por James W. Egan, Jr, PhD.<\/p>\n\n
En los \u00faltimos 10 a\u00f1os, el an\u00e1lisis de la turbidez se ha convertido en mucho m\u00e1s que una simple medida de claridad del agua. Ahora, el an\u00e1lisis de turbidez de bajo nivel se est\u00e1 convirtiendo en el m\u00e9todo preferido para la protecci\u00f3n contra pat\u00f3genos emergentes como Cryptosporidium y Giardia. Al garantizar una filtraci\u00f3n adecuada del agua, se pueden reducir los riesgos derivados de una variedad de contaminantes indeseables en los suministros de agua de nuestro pa\u00eds. <\/p>\n\n
En 2002, la EPA public\u00f3 la LT1ESWTR (Long Term 1 Enhanced Surface Water Treatment Rule) que exige que las turbidez en el efluente filtrado combinado lean a 0,3 NTU o por debajo de ellas. La EPA esperaba que esta acci\u00f3n permitiera una eliminaci\u00f3n de Cryptosporidium1 en 2 log (99%). Actualmente se est\u00e1 considerando reducir esto a 0,1 NTU. Para alcanzar los objetivos de la EPA, es fundamental el monitoreo constante de la turbidez del agua filtrada. Esta monitorizaci\u00f3n suele realizarse mediante el uso de medidores de turbidez en l\u00ednea en plantas de tratamiento de agua y con instrumentos port\u00e1tiles en el campo. La tendencia ha sido comprobar la calibraci\u00f3n de turbid\u00edmetros en l\u00ednea con turbid\u00edmetros de mesa o port\u00e1tiles de campo, utilizando est\u00e1ndares de precisi\u00f3n creados para cumplir con las especificaciones de la EPA. <\/p>\n\n
Antes de adentrarse demasiado en el tema de la claridad del agua, tiene sentido hablar de los principios b\u00e1sicos de la medici\u00f3n de la turbidez. La turbidez es una propiedad agregada del agua. Est\u00e1 causada por part\u00edculas en suspensi\u00f3n en el agua. No es espec\u00edfico del tipo de part\u00edcula en el agua y las part\u00edculas pueden ser materia suspendida o coloidal, as\u00ed como inorg\u00e1nicas, org\u00e1nicas o biol\u00f3gicas. En concentraciones altas, la turbidez se percibe como turbidez, neblina o falta de claridad en el agua. <\/p>\n\n
El an\u00e1lisis de turbidez es una medici\u00f3n \u00f3ptica de la luz dispersada. Cuando la luz pasa a trav\u00e9s de una muestra de agua, las part\u00edculas en el camino de la luz cambian la direcci\u00f3n de la luz, dispers\u00e1ndola. Si la turbidez es baja, la mayor parte de la luz continuar\u00e1 en la direcci\u00f3n original. La luz dispersada por las part\u00edculas permite que se detecten en el agua, igual que la luz solar puede iluminar part\u00edculas de polvo en el aire. <\/p>\n\n
Un turbid\u00edmetro es un t\u00e9rmino general para un medidor que mide la turbidez. Medir la turbidez de bajo nivel requiere cuantificar con precisi\u00f3n la dispersi\u00f3n de la luz en el agua usando un turbid\u00edmetro que tambi\u00e9n es un nefel\u00f3metro. Los t\u00e9rminos nefel\u00f3metro y turbid\u00edmetro suelen usarse indistintamente, como ocurre aqu\u00ed. Sin embargo, un nefel\u00f3metro mide espec\u00edficamente la luz dispersada a un \u00e1ngulo de 90\u00b0 respecto al haz de luz. La luz dispersada en otros \u00e1ngulos tambi\u00e9n puede medirse, pero el \u00e1ngulo de 90\u00b0 define una medici\u00f3n nefelom\u00e9trica. La fuente de luz para mediciones nephelom\u00e9tricas puede ser de dos tipos para cumplir con las especificaciones de la EPA o ISO. El m\u00e9todo EPA especifica una l\u00e1mpara de tungsteno, con una temperatura de color de 2.200 \u2013 3.000K2<\/sup>. Las unidades de medida del m\u00e9todo EPA se registran como unidades de turbidez nefelom\u00e9trica (NTU). El m\u00e9todo ISO especifica un diodo emisor de luz (LED), con una longitud de onda de 860 nm y un ancho de banda espectral igual o menor a 60nm 3<\/sup>. Las unidades de medida del m\u00e9todo ISO son unidades nefelom\u00e9tricas formazinas (FNU). <\/p>\n\n El uso de nefel\u00f3metros port\u00e1tiles de mano para comprobar la calibraci\u00f3n de turbid\u00edmetros\/nefel\u00f3metros en l\u00ednea requiere que los medidores de mano cuenten con sistemas \u00f3pticos meticulosamente dise\u00f1ados. Estos medidores deben ser capaces de calibraciones estables y a largo plazo, alta precisi\u00f3n y exactitud, y l\u00edmites de detecci\u00f3n bajos. Incluso con un medidor bien dise\u00f1ado, la t\u00e9cnica de medici\u00f3n es fundamental para obtener lecturas precisas y precisas de turbidez de bajonivel 4<\/sup>. Las t\u00e9cnicas de medici\u00f3n incluyen la selecci\u00f3n y uso de tubos de muestra, minimizar la interferencia de la luz dispersa y un manejo adecuado de la muestra. <\/p>\n\n La selecci\u00f3n y manejo de los tubos es de suma importancia. En ocasiones, los tubos pueden necesitar ser remojados en una soluci\u00f3n diluida de HCl antes de lavarlos. Siempre deben lavarse por dentro y por fuera con detergente suave antes de usarlas, para eliminar suciedad o huellas dactilares. Los tubos deben enjuagarse de 5 a 10 veces con agua libre de turbidez. Luego deben dejarse secar al aire en posici\u00f3n invertida para evitar que el polvo entre en los tubos. Los tubos limpios y secos deben almacenarse con los tapones puestos para evitar contaminaciones. Antes de su uso, los tubos deben estar limpios y libres de pelusa, huellas dactilares, derrames secos y ara\u00f1azos. Los ara\u00f1azos son especialmente problem\u00e1ticos si est\u00e1n ubicados donde el haz de luz entra o sale del tubo. Cualquier tubo rayado debe desecharse y sustituirse por uno nuevo. <\/p>\n\n Despu\u00e9s de llenar y tapar un tubo, solo debe sujetarse por la tapa para evitar problemas de huellas dactilares. Al apartar un tubo lleno, aseg\u00farate de colocarlo sobre una superficie limpia y seca que no contamine el tubo. Antes de colocarlo en el instrumento, la superficie exterior del tubo debe limpiarse con un pa\u00f1o absorbente limpio y libre de pelusa, hasta que est\u00e9 seca y libre de manchas. Esto es imprescindible para lecturas precisas y mantendr\u00e1 la c\u00e1mara de luz en condiciones \u00f3ptimas. Los tubos deben vaciarse y limpiarse lo antes posible tras leer una muestra para evitar la deposici\u00f3n de part\u00edculas en el interior de los tubos y tapones. Para resultados muy precisos, los errores por contaminaci\u00f3n pueden reducirse designando tubos y tapas para su uso solo en muestras de muy baja turbidez, mientras que otros pueden reservarse \u00fanicamente para pruebas de muy alta turbidez. <\/p>\n\n Algunos fabricantes sugieren recubrir ligeramente el exterior de los tubos con aceite de silicona. El objetivo es rellenar peque\u00f1os ara\u00f1azos y minimizar la luz par\u00e1sita asociada a imperfecciones en el tubo. Sin embargo, aplicar cantidades constantes de aceite de silicona es un reto y peque\u00f1as variaciones pueden causar grandes cambios en el \u00edndice de refracci\u00f3n de los tubos. Esto puede provocar cambios sustanciales en las lecturas de turbidez. Por esta raz\u00f3n, muchos fabricantes desconvierten en el uso de aceite de silicona. Existen otros m\u00e9todos m\u00e1s fiables para minimizar la luz parda. <\/p>\n\n La luz dispersa es la luz que se detecta pero no se dispersa directamente por la turbidez en la muestra de agua. La interferencia de la luz par\u00e1sita provocar\u00e1 lecturas altas. La luz dispersa puede provenir de ruido electr\u00f3nico, reflejos internos dentro de la \u00f3ptica y de reflejos dispersos de suciedad y polvo en la c\u00e1mara delmedidor 5<\/sup>. Ara\u00f1azos, huellas dactilares y gotas de agua en el tubo tambi\u00e9n pueden causar interferencias con la luz par\u00e1sita que lleva a resultados inexactos. Los medidores de turbidez contempor\u00e1neos, equipados con microprocesadores, eliminan el ruido electr\u00f3nico restando una lectura de muestra con la fuente de luz apagada. Los turbid\u00edmetros que cuentan con un procedimiento de borrado pueden eliminar la luz parasitaria asociada a las reflexiones internas. El blank debe tener la misma interferencia, debido a reflexiones internas, que la muestra y se resta de la lectura de la muestra para eliminar esta fuente de interferencia de luz dispersa. Si se utiliza el mismo tubo para el blank que para la muestra, y est\u00e1 correctamente indexado en la c\u00e1mara, las interferencias de luz par\u00e1sita debidas a imperfecciones del tubo pueden minimizarse. <\/p>\n\n Otra fuente de luz dispersa es la dispersi\u00f3n molecular de la luz por las propias mol\u00e9culas de agua. Las mol\u00e9culas disueltas, incluidas part\u00edculas submicr\u00f3nicas extremadamente peque\u00f1as que no pueden ser filtradas, tambi\u00e9n dispersar\u00e1n la luz. Esta dispersi\u00f3n molecular de la luz se ha estimado entre 0,01 NTU y 0,02 NTU. Por esta raz\u00f3n, el agua ultrapura a\u00fan puede causar dispersi\u00f3n de luz y, por ello, a menudo se la denomina agua de baja turbidez. Se puede argumentar que el uso de un procedimiento de borrado puede eliminar los efectos de la luz dispersa por la dispersi\u00f3n molecular. Si el agua que ha sido filtrada correctamente a trav\u00e9s de un filtro de 0,1 micras puede considerarse libre de turbidez, porque no hay part\u00edculas sin disuelver en el agua, entonces cualquier luz dispersa debe provenir de la dispersi\u00f3n molecular. Esta luz dispersa puede compensarse con un procedimiento adecuado de blanking, en un instrumento con \u00f3ptica de enfoque de alta calidad, y se puede obtener un resultado de 0,00 NTU. <\/p>\n\n Una caracter\u00edstica \u00fatil para evaluar la turbidez de bajo nivel es un turbid\u00edmetro que muestra resultados negativos. Los medidores ocasionalmente emiten una lectura negativa que debe mostrarse como un n\u00famero negativo. Esta situaci\u00f3n es m\u00e1s probable al medir la turbidez de bajo nivel. Las variaciones naturales en todas las mediciones, tanto relacionadas con instrumentos como no instrumentos, pueden dar lugar a un resultado negativo. Por ello, algunos turbid\u00edmetros est\u00e1n dise\u00f1ados para redondear un n\u00famero negativo a 0,00 NTU, ya que un resultado inferior a 0,00 NTU es te\u00f3ricamente imposible. Sin embargo, en la pr\u00e1ctica, estos resultados son realmente significativos. Si un medidor da consistentemente un resultado negativo, hay un problema. El problema podr\u00eda ser la t\u00e9cnica del operador o un error. Tambi\u00e9n podr\u00eda indicar un problema con la baja turbidez\/agua libre de turbidez usada para un blank o un problema con la calibraci\u00f3n. Si el medidor redondea el resultado negativo a 0,00 NTU, el usuario no ser\u00e1 alertado de un posible problema. <\/p>\n\n La variabilidad en la geometr\u00eda de la cristaler\u00eda y la t\u00e9cnica utilizada para orientar los tubos en la c\u00e1mara de luz son causas predominantes de resultados inconsistentes. Peque\u00f1as variaciones en el grosor de la pared y en el di\u00e1metro de los tubos pueden provocar ligeras variaciones en los resultados de la prueba. Para eliminar este error, los tubos deben colocarse en la c\u00e1mara con la misma orientaci\u00f3n cada vez. Muchos tubos de turbidez tienen l\u00edneas de indexaci\u00f3n para este prop\u00f3sito. A\u00fan mejores que una l\u00ednea de indexaci\u00f3n son los dispositivos de orientaci\u00f3n que obligan f\u00edsicamente a que un tubo se coloque siempre en la misma orientaci\u00f3n. Para mejorar la precisi\u00f3n y exactitud, especialmente a bajas concentraciones, se recomienda encarecidamente alg\u00fan tipo de dispositivo de orientaci\u00f3n. <\/p>\n\n Antes de a\u00f1adir la muestra de agua a un tubo para medir la turbidez, el tubo debe enjuagarse cuidadosamente de 3 a 5 veces con la soluci\u00f3n, ya sea en blanco o muestra de prueba. El tubo debe taparse inmediatamente para evitar que el polvo u otros contaminantes entren en el tubo. Aseg\u00farate de no derramar agua por fuera del tubo. Si hay un derrame, limpia inmediatamente el tubo antes de que se formen dep\u00f3sitos secos. <\/p>\n\n Para turbidez de bajo nivel, el tubo debe dejarse reposar varios minutos para desgasificar tras a\u00f1adir la muestra. Peque\u00f1as burbujas invisibles de gases disueltos pueden causar una interferencia positiva en los resultados. La desgasificaci\u00f3n con vac\u00edo puede provocar contaminaci\u00f3n si no se tiene extrema precauci\u00f3n. Se puede usar un ba\u00f1o s\u00f3nico para desgasificar una muestra, si el tubo se limpi\u00f3 rigurosamente con antelaci\u00f3n. Si el tubo no estaba escrupulosamente limpio, un ba\u00f1o s\u00f3nico puede desalojar part\u00edculas de las paredes del tubo y aumentar la turbidez6<\/sup>. Una vez desgasificada la muestra, el tubo debe invertirse suavemente para suspender cualquier part\u00edcula que pueda haberse asentado. Despu\u00e9s, el tubo debe dejarse reposar y entrar en estado de reposo antes de tomar una lectura en el turbid\u00edmetro. <\/p>\n\n Las lecturas de bajo nivel siempre deben verificarse que son estables tomando dos o tres lecturas en una muestra o en blanco. Las lecturas inestables pueden deberse a corrientes de convecci\u00f3n en la muestra debido a la mezcla. Unas pocas part\u00edculas grandes que atraviesan el \u00e1rea de detecci\u00f3n del tubo tambi\u00e9n pueden causar lecturas inestables. Para compensar esto, algunos medidores de turbidez cuentan con una opci\u00f3n de promediado de se\u00f1al que permite al medidor promediar m\u00faltiples lecturas en una muestra inestable. Poder observar la lectura durante este proceso de promediado permitir\u00e1 al usuario ver si la muestra proporciona una medici\u00f3n estable. <\/p>\n\n Los estudios han indicado que los an\u00e1lisis de turbidez de bajo nivel se ven frecuentemente afectados por las t\u00e9cnicas delusuario 7<\/sup>. Dado que existe una curva de aprendizaje para realizar buenas mediciones de turbidez, se requiere un cuidado meticuloso y pr\u00e1ctica en las t\u00e9cnicas de medici\u00f3n para lograr alta precisi\u00f3n y exactitud al probar turbidez de bajo nivel. <\/p>\n\n Los nefel\u00f3metros suelen tener una calibraci\u00f3n de f\u00e1brica para toda la gama al momento de su compra. Las autoridades reguladoras suelen exigir que se verifiquen y ajusten las calibraciones de estos medidores. Se requieren est\u00e1ndares de turbidez para la calibraci\u00f3n\/verificaci\u00f3n de los medidores. La mayor\u00eda de los medidores se suministran con est\u00e1ndares de turbidez, como AMCO8, SDVB (estireno divinilo benceno), formazina o \u00abformazina estabilizada\u00bb, como est\u00e1ndares principales. Los est\u00e1ndares primarios son aprobados por la EPA para la calibraci\u00f3n de turbid\u00edmetros. Tambi\u00e9n existen otros tipos de est\u00e1ndares secundarios, pero solo pueden usarse para verificar una calibraci\u00f3n. <\/p>\n\n Los analistas solo deben utilizar los est\u00e1ndares recomendados por el fabricante del nefel\u00f3metro. La formazina es un est\u00e1ndar universal, pero las diluciones son muy inestables. Los est\u00e1ndares AMCO son m\u00e1s estables y f\u00e1ciles de usar, pero deben formularse de forma \u00fanica para cada dise\u00f1o de contadores. Un est\u00e1ndar AMCO dise\u00f1ado para un turbid\u00edmetro no puede usarse de forma fiable con otro tipo de medidor, incluso si estos medidores son del mismo fabricante. La \u00abformazina estabilizada\u00bb es estable pero requiere instrucciones especiales de mezcla que deben seguirse cuidadosamente. El \u00edndice de refracci\u00f3n de los est\u00e1ndares de \u00abformazina estabilizada\u00bb de bajo nivel es muy diferente del de los est\u00e1ndares de formazina de bajo nivel y de la mayor\u00eda de las aguas ultrapuras de baja turbidez. Sin embargo, el \u00edndice de refracci\u00f3n de los est\u00e1ndares de formazina de bajo nivel y la mayor\u00eda del agua de turbidez ultrapura de bajo nivel es muy similar. Las diferencias en los \u00edndices de refracci\u00f3n pueden dar lugar a resultados muy distintos. Un medidor calibrado con \u00abformazina estabilizada\u00bb no puede verificarse con est\u00e1ndares de formazina, a niveles bajos. A altos niveles de turbidez, las diferencias en el \u00edndice de refracci\u00f3n se vuelven peque\u00f1as y tanto la formazina estabilizada como la no establecida deber\u00edan dar los mismos resultados. <\/p>\n\n Existe una relaci\u00f3n lineal entre la luz dispersada a 90\u00b0 y la turbidez del agua por debajo de 40 NTU. Existen dos enfoques diferentes para calibrar turbid\u00edmetros en pruebas de bajo nivel. Un enfoque utiliza est\u00e1ndares de turbidez de nivel intermedio para establecer la relaci\u00f3n lineal entre 40 NTU y agua ultrapura. El medidor se calibra a nivel intermedio y luego se extrapola hacia atr\u00e1s para medir muestras por debajo de 1 NTU. Un problema de este m\u00e9todo es que cualquier error cometido al establecer el punto intermedio de calibraci\u00f3n se magnifica al medir una muestra cada vez m\u00e1s alejada de ese punto. A niveles muy bajos de turbidez, estos errores podr\u00edan convertirse en una parte significativa de la medici\u00f3n. El segundo enfoque para la calibraci\u00f3n es establecer la linealidad en el rango de turbidez de las muestras a medir. Este es un enfoque com\u00fan para calibrar instrumentos cient\u00edficos. Si las muestras a medir est\u00e1n por debajo de 1 NTU, la linealidad se establece calibrando con un est\u00e1ndar de 1 NTU. Existen est\u00e1ndares estables de 1 NTU para turbid\u00edmetros calibrados por ambos enfoques. Se requieren las mismas t\u00e9cnicas cuidadosas de medici\u00f3n para obtener buenas lecturas de turbidez a bajo nivel discutidas anteriormente para la calibraci\u00f3n a bajo nivel. Una vez que estas t\u00e9cnicas se aprenden, se convierten en parte del proceso de realizar lecturas de calidad de todo tipo, ya sean lecturas de muestra, calibraci\u00f3n o verificaci\u00f3n. <\/p>\n\n Los turbid\u00edmetros que utilizan un blank tienen una ventaja clara al establecer una calibraci\u00f3n lineal con dos puntos en el rango de muestras a probar. Para turbidez de bajo nivel, un turbid\u00edmetro puede calibrarse con agua ultrapura y un est\u00e1ndar de 1 NTU. El uso de buena t\u00e9cnica, agua ultrapura de baja turbidez y un est\u00e1ndar estable de 1 NTU son fundamentales para esta calibraci\u00f3n. El resultado es una calibraci\u00f3n muy bien establecida para el rango de 0 a 1 NTU. Borrar el medidor antes de leer muestras siempre garantiza que la lectura de agua ultrapura de baja turbidez se consulte cada vez que se determina una muestra. Esto ayuda a mantener una buena calibraci\u00f3n a bajo nivel. Se ha demostrado que los turbid\u00edmetros que utilizan alg\u00fan tipo de procedimiento de borrado, o un procedimiento para establecer una lectura baja predeterminada como 0,02 NTU, leen valores inferiores a los medidores que no utilizan este procedimiento9. La diferencia aumenta con el tiempo, probablemente porque la respuesta de la l\u00ednea base se desplaza hacia arriba en medidores que no se calibran repetidamente con un est\u00e1ndar de baja turbidez ultra-puro. <\/p>\n\n Las mediciones fiables de turbidez de bajo nivel son una medida cr\u00edtica de la calidad del agua para el cumplimiento normativo y el monitoreo de la eficacia de la filtraci\u00f3n. Para obtener resultados fiables, es fundamental prestar atenci\u00f3n cuidadosa a la t\u00e9cnica de medici\u00f3n. Mantener tubos con buenas cualidades \u00f3pticas, minimizar la luz dispersa y manipular cuidadosamente las muestras son factores importantes. Un instrumento bien dise\u00f1ado solo es efectivo si est\u00e1 calibrado con precisi\u00f3n. Por \u00faltimo, consultar un est\u00e1ndar de turbidez ultra-puro de bajo nivel, como un blank, mientras se analizan muestras ayudar\u00e1 a preservar y verificar un buen programa de pruebas de calibraci\u00f3n de bajo nivel. <\/p>\n\n 1) EPA de EE. UU., Regla Definitiva de Tratamiento Mejorado de Aguas Superficiales a Largo Plazo 1, 40 CFR Parte 9, 141 y 142, Vol. 67, N\u00ba 9, P. 1814, EPA 815-z-02-001, 14 de enero de 2002. <\/p>\n\n 2) EPA DE EE. UU., M\u00e9todos para el an\u00e1lisis qu\u00edmico de agua y residuos, M\u00e9todo 180.1, Determinaci\u00f3n de la turbidez por nefelimetr\u00eda, Rev 2, Cincinnati, OH, agosto de 1993.<\/p>\n\n 3) Organizaci\u00f3n Internacional de Normalizaci\u00f3n, Calidad del Agua \u2013 Determinaci\u00f3n de la Turbidez, ISO 7027, Ginebra, Suiza, 1999.<\/p>\n\n 4) Sadar, M. J., Comprendiendo la ciencia de la turbidez, Serie de Informaci\u00f3n T\u00e9cnica, N\u00ba 11, P. 21, Hach Co., Loveland CO.<\/p>\n\n 5) Sadar, p. 11<\/p>\n\n 6) Sadar, p. 12<\/p>\n\n 7) Letterman, R.D., Johnson, C. E., Viswanathan, S., Mediciones de turbidez de bajo nivel: Una comparaci\u00f3n de instrumentos, J. AWWA, 96, 8, p. 137, 2004.<\/p>\n\n 8) AMCO Clear\u00ae y AMCO-AEPA\u00ae son marcas registradas de GFS Chemical, Powell, OH.<\/p>\n\n 9) Letterman, p. 137<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" por James W. Egan, Jr, PhD. En los \u00faltimos 10 a\u00f1os, el an\u00e1lisis de la turbidez se ha convertido en mucho m\u00e1s que una simple medida de claridad del agua. Ahora, el an\u00e1lisis de turbidez de bajo nivel se est\u00e1 convirtiendo en el m\u00e9todo preferido para la protecci\u00f3n contra pat\u00f3genos emergentes como Cryptosporidium y Giardia. 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Educaci\u00f3n<\/strong> errante y<\/strong>derecha<\/strong><\/h2>\n\n
Resultados negativos <\/strong><\/strong><\/h2>\n\n
Manejo de muestras <\/strong><\/strong><\/h2>\n\n
Calibraci\u00f3n<\/strong><\/h2>\n\n
Resumen<\/strong><\/h2>\n\n
Referencias<\/strong><\/h3>\n\n