Riesgos ambientales y de salud por metales pesados (cadmio y

1
Riesgos ambientales y de salud por metales pesados (cadmio y mercurio) presentes en
suelos y sedimentos del río Grijalva
Adriana del Valle Alvarado Arcía1, César Arturo Ilizaliturri Hernández2, Rebeca Isabel Martínez
Salinas3, Arturo Torres Dosal1.
1. Salud Ambiental, El Colegio de la Frontera Sur, Unidad San Cristóbal de Las Casas, Chiapas,
México.
2. Coordinación para la Innovación y Aplicación de la Ciencia y la Tecnología,Facultad de
Medicina,Universidad Autónoma de San Luis Potosí.
3. Escuela de Ingeniería Ambiental. Facultad de Ingeniería,Universidad de Ciencias y Artes de
Chiapas.
[email protected]
2
Resumen
La cuenca del río Grijalva abarca parte del sureste de México y noroeste de Guatemala, por lo
que su carácter transfronterizo le asigna relevancia política, económica y social. La degradación
de las cuencas altas tiene impacto directo en lamedia y la baja,la extensióndeldesarrollo minero
en Guatemala y una incipiente actividadal respectoen Chiapas conducen a la necesidad de generar
estudios de línea base que evalúen la situación actual de concentraciones de metales pesados,
comparándolas con índices de calidad ambiental de normas nacionales o internacionalesy
estimando el riesgo de exposición humana a dichos elementos. El objetivo de la investigación fue
evaluar los niveles de riesgo ambiental y de exposición humana a cadmio (Cd) y mercurio (Hg)
de suelos y sedimentos superficiales encomunidadesde los estados de Chiapas y Tabascoen
México. Colectamos muestras de suelo y sedimento en las subcuencas alta, media y baja.Para
realizar la evaluación del riesgo de exposición se adoptóla metodología de evaluación de riesgos
para la salud en sitios contaminados de la Organización Panamericana de la Salud (OPS). Los
niveles de Cd y Hg encontrados en suelo no superan la Normativa Mexicana; sin embargo,
contrastando los valores determinados con guías internacionales, se tiene que los valores
máximos de Cd en suelo superan los valores de referencia yla misma condición se encontró para
las concentraciones máximas de Cd y Hg evaluadas en sedimentos. Para el caso de exposición
humana, no encontramos niveles de riesgo alto en los escenarios actuales, pero de cambiar esta
situación por inicio o aumento de actividades mineras como diversas entidades han planteado,
estos resultados servirán de futuros referentes para establecer criterios de seguridad acerca del
ambiente y la salud humana.
Palabras clave:Riesgo, sureste mexicano, cadmio ymercurio.
3
Introducción
La cuenca del río Grijalva abarca parte de los departamentos de Huehuetenango y San Marcos, al
noroeste de Guatemala,y los estados de Chiapas y Tabasco, al sureste de México. Su carácter
transfronterizo le asigna relevancia en la delimitación, relaciones políticas, económicas y sociales
entre ambos países.Se le puede dividir en alta, media y baja. Las cuencas alta y media se ubican
en territorio guatemalteco y sobre la Depresión Central de Chiapas, bordeadas por la Sierra
Madre, los Altos y las Montañas del Norte,mientras que la baja se localizaentre la Sierra del
Norte de Chiapas y la Llanura Costera del Golfo de México, ocupada en su mayor partepor el
estado de Tabasco (Rubio y Triana, 2006). En México, la cuenca capta más del 40% del
escurrimiento nacional de aguas superficiales, lo cual implica que la degradación de la cuenca
alta puede generar impactos ambientales importantes en las zonas más bajas (García y Kauffer
2011).
La minería metálica es una actividad industrial que extrae productos de yacimientos geológicos
superficiales (a cielo abierto) y subterráneos. Es considerada de alto riesgo por los impactos
ambientales que genera, debido al uso irracional y la contaminación de recursos naturales
(COPAE 2010). Un ejemplo es la mina Marlin, ubicada en la cuenca del río Cuilco, contraparte
del Grijalva en los municipios San Miguel Ixtahuacán y Sipacapa del departamento de San
Marcos en Guatemala, donde E-Tech International 2010 identificó como fuentes potenciales de
contaminación por metales pesados y metaloides (arsénico,plomo, mercurio, cadmio, selenio,
zinc, y níquel) a las minas superficiales y subterráneas, embalses de relaves, botaderos de roca
estéril e instalaciones de operaciones de lixiviación.
En 2006 se detectó un aumento de la concentración de metales y otros contaminantes en zonas
aledañas a la mina, por lo que E-Tech International 2010recomendó a la compañía minera
Montana Exploradora.subsidiaria de Gold Corporation, retomar la realización de
monitoreosgeoquímicos trimestrales en suelos, sedimentos y agua. Algunas organizaciones
infieren que la fase de control y seguimiento ambiental por parte de los ministerios de Energía y
Minas y de Ambiente y Recursos Naturales de este país ha sido descuidada por la escasez de
recursos y la concentración de esfuerzos en trámites asociados a los estudios de impacto
ambiental de nuevos proyectos (E-Tech International 2010, IARNA 2008).La limitada
información de calidad de las aguas disponible para el río Cuilco sugiere que los efectos no eran
4
importantes en 2010;sin embargo, entidades diversas y autores reportan valores de As y Pb
elevados en ríos tributarios, tales como Tzalá y Quivichil, cercanos al área de desarrollo de la
mina Marlin (E-Tech International 2010,COPAE 2010).
Respecto a la contraparte mexicana –el Grijalva–,aunque en Chiapas la estructura económica del
sector minero es pequeña (1.4% de crecimiento durante 2010, según Secretaría de Hacienda,
2010) entre 2000 y 2009se ha otorgado 64 concesiones de exploración y 38 mineras,
principalmente en los municipios de Chicomuselo, Acacoyagua, Motozintla y Ángel Albino
Corzo, para la extracción y comercialización de minerales metálicos tales como oro, plata, plomo,
zinc y cobre (Gobierno del Estado de Chiapas 2012), todo enmarcado en un programa de
desarrollo indicador deque en el estadoexiste un vasto potencial minero sin aprovechar
(Secretaría de Hacienda 2003),por lo cual es posible que esta actividad aumente en los próximos
años, y con ello las repercusiones ambientales inherentes.En territorio mexicano, algunos autores
han evidenciado una tendencia al aumento en el contenido de metales pesados tales como el Hg y
el Pb en organismos bentónicos y peces con hábitatsen zonas cercanas a la desembocadura del río
Grijalva en el Golfo de México, la cual relacionan directamente con aportes terrestres (Vázquez
et al. 2008).
El Servicio Geológico Mexicano (SGM) en sus cartas geoquímicas reseña,por ejemplo,
concentraciones de As en sedimentos de las riberas que alcanzan 120 mg/kg en la Zona
Mineralizada de Motozintla (cuenca alta del río Grijalva),mientras que para Pb es de hasta 349
mg/kg en la misma área(SGM, 2004a y b; SGM, 2005a, b, c, d, e y f).Se puede remover los
metales pesados y metaloides As, Cd, Hg y Pb de sus depósitos naturales y dispersarlos al
entornopor estar asociados a minerales o usados tanto en actividades mineras (Higueras et al.
2012) como en una amplia gama de actividades productivas (INE 2000,SEMARNAT 2010).
Estoselementos resultan tóxicos que, en concentraciones por arriba los valores mínimos de
calidad ambiental, pueden acarrear efectos adversos en la salud de personas y ecosistemas
expuestos. En otro sentido, si la geología del lugar posee mineralizaciones con altas
concentraciones de los elementos citados existiría un alto riesgo de exposición.
En el ámbito ambiental el riesgo representa la posibilidad de generación de efectos nocivos para
la salud humana o los sistemas ecológicos como resultado de la exposición a un factor de estrés,
el cualpuede ser cualquier entidad física, química o biológica que logre inducir una respuesta
5
desfavorable en éstos. La evaluación del riesgo de exposición a contaminantes permite
caracterizar su naturaleza y magnitud, determinando la cantidad de una sustancia química
presente en un medio (suelo, agua o aire) y el grado de contacto (exposición) entre las personas o
el receptor ecológico y el medio ambiente contaminado (EPA 2012).
Dadas las características tóxicas de los metales pesados se haestablecido valores de concentración
de referencia para calidad ambiental en suelos con el fin de asegurar la protección a la salud de
los humanos (CCME1999a, 1999b y 1999c,Dudka y Miller 1999). Sin embargo, existen estudios
que demuestran los efectos nocivos de metales pesados sobre microorganismos, plantas, vida
silvestre y ganadería, a concentraciones mucho menoresa las descritas en las guías (CCME 1997,
CCME 1999a, 1999b y 1999c).
En la normativa ambiental mexicana se tiene índices de calidad de suelo estipulados en la NOM147-SEMARNAT/SSA1-2004 para remediar sitios contaminados a las concentraciones de
referencia totales. Algunos de los valores máximos reportados por el SGM en las cartas
geoquímicas para As y Pb se encuentran por encima. Sin embargo, hay que corroborar estos los
hallazgos descritos para otros elementos y estimar entonces el riesgo de exposición actual bajo la
metodología descrita por Díaz-Barriga (1999).
La especiación y distribución de estos elementos o sus compuestos en los suelos dependerá del
pH, presencia de material húmico, tamaño de grano, profundidad, potencial de óxido-reducción,
distancia de la fuente y procesos bióticos y abióticos complejos, característicos de cada sitio en
particular (ASTDR 1999,ASTDR 2007a,ASTDR 2007b,ASTDR 2008,Espinoza et al.
2009,Ruello et al. 2011). A su vez, ciertos metales pesados suelen asociarse a las partículas de
suelo de menor tamaño (limos y arcillas) suspendidas en el cauce de los ríos, las cuales tienden a
depositarse en zonas donde la velocidad del flujo disminuye (Singh et al. 1990, Pérez et al.
1995). Para el caso particular de la cuenca del Grijalva, la existencia de cuatro zonas de presa
(distribuidas entre las cuencas alta y media) y áreas lagunares (principalmente en la baja,
limítrofe con el Golfo de México) podrían estar influenciando de manera directa la distribución
de los metales pesados en la cuenca.
Las poblaciones humanas más vulnerables debido al riesgo de exposición a estas sustancias
químicas serían entonces aquellas en contacto estrecho con los suelos y sedimentos del río. La
6
evaluación del riesgo permitiría caracterizar su naturaleza y alcance, analizando frecuencia y
magnitud actuales de las exposiciones.Este método podría servirpara priorizar los sitios (zonas de
muestreo), dándole a cada uno un valor específico para proceder de inmediato a ejercitar acciones
en caso de ser requerido.
Esta calificación permite colocar a los sitios inspeccionados en tres niveles preliminares de
riesgo: bajo, alto y muy alto, para los cuales se propone acciones de vigilancia ambiental,
evaluación de exposición y restauración inmediata, respectivamente. En el peor de los escenarios,
el riesgo muy alto justificaría la realización de estudios posteriores para definir de manera más
detallada y poder así proseguir con el diseño de un plan de restauración (Díaz-Barriga 1999).
7
MATERIALES Y MÉTODOS
Recolección de datos:
Lainformación está conformadapor los valores de concentración de Cd y Hg de muestras de suelo
y sedimento tomadas en zonas accesibles de las riberas del Grijalva adyacentes a comunidades
rurales.
Para recolectar 74 muestras de suelo y sedimento de los márgenes del río Grijalva, la subcuenca
en el territorio mexicano fue dividida en tres partes:

Cuenca Alta o Módulo I en la zona de Motozintlaen el estado de Chiapas, México.

Cuenca Media o Módulo II en la frontera estatal de Chiapas y Tabasco en México.

Cuenca Baja o Módulo III en el estado de Tabasco hacia la entrega del río al Golfo de
México.
La población de datos estará conformada por un universo de 74 concentraciones ambientales por
cada metal (Cd y Hg) en suelo y sedimentos de las riberas del Grijalva, los cuales fueron
divididos en muestras representativas para cada módulo (I, II y III).
Muestreo
Los ejemplares de suelo y sedimento fueron colectados usando un diseño de muestreo aleatorio
estratificado simple, dividiendo la cuenca en tres zonas de acuerdo con sus características
geomorfológicas: alta, media y baja (Rubio y Triana, 2006). El esfuerzo depende del área de
estudio en cada subcuenca (Tabla 1).
Las muestras de sedimento fueron colectadas en las orillas del río, mientras que las de suelo hasta
a una distancia lateral de 250 m del borde del cauce de acuerdo con los valores de avenidas
máximas (Capella 2009), a una profundidad de entre 0 y 5 cm. La cantidad de muestras para cada
subcuenca dependerá de las condiciones de accesibilidad a las zonas de interés.
8
Tabla 1. Área total y parcial de las subcuencas alta, media y baja en la zona de estudio.
Región
Módulo I o Cuenca alta
Área (km2)
269
Módulo II o Cuenca media
307
Módulo III o Cuenca baja
99
Total del área de estudio
675
Los ejemplares fueron excavados de forma manual con paleta de plástico y colectados en
recipientes plásticos limpios, mantenidos en refrigeración durante el traslado al laboratorio donde
fueron guardados hasta el momento del análisis. Las muestras fueron analizadas en el Laboratorio
de Análisis de Suelos y Plantas, perteneciente a los Laboratorios Institucionales del Colegio de
La Frontera Sur, en San Cristóbal de Las Casas, Chiapas.
Análisisde muestras
Éstasfueron sometidas a un proceso de digestión ácida en una proporción 1:1 de ácido nítrico
concentrado y ácido clorhídrico en microondas según el Método Estándar 3052 (EPA 1996).
Analizamos las concentraciones de metalesmedianteespectrometría de absorción atómica
(EAA)por el Método Estándar 6020a (EPA 1998). Las concentraciones están expresadas en
términos de miligramos de metal por kilogramo de suelo seco (mg/kg) o partes por millón (ppm).
Para control de calidad usamos soluciones estándar, blancos, análisis por triplicado, material de
referencia certificado por elNationalInstituteof Standards and Technology(NIST) para
sedientodenominado BuffaloRiverSediment 8704con porcentajes de recuperación entre 90-110%.
9
Contaminantes en el río Grijalva
Por Espectrometría de Absorción Atómica analizamos 74 muestras de suelo y sedimento tomadas
en los márgenes a lo largo del río Grijalva durante los meses de junio-julio de 2012. Debido a la
dinámica ambiental muy variable en las zonas de muestreo y para fines del presente estudio se
consideró el total de las muestras como suelo contaminado o sedimento y practicamos los análisis
de riesgo como un único medio impactado debido principalmente a que la relación suelosedimento en la zona es muy estrecha y en ciertas temporadas resulta complicado diferenciar un
medio del otro tanto en épocas de secas como en las de mayor caudal en el cuerpo de agua.
Por tanto, la Tabla 2indica de manera general las concentraciones de cadmio y mercurio para el
total de muestras, en las que se incluyen los módulos I, IIy III.
Tabla 2. Concentraciones de cadmio y mercurio en suelo-sedimentos del río Grijalva en
ppm (mg/kg).
Concentraciones (mg/kg)
Elemento
Min
Media
Max
Cadmio
ND
0.21
3.83
Mercurio
0.06
0.33
1.21
LDD: 0.02 mg/kg. ND: No Detectable. Número de muestras: 74
Las muestras fueron recolectadas de forma manual con paleta de plástico y colocadas en
contenedoresnuevos, mantenidos en refrigeración a 4°C durante el traslado al laboratorio donde
fueron guardados hasta el momento del análisis químico.
Las muestras fueron estudiadas en el Laboratorio de Análisis de Suelos y Plantas, perteneciente a
los Laboratorios Institucionales del Colegio de La Frontera Sur, en San Cristóbal de Las Casas,
Chiapas. Todos los suelos-sedimentos fueron sometidos a un proceso de digestión ácida en una
proporción 1:1 de ácido nítrico concentrado y ácido clorhídrico en microondas según el Método
Estándar 3052 (EPA 1996). Las concentraciones de metales fueron
10
analizadasmedianteEspectrometría de Absorción Atómica (Método Estándar 6020a,EPA
1998),expresadas en términos de miligramos de metal por kilogramo de suelo seco (mg/kg) o
partes por millón (ppm).
11
Evaluación preliminar de riesgos
Ambientales
Para valorar las concentraciones medidas por nuestros análisis se les debe comparar con guías
ambientales. Para fines de este trabajo, consideraremos todo el grupo de valores como sedimentos
y sin una división entre cuencas altas bajas o módulos.
En nuestro país no tenemos lineamientos ambientales para sedimentos, por lo que en principio no
se tendría referentes para valorar el riesgo por las concentraciones encontradas; sin embargo, la
alternativa es utilizar aquellos descritos por otros países desarrollados para la protección del
ecosistema y de la salud humana. Tal es el caso de las Guías de Calidad Ambiental Canadienses o
Canadian EnvironmentalQualityGuidelines por sus siglas en inglés (http://ceqg-rcqe.ccme.ca/
accesadoenero 2013), que indican lo siguiente para cuerpos de agua dulce:

Cadmio: 0.6 mg/kg de sedimento.

Mercurio (inorgánico): 0.17 mg/kg de sedimento.
Comparando los valores descritos en la Tabla 2 con la normativa canadiense, podemos notar que
el máximo encontrado en los análisis para cadmio supera 6.3 veces el límite propuesto por ésta.
Mientras que para mercurio inorgánico los niveles máximos superarían 7.1 veces las guías
desarrolladas para la protección de vida silvestre en estos cuerpos de agua.
La Norma Oficial Mexicana NOM-147-SEMARNAT/SSA1-2004 establece criterios para
determinar lasconcentraciones de remediación de suelos contaminados por arsénico, bario,
berilio, cadmio, cromo hexavalente,mercurio, níquel, plata, plomo, selenio, talio o vanadio.
Utilizando la misma lógica e indicando que sólo para fines de este trabajo, considerando que todo
el grupo de valores descritos en la Tabla 2 son suelos sin una división entre cuencas altas bajas o
módulos, tenemos que para el caso de los compuestos de interés la NOM indica que en suelos de
uso agrícola/residencial/comercial los límites en Partes Por Millón (ppm o mg/kg) son:
12

Cadmio: 37.0 mg/kg de suelo.

Mercurio (inorgánico): 23.0 mg/kg de suelo.
De nueva cuenta, comparando los valores descritos en la Tabla 2con la normativa mexicana, el
máximo encontrado en los análisis tanto para cadmiocomo para mercurio no superan los límites
propuestos por NOM-147-SEMARNAT/SSA1-2004.
Sin embargo, regresando a las guías canadienses también hay una descripción para
concentraciones límites propuestas en términos de calidad para protección ambiental y humana
(http://ceqg-rcqe.ccme.ca/accesadoenero 2013) que indican los siguientes criterios para suelo:

Cadmio: 1.4 mg/kg de suelo.

Mercurio (inorgánico): 6.6 mg/kg de suelo.
De este modo, contrastando los valores descritos en la Tabla 2 con la normativa canadiense, el
máximo encontrado en los análisis para cadmio supera 2.7 veces el límite propuesto por ésta,
mientras que para mercurio inorgánico los niveles máximos encontrados no superarían los
lineamientos desarrollados establecidos en las guías de calidad para salud ambiental por este
medio.
13
Riesgos de exposición humana a contaminantes
La evaluación de riesgo en salud busca definir las probabilidades de que ocurra alguna alteración
en los seres vivos como producto de la exposición a xenobióticos. En este escenario, el peligro
por contaminantes del ambiente requiere reconocer las rutas meddiante las cuales los tóxicos se
ponen en contacto con la población humana.Según la Agencia para las Sustancias Tóxicas y el
Registro de Enfermedades perteneciente al Departamento de Salud Pública de los Estados Unidos
(ATSDR, 2007), se componen de cinco elementos: fuente de contaminación, medios
contaminados (transportes), puntos y vías de exposición y población receptora.
Contaminantes de interés. Para fines de este trabajo y sólo de manera preliminar nos
enfocaremos al cadmio (Cd) y elmercurio (Hg) presentes en los suelos y sedimentos del río
Grijalva.
Fuentes. En cuanto a las fuentes de contaminación, consideramos sólo a las fuentes primarias
(que afectan directamente al cuerpo de agua, ej. presencia de metales en el medio ambiente).
Medios. Para este trabajo los ambientales de mayor importancia para el transporte de los
contaminantes de la fuente a la población sonsuelo y sedimentos. El caso del agua es parte de un
estudio paralelo en otra sección del presente compilado. El suelo actual en las laderas del río
posiblemente será parte del futuro sedimento. Los sedimentos son elementos capaces de fijar
contaminantes, convirtiéndose así en fuentes secundarias de contaminación; sin embargo,
reflexionando respecto a la alta posibilidad de intercambio entre estos medios por la dinámica
entre suelo y sedimento, consideraremos ambos como una fuente primaria de exposición.
Puntos de exposición. Son aquellos lugares donde ocurre el contacto del hombre con el
contaminante. Por ejemplo, el suelo de áreas recreativas de los niños de las comunidades rurales
ribereñas del Grijalva. La concentración del contaminante en el punto de exposición es la
concentración que realmente importa, porque representa la concentración real a la cual se
encuentra expuesta la población.
Vías de exposición.La principal consideradapara suelo y sedimento es la oral. Aquí se toma en
cuenta la posibilidad de que pequeñas partículas suelo, polvo o sedimento seco podrían ser
inhalados o ingeridos.
14
Población receptora. Las mujeres en edad reproductiva (por el riesgo de una exposición durante
el embarazo) y los niños serían los sectores de la población en mayor riesgo. No obstante, todos
los individuos pueden sufrir daño por la exposición a tóxicos. Para que los contaminantes
generen efectos en la salud es necesaria la exposición a concentraciones tóxicas por un tiempo
determinado. Tiempo y cantidad son los factores que más influyen en la dosis y por ende en el
efecto. Entonces, éste puede hacerse evidente en cualquiera de los siguientes dos escenarios: 1)
exposición corta o aguda a concentraciones altas de contaminante; o 2) prolongadao crónicaa
menores concentraciones. Por lo tanto, al estudiar un sitio contaminado se requiere establecer los
niveles y el tiempo durante el cual la población esté expuesta.Laestimación del riesgo en salud
por exposición a metales pesados en sedimentos y suelo de comunidades rurales ribereñas del
Grijalva de los estados de Tabasco y Chiapas dentro del proyecto de “Gestión y estrategias de
manejo sustentable para el desarrollo regional en la cuenca hidrográfica transfronteriza
Grijalva”se divide entonces en dos partes: en primer término se trabaja bajo un esquema de rutas
de exposición y, una vez establecidas éstas, se presenta la información del escenario actual.
15
Escenario de riesgo: ruta de exposición
Figura1. Ruta de exposición.
En la Figura1 se esquematizala ruta que siguen los xenobióticos evaluados.Se aprecia claramente
que el eje del proceso se basa en establecer si los contaminantes metálicos presentes en el suelo y
en los sedimentos del río Grijalva son de potencial riesgo para la población humana habitante de
aquellas comunidades rurales en estrecho contacto con el cuerpo de agua.
16
Evaluación de riesgos de exposición humana
Para esta sección empleamos los datos obtenidos en los análisis cuyos resultados están
expresados en la Tabla 2 y considerando todas las muestras incluyendo los sedimentos como
suelo, el medio de interés del sitio contaminado.
Los procedimientos específicos para los cálculos y modelaciones matemáticas en la estimación
de la exposición son detallados en el Anexo 1.
Estimación determinística del riesgo
La Tabla 3 presenta los valores obtenidos para las estimaciones de los riesgos de exposición
humana a cadmio y mercurio presentes en los suelos evaluados de las riberas del río Grijalva.
Tabla 3.Estimación determinística del riesgo de exposición por ingesta de suelo en río
Grijalva.
Cd
Riesgo máximo
Adultos
< 1.0
Riesgo máximo
Niños
< 1.0
Hg
< 1.0
< 1.0
Puede advertirse que en la estimación determinística las concentraciones de cadmio y mercurio
en suelo representan riesgos mínimos tanto para la población adulta como para la infantil.
Estimación probabilísticadel riesgo
Mediante este procedimiento se evalúa la probabilidad de encontrar cocientes de riesgo mayores
de 1.0, así como la proporción de la población en esta circunstancia y por tanto este acercamiento
metodológico mejora la perspectiva de lo que sucedeen el escenario impactado.
17
La Tabla 4presenta los valores obtenidos para las estimaciones probabilísticas de los riesgos de
exposición humana a cadmio y mercurio presentes en los suelos evaluados de las riberas del
Grijalva.
Tabla 4. Estimación probabilística del riesgo por ingesta de suelo en río Grijalva.
CR > 1
Adultos
CR > 1
Niños
Cd
< 1.0 %
< 1.0 %
Hg
< 1.0 %
< 1.0 %
De acuerdo con los resultados, se aprecia que en la estimación probabilística las proporciones de
la población humana tanto adulta como infantil cuya exposición superaría las dosis de referencia
(límites de seguridad) son mucho menores a 1%. Basados en esto podemos decir que en
circunstancias actuales las concentraciones de cadmio y mercurio representanuna muy baja
posibilidad de generar un riesgo para la exposición humana y por tanto para la salud de las
poblaciones ribereñas.
18
Conclusiones
La evaluación de riesgos ambientales es una metodología que busca definir las probabilidades de
alguna alteración en los seres vivos como producto de la exposición a xenobióticos o
contaminantes.Este trabajo considera de manera preliminar sólo dos contaminantes, cadmio y
mercurio; sin embargo, el planteamiento global abarca la medición adicional de plomo y arsénico
en caso de compuestos metálicos y orgánicos persistentes (mayoritariamente pesticidas).
El procedimiento abordado toma dos métodos, el primero contrastando los valores de las
concentracionesdecadmio y mercurio con los lineamientos descritos por nuestro país; en el caso
de no existir un referente nacional, el siguiente paso es comparar con guías que operen para
alguna otra nación y sirva de pauta para establecer si en los sitios analizados hay algún riesgo
para el ambiente.
La Norma Oficial Mexicana NOM-147-SEMARNAT/SSA1-2004 establece criterios para
determinar lasconcentraciones de remediación de suelos contaminados por arsénico, bario,
berilio, cadmio, cromo hexavalente,mercurio, níquel, plata, plomo, selenio, talio y vanadio, pero
no hay uno para comparar si los metales pesados presentes en sedimentos son de peligro para el
ambiente, por lo que recurrimos a las Guías de Calidad Ambiental Canadienses o Canadian
EnvironmentalQualityGuidelines por sus siglas en inglés, enfocándonos en el apartado para
cuerpos de agua dulce.
Para suelos, las concentraciones de cadmio y mercurio no superan los niveles planteados por la
NOM; no obstante, si comparamos esos mismos elementos utilizando como referentes a las guías
canadienses encontramos queel primer mineralsupera los criterios planteados por los
lineamientos establecidos en las guías de calidad para salud ambiental por este medio.
Para el caso de sedimentos, no hay lineamientos nacionales en México que establezcan criterios
guía para las concentraciones de contaminantes ensedimentos, por lo que comparamos los
resultados en nuestros análisis sólo con las Guías de Calidad Ambiental Canadienses,
encontrando que tanto cadmiocomo mercuriosuperan los límites planteados, entendiendo la
posibilidad del desarrollo de efectos adversos en este medio.
19
Para el caso de las evaluaciones del riesgo por exposición a cadmio y mercurio del suelo para
poblaciones humanas, se les abordó según lametodología de identificación y evaluación de
riesgos para la salud en sitios contaminados de OPS (Díaz-Barriga 1999).
Se encontró que las concentraciones decadmio y mercurio en los suelos ribereños del Grijalva
representan riesgos de exposición mínimos para las poblaciones rurales de las zonas evaluadas.
De cambiar las condiciones actuales del entorno evaluado por un aumento de las concentraciones
ambientales de los metales valorados derivado del inicio o el incremento de las actividades
mineras en las entidades de Chiapas y Tabasco, el presente estudio servirá de referente para
establecer criterios guía de la calidad del ambiente previo a cualquier modificación e impactos
futuros a los ecosistemas.
Finalmente, además de los dos metales (cadmio y mercurio) evaluados en este trabajo de forma
preliminar, el proyecto global abarca la medición de arsénico y plomo, además de compuestos
orgánicos como pesticidas organocloradosy bifenilospoliclorados actualmente en proceso de
análisis por los laboratorios para continuar con la valoración de los riesgos ambientales y de salud
humana que tales concentraciones implican.
20
Referencias
Agency for Toxic Substances and Disease Registry.1999. Draft toxicological profile for mercury.
U.S. Department of Health and Human Services, Atlanta, Georgia, EstadosUnidos de
Norteamérica.
Agency for Toxic Substances and Disease Registry. 2007. Health assessment guidance manual.
Agency for Toxic Substances and Disease Registry. Atlanta, Georgia.
Agency for Toxic Substances and Disease Registry.2007a. Toxicological profile for lead.U.S.
Department of Health and Human Services, Atlanta, Georgia, EstadosUnidos de Norteamérica.
Agency for Toxic Substances and Disease Registry.2007b. Toxicological profile for arsenic.U.S.
Department of Health and Human Services, Atlanta, Georgia, EstadosUnidos de Norteamérica.
Agency for Toxic Substances and Disease Registry.2008. Draft toxicological profile for
cadmium. U.S. Department of Health and Human Services, Atlanta, Georgia, EstadosUnidos de
Norteamérica.512 p.
Canadian Council of Ministers of the Environment.1997. Canadian soil quality guidelines for the
protection of environmental and human health: arsenic. Recommended Canadian Soil.March,
1999, Winnipeg, Canadá.
Canadian Council of Ministers of the Environment.1999a. Canadian soil quality guidelines for
the protection of environmental and human health: cadmium. Recommended Canadian
Soil.March, 1999, Winnipeg, Canadá.
Canadian Council of Ministers of the Environment.1999b. Canadian soil quality guidelines for
the protection of environmental and human health: lead. Recommended Canadian Soil.March,
1999, Winnipeg, Canadá.
Canadian Council of Ministers of the Environment. 1999c. Canadian soil quality guidelines for
the protection of environmental and human health: mercury. Recommended Canadian Soil.
March, 1999, Winnipeg, Canadá.
21
Díaz-Barriga, F. 1999. Metodología de identificación y evaluación de riesgos para la salud en
sitios contaminados.
Dudka, S. y W.P. Miller (1999). Permissible concentrations of arsenic and lead in soils based on
risk assessment.Water, Air, & Soil Pollution 113(1):127-132.
Environmental Protection Agency.1996. Method 3052. Microwave assisted acid digestion of
siliceous and organically based matrices. EnvironmentalProtection Agency, Estados Unidos de
Norteamérica.
EnviromentalProtection Agency.1998.Method 6020A. Inductively coupled plasma-mass
spectrometry. EnvironmentalProtection Agency,Estados Unidos de Norteamérica.
Espinoza E., M. A.Armienta, O. Cruz,A. Aguayo y N. Ceniceros. 2009. Geochemical distribution
of arsenic, cadmium, lead and zinc in river sediments affected by tailings in Zimapán, a historical
polymetalic mining zone of México. Environmental Geology (2009), 58:1467-1477.
García, A.G. y E. F. Kauffer. 2011.Las cuencas compartidas entre México, Guatemala y Belice:
Un acercamiento a su delimitación y problemática general. (45), pp.131-161.
NormaOficial Mexicana NOM-147-SEMARNAT/SSA1-2004, Criterios para determinar las
concentraciones de remediación de suelos contaminados por arsénico, bario, berilio, cadmio,
cromo hexavalente, mercurio, níquel, plata, plomo, selenio, talio y/o vanadio.
Pérez, L., A. Moreno y J., González. 1995. Influencia de la fracción arcilla y arena en el
contenido y disponibilidad de metales pesados en el suelo. Edafología, Sociedad Española de la
Ciencia del Suelo (1), pp. 83-89.
Rubio G., H. y C. Triana R. 2006.Gestión integrada de crecientes. Caso de estudio. México: Río
Grijalva. Organización Metereológica Mundial. Global WaterPartnership, México.
Ruello, M., D. Sani, M. Sileno y G. Fava. 2011. Persistence of heavy metals in river. Chemistry
and Ecology.Vol. 27, supplement, February 2011, 13-19.
22
Singh, A., S. Hasnain y D. Banerjee. 1990. Grain size and geochemical partitioning of heavy
metals in sediments of the Damodar River –a tributary of the lower Ganga, India.
EnvironmentalGeologyVol 39 (01). pp. 90-98.
Vázquez, F., T. Florville, M. Herrera y L. Díaz de León. 2008. Metales pesados en tejido
muscular del bagre Ariopsisfelis en el sur del golfo de México (2001-2004). (Spanish). Lat. Am.
J. Acuat. Res. 36(2), pp.223-233.
Referencias electrónicas
Canadian EnvironmentalQualityGuidelines[en línea]. Disponible en: http://ceqg-rcqe.ccme.ca/
[accedido enero 2013].
Capella, V. 2009. Capítulo 11.Modelación de los escurriemientos y niveles provocados por el
evento de 2007 y de los correspondientes a las soluciones propuestas en los ríos y lagunas
alrededor de Villahermosa. En Comisión Nacional del Agua.2009. Plan Hídrico Integral de
Tabasco. [en línea]. Disponible en:
ftp://ftp.conagua.gob.mx/SISI1610100047509/Cap10_Modelacion1D.pdf [Accedido noviembre
21,2012].
Comisión Pastoral Paz y Ecología, C.P.P. y E. 2010. Situación actual de los ríos Tzalá y
Quivichil en el área de influencia de la Mina Marlin, ubicada en los municipios de San Miguel
Ixtahuacán y Sipacapa, Diócesis de San Marcos, Departamento de San Marcos, Guatemala.
Disponible en:
http://goldcorpoutofguatemala.files.wordpress.com/2010/07/tercer20informe20anual20del20mon
itoreo.pdf [accedido noviembre 12, 2012].
Enviromental Protection Agency. 2012. Basic Information | Risk Assessment Portal | US EPA
[Internet]. [En línea], disponible en: http://epa.gov/riskassessment/basicinformation.htm#arisk
[accedido 6 marzo 2012].
E-Tech International. 2010. Evaluation of predicted and actual water quality conditions at the
Marlin Mine, Guatemala. Informe Técnico [en línea]. [Citado: 3 Oct 2012]. Disponible en:
http://www.etechinternational.org/082010guatemala/MarlinReport_Final_English.pdf.
23
Gobierno del Estado de Chiapas. Chiapas es inversión. Sección Radiografía Económica. Sectores
Económicos: Minería. [Internet]. [En línea], disponible en:
http://www.chiapastrade.com.mx/radiografia_economica/mineria.htm. [accedido17 abril 2012].
Higueras, P., R. Oyarzun y H. Maturana (2012). Minería y toxicología [Internet]. [En línea],
disponible en: http://www.uclm.es/users/higueras/mam/Mineria_Toxicidad4.htm [accedido 6
marzo 2012].
Instituto de Agricultura, Recursos Naturales y Ambiente. 2008. Perfil ambiental de Guatemala
2008. Capítulo 3.8. Minería en Guatemala: un análisis socioecológico. [Internet][en línea].
Disponible en:
Instituto Nacional de Ecología.2000. Diagnóstico del mercurio en México. Disponible en:
http://www.ine.gob.mx/descargas/sqre/Diagnostico_hg_mx_2002.pdf [accedido marzo 1, 2012].
Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales.2010. Registro de emisiones y transferencias
de contaminantes RETC-Chiapas [Internet]. [En línea], disponible en:
http://app1.semarnat.gob.mx/retc/retc10pre/retc10/consulta.php?enfe=07&anio=2010&tipb=0.
[accedido6 marzo 2012].
Secretaría de Hacienda.2003. Programa Nacional de Desarrollo Minero 2001-2006. Diario
Oficial de la Federación 24/11/2003. [Internet]. [En línea], disponible en:
http://www.economia.gob.mx/files/transparencia/PRG4.pdf. [accedido 16 abril 2012].
Secretaría de Hacienda.2010. Cuentas públicas del Gobierno del Estado de Chiapas. Sección
Panorama económico, pág. 3 [Internet]. [En línea], disponible en:
http://www.haciendachiapas.gob.mx/Contenido/Rendicion_de_Cuentas/Informacion/Cuentas_Pu
blicas/Cuenta%20Publica%202010/PDF10/TomoI/PDF_PanorEco.pdf. [accedido16 abril 2012].
Cartas geoquímicas citadas:
Servicio Geológico Mexicano. 2004a. Carta geoquímica por arsénico, Hoja Frontera E15-5,
Tabasco y Campeche.
24
Servicio Geológico Mexicano. 2005a. Carta geoquímica por arsénico, Hoja Huixtla D15-2,
Chiapas.
Servicio Geológico Mexicano. 2005b. Carta geoquímica por arsénico, Hoja Tuxtla E15-11,
Chiapas y Oaxaca.
Servicio Geológico Mexicano. 2005c. Carta geoquímica por arsénico, Hoja Villahermosa
,Tabasco, Veracruz, Chiapas y Oaxaca.
Servicio Geológico Mexicano. 2004b. Carta geoquímica por plomo, Hoja Frontera E15-5,
Tabasco y Campeche.
Servicio Geológico Mexicano. 2005d. Carta geoquímica por plomo, Hoja Huixtla D15-2,
Chiapas.
Servicio Geológico Mexicano. 2005e. Carta geoquímica por plomo, Hoja Tutxla E15-11,
Chiapas y Oaxaca.
Servicio Geológico Mexicano. 2005f. Carta geoquímica por plomo, Hoja Villahermosa ,Tabasco,
Veracruz, Chiapas y Oaxaca.
25
Agradecimientos
Esta publicación ha sido posible gracias al apoyo del Fondo Institucional de Fomento Regional
para el Desarrollo Científico, Tecnológico y de Innovación (FORDECyT) del Consejo Nacional
de Ciencia y Tecnología (CONACyT) mediante el convenio 143303: “Gestión y estrategias de
manejo sustentable para el desarrollo regional en la cuenca hidrográfica transfronteriza Grijalva”,
apoyado por fondos concurrentes de la Secretaría de Recursos Naturales y Protección Ambiental
(SERNAPAM) del estado de Tabasco.
26
ANEXO 1
ESTIMACIÓN DE LA EXPOSICIÓN
Método determinístico
Es importante establecer tres dosis:la MÍNIMA de concentración ambiental del contaminante en el
medio seleccionado; laMÁXIMAy la PROMEDIO, utilizando medidas como la media aritmética.A
continuación se presentaun ejemplo tomado del Manual de riesgos en salud por la exposición a
residuos peligrosos de la Agencia para las Sustancias Tóxicas y el Registro de Enfermedades
(traducción en español).
Parámetros para la estimación de la exposición
Conc. x TI
Dosis (mg/kg/día) = --------------------- x FE
PC
Dosis exposición estimada
Conc. concentración del contaminante en el medio ambiental seleccionado
TI
tasa de ingestión diaria de agua = 1 litro
niño
2 litros adulto
PC
peso corporal = 10 kg infante, 14 kg niño (3-6 años) o70 kg adulto.
FE
factor de exposición; incluye datos de biodisponibilidad, absorción y
temporalidad que pueden provenir de la literatura científica y del
estudio efectuado en el sitio.
27
Método probabilístico
Se aplicó la simulación Monte Carlo (MC),técnica cuantitativa que hace uso de la probabilidad
para imitar, mediante modelos matemáticos, el comportamiento aleatorio de fenómenos (procesos
o eventos) reales. La clave consiste en crear un patrónglobal del proceso a analizar, identificando
aquellas variables cuyo comportamiento aleatorio determina al fenómeno. Una vez identificados
dichos parámetros,se practica un ensayo que consiste en (1) generar (con ayuda de la
computadora) muestras aleatorias (valores) para cada uno; y (2) analizar el comportamiento del
sistema ante los valores generados. Tras repetir “n” veces el experimento, se dispone de “n”
observaciones acerca del comportamiento del modelo, que serán de utilidad para entender el
funcionamiento del mismo. El análisis será más preciso cuanto mayor sea el número de “n”.Los
programas computacionales permiten desarrollar un gran número de repeticiones (del orden de
los miles de operaciones), lo cualsimplifica este proceso.
La ecuación general para calcular dosis de exposición es la siguiente.
Dosis (mg/kg-día) = Conc x TI .x FE
PC
Usando el método probabilístico, cada parámetro de la ecuación estará definido como variables
aleatorias con una distribución probabilística. La Figura A1 esquematiza el cálculo de la dosis de
exposición utilizando Monte Carlo.
28
Figura A1. Estimación probabilística de la dosis de exposición.
La etapa fundamental en este método es identificar las distribuciones probabilísticas que definen
cada variable en las ecuaciones (parámetros como la concentración del contaminante, ingesta,
peso corporal, etcétera).
La simulación Monte Carlo se realiza por medio de programas computacionales.Actualmente
existen paquetes comerciales que facilitan el proceso (CrystalBall, @RISK, DLP, Risk Software).
El utilizadodebecontar con un procedimiento para ajustar los valores a las distribuciones
probabilísticas;en caso de que el software no cuente con esta opción, se puede auxiliar con
programas de análisis estadísticos para esta finalidad.
En cuanto a las tasas de ingesta, el peso corporal de los individuos y las otras consideraciones de
la exposición se utilizó el Manual de factores de exposición de la EnviromentalProtection Agency
(EPA 2002, EPA 1997).
Una vez definidoslos parámetros de las ecuaciones, se procede a la primera iteración del
modelo,la cual representa una combinación específica de valores de cada parámetro, y realizarlan
veces es modelar o, dicho en otras palabras, construir la simulación por Monte Carlo.
29
Caracterización probabilística del riesgo nocancerígeno:
La evaluación probabilística del riesgo no cancerígeno se realiza mediante la simulación Monte
Carlo, utilizando las mismas fórmulas de la estimación del riesgo usadas por el método puntual
(determinístico):
Conc. x TI
1.
2.
Dosis (mg/kg/día) = --------------------- x FE
PC
Dosis absorbida
Cociente de riesgo = ---------------------------------Dosis de referencia
Después de haber estimado la exposición, tendremos un intervalo de las dosis en la población
indicada.El paso siguiente es dividir la dosis estimada entre la de referencia o la de riesgo
mínimo.
La cuantificación del riesgo por el método probabilístico generará un intervalo de valores
expresado como una distribución de probabilidad.
30
Parámetros utilizados en la estimación de riesgo por metales pesados en suelos del río
Grijalva
A continuación los parámetros utilizados en la estimación del riesgo por exposición a metales en
suelos del río Grijalva.
Parámetro
Distribución Mínimo Máximo Media
3.83
0.21
DE
Concentración del Cd en suelo (C1), mg/ Kg
Lognormal
0.19
Factor de exposición suelo
Constante
Ingesta de suelo, mg/día
Triangular
Peso corporal adultos kg
Lognormal
70.00
7.0
Peso corporal infantes kg
Lognormal
10.00
4.0
RFD Cd ORAL mg/kg-día
Constante
0.001
1
100
400
350
Significante proteinuria EPA IRIS
Parámetro
Distribución Mínimo Máximo Media
Concentración del Hg en suelo (C1), mg/ kg
Lognormal
Factor de exposición suelo
Constante
Ingesta de suelo mg/día
Triangular
Peso corporal adultos kg
Lognormal
70.00
7.0
Peso corporal infantes kg
Lognormal
10.00
4.0
MRL Hg ORAL mg/kg-día
Constante
0.0003
Efectos en neurodesarrollo ATSDR 1999
0.06
1.21
0.33
DE
0.67
1
100
400
350
31
Referencias bibliográficas:
Agency for Toxic Substances and Disease Registry.1999. Toxicological profile for mercury.
EPA IRIS: http://www.epa.gov/iris/ consultada enero 2013
Enviromental Protection Agency. 1997. Exposure factors handbook.U.S. Environmental
Protection Agency Washington, D.C. EPA/600/P-95/002fa August.
Enviromental Protection Agency. 2002. Child-Specific Exposure Factors Handbook. U.S.
Environmental
Protection
Report.September.
Agency
Washington,
D.C.
EPA-600-P-00-002b.
Interim