Subproductos De Desinfección - El Sistema De Agua Segura

2023 Autor: Stephanie Arnold | [email protected]. Última modificación: 2023-08-03 12:45

• Introducción
• Investigación de la OMS y valores de referencia para los PAD
• Estándares USEPA para DBP
• DBPs y el Sistema de Agua Segura
• Referencias
• Recursos adicionales

Introducción

El cloro fue descubierto en 1774 por el químico Karl Scheele ¹. Uno de los primeros usos conocidos del cloro para la desinfección no fue hasta 1850, cuando Snow lo usó para intentar desinfectar el suministro de agua de Londres durante la famosa epidemia de cólera. Sin embargo, no fue hasta principios de 1900 que el cloro se utilizó ampliamente como desinfectante ². El cloro revolucionó la purificación del agua, redujo la incidencia de enfermedades transmitidas por el agua en todo el mundo occidental y "la cloración y / o filtración del agua potable ha sido aclamada como el mayor logro de salud pública del siglo XX" ³. El cloro sigue siendo el químico más utilizado para la desinfección del agua en los Estados Unidos ². Sin embargo, cerca de mil millones de personas en el mundo aún carecen de acceso al agua potable, y las nuevas preguntas sobre los efectos en la salud de los subproductos del cloro formados durante la desinfección han generado dudas sobre la conveniencia de usar cloro para proporcionar agua segura a esta población. Esta página resume la información sobre la producción y los efectos sobre la salud de los subproductos de desinfección (PAD).

Estas directrices deben evaluarse en el contexto de las Directrices de la OMS que establecen: "Las enfermedades infecciosas causadas por bacterias patógenas, virus, protozoos y helmintos son el riesgo para la salud más común y generalizado asociado con el agua potable" ¹⁰ (Capítulo 7, Aspectos microbiológicos; Sección 7.1, pág. 118). Además, una versión anterior de estas pautas establece: “Cuando las circunstancias locales requieran que se haga una elección entre cumplir con las pautas microbiológicas o pautas para desinfectantes o subproductos desinfectantes, la calidad microbiológica siempre debe prevalecer, y cuando sea necesario, un químico Se puede adoptar el valor de referencia correspondiente a un mayor nivel de riesgo. La desinfección eficiente nunca debe verse comprometida” ⁹ (Aspectos químicos; Sección 3.6.4, pág. 49/65).

En la desinfección, se agrega cloro gaseoso (Cl ₂) o hipoclorito de sodio líquido (lejía, NaOCl) y reacciona con agua para formar ácido hipocloroso. En presencia de bromo, también se forma ácido hipobromoso. Tanto el cloro como el bromo están en el grupo de elementos "halógeno" y tienen características químicas similares. El ácido hipocloroso y el hipobromoso forman agentes oxidantes fuertes en el agua y reaccionan con una amplia variedad de compuestos, por lo que son desinfectantes tan efectivos.

En 1974, Rook ⁴ descubrió que el ácido hipocloroso y el ácido hipobromoso también reaccionan con la materia orgánica natural para crear muchos subproductos de desinfección del agua, incluidos los cuatro trihalometanos primarios:

• Cloroformo - CHCl ₃
• Bromodiclorometano (BDCM) - CHCl ₂ Br
• Dibromoclorometano (DBCM) - CHClBr ₂
• Bromoformo - CHBr ₃

En el centro de cada uno de los cuatro trihalometanos hay un átomo de carbono, y está rodeado y unido a cuatro átomos: un hidrógeno y tres halógenos. Estos cuatro compuestos se denominan colectivamente trihalometanos y se abrevian como THM o TTHM (para trihalometanos totales).

El descubrimiento por parte de Rook de los THM en el agua potable condujo a la investigación de otros químicos formados cuando se agrega cloro al agua, y a los efectos de estos químicos sobre la salud. Richardson ⁵ identificó más de 600 subproductos de desinfección del agua en agua corriente clorada, incluidos los ácidos haloacéticos (HAA). Los THM, y en menor medida los HAA, se usan actualmente como químicos indicadores para todos los compuestos potencialmente dañinos formados por la adición de cloro al agua. En muchos países, los niveles de THM y HAA en los suministros de agua clorada están regulados en base a esta suposición.

Los seres humanos están expuestos a los DBP a través del agua potable y el contacto oral, dérmico e inhalatorio con agua clorada ⁶. En las poblaciones que toman duchas o baños calientes, la inhalación y la absorción dérmica en la ducha representan más exposición a los THM que el agua potable ⁷.

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Investigación y valores de referencia de la Organización Mundial de la Salud (OMS) para los PAD

La Agencia Internacional de Investigación sobre el Cáncer (IARC) de la Organización Mundial de la Salud (OMS) revisa las investigaciones realizadas sobre carcinógenos potenciales y desarrolla monografías que resumen la investigación y clasifican el compuesto. Los enlaces a las monografías para BDCM, DBCM, bromoformo y cloroformo están disponibles a continuación (ver Recursos adicionales). Como se puede ver en la Tabla 1 (a continuación), el cloroformo y BDCM se clasifican como posibles carcinógenos humanos. Las clasificaciones de posibles carcinógenos humanos provienen de datos extrapolados de investigaciones en animales que pueden o no ser relevantes para el cáncer humano. El DBCM y el bromoformo no son clasificables, lo que indica que no hay evidencia que respalde estos dos compuestos como carcinógenos, pero no hay suficiente investigación para clasificarlos como no cancerígenos. Hay evidencia epidemiológica inadecuada de carcinogenicidad en humanos para los cuatro compuestos.

Tabla 1: Clasificación IARC de THM
	Humanos	Clasificación
Cloroformo	Evidencia inadecuada para Carcinogenicidad humana.	Posible carcinógeno humano (Grupo 2B)
Bromodiclorometano	Evidencia inadecuada para Carcinogenicidad humana.	Posible carcinógeno humano (Grupo 2B)
Dibromoclorometano	Evidencia inadecuada para Carcinogenicidad humana.	No clasificable en cuanto a su carcinogenicidad en humanos (Grupo 3)
Bromoformo	Evidencia inadecuada para Carcinogenicidad humana.	No clasificable en cuanto a su carcinogenicidad en humanos (Grupo 3)

La OMS afirma que "todas las personas, cualquiera que sea su etapa de desarrollo y sus condiciones sociales y económicas, tienen derecho a tener acceso a un suministro adecuado de agua potable" ⁸. Con este fin, la OMS ha desarrollado valores de referencia para muchos contaminantes en el agua potable. Es importante tener en cuenta que estos valores de referencia no son estándares. “Debe enfatizarse que los valores de referencia recomendados no son límites obligatorios. Para definir tales límites, es necesario considerar los valores de referencia en el contexto de las condiciones ambientales, sociales, económicas y culturales locales o nacionales y la aparición de enfermedades transmitidas por el agua” ⁹.

Para desarrollar los valores de referencia para el agua potable, la OMS revisó la literatura en busca de estudios bien diseñados y documentados que muestren los efectos sobre la salud de la exposición a cada uno de los THM ⁸. Un factor de seguridad de 1, 000, un peso humano adulto promedio de 60 kilogramos, y un consumo promedio de agua potable de 2 litros por día se incorporaron al desarrollo de cada valor de referencia. Los valores de referencia de cloroformo, bromoformo y dibromoclorometano se obtuvieron utilizando un cálculo de ingesta diaria total. Se supuso que el 50 por ciento de la ingesta diaria total de cloroformo provenía del agua potable, y el 20 por ciento de la ingesta diaria total de bromoformo y dibromoclorometano provenía del agua potable (en áreas sin duchas, esta suposición conduce a una estimación conservadora del riesgo). Los modelos desarrollados para bromodiclorometano y cloroformo se basaron en un riesgo de cáncer en exceso de ^10-5, o un cáncer adicional por cada 100, 000 personas al valor de referencia durante 70 años ⁹.

• El valor de referencia del cloroformo se desarrolló a partir de un estudio que mostró hepatotoxicidad en perros beagle que ingirieron pasta dental con cloroformo durante 7, 5 años. (Un modelo linealizado de etapas múltiples basado en los aumentos observados en los tumores renales en ratas macho apoya este cálculo de ingesta diaria total).
• El valor de referencia del bromoformo se desarrolló a partir de un estudio que mostró lesiones en los hígados de ratas expuestas al bromoformo durante 90 días.
• El valor de referencia del dibromoclorometano se desarrolló en base a la ausencia de efectos histopatológicos en ratas expuestas durante 90 días.
• El valor de referencia del bromodiclorometano se desarrolló utilizando un modelo linealizado de etapas múltiples basado en los aumentos observados en los tumores renales en ratones machos.

Los valores de la directriz ⁹ de la OMS para los THM se muestran en la Tabla 2. La OMS también considera los posibles efectos sobre la salud causados por la exposición a los cuatro compuestos simultáneamente. Además de las pautas individuales, hay una pauta adicional que establece lo siguiente: la suma de cada concentración individual de THM dividida por su valor de pauta no puede ser mayor que uno. Esto se representa en la siguiente ecuación:

Tabla 2: Valores de referencia de la OMS para los trihalometanos en el agua potable (OMS, 1996)
	Valor de referencia de la OMS
Cloroformo	200 μg / L
Bromodiclorometano	60 μg / L
Dibromoclorometano	100 μg / L
Bromoformo	100 μg / L

Estas directrices deben evaluarse en el contexto de las Directrices de la OMS que establecen: "Las enfermedades infecciosas causadas por bacterias patógenas, virus, protozoos y helmintos son el riesgo para la salud más común y generalizado asociado con el agua potable" ¹⁰ (Capítulo 7, Aspectos microbiológicos; Sección 7.1, pág. 118).

Lo que es más importante, la OMS declara específicamente en la segunda edición de las Directrices que: “Cuando las circunstancias locales exijan que se elija entre cumplir con las pautas microbiológicas o las pautas para desinfectantes o subproductos desinfectantes, la calidad microbiológica siempre debe tener prioridad, y donde sea necesario, se puede adoptar un valor de referencia químico correspondiente a un mayor nivel de riesgo. La desinfección eficiente nunca debe verse comprometida” ⁹ (Aspectos químicos; Sección 3.6.4, pág. 49/65). En la cuarta edición de las Directrices, la OMS declara: "En todas las circunstancias, la eficacia de la desinfección no debe verse comprometida al tratar de cumplir con las directrices para los PAD, incluidos los subproductos de cloración, o al tratar de reducir las concentraciones de estas sustancias" ¹⁰ (Capítulo 8 Aspectos químicos, sección 8.5.4, pág. 188).

Por lo tanto, los agentes patógenos transmitidos por el agua representan una amenaza real y más inmediata para la salud; Los subproductos de desinfección del agua son sin duda el menor de estos dos males.

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Estándares USEPA para DBP

La regla de subproductos desinfectantes / desinfección (D / DBP) que regula los DBP en los Estados Unidos fue diseñada para implementarse en tres etapas (Tabla 3) ^{11, 12}. La Agencia de Protección Ambiental de los EE. UU. (USEPA) no regula los THM o HAA de forma individual; solo existe un estándar para los THM y HAA totales.

Tabla 3: Implementación de la regla D / DBP, USEPA
Etapa	TTHM estándar	Norma HAA
Inicial	100 μg / L
Nivel 1	80 μg / L	60 μg / L
Etapa 2	80 μg / L	60 μg / L

La USEPA ha calculado los factores de potencia del cáncer para los cuatro THM, que se pueden usar para calcular la probabilidad de cáncer para niveles de exposición variables (Tabla 4). Como se puede ver, DBCM tiene el factor más alto, y el bromoformo es un orden de magnitud más bajo.

Tabla 4: Factores de potencia del cáncer USEPA
Compuesto	Factor de potencia del cáncer
Cloroformo	datos insuficientes 13
Bromodiclorometano	0.062 mg / kg / día
Dibromoclorometano	0.084 mg / kg / día
Bromoformo	0.0079 mg / kg / día

Por lo tanto, se calculó que el cáncer extra del cloroformo era insignificante.

Otros países del mundo desarrollado, particularmente en Europa, han establecido estándares mucho más estrictos para los PAD en el agua potable. Estos países tienen los recursos para seguir el principio de precaución, que aboga por evitar los productos químicos hasta que se demuestre que son seguros. Estos bajos estándares se cumplen, en parte, investigando e implementando métodos alternativos de desinfección (como el uso de ozono, luz ultravioleta y cloraminas) y estrategias de tratamiento de agua (como la filtración antes de la desinfección).

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DBPs y el Sistema de Agua Segura

La adición de cloro al agua no tratada conducirá a la formación de DBP. Se ha invertido una cantidad significativa de energía y tiempo en los Estados Unidos y Europa para determinar los efectos de estos DBP en la salud humana y cómo reestructurar los procesos de tratamiento de agua para prevenir la formación de DBP para minimizar el riesgo leve de cáncer por exposición a largo plazo. a DBPs. Sin embargo, la enfermedad diarreica en el mundo en desarrollo sigue siendo una causa principal de mortalidad y morbilidad en lactantes y menores de 5 años. En estas poblaciones, el riesgo de muerte o retraso en el desarrollo en la primera infancia por enfermedad diarreica transmitida por agua contaminada es mucho mayor que el riesgo relativamente pequeño de cáncer en la vejez.

Los CDC han probado el agua del Sistema de Agua Segura para medir la concentración de THM en el agua terminada. En ese estudio, la cloración doméstica de aguas turbias y no turbias no creó concentraciones de THM que excedieran las pautas de riesgo para la salud ^{14, 15}. Además, la filtración de cerámica, la filtración de arena, la filtración de tela y la sedimentación y decantación no fueron estrategias efectivas de mitigación para reducir la formación de THM. Dado que este hallazgo puede no ser válido para todas las fuentes de agua en todo el mundo, la reducción de la materia orgánica en el agua turbia puede reducir el potencial de formación de DBP ¹⁵. Para hacer esto:

• Deje que el agua se asiente durante 12-24 horas y luego decante el agua en un segundo cubo. Clorar esta agua decantada, y / o
• Filtre el agua a través de un paño o filtro antes de la cloración.

El Sistema de Agua Segura es una intervención comprobada que reduce constantemente la incidencia de enfermedades diarreicas entre los usuarios del mundo en desarrollo. Esta reducción de la enfermedad conduce a niños y adultos más saludables. Existe un ligero riesgo de ingestión de THM en el nivel de valor de referencia de la OMS. Si bien es importante abordar el riesgo de los THM, hasta que se trate de manera centralizada, el agua entubada se puede entregar a cada familia, la necesidad crítica inicial es la provisión de agua potable microbiológicamente segura para reducir la incidencia de diarrea y otras enfermedades transmitidas por el agua.

Si tiene alguna pregunta o comentario sobre esta página o sobre el Sistema de Agua Segura, envíe un correo electrónico

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Referencias

1. White, G. The Handbook of Chlorination, 2nd Edition. Van Nostrand Reinhold Company, Nueva York. 1986.
2. Gordon G, Cooper WJ, Rice RG, Pacey GE. Métodos de medición de desinfectantes residuales. AWWA Research Foundation, American Water Works Association. 1987.
3. Calderón RL. La epidemiología de los contaminantes químicos del agua potable. Toxicología Química de los Alimentos. 2000; 38: S13-S20.
4. Rook JJ. Formación de haloformas durante la cloración de aguas naturales. Examen de tratamiento de agua. 1974; 23: 234-243.
5. Richardson SD. El papel de GC-MS y LC-MS en el descubrimiento de subproductos de desinfección de agua potable. Monitoreo ambiental. 2002; 4 (1): 1-9.
6. Lin, Tsair-Fuh, Shih-Wen Hoang. Exposición por inhalación a THM del agua potable en el sur de Taiwán. Ciencia Total Environment. 2000; 246: 41-49.
7. Backer, LC, Ashley DL, Bonin MA, Cardinali FL, Kieszak SM y Wooten JV. Exposición de los hogares a subproductos de desinfección del agua potable: niveles de trihalometanos en sangre total. J Expo Anal Environment Epidemiología. 2000; julio-agosto 10 (4); 321-6.
8. QUIEN. Directrices para la calidad del agua potable, segunda edición, Volumen 2: Criterios de salud y otra información de apoyo Cdc-pdf [PDF - 94 páginas]. Organización Mundial de la Salud, Ginebra. 1996.
9. QUIEN. Directrices para la calidad del agua potable, 2a edición, Volumen 1: Recomendaciones. Organización Mundial de la Salud, Ginebra. 1993.
10. QUIEN. Directrices para la calidad del agua potable, 4a edición. Organización Mundial de la Salud, Ginebra. 2011
11. EPA Estándares nacionales de agua potable primaria. Externo
12. EPA Reglas completas de desinfectantes y subproductos de desinfección (Etapa 1 y Etapa 2): Guía de referencia rápida. Externo 2010.
13. EPA Sistema Integrado de Información de Riesgos. Externo
14. Lantagne DS, Blount BC, Cardinali F, Quick R. Formación de subproductos de desinfección y estrategias de mitigación en la cloración en el punto de uso de aguas turbias y no turbias en el oeste de Kenia. J Salud del agua. 2008; 6 (1): 67-82.
15. Lantagne DS, Cardinali F, Blount BC. Desinfección de subproductos y estrategias de mitigación en el punto de uso de cloración con dicloroisocianurato de sodio en Tanzania. Soy J Trop Med Hyg. 2010; 83 (1): 135-43.

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Recursos adicionales

• Monografías para BDCM, DBCM y bromoformo Externo
• Monografía para cloroformo Cdc-pdf [PDF - 52 páginas] Externo