción
Los procedimientos de extracción van a depender de la matriz estudiada y de los
contaminantes emergentes de interés. La mayoría de los métodos de extracción que se han
venido desarrollando corresponde a los productos farmacéuticos en un 37%, seguido de
pesticidas 29%, retardantes de llama y productos para el cuidado personal con 14%
simultáneamente, hidrocarburos aromáticos policíclicos 13%, alkilfenol 5%, discruptores
endocrinos 4%, drogas ilícitas 3%, parabenos 2% y hormonas 1%. Algunos procedimientos
especializados se enfocan en un solo compuesto o grupo de compuestos que tiene relación
químicamente, por ejemplo, los filtros UV o los metabolitos de un compuesto específico,
que poseen características y comportamientos similares (Chiesa et al., 2019; Han et al.,
2016). Estos métodos empleados acostumbran a tener excelentes porcentajes de
recuperación, pero, existe también la problemática de no poder brindar o proporcionar una
visón general de la presencia de contaminantes emergentes en la matriz que se analiza (Han
et al., 2016). Por otra parte, también existen métodos de extracción de múltiples residuos
para separar la mayor variedad posible de compuestos con el fin de proporcionar un
panorama más completo de los contaminantes emergentes presentes, incluso si son de
diferentes familias, lo que ahorra tiempo y dinero (Miller et al., 2019). Las recuperaciones
en este caso suelen presentar variabilidad dependiendo del compuesto. Según la literatura,
aproximadamente el 40% hace parte de los métodos de residuos múltiples, los cuales
analizan más de una familia de compuestos químicos como los productos farmacéuticos,
pesticidas, retardantes de llama, etc. y el 60% restante corresponde a métodos específicos,
es decir, compuestos químicos de una misma familia. Con lo anterior, se muestra una
preferencia por analizar ciertos compuestos con mejor precisión, en lugar de obtener una
visión general, o simplemente establecer cómo la complejidad de la matriz restringe el
51
desarrollo de métodos de residuos múltiples para la biota. Esto último supone el reto de
extraer contaminantes con un amplio rango de polaridad, obteniendo extractos limpios y
con buenos porcentajes de recuperación. Algunos estudios no proporcionan recuperación de
los métodos, sensibilidad, peso de la muestra, la metodología que se aplica en muchos
casos no es detallada, esto presume que aún se debe seguir haciendo investigaciones que
permitan comparar artículos (Álvarez-Ruiz y Picó, 2020).
4.3.1.2.3. Muestras líquidas
Los procedimientos de extracción para muestras biológicas liquidas (bilis, sangre y
plasma) suelen ser más simples y con menos pasos que los de las muestras solidas como
músculos, hígado, cuerpo o cerebro. Los estudios con matrices liquidas, los compuestos de
interés son principalmente productos farmacéuticos y productos para el cuidado personal,
muchos de estos compuestos tienen un bajo coeficiente de reparto octanol-agua (KOW) o
también llamado coeficiente de partición, que se disuelve fácilmente en líquidos acuosos
como es el caso del plasma. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que estas matrices tienen
varias lipoproteínas y proteínas de unión que transportan contaminantes polares a no
polares. Como es el caso de la bilis, se analizan también compuestos con un valor de KOW
más altos, como el bisfenol A (Wu et al., 2016). Debido al contenido lipídico y de
tensoactivos, la bilis se convierte en una matriz compleja capaz de acumular compuestos
lipofílicos. Los pretratamientos enzimáticos podrían ser necesarios para la desconjugación
o la desconexión de los analitos unidos a proteínas, la extracción asistida por ultrasonido
(UAE) o la extracción liquido-liquido (LLE) suelen ser los métodos de extracción
empleados. Para la extracción de bisfenol A y alkilfenol en la bilis se usa el método de
52
hidrolisis (Tanoue et al., 2014). En muestras liquidas los analitos también se pueden aislar
directamente usando extracción en fase solida (SPE).
4.3.1.2.4. Muestras sólidas
Estas matrices que poseen diferentes tejidos, músculos, cerebro, hígado y todo el
cuerpo como es el caso de los peces, algas, los moluscos con concha (bivalvos), crustáceos
y otro tipo de invertebrados, se analizan con mayor frecuencia que las muestras liquidas,
aunque la variedad y la complejidad de sus procedimientos es mayor. El método de
extracción más empleado es la extracción con solventes (SE) donde los compuestos se
separan agregando un solvente orgánico que puede ser miscible o inmiscible con el agua y
se aplica una energía, anteriormente se usaba agitación manual, pero actualmente se usan
métodos como ultrasonidos, con igual o mayor uso y presión, temperatura, microondas o
vacío con poca aplicación. Las fuentes tradicionales son la extracción asistida por
ultrasonido (EAU) o baño ultrasónico y la extracción solido-liquido con ultrasonidos
focalizada (FUSLE) (Couderc, 2015). Estos métodos se desarrollaron principalmente para
extraer productos farmacéuticos. Pero también una gran cantidad de otros compuestos
como retardantes de llama y pesticidas (Huerta et al., 2015). La extracción con solvente
(SE) se atribuye para extracciones específicas, así como para extracciones de residuos
múltiples, regularmente se realiza con solventes orgánicos, como metanol, acetonitrilo,
hexano o acetona, dependerá de los compuestos de interés. No existe acuerdo entre los
estudios realizados acerca de factores importantes como el tiempo de extracción, volumen
de solvente y el número de extracciones realizadas. Ciertos métodos involucran solamente
una extracción, mientras que otros realizan varias veces este proceso, esto con el fin de
lograr la extracción de tantos analitos como sea posible (Ismail et al., 2014). El volumen
53
también suele ser variable, el uso de volúmenes más altos de solventes comúnmente mejora
la eficiencia de extracción, pero requiere procesos más duraderos de evaporación. El tiempo
también es importante en el proceso de extracción, los periodos de tiempo más largos
proporcionan mejores recuperaciones, pero, con el baño ultrasónico por ejemplo, dicho
tiempo de extracción no supera los 20 minutos. Las elevadas temperaturas (la cual se usa
como fuente adicional de energía) pueden mejorar la extracción Dasenaki y colaboradores
(Dasenaki y Thomaidis, 2015), establecieron el baño ultrasónico a 60°C mejorando así la
recuperación de varios productos farmacéuticos y medicamentos. Sin embargo, las altas
temperaturas degradan a su vez compuestos termolábiles como la carbamazepina.
Actualmente, el desarrollo de los métodos de extracción apuntan a reducir el uso de
solventes orgánicos proporcionando métodos más ecológico y menos contaminantes, un
excelente ejemplo, es el uso de QuEChER (Quick, Easy, Cheap, Effective, Rugged &
Safe), este método está ganando popularidad en el mundo, ya que es el elegido para el
análisis de multi-residuos de pesticidas, el método ofrece las ventajas de altas
recuperaciones, resultados precisos, rapidez de tratamiento, poco uso de solvente y el
proceso es robusto y fiable. Se utiliza principalmente para la extracción de matrices de
cuerpo completo y molusco de concha, y en menor medida, en invertebrados y músculos de
peces. Entre los compuestos extraídos por este método tenemos los productos
farmacéuticos, pesticidas, filtros UV y sustancias de perfluoroalquilo, tanto en
procedimientos de extracción de compuestos específicos como de residuos múltiples que
utilizan varias versiones, incluida una versión miniaturizada llamada micro-QuEChERS, la
cual se ajusta a la cantidad de reactivos, ya que usa muestras más pequeñas para generar
menos desperdicio (Jesús et al., 2018). Este método fue diseñado para procesar muestras
54
que son difíciles de obtener en grandes proporciones como sangre o diminutos
invertebrados.
Además de los mencionados métodos de extracción en muestras sólidas existe
también la extracción líquida a presión (PLE), es un proceso automático que requiere
menos solvente debido a la alta presión y temperatura, lo cual facilita la extracción. Puede
alcanzar mejores recuperaciones que QuEChERs, pero los tiempos de extracción son
mucho más largos. Es aplicado a varios métodos para la extracción de productos
farmacéuticos, productos de cuidado personal, compuestos bromados y clorados es
moluscos de concha (bivalvos) y diferentes tejidos de peces. La extracción asistida por
vacío (UVAE) mejora la penetración de los disolventes en la matriz y permite una
extracción más rápida que la extracción asistida por ultrasonido (EAU) (Xu et al., 2015). La
digestión alcalina se usa específicamente para la extracción de sustancias de
perfluoroalquilo en peces y bivalvos, ya que estos contaminantes son resistentes al
tratamiento básico que desnaturaliza las proteínas y rompe su enlace con las sustancias de
perfluoroalquilo (Campo et al., 2015). Este tratamiento también oxida parte de la materia
orgánica en la muestra proporcionando extractos más limpios.
4.3.1.2.5. Limpieza
La limpieza hace parte de una de las fases del análisis de contaminantes emergentes
en biota, particularmente los invertebrados y los peces, tiene un contenido de proteínas que
es de aproximadamente 10-15% y un contenido de grasa muy variable que puede alcanzar
el 30-35%. Estas proteínas y grasas crean interferencias en la señal cuando se realiza el
análisis de muestras. Además, los tejidos que contienen mayor cantidad de lípidos
acumulan compuestos polares o lipofílicos con alto KOW y se requiere de procesos idóneos
55
para su extracción y además para reducir su concentración en el extracto, así se mantienen
los analitos para obtener un extracto limpio para el análisis cromatográfico (Schlechtriem et
al., 2016). Tal es la importancia de los lípidos que existen métodos exclusivos para su
reducción, además, la determinación del contenido de lípidos de los tejidos proporciona
información clave acerca de la distribución y acumulación de compuestos en el animal.
Los métodos de limpieza más simples solo aplican procedimientos físicos simples a
los extractos tales como centrifugación, filtración o ambos en ciertos casos, incluso algunos
métodos esporádicamente no usan limpieza. La literatura reporta que se han combinado
varios procedimientos fiscos, algunos de ellos específicamente para la eliminación de
grasas, como el método desarrollado por (Liu, 2015) que usa decantación combinada con
precipitación a baja temperatura. La base de este método es el mayor punto de
solidificación de los lípidos en comparación con los disolventes utilizados para la
extracción y los analitos a determinar, por lo que precipitan y son fáciles de eliminar
cuando son sólidos a bajas temperaturas, mientras que el extracto que contiene los analitos
permanece líquido. Algunos métodos también usan la centrifugación para facilitar aún más
la separación de las diferentes capas del extracto.
La separación líquido-líquido con solventes orgánicos como hexano, heptano o
diclorometano, se encuentran ente los procesos de limpieza de eliminación de lípidos más
antiguos (Ocaña-Rios et al., 2018).
La separación por cromatografía en columna con solventes polares es la técnica más
aplicada en muchos casos, una parte de importancia en la limpieza depende de los
solventes, sílice y sílice de magnesia son los retenedores de grasas y otros compuestos no
polares, estos solventes anteriormente mencionados se usan para limpiar extractos con
56
bifenilo policlorados, hidrocarburos policíclicos aromáticos, retardantes de llama o
productos farmacéuticos. Sin embargo, la sílice de magnesia no logra recuperaciones tan
buenas para analitos moderados a polares como los productos farmacéuticos (Ocaña-Rios et
al., 2018).
4.3.1.2.6. Determinación
Para la determinación de contaminantes emergentes existen técnicas como la
cromatografía líquida (LC) y la cromatografía de gases (GC), que generalmente se usan en
conjunto con la espectrometría de masas (MS). Las técnicas anteriormente mencionadas
permiten una identificación cualitativa y cuantitativa precisa de los compuestos de interés,
con el uso de la espectrometría de masas de alta resolución (HRMS), se pueden
implementar enfoques de detección amplia y no objetivo que podrían detectar compuestos
desconocidos o simplemente detectar una amplia gama de compuestos usando una base de
datos en lugar de estándares analíticos.
4.3.1.2.6.1. Cromatografía de gases acoplada a espectrometría de masas (GC-MS)
Se ha empleado con regular frecuencia para analizar contaminantes orgánicos
semivolátiles en muestras ambientales y biológicas, en retardantes de llamas, productos
para el cuidado personal, hidrocarburos policíclicos aromáticos, bifenilos policlorados o
difenil éter polibromados.
En particular, GCMS / MS ha demostrado ofrecer una combinación favorable de
alta selectividad y resolución, buena precisión, amplio rango de concentración dinámica y
alta sensibilidad para el análisis de compuestos orgánicos semivolátiles y volátiles, también
es empleada para detectar compuestos lipofílicos, como los filtros UV (Ziarrusta et al.,
2015). Se han analizado contaminantes en muestras de biota por cromatografía líquida
57
acoplada a espectrometría de masas (LC-MS) y cromatografía de gases acoplada a
espectrometría de masas (GC-MS), orientando GC-MS en la determinación de compuestos
no polares y semipolares como es el caso de los pesticidas, filtros UV, hidrocarburos
policíclicos aromáticos, bifenilos policlorados y difenil éter polibromados que proporcionan
mejores resultados (Wille et al., 2015).
En cuanto a la cromatografía de gases acoplada a espectrometría de masas (GC-
MS), el modo de ionización más común es el impacto de electrones (EI), sin embargo, otros
modos de ionización más suaves pueden mejorar la determinación de algunos compuestos.
La ionización de captura negativa de electrones acoplada a espectrometría de masas (ECNI
–MS) es un método de ionización más suave que el de impacto de electrones (EI), una
ventaja de este ejemplo es su mayor sensibilidad a los compuestos con átomos bromados,
como los difenil éter polibromado (PBDE). El uso de la ionización química por presión
atmosférica GC (APCI) -MS / MS también se ha probado con éxito en la determinación de
retardantes de llama.
De los diversos detectores de espectrometría de masas, el más empelado
actualmente es el cuadrupolo simple, debido a la existencia de bibliotecas masivas muy
elaboradas que sirven para la identificación de compuestos. La espectrometría de masas de
alta resolución (HRMS) se ha ido introduciendo con fuerza en esta perspectiva porque
presenta ventajas como alta sensibilidad en exploración completa, se ha aplicado a la
determinación de filtros UV, difenil éter polibromados, parafinas cloradas de cadena corta,
dioxinas, dibenzofuranos, naftalenos policlorados, entre otros (Zhao et al., 2019).
58
4.3.1.2.6.2. Cromatografía líquida acoplada a espectrometría de masas (LC-MS)
La cromatografía liquida es un tipo de cromatografía que se puede usar para
cualquier analito soluble en fase líquida, como metanol, acetonitrilo, agua y sus diferentes
mezclas. La cromatografía liquida es una de las técnicas más extendidas en el análisis de
contaminantes emergentes y la más utilizada en estos estudios.
La cromatografía líquida de ultra alto rendimiento (UHPLC) es la versión mejorada
de la cromatografía líquida clásica de alto rendimiento (HPLC). Tanto HPLC como
UHPLC usan alta presión para bombear la fase móvil a través de la columna, pero UHPLC
emplea columnas más cortas y con partículas más pequeñas (<2 μm), usando menos
solvente y tiempo para el análisis, pero requiere instrumentación especial capaz de soportar
altas presiones. UHPLC es más costoso, pero tiene mejor resolución que HPLC, y se está
convirtiendo en una técnica ampliamente aplicada. HPLC-MS y HPLC-MS / MS se
aplicaron para determinar productos farmacéuticos (Álvarez-Ruiz y Picó, 2020).
4.4. CONTAMINANTES EMRERGENTES EN AGUAS RESIDUALES
Las plantas de tratamiento de aguas son la principal vía de entrada de los
contaminantes en el ciclo del agua debido a que no van a ser eliminados en los procesos
convencionales de depuración por sus características químicas, por lo que dependiendo del
tipo de compuesto los podemos encontrar en el efluente de la planta o en los biosólidos que
se han generado en la depuración. Como la mayor parte de estos compuestos no son
biodegradables no serán eliminados de las aguas residuales, por lo que continuarán en el
ciclo del agua (Pérez Álvarez, 2017).
59
En los últimos años se ha podido observar que las plantas de tratamientos para estas
aguas ocasionan desechos que dañan el medio ambiente puesto que estas terminan en lagos,
ríos o mares, por lo que es necesario buscar soluciones para la disposición de los efluentes
que provienen y sea de las industrias, comercio o de uso doméstico ya que las principales
fuentes de agua no son capaces ellas mismas de neutraliza la gran cantidad de
contaminantes puesto que estas no son tratadas adecuadamente y se presentan grandes
inconvenientes en donde se ven afectados la flora y fauna. En la (tabla 3) se muestran los
principales contaminantes que encontramos en las aguas residuales.
Tabla 3. Principales contaminantes en aguas residuales
Contaminante Importancia Origen
Sólidos
sedimentables
Pueden generar depósitos de fangos en condiciones
anaerobias en los sistemas de alcantarillados, instalaciones
de tratamiento o entornos acuáticos
Doméstico,
escorrentías
Matera orgánica
(DBO);
Nitrógeno-Kjeldahl
Consume oxígeno y puede distorsionar el equilibrio en
aguas superficiales; cuando el oxígeno se agota aparecen
condiciones anaeróbicas, malos olores, mueren los peces y
se produce desajuste ecológico.
Doméstico,
industrial
Microorganismos
patógenos
Riegos severos para la salud de las poblaciones a través de
enfermedades transportadas a través del agua como el
cólera
Doméstico
Nutrientes (N y P)
En cantidades excesivas provocan crecimiento desmesurado
de algas (eutrofización). La muerte de estas algas además
contribuye al aumento de materia orgánica
Doméstico,
rural,
escorrentías,
industrial
Micro
contaminantes
(metales pesados y
compuestos
orgánicos)
Los compuestos orgánicos no biodegradables pueden ser
tóxicos, carcinógenos o mutágenos a muy bajas
concentraciones (para plantas, animales o personas) algunas
pueden bioacumularse en las cadenas tróficas (cromo,
cadmio, plomo, pesticidas, herbicidas, entre otros).
Industrial, rural,
escorrentías
(pesticidas)
Solidos totales A niveles altos pueden ser restringidas las aguas para uso en Industrial
60
disueltos (sales) agricultura, irrigación o acuacultura (intrusiones de
agua salada)
Fuente. Estudio de la eliminación de contaminantes emergentes en aguas mediante
procesos de oxidación avanzada (Cruz, 2015)
4.4.1. ANÁLISIS DE CONTAMINATES EMERGENTES
Como algunos contaminantes emergentes se encuentran en bajas concentraciones
para su análisis en aguas residuales es necesario un buen tratamiento y preparación de la
muestra como puede ser por extracción, filtración, ajuste de pH entre otros.
4.4.1.1. Recolección de muestra
Las muestras para aguas residuales se recogen de las plantas de tratamientos de
aguas residuales, donde se toma una muestra representativa de un día de trabajo de la
estación depuradora de aguas, esta se recoge en botella ámbar de vidrio para ser llevadas al
laboratorio y ser filtradas para su posterior análisis.
4.4.1.2. Extracción
Es una etapa muy importante para el análisis de contaminantes emergentes puesto
que en algunos de los casos está asociada a un alto consumo de disolventes tóxicos no
requeridos, y dependiendo del compuesto que se va a analizar y de sus propiedades se
escogerá el método de extracción, puede ser extracción en fase sólida, extracción liquido-
liquido, micro-extracción en fase sólida, micro-extracción en fase liquida, extracción
solido-liquido, entre otras.
4.4.2. Determinación
Como los contaminantes emergentes son resistentes a procesos de biodegradación,
estos pueden presentar problemas al entorno, y para eliminarlos no usamos tratamientos
comunes como adsorción, osmosis inversa, cloración, entre otras pues no son adecuadas
61
para la lograr la pureza deseada y algunos de ellos mantienen intactos a los contaminantes
es por eso que se usan tratamientos para eliminar los elementos no deseados presentes en
las aguas residuales después de que se realicen los tratamientos comunes en las estaciones
depuradores de aguas residuales, para lo cual se buscan nuevos métodos a un bajo costo,
con el fin de reducir la presencia de estos contaminantes. Por esto que se hizo un estudio
bibliográfico donde se encontraron que las técnicas más usadas para la eliminación de estos
contaminantes son:
4.4.2.1. PROCESOS DE OXIDACIÓN AVANZADOS
Este consiste en una oxidación química a presión suave y temperatura hasta la
mineralización del contaminante, donde se cuenta con un agente oxidante denominado
hidroxilo con un tiempo de reacción corto. El objetivo de este proceso es la eliminación de
compuestos solubles no biodegradables que están presentes en las aguas residuales, estos
tienen reactividad alta para poder eliminar todos los compuestos presentes logrando la
reducción de la toxicidad en las aguas residuales tratadas.
Los procesos químicos de oxidación avanzada usan oxidantes (químicos) para
reducir los niveles de demanda química de oxígeno (DQO) y demanda biológica de
oxígeno (DBO), y el índice de biodegradabilidad se puede expresar como (DBO/DQO). En
este caso, el índice de biodegradabilidad se relaciona directamente con la concentración de
materia orgánica presente en el agua y su separación los componentes orgánicos y los
componentes inorgánicos oxidables. Los procesos pueden oxidar totalmente los materiales
orgánicos como carbón (C) y agua (H2O), aunque no es a menudo necesario operar estos
procesos hasta este nivel de tratamiento. Estos se basan en procesos fisicoquímicos capaces
de producir cambios profundos en la estructura química de los contaminantes, implicando
62
generación y uso de especies poderosas transitorias, principalmente el radical hidroxilo
(OH-). Además, la generación de radicales se genera a partir de oxígeno, agua oxigenada y
catalizadores soportados, por lo que los subproductos de reacción son únicamente agua y
dióxido de carbono (Bes, Silva, Bengoa, 2018).
Estos procesos de oxidación se pueden clasificar en procesos no fotoquímicos que
requieren el uso de compuestos químicos como O3, H2O2 y procesos fotoquímicos que
requieren radiaciónen en la (tabla 4) se pueden observar los procesos de oxidación más
utilizados.
Tabla 4. Principales tecnologías de procesos de oxidación avanzada
Tecnologías de oxidación avanzada
Procesos no fotoquímicos Procesos fotoquimicos
Ozonización Oxidación en agua sub/supercrítica
Ozono/ peróxido de hidrógeno Fotolisis ultravioleta de vacío (UVV)
Procesos de fenton Ultravioleta/peróxido de hidrogeno
Oxidación electroquímica Ultravioleta ozono
Plasma no térmico Fotolisis/ fenton
Ultrasonido Fotocatálisis heterogénea
Fuente: Los contaminantes emergentes de las aguas residuales de la industria farmacéutica
y su tratamiento por medio de la ozonización (Augusto y Solano, 2020).
4.4.2.1.1. Ventajas e inconvenientes de los POAs
El interés de estos procesos puede estar en utilizarlos como pretratamiento de las
aguas residuales antes de que éstas sean conducidas a las plantas de tratamientos
63
convencionales o para la degradación de componentes no-biodegradables, pero también
presentan ventajas y desventaja que se tienen que tomar en cuenta a la hora de seleccionar
el tipo de proceso a utilizar. Sin embargo, su utilización como etapa de pre tratamiento para
el aumento de la biodegradabilidad de las aguas residuales que contienen compuestos
recalcitrantes y tóxicos, puede ser justificada si los productos intermediarios resultantes son
fácilmente degradados por microorganismos en un tratamiento biológico. Por lo tanto, la
combinación de un POA, como tratamiento preliminar, con un proceso biológico resulta
muy prometedora desde el punto de vista económico. El objetivo principal es pues
combinar los POAs con procesos biológicos para tratar diferentes tipos de aguas residuales,
principalmente aquellas que provienen de la producción de saborizantes, colorantes,
fármacos o pesticidas, ya que éstas se caracterizan por su dificultad para ser tratadas por
métodos biológicos (Terán, 2016). En la (tabla 5) se pueden observar las ventajas y
desventajas de estos procesos.
Tabla 5. Ventajas y desventajas de los procesos de oxidación avanzada.
Ventajas Desventajas
No sólo cambian de fase al contaminante (como ocurre en
el arrastre con aire o en el tratamiento con carbón activo),
sino que lo transforman químicamente hasta la
mineralización completa (destrucción) del contaminante.
Elevado coste,
especialmente en lo que
respecta al ozono y la
radiación ultravioleta. Eliminan efectos sobre la salud de desinfectantes,
medicamentos y oxidantes residuales como el cloro
Pueden no generar (o formar en baja concentración)
subproductos, como los lodos que requieran posterior
procesamiento, tratamiento y/o eliminación.
Necesitan, en algunos
procesos, de tiempos de
reacción elevados.
Sirven para tratar contaminantes a muy baja
concentración (por ejemplo, plaguicidas ppb.) Los costos de inversión y
operación pueden ser
elevados. Generalmente mejoran las características organolépticas
(olor, sabor, color) de las aguas tratadas.
Los reactivos utilizados como oxidantes son Es necesario mano de obra
64
generalmente sustancias que se descomponen durante el
proceso en productos inocuos.
especializada
Fuente: Manual técnico sobre procesos de oxidación avanzados (Monge et al., 2018)
4.4.2.2. REACTOR BIOLÓGICO DE MEMBRANA (MBR)
La eliminación de antibióticos durante el tratamiento de aguas residuales usando un
reactor biológico de membrana (MBR) ocurre principalmente a través de la biodegradación,
la sorción de lodo, la fotodegradación y la volatilización. El reactor biológico de membrana
se une al tratamiento de proceso de lodos activados con membrana de baja presión que
causa obstáculos a los contaminantes. Este sistema es considerado como el más eficiente
para el tratamiento de aguas residuales en hospitales, ya que, da como resultado una
reducción de lodos, bajos niveles de sólidos en suspensión y alta eliminación de patógenos.
El tiempo de retención prolongado permite la eliminación de nitrógeno y aumenta el
crecimiento de bacterias nitrificantes con una eliminación mejorada de
microcontaminantes. En el sistema de reactor biológico de membrana, la eliminación de las
características físicas de los contaminantes tiene lugar y descarga permeable de alta calidad.
La alta eliminación de DQO en el reactor biológico de membrana proporciona un entorno
estable para los microorganismos para la eliminación eficiente de microcontaminantes. En
la última década, el proceso del reactor biológico de membrana se ha vuelto alternativo
para el proceso de lodos activados, debido a su alta eficiencia de eliminación de
microcontaminantes. (Tran et al., 2016). En la (tabla 6) podemos encontrar las diferentes
membranas que se utilizan dependiendo del factor de operación.
Tabla 6. Clasificación de las membranas.
Factor de Operación
65
separación
Tamaño de
partículas
Filtración Partículas superiores a 10 nm (partículas de
arena)
Microfiltración 0,1 mm y 10 mm (bacterias, barro)
Ultrafiltración 1 nm y 100 nm (Macro proteínas, Virus,
coloides,)
Nanofiltración 0,1 nm y 1 nm (Moléculas con alto peso
molecular como glucosa)
Osmosis inversa 0.0001 micra (Moléculas con alto y bajo pesos
molecular)
Carga de partículas
Electrodiálisis
Los iones se transportan por una membrana de
intercambio iónico desde la solución menos
concentrada a la más concentrada utilizando
energía eléctrica, así se elimina el soluto y se
purifica el disolvente.
Electrodiálisis
reversible
Se invierte la polaridad de los electrodos y las
salidas de la solución concentrada y diluida cada
cierto tiempo, por lo que los iones se transfieren
en direcciones opuestas y se dificulta formación
de incrustaciones
En este proceso el efluente se une con la biomasa de un biorreactor, se bombea la
mezcla para ser extraída del biorreactor y finalmente ser filtrada por medio de una
membrana. El agua que se filtra sale del sistema, mientras la biomasa queda en el reactor.
En un principio, la tecnología de membrana tenía limitado su uso y solamente se usaba
como un añadido en el proceso convencional. La Microfiltración, la ultrafiltración y la
osmosis inversa se utilizaron en áreas donde había requerimientos de vertido muy rigurosos
o donde se pretendía reutilizar el agua depurada.
Los principales factores que limitaron el desarrollo de la tecnología de membrana
fueron el elevado costo de inversión y de operación y el inadecuado conocimiento de las
ventajas potenciales de las membranas en el tratamiento de las aguas residuales, como se
66
puede observar en la (tabla 7). Sin embargo, la aparición de módulos de membrana menos
costosos y más efectivos, junto con el endurecimiento de los requisitos de vertido, hicieron
que se volviera a tener interés en la tecnología de membrana. (Vásquez R., 2015)
Tabla 7. Ventajas y desventajas de los biorreactores con membranas.
4.4.2.3. PROCESOS DE LODOS ACTIVADOS
El proceso de lodo activado generalmente se emplea para las plantas de tratamiento
de aguas residuales municipales. En este proceso de tratamiento, el lodo se mezcla con las
aguas residuales junto con los microorganismos para eliminar los nutrientes que oxidan la
materia biológica carbonosa y otras sustancias químicas durante el proceso de tratamiento.
El tratamiento comienza mezclando los desechos con cultivos microbianos aclimatados en
un tanque aireado. El lodo está bien aclimatado para hacer frente en caso de que se
produzca una carga de choque durante el proceso de tratamiento de aguas residuales.
VENTAJAS DESVENTAJAS
Bajo consumo de energía No elimina el contaminante solo lo
concentra en un solo lugar
Debido a que funcionan como un filtro
ofrecen una alta eficiencia de separación
En algunos casos presenta inconvenientes
de degradación en la membrana, lo que
aumenta el costo en la operación.
Se puede combinar con otros procesos por
su facilidad de adaptarse
Altos costos de instalación y
mantenimiento
Se consiguen rendimientos muy superiores
en eliminación de compuestos orgánicos,
nutrientes y microorganismos. En función
de la calidad conseguida y del uso posterior,
el efluente puede ser reutilizado
directamente o puede servir como
alimentación de tratamientos posteriores.
Se forman capas de lodos, coloides y
solutos en la superficie de la membrana
por lo que no se da un comportamiento
adecuado de esta.
67
El proceso de lodo activado (ASP) está destinado a reducir la contaminación
orgánica, los sólidos en suspensión y la materia de floculantes para producir efluentes
eficientes en la planta de tratamiento de aguas residuales. Muchos compuestos
farmacéuticos se detectan en varias plantas de tratamiento durante el proceso de
tratamiento. Se ha encontrado que la eficiencia de eliminación durante el proceso de lodo
activado (ASP) varía del 30% al 70% con un tiempo de retención prolongado. El
rendimiento depende de varios parámetros como variaciones estacionales, temperatura, pH,
oxígeno disuelto (OD), carga natural, comunidad microbiana. En algunos estudios, se
sugiere la biodegradación de muchos productos farmacéuticos tales como el ibuprofeno, el
naproxeno, el bezafibrato y los estrógenos durante los procesos aeróbicos y anaeróbicos
para garantizar que la eficiencia de eliminación de un parámetro en particular se alcance
como se desea antes de experimentar una separación sólido/líquido en el clarificador.
4.4.2.4. REACTOR POR LOTES DE SECUENCIACIÓN
El reactor por lotes de secuenciación (SBR) es un sistema de tratamiento orgánico
de lodo activado sofisticado y moderno. Este tipo de enfoque ahora se emplea en pocos
sistemas. Las estructuras de los reactores por lotes de secuenciación son estructuras
híbridas que tienen tendencias de reactor de tanque agitado y sistemas de mezcla
completos, pero deben considerarse para el tratamiento, especialmente con los diferentes
tipos de aguas residuales. En los ciclos, los reactores por lotes de secuenciación se llenan,
reaccionan, se asientan, dibujan y están inactivos, independientemente. Un reactor por lotes
de secuenciación difiere del sistema tradicional de tratamiento de lodos activados, haciendo
así todos los procesos mencionados anteriormente en un mismo reactor. Los reactores por
lotes de secuenciación son útiles para la eliminación de nutrientes y compuestos orgánicos
68
también. Debido a este beneficio, se utiliza en todo el mundo para el tratamiento de aguas
residuales desde hace muchos años (Khan et al., 2020).
El reactor por lotes de secuenciación es una modificación en el enfoque de
tratamiento de lodos activados de tal manera que no se requieren tanques separados para
aireación y sedimentación y no hay retorno de lodos. Tal método generalmente se realiza en
menos área o si existe escasez de tierra.
4.4.2.5. TRATAMIENTOS CON CARBÓN ACTIVADO
La adsorción con carbón activado es un método bastante antiguo de tratamiento de
contaminantes, incluido el tratamiento de aguas residuales hospitalarias. Se descubrió que
tenía la capacidad de eliminar los disruptores endocrinos. Muchos estudios de tratamiento
se llevaron a cabo empleando diferentes formas de carbón activado para dar resultados
eficientes. En la adsorción, la atracción a nivel molecular conduce a la unión de las
sustancias químicas solubles y gaseosas en la superficie. La activación del carbono da como
resultado una estructura porosa que mejora las capacidades de adsorción (Khan et al.,
2020).
4.4.2.6. TRATAMIENTO DE NANOTUBOS DE CARBONO
Los nanotubos de carbono de pared simple, pared doble y pared múltiple se utilizan
para la eliminación de compuestos farmacéuticos al variar características importantes como
la temperatura y el pH. La capacidad de adsorción aumenta hasta un 70% en el rango de pH
3-7. El nanotubo de carbono muestra una mejor eficiencia de eliminación de antibióticos
hasta los límites del 10-95%. El nano tubo de carbón es una tecnología de adsorción nueva
y muy prometedora hoy en día para el tratamiento de aguas residuales hospitalarias.
También pueden ser golpeados con grafeno, óxido de grafeno para mejorar la eficiencia al
69
aumentar el área de superficie. Pero algunos parámetros requieren ser mejorados, como la
reducción del efecto estérico de los microporos, la regeneración, el reciclaje y la
disminución del costo de producción. Pero debido a la coexistencia de adsorbentes y
compuestos farmacéuticos puede ser una gran amenaza para la vida acuática. Muchos
antibióticos son eliminados por muchos manos absorbentes como TiO2, FeO, aluminio, etc.
en un proceso paso a paso como la adsorción en la superficie externa seguido de difusión
entre partículas. Debido a la gran área superficial, muchos metales como el arsénico, el
plomo, el mercurio, el cadmio y el cromo también han mostrado una alta capacidad de
adsorción (Khan et al., 2020).
4.5. CONTAMINATES EMERGENTES EN AGUA POTABLE
El agua dulce representa la principal fuente de agua cruda para el consumo humano,
la industria, la agricultura y la producción de energía. El agua de mar se considera solo en
casos de escasez de agua debido a los altos requisitos de energía y productos químicos para
su tratamiento. Sin embargo, se requieren tecnologías para lograr que el agua dulce posea la
calidad necesaria para el consumo humano (Ternes et al., 2015).
El tratamiento inadecuado de las aguas residuales, el uso excesivo de pesticidas o
las descargas de aguas residuales de hospitales son las causas más importantes de
contaminación de aguas superficiales por contaminantes emergentes. El agua dulce de los
ríos es la más expuesta a la contaminación por descargas industriales, agrícolas y
ganaderas, ya que, experimentan fenómenos de transporte en aguas naturales y en el suelo
por escorrentía, erosión o lixiviación (Fàbrega et al., 2015). La concentración de los
contaminantes emergentes puede variar desde el punto de descarga de aguas residuales
hasta el punto de extracción de agua debido a: biotransformación, volatilización, fotólisis,
70
sorción, dispersión o combinación de diferentes fuentes de agua, que pueden atenuar las
concentraciones iniciales o transformar contaminantes.
La transformación de contaminantes emergentes a través de procesos de tratamiento
de agua potable puede conducir a compuestos que pueden ser más tóxicos, persistentes y
menos biodegradables que sus predecesores. Los efectos ambientales más importantes de
los contaminantes emergentes se refieren a: bioacumulación y biomagnificación,
persistencia, toxicidad, potencial de disrupción endocrina, efectos cancerígenos, efectos
mutagénicos y teratogénicos (Guillén et al., 2012).
4.5.1. MÉTODOS DE ANÁLISIS
Como la mayoría de los contaminantes emergentes son compuestos orgánicos y sus
concentraciones son muy bajas, su análisis es desafiante y conlleva actualizaciones
continuas y mejoras. Las técnicas de análisis incluyen cromatografía de gases (GC) junto
con espectrometría de masas (MS) y cromatografía líquida (LC) junto con espectrometría
de masas (MS). Los procedimientos de análisis de contaminantes emergentes se adaptan
continuamente teniendo en cuenta la concentración de contaminantes, los medios
específicos y el nivel de precisión. Algunos métodos de análisis utilizan espectroscopía de
resonancia magnética nuclear, extracción en fase sólida acoplada a LC-MS, cromatografía
líquida de interacción hidrofílica (HILIC), método de análisis de cromatografía líquida-
espectrometría de masas en tándem (LC-MS / MS) se usa para retardantes de llama,
pesticidas, cuidado personal productos. Los contaminantes emergentes o sus productos de
transformación también pueden confirmarse cualitativamente mediante espectroscopía de
resonancia magnética nuclear (RMN) (Richardson y Ternes, 2018).
71
4.5.1.2. TRATAMIENTOS DE ELIMINACIÓN
Procesos de membrana
Los procesos de membrana eliminan efectivamente una amplia variedad de
partículas orgánicas, inorgánicas y sólidas de las aguas superficiales y marinas o residuales,
a través de materiales semipermeables que permiten la separación del agua (permeado) y
del concentrado (retenido en la superficie de la membrana). Las membranas se producen a
partir de diferentes materiales, que proporcionan características específicas (tamaño de
poro, carga superficial e hidrofobicidad) que determinan qué tipo de contaminantes se
pueden retener. Se puede usar una amplia variedad de polímeros o mezclas de polímeros
químicamente y térmicamente estables, pero también otros materiales, como cerámica,
metales, vidrios o membranas de matriz mixta. Para la producción de agua potable, se
pueden usar varios procesos de membrana, que se pueden clasificar teniendo en cuenta la
fuerza que impulsa la separación (Arribas et al., 2015):
a) Procesos impulsados por presión: microfiltración (MF), ultrafiltración (UF),
nanofiltración (NF), ósmosis inversa (RO),
b) Gradiente de potencial eléctrico: electrodiálisis (DE),
c) Gradiente de concentración: osmosis directa (FO).
Los requisitos de tratamiento del agua potable, la calidad del afluente, la necesidad
de eliminar contaminantes objetivo específicos y sus concentraciones determinan el tipo de
proceso y el material de membrana. Los principales parámetros operativos se refieren a:
características de la fuerza motriz (presión, potencial eléctrico), modo de operación (flujo
72
cruzado, punto muerto), flujo de agua y concentraciones iniciales de soluto, pH, material de
membrana, tamaño de poro y capacidad de retención (Rodriguez-Narvaez et al., 2017).
Procesos avanzados de oxidación (AOP)
Los procesos de oxidación avanzados se basan en la producción de radicales
hidroxilos (OH•), uno de los oxidantes más fuertes que puede usarse para la eliminación /
destrucción de contaminantes emergentes para varios propósitos: pretratamiento de agua
cruda, agua potable, tratamiento de aguas residuales. La producción de radicales hidroxilos
se puede lograr por muchas vías, que permiten elegir los procesos de oxidación adecuados
de acuerdo con las características específicas del agua cruda / aguas residuales y los
objetivos de tratamiento necesarios. Los procesos de oxidación avanzada se pueden
clasificar considerando el método para generar radicales hidroxilos en procesos químicos,
electroquímicos, sonoquímicos y fotoquímicos, también se usan con frecuencia
combinaciones de procesos de oxidación avanzada con otros procesos. Dependiendo de
cómo los reactivos entren en contacto, los procesos de oxidación avanzada pueden ser
procesos homogéneos o heterogéneos. En los procesos heterogéneos, también se usa un
catalizador como catalizadores con soporte metálico, arcillas, materiales de carbono o
semiconductores como TiO2, ZnO, WO3, Cu2O o materiales compuestos (Enesca et al.,
2016). Las eficiencias de eliminación de los contaminantes emergentes en procesos
homogéneos dependen de las interacciones entre los reactivos químicos y los compuestos
objetivos; mientras que en procesos heterogéneos, la adsorción de reactivos y la desorción
de productos que ocurren en los sitios activos de la superficie del catalizador también son
muy importantes (Klavarioti et al., 2009).
73
Adsorción en carbón activado y otros materiales
La adsorción es un proceso de tratamiento de agua potable avanzado importante,
que es eficiente y rentable si el adsorbente tiene alta porosidad y área de superficie
específica, es fácil de operar y regenerar (térmica o químicamente) y está disponible en
cantidades suficientes. La capacidad de eliminación de los adsorbentes depende de las
densidades (material, partículas y volumen), porosidades (partículas y volumen), área de
superficie externa, área de superficie interna, distribución del tamaño de poro (entre
macroporos, mesoporos y microporos), química de la superficie y parámetros operativos
(temperatura, pH, tiempo de contacto).
Varios estudios demostraron que la adsorción de carbón activado granular o en
polvo es una de las mejores tecnologías utilizadas para la eliminación de contaminantes
emergentes del agua superficial, junto con gel de sílice, alúmina activada, zeolitas y
adsorbentes de óxido de metal, pero la energía utilizada para producir adsorbentes es muy
alta (Arena et al., 2016; Sharma y Bhattacharya, 2017).
Con el fin de aumentar la eficiencia de eliminación de los contaminantes
emergentes, se desarrollaron materiales orgánicos o inorgánicos para obtener
nanoadsorbentes o nanomateriales de ingeniería (que poseen un mínimo de una dimensión
externa que varía de 1 a 100 nm) con propiedades de adsorción mejoradas, pudiendo
eliminar eficientemente los contaminantes emergentes con varios tamaños moleculares,
hidrofobicidad y comportamiento de especiación (Thines et al., 2017).
Los nanomateriales de ingeniería se clasifican en: nanomateriales carbonosos
(nanotubos de carbono, nanofibras de carbono, fullerenos, grafeno y compuestos
carbonosos), óxidos metálicos y metálicos (hierro a nanoescala cero-valente, TiO2, Ag y
74
ZnO) y nano compuesto de núcleo magnético / micropartículas que tienen núcleos hechos
con elementos magnéticos como hierro, níquel, cobalto o sus óxidos y aleaciones con
propiedades ferromagnéticas o superparamagnéticas y conchas (sílice, alúmina o polímeros
o tensoactivos) (Teodosiu et al., 2018).
4.6. CAPÍTULO IV: CONTAMINATES EMERGENTES EN
LATINOAMÉRICA
Generalmente las investigaciones acerca de la calidad del agua se basan en la
búsqueda de contaminantes microbianos, nutrientes, metales pesados y contaminantes
prioritarios. Últimamente, ha llamado la atención un nuevo tipo de contaminantes los
llamados contaminantes emergentes (CEs) que afectan de manera significativa la calidad
del agua y posiblemente ocasiona problemas de salud y seguridad pública (Bilal et al.,
2019). Sin embargo, debido a que se han detectado recientemente en bajas concentraciones
(μg/L, ng/L), existe una grieta en el conocimiento sobre el comportamiento, evaluación,
destino y efectos ecológicos y humanos.
Las investigaciones sobre la composición de los contaminantes emergentes y su
eliminación durante el tratamiento de aguas residuales en América latina es escasa, debido
a la falta de programas de monitoreo, esto normalmente se debe a las regulaciones
específicas no existentes (Rasheed et al., 2019). La presencia de contaminantes emergentes
en aguas residuales, su comportamiento durante el tratamiento y la producción de agua
potable son luego áreas clave que requieren estudios inmediatos.
La investigación sobre contaminantes emergentes en América Latina es reciente a
pesar de que sus niveles de concentración han aumentado significativamente en los últimos
10 años. En 1999, se publicó uno de los primeros estudios con respecto a esta problemática,
75
donde se informó que encontraron fármacos y sus metabolitos en cuerpos de agua de Río
de Janeiro y discutieron la falta de información de los contaminantes emergentes en
América Latina (Stumpf et al., 1999).
Los estudios dirigidos al monitoreo en diferentes matrices de agua en
Latinoamérica, se han llevado a cabo con métodos analíticos, límites de detección y
cuantificación similares a los empleados por otros países. De estos estudios cabe resaltar
que las concentraciones y número de compuestos son de 4 a 5 veces mayor que los países
que tienen legislación. Particularmente en América Latina y el Caribe, se ha informado un
número escaso de estudios hasta la fecha, una revisión anterior indicó que de 1999 a 2018
hay 57 estudios de contaminantes emergentes en aguas residuales (Peña-Guzmán et al.,
2019), otra revisión presentó solo 23 investigaciones de contaminantes en biota marina y
agua dulce de 2002 a 2016 (Llorca et al., 2017) como se muestra en la (figura 10).
Figura 10. Distribución de investigaciones publicadas sobre contaminantes emergentes en América
Latina.
76
Fuente: Contaminantes emergentes y resistencia a antibióticos en las diferentes matrices
ambientales de América Latina (Reichert et al.,2019).
77
Entre los contaminantes más reportados se encuentra antibióticos, antiácidos,
esteroides, antidepresivos, analgésicos, antiinflamatorios, antipiréticos, betabloqueantes,
fármacos hipolipemiantes, tranquilizantes, estimulantes, fármacos, ftalatos, compuestos
fenólicos (bisfenol A, nitrofenol, alquilfenoles y clorofenoles), triclosán, etinilestradiol,
dietilstilbestrol y 17-β estradiol, como se evidencia en la (tabla 8) La falta de regulaciones
en América Latina permite una descarga acelerada y mayor de contaminantes emergentes
que representan un riesgo importante en los impactos ambientales y de salud pública.
Además, como en otras regiones geográficas, hay poca información para poder establecer la
tendencia de los contaminantes emergentes y se centran en los compuestos comúnmente
evaluados (Vargas-Berrones et al., 2020).
4.6.1. Principales contaminantes estudiados
Tabla 8. Contaminantes emergentes estudiados en Latinoamérica.
Contaminantes Descripción Referencia
Productos
farmacéuticos
Entrada continua al medio acuático, bajas
concentraciones, impactando el suministro de agua
en los ecosistemas y la salud humana. Los estudios
sobre sus efectos se iniciaron recientemente.
Uso extenso en medicina humana y veterinaria.
Incluye compuestos como antibióticos, analgésicos,
antidepresivos, antidiabéticos, entre otros.
La gran mayoría se excreta sin metabolizar después
de su aplicación, llegando a las aguas residuales. No
hay eliminación completa con tratamiento de agua.
Rodriguez-Narvaez
et al. (2017);
Rivera-Utrilla et al.
(2013); Gogoi et al.
(2018); Kümmerer
(2001); Quijano
Prieto (2016).
Productos de
cuidado
personal
Sustancias de uso común para fines de salud, belleza
y limpieza, como cosméticos, jabones, perfumes,
pastas dentales, champús, etc. Al usarse en la vida
cotidiana, se han detectado en aguas subterráneas y
aguas residuales tanto domésticas como industriales.
No se someten a cambios metabólicos, por lo que se
liberan más fácilmente en los recursos de agua,
causando impacto en las aguas subterráneas y aguas
de escorrentía urbana.
Gogoi et al. (2018);
Montes-Grajales et
al. (2017);
Rodriguez-Narvaez
et al. (2017).
78
Filtros UV
Ampliamente utilizado como productos para el
cuidado del cabello y la piel para contrarrestar los
efectos nocivos de la luz solar.
Incorporados principalmente en cosméticos
(lociones, maquillaje facial y productos para el
cuidado de los labios). También se utiliza en
plásticos, adhesivos, pinturas y gomas.
Barón et al. (2013);
Ribeiro et al.
(2017).
Discruptores
endocrinos
Estructuras similares a las hormonas naturales, que
causan una participación negativa en el sistema
endocrino de humanos y animales.
Los estrógenos principales que se encuentran en los
cuerpos de agua son los estrógenos naturales (E1),
el 17 β-estradiol (E2), el estriol (E3) y el 17 α-
etinilestradiol sintético (EE2).
Vilela et al. (2018)
Hidrocarburos
Alta toxicidad, mutagenicidad y carcinogenicidad.
Los incendios liberan hidrocarburos aromáticos
policíclicos, que ingresan a la atmósfera y a las
aguas superficiales y sedimentos. También alcanzan
los recursos hídricos para las aguas residuales
industriales no tratadas, la cocción y las reacciones
de combustión de combustibles fósiles.
Tursi et al. (2018);
Starling et al.
(2018).
Drogas ilícitas
Poseen poderosas propiedades psicoactivas; su
consumo es ilegal.
Efectos desconocidos en el medio ambiente
acuático. Las drogas ilícitas ingresan a los cuerpos
de agua por medio de plantas de tratamiento de
aguas residuales.
Pal et al. (2013);
Cosenza et al.
(2018).
Aditivos
alimenticios
Contaminantes orgánicos sintéticos, incluidos
edulcorantes, antioxidantes, etc. Los edulcorantes
son bastante solubles en agua y se encuentran
principalmente en aguas residuales. Los
antioxidantes, por otro lado, no son solubles en agua
y se encuentran en el agua subterránea.
Postigo et al.
(2015)
Metabolitos
Algunos productos farmacéuticos se transforman
total o parcialmente en el hígado, que alberga una
gran cantidad de enzimas.
Ingresan a los recursos hídricos después de la
ingestión de productos farmacéuticos y la posterior
excreción de compuestos o metabolitos no
metabolizados. Los metabolitos pueden quedar
después del tratamiento del agua residual y se
encuentran en ríos o arroyos.
La persistencia de los metabolitos de las actividades
Del Arco (2008);
Farré et al. (2008);
Narváez
Valderrama et al.
(2012).
79
agrícolas depende de la eficiencia de los procesos de
degradación natural. En algunos casos, estos
procesos inducen la transformación de sustancias en
metabolitos de mayor toxicidad.
Retardantes de
llama
Productos químicos agregados a productos de
consumo para satisfacer las necesidades de retardo
de fuego. Estos son compuestos solubles en agua
que se encuentran en algunos acuíferos.
Postigo et al.
(2015); Peng et al.
(2017).
Plaguicidas
Compuestos que controlan la propagación de plagas
y enfermedades en los cultivos; utilizados en
agricultura, silvicultura, horticultura, etc. En el
momento de la aplicación, estos compuestos llegan
al suelo desde el agua de lluvia o el lavado del agua
de riego. Una vez allí, pueden infiltrarse en las
aguas subterráneas y superficiales.
Pal et al. (2014)
Fuente: Contaminantes emergentes en el ciclo urbano del agua en América Latina: una revisión
de la literatura actual, Carlos Peña-Guzmán et al. (2019).
4.6.1.2. Contaminantes emergentes en aguas residuales (drenaje urbano)
Un total de 51 contaminantes emergentes se encontraron en estudios relacionados
con las aguas residuales desde el año 1999 hasta el año 2018. Ecuador fue el país con el
mayor número de muestras con un total de 11 en aguas residuales, seguido de México con
7, Brasil y Colombia con 3, y Argentina y Venezuela con una sola muestra. En las aguas
residuales, la cafeína tuvo las concentraciones más altas (5.597.000 ng/L), seguida por la
benzoilecgonina (1.065.000 ng/L) y la carbamazepina (830.000 ng/L). Todas estas
concentraciones son notablemente altas, sin embargo, los estudios arrojaron dos productos
farmacéuticos con concentraciones más bajas como es el caso del miconazol (2,6 ng/L) y
sulfametoxazol (1,5 ng/L), los cuales provienen de un estudio que se realizó en una planta
de tratamiento de aguas residuales que utiliza principalmente un reactor de lecho de lodo
con flujo ascendente a escala. Los reactores se alimentan con aguas residuales no
procesadas de un municipio de Brasil (Brandt et al., 2013).Los contaminantes con mayor
80
frecuencia de mediciones fueron: ibuprofeno, carbamazepina, trimetoprima,
sulfametoxazol, cafeína y naproxeno (Peña-Guzmán et al., 2019). Los países que
investigaron estos contaminantes con gran énfasis fueron Ecuador y México, como se
puede observar en la (tabla 9):
Tabla 9. Concentración de contaminantes encontrados en agua residual.
Clase de contaminante
emergente
Contaminante emergente Concentración Min/Max
(ng/L)
Productos farmacéuticos
Cafeína 900 - 5.597.000
Miconazol 2,6 - 13,9
Metoprolol 210 – 3100
Metronidazol 670 – 1980
Ciprofloxacina 750 – 13.550
Valtarsan 140 – 1440
Acetaminofén 16.350 – 46.600
Eritromicina 10 – 720
Ibuprofeno 220 – 13.000
Ketoprofeno 260 – 720
Claritromicina 20 – 12.900
Clindamicina 20 – 16.650
Trimetropin 10 – 1230
Naproxeno 500 – 16.650
Carbamazepina 10 – 830.000
Fluoxetina 30 – 80
Sulfametoxazol 1,5 – 309.000
Azitromicina 6760 – 11.030
Diclofenaco 95 – 6360
Productos para el cuidado
personal
Butilbencilftalato (BBP) 710 – 1240
Ácido salicílico 620 – 29.060
Bisfenol 55,7 – 2500
Triclosán 660 – 2040
Discruptores endocrinos
17 β-estradiol 9,3 – 2200
Estrona 14 – 11.400
17 α-etinilestradiol 8 – 300
Drogas ilícitas Cocaína 6300 – 560.000
Aditivos alimenticios Acesulfamo 700 – 26.200
Metabolitos Benzoilecgonina 33.500 – 1.065.000
81
Fuente: Contaminantes emergentes en el ciclo urbano del agua en América Latina: una
revisión de la literatura actual, Carlos Peña-Guzmán et al. (2019).
4.6.1.3. Agua potable
De los 52 contaminantes monitoreados en el agua potable, ocho se encontraron en
Brasil, uno en Colombia y uno en Venezuela. El contaminante con la concentración más
alta fue ibuprofeno (625.000 ng/L). El estudio se realizó con el agua potable de las ciudades
brasileñas, las plantas de tratamiento de agua se abastecen de agua subterránea de cinco
regiones dentro de Campinas (Brasil). Además, el río Atibaia suministró cuatro plantas de
tratamiento de agua y el río Capivari suministró el resto.
El ibuprofeno, el diclofenaco, el bisfenol A, el 17 β-estradiol y el carbofurano
tuvieron la mayor frecuencia de mediciones realizadas en el agua potable. Se observaron las
concentraciones más bajas en el agua potable para los compuestos 4-octilfenol (0,10 ng/L),
4-nonilfenol (0,10 ng/L) y bisfenol A (1,20 ng/L). De acuerdo con un estudio realizado por
Jardim y otros autores en el año 2012, que tiene como título: Un enfoque integrado para
evaluar los contaminantes emergentes en el agua potable, mencionan que casi todos los
procesos que se llevan a cabo en las plantas de tratamiento de agua convencionales no están
diseñados para eliminar estos contaminantes, lo que lleva a su exposición ambiental y
humana. El estudio se realizó en São Paulo, Brasil, con muestras tomadas directamente del
agua del grifo conectadas a la red de distribución principal (Peña-Guzmán et al., 2019). En
la (tabla 10) se muestra una serie de contaminantes y sus concentraciones encontrados en
agua potable:
Tabla 10. Concentración de contaminantes encontrados en agua potable.
82
Clase de
contaminante
emergente
Contaminante emergente Concentración Min/Max
(ng/L)
Productos
farmacéuticos
Cafeína 220 – 3800
Diazepan 7000 – 50.000
Ibuprofeno 90 – 625.000
Trimetropin 470 – 2330
Naproxeno 90 – 3000
Acetaminofén 28.000 – 200.000
Pirimidona 530
Carbamazepina 680 – 31.450
Fluoxetina 30 – 70
Cloranfenicol 35.000 – 250.000
Diclofenaco 1700 – 150.000
Productos para el
cuidado personal
Di- etil ftalato 160 – 170
Di- butil ftalato 330 – 410
4- octilfenol 0,10
4- Nonilfenol 0,10 – 1500
Propilparabeno 135,30
Bisfenol 1,20 - 3300
Discruptores
endocrinos
17 β-estradiol 6,80 – 2400
Estrona 2400 – 3300
17 α-etinilestradiol 1000 - 1600
Progesterona 300 – 1500
Levonorgestrel 1100 – 2600
Androsterona 50 – 160
Copostranol 1800 – 1900
Colesterol 270 – 2300
Colestanol 2000 - 2500
Hidrocarburos Benzopireno 440 – 1900
Drogas ilícitas Cocaína 6 - 22
Aditivos alimenticios Butilhidroxitolueno (BHT) 6 – 22
Metabolitos Benzoilecgonina 10 - 652
ácido clofibrico 35.000 – 250.000
Pesticidas
Atrazina 92,30 – 10.000
Carbaryl 10.500 – 75000
Bentazona 7000 – 50.000
Carbendazim 7000 – 50.000
Diuron 95,80 – 75.000
Linuron 14.000 – 100.000
Irgarol 7.20
Clorpirifós 21.000 – 150.000
Simazina 3500 – 25.000
83
Fuente: Contaminantes emergentes en el ciclo urbano del agua en América Latina: una
revisión de la literatura actual, Carlos Peña-Guzmán et al. (2019).
4.6.1.4. Agua superficial
Para el estudio de contaminantes emergentes en agua superficial fueron en total 99
contaminantes los analizados, el mayor número de muestras recolectadas fue en Brasil (57),
seguido de Costa Rica (4), Colombia (3), Bolivia (2), Chile (2), México (2) y Argentina (1).
Los contaminantes que contenían las concentraciones más altas en el agua
superficial fueron colesterol (301.000 ng/L), cafeína (106.000 ng/L), estigmasterol (85.500
ng/L) y bisfenol (64.200 ng/L); aquellos con concentraciones más bajas en aguas
superficiales fueron diclofenaco sódico, naproxeno, 4-octilfenol y sulfametoxazol. Un
primer estudio que se refiere a la aparición de estos contaminantes fue realizado por
Campanha y otros autores en el año 2015, quienes los detectaron en el río Monjolinho, el
principal cuerpo de agua de São Carlos (São Paulo). Ese estudio concluyó que la fuente
principal de los contaminantes emergentes en este río se debía a la descarga de efluentes
tanto de las plantas de tratamiento de aguas residuales como de las aguas residuales no
tratadas del río Água Quente. Las concentraciones más bajas en ese cuerpo de agua fueron
diclofenaco sódico (0,04 ng/L), naproxeno (0,1 ng/L) y 4-octilfenol (0,1 ng/L), toda la
información es presentada en la (tabla 11).
Tabla 11. Concentración de contaminantes encontrados en agua superficial.
Clase de contaminante
emergente
Contaminante emergente Concentración Min/Max
(ng/L)
Cafeína 8 – 106.000
Oxitetraciclina 428
Ibuprofeno 2 – 37.000
Ketoprofeno 21 – 10.000
84
Productos farmacéuticos
Nimesulida 12
Ciprofloxacina 0,41 – 740
Clindamicina 8
Doxiciclina 74.000
Gemfibrozilo 9 – 17.000
Tetraciclina 25 – 93
Trimetropin 0,56 – 3580
Naproxeno 0,1 – 900
Acetaminofén 3 – 25.200
Ácido acetilsalicílico 476 – 20.960
Carbamazepina 0,5 – 36.920
Codeína 10 – 252
Losartan 32
Ampicilina 0,45
Morfina 36
Amoxicilina 0,46 – 1284
Dipirona 22.300
Diclofenaco 20 – 9600
Productos para el
cuidado personal
Di- etil ftalato 33 – 3200
Di- butil ftalato 50 – 30.100
Butilbencilftalato (BBP) 5 – 2000
4- Octilfenol 0,21 – 21
4- Nonilfenol 1,24 - 8000
Metilparabeno 17 – 537
Etilparabeno 15.036
Butilparabeno 13 – 55
Ácido salicílico 19 – 9600
Triclosán 4,51 – 1300
Bisfenol A 2,76 – 64.200
Filtros UV Benzofenona- 1 6
Benzofenona- 3 2 – 225
Benzofenona- 4 5
Octil 200
Discruptores endocrinos
17 β-estradiol 0,31 – 13.450
Estradiol- 3 sulfato 0,59 – 0,85
Estriol 0,6 – 46
Estrona 0,1 – 3300
17 α-etinilestradiol 0,16 – 5900
Progesterona 0,51 – 4200
Levonorgestrel 19 – 2600
Estigmasterol 4500 – 85. 500
Androsterona 50 – 160
Copostranol 5200 – 40.900
85
Colesterol 8800 – 301.000
Colestanol 2200 – 40.200
Hidrocarburos Benzopireno 440 – 3440
Drogas ilícitas Cocaína 6 – 537
Aditivos alimenticios Butilhidroxitolueno (BHT) 6 – 537
Metabolitos Benzoilecgonina 4 – 3440
ácido clofibrico 20 – 30
Paraxantina 592
Pesticidas
Atrazina 8 – 55
Bentazona 88
Clomazona 46,5 – 47,2
Diuron 123,5
Irgarol 7,7 – 15,9
Pentaclorofenol 6400 – 8300
Fuente: Contaminantes emergentes en el ciclo urbano del agua en América Latina: una
revisión de la literatura actual, Carlos Peña-Guzmán et al. (2019).
4.6.1.5. Plantas de tratamiento de agua potable
Se revisaron los estudios sobre 10 contaminantes emergentes encontrados en plantas
de tratamiento de agua potable en América Latina. Se informaron 17 muestras de Brasil y
una de Chile. Las concentraciones máximas se atribuyen a la cafeína (4083 ng/L),
nonilfenol (228 ng/L) y 17 α-etinilestradiol (798 ng/L). El estudio de Raimundo (2011)
reportó los resultados de seis de los 17 contaminantes estudiados, mostrando
concentraciones en diferentes etapas del proceso de purificación en la planta de Capim Fino
(São Roque, Brasil).
En el agua potable de las plantas de tratamiento, la estrona (0.03 ng/L), el estriol
(0.3 ng/L) y el bisfenol (0.5 ng/L) mostraron las concentraciones más bajas. La etapa
principal de la eliminación de contaminantes ocurre durante los procesos de pre-cloración y
coagulación. La estrona, el estriol, la cafeína, el triclosán y la atrazina son los
contaminantes con el mayor número de mediciones (Rozas et al., 2016).Dado que el
proceso de purificación actualmente está diseñado únicamente para eliminar agentes
86
patógenos y contaminantes prioritarios, las plantas convencionales de agua potable no son
suficientes para eliminar los contaminantes emergentes, lo que lleva a una prevalencia
creciente de interrupciones del sistema endocrino. La (tabla 12) muestra algunos de los
contaminantes hallados y sus respectivas concentraciones.
Tabla 12. Concentración de contaminantes encontrados en plantas de tratamiento de agua
potable.
Clase de contaminante
emergente
Contaminante emergente Concentración Min/Max
(ng/L)
Productos farmacéuticos
Cafeína 11 – 4083
Diclofenaco sódico 11 – 74
Productos para el cuidado
personal
Nonilfenol 1,35 – 228
Bisfenol A 0,5 – 27, 3
Triclosán 0,7 – 74
Discruptores endocrinos 17 β-estradiol 0,78 – 25,8
Estrona 0,03 – 11,6
Estriol 0,3 – 6,1
17 α-etinilestradiol 275 – 798
Pesticidas Atrazina 1,1 – 74
Fuente: Contaminantes emergentes en el ciclo urbano del agua en América Latina: una
revisión de la literatura actual, Carlos Peña-Guzmán et al. (2019).
4.6.1.6. Colombia
Los contaminantes emergentes se han estudiado por su alta incidencia en diferentes
entornos, incluido el acuático, sin embargo, en el contexto de los países en desarrollo, como
en el caso de Colombia, la información sobre su ocurrencia, magnitud y amenaza potencial
es escasa.
Un estudio realizado por la Pontificia Universidad Javeriana de Colombia, involucra
el análisis de varios componentes del ciclo urbano del agua en la ciudad de Bogotá. Se
encontró que los compuestos con mayor ocurrencia son los plastificantes como los Ftalatos
87
y el Bisfenol A, mientras que, entre los productos farmacéuticos, la Carbamazepina
presentó las concentraciones más altas (0,68 - 31,45 μg/L). El análisis del coeficiente de
amenaza (HQ) mostró la importancia del Bis (2-etilhexil) ftalato (BEHP) y la estrona (E1)
que pueden llegar a las aguas superficiales a partir de descargas domésticas e industriales.
Se encontraron contaminantes emergentes de interés sanitario en todas las matrices
evaluadas, lo que implica que deben incrementarse los esfuerzos en cuanto a monitoreo,
control y regulación de los mismos (Bedoya-Ríos et al., 2018).
Dentro de la investigación se han involucrado varios tipos de muestras de agua que
componen el ciclo urbano del agua de la ciudad de Bogotá, como son: aguas superficiales,
agua potable, aguas residuales y aguas de escorrentía. La cantidad de puntos monitoreados
por cada tipo de agua se muestran a continuación:
AGUAS SUPERFICIALES
AGUA POTABLE
3 puntos de monitoreo en afluentes del rio
Bogotá (Tunjuelo, Fucha y Arzobispo).
3 puntos de monitoreo río Bogotá (entrada a
Bogotá, salida y un punto intermedio).
18 puntos en humedales (Jaboque, Juan
Amarillo y la Conejera).
3 puntos de monitoreo en las entradas de los
sistemas de abastecimientos (Chingaza,
Tibitoc y Sumapaz).
49 puntos de monitoreo en redes de
abastecimientos.
88
AGUA RESIDUAL
AGUAS DE ESCORRENTÍAS
Los compuestos medidos fueron determinados de acuerdo a disponibilidad de equipos
de medición (cromatógrafo de gases acoplado a espectrometría de masas – GC MS), entre
los contaminantes emergentes estudiados tenemos pesticidas organofosforados (Forato,
Fention, Metil paration, Clorpyrifos), productos farmacéuticos y hormonas (Cafeína,
Fluoxetina, Naproxeno, Bisfenol A, Estrona, progesterona) y Ftalatos (Bis 2-etilhexil,
Dimetilftalato, Dietilftalato) (Bedoya-Ríos et al., 2018).
Otro estudio publicado en 2020 realizado por la universidad de Antioquia, tuvo como
objetivo presentar aspectos importantes relacionados con el muestreo, seguimiento y
vigilancia del agua de mar y varias especies de peces capturadas en la zona del Golfo de
Urabá para determinar el contenido de contaminante emergente (triclosán, ibuprofeno,
diclofenaco) mediante UPLC-QqQ / MS. En general, se lograron detectar tres productos
farmacéuticos en diferentes sitios de muestreo y las concentraciones totales variaron entre
0,10 a 1,54 μg/L en aguas superficiales. Sin embargo, no se detectó contenido de
contaminantes emergentes en el músculo de pescado. Además, se encontró una alta
variabilidad en las concentraciones de triclosán, ibuprofeno y diclofenaco según la época de
muestreo (Pemberthy M et al., 2020).
2 puntos de monitoreo en entrada y salida
planta de tratamiento El Salitre.
1 punto de monitoreo salida planta
elevadora San Benito.
3 puntos de monitoreo distribuidos en la
Zona sur, norte y Zona centro.
89
5. ANÁLISIS DE CAPITULOS
Capítulo I: Generalidades
Se conoce como contaminantes emergentes a todo contaminante previamente
desconocido, cuya presencia en el medio ambiente no es necesariamente nueva, pero sí la
preocupación por las posibles consecuencias de la misma Entre los contaminantes
emergentes presentes en el agua se destacan los fármacos, compuestos perfluorados,
hormonas, pesticidas, drogas de abuso, y productos de cuidado e higiene personal.
La principal fuente de entrada de estos compuestos en el medio ambiente acuático
son las aguas residuales, aunque también cabe destacar el papel de la agricultura y
ganadería como fuentes de contaminación difusa de pesticidas y antibióticos,
respectivamente. En la mayoría de los casos su eliminación en las estaciones depuradoras
de agua residual convencionales no es completa.
Capítulo II: Normativa
La normatividad dirigida a la vigilancia y control de la calidad del agua presenta un
lento desarrollo en cuanto a la presencia de contaminantes emergentes en matrices
ambientales, la evolución de esta normativa depende del avance en el conocimiento
científico, el efecto de estos compuestos sobre la biota acuática, el desarrollo de técnicas
estandarizadas y la existencia de equipos que permitan la detección y cuantificación de
estos contaminantes. Esta problemática afecta principalmente a los países en vía de
desarrollo, incluido Colombia, donde no se regula ningún tipo de contaminante emergente,
90
pero, si se regulan ciertas sustancias mediante la gestión integral de residuos. Sin embargo,
países como Estados Unidos y la Unión europea, ejercen vigilancia directa a estudios de
impacto y desarrollo de técnicas para la cuantificación de un grupo específico de
microcontaminantes persistentes farmacológico, pero no se han prohibido o establecido
valores de límites permisibles como parámetros de calidad del agua en su regulación.
Capítulo III: Contaminantes emergentes en distintas matrices ambientales.
Las matrices bilógicas representan un gran reto, ya que son matrices complejas
debido al contenido de lípidos en las muestras de biota acuática, lo cual sigue siendo un
desafío a la hora de determinar los contaminantes emergentes, la grasa presente en animales
grandes como es el caso de peces y anguilas, convierten el análisis un poco más extenso y
problemático debido a la cantidad de contenido graso. En relación al análisis de
contaminantes, los que pertenecen a una sola familia de compuestos son más fáciles de
realizar en comparación con los compuestos de distintas familias, esto se debe a la
complejidad de las matrices bióticas y a las propiedades fisicoquímicas de los
contaminantes emergentes que pertenecen a diferentes clases. Aun así, los contaminantes
emergentes se pueden catalogar como ubicuos, lo que lleva a que diferentes familias de
compuestos pueden ocurrir simultáneamente en la misma matriz.
El creciente uso de pesticidas, productos farmacéuticos y productos químicos en
general hicieron acoger tecnologías avanzadas para eliminar contaminantes emergentes, ya
que, los procesos convencionales no fueron diseñados para destruir este tipo de
compuestos. En agua potable y agua residual, se destacan nuevos procesos y tecnologías,
tales como los procesos de membranas, procesos de oxidación avanzada y la adsorción con
carbón activado y otros materiales, esto con lo respecta a la matriz agua potable, mientras
91
que en aguas residuales se destacan los procesos de oxidación avanzados, reactor biológico
de membrana, procesos de lodos activados, reactor por lotes de secuenciación, tratamientos
con carbón activado y tratamientos con nanotubos de carbono.
Capítulo IV: Contaminantes emergentes en Latinoamérica.
La falta de información sobre contaminantes emergentes en Latinoamérica en
especial en países como Cuba, El Salvador, Haití, Honduras, Nicaragua, Panamá, Paraguay,
Perú y República Dominicana se debe en gran medida a la economía que presentan estos
países para la realización de estudios de estos compuestos.
La mayoría de estos compuestos ingresan al ecosistema a través de las aguas
residuales urbanas, se introducen constantemente en el medio ambiente y se producen en
concentraciones más altas con el paso del tiempo. Un contaminante que se logra observar
en concentraciones más altas es la cafeína, que es consumida por personas de todas las
edades, culturas y estatus socioeconómico. Es de vital importancia que los entes
reguladores de los recursos hídricos en diferentes países de América Latina promuevan el
estudio de las distintas matrices de agua para la detección y cuantificación de estos
contaminantes.
6. DISCUSIONES
La anterior monografía tuvo como finalidad recopilar una buena cantidad de datos
de calidad con relación a los contaminantes emergentes, considerando resultados
representativos. Según la búsqueda realizada de contaminantes emergentes en distintas
matrices ambientales, la biota acuática representa uno de los compartimientos
medioambientales usados para dicho estudio, según lo descrito por Rodrigo Álvarez y
92
Yolanda Picó en el artículo titulado “análisis de contaminantes emergentes y
contaminantes relacionados en biota acuática” publicado en el año 2020, el análisis
realizado en muestras de matriz biológica como lo son los peces, moluscos y crustáceos, se
reportan diferentes técnicas, procedimientos, al igual, que se resalta la necesidad de un
extenso conocimiento acerca de las propiedades físico químicas de los compuestos que se
obtienen en el análisis realizado, la composición de las muestras, las moléculas obtenidas,
entre otros factores, ya que, son de vital importancia y ayuda para realizar una excelente
extracción, determinación y cuantificación de estas sustancias químicas que de alguna u
otra manera se bioacumulan y biomagnifican con el tiempo en la matiz agua y por ende en
los organismos vivos que se encuentran en ella (Álvarez-Ruiz y Picó, 2020).
Como es bien sabido los procesos convencionales empleados en las plantas de
tratamiento de agua potable alrededor del mundo están dedicados a la eliminación de
solidos con variedad de tamaños, materia orgánica y microorganismos, pero, la creciente
demanda de productos químicos en la vida cotidiana han hecho acoger nuevos mecanismos
avanzados para eliminar contaminantes emergentes, ya que, los procesos convencionales no
están diseñados para la remoción de estos compuestos químicos.
Las investigaciones formuladas y ejecutadas a este campo van dirigidas a la
búsqueda de mecanismos donde los contaminates se logren transformar en procesos
avanzados y remoción biológica, estos mecanismos o tecnologías buscan siempre una
relación entre la eficiencia de remoción y las propiedades fisicoquímicas del contaminante,
de esta manera se logra recuperar agua con una mejor calidad con respecto a las agua
tratadas convencionalmente. En cuanto al caso de Colombia, los estudios realizados sobre
este tipo de sustancias en el ambiente, particularmente, en las aguas de tipos residual,
93
subterránea y potable, se han reportado en contextos muy generales, por ello, las
investigaciones que se planteen al respecto deben enfocarse en encontrar la manera de
adecuar las tecnologías existentes de tratamientos de aguas en procesos avanzados de
remoción de contaminates emergentes, ya que, la búsqueda de tratamientos eficaces para la
remoción de estos contaminates emergentes carece del conocimiento de mecanismos de
ocurrencia y transformación de estas sustancias.
A lo largo de la monografía se identifican procesos de eliminación de contaminantes
emergentes en agua potable y agua residual, la literatura científica es mucho más abundante
en estudios de casos sobre tecnologías avanzadas para la eliminación de los contaminantes
emergentes de aguas residuales, mientras que los estudios dedicados específicamente al
agua potable son muchos menos. Según la información recopilada de diversos estudios, se
presentan tecnologías específicas las cuales han sido más empleadas por factores de
eficiencia en cuanto a la eliminación de estos compuestos. En la tabla 13 se clasifican y se
compararan según la eficiencia descrita en diversos estudios los métodos empleados para la
eliminación y cuantificación en las distintas matrices ambientales.
Tabla 13. Métodos y tecnologías empleados alrededor del mundo para eliminación y
cuantificación de contaminantes emergentes.
MÉTODO DESCRIPCIÓN REFERENCIA
94
BIOTA
ACUÁTICA
.
Cromatografía
de gases
acoplada a
espectrometría
de masas (GC-
MS)
Analiza contaminantes
orgánicos semivolátiles en
muestras ambientales y
biológicas, retardantes de
llamas, productos para el
cuidado personal, filtros UV,
entre otros.
Ziarrusta et al.
(2015).
Wille et al. (2015).
Cromatografía
líquida
acoplada a
espectrometría
de masas (LC-
MS)
Es una de las técnicas más
extendidas en el análisis de
contaminantes emergentes y la
más utilizada en estos estudios.
Empleada para determinar
productos farmacéuticos.
Álvarez- Ruiz y
Picó (2020).
AGUA
RESIDUAL
Procesos
oxidación
avanzados
Son los procesos más utilizadas
en aguas residuales, por su
eficiencia en la eliminación de
compuestos solubles no
biodegradables presentes en
aguas residuales.
Se combinan los procesos de
oxidación con procesos
biológicos para tratar las aguas
residuales como aquellas que
provienen de fármacos o
pesticidas
Terán et al. (2016).
Bes, Silva, Bengoa
(2018).
Reactor
biológico de
membrana
Se produce a través de
biodegradación, sorción de
lodo, foto degradación y
volatilización. Este sistema se
considera eficiente para el
tratamiento de aguas residuales
hospitalarias.
Los principales factores que
limitaron el desarrollo de la
tecnología de membrana fueron
J. Sipma et al.
(2010).
Vásquez R. et al.
(2015).
95
el elevado costo de inversión y
de operación y el inadecuado
conocimiento de las ventajas
potenciales de las membranas
en el tratamiento de las aguas
residuales
Carbón
activado
Es un método muy antiguo en
el tratamiento de
contaminantes debido a su
capacidad de adsorción siendo
muy eficiente para tratar
disruptores endocrinos.
Es un proceso muy rentable
pues su mecanismo de
eliminación es la
biodegradación.
Z. hua Liu, Y.
Kanjo y S. Mizutani
et al. (2009).
Khan et al. (2020).
Nanotubos de
carbono
A pesar de ser una técnica
nueva para el tratamiento de
aguas, se prevé como una
técnica prometedora para el
tratamiento de aguas.
Presenta una eficiencia para la
eliminación de contaminantes
como antibióticos entre el 10-
95%.
S. A. Snyder et al.
(2007).
Lodos
activados
Reduce la contaminación
orgánica en las plantas de
tratamientos de aguas residuales
con un porcentaje de eficiencia
entre el 30 y 70% dependiendo
de parámetros como pH,
temperatura entre otros.
Es ideal para la eliminación de
productos farmacéuticos
S. Castiglioni, R.
Bagnati, R. Fanelli,
F. Pomati, D.
Calamari, y E.
Zuccato et al.
(2006).
N. A. Oz, O. Ince,
y B. K. Ince et al.
(2004).
Reactor por
lotes de
secuenciación
Es un sistema de tratamiento
orgánico de lodo activado
sofisticado y moderno, se
R. Ileri, I. A.
96
diferencia por lo que realiza
todos los procesos en un solo
reactor.
Es muy utilizado en los
tratamientos de aguas residuales
debido a su gran utilidad para la
eliminación de nutrientes y es
más eficiente que el sistema
convencional debido a que
necesita menos área y no es
necesario la separación de
tanques para aireación por lo
cual no hay retorno de lodos.
Sengil, S. Kulac, y
Y. Damar et al.
(2003).
AGUA
POTABLE
Procesos de
membrana
Eliminan eficazmente una
amplia variedad de partículas
orgánicas, inorgánicas y
sólidas.
Una desventaja al compararlos
con los procesos de oxidación
avanzados, es que los
contaminantes se transfieren a
las corrientes de concentrado y
no se destruyen.
Facilidad de operación,
requerimientos químicos muy
pequeños y bajo consumo
energético.
La osmosis inversa es el
proceso más eficaz para
eliminar plaguicidas, productos
para el cuidado personal,
metales tóxicos e incluso
cianuros.
La nanofiltracion posee
eficiencias entre el 15-100%
para eliminar productos
farmacéuticos.
Rodríguez-Mozaz
et al. (2015).
Malaeb y
Ayoub (2011).
Arribas et al.
(2015).
García-Vaquero et
al. (2014).
Procesos
avanzados de
oxidación
Disponen de muchas
aplicaciones a escala de
laboratorio para eliminar
97
(POAS)
contaminantes emergentes.
Tienen como desventaja su
costo relativamente alto cuando
se consideran emplearse a gran
escala.
Entre los procesos de oxidación
avanzada la ozonización
alcanza una eficiencia mayor al
98% en la eliminación de
productos farmacéuticos y la
fotolisis UV presenta una
eficiencia entre el 30-70% para
eliminar productos
farmacéuticos.
Antonopoulou et
al. (2014).
Bui et al. (2016)
Talib y Randhir
(2016).
Pal et al. (2010).
Adsorción en
carbón
activado y
otros
materiales
Es una de las tecnologías más
empleadas por su eficiencia y
rentabilidad, fácil operación y
está en altas cantidades el
reactivo empleado.
Varios estudios demostraron
que la adsorción de carbón
activado granular o en polvo es
una de las mejores tecnologías
utilizadas para la eliminación de
contaminantes emergentes de
las aguas superficiales.
Estos procesos de adsorción
tienen una eficiencia entre el
20-50%, para eliminar una
mezcla de 30 productos
farmacéuticos y pesticidas.
Kennedy et al.
(2015).
Zhang et al.
(2016).
Rodriguez-
Narvaez et al.
(2017).
Los anteriores métodos de eliminación o degradación a escala piloto representan un
reto, debido principalmente a cuestiones técnicas y económicas, hay pocos estudios que
consideren este tipo de enfoque para instalaciones a gran escala, sin embargo, los procesos
de membrana, los procesos de oxidación avanzados y la adsorción sobre carbón activado u
98
otros materiales evidencian muchas aplicaciones a escala piloto y completa, debido a los
bajos costes, menor gasto energético, menor ocupación del espacio, en comparación con
otros métodos mencionados.
7. CONCLUSIONES
Se concluye que es de gran importancia el estudio de contaminantes emergentes por
su gran uso y por los efectos negativos que estos producen a la salud y al medio ambiente,
por lo que se hizo necesario la búsqueda de tratamientos más avanzados para su
eliminación puesto que los estudios realizados mostraron que el uso tratamientos
convencionales no eliminan eficazmente a estos contaminantes si no que los van
acumulando haciendo que muchos de ellos terminen en las diferentes fuentes de aguas,
causando un gran impacto ambiental, por lo que aplicar estos nuevos tratamientos lograría
reducir altamente dicho impacto.
De acuerdo a lo estudiado no existe nada que regule a todos los contaminantes
emergentes sin embargo muchos países han implementados diferentes normativas para
protegernos de ellos, en el caso de Estado Unidos y la Unión Europea tienen marcos
regulatorios para el límite máximo de estos a través de sus agencias reguladoras
ambientales, mientras que en Colombia específicamente no existe regulación específica
para estos.
Una gran variedad de contaminantes emergentes son estudiados en el medio
acuático como es el caso de los fármacos y productos de higiene personal, retardantes de
llama, surfactantes, parafinas cloradas, productos para el tratamiento de aguas, plaguicidas
y drogas ilícitas que no son eliminados de forma eficaz por métodos convencionales, por lo
99
que se acumulan y pueden causar daños en la salud y el medio ambiente, lo que hace
necesario la búsqueda de nuevas técnicas que logren la remoción eficazmente de estos
Existen una variedad de técnicas para lograr la remoción de contaminantes, sin
embargo, algunas de estas presentan desventajas en la eficacia del proceso o un alto costo
económico.
El uso de técnicas como cromatografía liquida y cromatografía de gases son muy
comunes en la determinación de contaminantes pues han mostrado tener una alta
selectividad y precisión en muestras de biota acuática proporcionando buenos resultados.
Los procesos de oxidación avanzadas resultan ser una técnica muy prometedora
desde el punto de vista económico y eficacia del proceso para la eliminación de
contaminantes emergentes en aguas residuales, logrando reducir la toxicidad de estas aguas.
El uso de reactores biológicos de membranas en aguas residuales se puede
considerar como el más eficiente para el tratamiento de contaminantes emergentes logrando
la recuperación de aguas con calidad con respecto a las aguas tratadas convencionalmente.
El tratamiento de adsorción en carbón activado es una de las técnicas más eficaces y
rentables para la eliminación de contaminantes emergentes en agua potable.
En América Latina la investigación de contaminantes emergentes es escasa, sin
embargo, se han realizados estudio en las diferentes matrices de agua por medio de
métodos analíticos, límites de detección y cuantificación, similares a los que se han
empleados en otros países.
Entre los contaminantes más reportados en los estudios en América latina tenemos
antibióticos, antiácidos, esteroides, antidepresivos, analgésicos, antiinflamatorios,
100
antipiréticos, betabloqueantes, fármacos hipolipemiantes, tranquilizantes, estimulantes,
fármacos, ftalatos, compuestos fenólicos (bisfenol A, nitrofenol, alquilfenoles y
clorofenoles), triclosán, etinilestradiol, dietilstilbestrol y 17-β estradiol.
En el caso específico de Colombia este no presenta una normativa que controle las
concentraciones de contaminantes en las fuentes de aguas.
8. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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gestión integral de residuos o desechos peligrosos.
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