Un dels majors èxits en salut pública a principis del segle XX va ser la introducció
del clor com a agent desinfectant en els sistemes de potabilització. No obstant això, hui en
dia se sap que aquest clor no és totalment eficient per a la inactivació d’algunes espores,
quists, oóquits ó virus. A més, des de 1974 es coneix que el clor afegit com a agent
desinfectant reacciona amb la matèria orgànica present en l’aigua per a donar lloc a
compostos clorats entre els quals es troben els trihalometans (THMs). Actualment els THMs
estan considerats com a compostos potencialment cancerígens, genotòxics i mutagènics. A
més estan regulats a Espanya pel RD 140/2003 a un nivell màxim de 100 µg L-1. Per
aquestes raons en l’actualitat algunes plantes de tractament d’aigües potables treballen
amb desinfectants alternatius al clor (principalment ClO2 o O3) que tenen un major poder de
desinfecció i redueixen la formació de THMs.
A causa de la interacció del clor afegit com a desinfectant amb la matèria orgànica
dissolta i a la formació de subproductes de la desinfecció, s’han realitzat nombrosos estudis
dirigits a la caracterització d’aquestos precursors orgànics. En general es pot dir que la
matèria orgànica dissolta està formada per una fracció hidròfoba (àcids húmics, fúlvics i/o
derivats de la lignina) i una fracció hidròfila (sacàrids, proteïnes, compostos de polaritat
mitja/alta amb grups carbonílics, cetònics i/o carboxílics). Els àcids húmics i fúlvics, derivats
del procés d’humificació de la matèria orgànica derivada de plantes i sòls, són
macromolècules formades per compostos d’elevat pes molecular constituïts per
subestructures aromàtiques substituïdes (principalment amb grups -OH, -COOH) i en menor
mesura per estructures tipus sacàrid i alifàtiques. Aquests compostos, representats
generalment per unitats de compostos fenòlics i derivats (principalment 1,3-
dihidroxibenzens), han sigut àmpliament acceptats com els principals precursors
responsables de la formació dels subproductes de la desinfecció (SPDs). Actualment, un
altre tipus de compostos amb especial importància en la formació de SPDs són els
compostos -dicarbonílics.
A més de la matèria orgànica dissolta, molts compostos derivats de l’activitat
humana estan sent detectats en les aigües de proveïment o potables. Alguns d’aquestos
compostos han sigut regulats (per exemple la presència de pesticides) encara que
actualment hi ha un grup de contaminants emergents com són els compostos farmacèutics.
Així mateix, la presència d’aquestos compostos qüestiona l’efectivitat dels sistemes de
tractament d’aigües per a l’eliminació d’aquests tipus de contaminants.
Considerant aquestos precedents, ens proposarem realitzar un estudi dels
paràmetres de qualitat relacionats amb la matèria orgànica dissolta i microorganismes
resistents a la cloració.
Inicialment es va procedir a la caracterització de la matèria orgànica dissolta del riu
Túria (Capítol 3). Es va triar aquest recurs aquàtic perquè és una de les principals fonts de
proveïment d’aigua potable per a València i àrea metropolitana. De les diverses conclusions
que es deriven de l’estudi, cal destacar l’abundància d’estructures derivades de polisacàrids
i àcids grassos. Endemés, de manera inesperada no es va observar la presència d’àcids
húmics i fúlvics fàcilment reconeixedors amb les tècniques espectroscòpiques empleades.
En contrast, ha sigut d’interés detectar la presència de paracetamol, un compost considerat
com a contaminant emergent en les aigües de proveïment. Tenint en compte l’elevat
contingut en polisacàrids en l’aigua del riu Túria, es va procedir a avaluar el comportament
dels carbohidrats com a precursors de THMs després d’haver interactuat amb el clor
(Capítol 4). Els resultats indiquen que encara que els valors de THMs obtinguts són menors
respecte als models tradicionals d’àcids húmics i fúlvics, en aquells sistemes en els quals hi
hagen elevades concentracions de carbohidrats, aquestos poden contribuir notablement a
la formació de THMs.
Estudis previs havien demostrat que la presència de cations metàl·lics (per
exemple coure) és un factor determinant en la formació de THMs. Basant-nos en aquestos
precedents i tenint en compte l’alta concentració d’altres cations metàl·lics en les aigües
naturals, vam avaluar la influència de la presència dels ions Ca+2 i Mg+2 en la formació de
THMs després de la cloració de dissolucions model i una mostra de l’aigua del riu Túria
(Capítol 5). Els resultats d’aquest estudi indiquen que quan aquestos ions estan presents
durant el procés de cloració, la formació de THMs està notablement afavorida.
Considerant la presència de contaminants emergents i d’alguns reconeguts
precursors de THMs en els recursos acuàtics naturals, vam avaluar la reactivitat
d’antibiòtics beta-lactàmics (penicil·lina, amoxicil·lina i cefadroxil, capítol 6) i d’aminoàcids
(triptòfan, tirosina i histidina, Capítol 7) amb el ClO2. Es conclou de l’estudi que el ClO2 es
efectiu per a l’eliminació d’amoxicil·lina i cefadroxil en condicions típiques de tractament (pH
8, temperatura ambient, condicions aquoses diluïdes) i ineficient per a la penicil·lina en
aquestes condicions. A més, s’ha elaborat un estudi dels productes de reacció davall
diverses condicions que han permés proposar un mecanisme de reacció del ClO2 amb els
antibiòtics seleccionats i amb els aminoàcids el qual està d’acord amb les dades i reactivitat
del ClO2. Finalment, s’ha comprovat que quan s’aplica el ClO2 com a pretractament a la
cloració el seu ús és efectiu per a la reducció de THMs per a aquests tipus de compostos.
En últim lloc, s’ha avaluat l’eficàcia de desinfecció d’ un sistema fotocatalític basat
en fibres de TiO2 per a la descontaminació d’aigües contaminades amb microorganismes
resistents a la cloració (Cryptosporidium Parvum i Giardia Lamblia, Capítol 8). Els resultats
obtinguts demostren que el sistema UV/TiO2 és eficaç per a aconseguir la descontaminació
completa d’aquestos protozous treballant amb condicions reals de tractament. El clor
acompleix un paper sinèrgic en el sistema, ja que redueix considerablement els temps
d’exposició necessaris per a realitzar una desinfecció efectiva.