¿Cómo purificar el agua de metales pesados?

Los metales pesados son elementos de la tabla periódica de Mendeleev que tienen propiedades metálicas y un gran peso molecular.

Aquí le hablaremos de los daños que estas sustancias pueden causar a una persona, en qué regiones de Ucrania son comunes ciertos contaminantes y describiremos su impacto característico en la salud humana. Y, por último, le presentaremos la tecnología de ósmosis inversa, que evitará que los iones peligrosos entren en el agua y los alimentos.

¿Qué agua está contaminada?

Es importante comprender que la mayoría de las sales de metales pesados entran en el medio ambiente como resultado de la actividad humana, principalmente de las emisiones de las empresas mineras y de transformación, así como de las centrales térmicas. En otras palabras, se trata de contaminación antropogénica.

La mayor fuente de contaminación son las aguas residuales, que se vierten a las masas de agua superficiales con un tratamiento insuficiente. Otra fuente de metales pesados son los gases de combustión que se depositan en el suelo y son arrastrados hasta las fuentes de agua. Y un tipo más de contaminación, quizá el más grave, es el agua generada por la inundación de las explotaciones mineras, en cuyo caso se contaminan incluso las aguas subterráneas.

Cabe señalar que el riesgo máximo de intoxicación por sales de metales pesados aumenta cuando se utiliza agua sin tratamiento posterior procedente de masas de agua superficiales y pozos. En los casos en que las aguas subterráneas están contaminadas, tampoco se recomienda el consumo de agua de pozo. Esto se aplica principalmente a las regiones industriales del este de Ucrania.

Manganeso en el agua

Tenga en cuenta que, debido a las sutilezas de la traducción del ucraniano al ruso, el manganeso suele denominarse manganeso. Empezamos con este metal porque, después del hierro, del que hablamos en otro artículo, es el contaminante más común del agua de pozo.

Los signos de la presencia de manganeso en el agua son depósitos negros, grises y marrón oscuro en las tuberías y cañerías. El sabor de este tipo de agua suele ser viscoso, de color amarillento. Las manos pueden oscurecerse con el contacto prolongado y las placas de las uñas pueden volverse negras. En concentraciones elevadas de este mineral, pueden aparecer sedimentos negros en el agua.

La imagen muestra la diferencia de la placa formada por el agua con un alto contenido de hierro solo y la que contiene además manganeso.

El manganeso pertenece al tercer grupo de tóxicos, es decir, es moderadamente peligroso, y mientras que las consecuencias más desagradables de beber "agua de hierro" son los constipados regulares, éste es más complicado. A pesar de que interviene en los procesos de fermentación, hematopoyesis y formación ósea, un exceso de este mineral puede afectar negativamente a la salud de una persona. Las principales consecuencias del consumo regular de agua con un alto contenido en manganeso son problemas del sistema nervioso central, que se manifiestan por somnolencia, debilidad y, a veces, incluso trastornos depresivos de larga duración. Los estudios también han confirmado que su exceso puede afectar negativamente al tracto gastrointestinal, los riñones y el tejido óseo. Este último es crítico para los niños, ya que existe una enfermedad musculoesquelética llamada raquitismo del manganeso.

Las principales fuentes de manganeso en las aguas superficiales son los procesos de lixiviación de minerales de hierro-manganeso y otros minerales que contienen manganeso. En cuanto a su contenido natural en el agua de pozo, se debe a la descomposición de organismos vivos.

Plomo en el agua

La norma para el plomo en el agua potable de Ucrania es de 0,01 mg/l, lo que coincide con las normas internacionales. Una dosis peligrosa es ya de 1 mg/l, y el plomo está clasificado como sustancia tóxica del 2º grupo.

La presencia de plomo en las aguas superficiales de Ucrania está muy extendida en casi todas partes. El grado de contaminación depende del desarrollo de la industria y del tráfico en las carreteras. Por ejemplo, en las grandes ciudades y pueblos situados cerca de las autopistas, las aguas superficiales suelen superar la CMP, lo que significa que beber agua de pozos o manantiales suele ser arriesgado. Cabe señalar que el plomo en pequeñas concentraciones confiere al agua un agradable sabor dulzón.

Entre los efectos impactantes están los daños en los sistemas nervioso y hematopoyético, cardiovascular y excretor, y el deterioro de la función sexual en mujeres y hombres. También hay estudios que confirman los efectos cancerígenos del plomo. Cabe destacar que es más tóxico para los niños pequeños, ya que lo absorben hasta en un 40%, mientras que los adultos no superan el 10%.

El plomo tiene un efecto peligroso sobre el sistema nervioso, y sus consecuencias, de nuevo, afectan principalmente a los niños. La encefalopatía por plomo va acompañada de ataques epilépticos, dolores de cabeza, etc. Dependiendo del grado de intoxicación, los síntomas pueden variar y manifestarse con distinta intensidad. En los niños, la intoxicación por plomo puede provocar una disminución del desarrollo mental, así como problemas de audición y reacciones visuales.

Otra consecuencia común es la anemia, típica de los niños y similar a la clásica carencia de hierro. La disfunción renal (nefropatía reversible e irreversible) es frecuente.
El efecto sobre el sistema cardiovascular y el tracto gastrointestinal es significativamente menor que sobre el sistema nervioso central, pero también se observa en el desarrollo de bradicardia y una serie de reacciones inespecíficas, respectivamente.

Las principales fuentes de plomo en el agua y el medio ambiente son:

• metalurgia no ferrosa (98%) y ferrosa (2%) - se trata de los procesos de obtención del propio metal, aleaciones y transformación de materias primas;
• construcción de maquinaria, industria de combustibles y energía - la contaminación está causada por el uso de gasolina con plomo, que provoca la liberación de toxinas a la atmósfera y su posterior entrada en las masas de agua. En muchos países desarrollados, este tipo de gasolina prácticamente no se utiliza, mientras que en Ucrania su uso está limitado, pero no prohibido;
• industria química - producción de pigmentos. Hoy en día, la producción de este tipo de pinturas se reduce al mínimo;
• empresas de transporte - el mismo uso de la gasolina;
• residuos domésticos - este punto es muy importante, la gente tira los residuos orgánicos y las pilas en contenedores comunes. Devolver las pilas domésticas y de automóvil para su reciclaje o eliminación adecuada puede tener un impacto positivo significativo en el medio ambiente.

Mercurio en el agua

Todo el mundo sabe qué aspecto tienen las bolas de mercurio de un termómetro roto, de hecho, suelen considerarse un importante peligro para la salud, pero hablemos de los compuestos solubles de mercurio. Se trata de compuestos inorgánicos que se forman en el proceso de combustión del carbón en las centrales eléctricas, la utilización de residuos industriales y la producción de pilas. Así, los compuestos de mercurio se liberan a la atmósfera y después al agua.

El segundo grupo de sustancias tóxicas formadas por bacterias en las masas de agua y el océano son los compuestos orgánicos de mercurio.Uno de los más comunes es el metilmercurio. Se encuentra en pescados y mariscos perjudiciales para la salud.En Ucrania, no existen niveles críticos sistémicos de mercurio en el agua.

Un ejemplo de contaminación industrial por mercurio es el yacimiento de Mykytivka, en Horlivka.Desde 2014, debido a la ocupación de facto, la mina se encuentra en estado de "naftalina seca", en 2016 se empezó a vender el equipo para chatarra y en 2018 se paró el equipo de bombeo, lo que provocó inundaciones. El nivel de contaminación de las aguas superficiales y subterráneas de la zona las hace no aptas para el consumo.

Otro ejemplo es el territorio de la planta Radical de Kiev, que aún no está totalmente tratada y plantea ciertas amenazas.Pero este factor puede despreciarse en la cuestión de la contaminación del agua potable, ya que el agua del sistema centralizado de suministro de agua de Kiev no está expuesta al mercurio. Además, puede observarse un aumento no crítico de los niveles de mercurio en las ciudades con centrales térmicas de carbón.

Cadmio en el agua

Se trata de un metal pesado que tiene graves efectos secundarios. En el agua potable, la CMP para el cadmio es de 0,001 mg/dm³, y todos los compuestos de cadmio son tóxicos, perteneciendo a la segunda clase de toxicidad. Su acción se basa en la capacidad de unirse a ácidos y enzimas que contienen azufre, lo que provoca nefro y hepatotoxicidad.Las consecuencias de una intoxicación aguda pueden ser un aumento de la presión sanguínea, insuficiencia renal y pulmonar, y patologías cardiovasculares.

Cabe señalar que el cadmio es un carcinógeno y puede acumularse en el cuerpo humano.A diferencia del mercurio antes mencionado, es incapaz de penetrar en el cerebro, por lo que no tiene neurotoxicidad.
Los contaminantes más graves del agua con cadmio son las empresas del complejo minero y metalúrgico de Ucrania. Se concentran cerca de Kryvyi Rih, Mariupol, Kamianske y Nikopol. Tanto las aguas superficiales como las subterráneas están contaminadas en las zonas cercanas a las instalaciones de producción, por lo que la fuente más segura es el agua del grifo, que se trata si es posible.

Zinc en el agua

El zinc es un oligoelemento que interviene en pequeñas cantidades en el metabolismo de las enzimas, así como en la formación de hormonas esteroideas, insulina, etc. Si su contenido es elevado, puede provocar enfermedades específicas.

El agua puede contener compuestos solubles de zinc, a menudo sulfatos y cloruros.En caso de intoxicación con sales de zinc, se producen alteraciones en los riñones, y en caso de sobredosis crítica, puede aparecer ictericia. Cabe señalar que una exposición prolongada provoca una disminución del contenido de calcio en la sangre y los huesos, alterando así el metabolismo del fósforo y desarrollando osteoporosis.También tiene propiedades cancerígenas y puede causar infertilidad en caso de exposición sistémica.

Las principales fuentes de fósforo en el agua son las empresas metalúrgicas y de construcción de maquinaria, con una contribución significativa de las industrias química y farmacéutica, maderera y textil.

En Ucrania, la contaminación de las aguas superficiales por zinc es típica de las ciudades con industrias metalúrgicas y de construcción de maquinaria desarrolladas: Kryvyi Rih, Mariupol y otras.

Níquel y cobalto en el agua

El níquel es un oligoelemento importante, cuyas cantidades excesivas provocan un aumento de la excitabilidad del sistema nervioso central, anemia y reacciones alérgicas. El níquel puede afectar a la estructura del ADN y aumenta el riesgo de tumores. En cuanto al cobalto, sus efectos son similares y también puede provocar enfermedades cardiacas.

En Ucrania, los yacimientos de níquel y cobalto se encuentran en las regiones de Kirovohrad y Mykolaiv. La única instalación de enriquecimiento es la planta de ferroníquel de Pobuzhsky, cerca de Kropyvnytskyi. En cuanto a la producción de productos niquelados, se encuentran principalmente en las regiones de Poltava, Dnipro y Kirovohrad. También se han detectado concentraciones de níquel por encima de la CMP en el embalse de Yavoriv, en el óblast de Lviv, que solía ser una cantera de azufre.
Hay otros aumentos localizados del nivel de estos tóxicos.

Arsénico en el agua

Cabe señalar que el arsénico se denomina a menudo arsénico debido a las peculiaridades de la traducción del ruso al ucraniano. El arsénico fue uno de los venenos más populares en la Edad Media. Incluso niveles muy bajos de sales de arsénico en el agua potable son peligrosos para el ser humano. Tiene un efecto tóxico en todos los sistemas del cuerpo humano y puede provocar la muerte.

Entre las fuentes de contaminación natural por arsénico se encuentran algunos minerales naturales, pero lo más frecuente es que se introduzca en el agua por medios antropogénicos. Entre las fuentes se encuentran las empresas de metalurgia no ferrosa, las acerías y las centrales térmicas de carbón.

También se utilizan activamente pesticidas con un pequeño contenido de arsénico, y su lavado provoca la contaminación de las aguas subterráneas y, en consecuencia, de las masas de agua.

En la cuenca del río Tisza, al oeste de Ucrania, se observan altos niveles de arsénico en las aguas superficiales.

¿Cómo depurar el agua de metales pesados?

Un ejemplo de contaminación industrial por mercurio es el yacimiento de Mykytivka, en Horlivka.Desde 2014, debido a la ocupación de facto, la mina se encuentra en estado de "naftalina seca"; en 2016, los equipos empezaron a venderse como chatarra y, en 2018, se cerraron los equipos de bombeo, lo que provocó inundaciones.

El intercambio iónico reduce el contenido de metales pesados y la dureza, y se utiliza a menudo en las plantas centralizadas de tratamiento de agua. Lea más sobre la tecnología de intercambio iónico aquí.

Para eliminar el manganeso y el hierro también se utilizan materiales catalíticos específicos que los convierten en una forma insoluble y retienen las partículas resultantes.