Principios de análisis instrumental

Monitoreo de mercurio El mercurio es un elemento muy importante en el ambiente, los ali– mentos y los procesos ambientales. Los daños a la salud relaciona– das con el mercurio han sido muchos desde el caso más conocido: el desastre de la Bahía de Minamata en Japón en 1956. Minamata es una pequeña población industrial en las costas del Mar Shiranui. La principal compañía industrial en Minamata, la Corporación Chisso tiró algo así como 37 toneladas de compuestos que contenían mer– curio en la bahía desde 1932 hasta 1968. El resultado fue que miles de residentes locales, cuya dieta normal incluía pescado de la bahía, manifestaron síntomas de envenenamiento con metilmercurio. La enfermedad se hizo conocida con el nombre de enfermedad de Mina– mata. Desde entonces, se recomienda no comer pescados ni maris– cos de los que se sabe contienen altas concentraciones de mercurio. Las recomendaciones más recientes de la Environmental Protection Agency (EPA) y de la Food and DrugAdministration de Estados Uni– dos señalan que mujeres en edad fértil y niños pequeños no deben comer tiburón, pez espada, caballa ni lofolátilo. Estas dependencias gubernamentales también advierten a mujeres y niños pequeños que no coman más de 350 gramos a la semana de pescados o mariscos que contengan concentraciones bajas de mercurio como camarones, atún en lata, salmón, gado y bagre. Hay recomendaciones más rigu– rosas respecto a peces de ciertos lagos, ríos y zonas costeras. Fuentes de mercurio El mercurio es un elemento que se encuentra en la naturaleza, pero la contaminación industrial es una de las fuentes principales del mercurio que hay en el ambiente. La contaminación tiene varios orí– genes como las plantas generad.oras de energía eléctrica que queman carbón mineral, refinerías, escurrimientos de fábricas y desechos que tiran las industrias. El mercurio también entra en el ambiente desde otras fuentes, como los gases del escape de los automóviles, plantas de tratamiento de aguas negras, instalaciones médicas y den– tales, y escurrimientos de agua provenientes de las minas de oro y de mercurio. La Clean Air Act (ley de aire limpio), sancionada en 1970 en Estados Unidos, señalaba las concentraciones máximas de conta– minación en el aire, sin olvidar el mercurio. De igual manera, la EPA estableció normas sobre la calidad del agua respecto a las concentra– ciones máximas de mercurio tanto en sistemas de agua dulce como salada. 1 La Clean Water Act requiere que cada uno de los estados logre concentraciones seguras de contaminantes como el mercurio. El mercurio del aire o de los manantiales se acumula en los arroyos y en los lagos. Las bacterias que están en el agua transfor– man el mercurio en metilmercurio, el cual absorben con rapidez los insectos y otros organismos acuáticos. Los compuestos que contie– nen mercurio avanzan con rapidez en la cadena alimentaria cuando los peces pequeños comen pequeños organismos y los peces gran– des se comen a los peces pequeños. Las concentraciones de mercu- 1 Quality Criteria for Water, EPA 440/5-86-001, US Environmental Protection Agency, Office ofWater Regulation and Standards, 1986. ))) Análisis instrumental en acción 295 río están determinadas por el tiempo que vive el pez y sus hábitos de alimentación. Las concentraciones más elevadas se encuentran en los peces más grandes, como el pez espada y los tiburones. los desafios a Los que se enfrenta La quimica analítica Las determinaciones exactas y confiables de mercurio son decisivas debido a su importancia en el ambiente. Aunque la determinación de las diversas formas que toma el mercurio en el ambiente es intere– sante, las reglamentaciones actuales se enfocan en las mediciones del mercurio total, lo cual es tm desafío. Éste surge porque en las mues– tras complejas ambientales el mercurio está presente en cantidades muy pequeñas. La EPA estableció un nivel de 2 ppmm para agua potable, 12 partes por mil billones (ppmb) como el valor máximo en los ecosistemas de agua dulce y 25 ppmb en el agua salobre. La regla National Toxics de la EPA 2 recomienda que la concentración segura de mercurio sea de tan sólo 1.3 partes por mil billones (ppmb). A menudo, las concentraciones menores que esta norma representan el total de mercurio disuelto (formas inorgánicas más formas orgá– nicas) en el agua de mar. Las aguas superficiales de algunas partes del mar contienen concentraciones inferiores a 0.05 ppmb, y las capas intermedias del agua contienen hasta 2 ppmb. Estas bajas concen– traciones pueden estar cerca o por debajo de los límites de detección de muchas técnicas analíticas. En los sistemas de agua dulce se han determinado concentraciones mucho más altas. Por ejemplo, en algunos lagos de California se midieron valores de 0.5 a 100 ppmb. En cualquier caso, detectar estas concentraciones que están más allá de lo que se considera como trazas es un desafío para los quimicos analíticos. Métodos tradicionales para determinar mercurio Las concentraciones de interés para cumplir con las reglamentacio– nes en Estados Unidos y el Reino Unido están en el orden de partes por mil millones y más abajo. Sin embargo, los métodos analíticos ordinarios como la absorción atómica de flama, la emisión atómica con plasma acoplado por inducción y la espectrometría de masas con plasma acoplado por·inducción, no pueden alcanzar los límites de detección de partes por billón porque el uso de nebulizadores para transferir muestras al atomizador es muy deficiente (a menudo, se transfiere sólo 2% o menos de la muestra). 3 La absorción atómica con vapor frío (véase la sección 9A.3) alcanza algunas veces límites de detección de fracciones de partes por mil millones. En el método más sensible de absorción atómica con vapor frío de la EPA, la muestra es digerida con una diso– lución de permanganato-persulfato, la cual oxida todas las for– mas de mercurio a Hg(II). Luego, se utiliza el cloruro de estaño 2 http://www.epa.gov/mercury/report.htm. 3 "Monitoring the Mercury Menace'', P. Stockwell, Today's Chemist at Work, p. 27, noviembre 2003; http://tinyurl.com/hnbhqj2.