Desarrollo de métodos de análisis y control de subproductos de desinfección en aguas de abastecimiento público

Resumen

Los subproductos de desinfección (DBPs) son compuestos tóxicos que se forman durante la desinfección del agua de consumo, por reacción del cloro con sustancias orgánicas precursoras. Entre los casi ochocientos DBPs conocidos, los trihalometanos (THMs) y ácidos haloacéticos son los más estudiados por sus evidencias tóxicas, estando regulados por la reglamentación sanitaria internacional. El resto, denominados DBPs no regulados o emergentes están presentes en el agua potable en concentraciones muy abajas aunque con una marcada toxicidad. Considerando los posibles efectos tóxicos de los DBPs sobre la salud de los consumidores, se requieren métodos analíticos eficaces y con bajos límites de detección que permitan su identificación de aguas potables, así como profundizar en el conocimiento de los mecanismos de formación y el estudio de procesos de tratamiento para su control y minimización en las aguas de consumo. Los objetivos de la Tesis fueron: 1) El estudio a escala real de los factores que intervienen en la formación de THMs en aguas de consumo durante los procesos de tratamiento y su evolución a lo largo de los sistemas de distribución, así como el desarrollo de modelos predictivos para su control y minimización. 2) El desarrollo de nuevos métodos analíticos para la determinación simultánea de subproductos de desinfección regulados y emergentes en aguas de consumo. Los resultados a escala real mostraron una acusada variación estacional y espacial de concentraciones de THMs en el agua de los sistemas de distribución, siendo claramente dependiente del proceso de tratamiento aplicado. El proceso de tratamiento avanzado, con ozonización y filtración/adsorción con carbón activo granular, fue el más efectivo y estable, obteniendo los valores más bajos de THMs así como los menores rangos de variación estacional y espacial. Se comprobó que un eficaz proceso de oxidación en ETAP contribuye a reducir los valores de THMs, reduciendo así el efecto de la variación estacional y espacial, logrando una mayor estabilidad de la calidad del agua de suministro. Se desarrolló un modelo predictivo de formación de trihalometanos en dos etapas (ETAP y Sistema de Distribución) que obtuvo buena capacidad predictiva y buena adaptabilidad a diferentes escenarios de tratamiento. La adaptabilidad del modelo desarrollado a las condiciones de contorno permite su uso en el control de calidad de aguas de consumo, pudiendo ser una herramienta útil para el control de los procesos, permitiendo actuar con anticipación para evitar incidencias de elevación de concentraciones de THMs en el agua de suministro. Se desarrollaron dos métodos para el análisis de un total de 24 DBPs en aguas potables, 20 de ellos emergentes (6 iodo-trihalometanos, 6 haloacetonitrilos, 6 halonitrometanos y 2 halocetonas). Los nuevos métodos se basaron en microextracción en fase líquida con fibra hueca (HF LPME), detección y cuantificación de analitos mediante GC µECD y verificación mediante GC MS. Para la mejora de la microextracción con fibra hueca se incorporaron técnicas como la efervescencia o la disposición de fibra en espiral mediante dispositivo soporte diseñado específicamente y construido por impresión 3D. Los métodos obtuvieron buena linealidad, repetibilidad y recuperación, consiguiendo muy bajos límites de detección, siendo aplicados en el análisis de aguas de consumo de los sistemas de abastecimiento de la provincia de Huelva.