Calidad del agua potable según la norma EPA 300.1
AN-S-236
2026-04
es
Combinación de las partes A y B del método EPA 300.1 en una sola ejecución de IC.
Análisis rápido y fiable del agua potable mediante la combinación de los métodos EPA 300.1
El agua potable limpia es considerada un derecho humano por la Organización Mundial de la Salud [1]. Se requieren políticas, estándares y métodos analíticos robustos para proteger la calidad del agua y la salud pública. En Europa, la Directiva de Agua Potable de la UE regula la calidad del agua, mientras que la Ley de Agua Potable Segura (SDWA) es la responsable en los EE. UU. La SDWA autorizó a la EPA de EE. UU. a desarrollar estándares mínimos de agua potable y métodos analíticos estandarizados, respectivamente. Desde la década de 1980, el Método 300.0 de la EPA de EE. UU. ha descrito los requisitos analíticos para la determinación de aniones inorgánicos grandes (Parte A) y productos de desinfección inorgánicos débiles (DBP) en la Parte B [2–5], que corresponden en gran medida a las normas EN ISO 10304-1 y 10304-4, respectivamente. Los DBP inorgánicos, como el clorito y la cloración, se forman principalmente mediante procesos de cloración, mientras que el bromato se crea mediante la ozonización del bromuro presente de forma natural [2, 5–7]. Cuando se revisaron los niveles máximos de contaminantes (NMC) de los subproductos de desinfección (SPD), se adoptó el método de la EPA de EE. UU. [5, 6]. Para alcanzar los límites de detección del método (LDM), se requieren diferentes volúmenes de inyección para las partes A y B debido a las diferencias en la concentración relativa [8]. La cromatografía iónica con detección de conductividad suprimida, utilizando la columna Metrosep A Supp 20 de alta capacidad, cumple con estos requisitos en un análisis de una sola corrida, lo que aumenta la eficiencia del laboratorio, ahorra dinero y mantiene una alta calidad analítica.
Se analizaron muestras de agua potable y agua de manantial procedentes de Herisau, Suiza, así como aguas minerales comerciales, de acuerdo con los requisitos del Método 300.1 de la EPA de EE. UU. [8]. Además, se inyectaron estándares y muestras moteadas que presentaban el rango analítico completo (es decir, fluoruro, clorito, bromato, cloruro, nitrito, bromuro, clorato, dicloroacetato (DCA), nitrato, fosfato y sulfato) para su cuantificación y control de calidad. Para el análisis, se combinaron las partes A y B del Método 300.1 de la EPA de EE. UU. en un único método, utilizando un volumen de inyección común de 50 µL. Los aniones principales, los oxihaluros y el dicloroacetato (DCA) se separaron en condiciones isocráticas en una columna Metrosep A Supp 20 - 150/4.0 con un eluyente de carbonato.
El DCA es la forma acetato del DCAA (ácido dicloroacético) y puede estar presente en el agua potable tratada, así como en piscinas subterráneas y de recreo, como producto de reacción de materia orgánica durante el proceso de cloración [3, 8]. La directriz provisional de la OMS para el DCA en el agua potable es de 0,05 mg/L, ya que representa un riesgo potencial para la salud [1]. Por lo tanto, debe separarse de los demás iones para garantizar una resolución y cuantificación adecuadas. En el método 300.1 de la EPA de EE. UU., el DCA se define como un sustituto y debe añadirse a las muestras a una concentración de 1 mg/L.
La detección de la señal para el análisis se realizó con un detector de conductividad tras la supresión secuencial, y los resultados se cuantificaron mediante el software MagIC Net.
La supresión secuencial, es decir, la combinación de supresión química y de CO₂, reduce la conductividad de fondo y, por lo tanto, mejora la relación señal-ruido. Normalmente, se consiguen conductividades de fondo inferiores a 1,6 µS/cm eliminando completamente el CO₂ y el ácido carbónico del eluyente. Esto permite analizar concentraciones muy bajas y cumple con los requisitos de la EPA de EE. UU. para el ruido de fondo (<5 nS/cm) y la deriva (<5 nS/(cm x min)) [8].
Las muestras de agua analizadas contenían altas concentraciones (en el rango de mg/L) de cloruro (9-11 mg/L), sulfato (5-14 mg/L) y nitrato (4-9 mg/L) (Tabla 1, Tabla 2 y Figura 2). Se detectaron bromuro y fluoruro en concentraciones menores (<0,006 mg/L y <0,07 mg/L, respectivamente), mientras que los subproductos tóxicos de la desinfección, clorato, bromato y clorito, así como el nitrito, no se detectaron (con una excepción en la que se detectó clorato a una concentración de 0,003 mg/L, Tabla 2).
Asimismo, no se detectó el DCA como compuesto sustituto en ninguna de las muestras. Sin embargo, el DCA (10 mg/L) pudo separarse con una resolución de 2,8 en una solución estándar mixta con una concentración diez veces mayor de sulfato (100 mg/L) (Figura 2).
Las secciones A y B de la norma US EPA 300.1 establecen algunos requisitos que deben cumplirse:
La recuperación de la adición de analito debe estar entre el 85 % y el 115 % para concentraciones altas (mg/L) y entre el 75 % y el 125 % para concentraciones bajas (máximo 10 veces el «nivel mínimo de notificación», que corresponde al estándar de calibración inferior, en el rango de µg/L inferior).
Como se observa en las Tablas 1 y 2, la recuperación de la adición de analito se situó entre el 80 % y el 104 %, con la excepción del fosfato en el agua mineral comercial (70 %), presumiblemente debido a la presencia de iones metálicos que quelan el fosfato y reducen su recuperación.
El factor gaussiano de pico (PGF) del pico sustituto de DCA debe estar entre 0,80 y 1,15. La recuperación de la adición de DCA debe estar entre el 90 % y el 115 %.
En todas las mediciones, el PFG para DCA osciló entre 0,85 y 1,02. Las recuperaciones de DCA se situaron entre el 90 % y el 91 %.
Se debe analizar dos veces un mínimo del 10 % de las muestras. Por lo tanto, la diferencia porcentual relativa (RSD) entre las réplicas de medición debe ser inferior al 10 % para concentraciones altas e inferior al 20 % para concentraciones bajas.
Las desviaciones estándar relativas (RSD) para las muestras de agua y agua enriquecida (n = 4) para los aniones principales (fluoruro, cloruro, nitrato, fosfato, sulfato y DCA) fueron inferiores al 0,5 % (Tabla 1 y Tabla 2, excepto para el fosfato en la muestra de agua mineral, <2 %). Para los oxihaluros (clorito, bromato, clorato), nitrito y bromuro, presentes en bajas concentraciones (es decir, en el rango de µg/L), las RSD se situaron entre <0,1 y 9 %.
La Resolución 300.1, Partes A y B, de la EPA de EE. UU. no especifica sus requisitos mínimos. Sin embargo, incluso en matrices altamente concentradas, debe garantizarse una separación adecuada.
La compatibilidad de la matriz y los altos niveles de carbono pueden generar dificultades significativas y afectar la calidad del análisis de efectos. Cuando se supera la capacidad de la columna, pueden producirse ensanchamiento de picos o cambios en el tiempo de retención. En el marco de este trabajo, se demostró la separación en diversas aguas potables y comerciales, así como en matrices artificiales con altas concentraciones de cloruro (hasta 250 mg/L), nitrato (hasta 50 mg/L), sulfato (hasta 250 mg/L) y carbonato (hasta 300 mg/L).
| Result [µg/L] |
RSD [%] | Result spiked [µg/L] |
RSD [%] | Spike recovery [%] |
|
|---|---|---|---|---|---|
| Fluoride | 53 | 0.5 | 146 | 0.4 | 97.6 |
| Chlorite | n. d. | 5 | 2.9 | 93.0 | |
| Bromate | n. d. | 4 | 9.2 | 82.1 | |
| Chloride | 8865 | 0.1 | 18444 | < 0.1 | 103. |
| Nitrite | n. d. | 104 | 2.1 | 103.9 | |
| Bromide | 6 | 5.7 | 109 | 0.7 | 104.3 |
| Chlorate | n. d. | 5 | 5.6 | 91.4 | |
| Nitrate | 8787 | 0.1 | 18325 | < 0.1 | 103.3 |
| Phosphate | n. d. | 972 | 0.3 | 97.2 | |
| DCAA | n. d. | 9.19 | 0.4 | 91.3 | |
| Sulfate | 4804 | 0.2 | 14430 | < 0.1 | 100.6 |
| Result [µg/L] |
RSD [%] | Result spiked [µg/L] |
RSD [%] | Spike recovery [%] |
|
|---|---|---|---|---|---|
| Fluoride | 65 | 0.5 | 153 | 0.5 | 93.7 |
| Chlorite | n. d. | 5 | 6.0 | 92.1 | |
| Bromate | n. d. | 4 | 8.5 | 80.3 | |
| Chloride | 11300 | 0.1 | 20602 | < 0.1 | 103.2 |
| Nitrite | n. d. | 106 | 1.8 | 106 | |
| Bromide | 6 | 5.7 | 110 | 0.4 | 103.8 |
| Chlorate | 3 | 10.9 | 7 | 5.7 | 94.1 |
| Nitrate | 3681 | < 0.1 | 13296 | 0.1 | 99.5 |
| Phosphate | n. d. | 687 | 1.9 | 68.7 | |
| DCAA | n. d. | 899 | 0.5 | 89.9 | |
| Sulfate | 13717 | 0.1 | 22806 | 0.1 | 103.2 |
El mayor desafío al combinar los requisitos de las Partes A y B de la norma EPA 300.1 en un solo método radica en separar y medir altas concentraciones de aniones inorgánicos (p. ej., cloruro, nitrato y sulfato en el rango de mg/L) dentro de las bajas concentraciones de subproductos de desinfección (DBP, por sus siglas en inglés) (es decir, bromato, clorito y clorato) y nitrito. Para medir con precisión estos analitos en un rango de concentración muy amplio (cinco órdenes de magnitud o más), se requiere un alto grado de linealidad del detector. En este caso, el detector de conductividad Metrohm demostró un rendimiento excelente con un rango de linealidad de 0 a 15 000 µS/cm. Además, la separación de los analitos enumerados en el Método 300.1 de la EPA, Partes A y B, requiere una columna analítica específica que proporcione alta resolución, especialmente para oxihaluros (es decir, DBP) y en matrices de agua altamente concentradas.
La columna de intercambio aniónico de alta capacidad Metrosep A Supp 20 - 150/4.0 ofrece una resolución muy alta, especialmente para oxihaluros. Separa todos los iones de interés, incluido el DCA, en un único método isocrático. Esto simplifica el análisis y la configuración (Figura 1).
El método 300.1 de la EPA de EE. UU. [8] es el método estándar principal para el análisis de oxihaluros y aniones comunes en agua potable y es ampliamente aceptado a nivel mundial. El requisito de utilizar dos inyecciones, una para los aniones estándar y otra para los aniones traza, reduce drásticamente el rendimiento de las muestras en los laboratorios.
Metrohm ofrece una solución integral para combinar las dos partes del método EPA 300.1 sin pérdida de calidad, utilizando una configuración con la columna de separación Metrosep A Supp 20 - 150/4.0, seguida de la detección de conductividad tras la supresión secuencial. El procedimiento analítico también cumple con los requisitos de las partes 1 y 4 de la norma EN ISO 10304. La integración adicional de las técnicas de preparación de muestras en línea de Metrohm (MISP) (8.940.5002EN), como la ultrafiltración o la dilución en línea, proporciona beneficios adicionales a los laboratorios al aumentar la eficiencia analítica mediante la reducción del tiempo de análisis.
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