ÍNDICES DE TOXICIDAD


 

Los ensayos de toxicidad se emplean para diferentes fines (establecimiento de concentraciones aceptables de diferentes parámetros, determinación del cumplimiento de la legislación...) y proporcionan resultados útiles para la protección de la salud pública y de la vida acuática frente al impacto causado por la introducción de contaminantes en las aguas. A continuación se muestra una lista de sustancias no deseables y tóxicas que puede contener el agua:

SUSTANCIAS NO DESEABLES Y TÓXICAS INCLUIDAS EN ESTÁNDARES DE AGUA
Sustancias indeseables Sustancias tóxicas
Nitratos Organoclorados Arsénico Antimonio
Nitritos Hierro Berilio Selenio
Amonio Manganeso Cadmio Pesticidas
Sulfuro de hidrógeno Cobre Cianuros HAP
Hidrocarburos Zinc Cromo  
Fenoles Fósforo Mercurio  
Boro Flúor Níquel  
Surfactantes Bario Plomo  

Debido a que no es viable económicamente determinar la toxicidad específica de cada una de las sustancias tóxicas que pueden aparecer en el agua, se efectúa el ensayo de toxicidad del efluente global mediante la utilización de organismos acuáticos y la observación de respuestas. Las especies más comúnmente empleadas en los ensayos de toxicidad se resumen en la siguiente tabla:

ESPECIES UTILIZADAS EN ENSAYOS DE TOXICIDAD

  Agua salada Agua dulce
Algas Champia parvula (alga roja) Selenastrum capricornutum (alga verde)
Pólipos - Hydra attenuata (clase Hydrozoa)
Nematodos - Panagrellus redivivus
Crustáceos Mysidopsis bahia (familia misidos) Ceriodaphnia dubia, Daphnia magna, Daphnia pulex, Daphnia similis (familia dáfnidos)
Peces Cyrinidon variegatus Pimephales promelas

Tras la exposición del organismo o grupos de organismos a distintas concentraciones de la muestra problema, se miden y registran los efectos biológicos observados en cada uno de los grupos tratados y en los grupos control y, posteriormente, se efectúa un análisis estadístico de los datos obtenidos.

La cantidad de tóxico suministrada se puede expresar de dos formas:

          - Concentración: masa de tóxico por unidad de volumen de agua.

          - Dosis: cantidad de tóxico que penetra en el organismo por unidad de masa de tejido o de ser vivo sobre el que actúa.

La toxicidad que experimentan los organismos tras los ensayos puede ser de dos tipos:

  • Toxicidad aguda: efecto adverso (letal o subletal) inducido sobre los organismos de ensayo en prueba durante un periodo de exposición del material de ensayo, usualmente de pocos días. Esta toxicidad es suficientemente alta como para producir una respuesta rápida en los organismos (48 a 96 horas) y no implica necesariamente la muerte.

  • Toxicidad crónica: efectos tóxicos a largo plazo, que pueden mantenerse en alrededor de la décima parte de la vida media de la especie. Están relacionados con cambios en el metabolismo, crecimiento o capacidad de supervivencia (muerte y reducción de la capacidad reproductora).

Los efectos biológicos que se producen en los ensayos se pueden definir de varias formas, que van a ser los parámetros que se utilicen para determinar la toxicidad. A continuación se definen los parámetros más usados:

  1. Concentración efectiva (CEx): concentración del efluente que produce efectos negativos apreciables en un porcentaje "x" de la población de ensayo. Se usa el CE50 o EC50, que sería la concentración efectiva que afecta al 50 % de la población.

  2. Concentración letal (CLx): concentración del efluente que produce la muerte de un porcentaje "x" de la población de ensayo. Se usa el CL50 o LC50, que sería la concentración letal que mata al 50 % de la población.

  3. NEANO (nivel de efectos agudos no observados): mayor concentración del efluente para la cual la mortalidad registrada es del 10 % o menor.

  4. CENO (concentración de efectos no observables): mayor concentración continuada medida de un efluente para la cual no se observa reacción crónica alguna en las especies ensayadas.

  5. MCEO (menor concentración que produce efectos observables): se define como la menor concentración del efluente para la que puede observarse algún efecto sobre la especie ensayada. Se determina con técnicas de análisis de varianzas.

Para emplear y utilizar los resultados de los ensayos de toxicidad se emplean las unidades de toxicidad (UT), que son las que se utilizan como criterio base de la normativa:

  • Unidad tóxica aguda (UTa): inversa de la dilución del efluente que causa la respuesta aguda al finalizar el periodo de exposición de la especie. Se puede calcular mediante la siguiente expresión:

UTa = 100 / CL50

  • Unidad tóxica crónica (UTc): inversa de la dilución del efluente para la cual no se observa respuesta alguna en ninguno de los organismos al final del periodo de exposición crónica o continua. Se puede calcular mediante la siguiente expresión:

UTc = 100 / CENO

Una vez determinados todos los parámetros anteriores, se definen los criterios de calidad de las aguas, que establecen normas y limitaciones en la presencia de agentes tóxicos, para de esta forma asegurar la protección de los usos específicos del agua. Los criterios actuales sobre el control de la calidad del agua intentan proteger las aguas por un lado, de la toxicidad aguda y, por otro, de la toxicidad crónica.

  1. Protección contra la toxicidad aguda.

Se utiliza el criterio de máxima concentración (CMC), que no debe ser superiores a 0,3 veces la UTa de los resultados del ensayo más sensible de los realizados:

CMC = UTa / DCI ≤ 0,3 · UTa

En donde:

  • DCI: dilución crítica inicial. En los vertidos al mar es la dilución alcanzada en la zona más cercana a donde se produce el vertido suponiendo que se producen las peores condiciones ambientales. En los vertidos a ríos es la dilución alcanzada en la frontera de la zona de mezcla

El criterio agudo toma como valor del CMC aquel que constituye una buena aproximación de CL1, ya que se ha comprobado que el factor 0,3 cubre el 91 % de los cocientes CL50/CL1 en diversos ensayos de toxicidad de efluentes para períodos de 96 horas. Normalmente la CMC hace referencia a la concentración media en cuatro días que no puede ser superada más que una vez cada tres años.

  1. Protección contra la toxicidad crónica

Se utiliza el criterio de concentración continua (CCC), que no debe ser superior a 1,0 veces la UTc de los resultados de los ensayos de la más sensible de entre al menos tres especies ensayadas:

CCC = UTc / DCI ≤ 1,0 · UTc

En donde DCI tiene el mismo significado que en la expresión de CMC. El criterio de concentración continua previene los efectos crónicos en el entorno exterior de la zona inicial de mezcla de los vertidos y hace referencia a la concentración media horaria que no puede ser superada en más de una ocasión cada tres años.

 

Fuente:

METCALF & EDDY, INC. Ingeniería de aguas residuales. Mc Graw Hill. 3ª Edición (1995)

 


 

 
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