Do geochemical and hydrological mechanisms control mobilization of arsenic and other geogenic contaminants?

Arsénico: Amenaza Oculta en el Ambiente

10/07/2016

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El arsénico es un elemento que evoca imágenes de venenos históricos y novelas de misterio. Sin embargo, su amenaza es mucho más real y silenciosa, presente en el entorno que nos rodea. Este metaloide, que se encuentra de forma natural en la corteza terrestre, se ha convertido en uno de los contaminantes geogénicos más preocupantes a nivel mundial. Su capacidad para movilizarse en el agua, el suelo y el aire, exacerbada por las actividades humanas, representa un riesgo significativo para la salud pública y los ecosistemas. Comprender su ciclo, sus fuentes y sus efectos es el primer paso para enfrentar este desafío ambiental de manera efectiva.

Do geochemical and hydrological mechanisms control mobilization of arsenic and other geogenic contaminants?
Here, we provide a critical review of studies that have uncovered the geochemical and hydrological mechanisms controlling mobilization of arsenic and other geogenic contaminants at MAR sites worldwide, including both infiltration and injection sites.
Índice de Contenido

¿De Dónde Proviene el Arsénico? Fuentes Naturales y Humanas

La presencia de arsénico en el ambiente no es exclusivamente culpa del ser humano; es un componente natural de más de 200 minerales, siendo la arsenopirita el más común. La dualidad de su origen, entre procesos naturales y acciones humanas, es lo que hace su gestión tan compleja. Podemos clasificar sus fuentes en dos grandes grupos: geogénicas y antropogénicas.

Fuentes Geogénicas (Naturales)

El origen geogénico del arsénico se refiere a su liberación a partir de fuentes geológicas naturales. Este proceso, aunque lento, es la base de la contaminación en muchas regiones del mundo. Los principales mecanismos incluyen:

  • Meteorización de rocas y minerales: La descomposición natural de rocas que contienen arsénico, por la acción del agua y el aire, lo libera lentamente en el suelo y las fuentes de agua subterránea.
  • Actividad volcánica: Las erupciones volcánicas emiten grandes cantidades de partículas a la atmósfera, incluyendo compuestos de arsénico que luego se depositan en la superficie terrestre.
  • Actividad microbiana: Ciertos microorganismos en el suelo y los sedimentos pueden transformar y movilizar el arsénico, facilitando su entrada en las cadenas tróficas.

Fuentes Antropogénicas (Inducidas por el Hombre)

Las actividades humanas han acelerado drásticamente la liberación y movilización del arsénico en el medio ambiente. Estas fuentes antropogénicas suelen generar concentraciones mucho más altas y localizadas, con un impacto directo y severo.

Tipo de ActividadDescripción de la Contaminación por Arsénico
Minería y FundiciónLa extracción y procesamiento de metales como el oro, plomo, cobre y zinc a menudo libera arsénico atrapado en los minerales. Los residuos mineros (relaves) son una fuente masiva de contaminación de aguas y suelos.
Quema de Combustibles FósilesEl carbón, en particular, puede contener trazas de arsénico. Su combustión en centrales térmicas lo libera a la atmósfera en forma de partículas finas que viajan largas distancias.
AgriculturaHistóricamente, se han utilizado pesticidas, herbicidas y fertilizantes que contenían compuestos de arsénico. Aunque muchos están prohibidos, su legado persiste en los suelos agrícolas.
IndustriaSe utiliza en la preservación de la madera (arsenato de cobre cromado), en la fabricación de vidrio, aleaciones metálicas y en la industria electrónica (arseniuro de galio).
Gestión del AguaIrónicamente, algunas técnicas bien intencionadas como la Recarga Gestionada de Acuíferos (MAR), que busca almacenar agua para épocas de sequía, pueden alterar la química del subsuelo y movilizar el arsénico natural de los sedimentos, contaminando el agua almacenada.

El Viaje del Arsénico a Través del Ambiente

Una vez liberado, el arsénico no permanece estático. Su movilidad depende de su forma química y de las condiciones del entorno, como el pH y el potencial de óxido-reducción (redox). Su viaje a través de los distintos compartimentos ambientales es un ciclo complejo y continuo.

Contaminación del Agua: El Riesgo Más Directo

La vía de exposición más peligrosa para los humanos es, sin duda, el agua potable. El arsénico disuelto en aguas subterráneas afecta a millones de personas. Se libera de los sedimentos del acuífero a través de procesos geoquímicos complejos. En condiciones anaeróbicas (sin oxígeno), comunes en acuíferos profundos, el arsénico adsorbido en óxidos de hierro y manganeso se libera al agua. La sobreexplotación de acuíferos puede cambiar estas condiciones y acelerar la contaminación.

Acumulación en Suelos y Sedimentos

El arsénico depositado desde la atmósfera o aplicado a través de prácticas agrícolas se adhiere fuertemente a las partículas del suelo, especialmente a los óxidos de hierro y la arcilla. Sin embargo, no queda inmovilizado para siempre. Cambios en el pH del suelo o en las condiciones de humedad pueden volver a ponerlo en solución, donde puede ser absorbido por las plantas y entrar en la cadena alimentaria, o lixiviarse hacia las aguas subterráneas.

Dispersión por el Aire

Las actividades industriales y la quema de combustibles fósiles emiten arsénico en forma de óxidos adheridos a material particulado fino (PM2.5). Estas partículas pueden permanecer en la atmósfera durante días, ser transportadas por el viento a cientos de kilómetros y finalmente depositarse en suelos y cuerpos de agua, contaminando áreas remotas lejos de la fuente original.

Formas del Arsénico y su Toxicidad

No todo el arsénico es igual de peligroso. Su toxicidad depende crucialmente de su forma química. La distinción más importante es entre sus formas inorgánicas y orgánicas.

What are the aspects of arsenic environmental chemistry?
However, many aspects of arsenic environmental chemistry including contamination of the environment, quantification, mobility, removal and health hazards are still unclear. Dr Khageshwar Singh Patel is currently, research Professor in Department of Applied Sciences, Amity University, Baloda Bazar Road, Raipur-493225, CG, India.
  • Arsénico Inorgánico: Principalmente como arsenito (As(III)) y arsenato (As(V)). Estas son las formas que se encuentran predominantemente en el agua y el suelo. El arsénico inorgánico es altamente tóxico y está clasificado como un carcinógeno humano de Grupo 1 por la IARC. El arsenito (As(III)) es generalmente considerado más tóxico y móvil que el arsenato (As(V)).
  • Arsénico Orgánico: Compuestos como el ácido monometilarsónico (MMA) y el ácido dimetilarsínico (DMA). Se encuentran comúnmente en organismos marinos como pescados y mariscos. Afortunadamente, estas formas son considerablemente menos tóxicas que las inorgánicas y el cuerpo humano las elimina con mayor facilidad.

Impacto en la Salud Humana: La Amenaza de la Arsenicosis

La exposición crónica al arsénico inorgánico, incluso a bajas concentraciones, a través del agua potable y los alimentos, conduce a una enfermedad debilitante conocida como arsenicosis. Los efectos no son inmediatos, sino que se desarrollan a lo largo de varios años, lo que dificulta su diagnóstico temprano.

Efectos a Corto y Largo Plazo

La exposición aguda a altas dosis puede causar vómitos, dolor abdominal y diarrea, pero es la exposición crónica la que representa el mayor problema de salud pública. Los síntomas incluyen:

  • Efectos Dermatológicos: Son los signos más visibles. Incluyen cambios en la pigmentación de la piel (manchas oscuras y claras, conocido como melanosis) y engrosamiento y endurecimiento de la piel en las palmas de las manos y las plantas de los pies (queratosis).
  • Riesgo de Cáncer: La exposición prolongada aumenta significativamente el riesgo de desarrollar cáncer de piel, pulmón, vejiga, riñón e hígado.
  • Problemas Cardiovasculares y Neurológicos: Se asocia con un mayor riesgo de hipertensión, enfermedades del corazón y daño neurológico, como la neuropatía periférica.
  • Otros Efectos: También se ha relacionado con la diabetes tipo 2, enfermedades pulmonares y problemas en el desarrollo cognitivo de los niños.

Gestión del Riesgo y Estrategias de Mitigación

Enfrentar el problema del arsénico requiere un enfoque multifacético que abarque desde la prevención hasta la remediación. No existe una solución única, pero la combinación de varias estrategias puede reducir significativamente la exposición humana.

  1. Monitoreo del Agua: Es fundamental analizar regularmente la calidad del agua de pozos y fuentes públicas para identificar niveles de arsénico por encima del límite seguro establecido por la OMS (10 microgramos por litro).
  2. Tecnologías de Remediación: Existen diversas tecnologías para eliminar el arsénico del agua, como la ósmosis inversa, la adsorción en medios como el óxido de hierro granular, y la coagulación-filtración. Desarrollar opciones de bajo costo para comunidades rurales es un desafío clave.
  3. Regulación Industrial: Imponer límites más estrictos a las emisiones de arsénico de las centrales eléctricas, fundiciones y otras industrias para reducir la deposición atmosférica.
  4. Educación Pública: Informar a las comunidades en riesgo sobre los peligros del arsénico, las fuentes de exposición y las medidas que pueden tomar para protegerse, como buscar fuentes de agua alternativas y seguras.

Preguntas Frecuentes

¿Es seguro consumir pescado y marisco por su contenido de arsénico?

Generalmente sí. El arsénico presente en los productos marinos es mayoritariamente de tipo orgánico (arsenobetaína), que es mucho menos tóxico y se elimina fácilmente del cuerpo. El riesgo principal proviene del arsénico inorgánico en el agua potable y en cultivos como el arroz, que lo absorbe eficientemente del suelo y el agua de riego.

¿Hervir el agua elimina el arsénico?

No. De hecho, hervir el agua no elimina el arsénico y puede ser contraproducente. A medida que el agua se evapora, la concentración del arsénico y otros contaminantes disueltos aumenta, haciéndola aún más peligrosa. Se requieren métodos de filtración específicos para su eliminación.

¿Cuáles son las zonas del mundo más afectadas por la contaminación por arsénico?

Aunque es un problema global, algunas regiones están severamente afectadas. El sudeste asiático, en particular Bangladesh y Bengala Occidental (India), sufre la mayor crisis de contaminación de aguas subterráneas por arsénico. Otras zonas de alto riesgo incluyen partes de China, Vietnam, Argentina, Chile, México y Estados Unidos.

¿Qué es la arsenicosis y tiene cura?

La arsenicosis es el conjunto de enfermedades causadas por la intoxicación crónica con arsénico. No tiene una cura específica; el tratamiento principal consiste en detener la exposición al contaminante bebiendo agua segura. Las lesiones cutáneas pueden mejorar con el tiempo, pero el mayor riesgo de cáncer y otros daños internos persiste de por vida.

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