Caracterización fisicoquímica de las aguas superficiales de la cuenca del río Rincón en la Península de Osa, Puntarenas, Costa Rica

Este proyecto se desarrolló en la cuenca del río Rincón en la península de Osa, una de las regiones geológicas más antiguas de Costa Rica. En ella afloran unidades de roca ígnea y sedimentaria, además de sedimentos recientes. En general, se caracteriza por su topografía abrupta y quebrada. La cuenca del río Rincón tiene una densidad poblacional de alrededor de 30 habitantes por km2, un área total de 209,8 km2 y el río una longitud de 29 km, posee varios tributarios entre ellos el río Riyito, el río Pavón y una gran cantidad de pequeñas quebradas entre las cuales están Aguabuena y Banegas. En esta zona se halla un gran número de hábitats tropicales, predominantemente bosque muy húmedo-Tropical hasta el bosque muy húmedo-Premontano transición a basal. El objetivo principal planteado para este estudio consistió en conocer la calidad química de las aguas superficiales de la cuenca del río Rincón en la Península de Osa. Para ello se seleccionaron 11 sitios de muestreo distribuidos en el área del estudio y en cada uno de ellos se tomaron seis muestras a lo largo de la época seca, la de transición y la lluviosa del año 2004 - 2005. Las aguas superficiales de la cuenca del río Rincón se caracterizaron por presentar una temperatura promedio de 26,8 °C y una concentración promedio de oxígeno disuelto de 7,7 mg O2/L. Las aguas de la cuenca se clasifican como aguas moderadamente suaves. El ámbito de valores de pH medidos en la cuenca estuvo entre 6,62 y 8,17, con una variación promedio de 0,5 unidades. La conductividad promedio en la cuenca fue 161,8 μS/cm. El ámbito de concentraciones de bicarbonato fue de 54,3 mg HCO3 -/L a 160,8 mg HCO3 -/L. Según la clasificación de Piper las aguas superficiales de la cuenca del río Rincón son bicarbonatadas cálcicas. En general, se puede considerar que las actividades humanas que se dan en la cuenca no han tenido un impacto negativo sobre la calidad del agua y más bien las concentraciones de los principales parámetros fisicoquímicos medidos, representan condiciones geogénicas de la cuenca, probablemente por la densidad poblacionalCentro de Investigación en Contaminación Ambiental(CICA), Vicerrectoría de Investigación de la Universidad de Costa RicaUCR::Vicerrectoría de Docencia::Ciencias Básicas::Facultad de Ciencias::Escuela de Químic

Evaluación de riesgo por arsénico, en bajas concentraciones, para trabajadores agrícolas de Cartago, Costa Rica

Introduction: Arsenic, an element that can be harmful to human health, is abundant in the environment. It was among the first substances recognized as carcinogenic, and its presence in water is common in Latin America. Its levels in water sources are relevant for decision-making and sanitary control. This study is the first in Latin America with a mathematical model of the risk and burden of disease. Objective: To evaluate the exposure to low levels of arsenic in agricultural workers in a Costa Rican basin with this new technique. Methods: We sampled arsenic in three points along the Purires River, Cartago, between September 2011 and August 2012. We used “censored value” estimates; risk assessment with quadratic exponential models and Monte Carlo simulations to determine the risk of cancer, for agricultural workers, by type and route of exposure during irrigation. Results: Concentrations did not differ by site, but were higher in the dry season. The risk level and burden of disease were not acceptable. Disease burden is a more rigorous indicator than the individual calculation of probability of occurrence. Our estimated risk level is low compared to other studies outside the region, but not comparable to previous work in Latin America, which used a different method. Conclusion: A decade ago, in the Purires basin, arsenic concentrations were higher in the dry season and the risk level and burden of disease were not acceptable.Introducción: El arsénico, elemento que puede ser nocivo para la salud humana, es abundante en el ambiente. Fue una de las primeras sustancias reconocidas como cancerígenas y su presencia en el agua es común en América Latina. Sus niveles en fuentes de agua son relevantes para la toma de decisiones y control sanitario. Este estudio es el primero en América Latina con un modelo matemático de riesgo y carga de enfermedad. Objetivo: Evaluar la exposición a niveles bajos de arsénico en trabajadores agrícolas, de una cuenca costarricense, con esta nueva técnica. Métodos: Muestreamos arsénico en tres puntos a lo largo del río Purires, Cartago, entre septiembre de 2011 y agosto de 2012. Usamos estimaciones de “valor censurado”; evaluación de riesgos con modelos exponenciales cuadráticos y simulaciones de Monte Carlo para determinar el riesgo de cáncer, según tipo y vía de exposición durante el riego, para trabajadores agrícolas. Resultados: Las concentraciones no difirieron por sitio, pero fueron mayores en la época seca. El nivel de riesgo y la carga de enfermedad no fueron aceptables. La carga de enfermedad es un indicador más riguroso que el cálculo individual de probabilidad. Nuestro nivel de riesgo estimado es bajo en comparación con estudios hechos fuera de la región, pero no es comparable con trabajos anteriores en América Latina, basados en un método diferente. Conclusión: Hace una década, en la cuenca Purires, las concentraciones de arsénico eran más altas en la época seca y el nivel de riesgo y la carga de enfermedad no eran aceptables

Aspectos prácticos de la validación e incertidumbre en mediciones químicas

En este libro se abordan dos temas relacionados con uno de los más importantes aspectos en lo relativo a la calidad de la información generada por un laboratorio de análisis químico: la validación de los métodos utilizados, y la forma expresión de los resultados, esto es, el cálculo de incertidumbre en las medidas realizadas. En el Taller Iberoamericano sobre Validación y Cálculo de Incertidumbres, realizado del 14 al 17 de octubre de 2008 en la Universidad San Antonio Abad en Cusco, Perú, este tema fue discutido por representantes de laboratorios de diferentes países de Iberoamérica, y surgió la inquietud de producir una guía práctica para uniformar los criterios en cuanto a los procedimientos de validación y en cuanto a la expresión de resultados y cálculo de incertidumbres. Si bien se dispone de profusa información bibliográfica, la realidad demuestra (por ejemplo, en las participaciones en ensayos interlaboratorio), que distintos laboratorios suelen utilizar criterios no uniformes para abordar estos temas. También hay otros, especialmente los no dedicados únicamente al análisis de muestras como actividad principal (por ejemplo, los que desarrollan sus tareas en las Universidades), que se enfrentan a la necesidad cada vez más creciente de demostrar que su información es de la calidad adecuada para el uso previsto. Uno de los objetivos básicos del material presentado en este libro es ofrecer guías tendientes a la homogeneización de las metodologías de cálculo entre los laboratorios que han participado en el Proyecto de la Red Iberoamericana de Laboratorios de Calidad de Aguas (RILCA-CYTED), y tratar de promover su uso en otros laboratorios de la región, a fin de lograr que la información producida por diferentes laboratorios químicos sea de calidad y comparable. Este libro está organizado en dos grandes secciones, una relacionada con la validación y la otra con el cálculo de incertidumbres. En ambas, se ha dado énfasis a los casos prácticos, considerando el día a día del quehacer en el laboratorio, en el cual Validación e incertidumbre en medidas químicas 9 debe estar claro para el analista o el responsable de calidad, qué parámetros debe estudiar de un método a fin de proceder a su validación, qué mediciones debe realizar para asegurar el cálculo de su incertidumbre, y qué documentación básica debe generar y poseer registrada a fin de trabajar en condiciones que garanticen la calidad de sus resultados. Todas las referencias bibliográficas básicas y de consulta han sido mencionadas en la sección correspondiente, ya que, salvo algunos casos específicos, no se desarrollan exhaustivamente los principios de las metodologías de cálculo, sino que se hace énfasis en los procedimientos prácticos a aplicar. En ese sentido, se ha preferido explicar detenidamente qué se debe hacer ante un caso particular (un cálculo de límites de detección para una determinación en particular, el desarrollo de un procedimiento normalizado de operación, una expresión para la incertidumbre en un dado método de análisis químico), y, más que referirse a los documentos generales, se ha optado por ejemplificar con situaciones cotidianas en el trabajo del laboratorio. Como marco general, se ha desarrollado brevemente el concepto de validación de los métodos de análisis, y cuáles se ha considerado que son las características básicas a evaluar cuando se procede a la validación de un método. En el caso del cálculo de incertidumbres, se presentan los dos tipos de metodologías actualmente utilizadas, la del criterio Eurachem, y la que promueve el cálculo de incertidumbres basándose en los datos obtenidos en la validación previa del método; en ambos casos, se presentan también ejemplos prácticos de aplicación, con datos reales obtenidos en diferentes laboratorios. Esperamos que este material sea útil para el trabajo en los laboratorios de análisis, y pueda contribuir, ofreciendo una metodología sencilla y explicada con ejemplos concretos, a que más y más laboratorios en los cuales se producen datos analíticos, puedan aumentar su propia confianza en los resultados que obtienen, y ofrecer así información cada vez de mayor calidadCiencia y Tecnología para el Desarrollo - CYTEDUCR::Vicerrectoría de Investigación::Unidades de Investigación::Ciencias Básicas::Centro en Investigación en Contaminación Ambiental (CICA

Hydrochemistry of the surface waters at the Rincon River Basin, Osa Peninsula, Costa Rica

The Rincon River Basin is characterized by steep and rugged topography with outcrops of recent sediments as well as igneous and sedimentary rocks. The area is mostly covered by forest (Tropical Wet Forest) and agricultural land, with some scattered towns. The basin collects water from a total area of 209,8km2. Water samples were taken along the dry, transition and rainy seasons of 2004 and 2005, through six sampling campaigns and 11 selected sites in the study area. The waters are characterized by an average temperature of 26,8°C, and an average dissolved oxygen concentration of 7,7mg O2/L. The average electrical conductivity (EC) was 161,8μS/cm. They are moderately soft with a range of pH values between 6,62 and 8,17 and a maximum change of 0,5pH units. The bicarbonate concentration ranged from 54,3mg HCO3/L up to 160,8mg HCO3/L. They meet the criteria for calcium bicarbonate waters.La cuenca del río Rincón tiene una densidad poblacional de alrededor de 30 habitantes por km2, un área total de 209,8 km2 y el río una longitud de 29 km, posee varios tributarios entre ellos el río Riyito, el río Pavón y una gran cantidad de pequeñas quebradas entre las cuales están Agua buena y Banegas. En ella afloran unidades de roca ígnea y sedimentaria, además de sedimentos recientes. En general, se caracteriza por su topografía abrupta y quebrada. En esta zona se halla un gran número de hábitats tropicales, predominantemente bosque muy húmedo Tropical hasta el bosque muy húmedo-Premontano transición a basal. El objetivo principal planteado para este estudio consistió en conocer la calidad química de las aguas superficiales de la cuenca del río Rincón en la Península de Osa. Para ello se seleccionaron 11 sitios de muestreo distribuidos en el área del estudio y en cada uno de ellos se tomaron seis muestras a lo largo de la época seca, la de transición y la lluviosa del año 2004–2005. Las aguas superficiales de la cuenca del río Rincón se caracterizaron por presentar una temperatura promedio de 26,8°C y una concentración promedio de oxígeno disuelto de 7,7mg O2/L. Las aguas de la cuenca se clasifican como aguas moderadamente suaves. El ámbito de valores de pH medidos en la cuenca estuvo entre 6,62 y 8,17, con una variación promedio de 0,5 unidades. La conductividad promedio en la cuenca fue 161,8μS/cm. El ámbito de concentraciones de bicarbonato fue de 54,3mg HCO3/L a 160,8mg HCO3/L. Según la clasificación de Piper las aguas superficiales de la cuenca del río Rincón son bicarbonatadas cálcicas. La calidad del agua superficial de la cuenca del río Rincón es apta para la preservación y la conservación de la vida acuática.Universidad de Costa Rica/[802-A6-104]/UCR/Costa RicaUCR::Vicerrectoría de Investigación::Unidades de Investigación::Ciencias Básicas::Centro en Investigación en Contaminación Ambiental (CICA)UCR::Vicerrectoría de Docencia::Ciencias Básicas::Facultad de Ciencias::Escuela Centroamericana de Geologí

Caracterización fisicoquímica e isotópica (18O y 2H) de la región norte del aquífero Tempisque, Costa Rica

Introduction: Groundwater resources supply 70% of drinking water in Costa Rica. Groundwater is in risk of pollution and overexploitation due to the lack of good management practices. There has been an increase in the number of wells registered in the Guanacaste area, particularly in the Tempisque aquifer. Objective: To investigate and generate new physicochemical and isotopic information (18O and 2H) to characterize the water resource of the northern region of the Tempisque aquifer. Methodology: We conducted four groundwater samplings in 12 groundwater wells between May 11 and November 12, 2010. We analyzed water samples to determine stable isotopes using off-axis integrated cavity output spectroscopy and also for physicochemical characterization. Results: We classified groundwater as hard and very hard water. The range of measured pH values was 6.57–7.91. The average conductivity in the study area was 437μS/cm. The range of bicarbonate concentrations was 129-342mg/L HCO3–. The groundwater in the northern region of the Tempisque aquifer is calcium bicarbonate and is characterized by an average temperature of 28.0°C. Conclusions: A decade ago, we found no groundwater contamination by metals neither evidence of saline intrusion. The aquifer recharge areas are at the same heights and some wells are characterized by meteorological recharges.Introducción: El 70% del agua potable en Costa Rica se obtiene de fuentes subterráneas, que están en peligro de contaminación y de sobreexplotación debido a la falta de una adecuada gestión. Se ha dado un aumento en la cantidad de pozos registrados en la zona de Guanacaste, particularmente en el acuífero Tempisque. Objetivo: Investigar y generar nueva información fisicoquímica e isotópica (18O y 2H) para caracterizar el recurso hídrico de la región norte del acuífero Tempisque que se espera sirva como base para determinar el origen de la recarga del acuífero Tempisque. Metodología: Realizamos cuatro muestreos de agua subterránea, en 12 estaciones entre el 11 de mayo y el 12 de noviembre del 2010. Las muestras de agua se analizaron para determinar el contenido de isótopos estables mediante espectroscopia de cámara integrada con salida fuera de eje y además para caracterizarlas fisicoquímicamente. Resultados: Clasificamos las aguas subterráneas como aguas duras y muy duras. El ámbito de valores de pH medidos fue 6.57–7.91. La conductividad promedio en la zona de estudio fue 437μS/cm. El ámbito de concentraciones de bicarbonato fue de 129 –342mg/L HCO3–. Las aguas subterráneas de la región norte del acuífero Tempisque son del tipo bicarbonatadas cálcicas caracterizadas por una temperatura promedio de 28.0°C. Conclusiones: Hace una decada no determinamos contaminación en el agua subterránea por metales y además no encontramos evidencia de instrusión salina. Las zonas de recarga del acuífero están a las mismas alturas y algunos pozos se caracterizan por recargas meteórica

Caracterización fisicoquímica e isotópica (18O y 2H) de la región norte del aquífero Tempisque, Costa Rica

Introduction: Groundwater resources supply 70% of drinking water in Costa Rica. Groundwater is in risk of pollution and overexploitation due to the lack of good management practices. There has been an increase in the number of wells registered in the Guanacaste area, particularly in the Tempisque aquifer. Objective: To investigate and generate new physicochemical and isotopic information (18O and 2H) to characterize the water resource of the northern region of the Tempisque aquifer. Methodology: We conducted four groundwater samplings in 12 groundwater wells between May 11 and November 12, 2010. We analyzed water samples to determine stable isotopes using off-axis integrated cavity output spectroscopy and also for physicochemical characterization. Results: We classified groundwater as hard and very hard water. The range of measured pH values was 6.57–7.91. The average conductivity in the study area was 437μS/cm. The range of bicarbonate concentrations was 129-342mg/L HCO3–. The groundwater in the northern region of the Tempisque aquifer is calcium bicarbonate and is characterized by an average temperature of 28.0°C. Conclusions: A decade ago, we found no groundwater contamination by metals neither evidence of saline intrusion. The aquifer recharge areas are at the same heights and some wells are characterized by meteorological recharges.UCR::Vicerrectoría de Investigación::Unidades de Investigación::Ciencias Básicas::Centro en Investigación en Contaminación Ambiental (CICA

Effect of bromide on NDMA formation during chloramination of model precursor compounds and natural waters

In this work, we investigated the effect of bromide ion (Br−) on NDMA formation using model precursor compounds, wastewater effluents and surface waters. Previous studies showed that Br− reacts with chloramines and forms bromochloramine, a reactive compound responsible for NDMA formation enhancement. Some limitations of those studies were the highest Br− concentrations used, and the limited number of precursors considered. Here, we observed enhancement of NDMA formation from most of the model precursor compounds within the Br− range (0–1000 μg/L) but this effect was suppressed in the presence of NOM. Also, NDMA formation was favored at pH 8 in the presence of Br− compared to pH 6. Nevertheless, Br− suppressed NDMA formation in wastewater effluent samples at low monochloramine doses while no effects were observed in surface waters.UCR::Vicerrectoría de Investigación::Unidades de Investigación::Ciencias Básicas::Centro en Investigación en Contaminación Ambiental (CICA

The role of chloramine species in NDMA formation

N-nitrosodimethylamine (NDMA), a probable human carcinogen disinfection by-product, has been detected in chloraminated drinking water systems. Understanding its formation over time is important to control NDMA levels in distribution systems. The main objectives of this study were to investigate the role of chloramine species (i.e., monochloramine and dichloramine); and the factors such as pH, sulfate, and natural organic matter (NOM) influencing the formation of NDMA. Five NDMA precursors (i.e., dimethylamine (DMA), trimethylamine (TMA), N,N-dimethylisopropylamine (DMiPA), N,N-dimethylbenzylamine (DMBzA), and ranitidine (RNTD)) were carefully selected based on their chemical structures and exposed to varying ratios of monochloramine and dichloramine. All amine precursors reacted relatively fast to form NDMA and reached their maximum NDMA yields within 24 h in the presence of excess levels of chloramines (both monoe and dichloramine) or excess levels of dichloramine conditions (with limited monochloramine). When the formation of dichloramine was suppressed (i.e., only monochloramine existed in the system) over the 5 day contact time, NDMA formation from DMA, TMA, and DMiPA was drastically reduced (~0%). Under monochloramine abundant conditions, however, DMBzA and RNTD showed 40% and 90% NDMA conversions at the end of 5 day contact time, respectively, with slow formation rates, indicating that while these amine precursors react preferentially with dichloramine to form NDMA, they can also react with monochloramine in the absence of dichloramine. NOM and pH influenced dichloramine levels that affected NDMA yields. NOM had an adverse effect on NDMA formation as it created a competition with NDMA precursors for dichloramine. Sulfate did not increase the NDMA formation from the two selected NDMA precursors. pH played a key role as it influenced both chloramine speciation and protonation state of amine precursors and the highest NDMA formation was observed at the pH range where dichloramine and deprotonated amines coexisted. In selected natural water and wastewater samples, dichloramine led to the formation of more NDMA than monochloramine.National Science Foundation/[CBET 106657]/NSF/Estados UnidosUCR::Vicerrectoría de Investigación::Unidades de Investigación::Ciencias Básicas::Centro en Investigación en Contaminación Ambiental (CICA)UCR::Vicerrectoría de Docencia::Ciencias Básicas::Facultad de Ciencias::Escuela de Químic

Removal of N-nitrosodimethylamine precursors by cation exchange resin: The effects of pH and calcium

Cation exchange resins have proved to be efficient in removing precursors of N-nitrosodimethylamine (NDMA). NDMA is a probable human carcinogen with a calculated lifetime cancer risk of 10−6 at 0.7 ng/L in drinking water. This paper investigated the effect of pH and calcium levels on the removal of NDMA precursors using a cation exchange resin. At pH 5 and 7, 30–50% of NDMA precursors, measured by formation potentials (FPs) changes before and after the treatment, were removed by Plus resin. However, increases in NDMA FPs were observed after the treatment at pH 10 indicating that NDMA precursors were released from the resin. NDMA FPs removals in samples containing 15 and 115 mg/L Ca2+ were 40% and −10% after the ion exchange treatments at pH 7, respectively. It was found that in the presence of high concentration of calcium only one out of four cation exchange resins released NDMA precursors (probably due to manufacturing impurities). Also, the release of NDMA precursors depended on the calcium concentration and the contact time of the resin with the solution containing calcium. Nonetheless, NDMA precursors release from the resin subsided significantly with increasing the number of regeneration cycles of the resin.UCR::Vicerrectoría de Investigación::Unidades de Investigación::Ciencias Básicas::Centro en Investigación en Contaminación Ambiental (CICA

Release of Nitrosamines and Nitrosamine Precursors from Scrap Tires | Environmental Science & Technology Letters

Materials used during manufacturing of tires can be a source of nitrosamines and/or their precursors. Here, we examined the leaching of nitrosamines and nitrosamine precursors from scrap tires under different test conditions. Tire chips of different sizes and crumb rubber were exposed to leaching solutions with pH values ranging from 4.0 to 10.0. Leachates collected from tires were analyzed for nitrosamines. Leachates were oxidized with chloramine, ozone, or ozone followed by chloramine to quantify the amount of nitrosamine precursors. While N-nitrosodimethylamine (NDMA) and N-nitrosomorpholine (NMOR) constituted more than 90% of nitrosamines, N-nitrosodibutylamine and N-nitrosopyrrolidine were also detected in the leachates. Chloramination of the leachate was found to form additional NDMA, NMOR, and other nitrosamines. While ozonation alone did not lead to formation of NDMA or NMOR, lower levels of formation of NDMA and NMOR were observed when ozonation was followed by chloramination as compared to those for only chloramination. This suggests that ozonation reduced the reactivity of nitrosamine precursors leaching from scrap tires. Furthermore, the levels of leaching of NDMA and NMOR precursors were higher under lower-pH conditions, which can be attributed to the higher solubility of protonated amines. From an environmental standpoint, these results suggest that water in contact with tire scraps (such as in urban runoff, bed media for ballast water and wastewater treatment, and ground cover for playgrounds) may potentially contain nitrosamines and nitrosamine precursors, and the amount of precursor leaching may change with the size of the tire scraps.UCR::Vicerrectoría de Investigación::Unidades de Investigación::Ciencias Básicas::Centro en Investigación en Contaminación Ambiental (CICA