Determinación del contenido de Sodio y Potasio en aguas naturales

Resumen: E-068
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL NORDEST E
Comunicaciones Científicas y Tecnológicas 2004
Determinación del contenido de Sodio y Potasio
en aguas naturales subterráneas por fotometría de llama
Osicka, Rosa M. - Giménez, María C.
Cátedra de Química Analítica General. Fac. de Agroindustrias.U.N.N.E.
Cdte. Fernández 755. (3700) Pcia. R. Sáenz Peña, Chaco. Argentina.
E-mail: [email protected] . Tel-fax: 03732-420137.
ANTECEDENTES
Las aguas naturales utilizadas para el consumo humano pueden ser aguas de lluvia, pozos, ríos y lagos, que pueden
contener diversas clases de sólidos en suspensión en distintas proporciones. En las aguas subterráneas, la procedencia
de estos sólidos está relacionada con la disolución de los estratos minerales por las aguas y los procesos de lixiviación
de rocas de distinta composición. Cambios en la composición del agua pueden observarse, por línea vertical, en las
capas acuosas subterráneas en las que podemos encontrar sales de calcio, sodio, potasio, magnesio, hierro, entre otras.
El sodio es el elemento más abundante de los elementos alcalinos, hallándose sus compuestos extensamente distribuidos
en la naturaleza; este constituye 26 g Kg-1 de la corteza terrestre ocupando el sexto lugar entre los elementos más
abundantes. Los niveles de sodio en aguas subterráneas varían mucho, pero normalmente fluctúan entre 6 y 500 mg L-1
dependiendo del área geográfica. Los niveles más altos pueden estar relacionados con suelos salinos. En las aguas
superficiales, la concentración de sodio puede ser menor que 1 mg L-1 o exceder de 300 mg L-1 El potasio, sin
embargo, en aguas potables rara vez alcanza los 20 mg L-1, pero en salmueras puede contener más de 100 mg L-1.
(Organización Panamericana de la Salud. 1988).
El sodio está en el agua en mayor concentración que el potasio. La presencia de sodio y potasio no es perjudicial para la
salud, a menos que alcancen concentraciones muy elevadas, habiéndose encontrado correlación entre concentraciones
altas de sodio y enfermedades coronarias, hipertensión y enfermedades renales y hepáticas.
En el agua dulce, los niveles más altos de sodio se encuentran en los ríos de tierras bajas y en el agua subterránea,
mientras que en tierras altas, tendrán un contenido de este elemento relativamente bajo. Los niveles de sodio y potasio
más elevados son los que están relacionados con el agua subterránea en aquellos lugares donde hay abundancia de
depósito de mineral de estos compuestos o donde ha habido contaminación por filtración salina.
El agua subterránea es la principal fuente de abastecimiento de la Región Centro-Oeste de la Provincia del Chaco, ello
significa que la población depende casi exclusivamente de este recurso. El presente trabajo forma parte de un proyecto
más amplio que pretende caracterizar las aguas subterráneas utilizadas tanto para el consumo humano como animal y
tiene como propósito determinar el contenido de sodio y potasio empleando fotometría de llama como metodología
analítica para su determinación.
MATERIALES Y MÉTODOS
Reactivos e instrumentación
En todos los casos los reactivos empleados fueron grado reactivo-analítico. Las soluciones de trabajo fueron preparadas
por dilución apropiada de soluciones stock de 2000 mg.L-1 de Na como NaCl p.a (ANEDRA, Argentina) y 1000 mg.L-1
de K como KCl p.a (BERNA, Argentina.). Las soluciones estándares de trabajo para las curvas de calibrado se
prepararon por dilución apropiada de las anteriores. Se utilizó agua bidestilada para la preparación de patrones,
soluciones estándares y reactivos.
El material volumétrico utilizado fue lavado con detergente no iónico, sumergido durante 24 horas en HNO3 al 30%
(v/v) y enjuagado varias veces con agua destilada.
Las determinaciones de:
pH: se realizó por potenciometría directa a 20 °C (Norma A.O.A.C. sec. 973.41, 1990) con un Phchímetro (Orion
Modelo 525 A).
Conductividad: se efectuó por conductivimetía directa mediante un Conductímetro (Pársec Antares VI).
Residuos seco: se realizó empleando una Estufa (Dalvo) con control automático de temperatura. Los sólidos totales se
secan hasta peso constante a 105 °C.
Para el análisis de sodio y potasio se empleó un Fotómetro Chemar , modelo JMG II.
Procedimiento para la determinación de sodio y potasio.
Para la determinación de sodio y potasio en muestras de aguas naturales se seleccionó el método de determinación de
sodio y potasio en muestras de agua por fotometía de llama descrito como.3500 Na, K, D 1 en APHA, AWWA, WFF,
(1992) y 973.54 Na ; 973.53 K en AOAC (1990). Cuando se aspira una disolución acuosa de sales inorgánicas en una
llama adecuada de un quemador, los iones presentes emiten una radiación característica, cuya intensidad de emisión es
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función lineal de su concentración, lo que permite su determinación cuantitativa. La Fotometría por emisión de llama
proporciona un método sensible y rápido de análisis para los metales alcalinos en agua.( Skoog-Leary, 1992)
Análisis de las muestras de aguas naturales
Las muestras de agua analizadas fueron tomadas al azar de perforaciones y pozos de aguas naturales subterráneas
ubicados en las distintas zonas de muestreo seleccionadas, correspondientes a cuatro Departamentos de la región
Central de la provincia del Chaco (Comandante Fernández, Almirante Brown, Independencia y Quitilipi) . En total se
censaron 21 puntos, correspondiendo en todos los casos a pozos empleados para el consumo tanto humano como
animal. Las muestras colectadas fueron rotuladas y trasladadas al laboratorio, las mismas se conservaron a 4oC en
recipientes adecuados previamente lavados con solución nítrica al 30%, las que se mantuvieron refrigeradas hasta el
momento de su análisis efectuado dentro del mes de su recolección. Todos los análisis fueron realizados por triplicado.
A cada una de las muestras se le determinó además, pH , conductividad y residuos sólidos solubles totales.
DISCUSIÓN Y RESULTADOS.
Las concentraciones de sodio registradas en las muestras de agua de pozo extraídas de los diferentes Departamentos
correspondientes a la región central de la provincia del Chaco, estuvieron comprendidas en un rango entre 7,00 mg L-1
hasta valores de 5170 mg L-1 de Na, con un valor medio igual a 608 mg L-1 de Na. La frecuencia de distribución de la
concentración de sodio en las muestras se presenta en la figura 1.
En el caso del potasio la concentración mínima encontrada fue de 30 mg L-1 de K y la concentración máxima fue de
2450 mg L-1 de K , siendo en este caso el valor medio igual a 573 mg L-1 de K. La frecuencia de distribución de la
concentración de potasio en las muestras se exhibe en la figura 2.
Figura 1: Frecuencia de distribución de la concentración
de sodio en las muestras de la región central de
la provincia del Chaco. Media = 608
Figura 2: Frecuencia de distribución de la concentración
de potasio en las muestras de la región central
de la provincia del Chaco. Media = 573
Los valores de pH se encuentran comprendidos entre 6.90 y 8.14 con un valor promedio de 7.58. La conductividad
promedio fue de 5913 µs en un rango comprendido entre valores que van desde 200 µs hasta valores de 24120 µs. Los
resultados para residuos sólidos totales hallados se encuentran en un rango que abarca concentraciones comprendidos
entre 156 mg L-1 y 20514 mg L-1 con un valor promedio de 5161 mg L-1 , superando ampliamente el nivel máximo
establecido por el CAA para agua de bebida de 1500 mg L-1 .
Las aguas minerales naturales según el CAA se clasifican de acuerdo a su composición en salinas o cloruradas cuando
tiene más de 500 mg L-1 de cloruro de sodio y de mineralización fuerte cuando los niveles de residuos secos están
comprendidos entre 1501 y 2000 mg L-1. Como podemos observar, a partir del estudio realizado, en muchos casos estos
niveles son superados ampliamente.
CONCLUSIONES.
Los resultados obtenidos provenientes de los 21 pozo analizados, evidencian una notable variación en la concentración
de sodio y potasio según el sector de muestreo seleccionado. Este comportamiento pareciera estar relacionado con
particularidades de tipo local, pero en todos los casos existe un elevado porcentaje de muestras cuyas concentraciones
de sodio y potasio se encuentran muy por encima de los valores más probables que registra la bibliografía, presencia
que podría ser atribuida a características naturales de la región. Si bien los valores de pH se encuentran dentro del rango
establecido por el CAA, el valor promedio de residuos sólidos disueltos totales encontrado supera ampliamente el valor
máximo permitido para el agua de consumo y permitiría caracterizar a las aguas subterráneas como de mineralización
fuerte.
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Para lograr un estudio más completo y poder realizar una mejor caracterización de las aguas naturales subterráneas, este
trabajo debería ser complementado con otros análisis adicionales como ser alcalinidad, dureza, concentración de hierro,
calcio y magnesio entre otros.
BIBLIOGRAFÍA:
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APHA, AWWA, WFF. (1992) 3500. K. D- Flame Photometric Methods. Standard Methods for the Examination of
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