02-0401 - Cuenca Grijalva

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INFORME PARCIAL 2:
ESTIMACIÓN DEL RIESGO EN SALUD POR EXPOSICIÓN A METALES
PESADOS EN SEDIMENTOS Y SUELO DE COMUNIDADES RURALES
RIBEREÑAS DEL GRIJALVA EN LOS ESTADOS DE TABASCO Y
CHIAPAS.
FORDECYT 143303
Dr. Arturo Torres Dosal
[email protected]
[email protected]
2013
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ESTIMACIÓN DE 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 Ingenierías. Universidad de Ciencias y
Artes de Chiapas.
[email protected]
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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 las
cuencas media y baja de dicho río, la existencia de extensiones de desarrollo minero en
Guatemala y una incipiente actividad minera en Chiapas conducen a la necesidad de
generar estudios de línea base que evalúen la situación actual de concentraciones
ambientales de metales pesados, comparándolas con índices de calidad ambiental de
normas nacionales o internacionales y 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 del río en comunidades del Río Grijalva en los Estados de
Chiapas y Tabasco en México. Se colectaron muestras de suelo y sedimento en las
subcuencas alta, media y baja. Para realizar la evaluación del riesgo de exposición se
adoptó la 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 y la misma condición se encontró para las
concentraciones máximas de Cd y Hg evaluadas en sedimentos. Para el caso de
exposición humana, no se encontraron 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 para el ambiente y la salud humana.
PALABRAS CLAVE: Riesgo, sureste mexicano, cadmio y mercurio.
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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. La cuenca se puede dividir en
cuenca 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 cuenca baja está localizada entre la
Sierra del Norte de Chiapas y la Llanura Costera del Golfo de México, ocupada en su
mayoría por 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 (metales) de
yacimientos geológicos superficiales (minería a cielo abierto) y subterráneos. Es
considerada una industria de alto riesgo por los impactos ambientales que genera,
debido al uso irracional y contaminación de recursos naturales (COPAE, 2010). Un
ejemplo es la Mina Marlin, ubicada en la cuenca del Río Cuilco, contraparte del Río
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 de esta mina.
En el año 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 2010,
recomendó a la compañía minera Montana Exploradora subsidiaria de Gold Corporation
, retomar la realización de monitoreo geoquímicos trimestrales en suelos, sedimentos y
agua. Diversas 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
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este país, ha sido descuidada debido a la escasez de recursos y 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
ambiental de las aguas disponible para el río Cuilco sugiere que los impactos
ambientales no eran importantes en el año 2010, sin embargo diversas entidades y
autores reportan valores de As y Pb elevados en ríos tributarios, tales como los ríos
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- podemos mencionar que aun cuando
en Chiapas la estructura económica del sector minero es pequeña (1.4% de crecimiento
durante 2010, según Secretaría de Hacienda, 2010) se han otorgado entre los años
2000-2009, 64 concesiones de exploración y 38 concesiones 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 ello enmarcado en un
programa de desarrollo que indica que en Chiapas existe 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 a
ésta. 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 hábitat en 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, reseñan por
ejemplo, concentraciones de As en sedimentos de las riberas del río, que alcanzan
concentraciones de 120 mg/kg de sedimento, en la Zona Mineralizada de Motozintla
(cuenca alta del Río Grijalva); mientras que para Pb se muestran concentraciones de
hasta 349 mg/kg en la misma zona (SGM, 2004a y b; SGM, 2005a, b, c, d, e y f). Los
metales pesados y metaloides As, Cd, Hg y Pb pueden ser removidos de sus depósitos
naturales y ser dispersados al entorno por estar asociados a minerales metálicos, o
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usados tanto en actividades mineras (Higueras et al., 2012) como en una amplia gama
de actividades productivas (INE 2000; SEMARNAT 2010). Estos elementos 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 para los sistemas ecológicos como resultado de la
exposición a un factor de estrés, que puede ser cualquier entidad física, química o
biológica que logre inducir una respuesta 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) que existe entre las personas o el receptor
ecológico y el medio ambiente contaminado (EPA, 2012).
Dadas las características tóxicas de los metales pesados se han establecido valores de
concentración de referencia para calidad ambiental en suelos, con el fin de asegurar la
protección a la salud de los seres humanos (CCME, 1999a, 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 menor a las descritas en las guías (CCME, 1997; CCME,
1999a, 1999b y 1999c).
En la normativa ambiental mexicana se tienen valores índices de calidad de suelo
estipulados
en
la
NOM-147-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 de los índices de calidad ambiental. 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.
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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, que son 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 Río Grijalva, la existencia de
cuatro zonas de presa (distribuidas entre cuencas alta y media) y áreas lagunares
(principalmente en la cuenca 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 evaluación del riesgo de exposición de estas comunidades
permitiría caracterizar la naturaleza y el alcance del riesgo, analizando la frecuencia y
magnitud actuales de las exposiciones. Este método de evaluación podría servirá para
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 proponen 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 su nivel de riesgo, y poder así
proseguir con el diseño de un plan de restauración (Díaz-Barriga, 1999).
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MATERIALES Y MÉTODOS
Recolección de Datos:
Los datos están conformados por los valores de concentración de Cd y Hg de muestras
de suelo y sedimento tomadas en zonas accesibles de las riberas del Río Grijalva,
adyacentes a comunidades rurales.
Se recolectar 74 muestras de suelo y Sedimento de los márgenes del río Grijalva, la
subcuenca en el territorio mexicano se dividió en 3 partes:

Cuenca Alta o Módulo I en la zona de Motozinta en 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 muestras de suelo y sedimentos de las riberas
del Río 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: cuencas alta, media y baja (Rubio y Triana, 2006). El
esfuerzo de muestreo depende del área de estudio en cada subcuenca (Tabla 1).
Las muestras de sedimento se tomaron en las orillas del río, mientras que las muestras
de suelo se tomarán 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 entre
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0 y 5 cm de la superficie. La cantidad de muestras para cada subcuenca dependerá de
las condiciones de accesibilidad a las zonas de interés.
(AQUÍ TABLA 1)
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.
Análisis de Muestras
Las muestras fueron 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). Las concentraciones de metales se analizaron por
espectrometría 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 se
usaron soluciones estándar, blancos, análisis por triplicado, material de referencia
certificado National institute of Standards and Technology (NIST) para sediento
denominado Buffalo River Sediment 8704 con porcentajes de recuperación entre 90110 %.
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CONTAMINANTES EN EL RÍO GRIJALVA
Se analizaron por Espectrometría de Absorción Atómica a 74 muestras de suelo y
sedimento tomadas en los márgenes a lo largo del Río Grijalva durante los meses de
Junio-Julio del 2012. Debido a la dinámica ambiental muy variable en las zonas de
muestreo y para fines del presente estudio se consideraron el total de las muestras
como suelo contaminado o bien como sedimento y se realizaron los análisis de riesgo
como un solo 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 etapas de mayor
caudal en el cuerpo de agua.
Por tanto, la Tabla 2 muestra de manera general las concentraciones de Cadmio y
Mercurio que se obtuvieron para el total de las muestras en las que se incluyen los
Módulos de muestreo I al III.
(AQUÍ TABLA 2)
Las muestras fueron recolectadas de forma manual con paleta de plástico y colocados
en contenedores plásticos nuevos, mantenidos en refrigeración a 4°C durante el
traslado al laboratorio donde fueron guardados hasta el momento del análisis químico.
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. Cada uno de los suelos- sedimentos fueron
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). Las concentraciones de metales se analizaron por Espectrometría de Absorción
Atómica (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).
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EVALUACIÓN PRELIMINAR DE RIESGOS
Riesgos Ambientales
Para valorar las concentraciones medidas por nuestros análisis se deben comparar con
guías ambientales. Para fines de este trabajo, consideraremos todo el grupo de valores
como sedimentos y sin que hasta el momento haya una división entre Cuencas altas
bajas o Módulos.
En nuestro país no tenemos lineamientos ambientales para sedimentos por lo que en
principio no se tendrían referentes para valorar el riesgo al ambiente por las
concentraciones encontradas; sin embargo, la alternativa que se toma es utilizar
aquellos lineamientos descritos por otros países desarrollados para la protección del
ambiente y de la salud humana, tal es el caso de las Guías de Calidad Ambiental
Canadienses o Canadian Environmental Quality Guidelines por sus siglas en inglés
(http://ceqg-rcqe.ccme.ca/ accesado Enero 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.
Tomando los valores encontrados descritos en la Tabla 2 y comparándolo con la
normativa Canadiense, podemos notar que el valor máximo encontrado en los análisis
para Cadmio, supera 6.3 veces el límite propuesto por las guías canadienses. Mientras
que para Mercurio inorgánico los niveles máximos encontrados superarían más de 7.1
veces las guías desarrolladas para la protección de vida silvestre en estos cuerpos de
agua.
Para el caso de los suelos, si hay una Normativa Mexicana, en este caso operaría la
Norma Oficial Mexicana NOM-147-SEMARNAT/SSA1-2004, que establece 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.
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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 y sin que hasta el
momento haya 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:

Cadmio: 37.0 mg/kg de suelo.

Mercurio (inorgánico): 23.0 mg/kg de suelo.
De nueva cuenta, comparando los valores encontrados descritos en la Tabla 2 con la
Normativa Mexicana, podemos notar que el valor máximo encontrado en los análisis
tanto para Cadmio como para Mercurio No Superan los límites propuestos por NOM147-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/ accesado Enero 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 encontrados descritos en la Tabla 2 con la
normativa Canadiense, podemos notar que el valor máximo encontrado en los análisis
para Cadmio, supera 2.7 veces el límite propuesto por las guías canadienses, mientras
que para Mercurio inorgánico los niveles máximos encontrados no superarían los
lineamientos desarrollados establecidas en las guías de calidad para salud ambiental
por este medio.
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Riesgos de Exposición Humana a Contaminantes
La evaluación de riesgo en salud es una metodología que busca definir las
probabilidades de que ocurra alguna alteración en los seres vivos como producto de la
exposición a xenobióticos. En este escenario, el riesgo en salud por la exposición a
contaminantes del ambiente, requiere ante todo de reconocer las rutas a través de 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), las rutas de
exposición se componen de cinco elementos: fuente de contaminación, medios
contaminados (medios de transporte), puntos de exposición, vías de exposición y
población receptora.
Contaminantes de interés. Para fines de este trabajo y sólo de manera preliminar nos
enfocaremos a Cadmio (Cd) y Mercurio (Hg) presentes en los suelos y sedimentos del
río Grijalva.
Fuentes. En cuanto a las fuentes de contaminación, y para los objetos de este trabajo,
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 medios ambientales de mayor importancia para el
transporte de los contaminantes de la fuente a la población, son para fines de este
trabajo: suelo y sedimentos. Para el caso del agua, ese medio en particular está
considerado como parte de otro estudio paralelo que se discute en otra sección del
presente compilado. El suelo actual en las laderas del río y que posiblemente será parte
del futuro sedimento. Los sedimentos, son elementos capaces de fijar contaminantes
convirtiéndose así, en fuentes secundarias de
contaminación;
sin embargo,
considerando la alta posibilidad de intercambio entre estos medios derivado de la fuerte
dinámica e intercambio 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 habitantes de
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las comunidades rurales ribereñas del Grijalva. La concentración del contaminante en el
punto de exposición es la concentración que realmente importa, ya que representa la
concentración real a la cual se encuentra expuesta la población.
Vías de Exposición. La principal vía de consideraremos para suelo y sedimento es la
oral. Aquí se toma en cuenta la posibilidad que pequeñas partículas suelo, polvo y/o
sedimento seco podrían ser inhalados o ingeridos.
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, en una generalización, todos los individuos pueden sufrir
daño por la exposición a tóxicos. Para que los contaminantes generen efectos en salud
es necesaria la exposición de la población 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, el efecto en salud puede hacerse evidente en cualquiera
de los siguientes dos escenarios de exposición: 1) exposición corta o aguda, a
concentraciones altas de contaminante; o 2) exposiciones prolongadas o crónicas a
menores concentraciones de contaminante. Por lo tanto, al estudiar un sitio
contaminado se requiere establecer los niveles de contaminación y el tiempo durante el
cual la población esté expuesta a dicha contaminación.
La Estimación 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.
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Escenario de Riesgo: Ruta de Exposición
(AQUÍ FIGURA 1)
En la Figura1 se esquematiza de forma muy breve la ruta que siguen los xenobióticos
evaluados. En ella 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.
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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.
(AQUÍ TABLA 3)
Puede advertirse que en la Estimación Determinística, las concentraciones de Cadmio y
las de Mercurio en suelo representan riesgos mínimos tanto para la población adulta
como para la población infantil.
Estimación Probabilística del Riesgo
Se realizó la estimación probabilística de los Riesgos de Exposición Humana a los
metales de interés, en este procedimiento se evalúa la probabilidad de encontrar
Cocientes de Riesgo mayores de 1.0, así como la proporción de la población que se
encontrase en esta circunstancia y por tanto este acercamiento metodológico mejora la
perspectiva de lo que está sucediendo en el escenario impactado.
La Tabla 4 presenta 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 río Grijalva.
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(AQUÍ TABLA 4)
De acuerdo con los resultados arriba indicados, se aprecia que en la Estimación
probabilística la proporción 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 este resultado podemos decir que en circunstancias actuales las
concentraciones de Cadmio y Mercurio representan una muy baja posibilidad de
generar un riesgo para la exposición humana y por tanto para la salud de las
poblaciones ribereñas.
CONCLUSIONES
La evaluación de riesgos ambientales es una metodología que busca definir las
probabilidades de que ocurra alguna alteración en los seres vivos como producto de la
exposición a xenobióticos o contaminantes. Para fines de este trabajo se consideraron
de manera preliminar solo dos contaminantes, Cadmio y Mercurio; sin embargo, hay
que dejar claro que el planteamiento global abarca la medición adicional de Plomo y
Arsénico en caso de compuestos metálicos y de Compuestos Orgánicos Persistentes
(mayoritariamente pesticidas).
El procedimiento abordado para este trabajo toma dos procedimientos metodológicos,
en el primero se contrastan los valores de las concentraciones ambientales de Cadmio
y Mercurio con los lineamientos descritos por Nuestro País, en el caso de no existir un
referente nacional, el siguiente paso es comparar con otras Guías que operen para
algún otro país y que sirva de pauta para establecer si en los sitios analizados hay
algún riesgo para el ambiente.
Para México, existe un lineamiento que es la Norma Oficial Mexicana NOM-147SEMARNAT/SSA1-2004, que establece 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. Pero en cambio
no hay un criterio para comparar si los metales pesados presentes en sedimentos son
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de peligro para el ambiente por lo que recurrimos a las Guías de Calidad Ambiental
Canadienses o Canadian Environmental Quality Guidelines 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 Normativa Mexicana; no obstante, si comparamos esos mismos
elementos utilizando como referentes a las Guías Canadienses encontramos que
Cadmio supera 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 en sedimentos,
por lo que comparamos los resultados en nuestros análisis sólo con las Guías de
Calidad Ambiental Canadienses, encontrando que tanto Cadmio como Mercurio
superan los límites planteados, entendiendo sí la posibilidad del desarrollo de efectos
adversos al ambiente por estos contaminantes en este medio.
Para el caso de las evaluaciones del riesgo por exposición a Cadmio y Mercurio del
suelo para poblaciones humanas, se realizaron los abordajes planteados por la.
Metodología de identificación y evaluación de riesgos para la salud en sitios
contaminados de OPS, Díaz-Barriga, F., 1999.
Se encontró que las concentraciones de Cadmio y Mercurio presentes actualmente en
los suelos ribereños del Grijalva, representan riesgos de exposición mínimos para las
poblaciones rurales habitantes 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 hay que reiterar que además de los dos metales (Cadmio y Mercurio)
evaluados en este trabajo de forma preliminar, el proyecto global abarca la medición de
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otros elementos como el Arsénico y el Plomo, además de compuestos orgánicos como
Pesticidas Organoclorados y Bifenilos Policlorados que actualmente están en proceso
de análisis por parte de los laboratorios para continuar con la valoración de los riesgos
ambientales y de salud humana que tales concentraciones implican.
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) a través del 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.
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REFERENCIAS CITADAS
Agency for Toxic Substances and Disease Registry, ATSDR (1999). Draft Toxicological
Profile for Mercury. U.S. Department of Health and Human Services, Atlanta, Georgia,
Estados Unidos de Norteamérica. 676 p.
ATSDR. 2007. Health Assessment Guidance Manual. Agency for Toxic Substances and
Disease Registry. Atlanta, Georgia.
Agency for Toxic Substances and Disease Registry, ATSDR (2007a). Toxicological
Profile for Lead. U.S. Department of Health and Human Services, Atlanta, Georgia,
Estados Unidos de Norteamérica. 584 p.
Agency for Toxic Substances and Disease Registry, ATSDR (2007b). Toxicological
Profile for Arsenic. U.S. Department of Health and Human Services, Atlanta, Georgia,
Estados Unidos de Norteamérica. 559 p.
Agency for Toxic Substances and Disease Registry, ATSDR (2008). Draft Toxicological
Profile for Cadmium. U.S. Department of Health and Human Services, Atlanta, Georgia,
Estados Unidos de Norteamérica. 512 p.
Canadian Council of Ministers of the Environment, CCME (1997). Canadian Soil Quality
Guidelines for the Protection of Environmental and Human Health: Arsenic.
Recommended Canadian Soil. March, 1999, Winnipeg, Canadá. 7 pág.
Canadian Council of Ministers of the Environment, CCME (1999a). Canadian Soil
Quality Guidelines for the Protection of Environmental and Human Health: Cadmium.
Recommended Canadian Soil. March, 1999, Winnipeg, Canadá. 10 pág.
Canadian Council of Ministers of the Environment, CCME (1999b). Canadian Soil
Quality Guidelines for the Protection of Environmental and Human Health: Lead.
Recommended Canadian Soil. March, 1999, Winnipeg, Canadá. 10 pág.
21
Canadian Council of Ministers of the Environment, CCME (1999c). Canadian Soil
Quality Guidelines for the Protection of Environmental and Human Health: Mercury.
Recommended Canadian Soil. March, 1999, Winnipeg, Canadá. 9 pág.
Díaz-Barriga, F., 1999. Metodología de identificación y evaluación de riesgos para la
salud en sitios contaminados.
Dudka, S. y Miller, W.P. (1999). Permissible Concentrations of Arsenic and Lead in Soils
Based on Risk Assessment. Water, Air, & Soil Pollution, 113(1):127–132.
Enviromental Protection Agency, EPA (1996). Method 3052. Microwave assisted Acid
Digestion of Siliceous and organically based matrices. Estados Unidos de Norteamérica.
Enviromental Protection Agency, EPA (1998). Method 6020A. Inductively Coupled
Plasma- Mass Spectrometry. Estados Unidos de Norteamérica.
Espinoza E., M. Armienta, Cruz O., Aguayo A. 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. & Kauffer, E.F., 2011. Las cuencas compartidas entre México, Guatemala
y Belice: Un acercamiento a su delimitación y problemática general. Frontera Norte,
(45), pp.131-161.
NORMA Oficial 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., Moreno, A. 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 Triana R., C. (2006). Gestión Integrada de Crecientes, Caso de Estudio
México: Río Grijalva. Organización Metereológica Mundial. Global Water Partnership,
México.
22
Ruello, M., Sani, D., Sileno, M. y G. Fava. 2011. Persistence of heavy metals in river.
Chemistry and Ecology. Vol. 27, Supplement, February 2011, 13–19.
Singh, A., Hasnain, S. 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.
Environmental Geology. Vol 39 (01). pp. 90-98.
Vázquez, F., Florville, T., Herrera, M. y L. Díaz de León. (2008). Metales pesados en
tejido muscular del bagre Ariopsis felis en el sur del golfo de México (2001-2004).
(Spanish). Lat. Am. J. Acuat. Res. 36(2), pp.223-233.
Referencias electrónicas
Canadian Environmental Quality Guidelines [en línea]. Disponible en: http://ceqgrcqe.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, CONAGUA
(2009). Plan Hídrico Integral de Tabasco. [en línea]. Disponible en:
ftp://ftp.conagua.gob.mx/SISI1610100047509/Cap10_Modelacion1D.pdf [Accedido
noviembre 21,2012].
COPAE, C.P.P. y E., 2010. San Marcos, Guatemala: Diócesis 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, Departamento de San Marcos,
Guatemala,de San Marcos. Disponible en:
http://goldcorpoutofguatemala.files.wordpress.com/2010/07/tercer20informe20anual20d
el20monitoreo.pdf [Accedido noviembre 12, 2012].
Enviromental Protection Agency, EPA (2012). Basic Information | Risk Assessment
Portal | US EPA [Internet]. [En línea], disponible en:
http://epa.gov/riskassessment/basicinformation.htm#arisk [Accedido 6 marzo 2012].
23
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
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. [Accedido 17 abril
2012].
Higueras, P., Oyarzun, R. y Maturana, H. (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, IARNA (2008). Perfil ambiental
de Guatemala 2008. Capítulo 3.8. Minería en Guatemala: un análisis socioecológico.
[Internet][en línea]. Disponible en:
Instituto Nacional de Ecología, INE (2000). Diagnóstico del Mercurio en México.
Disponible en: http://www.ine.gob.mx/descargas/sqre/Diagnostico_hg_mx_2002.pdf
[Accedido marzo 1, 2012].
SEMARNAT (2010). Registro de Emisiones y Transferencias de Contaminantes RETCChiapas [Internet]. [En línea], disponible en:
http://app1.semarnat.gob.mx/retc/retc10pre/retc10/consulta.php?enfe=07&anio=2010&ti
pb=0. [Accedido 6 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 Chiapas.
Sección Panorama económico, pág. 3 [Internet]. [En línea], disponible en:
http://www.haciendachiapas.gob.mx/Contenido/Rendicion_de_Cuentas/Informacion/Cue
24
ntas_Publicas/Cuenta%20Publica%202010/PDF10/TomoI/PDF_PanorEco.pdf.
[Accedido 16 abril 2012].
Cartas geoquímicas citadas:
SGM, S.G.M., 2004a. Carta Geoquímica por Arsénico, Hoja Frontera E15-5, Tabasco y
Campeche.
SGM, S.G.M., 2005a. Carta Geoquímica por Arsénico, Hoja Huixtla D15-2, Chiapas.
SGM, S.G.M., 2005b. Carta Geoquímica por Arsénico, Hoja Tutxla E15-11, Chiapas y
Oaxaca.
SGM, S.G.M., 2005c. Carta Geoquímica por Arsénico, Hoja Villahermosa , Tab., Ver.,
Chis. y Oax.
SGM, S.G.M., 2004b. Carta Geoquímica por Plomo, Hoja Frontera E15-5, Tabasco y
Campeche.
SGM, S.G.M., 2005d. Carta Geoquímica por Plomo, Hoja Huixtla D15-2, Chiapas.
SGM, S.G.M., 2005e. Carta Geoquímica por Plomo, Hoja Tutxla E15-11, Chiapas y
Oaxaca.
SGM, S.G.M., 2005f. Carta Geoquímica por Plomo, Hoja Villahermosa , Tab., Ver.,
Chis. y Oax.
25
ANEXO 1
ESTIMACIÓN DE LA EXPOSICIÓN
Estimación de la Exposición usando el Método Determinístico
Es importante establecer tres dosis, la
DOSIS MÍNIMA
empleando el valor mínimo de
concentración ambiental del contaminante en el medio seleccionado; la
empleando el nivel máximo y la
DOSIS PROMEDIO,
DOSIS MÁXIMA,
utilizando medidas como la media
aritmética de la concentración del contaminante en el medio ambiental. A continuación
se presentan un ejemplo tomado del MANUAL DE RIESGOS EN SALUD POR LA
EXPOSICION A RESIDUOS PELIGROSOS, de la Agencia para las Sustancias Tóxicas
y el Registro de Enfermedades (traducción en español).
PARAMETROS PARA LA ESTIMACION DE LA EXPOSICION
Conc. x TI
Dosis (mg/kg/día) = --------------------- x FE
PC
Dosis
es la dosis de exposición que está estimándose.
Conc.
es la 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) ó 70 kg adulto.
FE
factor de exposición; incluye datos de biodisponibilidad, absorción y/ó
temporalidad. Los datos pueden provenir de la literatura científica y del
estudio efectuado en el sitio.
26
Estimación de la Exposición usando el Método Probabilístico
La estimación probabilística se realizó por medio de la simulación Monte Carlo (MC). La
simulación MC es una 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 modelo global del proceso que se quiere
analizar, identificando aquellas variables (parámetros) cuyo comportamiento aleatorio
determina el comportamiento del fenómeno. Una vez identificados dichos parámetros o
variables aleatorias, se lleva a cabo un ensayo que consiste en (1) generar (con ayuda
de la computadora) muestras aleatorias (valores) para cada uno de los parámetros; y
(2) analizar el comportamiento del sistema ante los valores generados. Tras repetir “n”
veces el experimento, se dispone de “n” observaciones sobre el 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” experimentos que se lleven a
cabo, hay que mencionar que los programas computacionales permiten desarrollar un
gran número de repeticiones (del orden de los miles de operaciones) lo que simplifica
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.
(AQUÍ FIGURA A1)
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, etc.).
27
La simulación Monte Carlo se realiza por medio de programas computacionales,
actualmente existen diversos paquetes comerciales que facilitan el proceso (Crystal
Ball, @RISK, DLP, Risk Software). Cualquiera que se utilice deberá contar con un
procedimiento para ajustar los valores a las diferentes distribuciones probabilísticas, en
caso de que el software no cuente con esta opción, se puede auxiliar con distintos
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
EPA (EPA 2002, EPA 1997).
Una vez que se han definido los parámetros de las ecuaciones, se procede a realizar la
primera iteración del modelo. Una iteración representa una combinación específica de
valores de cada parámetro, realizar n veces la iteración se denomina modelar o dicho
en otras palabras, construir la simulación por Monte Carlo.
28
Caracterización Probabilística del Riesgo NO Cancerígeno:
La evaluación probabilística del riesgo No cancerígeno se realiza por medio de la
simulación Monte Carlo, utilizando las mismas fórmulas de la estimación del riesgo que
se usaron por el método puntual (determinístico):
1.
Conc. x TI
Dosis (mg/kg/día) = --------------------- x FE
PC
2.
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 dosis de
referencia o la dosis de riesgo mínimo.
La cuantificación del riesgo por el método probabilístico generará un intervalo de
valores expresado como una Distribución de Probabilidad.
29
Parámetros Utilizados en la Estimación de Riesgo por Metales Pesados en Suelos
del Río Grijalva.
A continuación se presentan los parámetros utilizados en la estimación del riesgo por
exposición a metales en suelos del Río Grijalva.
(AQUÍ TABLA A1)
(AQUÍ TABLA A2)
30
Referencias Bibliográficas:
Agency for Toxic Substances and Disease Registry (ATSDR). 1999. Toxicological
Profile for Mercury
EPA IRIS: http://www.epa.gov/iris/ consultada Enero 2013
EPA 1997. Exposure Factors Handbook. U.S. Environmental Protection Agency
Washington, D.C. EPA/600/P-95/002fa August
EPA 2002. Child-Specific Exposure Factors Handbook. U.S. Environmental Protection
Agency Washington, D.C. EPA-600-P-00-002b. Interim Report. September.
31
Tabla 1. Área total y parcial de las subcuencas alta, media y baja en la zona de estudio.
Región
Módulo I o Cuenca alta
Módulo II o Cuenca
media
Módulo III o Cuenca
baja
Total del área de
estudio
Área (km2)
269
307
99
675
32
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
33
Figura1. Ruta de exposición.
34
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
35
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 %
36
Figura A1. Estimación Probabilística de la Dosis de Exposición.
37
Parámetro
Concentración del Cd en Suelo (C1), mg/
Kg
Distribución Mínimo Máximo Media
Log Normal
3.83
0.21
DE
0.19
Factor de Exposición Suelo
Constante
1
Ingesta de Suelo, mg/día
Triangular
Peso Corporal Adultos kg
Log Normal
70.00
7.0
Peso Corporal Infantes kg
Log Normal
10.00
4.0
RFD Cd ORAL mg/kg-día
Constante
0.001
100
400
350
Significante proteinuria EPA IRIS
Tabla A1. Parámetros utilizados en a estimación del riesgo de exposición a Cd en
suelos del río Grijalva.
38
Parámetro
Concentración del Hg en Suelo (C1), mg/
Kg
Distribución Mínimo Máximo
Log Normal
0.06
1.21
Media
DE
0.33
0.67
Factor de Exposición Suelo
Constante
1
Ingesta de Suelo mg/día
Triangular
Peso Corporal Adultos kg
Log Normal
70.00
7.0
Peso Corporal Infantes kg
Log Normal
10.00
4.0
MRL Hg ORAL mg/kg-día
Constante
0.0003
100
400
350
Efectos en neurodesarrollo ATSDR 1999
Tabla A2. Parámetros utilizados en La estimación del riesgo de exposición a Hg en
suelos del río Grijalva.