# data[].attributes.body
El presente muro digital contiene noticias sobre la contaminación del agua y los conflictos sociales presentes en Coahuila

# data[].attributes.attachment_link.readable_text
Brenda Alcalá

A diez años de que la federación definiera instalar los filtros a pie de pozo en la Región Laguna para disminuir las elevadas concentraciones de arsénico en el agua de ingesta, persiste en las comunidades rurales de Francisco I. Madero, San Pedro, Gómez Palacio y Tlahualilo concentraciones de hasta de 500 microgramos de arsénico por litro en pozos o norias.

De ahí proviene el líquido que abastece a la ciudadanía cuando no hay agua en la red, por lo que investigadores consideran que es momento de realizar un nuevo estudio representativo de agua para consumo humano.

Agua con uso agrícola

La Comarca Lagunera es una región con actividad ganadera, agrícola, minera e industrial, se ubica en el centro-norte de México; está conformada por los estados de y debe su nombre a los cuerpos de agua que se formaban, alimentados por los ríos Nazas y Aguanaval, hasta antes de la construcción de las presas Lázaro Cárdenas y Francisco Zarco según se explica en el estudio Evaluación Técnico Económica de Cinco Tecnologías para la Remoción de Arsénico realizado por el IMTA con financiamiento del extinto Fondo Metropolitano.

Según la Norma "Salud Ambiental, agua para uso y consumo humano-límites permisibles de calidad y tratamiento a que debe someterse el agua para su potabilización", los límites permitidos para el agua de consumo humano son de 25 microgramos de arsénico por litro.

En 2011, la Facultad de Medicina Unidad Torreón levantó un total de 145 muestras en agua de ingesta para determinar los niveles de concentración de arsénico en ocho municipios de la Comarca Lagunera, ellos fueron: Torreón, San Pedro, Viesca, Matamoros, Gómez Palacio, Lerdo y Tlahualio.

Dicho estudio fue realizado por la Facultad de Medicina en conjunto con MILENIO Laguna y Multimedios y entonces se reveló que en el municipio de Torreón, 9 de 21 colonias presentaron niveles superiores a los permitidos en las colonias Metalúrgica, Zacatecas, Las Luisas, Residencial del Norte, Jardines de California, Rovirosa Wade, Residencial Senderos, ampliación Residencial Senderos y Los Fresnos en donde posteriormente se colocaron, precisamente, los filtros a pie de pozo para disminuir las concentraciones.

Filtros a pie de pozo

Desde la perspectiva del investigador Gonzalo García Vargas Miembro de la Sociedad Mexicana de Toxicología e investigador de Tiempo Completo F-3 de la Facultad de Medicina Universidad Juárez del Estado de Durango, los filtros a pie de pozo que se han venido instalando desde 2011, técnicamente ayudan a que las concentraciones de arsénico cumplan con la norma nacional que es de 25 microgramos de arsénico por litro.

El problema dijo, es que los organismos operadores responsables de su mantenimiento casi siempre se encuentran en números rojos, y es que la infraestructura de los filtros a pie de pozo como tanques, conexiones, instalación se colocaron con financiamiento federal a través de la Conagua, dependencia que entre sus facultades tiene la obligación de dar agua en bloque, mientras que, la calidad y distribución del líquido es responsabilidad de los Sistemas Municipales de Agua y Saneamiento.

"Desde 2011 el resguardo y responsabilidad de los filtros a pie de pozo para disminuir el arsénico es de los organismos operadores, a nivel operativo, están haciendo todos los que pueden", afirmó.

De 2011 a la fecha, no se ha realizado un muestreo representativo que determine el comportamiento del metaloide entre los residentes de la región. Es un problema complejo dijo, puesto que para eficientar el líquido se debe de colocar la micromedición y mejorar las tuberías. Existe una baja eficiencia y eso aumenta el déficit, según el estimado se tiene un promedio de entrega del líquido de apenas un 50 por ciento es decir, la mitad del agua que extrae no llega, se fuga.

El problema que está detectando actualmente es en las comunidades rurales ya que cuando no hay agua de las redes -que es frecuente-, las personas toman el líquido de las norias cuyas concentraciones de arsénico llegan hasta los 500 microgramos de arsénico por litro y como no hay filtros, están bebiendo agua contaminada, esto ocurre en los municipios de Francisco I. Madero, San Pedro, Gómez Palacio y Tlahualilo, mientras que en la red aunque también presenta altas concentraciones estas oscilan entre los 40 a 50 microgramos de arsénico.

Arsénico en el cuerpo humano

El entrevistado también integrante del Sistema Nacional de Investigadores dio a conocer que, la Facultad de Medicina de la Universidad Juárez del Estado de Durango (UJED) realizó un muestreo en 2019 en donde se detectaron elevadas concentraciones de arsénico en la orina de niños de preescolar en Gómez Palacio.

Para este estudio, se analizaron 48 muestras en 2 centros educativos de Gómez Palacio, y se observó que en el 67 por ciento de los niños presentaron valores por debajo de 35 microgramos de arsénico por litro, y el 33 por ciento restante, tuvieron valores superiores, lo que evidencia que existe el metaloide en los menores y esto genera una seria preocupación.

García Vargas, quien fue precisamente el investigador a cargo del estudio, aclaró que esto se debe, muy probablemente a la ingesta de agua contaminada, y que esto pone en riesgo la salud y el desarrollo de la población.

La recomendación del experto en tema de arsénico para conocer la evolución del metaloide entre la población de la Región, es realizar un programa de vigilancia epidemiológica; también es importante colocar sistemas de tratamiento para reducir el arsénico en el área rural y ampliar la capacidad de la red, definitivamente es un veneno que puede matar lentamente.

No se cuenta con un programa de detección de hidroarsenicismo, ni se cuenta con una estadística real, ya que es una enfermedad que va matando lentamente y en ocasiones no se asocian las enfermedades con la exposición al metaloide, de ahí la importancia de que se realice un programa de vigilancia epidemiológica de largo alcance en los laguneros.

Torreón: extracción del agua a 250 metros de profundidad

El gerente general del Sistema Municipal de Aguas y Saneamiento de Torreón, Juan José Gómez Hernández, dio a conocer que en Torreón existen 90 pozos de abastecimiento de agua para la ciudad y 18 son los que cuentan con filtros contra arsénico, estos se colocaron solo en los puntos donde se detectaron elevadas concentraciones del metaloide.

Compartió que en el año de 1950, se bombeaba el agua a 40 metros de profundidad; para el año 2000, se hacía a 120 metros y 20 años después, es decir entre el 2020 y 2021 en la actualidad, se realiza la extracción de agua a 250 metros de profundidad.

En 20 años, el abatimiento de los pozos se duplicó y la proyección para los próximos 20 años preocupa.

"De seguir la tendencia, estamos hablando de un serio problema ya que el metaloide, se encuentra en el subsuelo y obviamente se mezcla con el agua que se extrae", afirmó.

Filtros se terminan

En lo que se refiere a los filtros a pie de pozo, dijo que la autoridad federal, proyectó la vida útil de los mismos a 25 años y con un buen mantenimiento se pueden conservar hasta por más tiempo y brindar el mejor servicio.

"Los filtros tienen 10 años de estar operando y se colocaron solo en los pozos en donde se detectó alta concentración del arsénico. Pero además, toda la red de agua de distribución se encuentra interconectada por ello, además de los filtros, la concentración del arsénico se va diluyendo con las mezclas".

Asimismo, dijo que a los filtros a pie de pozo, se les da un mantenimiento preventivo cada seis meses. Desde su perspectiva, la solución sí llega con el Proyecto de Agua Saludable para La Laguna.

"Todos deberíamos de insistir en que se realice este proyecto ya que, la Norma Mexicana habla de límites permisibles en el agua de 25 microgramos de arsénico por litro mientras que la internacional es de 10 y el agua de la presa presenta 12 microgramos de arsénico por litro, es decir que casi cumple con el estándar internacional. Este proyecto ya se tardó mucho, debió iniciar hace 30 años, aunque va por buen camino. Con este proyecto habrá agua en calidad y cantidad".

Señaló que las ciudades que mejor distribución del líquido tienen, son las que cuentan con el agua de las presas y los que mayor problema de contaminación, las que bombean de las profundidades además que ello genera costo importante ya que de esta forma, se consume más energía.

El desperdicio del líquido también debe de evitarse, por ello es que en la administración, se planeó la colocación de un total de 90 mil aparatos de micromedición ya que este permite controlar el uso del líquido.

Finalmente dijo que hasta el momento todos los filtros a pie de pozo se encuentran operando.

Universidades deberán de iniciar monitoreo

El doctor Javier García Salcedo, coautor del libro Arsénico. Perspectiva Epidemiológica, Ambiental y de Salud e investigador desde hace 47 años sobre el metaloide en la Región, coincide en que es de vital importancia que se realice un monitoreo del agua.

"No se sabe a ciencia cierta cuáles son los pozos de la Región que se encuentran fuera de la norma y cuáles los que sí la cumplen de ahí, la importancia de que instituciones neutrales como universidades realicen un monitoreo del líquido ya que el más reciente y representativo fue el realizado por la Facultad de Medicina de Torreón en conjunto con Milenio y Multimedios Laguna en el año 2011".

Dijo que los organismos operativos de agua (municipio), manejan monitoreos y la Comisión Nacional del Agua por parte de la federación, cuenta con laboratorio específico para metales pesados y con personas muy capaces.

"Algunas preguntas a las autoridades que siempre hemos hecho desde que anunciaron que se instalarían los filtros a pie de pozo son: ¿Cómo le hacen para saber cada cuando se cambian los filtros?, ¿Qué están haciendo con la residualidad de filtros? y realmente ¿Los están cambiando?, ¿Cuánto dura el filtro? y una vez que se termine la vida útil ¿Qué se va a hacer?".

Señaló que el arsénico se detecta en la orina pero también se obtiene de las uñas del ser humano. Desde su perspectiva, sólo el organismo operador de aguas de Torreón estaría haciendo lo suficiente para el monitoreo del agua que se distribuye no así el resto de los municipios como lo son: San Pedro, Francisco I. Madero, Viesca, Tlahualilo, y sobre Gómez Palacio dijo que lo desconoce pero fue ahí donde se colocaron filtros intradomiciliarios de los que no se sabe si continúan trabajando o no.

Causa de enfermedades mortales

Señala que una persona que tenga una predisposición familiar a padecer cáncer ya sea de mama, útero, ovarios, colon o próstata y ha consumido agua con arsénico durante largo tiempo el mismo se detona más rápido, de ahí que la Comarca Lagunera presente los primeros lugares en frecuencia de cáncer.

En base a una publicación de la Revista Mexicana de Medicina Física y Rehabilitación en el artículo "Alteraciones electroneuromiográficas en pacientes con hidroarsenicismo crónico regional endémico en la Comarca Lagunera" se establece que en México, en la región de la Comarca Lagunera se ha detectado este problema desde hace varias décadas.

Los estudios epidemiológicos han confirmado que en los municipios de Francisco I. Madero y San Pedro, en Coahuila, así como en Tlahualilo, Durango, se encontró agua de bebida contaminada con arsénico en promedio de 250 microgramos de arsénico por litro produciéndose hidroarsenicismo crónico regional endémico en los habitantes expuestos por más de 16 años. Los casos confirmados de afección presentan manifestaciones clásicas de intoxicación crónica por arsénico.

El poblado que desapareció por arsénico

Narra que los residentes de la comunidad rural de Otzanduri ubicado en el municipio de Francisco I. Madero murieron o se fueron del lugar ya que tenían concentraciones de 1.5 partes por millón de arsénico en el agua.

"Esta localidad desapareció hace más de 20 años, unos murieron otros se vieron obligados a irse, esta localidad se ubica a un lado del Venado en donde había cuando menos de seis personas por familia por lo que era una población de casi 60 personas; otra localidad que también desapareció es Cuauhtémoc Cárdenas al que le decían el Medio Pulmón".

RCM

# data[].attributes.attachment_link.title
Arsénico en el agua. Cómo detectar contaminación en La Laguna

# data[].attributes.attachment_link.description
Brenda Alcalá A diez años de que la federación definiera instalar los filtros a pie de pozo en la Región Laguna para disminuir las elevadas concentraciones de arsénico en el agua de ingesta, persiste en las comunidades rurales de Francisco I.

# data[].attributes.attachment_link.title
Coahuila: sequía, omisión y sobre explotación del agua - EDUCA

# data[].attributes.attachment_link.description
Ejidatarios de cerca de 100 comunidades de Parras, General Cepeda y Ramos asentados en la cuenca del Arroyo San Miguel, que corre 85 kilómetros entre los municipios de General Cepeda y Parras de la Fuente, están en riesgo de quedarse sin agua debido a la sobreexplotación que algunas agroempresas ded…

# data[].attributes.headline
Contaminación del agua en las actividades contidianas

# data[].attributes.subject
Contaminación del agua en las actividades contidianas

# data[].attributes.attachment_link.readable_text
Introducción

El arsénico (As) ocupa el lugar 20 en abundancia de los elementos en la corteza terrestre y se distribuye de manera no uniforme por todo el mundo, dependiendo de la región geográfica, características geoquímicas del suelo y actividad industrial (Mandal y Suzuki, 2002; Santini y vanden Hoven, 2004; Heinrich-Salmeron et al., 2011).

Alrededor de un tercio del arsénico presente en la atmósfera proviene de fuentes naturales como reacciones ambientales, actividad biológica, emisiones volcánicas, y el resto proviene de un amplio rango de actividades antropogénicas (; ).

El As se clasifica como uno de los elementos químicos más tóxicos y carcinogénicos, representando un serio problema ambiental en varias regiones de México y el mundo (; Yamamura y Amachi, 2014).

La Comarca Lagunera se localiza en la parte noreste de México y desde 1963 se reportan elevadas concentraciones de arsénico en el suelo, agua y agua subterránea ().

La toxicidad del arsénico en el agua es eliminada con un proceso oxidativo para la transformación de la forma más tóxica de As (III) a la forma menos tóxica de As (V) (Dastidar y Wang, 2009; Yamamura y Amachi, 2014; ). El As puede oxidarse mediante procesos químicos o biológicos. La oxidación química del arsénico es lenta y los compuestos químicos utilizados, tales como cloro, hipoclorito de calcio, permanganato de potasio, pueden derivar en elevados costos, generar una contaminación secundaria y ser ineficientes a bajas concentraciones de arsénico (; ; ), por lo que se prefiere el proceso biológico.

Desde hace algunos años se han realizado estudios sobre bacterias que presentan la capacidad de oxidar el As (III), buscando comprender el sistema que involucra este paso en el metabolismo de estas bacterias, con el fin de utilizarlas como una tecnología para el tratamiento de agua y suelos contaminados con arsénico. El presente artículo de revisión cubre diferentes aspectos del arsénico, desde su presencia e impacto en el medio ambiente, hasta los distintos mecanismos de trasformación del arsénico en los microorganismos, enfocándose principalmente en la oxidación del arsenito.

Aspectos Generales del Arsénico

El As se encuentra presente en la atmósfera, suelo, rocas, cuerpos de agua, minerales y organismos de formas inorgánica, orgánica y metilada (; ; ). La problemática del arsénico es el resultado de su fácil movilización bajo condiciones naturales. Sin embargo, el hombre ha tenido un importante impacto en la generación de formas tóxicas del As a través de la actividad minera, uso de combustibles fósiles, de pesticidas orgánicos, herbicidas y desecantes agrícolas, así como el uso del arsénico como un aditivo de alimentos para ganado y aves de corral (; ; ; ).

El arsénico se puede encontrar en diferentes estados de oxidación: arseniato As (V), arsenito As (III), As elemental (0) y arseniuro As (-III) (); encontrándose más frecuentemente como arsenito o arseniato. El arsenito es 70 veces más tóxico que las especies metiladas y 10 veces más tóxico que el arseniato, el cual es poco soluble en agua y, por tanto, menos biodisponible (Kumaresan y Riyazuddin, 2001; ).

Cuando el arsénico se encuentra en formas insolubles, como un mineral en combinación con sulfuro y hierro: oropimente (por ejemplo: trisulfuro de arsénico As ₂S ₃) y rejalgar (por ejemplo: Arsenopirita FeAsS), no se considera tóxico. En cambio, cuando se encuentra en formas solubles, como As (III) y As (V), es tóxico para los organismos vivos ().

La presencia de As (V) y As (III) depende de factores físicos, químicos y biológicos, en este último, los microorganismos juegan un papel fundamental, ya que muchas bacterias son capaces de transformar As (III) a As (V) y viceversa, como un mecanismo de defensa de algunas especies bacterianas (; ).

El estado de oxidación del As y su movilidad se controlan fundamentalmente por las condiciones redox (potencial redox Eh) y el pH ( Figura 1). En sistemas acuosos, el As se encuentra, en general, como especie disuelta, formando oxianiones.

El As (III) se encuentra como H ₃AsO ₃ y sus correspondientes productos de disociación (H ₄AsO ₃+, H ₂AsO⁻³, HAsO ₃⁻² y AsO ₃⁻³⁾, los cuales, en condiciones oxidantes, son dominantes a pH alcalinos. Sin embargo, la forma sin carga del As (III) [As(OH) ₃] es dominante en ambientes reducidos y anóxicos, siendo así el más tóxico y difícil de eliminar. Por su parte el As (V) está presente en la forma H ₃AsO ₄ y sus correspondientes productos de disociación (H ₂AsO ₄⁻, HAsO ₄⁻² y AsO ₄⁻³⁾, siendo dominante bajo condiciones oxidantes a pH ácidos en ambientes acuosos y aeróbicos (Oremland y Stolz, 2003; ; ; ) ( Figura 2).

Toxicidad de las Especies de Arsénico

El arsénico (As) es considerado dentro de las toxinas esenciales porque se requiere en pequeñas cantidades para el crecimiento y el metabolismo, pero es tóxico en altas concentraciones (). La toxicidad para los humanos de un compuesto con arsénico depende en gran medida de su forma química, diferenciándose dos grupos de compuestos: inorgánicos y orgánicos. Los compuestos inorgánicos del arsénico son los más tóxicos y aparecen, sobre todo, en aguas, donde se encuentran principalmente en forma de pentóxido de arsénico (As ₂O ₅) o trióxido de arsénico (As ₂O ₃). La toxicidad de estos compuestos depende del estado de oxidación, estado físico, solución o tamaño de las partículas de polvo, la velocidad de absorción en las células, la velocidad de eliminación y la solubilidad en el medio biológico. Además, la exposición a compuestos de arsénico inorgánico se ha asociado a diversos tipos de cánceres como de hígado, pulmones y piel, así como a diabetes ().

Por otra parte, los compuestos orgánicos de arsénico se encuentran frecuentemente en alimentos y suponen la vía principal de exposición de la población al arsénico (Aragonés, 2001; Ferrer, 2003).

La escala de toxicidad de los compuestos de arsénico decrece en el siguiente orden: arsina (H ₃As) > arsenito (As III) > arseniato (As V) > compuestos arsenicales > arsénico elemental. El arsénico elemental no es común y las arsinas orgánicas solo se encuentran en ambientes muy reducidos (Mandal y Suzuki, 2002; ; ).

De todos los compuestos de arsénico, el gas arsina se considera la forma más tóxica, seguida del arsenito, arseniatos y los compuestos orgánicos del arsénico. La arsina es un gas incoloro más denso que el aire, el cual se forma al contacto del hidrógeno con el arsénico. El gas ingresa al organismo por vía respiratoria y pasa directo a la circulación, donde actúa enzimáticamente sobre la glucosa-6-fosfato deshidrogenasa de los eritrocitos, oxidando la hemoglobina y formando metahemoglobinuria, reduciendo en forma drástica el contenido de glutación de los glóbulos rojos, lo que la convierte en uno de los agentes hemolíticos más potentes ().

El As (III) entra en las células a un pH neutro por acuagliceroporinas (proteínas de transporte de glicerol) en bacterias, levaduras y mamíferos, y su toxicidad reside en su capacidad para unirse a los grupos sulfhidrilo de los residuos de cisteína en las proteínas, lo que las inactiva y lo hace altamente tóxico. También actúa como disruptor endócrino mediante la unión a receptores hormonales e interfiere con la señalización de las células (Santini y vanden Hoven, 2004; ; ).

Por su parte, la toxicidad del As (V) se debe principalmente a que puede sustituir al fosfato, pues posee una estructura análoga y, por consiguiente, puede inhibir la fosforilación oxidativa y entrar a las células a través del sistema de transporte del fosfato (Santini y vanden Hoven, 2004; ; ).

El Arsénico en el Medio Ambiente

El arsénico puede penetrar en el aire, el agua y el suelo a través de tormentas de polvo y aguas de escorrentía, por lo que la contaminación por arsénico está muy extendida debido a su fácil dispersión (Emsley, 2001; ). Cuando hay mayor presencia geológica natural de arsénico, se pueden encontrar altos niveles en aguas subterráneas ( Figura 3), como es el caso de Bangladesh, India, China, Taiwán, Mongolia, Chile, Argentina, México y numerosos lugares de Estados Unidos de Norteamérica (; ; ).

La contaminación de aguas subterráneas por arsénico es una grave amenaza para la humanidad, ya que el arsénico puede incorporarse fácilmente en la cadena alimenticia y favorecer su distribución de amplia difusión en todo el reino animal y vegetal (Mandal y Suzuki, 2002; Rakib y Bhuiyan, 2014).

Debido a su toxicidad, la Organización Mundial de la Salud (OMS) considera perjudicial para el ser humano el consumo de agua con una concentración de arsénico superior a 10 mg L⁻¹. Este metaloide también ocupa el primer lugar en la lista de productos contaminantes de agua de la Agencia de Protección Ambiental (EPA), por lo que en 2006 se redujo en Estados Unidos la concentración de arsénico en agua potable de 50 mg L⁻¹ a 10 mg L⁻¹ (; ).

En México es en la Norma Oficial Mexicana 127 (NOM-127-SSA1-1994) donde se establecen los límites permisibles de calidad del agua para uso y consumo humano que deben cumplir los sistemas de abastecimiento públicos y privados, siendo 25 mg L⁻¹ la concentración límite de arsénico en el agua potable según Norma Mexicana modificada en 2000 (NOM- 127-SSA1-1994) ( Cuadro 1). Por otra parte, en la Norma Oficial Mexicana 147 (NOM-147-SEMARNAT/S SA1 -2004) se establece la concentración límite de arsénico para suelo de uso agrícola/residencial/comercial, siendo ésta de 22 mg kg⁻¹.

La Problemática del Arsénico en la Comarca Lagunera

México posee una compleja geología, con rocas ígneas, sedimentarias y un ambiente tectónico activo, factores que predisponen a la contaminación del medio ambiente natural de las aguas subterráneas, siendo el arsénico una de las principales causas de efectos adversos en la salud por la ingestión de aguas subterráneas contaminadas con este metaloide (Armienta y Segovia, 2008; ).

La problemática de contaminación por arsénico se localiza principalmente en los estados de Chihuahua, Coahuila, Durango, Hidalgo, Nuevo León, Puebla, Sonora y San Luis Potosí. El área afectada es de aproximadamente 3200 km ², siendo la Comarca Lagunera, en los estados de Coahuila y Durango, la región donde se reportan las mayores concentraciones. La primera intoxicación crónica por arsénico en esta región se reportó en 1958, y desde entonces se habla de casos por contaminación endémica (; ; Ramírez, 2008; ).

La Comarca Lagunera es una de las áreas más importantes de la agricultura y ganadería; además, es la principal cuenca lechera en el país. Por lo tanto, la explotación del agua subterránea es un componente importante de su crecimiento económico. Sin embargo, esto ha causado una continua elevación de la concentración de arsénico en el agua del subsuelo, la cual se utiliza para consumo animal, humano y riego agrícola. A su vez, el uso de esta agua para riego puede producir altos niveles de arsénico en el pasto y contribuir a que aumenten los niveles de arsénico en el ganado y sus productos derivados (; Armienta y Segovia, 2008; Ramírez, 2008).

En esta región existe el problema de hidroarsenicismo crónico regional endémico (HACRE) que es una enfermedad causada por el consumo de agua contaminada con arsénico. El arsénico se acumula en el organismo, en la orina, piel, uñas de los dedos y cabello por exposición crónica, y a ciertas concentraciones ocasiona afecciones severas (; ).

Una investigación fue realizada por en las explotaciones lecheras de la zona para determinar la distribución de arsénico en el ambiente agrícola. El contenido de arsénico en pozos agrícolas varió de 7 a 740 mg L⁻¹ ( Cuadro 2). En el suelo, las concentraciones de arsénico llegaron a 30 mg g⁻¹ y éste se encontró retenido principalmente en las fracciones del limo y arcilla. El suelo de la Comarca Lagunera está constituido principalmente por arcilla con bajo contenido de materia orgánica y un pH alcalino (> 8). El arsénico en los suelos normalmente se limita a la fracción de arcilla que contiene aluminio amorfo y oxihidróxidos de hierro.

Procesos de Remoción de Arsénico

Los residuos generados de las actividades antropogénicas que involucran el uso del arsénico han ocasionado la contaminación de numerosos sitios, por lo que es importante tomar medidas para la eliminación de este elemento de aguas y suelo con presencia de arsénico.

Existen diversos tratamientos para la remoción de arsénico del agua, los cuales se basan en métodos químicos; generalmente se realiza un paso previo de oxidación que transforma el As (III) a As (V), ya que el As (III) tiene una carga eléctrica neutra a pH de 4 a 10 mientras que el As (V) presenta una carga eléctrica negativa que hace más eficiente su remoción. Posteriormente, el As se remueve del agua por técnicas convencionales, basadas en fenómenos de interacciones físico-químicas a nivel superficial en las que se incluyen: precipitación-coprecipitación, coagulación y filtración, ósmosis inversa, adsorción, intercambio iónico y sedimentación (Katsoyiannis et al., 2004; ). Para la elección de uno de estos tratamientos se debe tener en cuenta su eficiencia, costos, tamaño de población a la que sirve, condiciones de mercado, entre otros (; Dastidar y Wang, 2009; ; Carro y Francisca, 2013; ).

El paso de oxidación de As (III) se lleva a cabo generalmente utilizando oxígeno, ozono, hipoclorito, cloro, permanganato, peróxido de hidrógeno y radiación UV; sin embargo, estos procesos químicos pueden dar lugar a la formación de subproductos perjudiciales o difíciles de eliminar del agua. Por lo tanto, esta etapa se puede sustituir por una oxidación biológica mediante la utilización de microorganismos debido a la alta resistencia y tolerancia que tienen hacia las formas inorgánicas del arsénico y a la capacidad que pueden presentar para transformarlo (Wang y Zhao, 2009). Así, la oxidación microbiana representa una estrategia alternativa que puede ayudar en la preservación del medio ambiente por la eliminación de contaminación secundaria (; Ghurye y Clifford, 2001; ; Dastidar y Wang, 2009; ; ; ).

Diversos estudios que involucran el tratamiento biológico de agua contaminada con arsénico se han realizado en los últimos años con el fin de optimizar el inóculo, el diseño del biorreactor así como de los parámetros cinéticos y fisicoquímicos para obtener mayores eficiencias de remoción.

utilizaron un reactor de biocolumna, la cual contenía a la bacteria Ralstonia eutropha MTCC 2487 inmovilizada en carbón activado granular. Esta bacteria pertenece al grupo de las bacterias reductoras de As (V), por lo que el mecanismo de dicho reactor consistió en acumular el As (III) producido en el tratamiento de agua residual que contenía concentraciones proporcionales tanto de As (V) como de As (III). Después de tres días de operación, 99% del arsénico fue removido del agua por bio-adsorción. A pesar de la excelente eficiencia demostrada por este sistema, los autores resaltan ciertos problemas importantes que surgen al tratar de emplear esta estrategia. El primero involucra la regeneración de la columna con una solución de lavado, y el segundo, la disposición de dicha solución que ahora se encontrará saturada con arsénico.

La bacteria Rhodococcus equi, aislada de agua contaminada con arsénico, fue inmovilizada en una cama de celulosa para el tratamiento tanto de agua sintética como de agua naturalmente contaminada en un reactor escala laboratorio. Utilizando diversas concentraciones de arsénico (en la forma As ₂O ₃) que variaron entre las 50 a 100 ppb, se obtuvo una eficiencia máxima de 95% de remoción de arsénico (). En otro estudio a escala laboratorio, se probó la eficiencia de gránulos de porcelana cubiertos con Azetobacter y cemento (). En este caso, se comparó la eficiencia de remoción de arsénico en reactores tipo batch entre lo gránulos que contenían tanto la bacteria como el cemento con aquellos que solo contenían la bacteria. Los resultados de los investigadores demostraron que se obtenía un mayor rendimiento de remoción (96%) con los gránulos que contenían cemento en lugar de utilizar solo biomasa (65%). En este caso, el cemento actuó como un agente adsorbente.

En 2012, Dastidar y Wang reportaron el uso de Thiomonas arsenivorans str. b6 en un biorreactor de lecho empacado. Se mantuvo un influente de As (III) de 500-4000 mg L⁻¹, y un tiempo de residencia hidráulica (TRH) de 0.2-1 día durante 137 días. Posterior a este tiempo se obtuvo una eficiencia de oxidación de arsenito de 48.2 a 99.3%. En ese mismo año, Ito et al., aislaron bacterias de la especie Ensifer adhaerens, las cuales fueron utilizadas para tratar agua residual sintética. En este caso se obtuvo una eficiencia máxima de oxidación de As de 92%, manteniendo un influente de 1 mg L⁻¹ de As (III) con un tiempo de retención de 1 h.

Estudios a escala piloto también se han realizado. utilizaron un consorcio bacteriano CAs01 aislado de una mina de oro como inóculo de un reactor piloto de dos camas biológicas, el cual trató agua sintética, obteniendo una eficiencia de oxidación de más de 90%. Los autores sugirieron que la remoción total de arsénico podía lograrse por medio de un soporte sólido como hidróxido de hierro o hierro elemental con arena y, por consecuencia, en un estudio posterior, investigaron tanto la oxidación de As (III) así como la remoción de éste y As (V) en dos reactores diferentes, utilizando la bacteria Thiomonas arsenivorans como inóculo (). En ambos reactores se añadió una cama de arena; sin embargo, a uno de ellos se le agregó hierro elemental y al otro no. El funcionamiento de los dos reactores se monitoreó por 33 días, encontrándose que la adición de hierro favoreció la remoción química de As (III), así como de As (V), teniendo una influencia sobre la actividad y diversidad de la bacteria.

La búsqueda y la optimización de sistemas para el tratamiento de agua y suelos contaminados que engloben tanto tratamientos biológicos como fisicoquímicos aún continúan, pero se espera que en un futuro puedan implementarse a gran escala.

Mecanismos de Transformación de Arsénico por Bacterias

Las bacterias poseen una gran diversidad metabólica, debido a su capacidad de obtener energía empleando diferentes reacciones de óxido-reducción; por lo tanto, un número importante de microorganismos son capaces de utilizar arsénico, ya sea en su forma oxidada de arseniato o en la forma reducida de arsenito, para su metabolismo ( Cuadro 3). Las bacterias pueden superar los efectos tóxicos del arsénico por medio de un decremento en las concentraciones de sus iones o modificándolo químicamente a especies relativamente menos tóxicas (; Mukhopadhyay et al., 2002; ).

En la naturaleza, existen diversas especies de microorganismos que responden al arsénico a través de diferentes mecanismos; éstos incluyen reacciones de óxido-reducción mediadas por enzimas, metilación, quelación, exclusión e inmovilización. Es por esto que comprender el nivel molecular y genético del metabolismo del arsénico será una base de conocimientos importante para el desarrollo de enfoques eficientes en la biorremediación de arsénico, lo que representará una forma amigable con el ambiente para la eliminación de metales pesados (; ; Slyemi y Bonnefoy, 2012).

Los microorganismos que transforman el As (V) y As (III) son diversos en su filogenia y fisiología (). Para la transformación del arsénico existen tres principales sistemas enzimáticos: arsenito oxidasa, arseniato reductasa y arseniato reductasa citoplasmática ( Figura 4). Un gran número de bacterias Gram negativas y Gram positivas emplean un mecanismo común de resistencia a arsénico basado en el operón ars RDABC que codifica cinco gene s, el cual corresponde al sistema de desintoxicación de arsénico más estudiado e implicado en la reducción del arseniato a arsenito mediante la enzima arseniato reductasa que expulsa el arsenito fuera de la célula usando una bomba de expulsión de arsénico (; Silver y Phung, 2005; ; ).

En este ámbito, concluyeron que un ciclo de oxidación-reducción entre As (III) y As (V) es necesario para garantizar la supervivencia de las bacterias que habitan nichos contaminados por arsénico. En su estudio, probaron la resistencia de 6 cepas bacterianas aisladas de la rizósfera de la planta hiperacumuladora Pteris vittata al arsenito o arseniato y la relación que existe entre ésta, el transporte de fósforo y la producción de sideróforos. Aunque la mayoría de las cepas aisladas reducían As (V), la existencia de bacterias capaces de oxidar As (III) eran necesarias para establecer un equilibrio entre las concentraciones de ambas especies de arsénico y, de esta forma, evitar la acumulación de arsénico dentro de la célula.

Por lo tanto, es preciso reconocer que debe existir una cooperación entre los diferentes sistemas y mecanismos para transformar el arsénico que se encuentra en los microorganismos con el fin de aprovechar dicha relación para optimizar las técnicas de biorremediación, sobre todo aquellas que se aplican in situ.

La Enzima Arsenito Oxidasa

describió por primera vez la oxidación del arsenito por bacterias en Bacillus arsenoxydans; y a la fecha se han reportado un gran número de bacterias oxidantes de arsenito, las cuales en su mayoría se tratan de organismos heterótrofos. Algunas procariotas heterótrofas pueden oxidar el As (III) a As (V) bajo condiciones aerobias o anaerobias. Entre este grupo se encuentran miembros de la clase b-Proteobacteria () y especies de los géneros Alcaligenes (), Thermus (), Hydrogenophaga (van den Hoven y Santini, 2004), Arthrobacter (), Ralstonia () y Pseudomonas (). Algunas bacterias quimiolitoautótrofas también pueden utilizar el As (III) como un donador de electrones y obtener energía de la oxidación de éste, las cuales incluyen microorganismos de las clases a-g-Proteobacterias, y de los géneros Rhizobium/Agrobacterium () y Thiomona (Battaglia-Brunet et al., 2002).

La oxidación de arsenito por microorganismos con metabolismo quimiolitoautótrofo es usualmente preferida a la de los microorganismos con metabolismo heterótrofo, ya que tienen requisitos nutricionales más bajos y poseen un potencial menor para la producción de metabolitos orgánicos nocivos. Sin embargo, existen pocos estudios sobre bacterias con metabolismo quimiolitoautótrofo capaces de oxidar arsenito (; Dastidar y Wang, 2009; ; Rangel- Montoya y Balagurusamy, 2015). Ilialetdinov y Abdrashitova (1981) reportaron la primera bacteria quimiolitoautotrófica con capacidad de oxidar el arsenito de un cultivo de Pseudomonas arsenitoxidans, sin embargo este microorganismo se ha perdido.

(1)

La secuencia de la reacción anterior se completa cuando los electrones o equivalentes reductores generados en el curso de la reacción pasan a un aceptor de electrones fisiológico, el cual puede ser un tipo de citocromo c o azurina (; ).

La oxidación del arsenito permite a los microorganismos tolerar niveles más altos de arsénico y, aunque el arsenito también puede metilarse, éste primero se oxida directamente a arseniato, el cual es menos tóxico, antes de la metilación. Anteriormente, se había pensado que este último mecanismo era utilizado como un paso de desintoxicación, pero estudios recientes sugieren que no todos los productos metilados de arsénico son menos tóxicos que el arseniato (; Mukhopadhyay et al., 2002; ; Slyemi y Bonnefoy, 2012).

Por otro lado, la oxidación microbiana del arsenito es un eslabón crítico en el ciclo biogeoquímico del arsénico, ya que la conversión de arsenito a especies menos móviles y tóxicas afecta la movilidad y distribución de las especies de arsénico. Además, este proceso favorece la colonización de otras especies bacterianas no tolerantes a arsénico, importantes en los demás ciclos biogeoquímicos. (; ; ).

El mecanismo de oxidación del arsenito involucra a los genes aio A y aio B que codifican para la subunidad grande catalítica molibdopterina y la subunidad pequeña tipo Rieske de la enzima arsenito oxidasa AioAB (). Anteriormente, estos genes se denominaban de diferente manera en organismos: aox, en aquellos identificados en un cultivo de la b-proteobacteria ULPAs 1; aro o aso, en la cepa NT-26, una bacteria quimiolitoautótrofa que oxida As (III), y en A. faecalis (; ). Sin embargo, el uso de diferentes denominaciones causaba confusiones, especialmente para anotaciones del genoma y también porque cada nombre generaba un conflicto con otras nomenclaturas. Por lo tanto, para tener más coherencia en la designación de los genes involucrados en la oxidación del arsenito, propusieron esta nueva nomenclatura unificando así los nombres de los genes involucrados en la oxidación aeróbica procariota del arsenito.

La enzima arsenito oxidasa consiste en dos subunidades heterólogas (a ₁b ₁), las cuales están asociadas íntimamente, y juntas presentan una masa molecular aproximadamente de 100 kDa. La subunidad grande catalítica (825 residuos) tiene un centro de molibdeno y un cluster [3Fe-4S] y un peso aproximado de 85 kDa; por su parte, la subunidad pequeña (133 residuos) contiene un cluster tipo Rieske [2Fe-2S] y una masa molecular aproximada de 14 kDa ( Figura 5 y ). Esta enzima es miembro de la familia dimetil sulfóxido (DMSO) reductasas de las enzimas que contienen molibdeno. Aunque la subunidad grande de la arsenito oxidasa tiene relativamente poca homología de secuencia en comparación con los otros cinco miembros de la DMSO reductasas para las que se han determinado estructuras, la topología general es similar tanto respecto de la división en cuatro dominios como para el pliegue de los dominios individuales. La diferencia más significativa entre la arsenito oxidasa y las otras enzimas es la ausencia de cualquier enlace covalente entre la proteína y el átomo de molibdeno (; ; Santini y vanden Hoven, 2004; Heinrich-Salmeron et al., 2011). Esta enzima se encuentra generalmente unida a la superficie externa de la membrana interna, como se ha observado en Alcaligenes faecalis (), Herminiimonas arsenicoxydans str. ULPAs1 (), Thiomonas sp. str. 3As (), y Artrhobacter sp. (); o puede estar presente en el espacio periplasmático como en Rhizobium sp. str. NT-26 () e Hydrogenophaga sp. str. NT-14 (vanden Hoven y Santini, 2004). La arsenito oxidasa se expresa en la fase estacionaria de los microorganismos; sin embargo, cuando el medio es enriquecido con extracto de levadura, la enzima aparece al final de la fase exponencial (Philips y Taylor, 1976).

purificaron y caracterizaron la arsenito oxidasa ( Cuadro 4) de Alcaligenes faecalis, reportando una actividad enzimática específica de 0.023 mmol min⁻¹ mg⁻¹ en el extracto crudo y de hasta 2.88 mmol min⁻¹ mg⁻¹ en la enzima purificada, observando la mayor actividad enzimática a pH 6.

†No reportaron temperatura óptima.

reportaron la actividad enzimática de una cepa quimiolitoautótrofa NT-26 identificada después como una especie de Agrobacterium/Rhizobium. Al cultivarse esta cepa con 0.04% de extracto de levadura, al igual que , se alcanzó una actividad específica enzimática de 0.06 mmol min⁻¹ mg⁻¹ en el extracto crudo, la cual fue tres veces mayor que la obtenida en el extracto de A. faecalis, y 10 veces mayor cuando la cepa se creció en medio mínimo de arsenito sin extracto de levadura alcanzando una actividad enzimática específica de 0.24 mmol min⁻¹ mg⁻¹ de proteína en el extracto celular.

Por su parte, llevaron a cabo la purificación de esta enzima de Arthrobacter sp. y reportaron una actividad en el extracto crudo de 0.01 mmol min⁻¹ mg⁻¹ y de hasta 16 mmol min⁻¹ mg⁻¹ en la enzima purificada, exhibiendo la máxima actividad a pH 6 y a una temperatura de 25 °C.

En 2010, Lieutaud et al. caracterizaron la enzima arsenito oxidasa de Ralstonia sp. str. 22. aislada de muestras de suelo de la mina Salsigne al sur de Francia. Mediante un análisis filogenético encontraron que el grupo de genes que codifican para la arsenito oxidasa fue resultado de una transferencia horizontal de genes de una especie relacionada estrechamente con Achromobacter sp. str. SY8. Además, reportaron como inhibidores de la arsenito oxidasa sustratos de sulfito y sulfuro, con lo que resaltan la relación del metabolismo del arsénico y el azufre. Recientemente, Rangel-Montoya y Balagurusamy (2015) aislaron 25 cepas bacterianas oxidantes de arsenito de suelos contaminados con arsénico de la Comarca Lagunera con el fin de caracterizar sus parámetros cinéticos y evaluar su potencial como agentes para la remediación de suelos contaminados en esta región. Las temperaturas óptimas reportadas por los autores llegaron a los 40 °C, demostrando que la enzima arsenito oxidasa de estas cepas está adaptada al clima árido de la Comarca Lagunera.

Mecanismo de Reacción y Regulación de la Arsenito Oxidasa

El arsenito, al encontrarse en una forma sin carga, entra a la célula mediante el transportador de acuaporina (). Posteriormente, la arsenito oxidasa cataliza la oxidación de arsenito de acuerdo con el siguiente mecanismo: el acceso al centro de molibdeno es proporcionado por un canal hidrofílico; cerca de la base de dicho canal está un conjunto de residuos de aminoácidos, que incluyen His195, Glu203, Arg419, y His423, los cuales representan el sitio de unión de la enzima con el sustrato. La forma oxidada del centro de molibdeno posee un grupo terminal Mo=O; el sitio de unión del arsenito, que se transporta por acuagliceroporinas. Los residuos indicados posicionan al par de electrones del arsénico adecuadamente para el ataque nucleofílico sobre el grupo Mo=O del centro de molibdeno oxidado. Esta reacción produce molibdeno reducido mediante la unión coordinada del producto (arseniato) con el metal ( Figura 7). La reacción reductora del ciclo catalítico se completa por la disociación de los productos de la esfera de coordinación de molibdeno para generar la enzima reducida en la estructura cristalina. Finalmente, el ciclo catalítico se completa con la reacción oxidativa, que implica la reoxidación, con la adición y la desprotonación de agua para regenerar el grupo oxo (Mo=O), que devuelve la enzima al estado oxidado (; Dastidar y Wang, 2009).

La regulación de los genes que codifican para este enzima también ha sido investigada. Un estudio realizado por sobre la organización y regulación del operón de la arsenito oxidasa en Thiomonas arsenitoxydans reveló la presencia de un cluster de genes diferente al cluster de aio AB que codifica las subunidades de AioAB. Este segundo cluster está compuesto por dos genes que codifican un citocromo c y un metalorregulador perteneciente a la familia ArsR/SmtB. Estos genes se co-transcribren con aio AB, por lo que sugieren que el citocromo c está involucrado en la oxidación del arsenito y que este operón se encuentra regulado por el metalorregulador. Un estudio posterior por el mismo grupo reveló la presencia de otro metalorregulador adicional dentro del misma familia ArsR/SmtB, AioF, que solo se encuentra en T. arsenitoxydans, lo que parece indicar que la regulación del operón de la arsenito oxidasa difiere entre las bacterias que lo contienen ().

Pseudomonas xanthomarina str. S11 (), aislada de una mina de oro antigua contaminada con arsénico en Salsigne, Francia, presentó una alta capacidad para oxidar arsenito a arseniato en presencia de hasta 42.72 mM de arsenito. Además, realizaron estudios sobre la expresión de la arsenito oxidasa encontrando la presencia de tres clusters ars. Uno de éstos se encuentra en un plásmido organizado como una isla de arsénico el cual contiene el operón aio AB y los genes involucrados en el metabolismo del fósforo. Esta "isla de arsénico" se encuentra conservada en un gran número de bacterias con capacidad de oxidar arsénico y se sugiere que su evolución y presencia en distintos grupos de bacterias es resultado tanto de transferencia vertical como horizontal (). Además, los autores sugieren que la presencia en la isla de los genes pho, pst y phn, involucrados en el metabolismo de fosfato en condiciones de estrés, puede estar relacionada con el transporte y utilización de este elemento para funciones vitales, aun en presencia de grandes concentraciones de arsénico.

El genoma de Rhizobium sp. NT-26, una bacteria autótrofa aislada de una mina de oro en Australia (), sugirió que la expresión de los genes de la "isla de arsénico", localizada en un mega plásmido, está relacionada con la expresión de genes relacionados con la movilidad flagelar o formación de bio-películas, que se encuentran codificados en el cromosoma (). De esta manera, el metabolismo del arsénico parece ejercer una influencia en la exploración y colonización de nuevos nichos por parte de este microorganismo.

Aunque la capacidad de transformar arsénico se ha demostrado en un gran número de microorganismos, no cabe duda que aún se requieren estudios que ayuden a comprender la regulación y producción de las enzimas involucradas en este proceso con el fin de optimizar nuevos métodos que pueden aplicarse al tratamiento de aguas y suelos contaminados por arsénico. Estudios que involucran la modificación genética y el hallazgo de microorganismos capaces de transformar arsénico bajo condiciones extremas han aparecido en años recientes con el objetivo de optimizar la actividad de los organismos capaces de transformar arsénico para su aplicación en la remediación de agua y suelos contaminados de una manera más eficiente y ecológica (; ; ; ; ; ; ).

# data[].attributes.attachment_link.title
Impacto del arsénico en el ambiente y su transformación por microorganismos

# data[].attributes.attachment_link.description
Introducción El arsénico (As) ocupa el lugar 20 en abundancia de los elementos en la corteza terrestre y se distribuye de manera no uniforme por todo el mundo, dependiendo de la región geográfica, características geoquímicas del suelo y actividad industrial (Mandal y Suzuki, 2002 ; Santini y vanden Hoven, 2004 ; Heinrich-Salmeron et al., 2011 ).

# data[].attributes.headline
Acciones cotidianas para optimizar el uso del agua

# data[].attributes.subject
Acciones cotidianas para optimizar el uso del agua

# data[].attributes.body
Dúchate en vez de bañarte. Una ducha supone un ahorro medio de 400 litros por día y hogar.

No dejes el grifo abierto al lavarte los dientes o afeitarte. Con esta práctica tan habitual se derrochan hasta 30 litros por persona cada día.

No mantengas el grifo abierto al fregar los platos. Es mejor llenar la pila y lavar en ella los platos.

Reutiliza el agua. Intenta volver a utilizar el agua que no esté sucia para otras acciones, como por ejemplo, el agua del baño de tus hijos te puede servir para fregar el suelo.

Racionaliza el riego. Lo puedes realizar aprovechando el agua de lluvia o bien estableciendo sistemas de riego por goteo.

Ten cuidado con las fugas en el baño y la cocina. Hay que revisar cada cierto tiempo la grifería y los elementos urinarios porque con el uso pueden aparecer pequeñas fugas que generan importantes pérdidas de agua y dinero al cabo del tiempo.

Cambia tus electrodomésticos tradicionales por los que tengan la etiqueta A+, A++ o A+++. Sobre todo, la lavadora y el lavavajillas. Este tipo de electrodoméstico ahorran un 50% de consumo de agua gracias a sus sistemas económicos y sus programas de media carga.

Instala grifería termostática o electrónica en la cocina y el baño. Estos sistemas hace que el uso del agua se racionalice al poderse regular el consumo.

Coloca aireadores o reductores del caudal en los grifos. Esto hará que gasten menos cuando los tengamos que utilizar.