Craun también comparó los brotes con las fuentes de agua y las técnicas de tratamiento en los sistemas de agua de la comunidad. Para los sistemas en los que se empleaba agua superficial, se identificó a la contaminación de fuentes y deficiencias de tratamiento como los principales agentes causales de los brotes. Las aguas subterráneas sin tratar o inadecuadamente tratadas eran responsables del 10 a 14 por ciento de los brotes desde 1971 a 1992. Durante todo el período, las aguas subterráneas contaminadas, sin tratar e inadecuadamente tratadas, eran responsables de más brotes que el agua superficial contaminada.
5. El debate de los subproductos de desinfección
Durante casi 25 años, la política de reglamentación de agua potable en los Estados Unidos se ha centrado principalmente en mitigar los riesgos potenciales para la salud, asociados con contaminantes químicos en abastecimientos de agua potable. Este énfasis en contaminantes químicos lo causó una falsa creencia de que las amenazas microbiológicas se encontraban en gran parte bajo control y, hasta cierto punto, existía una "fobia química".
En 1974, los científicos de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) determinaron que el cloro reacciona con ciertos materiales orgánicos durante la desinfección de agua para crear trihalometanos (THM), incluido en particular el cloroformo, con cantidades menores de otros THM. Los estudios toxicológicos emprendidos en cloroformo indicaron que era carcinogénico para animales de laboratorio, aunque en niveles mucho mayores que los encontrados en agua potable. Los temores de que los THM podrían ser un carcinógeno humano potencial, llevaron a la EPA a fijar los límites reglamentarios para estos subproductos de desinfección (SPD) a 100 partes por mil millones (ppmm) para sistemas que servían a más de 10.000 personas. En Estados Unidos, sin embargo, todavía no hay normas de exigencia para subproductos de desinfección en sistemas pequeños.
En 1994, la EPA propuso el estadio 1 de una regla de subproductos de desinfectantes/desinfección. Esta regla reduciria el máximo nivel de contaminantes (MNC) para SPD y ampliaría la cobertura a sistemas pequeños. La EPA recomendó revisar esta regla propuesta en noviembre de 1997. Estas revisiones se basaron en un convenio entre los miembros de un Comité Federal Asesor que incluía a representantes de servicios de agua, Consejo de Química de Cloro, funcionarios de salud pública, ambientalistas y otros grupos involucrados. La meta del nuevo estadio 1 de la regla de subproductos de desinfección es reducir los niveles de SPD en el agua potable, sin comprometer la protección microbiana. La regla ordena un proceso llamado coagulación mejorada para eliminar los precursores de SPD. La propuesta también coloca a los nuevos MNC para THM totales a 80 ppmm, ácidos haloacéticos a 60 ppmm y bromato a 10 ppmm. El Comité Federal Asesor fue cauteloso al promover el uso de otros desinfectantes que producirían subproductos desconocidos. El Comité también fue muy cuidadoso en cuanto a cualquier cambio que pudiese alentar a los servicios de agua a reducir el nivel de desinfección actualmente practicada. Existía un acuerdo generalizado entre los miembros del grupo en cuanto a que no se debe permitir el aumento de los riesgos de microbios patógenos en el agua potable. Esta regla propuesta finalizará en noviembre de 1998.
5.1 Riesgo de cloroformo menor de lo esperado
Al finalizar la regla en estadio 1 de SPD, la EPA ha examinado la base científica para esta regla. El 31 de marzo de 1998, la EPA publicó un Aviso sobre la Disponibilidad de Datos de Desinfectantes y Subproductos de Desinfección. Este aviso propuso cambios en las metas máximas de niveles de contaminantes (MMNC) para SPD basados en las nuevas investigaciones recientemente disponibles. La EPA coloca al MMNC en un nivel en el que se esperan efectos adversos no conocidos o previstos sobre la salud, y que permite un margen adecuado de seguridad. El aumento del MMNC para cloroformo de O a 300 ppmm fue el cambio más importante que repercute en el cloro según este aviso. Al proponer este cambio, la EPA siguió las recomendaciones de un panel de expertos convocado por el Instituto Internacional de Ciencias de la Vida. El panel de expertos concluyó que el cloroformo tenía probabilidad de "ser un carcinógeno por encima de una cierta variedad de dosis, pero poca probabilidad de ser carcinogénico bajo cierta dosis' (ILSI, 1997).
Otros grupos también han examinado los datos sobre SPD y cáncer. En 1990, la Agencia Internacional de Investigación del Cáncer (AIIC) convocó un taller de expertos para evaluar la posible carcinogenicidad del agua potable dorada. La AIIC es una división de investigación de la Organización Mundial de la Salud, y regularmente evalúa la carcinogenicidad humana de diferentes materiales. El grupo de trabajo de la AIIC evaluó los principales análisis científicos disponibles de los efectos potenciales del agua potable dorada sobre la salud. Concluyeron que el agua potable dorada no es un carcinógeno humano clasificable (AIIC, 1991).
El Programa Nacional de Toxicología (PNT) del Departamento de Salud y Servicios Sociales de los Estados Unidos llegó a una conclusión similar en 1990. El estudio del PNT examinó la carcinogenicidad del agua dorada en ratas y ratones de laboratorio. Es importante señalar que el agua empleada en este estudio fue dorada muy por encima de los niveles de cloración encontrados en abastecimientos públicos de agua. Los resultados del estudio del PNT informaron que no había pruebas sobre la actividad carcinogénica por el consumo de agua dorada en ratones machos y hembras o ratas machos. Las pruebas equívocas de la actividad carcinogénica se observaron en las ratas hembras (PNT, 1990).
Actualmente, no son concluyentes los estudios sobre si causan cáncer los subproductos de desinfección de cloro. Además de las inquietudes por el cáncer, los nuevos estudios se han centrado en los abortos y efectos del desarrollo de SPD. Un estudio reciente del Departamento de California sobre Servicios de Salud informó acerca de un alto riesgo de aborto en mujeres que bebieron agua del grifo con altos niveles de SPD. Sin embargo, cuando las tres comunidades estudiadas se analizaron por separado, este resultado fue estadísticamente significativo en sólo una de las tres comunidades. No es claro que los abortos estuvieran relacionados causalmente con la cloración de alguna manera. Además se debe profundizar la investigación.
5.2 Riesgos comparativos: microbianos frente a contaminantes químicos
La tarea de los reguladores es maximizar la protección de la salud pública, mediante la administración de los riesgos relativos para la salud humana de los contaminantes microbiológicos y químicos en el agua potable. La continua evidencia de aparición de enfermedades transmitidas por agua, indica que los riesgos microbianos deben recibir mucha mayor atención que los SPD. Por este motivo, la Academia Americana de Microbiología ha recomendado que "los riesgos para la salud suscitados por los agentes patógenos microbianos se deben colocar como prioridad en el tratamiento de agua para proteger la salud pública" (Ford y Colwell, 1996). Además, el personal de la EPA ha observado que los riesgos de enfermedad microbiana del agua potable no desinfectada son de 100 a 1.000 veces mayor que los riesgos planteados por los SPD (Regli, 1993).
En 1993, en un estudio presentado a la EPA por el Instituto de Cloro durante el curso de las primeras negociaciones sobre la regla del SPD, el Dr. Robert Tardiff presentó los resultados de la aplicación de cinco criterios esenciales para determinar los riesgos comparativos de la salud de contaminación microbiana y química. Los cinco criterios para evaluar las enfermedades relacionadas con el agua son: 1) tipos, 2) incidencia, 3) intensidad, 4) latencia y 5) certidumbre de la ocurrencia (Tardiff, 1993).
El informe del Dr. Tardiff concluyó que el riesgo de las enfermedades microbianas es mucho mayor que el presentado por productos químicos potencialmente cancerígenos en los seres humanos. Es importante señalar que hay diferencias significativas en la incidencia de enfermedades, la cantidad de tiempo (latencia) entre la exposición y enfermedad clínica y la certeza de enfermedad de muchas personas. Comparado con los riesgos químicos, los riesgos microbianos son mucho mayores (1.000 a 100.000 veces), su latencia es mucho menor (días contra decenios) y es casi un hecho que causarán enfermedades en los seres humanos.
Un informe publicado en 1994 por la Sociedad Internacional de Legislación de Toxicología y Farmacología declaró que "la reducción de la mortalidad debido a enfermedades infecciosas transmitidas por agua, atribuida en gran parte a la cloración de abastecimientos de agua potable, parece exceder cualquier riesgo de cáncer teórico (tan bajo como 0) presentado por las cantidades de minutos de productos químicos orgánicos dorados que se encontraron en las aguas potables desinfectadas con cloro" (Coulston y Kolbye, 1994).
Este criterio es apoyado por la Academia Americana de Microbiología: "Es importante indicar que no hay pruebas directas y definitivas que señalen que los subproductos de desinfección afecten la salud de los seres humanos en concentraciones encontradas en el agua potable ... No se debe permitir que las preocupaciones sobre la toxicología de los SPD comprometan la exitosa desinfección del agua potable, sin contar por lo menos con datos que refuercen tales decisiones". (Ford y Colwell, 1996)
Aunque gran parte de la atención de la investigación se ha centrado en los SPD del cloro, también producen subproductos otros químicos desinfectantes cuando reaccionan con sustancias orgánicas y otros precursores en el agua sin tratar. El bromato, por ejemplo, es principalmente un subproducto de la ozonización de aguas con alto contenido de bromuro. La EPA está reglamentando el bromato en la regla del estadio 1.
5.3 Control de subproductos de desinfección
Mantener una desinfección adecuada es una necesidad absoluta. Pero también se pueden realizar algunas acciones para reducir los niveles de SPD sin comprometer la protección microbiana. La capacidad de las plantas de tratamiento para reducir los SPD depende de algún modo de la economía. Si no hay recursos disponibles para reducir los SPD, la planta de tratamiento debe seguir desinfectando adecuadamente el agua.
Los entes que suministran agua pueden emplear técnicas de tratamiento que maximicen la seguridad y calidad del agua potable mientras se minimiza el riesgo de formación del SPD. Uno de los mejores métodos para controlar los SPD de cualquier proceso de desinfección es eliminar los precursores orgánicos antes de la desinfección. Otros métodos convencionales incluyen el cambio del punto de cloración, usando cloramina en el sistema de distribución y disminuyendo la tasa de alimentación de cloro, aunque esto pueda conducir a aumentos inadmisibles del riesgo microbiano. Un informe del Comité de Calidad del Agua de la American Water Works Association (AWWA) identificó procedimientos eficaces para reducir la formación de trihalometanos (THM) de la siguiente manera (AWWA, 1991):
5.3.1 Remoción del precursor orgánico
Hay tres maneras de eliminar eficazmente los precursores orgánicos:
Coagulación y clarificación
La mayoría de las plantas de tratamiento optimizan su proceso de coagulación para remover la turbiedad (partículas). Sin embargo, se pueden optimizar los procesos de coagulación para remover naturalmente las sustancias orgánicas. Los precursores se eliminan cuando el alumbre o sales de hierro se usan como coagulantes para el control de turbiedad. La remoción adicional de precursores se logra generalmente al reducir el pH antes de o durante el agregado de estos coagulantes.
Adsorción
Los procesos de adsorción se han usado con éxito en algunas aplicaciones para extraer el material de desinfección del precursor del subproducto. El carbono activado puede proporcionar adsorción. Se ha realizado una significativa investigación para determinar la capacidad disponible de carbono activado para las sustancias orgánicas disueltas y para los micro-contaminantes específicos. Tanto el carbono activado granular como el carbono activado en polvo cumplen esta función.
Tecnología de membrana
Las membranas se han usado desde hace mucho para desalmar las aguas salobres. El proceso usa la presión hidráulica para forzar al líquido a pasar a través de una membrana semipermeable. Se ha demostrado que con esta tecnología se remueven con éxito los precursores de THM. En el informe de la AWWA se señala que los procedimientos de la membrana "eliminan efectivamente los precursores del producto finalizado (agua potable), lo que la convierte en una opción prometedora para el control futuro de THM y otros subproductos de desinfección".
Muchas de estas tecnologías pueden tener un costo excesivo en los países en desarrollo. Si ese es el caso, es imperativo recalcar la importancia de mantener una desinfección adecuada.
5.4 Procesos de tratamientos alternativos
Las opciones de cloración se han estudiado a lo largo de la historia del tratamiento de agua, durante la cual se propusieron diversos métodos de desinfección. Algunas técnicas de tratamiento son de carácter dudoso en el tratamiento de agua potable. Los estudios realizados por Richard J. Bulí, W.P. Heffernan y otros indicaron que los desinfectantes alternativos también produjeron una serie de subproductos. Estos resultados demostraron que en todos los métodos conocidos (con la posible excepción de la radiación ultravioleta) de desinfección de agua potable se incluye el uso de productos químicos reactivos y, como tal, dan lugar a la formación de subproductos (Bulí y Kopfler, 1991).
La industria del agua ha venido evaluando diversas alternativas para desinfectantes con contenido de cloro. Cada opción tiene sus ventajas, y desventajas, todo se debe evaluar sobre la base de riesgos, incertidumbres y beneficios. Esto es especialmente importante si se considera la limitada experiencia y conocimiento científico asociado con estos procesos. En comparación con la cloración, se conoce relativamente poco de los subproductos potenciales de desinfectantes alternativos.
Las ventajas y desventajas conocidas, asociadas con los procedimientos basados en cloro y desinfección alternativa se describen a continuación (White, 1986):
5.4.1 Desinfectantes con contenido de cloro
Cloraminas
En este proceso se agrega amoníaco y compuestos de cloro a una planta de filtración de agua. Cuando se controla adecuadamente, la mezcla forma cloraminas. Éstas se usan comúnmente para mantener un residuo en el tratamiento de distribución del sistema posterior con un desinfectante más potente, como el cloro libre.
Ventajas de la cloramina
- Residuo persistente
- Minimización de sabores y olores
- Niveles inferiores de la formación de THM y ácido haloacético (AHA)
- Desinfección eficaz de biopelículas en el sistema de distribución
Desventajas de la cloramina
- Produce subproductos de desinfección, incluidos los compuestos basados en nitrógeno, así como el hidrato de cloral que se puede reglamentar como un SPD en el futuro. Hay escasa información sobre la toxicidad de los subproductos de desinfección de cloramina. En un análisis de los efectos sobre la salud de las opciones, Bulí sostiene que "existe poca información sobre la cual basar un cálculo del riesgo para la salud que plantea la cloramina" (Bulí y Kopfler, 1991).
- Presenta problemas a los individuos en las máquinas de diálisis. Los residuos de cloramina en el agua del grifo pueden pasar por membranas en las máquinas de diálisis e inducir directamente el daño oxidante a los eritrocitos.
- Causa irritación en los ojos. La exposición a altos niveles de cloramína puede irritar los ojos.
- Requiere mayor dosificación y tiempo de contacto (valores mayores de TC, por ejemplo, el tiempo de concentración x).
- Tiene valores dudosos, como germicida viral y parasitario.
- Puede promover el crecimiento de algas en reservorios y el aumento en bacterias del sistema de distribución debidas al amoníaco residual.
- Puede producir altos niveles de AHA.
- Proporciona capacidades más débiles de oxidación y desinfección que el cloro libre.
Dióxido de cloro (ClO2)
El dióxido de cloro se genera en las instalaciones de tratamiento de agua. La popularidad del dióxido de cloro como un desinfectante de agua aumentó en los años setenta cuando se descubrió que no promovió la formación de THM.
Ventajas del dióxido de cloro
- Actúa como una excelente substancia virucida.
- No reacciona con nitrógeno amoniacal para formar aminas doradas.
- No reacciona con material oxidable para formar THM; destruye hasta 30% de los precursores del THM.
- Destruye los fenoles que causan problemas de gusto y olor en los abastecimientos de agua potable.
- Forma pocos SPD dorados, como THM o AHA.
- Desinfecta y oxida eficazmente, incluyendo la buena desinfección tanto de Giardia como Criptosporidio.
- Obras de dosificación baja en el paso de posdesinfección sin necesidad de repetidores.
- Mejora la remoción del hierro y manganeso por oxidación y sedimentación rápida de compuestos oxidados.
- No reacciona con bromuro para formar bromato o subproductos del bromo.
Desventajas del dióxido de cloro
- Se descompone en subproductos inorgánicos. El dióxido de cloro se descompone en clorito y en menor grado en ion de clorato.
- Requiere equipo de generación y manejo de productos químicos en el lugar.
- Ocasionalmente plantea problemas de olor y sabor.
5.4.2 Desinfectantes alternativos
Ozono
Durante varios decenios, en Europa se ha usado el ozono para el control del sabor y olor, así como para la remoción de colores y desinfección.
Ventajas del ozono
- Actúa como una excelente substancia virucida.
- Desinfecta y oxida muy eficazmente.
- No produce ningún THM, AHA u otros subproductos dorados.
- Mejora la remoción de turbiedad bajo ciertas condiciones.
- Desactiva tanto al Criptosporidio como al Giardia, así como a otros agentes patógenos conocidos.
- Controla el sabor y olor.
Desventajas del ozono
- Produce subproductos de desinfección que incluyen:
- Aldehídos
- Cetonas
- Adidos carboxilicos
- THM de bromo incluido el bromoformo
- Adidos Acéticos de bromo
- Bromato
- Quinonas
- Peróxidos
- Fomenta la formación de THM cuando se combinan algunos subproductos de ozonización con procesos secundarios de desinfección. Se necesitará un filtro biológicamente activado para eliminar estos precursores recién formados.
- No proporciona un residuo persistente.
- Plantea inquietudes reglamentarias. En los reglamentos futuros de subproductos de desinfección, se puede contemplar la necesidad de contar con plantas que usan ozono para instalar los costosos sistemas de remoción de precursores (como sistemas granulares de filtración de carbono activado).
- Requiere inversión de capital. El ozono se debe producir en el lugar por medio de una tecnología costosa que requiere un alto nivel de mantenimiento y capacitación substancial de operadores.
- Promueve el crecimiento microbiano. El ozono reacciona fácilmente con la materia orgánica más compleja y puede descomponerla en compuestos más pequeños que sirven para aumentar los nutrientes en los abastecimientos de agua, por lo tanto mejora el nuevo crecimiento microbiano en los sistemas de distribución de agua.
Radiación ultravioleta (UV)
Este proceso incluye la exposición del agua a la radiación UV que desactiva diversos microorganismos. La técnica se ha aplicado cada vez más para el tratamiento de aguas residuales, pero su aplicación ha sido muy limitada en el tratamiento de agua potable.
Ventajas de la radiación ultravioleta
- No requiere almacenamiento químico, manejo o equipo de alimentación.
- No requiere subproductos identificados de desinfección.
Desventajas de la radiación ultravioleta
- No hay acción residual
- Requisitos altos de mantenimiento
- Elevados costos de capital inicial
- Elevados costos operativos (energía)
- La acción de desinfección puede estar comprometida por variables talas como la claridad del agua, dureza (escalonamiento en los tubos UV), longitud de las ondas de radiación UV o falta de energía.
Cuadro 8. Desinfectantes de agua potable a simple vista
|
Desinfectantes
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Eficacia de desinfección
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Mantenimiento de residuos
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Estado de información en la química del subproducto
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Remoción de colores
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Remoción de olores comunes
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Cloro
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Bueno
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Bueno
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Adecuado
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Bueno
|
Bueno
|
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Cloramines
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Pobre
|
Bueno
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Limitado
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Inadmisible
|
Pobre
|
|
Dioxido de cloro
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Bueno
|
Inadmisible
|
Adecuado
|
Bueno
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Bueno
|
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Ozono
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Excelente
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Inadmisible
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Limitado
|
Excelente
|
Excelente
|
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Radiación Ultravioleta
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Acertado
|
Inadmisible
|
Nulo
|
N/A
|
N/A
|
Fuente: Trussell, R. Rhodes,
Control Stategy 1: Alternative Oxidants and Disinfectants. 1991.
5.4.3 Factores desconocidos asociados con las opciones
Es limitada la investigación científica del riesgo asociado con desinfectantes alternativos y subproductos de desinfección alternativa. La decisión de cambiar de cloración a las instalaciones de agua podría ser peligrosa porque los científicos saben muy poco acerca de los subproductos de desinfección de procesos diferentes a la cloración.
El doctor Richard Bulí observó en su análisis sobre los efectos de desinfectantes y subproductos de desinfección en la salud que "el acto más irresponsable sería saltar a opciones no probadas debido a los riesgos percibidos con tecnologías presentes que apenas están empezando a comprenderse" (Bulí y Kopfler, 1991).
La EPA reconoció durante el desarrollo de reglamentos sobre subproductos desinfectantes y de desinfección que "nosotros [la EPA] actualmente no comprendemos bien los subproductos formados de desinfectantes alternativos, como tampoco algunos de sus riesgos asociados a la salud" (US EPA, 1991).
La determinación de los riesgos a la salud asociados con desinfectantes y subproductos de desinfección, requiere una investigación adicional especialmente centrada en las principales opciones de desinfección. Según William H. Glaze et al (incluido el doctor Bulí), se necesita investigar para: (1) evaluar los riesgos toxicológicos relativos de los desinfectantes y sus subproductos y (2) desarrollar modelos con base biológica para las relaciones de dosis y respuesta de estos productos químicos (Glaze et al, 1993).
6. El futuro de la desinfección de cloro
El debate de subproductos de desinfección ha llevado a algunas personas a pensar que disminuirá el uso de cloro en el tratamiento de agua potable. Esto es altamente improbable. Los desinfectantes alternativos también crean subproductos. Hay otras maneras más apropiadas de reducir los subproductos de desinfección, como las tecnologías de remoción de precursores.
Además, el cloro es el desinfectante preferido para el agua potable por varias razones. Cualquier otro tipo de desinfectante no puede proporcionar la amplia variedad de beneficios del cloro. Los desinfectantes que contienen cloro proporcionan el residuo más eficaz y confiable en los sistemas de distribución. Este residuo es una parte importante del enfoque multibarrera para prevenir las enfermedades transmitidas por el agua.
Según la Organización Mundial de la Salud, la desinfección con cloro es aún la mejor garantía del agua microbiológicamente potable (Oficina Regional de la OMS para Europa, Drinking Water Disinfection). No hay muchas probabilidades de que esto cambie en un futuro próximo.
7. Referencias
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- Craun, G.F., Bull, R.J., Clark, R.M., Doull, J., Grabow, W., Marsh, G.M., Okun, D.A., Reglí, S., Sobsey, M.D. y Symons, J.M. Balancing Chemical and Microbial Risks of Drinking Water Disinfection, Part II, Managing the Risks. J Water SRT -- Agua, 1994; 43(5): 207-218.
- Ford, T.E. y Colwell, R.R. A Global Decline in Microbiological Safety of Water: A Call for Action. American Academy of Microbiology. Washington. 1996.
- Glaze, W.H., Andelman, J.B., Bull, R.J., Conolly, R.B., Hertz, C.D., Hood, R.D. y Pegram, R.A. Determining Health Risks Associated with Disinfectants and Disinfection By-products: Research Needs. Management and Operations, Journal AWWA, 1993.
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- US Environmental Protection Agency. Status Report on Development of Regulations for Disinfectants and Disinfection By-products. Washington, DC: 1991.
- White, G.C. The Handbook of Chlorination, 2nd Ed. Nueva York: Von Norstrand Reinhold, 1986.
Original: inglés
Versión en español sin edición técnica
