EVALUACIÓN DEL CONTENIDO DE METALES PESADOS EN AGUA PARA CONSUMO HUMANO EN LA CIUDAD DE TEPIC

EVALUACIÓN DEL CONTENIDO DE METALES PESADOS EN AGUA PARA CONSUMO HUMANO EN LA CIUDAD DE TEPIC

Hermilio Hernández Ayón (CV)
Universidad Autónoma de Nayarit

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3. MATERIALES Y METODOS

3.1 Descripción del área de estudio

Nayarit es uno de los 32 Estados que conforman la República Mexicana y se ubica entre las siguientes coordenadas: al norte 23°05’ y al sur 20°36’ de latitud norte; al este 103°43’ y al oeste 105°46’ de longitud oeste. Colinda al norte con los Estados de Sinaloa y Durango, al este con Durango, Zacatecas y Jalisco, al sur con Jalisco y el Océano Pacífico y al oeste con el Océano Pacífico (289 Km de litoral) y Sinaloa.

Nayarit tiene un clima predominante cálido subhúmedo con precipitaciones anuales entre 1000 y 2000 mm. La Entidad representa cerca del 1% del territorio nacional con una superficie de 28,874 Km2 y similar proporción respecto de la población, la cual es de 920,185 habitantes de los que el género femenino es ligeramente mayor que de hombres (INEGI, 2000).
Por otra parte, Tepic, capital de la Entidad, tiene una extensión de 45.25 Km2 y representa el 5.98% de la superficie estatal. Sus coordenadas geográficas son: al norte 21°51’, al sur 21°24’; al este 104°36’ y al oeste 105°09’. La temperatura del ambiente oscila entre los 10 y 32°C, para un promedio de 21.2°C. La precipitación anual es en promedio de 1094 mm y su elevación es de 920 msnm. El Municipio de Tepic colinda al norte con los Municipios de Santiago Ixcuintla y El Nayar; al este con los Municipios de El Nayar y Santa María del Oro; al sur con Santa María del Oro y Xalisco; al oeste con San Blas y Santiago Ixcuintla. Cuenta con una población de 305,176 habitantes y 73,205 viviendas para un promedio de 4.1 habitantes por vivienda distribuidas en poco más de 230 colonias, la mayoría de ellas de reciente creación, por lo que no todas cuentan con una adecuada urbanización. El crecimiento se extiende hacia el Valle de Matatipac y hacia el Municipio de Xalisco (INEGI, 2000).

El acuífero Valle de Matatipac se localiza al este de la ciudad de Tepic, cerca de los 21°60.9’ de latitud norte y los 104°53.6’ de longitud oeste. Está formado por una alternancia de materiales granulares piroclásticos y derrames lávicos dentro de un espesor promedio de 250 m en el centro, reduciéndose notoriamente hacia la periferia (CNA, 2003).

Funciona como un sistema de tipo libre, se recarga en forma natural por infiltración directa y por flujo subterráneo proveniente de las estructuras que los circundan. Se descarga mediante manantiales, flujo base del Río Mololoa y a través de la red de pozos profundos que opera el Sistema de Agua Potable y Alcantarillado (SIAPA) de la Ciudad, de donde se obtiene el principal aporte para las actividades de la población. Los pozos bajo la vigilancia del SIAPA tienen una profundidad de 200 m en promedio, armados mediante tubo de acero con ranuras longitudinales y de canastilla, filtros de grava y bombas sumergibles de diferentes caballos de fuerza. Se extraen desde 16 hasta 120 Lseg-1 y los niveles dinámicos se mantienen desde los 25 m hasta los 135 m, dependiendo de la zona alta o baja de la ciudad (SIAPA, 2004; SEMARNAT, 2003).

  3.2 Diseño experimental

Para la realización del presente estudio fue necesario en primer lugar definir una estrategia que permitiera obtener, sin previo aviso de las plantas distribuidores de agua purificada, la mayor cantidad de muestras posibles de agua de garrafón de 19L. Para ello fue necesario contar con el permiso y autorización de los Servicios de Salud en Nayarit (SSN), institución encargada de la vigilancia y control sanitario. La administración central del SSN derivó la encomienda a la Dirección de Regulación Sanitaria de la Jurisdicción No. 1 de Tepic, la cual brindó todo el apoyo para la colecta de muestras con base a su propia calendarización preestablecida para otros fines (análisis bacteriológicos y fisicoquímicos del agua, alimentos y bebidas entre otros) (SSA, 2002a). En segundo lugar se verificó la disponibilidad del equipo de análisis ICP del Centro Multidisciplinario de Investigación Científica (CEMIC), para contar con él en el momento necesario. Por último se exploró la zona bajo estudio para determinar la cantidad de plantas de agua dedicadas al envase y comercialización en garrafón y su ubicación espacial dentro de la ciudad.

A partir de ello, se tomó la decisión de muestrear durante un año (ciclo bimestral), de la siguiente manera: 50% de plantas en el primer mes y el resto en el segundo, 50% en el tercer mes y el resto en el cuarto, sucesivamente, de tal forma que al bimestre se obtenían muestras del total de plantas instaladas en Tepic.

3.3 Muestreo

El abastecimiento de agua de la Ciudad de Tepic, proviene del Acuífero Valle Matatipac, lugar con antecedentes de actividad volcánica. El agua se extrae mediante pozos profundos. Parte se distribuye como agua potable a través de la red de servicio a domicilio bajo la vigilancia del SIAPA. Otra llega envasada a la ciudadanía en presentaciones de 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 3.75 y 19 L, siendo éste último el producto de mayor consumo, con un promedio de entre 2 y 3 garrafones por semana (Hernández et al., 2003).

Las plantas envasadoras de agua de garrafón utilizan procesos de lavado, filtración, desinfección con cloro y luz ultravioleta, ósmosis inversa (en la mayoría de ellas), llenado, sellado y etiquetado. En tal sentido, las muestras de agua se colectaron directamente de los grifos de llenado de garrafones de las diferentes plantas envasadoras durante un periodo de un año (octubre de 2003 a septiembre de 2004). Para ello se utilizaron bolsas de plástico esterilizadas de 500 mL (Nasco Whirl-Pak), las cuales fueron proporcionadas por el sector salud. Las tomas de muestra se hicieron en un horario entre las 8:00 y 15:00 horas los días martes o miércoles. Una vez colectadas las muestras se trasladaron al laboratorio donde se tomó una submuestra de 100 mL del agua, a la que se agregó 1 mL de ácido nítrico concentrado (60 – 70% para ICP), para luego ser conservadas en ambiente fresco (SSA, 1994b).

La cantidad de muestras por planta envasadora fue variable (entre 1 y 8) debido, entre otras razones, a que la planta se encontró fuera de operación en ese momento, por negativa del dueño o por accidentes involuntarios del tomador de muestra. El total de plantas fue de 46, de las que el 50% resultaron ser plantas con marca propia y el resto con venta a granel. No obstante, a pesar de que se colectaron muestras de las 46 plantas, solo se seleccionaron 21 de ellas para su análisis, dado que fueron de las que se obtuvieron al menos cuatro repeticiones.

Respecto de la ubicación espacial de las 46 plantas, el 24% se ubican al Noroeste (NO) de la Ciudad, 15% al Noreste (NE), 37% al Suroeste (SO) y 24% en la zona Sureste (SE). De esta distribución total, se tomaron 21 para su análisis, las cuales se ubican geográficamente de acuerdo a la zona (Tabla 1). La clave con la que aparecen se compone de dos primeras letras mayúsculas para indicar el nombre de la planta, mientras que las dos últimas se refieren a la zona geográfica donde se ubican.

Tabla. 1. Ubicación de las 21 plantas analizadas, por zona geográfica en la Ciudad de Tepic.

NO (24%)

NE (14%)

SO (43%)

SE (19%)

BRNO
AZmNO
OCNO
AZNO
PANO

AMNE
OANE
RChNE

FUSO
EDSO
SJSO
FISO
SISO
DESO
PESO
MFSO
MTSO

MZSE
CISE
ARSE
SASE

3.4 Análisis de muestras

Del total de plantas de agua seleccionadas se tomaron cuatro repeticiones de cada una de ellas, procurando abarcar el periodo de muestreo que fue de un año. Esto sumó un total de 84 muestras para el análisis de metales pesados, las cuales se sometieron a lecturas de As, Ba, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Mn, Mo, Ni, Pb, Se y Zn.
Las muestras fueron analizadas mediante espectrofotometría de emisión. Dicho técnica ofrece una serie de ventajas por su alta precisión, bajos límites de detección y costo relativamente bajo, lo cual permite detectar la mayoría de los elementos e isótopos de la tabla periódica de manera simultánea y al instante, por ello resulta ser la opción mas apropiado en los últimos tiempos para la determinación de minerales, fósiles, metales traza y semiconductores, entre otros (Faulkner et al., 1995).

El equipo utilizado para el análisis de muestras por espectrofotometría de emisión se identifica por sus siglas como ICP (Inductively Coupled Plasma), marca Varian modelo VistaPro, para muestras líquidas, cuyas lecturas se reportan en mgL-1. Este equipo utiliza la técnica de mas auge en la actualidad por su precisión (0.1 – 0.2%), exactitud, selectividad, reproductibilidad, bajos límites de detección (ppb), amplio rango de linealidad, fácil calibración y su carácter de análisis multielemental, especialmente de elementos traza metálicos.

Para la calibración y estandarización del equipo se utilizaron, como muestras controles, dos de agua desionizada y dos de agua acidulada (H2O desioniz + HNO3 para ICP), así como cinco soluciones estándar de metales pesados para las curvas de calibración. Sin embargo, debido a las características del ICP solo se lograron detectar lecturas de As, Co, Fe, Mo, Pb, Se y Zn. De estos elementos se tomaron en cuenta solo las concentraciones de As, Fe, Pb y Zn, debido al interés toxicológico y su relación con la NOM de referencia.

3.5 Procesamiento de los datos

Las concentraciones de metales pesados obtenidas se graficaron y se compararon con los LMP señalados por la NOM-SSA1-041-1993, asimismo se calcularon promedios y desviaciones estándar por cada elemento detectado y por planta. Otro análisis aplicado fue el de temporalidad, para detectar las concentraciones fuera de norma respecto de los meses muestreados. También fue pertinente señalar los rangos de concentración por elemento analizado en cada planta, destacando los valores máximos y ubicándolos por zonas geográficas de la ciudad (Noroeste, Noreste, Suroeste y Sureste), con el fin de identificar aquellas que pudieran ser susceptibles de algún tipo de riesgo para la salud de la población.