Uno de los mayores logros en salud pública a principios del siglo XX fue la
introducción de cloro como agente desinfectante en los sistemas de potabilización. Sin
embargo hoy en día se sabe que dicho cloro no es totalmente eficiente para la inactivación
de algunas esporas, quistes, ooquistes ó virus. Además, desde 1974 se conoce que el cloro
añadido como agente desinfectante reacciona con la materia orgánica presente en el agua
para dar lugar a compuestos clorados entre los que se encuentran los trihalometanos
(THMs). Actualmente los THMs están considerados como compuestos potencialmente
cancerígenos, genotóxicos y mutagénicos. Además están regulados en España a través del
RD 140/2003 a un nivel máximo de 100 µg L-1. Por estas razones en la actualidad algunas
plantas de tratamiento de aguas potables trabajan con desinfectantes alternativos al cloro
(principalmente ClO2 ó O3) que tienen un mayor poder de desinfección y reducen la
formación de THMs.
Debido a la interacción del cloro añadido como desinfectante con la materia
orgánica disuelta y a la formación de subproductos de la desinfección, se han realizado
numerosos estudios dirigidos a la caracterización de dichos precursores orgánicos. De
modo general se puede decir que la materia orgánica disuelta está formada por una
fracción hidrófoba (ácidos húmicos, fúlvicos y/o derivados de la lignina) y una fracción
hidrófila (sacáridos, proteínas, compuestos de polaridad media/alta con grupos carbonílicos
cetónicos y/o carboxílicos). Los ácidos húmicos y fúlvicos, derivados del proceso de
humificación de la materia orgánica derivada de plantas y suelos, son macromoléculas
formadas por compuestos de elevado peso molecular constituidos por subestructuras
aromáticas sustituidas (principalmente con grupos -OH, COOH) y en menor medida por
estructuras tipo sacárido y alifáticas. Dichos compuestos, representados generalmente por
unidades de compuestos fenólicos y derivados (principalmente 1,3-dihidroxibencenos), han
sido ampliamente aceptados como los principales responsables precursores en la
formación de los subproductos de la desinfección (SPDs). Actualmente, otro tipo de
compuestos que ha tomado especial importancia en la formación de SPDs son los
compuestos -dicarbonílicos.
Además de la materia orgánica disuelta, muchos compuestos derivados de la
actividad humana están siendo detectados en las aguas de abastecimiento o potables.
Algunos de estos compuestos han sido regulados (p.ej. la presencia de pesticidas) aunque
actualmente hay un grupo de contaminantes emergentes como son los compuestos
farmacéuticos. Además, la presencia de estos compuestos cuestiona la efectividad de los
sistemas de tratamiento de aguas para la eliminación de este tipo de contaminantes.
Considerando estos precedentes nos propusimos realizar un estudio de los
parámetros de calidad relacionados con la materia orgánica disuelta y con microorganismos
resistentes a la cloración.
Inicialmente se procedió a la caracterización de la materia orgánica disuelta del río
Turia (Capítulo 3). Se escogió este recurso acuático natural por ser una de las principales
fuentes de abastecimiento de agua potable para Valencia y su área metropolitana. Entre las
diversas conclusiones que se derivan del estudio cabe destacar la abundancia de
estructuras derivadas de polisacáridos y de ácidos grasos. Además, inesperadamente no se
observa la presencia de ácidos húmicos y fúlvicos fácilmente reconocibles con las técnicas
espectroscópicas empleadas. En contraste, ha sido de interés el detectar la presencia de
paracetamol, un compuesto considerado contaminante emergente en las aguas de
abastecimiento. Teniendo en cuenta el alto contenido en polisacáridos en el agua del río
Turia, se procedió a evaluar el comportamiento de los carbohidratos como precursores de
THMs tras su interacción con cloro (Capítulo 4). Los resultados indican que aunque los
valores de THMs obtenidos son menores respecto a los modelos tradicionales de ácidos
húmicos y fúlvicos, en aquellos sistemas en los que existan elevadas concentraciones de
carbohidratos éstos pueden contribuir notablemente a la formación de THMs.
Estudios previos habían demostrado que la presencia de cationes metálicos (p.ej.
cobre) es un factor determinante en la formación de THMs. Basándonos en estos
precedentes y teniendo en cuenta la alta concentración de otros cationes metálicos en las
aguas naturales evaluamos la influencia de la presencia de los iones Ca+2 y Mg+2 en la
formación de THMs, tras la cloración de disoluciones modelo y una muestra de agua del río
Turia (Capítulo 5). Los resultados de dicho estudio indican que cuando dichos iones están
presentes durante el proceso de cloración la formación de THMs se ve notablemente
favorecida.
Considerando la presencia de contaminantes emergentes y de algunos
reconocidos precursores de THMs en los recursos acuáticos naturales evaluamos la
reactividad de antibióticos -lactámicos (penicilina, amoxicilina y cefadroxil, Capítulo 6) y de
amino ácidos (triptófano, tirosina e histidina, Capítulo 7) frente al ClO2. Se concluye del
estudio que el ClO2 es efectivo para la eliminación de amoxicilina y cefadroxil bajo
condiciones típicas de tratamiento (pH 8, temperatura ambiente, condiciones acuosas
diluídas) e ineficiente para la penicilina en estas condiciones. Además, se ha realizado un
estudio de los productos de reacción bajo diversas condiciones que ha permitido proponer
un mecanismo de reacción del ClO2 con los antibióticos seleccionados y con los
aminoácidos, que está de acuerdo con datos y reactividad del ClO2. Finalmente, se ha
comprobado que cuando se aplica el ClO2 como pretratamiento a la cloración su uso es
efectivo para la reducción de THMs para estos tipos de compuestos.
Finalmente, se ha evaluado la eficacia de desinfección de un sistema fotocatalítico
basado en fibras de TiO2 para la descontaminación de aguas contaminadas con
microorganismos resistentes a la cloración (Cryptosporidium Parvum y Giardia Lamblia,
Capítulo 8). Los resultados obtenidos demuestran que el sistema UV/TiO2 es eficaz para
conseguir la descontaminación completa de estos protozoos trabajando en condiciones
reales de tratamiento. El cloro desempeña un papel sinérgico en el sistema reduciendo
considerablemente los tiempos de exposición necesarios para llevar a cabo una
desinfección efectiva.