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La contaminación por arsénico en México representa un desafío de gran magnitud, impactando tanto al suelo como al agua, con consecuencias directas en la agricultura y la salud pública. Regiones con suelos naturalmente ricos en este metal, así como áreas afectadas por actividades industriales y mineras, que enfrentan una situación crítica que requiere atención inmediata.

¿Qué es el arsénico (As)?

El arsénico es un elemento común en el ambiente, presente en la litosfera en concentraciones de 1,5 a 2 ppm. Se encuentra en más de 245 minerales, destacando la pirita y arsenopirita, y forma parte de arseniatos, sulfuros y otras combinaciones. Este contaminante está en el suelo, agua, aire y alimentos, siendo el agua la principal vía de exposición global.

Este metal es un elemento presente de manera natural en la corteza terrestre. En el ambiente, el arsénico no se descompone, sino que se combina con otros elementos como el oxígeno, el cloro y el azufre, formando arsénico inorgánico. Cuando se une al carbono y al hidrógeno, se le denomina arsénico orgánico. Investigaciones en animales indican que los compuestos de arsénico orgánico suelen ser menos tóxicos que los inorgánicos.

Por otro lado, la cantidad de As en la tierra varía según la ubicación geográfica, con niveles naturales que oscilan entre 1 y 40 miligramos por kilogramo (mg/kg). Las concentraciones más elevadas se encuentran en áreas mineras, vertederos de residuos peligrosos, cerca de depósitos naturales de arsénico, o como resultado del uso de pesticidas. Aunque el arsénico inorgánico ya no se utiliza en la agricultura, sus compuestos orgánicos siguen presenten en la producción de pesticidas.

La presencia de As en los suelos agrícolas tiene serias implicaciones para la productividad de los cultivos y la seguridad alimentaria. Este metal tóxico puede ser absorbido por las plantas, reduciendo su crecimiento, calidad y rendimiento. Más preocupante aún es el riesgo de que los productos agrícolas contaminados con arsénico entren en la cadena alimentaria, exponiendo a los consumidores a un carcinógeno conocido.

La contaminación de las fuentes de agua, tanto subterráneas como superficiales, es otro aspecto crítico de este problema. El As presente en el agua potable, representando un riesgo significativo para la salud pública. El consumo de agua con altos niveles de arsénico está asociado con diversas enfermedades graves, incluyendo el cáncer.


Imagen 1. Mapa México de lugares con mayor cantidad de arsénico (Data Crítica, 2021).


Afectaciones del arsénico en Suelo:

  • Reducción de la fertilidad del suelo: Este metal puede alterar la composición química del suelo, afectando la disponibilidad de nutrientes esenciales para las plantas.
  • Inhibición del crecimiento vegetal: Las plantas que crecen en suelos contaminados por este metal pueden experimentar un crecimiento reducido, hojas amarillentas y menor rendimiento.
  • Contaminación de los cultivos: El As puede ser absorbido por las raíces de las plantas y acumularse en las partes comestibles, lo que representa un riesgo para la salud de los consumidores.

 

Afectaciones del arsénico en Agua:

  • Contaminación de agua subterráneas: El As puede filtrarse desde el suelo hasta los acuíferos, contaminando el agua que se utiliza para riego y consumo humano.
  • Riesgo para la salud pública: El consumo de agua contaminada está asociada con diversas enfermedades graves como el cáncer, enfermedades cardiovasculares, y daños en la piel y el sistema nervioso.
  • Impacto en la irrigación agrícola: El uso de agua contaminada para el riego puede transferir el arsénico a los cultivos, agravando la contaminación de la cadena alimentaria.

 

Vías de entrada en humanos:

  • Ingestión: Se obtiene mayormente al consumir carne, pescado, mariscos y algos, que contienen arsénico en formas menos tóxicas y de rápida excreción
  • Inhalación: Ocurre en entornos industriales, donde el arsénico se encuentra como trióxido, o al inhalar humo de tabaco y combustibles. Aunque la exposición ocupacional ha disminuido, persisten riesgos en la quema de materiales con arsénicos, como la madera tratada.

 

La exposición prolongada al arsénico, especialmente a través de agua y alimentos contaminados, puede provocar cáncer y lesiones en la piel. Además, se asocia con enfermedades cardiovasculares, diabetes, y efectos adversos en el desarrollo cognitivo cuando ocurre durante la gestación o la infancia temprana, incrementando el riesgo de mortalidad en la juventud.


Imagen 2. Infografía de pozos de extracción (Data Crítica 2021).


“La contaminación en aguas subterráneas es un problema global que afecta a numerosas regiones. Se estima que 140 millones de personas en al menos 70 países han consumido agua con niveles de arsénico superiores al límite provisional de 10 μg/litro. Modelos estadísticos recientes sugieren que entre 94 y 220 millones de personas podrían estar en riesgo de exposición a concentraciones elevadas de arsénico en el agua subterránea.” (OMS, 2021).


A medida que se perforan pozos a mayores profundidades en el área industrial, se observa un aumento en la concentración de As en el agua extraída en comparación con los niveles presentes en las capas superiores. Investigadores han determinado que el aumento del nivel del mar debido al cambio climático puede incrementar modestamente los niveles de AS por un fenómeno conocido como “intrusión de agua salada”. Existe también la hipótesis de que esta intrusión está ocurriendo en sitios donde hace muchos años existía mar, y que las perforaciones actuales están revelando estos antiguos depósitos de arsénico. El agua de mar tiende a avanzar tierra adentro, creando un “frente salino” donde se encuentra con el agua dulce. Sin embargo, cuando el nivel del mar sube, este frente puede moverse más hacia el interior, ya que el agua salada, al ser más densa, eleva la capa freática desde abajo. Además, las mareas altas y las tormentas pueden inundar más áreas y permitir que el agua salada penetre en las reservas subterráneas desde la superficie.

Esta tendencia destaca la importancia de un análisis detallado y continuo de la calidad del agua en función de la profundidad, especialmente en proyectos de abastecimiento de agua potable, para garantizar la seguridad y conformidad con las normativas sanitarias.

En México, la regulación del arsénico en el agua y suelo está a cargo de SEMARNAT y CONAGUA, bajo las siguientes normativas:

  1. NOM-127-SSA1-2021: Establece un límite máximo de arsénico en el agua potable de 0.025 mg/L.
  2. NOM-147-SEMARNAT/SSA1-2004: Regula los niveles máximos de arsénico en suelos agrícolas, industriales y residenciales.
  3. Ley General de Equilibrio Ecológico y la Protección al Ambiente (LGEEPA): Marco general para la protección del ambiente y control de contaminantes.
  4. Ley de Aguas Nacionales (LAN): Regula la preservación y control de la contaminación de las aguas nacionales.

“Unos 60 millones de personas viven en zonas contaminadas con arsénico, según datos del Banco Mundial, y el número de pacientes envenenados por la sustancia tóxica es de unos 700.000. Esto es especialmente cierto en los países en desarrollo.”

¿Cómo se podría disminuir la presencia de arsénico o reducir su consumo?

Se pueden adoptar estrategias como utilizar sistemas de filtración de agua diseñados para eliminar arsénico, como filtros de ósmosis inversa, filtros de absorción de hierro o alúmina activada. También es importante considerar cambiar a fuentes de agua alternativas que hayan sido probadas y confirmadas como libres de arsénico, como agua embotellada o sistemas de agua de red tratada. Así como reducir el consumo de alimentos como el arroz y diversificar la dieta con alimentos de menos riesgo. En áreas agrícolas, tratar y manejar los suelos para minimizar la absorción de arsénico por los cultivos, utilizando cultivos que absorban menos cantidad de este metal o añadiendo enmiendas que reduzcan la disponibilidad de arsénico, puede ser una solución. Finalmente, la educación y la concienciación sobre los riesgos de este metal y las formas de reducir la exposición son clave para la prevención a largo plaza.

Otras tecnologías para la Remoción de Arsénico:

  • Coagulación- Filtración: Este tratamiento fisicoquímico facilita la unión de partículas suspendidas para mejorar la filtración y precipitar elementos solubles, como el arsénico. Requiere equipo especializado como dosificadores, floculadores y filtros. Si el arsénico (III) está presente, se debe oxidar a arsénico (V) y ajustar el pH. Aunque puede remover hasta el 90% del arsénico, los costos y el espacio requerido son limitantes.
  • Oxidación- Filtración: Este tratamiento es similar a la coagulación-filtración, pero se utiliza para agua de pozo con bajos sólidos en suspensión. Es eficiente en la eliminación de arsénico, hierro y manganeso, removiendo hasta un 80% del arsénico por adsorción en hidróxidos de hierro y manganeso. Se utiliza ultrafiltración combinada con coagulación férrica para una mejor filtración. El pH debe reducirse antes de la filtración para minimizar el arsénico residual. Este proceso reduce la dosificación de coagulante y el espacio requerido, lo que disminuye los costos operativos e iniciales, además de eliminar virus, bacterias y flóculos pequeños.
  • Absorción utilizando medio de hidróxido de hierro granular: Este es altamente eficaz debido a la fuerte afinidad entre ambos elementos y los bajos costos operativos, lo que lo convierte en una opción ideal para producir agua potable. En contraste, otros medios como los basados en óxidos de titanio son menos efectivos, ya que su rendimiento puede verse afectado por pequeñas variaciones en la calidad del agua y el pH, especialmente en agua de pozo.
  • Intercambio de Iones: La eliminación de arsénico por intercambio iónico es poco utilizada debido a la baja selectividad de las resinas, que se ve reducida por la presencia de otros aniones como sulfatos y nitratos. Además, la regeneración requiere muchos productos químicos, generando residuos con alto contenido de arsénico. Las resinas son costosas y deben reemplazarse con frecuencia, lo que las hace poco rentables.
  • Separación de Membrana: La separación de membrana puede eliminar hasta un 90-95% del arsénico, pero presenta inconvenientes como altos costos de inversión y la necesidad de tratar el concentrado residual con alto contenido de arsénico. El arsénico (V) se elimina con mayor eficacia debido a su mayor carga iónica, mientras que el arsénico (III) debe ser oxidado y el pH reducido para mejorar la eliminación.
  • Medios VSN-33: El VSN-33 es una solución eficaz y rentable para remover arsénico del agua potable, diseñada para cumplir con el límite de 10 ppb de la OMS. Este medio no regenerable, basado en hidróxido de hierro, es ideal para sistemas pequeños y medianos, eliminando la necesidad de regeneración y el manejo de residuos. Su alta afinidad por el arsénico y su larga vida útil lo hacen más productivo y económico. Además de arsénico, el VSN-33 también remueve otros contaminantes como antimonio, molibdeno, cobre, y plomo.
  • Nanofiltración (NF)/ Ósmosis inversa (OI): Estas dos comparten una configuración similar de equipos y ambas utilizan presión para filtrar contaminantes a través de una membrana semipermeable. La OI se emplea principalmente para desalinizar agua salobre y marina, eliminando tanto compuestos orgánicos e inorgánicos, como microorganismos. La diferencia clave es que la NF retiene menos sal (NaCl) y iones monovalentes que la OI, y se utiliza principalmente para eliminar el color, contaminantes orgánicos, como pesticidas, y reducir la dureza del agua. Alternativas como la destilación solar, fabricada con materiales locales, y la destilación por membrana, que no es ampliamente disponible, también pueden ser consideradas.
Imagen 3. Sistema de nanofiltración (NF) y ósmosis inversa (OI).

La elección de la tecnología para la eliminación de arsénico depende de factores como la calidad del agua, el espacio disponible y la presencia de otros contaminantes. Por ejemplo, altas concentraciones de sílice pueden reducir la eficacia de la adsorción y dañar las membranas en la ósmosis inversa (RO) si superan los 70 ppm. En la producción de agua potable, las regulaciones limitan el uso de tecnologías que alteren significativamente la calidad del agua, por lo que se prefiere la adsorción con hidróxido de hierro, que elimina el arsénico sin afectar la calidad del agua.

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