Monterrey, Nuevo León a
Lic. Arturo Azuara Flores:
Director de Asesoría Legal del Sistema
Por medio de la presente hago constar que soy autor y titular de la obra titulada"
", en los sucesivo LA OBRA, en virtud de lo cual autorizo a el Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey (EL INSTITUTO) para que efectúe la divulgación, publicación, comunicación pública, distribución y reproducción, así como la digitalización de la misma, con fines académicos o propios al objeto de EL INSTITUTO.
El Instituto se compromete a respetar en todo momento mi autoría y a otorgarme el crédito correspondiente en todas las actividades mencionadas anteriormente de la obra.
De la misma manera, desligo de toda responsabilidad a EL INSTITUTO por cualquier violación a los derechos de autor y propiedad intelectual que cometa el suscrito frente a terceros.
Diseño de un Sistema de Apoyo para Realizar Análisis de
Riesgo por Exposición a Plaguicidas
Title Diseño de un Sistema de Apoyo para Realizar Análisis de Riesgo por Exposición a Plaguicidas
Desde sus orígenes esta metodología consta de cuatro pasos: la identificación del peligro, la evaluación de la exposición, la evaluación de la toxicidad y la
caracterización del riesgo. El análisis de riesgo es una guía para la toma de decisiones en sitios que presentan alguna problemática ambiental. En México se cuenta con un gran nÚmero de pasivos ambientales, por ley, toda aquella persona que contamina debe remediar el lugar, por lo que éste tipo de análisis se necesita para establecer las metas de remediación, sin embargo, no existe metodología normada para llevar a cabo este tipo de estudios. El objetivo de este trabajo fue documentar la metodología para llevar a cabo un análisis de riesgo a la salud y diseñar un sistema de apoyo (base de datos) para realizar análisis de riesgo por exposición a plaguicidas. Así mismo, se investigaron las principales propiedades fisicoquímicas y toxicológicas de 37 plaguicidas, 15 de los cuales son organoclorados y 22 organofosforados, los cuales se eligieron por presentar alta toxicidad, por el mecanismo de acción en el organismo, y por estar presentes en sitios contaminados. Se tomó como base la metodología utilizada por la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos ya que es una de las más completas., La metodología documentada se aplicó a un caso de estudio de un sitio real contaminado con
plaguicidas organoclorados y organofosforados como un ejemplo de cómo desarrollar un análisis de riesgo por exposición a plaguicidas. Aunque en este trabajo la metodología fue aplicada a plaguicidas, ésta puede aplicarse a cualquier tipo de compuesto.
Discipline Ingeniería y Ciencias Aplicadas / Engineering & Applied Sciences
Item type Tesis
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Dr. Enrique Ortíz Nadal
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Ingeniería y Arquitectura
DIVISIÓN DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA PROGRAMA DE GRADUADOS EN INGENIERÍA
DISEÑO DE UN SISTEMA DE APOYO PARA REALIZAR ANÁLISIS DE RIESGO POR EXPOSICIÓN A PLAGUICIDAS
TESIS
PRESENTADA COMO REQUISITO PARACIAL PARA OBTENER EL GRADO ACADÉMICO DE:
MAESTRA EN CIENCIAS
CON ESPECIALIDAD EN SISTEMAS AMBIENTALES
POR:
CAMPUS MONTERREY
DIVISIÓN DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA PROGRAMA DE GRADUADOS EN INGENIERÍA
Los miembros del comité de tesis recomendamos que el presente proyecto de tesis presentado por la Q.I. Verónica González Torres sea aceptado como requisito parcial para obtener el grado académico de:
Maestra en Ciencias
con Especialidad en Sistemas Ambientales
Comité de Tesis:
_________________________ Dr. Enrique Ortiz Nadal
Asesor
_______________________ _____________________________
Dr. Enrique Cázares Rivera M.C. María Gabriela Ortiz Martínez
Sinodal Sinodal
Aprobado:
_______________________ Dr. Federico Viramontes Brown
A Dios por permitirme terminar este proyecto.
A Humberto por el amor y compresión que me demuestra a cada momento. Por ser mi cómplice y compañero en todo momento.
A Carolina por enseñarme cosas nuevas cada día, por sus dulces sonrisas y tiernos abrazos.
A mis padres por todo el amor, apoyo y confianza. Por ser un ejemplo de superación continua.
A mis hermanas por su cariño y apoyo.
Al Dr. Enrique Ortíz por haber dirigido este proyecto, por las atenciones, comprensión, apoyo y confianza brindados a lo largo de todo este tiempo.
Al Dr. Enrique Cázares por aceptar participar en este proyecto, por su tiempo y disposición para guiar este proyecto.
A Gabriela Ortiz por el apoyo mostrado en este proyecto.
A Marisa por su colaboración en esta tesis, por todo el tiempo dedicado, pero sobre todo por su amistad.
A Zuly por ayudarme en la última etapa de este proyecto.
A todos lo que de manera directa o indirecta colaboraron conmigo en este proyecto, a los que me dieron ánimos cuando las cosas parecían ponerse muy difíciles.
El análisis de riesgo por exposición a sustancias tóxicas es un procedimiento que
permite evaluar y caracterizar ya sea el riesgo o el peligro por exposición a
sustancias tóxicas. Desde sus orígenes esta metodología consta de cuatro pasos: la
identificación del peligro, la evaluación de la exposición, las evaluación de la
toxicidad y la caracterización del riesgo. El análisis de riesgo es una guía para la
toma de decisiones en sitios que presentan alguna problemática ambiental. En
México se cuenta con un gran número de pasivos ambientales, por ley, toda
aquella persona que contamina debe remediar el lugar, por lo que éste tipo de
análisis se necesita para establecer las metas de remediación, sin embargo no
existe metodología normada para llevar a cabo este tipo de estudios.
El objetivo de este trabajo fue documentar la metodología para llevar a cabo un
análisis de riesgo a la salud y diseñar un sistema de apoyo (base de datos) para
realizar análisis de riesgo por exposición a plaguicidas. Así mismo, se investigaron
las principales propiedades fisicoquímicas y toxicológicas de 37 plaguicidas, 15 de
los cuales son organoclorados y 22 organofosforados, los cuales se eligieron por
presentar alta toxicidad, por el mecanismo de acción en el organismo, y por estar
presentes en sitios contaminados. Se tomo como base la metodología utilizada por
la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos ya que es una de las
más completas.,
La metodología documentada se aplicó a un caso de estudio de un sitio real
contaminado con plaguicidas organoclorados y organofosforados como un
ejemplo de cómo desarrollar un análisis de riesgo por exposición a plaguicidas.
Aunque en este trabajo la metodología fue aplicada a plaguicidas, ésta puede
I Introducción... 1
I.1 Objetivo general... 9
I.2 Objetivos particulares... 9
II Plaguicidas en México... 11
II.1 Legislación de plaguicidas en México... 11
II.2 Obtención del listado de plaguicidas... 13
III Análisis de riesgo por exposición a sustancias tóxicas... 17
III.1 Identificación del peligro... 18
III.1.1 Reconocimiento del sitio... 20
III.1.2 Identificación de las sustancias peligrosas... 21
III.1.3 Identificación de la población potencialmente expuesta... 24
III.1.4 Modelo conceptual ... 26
III.2 Evaluación de la exposición... 34
III.2.1 Rutas de exposición y medios de contacto... 36
III.2.2 Liberación de contaminantes... 40
III.2.3 Destino y transporte de contaminantes... 41
III.2.4 Toma del contaminante de interés... 48
III.2.5 Cuantificación de la exposición... 49
III.3. Evaluación de la toxicidad... 53
III.3.1 Órganos blanco... 56
III.3.2 Toxicidad... 56
III.3.3 Evaluación de la toxicidad para efectos no cancerígenos... 58
III.3.4 Evaluación de la toxicidad para efectos cancerígenos... 68
III.4 Caracterización del riesgo... 75
III.4.1 Metodología para la caracterización del riesgo... 77
IV Propiedades fisicoquímicas... 85
IV.1 Propiedades generales de los plaguicidas organoclorados... 85
IV.2 Propiedades generales de los plaguicidas organofosforados... 86
IV.3 Propiedades fisicoquímicas generales... 86
IV.3.1 Solubilidad en agua... 87
IV.3.2 Presión de vapor... 89
IV.3.3 Constante de la Ley de Henry... 92
IV.3.4 Coeficiente de partición octanol-agua... 95
IV.3.5 Coeficiente de partición carbón orgánico-agua... 98
IV.3.6 Factor de bioconcentración... 102
V Propiedades toxicológicas... 105
V.1 Índices de toxicidad... 105
V.2 Toxicología de plaguicidas organoclorados... 110
V.3 Toxicología de plaguicidas organofosforados... 121
VI Destino de Contaminantes... 145
VI.1 Estimación del destino de un contaminante basado en el cálculo de fugacidad... 145
VII Caso de aplicación... 193
VII.1 Identificación del peligro... 193
VII.2 Evaluación de la exposición... 204
VII.3 Evaluación de la toxicidad... 223
VII.4 Caracterización del riesgo y peligro... 224
VII.5 Conclusiones... 235
VIII. Base de datos... 239
VIII.1 Instalación de la base de datos... 239
VIII.2 Comenzar a trabajar con la base de datos... 239
IX Conclusiones y recomendaciones... 271
Referencias bibliográficas... 275
Referencias bibliográficas (base de datos)... 278
Anexo 1……… 283
Anexo 2……… 289
Anexo 3……… 293
II.1 Listado de plaguicidas organoclorados... 14
II..2 Listado de plaguicidas organofosforados... 15
III.1 Ejemplos de medios de transporte, mecanismos de transporte y propiedades fisicoquímicas que pueden afectar el transporte de los contaminantes sobre el ambiente... 24
III.2 Propiedades fisicoquímicas del DDT... 31
III.3 Mecanismos de liberación de contaminantes... 40
III.4 Ejemplos de mecanismos de que afectan la trasferencia de y transformación de sustancias químicas... 42
III.5 Ejemplos de propiedades fisicoquímicas que afectan el destino de y transporte de sustancias químicas en el ambiente... 43
III.6 Ecuaciones para calcular las tomas crónicas diarias en medio residencial e industrial... 52
III.7 Expresiones de toxicidad... 57
III.8 Niveles de respuesta considerados para la obtención de las RfD... 63
III.9 Bases para la aplicación de los diferentes factores de incertidumbre... 64
III.10 Clasificación cancerígena alfanumérica de la EPA... 69
III.11 Clasificación cancerígena de la IARC... 70
III.12 Clasificación cancerígena de la Comunidad Económica Europea ... 70
IV.1 Ejemplos de solubilidades en g/m3 de algunos plaguicidas... 89
IV.2 Ejemplos de presión de vapor en Pa para algunos plaguicidas... 91
IV.3 Ejemplos del valor de la constante de la Ley de Henry (atm·m3/mol) a 25º 94 IV.4 Métodos de estimación para Kow... 96
IV.5 Ejemplos de los valores de coeficiente de partición octanol-agua para algunos plaguicidas organoclorados y organofosforados... 97
IV.6 Destinos de las sustancias dependiendo del valor del Koc... 100
IV.7 Valores del Koc para algunos plaguicidas organoclorados y organofosforados... 101
IV.8 Factores de bioconcentración para plaguicidas organoclorados y organofosforados... 103
V.1 Dosis de referencia para algunos plaguicidas organoclorados y organofosforados... 106
V.2 Clasificación cancerígena y factores de potencia de algunos plaguicidas organoclorados y organofosforados... 107
V.3 Listado de órganos afectados por exposición a plaguicidas organoclorados y organofosforados... 109
VI.1 Dimensiones y propiedades de los medios para el cálculo para Nivel I... 146
VI.2 Definiciones de las capacidades de fugacidad... 147
VI.3 Valores de las capacidades de fugacidad Z ( mol/m3·Pa) para los distintos medios ... 150
VI.4 Afinidad de los plaguicidas a los distintos medios... 152
VII.1 Listado de los compuestos de interés no cancerígenos... 195
de interés para los distintos medios... 199
VII.5 Localidades cercanas a la empresa 201
VII.6 Rutas de exposición y medios de contacto para la población potencialmente expuesta... 204 VII.7 Parámetros de la ecuación para calcular la toma crónica diaria por ingestión
de suelo contaminado... 206 VII.8 Tomas crónicas diarias por ingestión de suelo (escenario industrial)... 207 VII.9 Parámetros de la ecuación para calcular la toma crónica diaria por
inhalación de suelo contaminado... 208 VII.10 Tomas crónicas diarias por inhalación de suelo (escenario industrial)... 209 VII.11 Parámetros de la ecuación para calcular la toma crónica diaria por contacto
dérmico con suelo contaminado... 210 VII.12 Tomas crónicas diarias por contacto dérmico con suelo (escenario
industrial)... 211 VII.13 Estimación de la concentración de contaminantes en agua... 213 VII.14 Parámetros de la ecuación para calcular la toma crónica diaria por ingestión
de agua contaminada... 214 VII.15 Tomas crónicas diarias por ingestión de agua (escenario industrial). 214 VII.16 Parámetros de la ecuación para calcular la toma crónica diaria por contacto
dérmico con agua contaminada... 215 VII.17 Tomas crónicas diarias por contacto dérmico con agua (escenario industrial) 216 VII.18 Parámetro de la ecuación para calcular la toma crónica diaria por inhalación
de suelo contaminado... 218 VII.19 Tomas crónicas diarias por inhalación de suelo (escenario residencial)... 219 VII.20 Parámetros de la ecuación para calcular la toma crónica diaria por contacto
dérmico con agua contaminada... 220 VII.21 Tomas crónicas diarias por ingestión de agua contaminada (escenario
residencial)... 221 VII.22 Parámetros de la ecuación para calcular la toma crónica diaria por contacto
dérmico con agua contaminada... 222 VII.23 Tomas crónicas diarias por contacto dérmico con agua contaminada
(escenario residencial)... 223 VII.24 Parámetros toxicológicos de las sustancias de interés... 224 VII.25 Estimación del riesgo por exposición a sustancias cancerígenas en escenario
industrial (medio de contacto: suelo)... 226 VII.26 Estimación del riesgo por exposición a sustancias cancerígenas en escenario
industrial (medio de contacto: agua)... 226 VII.27 Estimación del riesgo por exposición a sustancias cancerígenas en escenario
residencial (medio de contacto: suelo)... 228 VII.28 Estimación del riesgo por exposición a sustancias cancerígenas en escenario
residencial (medio de contacto: agua)... 229 VII.29 Estimación del peligro por exposición a sustancias no cancerígenas en
VII.31 Estimación del peligro por exposición a sustancias no cancerígenas en
escenario residencial (medio de contacto: suelo)... 233 VII.32 Estimación del peligro por exposición a sustancias no cancerígenas en
1 Localización de empresas fabricantes, formuladoras o importadoras de
plaguicidas en la República Mexicana... 5
2 Ejemplo de modelo conceptual... 34
3 Proceso para la evaluación de la exposición... 35
4 Curva dosis respuesta de un estudio toxicológico típico... 61
5 Curva dosis respuesta que muestra la relación entre el RfD y el NOAEL... 62
6 Metodología utilizada por la EPA para la caracterización del riesgo... 77
7 Relaciones entre las capacidades de fugacidad y los coeficientes de partición... 140
8 Porcentajes de afinidad del DDT hacia el medio de acuerdo a sus Z... 153
9 Porcentajes de afinidad del Aldrín hacia el medio de acuerdo a sus Z. ... 154
10 Porcentajes de afinidad del alfa-BHC hacia el medio de acuerdo a sus Z... 156
11 Porcentajes de afinidad del beta-BHC hacia el medio de acuerdo a sus Z... 157
12 Porcentajes de afinidad del Clordano hacia el medio de acuerdo a sus Z... 158
13 Porcentajes de afinidad del Dieldrín hacia el medio de acuerdo a sus Z... 159
14 Porcentajes de afinidad del Endosulfan hacia el medio de acuerdo a sus Z.... 160
15 Porcentajes de afinidad del Endrín hacia el medio de acuerdo a sus Z... 161
16 Porcentajes de afinidad del Heptacloro hacia el medio de acuerdo a sus Z... 162
17 Porcentajes de afinidad del Heptacloro Epóxido hacia el medio de acuerdo a sus Z... 163
18 Porcentajes de afinidad del Hexaclorobenceno hacia el medio de acuerdo a sus Z... 164
19 Porcentajes de afinidad del Lindano hacia el medio de acuerdo a sus Z... 165
20 Porcentajes de afinidad del Mirex hacia el medio de acuerdo a sus Z... 166
21 Porcentajes de afinidad del Metoxicloro hacia el medio de acuerdo a sus Z... 167
22 Porcentajes de afinidad del Toxafeno hacia el medio de acuerdo a sus Z... 168
23 Porcentajes de afinidad del Acefate hacia el medio de acuerdo a sus Z... 169
24 Porcentajes de afinidad del Clorfenvinfos hacia el medio de acuerdo a sus Z 170 25 Porcentajes de afinidad del Clorpirifos hacia el medio de acuerdo a sus Z... 171
26 Porcentajes de afinidad del Diazinón hacia el medio de acuerdo a sus Z... 172
27 Porcentajes de afinidad del Diclorvos hacia el medio de acuerdo a sus Z... 173
28 Porcentajes de afinidad del Dicrotofos hacia el medio de acuerdo a sus Z... 174
29 Porcentajes de afinidad del Dimetoato hacia el medio de acuerdo a sus Z... 175
30 Porcentajes de afinidad del Disulfotón hacia el medio de acuerdo a sus Z... 176
31 Porcentajes de afinidad del Ethion hacia el medio de acuerdo a sus Z... 177
32 Porcentajes de afinidad del Fenamifos hacia el medio de acuerdo a sus Z... 178
33 Porcentajes de afinidad del Fonofos hacia el medio de acuerdo a sus Z... 179
34 Porcentajes de afinidad del Forato hacia el medio de acuerdo a sus Z... 180
35 Porcentajes de afinidad del Fosmet hacia el medio de acuerdo a sus Z... 181
36 Porcentajes de afinidad del Malatión hacia el medio de acuerdo a sus Z... 182
37 Porcentajes de afinidad del Metamidofós hacia el medio de acuerdo a sus Z. 183 38 Porcentajes de afinidad del Metidatión hacia el medio de acuerdo a sus Z.... 184
42 Porcentajes de afinidad del Pirimifos metil hacia el medio de acuerdo a sus
Z... 188
43 Porcentajes de afinidad del Temefós hacia el medio de acuerdo a sus Z... 189
44 Porcentajes de afinidad del Terbufós hacia el medio de acuerdo a sus Z... 190
45 Modelo conceptual del sitio... 203
46 Pantalla de menú principal... 240
47 Acceso a la pantalla de consulta del listado de compuestos... 241
48 Pantalla de consulta del listado de compuestos... 241
49 Generación de un archivo electrónico a partir de la consulta en el listado de compuestos... 242
50 Selección del formato del archivo electrónico... 243
51 Selección de la ubicación para guardar el archivo electrónico... 243
52 Generación de un informe impreso de la consulta... 244
53 Selección de la ubicación del informe en formato PDF para impresión... 245
54 Informe en formato PDF para impresión... 245
55 Salir de la consulta de listado de compuestos y regresar al menú principal.... 246
56 Acceso a la pantalla de consulta de propiedades fisicoquímicas... 246
57 Pantalla de consulta de las propiedades fisicoquímicas... 247
58 Agregar un registro a la base de datos... 249
59 Plantilla para llenado de nuevo registro... 249
60 Selección para eliminar un registro... 250
61 Pantalla para eliminar registro... 260
62 Pantalla para búsqueda de compuestos... 251
63 Búsqueda de compuesto en la base de datos... 251
64 Selección de la ubicación para guardar el archivo electrónico de la consulta de las propiedades fisicoquímicas... 252
65 Pantalla en donde el usuario debe escribir el número de registro para general el archivo electrónico... 253
66 Salir de la consulta de propiedades fisicoquímicas y regresar al menú principal... 254
67 Generación de un informe impreso de la consulta de propiedades fisicoquímicas... 255
68 Selección de la ubicación del informe en formato PDF para impresión... 255
69 Pantalla en donde el usuario debe escribir el número de registro para general el archivo PDF... 256
70 Informe de propiedades fisicoquímicas para impresión... 256
71 Acceso a la pantalla de consulta de propiedades toxicológicas... 257
72 Pantalla de consulta de las propiedades toxicológicas... 258
73 Acceso a la pantalla de consulta de toma crónica diaria, riesgo y peligro... 259
74 Pantalla para la selección de las variables para armar el caso... 259
75 Opciones para el escenario... 260
76 Opciones para ruta de exposición... 260
80 Opción para ir a aplicar la fórmula para el cálculo de la toma crónica diaria.. 261
81 Pantalla para el cálculo de la toma crónica diaria, riego y peligro... 262
82 Ingresar el idcaso para calcular la toma crónica diaria... 263
83 Ingreso del idcaso para buscar fórmula... 263
84 Pantalla para el cálculo de la toma crónica diaria... 264
85 Mensaje cuando no se puede calcular el peligro... 266
86 Cálculo de riesgo... 266
87 Mensaje cuando no se puede calcular el riesgo... 267
88 Cálculo del peligro... 267
El análisis de riesgo se define como el procedimiento en el cual se caracterizan y evalúan los efectos adversos a la salud humana dada la exposición a sustancias tóxicas. La metodología para realizar análisis de riesgo fue propuesta por la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos en 198 que incluye principalmente cuatro componentes:
1. Identificación del peligro. 2. Evaluación de la exposición.
3. Evaluación de la toxicidad (dosis respuesta). 4. Caracterización del riesgo.
Existe una gran variedad de sustancias químicas que pueden representar un riesgo a la salud pública, dentro de estas substancias se encuentran los plaguicidas ya que son materiales peligrosos que se liberan ya sea deliberadamente al ambiente para el manejo y control de plagas, o accidentalmente. Los plaguicidas han contribuido sustancialmente al mejoramiento de la productividad agrícola en el mundo. Idealmente, los plaguicidas son altamente específicos, sin embargo, muchos plaguicidas son de amplio espectro y afectan a otras especies produciendo efectos adversos sobre el medio ambiente (deterioro ecológico) y la salud humana.
Los plaguicidas se clasifican en una gran variedad de formas, según los organismos que controlan, su concentración, su modo de acción, su composición química, según la presentación de sus formulaciones comerciales y según el uso al que se destinan. En 1991 se registraron ante la U.S.EPA cerca de 681 ingredientes activos de pesticidas, divididos entre herbicidas, insecticidas, miticidas, ovicidas, algicidas, funguicidas y nematicidas, rodenticidas y desinfectantes. En México, la CICOPLAFEST (Comisión Intersecretarial para el Control de Procesos y Uso de Plaguicidas, Fertilizantes y Sustancias Tóxicas), tiene registrados para su uso 312 plaguicidas. Dentro de la composición química de los plaguicidas se encuentran elementos tales como: carbono, hidrógeno, nitrógeno, fósforo, cloro y azufre. Algunos contienen metales o metaloides como hierro, cobre, zinc, arsénico, entre otros. Dentro de esta amplia gama de composiciones, existen dos tipos de plaguicidas que presentan un especial interés debido a su toxicidad y a su relación como agentes cancerígenos, estos son los plaguicidas organoclorados y organofosforados. De este tipo de plaguicidas solo 5 organoclorados y 47 organofosforados se encuentran autorizados para su uso en México.
persistentes en el ambiente (hasta 30 años) después de su aplicación, su concentración puede llegar a incrementarse provocando efectos nocivos para el hombre y la naturaleza. Este tipo de compuestos no tienen una estructura química común, pero todos tienen múltiples enlaces carbono-cloro, básicamente se dividen en tres grandes grupos: análogos al DDT, isómeros del hexacloruro benceno (BHC) y los compuestos del ciclodieno. Uno de los primeros plaguicidas organoclorados fue el DDT (1,1,1-tricloro-2.2-bis(p-clorofenil)-etano), sintetizado en 1874 por Zeidler. En Estados Unidos y países de la Unión Europea, este insecticida ha sido prohibido en la década de los 70`s, sin embargo en México esta permitido su uso de manera restringida para campañas de salud.
Los plaguicidas organofosforados, son también conocidos como fosfatos orgánicos, insecticidas con fósforo, insecticidas fosfatados, ésteres de fósforo o ésteres de ácido fosfórico, debido a que se derivan del ácido fosfórico. Son plaguicidas químicamente inestables y son los más tóxicos para los animales vertebrados. Dada su estructura química y su modo de acción, se relacionan con los gases que atacan el sistema nervioso. La acción insecticida de estos compuestos fue descubierta durante la segunda guerra mundial, ya que se deseaban buscar substitutos para la nicotina que en ese entonces era usada como insecticida. Los plaguicidas organofosforados no son persistentes como los organoclorados. Su acción tóxica consiste en la inhibición de enzimas del sistema nervioso, interfiriendo con el empalme neuromuscular, provocando movimientos involuntarios en los músculos para finalmente paralizarlos. El plaguicida organofosforado más antiguo y más utilizado es el Malatión.
necrosis del hígado, malformaciones congénitas, neuropatías periféricas, malestar general, cefaleas persistentes, dolores vagos) se deben a exposiciones repetidas y los síntomas o signos aparecen después de una exposición prolongada (años) con el plaguicida, dificultando su detección. Dado a que su biotransformación es muy lenta, los plaguicidas provocan efectos acumulativos en personas expuestas. Otro peligro, descubierto después de la guerra del Golfo, es la potenciación entre compuestos similares por un factor de 100 ó más.
El impacto ambiental provocado por los plaguicidas afecta a los seres vivos (incluido el hombre) y no sólo a las denominadas plagas. La mayor fuente de contaminación por plaguicidas es por la deposición de los mismos al ser aplicados para el control de plagas en la agricultura, sin embargo, otra fuente importante de contaminación es la provocada por la industria, ya sea por la generación de residuos que contengan plaguicidas, por fugas accidentales o por el transporte, distribución y almacenaje de los procesos de manufactura de plaguicidas.
Cuando los plaguicidas entran en contacto con el ambiente, éstos son absorbidos y transportados principalmente por medio acuático o aéreo. Se absorben en sistemas biológicos (en donde son transformados a otros compuestos ya sea tóxicos o no tóxicos) y hasta pueden entrar en la cadena trófica. Lo más preocupante de este proceso son los efectos biológicos de los plaguicidas o derivados de éstos en la salud humana, pues las personas pueden estar expuestas a los plaguicidas por inhalación, por absorción a través de la piel (contacto dérmico) o por ingestión de los mismos.
compañías multinacionales y se encuentran localizadas en distintos estados de la República. En la Figura 1 se muestra la localización de este tipo de empresas en la República Mexicana.
Figura 1. Localización de empresas fabricantes, formuladoras o importadoras de plaguicidas en la República Mexicana.
S.A. de C.V.; Promotora Técnica Industrial, S.A. de C.V. Química Agrícola de Morelos, S.A. En Nuevo León: Agroformuladora Delta, S.A. de C.V.; Cosmocel, S.A.; Lidag, S.A. de C.V.; Mycotech de México, S.A. de C.V.; Productos Químicos y Minerales, S.A. de C.V.; Pyosa, S.A. de C.V.; Química Sagal, S.A. de C.V. En Puebla: Agricultura Nacional, S.A. de C.V.; Agroquímica, S.A. de C.V.; Maquiladora de Polvos, S.A. de C.V. En Querétaro: Agro-Gow de México; Centro Agroindustrial, S.A. de C.V.; Marman de México, S.A. de C.V.; Nufarm de México, S.A. de C.V.; Weco Mexicana, S.A. de C.V.; Zimmer Constructores, S.A. de C.V. En San Luis Potosí: Fax, S.A. de C.V.; Goldschmidt Química de México, S.A. de C.V.; Química ABC, S.A. de C.V.; Syngenta Agro, S.A. de C.V. En Sinaloa: Bioagro del Noroeste División Ind., S.A. de C.V.; Cia. Esp. Agroquímicas de México, S.A. de C.V.; CONSEP de México, S.A. de C.V.; Fluentes de México, S.A. de C.V.; Pacifex, S.A. de C.V.; Pro-Agro del Noroeste, S.A. de C.V.; Probelte México, S.A. de C.V.; Proveedora Agroindustrial de Sinaloa, S.A: de C.V.; Quim. Agrícola del Valle de Culiacán, S.A. de C.V.; Quimagro Industrial, S.A. de C.V.; Tri-Cal de Baja California, S.A. de C.V.; UAP México, S.A. de C.V. En Sonora: Bioagro de México, S.A. de C.V., Insecticidas del Pacífico, S.A. de C.V.; Semillas, Fertilizantes y Químicos Agrícolas, S.A. de C.V.; Tessenderlo Kerley México, S.A. de C.V. En Tamaulipas: Agroquímicos y Equipos, S.A. de C.V.; Asociación Agrícola Local de Matamoros; Crompton Corporation, S.A. de C.V.; Fertilizantes e Insecticidas Misión, S.A. de C.V.; KMG de México, S.A. de C.V.; Uniroyal Chemical México, S.A. de C.V. En Tlaxcala: Dow AgroSciencies de México, S.A. de C.V.; Polaquimia, S.A. de C.V. En Veracruz: Hoja Verde de México, S.A. de C.V.
casos la contaminación ha sido el resultado de accidentes ocurridos en las empresas.
Dado el riesgo que representan los plaguicidas organoclorados y organofosforados en la salud humana, es importante que al momento de desarrollar la metodología para llevar a cabo un análisis de riesgo por exposición a éstos, se cuenten con todos los parámetros necesarios que permitan identificar y cuantificar el riesgo y el peligro a la salud de la población expuesta.
En México, actualmente se están haciendo esfuerzos por desarrollar una metodología para la realización de análisis de riesgo por exposición a metales, sin embargo, no existe una metodología normada que guíe la elaboración de trabajos de análisis de riesgo por exposición a sustancias tóxicas, especialmente para plaguicidas organoclorados y organofosforados. Debido a que en el país existe una fuerte problemática de pasivos ambientales y a que la Ley General del Equilibrio Ecológico y Protección al Ambiente establece el derecho de toda persona a vivir en un medio ambiente adecuado para su desarrollo salud y bienestar, y obliga a toda aquella persona que contamine algún medio a llevar a cabo las acciones necesarias para recuperar, remediar o reestablecer las condiciones del medio en cuestión, es muy importante contar con una herramienta que ayude en la determinación del riesgo y peligro por exposición a sustancias tóxicas para establecer metas de remediación en los casos en que sea necesario.
Cuando se realizan estudios de este tipo se utilizan las guías de la Agencia de Protección al Ambiente de los Estados Unidos (U.S. EPA, por sus siglas en Inglés) y en algunos casos no se cuenta con todos los parámetros que se necesitan para estimar el riesgo y esto ocasiona una diversidad de resultados en estudios realizados aun para el mismo sitio.
I.1 OBJETIVO GENERAL
Documentar la metodología para llevar a cabo un análisis de riesgo a la salud y diseñar un sistema de apoyo para realizar análisis de riesgo por exposición a plaguicidas.
I.2 OBJETIVOS PARTICULARES
1. Investigar las metodologías existentes para la elaboración de estudios de riesgo por exposición a sustancias tóxicas.
2. Buscar o estimar los parámetros fisicoquímicos y toxicológicos que se requieren para obtener una base de datos lo más extensiva posible para algunos plaguicidas organoclorados y organofosforados.
En este capítulo se trata sobre la forma en que los plaguicidas se regulan y controlan
en el país y de la instancia gubernamental que los regula, se proporciona un listado
de los plaguicidas cuyo uso, comercialización y formulación están prohibidos,
severamente restringidos, y restringidos (obtenidos mediante recomendación) en el
país; también se proporciona un listado de los plaguicidas organoclorados y
organofosforados que serán objeto de estudio de este trabajo de tesis y de las fuentes
que se utilizaron para obtenerla.
II.1 LEGISLACIÓN DE PLAGUICIDAS EN MÉXICO
En México, la instancia gubernamental que regula y controla los plaguicidas es la
Comisión Intersecretarial para el Control del Proceso y Uso de Plaguicidas,
Fertilizantes y Sustancias Tóxicas, CICOPLAFEST, que fue creada a través de
decreto publicado en el Diario Oficial de la Federación el día 15 de octubre de 1987,
con la finalidad de propiciar la coordinación entre cuatro dependencias para la
aplicación de la normatividad que les confería atribuciones para regulación y
vigilancia en materia de plaguicidas, fertilizantes y sustancias tóxicas. En esta
comisión participan las Secretarias de Comercio y Fomento Industrial, de Agricultura
y Recursos Hidráulicos, de Desarrollo Social y Ecología y de Salud.
El Decreto establece en su artículo 1°, que las Secretarías indicadas deberán
coordinarse para el ejercicio de las atribuciones que respecto a plaguicidas,
fertilizantes y sustancias tóxicas, les confieren la Ley de Metrología y
Normalización, la Ley General de Salud, la Ley de Sanidad Fitopecuaria de los
Estados Unidos Mexicanos, la Ley General del Equilibrio Ecológico y la Protección
al Ambiente y las demás disposiciones legales aplicables.
Con el propósito de dar a conocer los plaguicidas registrados en México, se elabora
el Catálogo Oficial de Plaguicidas, que contiene las características generales de los productos, su uso autorizado en cuanto a cultivos y plagas a controlar. La primera
la versión 2000 está en proceso de revisión.
La CICOPLAFEST por medio de su Catálogo Oficial de Plaguicidas tiene
registrados y autorizados para su uso 312 plaguicidas, éstos se dividen en: 124
insecticidas y acaricidas, 82 herbicidas, 94 fungicidas, 8 fumigantes, 12 rodenticidas,
3 nematicidas, 1 molusquida y otros, que por su diferente composición química se
clasifican en organoclorados, piretroides, organoazufrados, organofosforados,
clorofenoxi, carbamatos, carboxamidas, tiocarbamatos, ftalimidas, organoestánicos,
bipiridílicos, derivados de los pacidos tricloroacético y tricloropicolínico,
dinitrofenoles, triazinas, tricloropicolínico, aceites minerales, derivdos de la urea,
compuestos de cobre, guanidinas y naftoquinonas. De todos estos compuestos los que
presentan un especial interés por su mecanismo de acción y toxicidad son los
plaguicidas organoclorados y organofosforados, de los cuales 5 son organoclorados y
47 son organofosforados.
En México se prohibe la fabricación, formulación, comercialización y uso de los
siguientes plaguicidas: Acetato o propionato de fenil, Acido 2,3,4-T, Aldrín, BHC,
Cianofós, Cloranil, DBCP, Dialifor, Dieldrín, Dinoseb, Endrín, EPN, Erbon,
Formotión, Fluoroacetato de sodio (1080), Fumisel, Kepone/clordecone, Mercurio,
Mirex, Monuton, Nitrofen, Paratión etílico, Schradan, Tocafeno, Triamifos, Sulfato
de Talio. [CICOPLAFEST, 1997,1998]
Se incluye como plaguicida severamente restringidoal DDT, cuyo uso esta limitado
a campañas sanitarias para el combate a vectores de enfermedades
transmisibles.[CICOPLAFEST, 1998]
De acuerdo al catálogo existen ciertos plaguicidas restringidos que sólo pueden ser
obtenidos por las comercializadoras mediante una recomendación escrita de un
técnico oficial o privado autorizado por el gobierno federal en el que recaerá la
Cloropicrina, Clorotalonil, Dicofol, Endosulfan, Forato, Fosfuro de aluminio,
Isocianato de metilo, Lindano, Metam sodio, Metamidofós, Metoxicloro, Mevinfos,
Paraquat, Pentaclorofenol, Quintozeno [CICOPLAFEST 1997, 1998].
Para la CICOPLAFEST los registros son básicamente licencias para el uso específico
de plaguicidas, y en ellas se establecen los términos, condiciones y precauciones de
su uso.
II.2 OBTENCIÓN DEL LISTADO DE PLAGUICIDAS
El listado de plaguicidas organoclorados y organofosforados con los que se trabajará
en esta Tesis, es el resultado de una investigación bibliográfica sobre el uso de este
tipo de plaguicidas en México, para ello se revisaron algunas Normas Oficiales
Mexicanas (NOM-021-ZOO-1995, NOM-028-ZOO-1995, NOM-052-ECOL-1993,
NOM-045-SSA1-1993), el Diccionario de Especialidades Agroquímicas y el
Catálogo Oficial de Plaguicidas emitido por CICOPLAFEST, y algunos de los
compuestos involucrados en accidentes ocurridos en México.
En las Tablas II.1 y II.2 se muestran los listados de los plaguicidas organoclorados y
organofosforados que se utilizan en México mencionando si cuentan con
Tabla II.1 Listado de plaguicidas organoclorados
Plaguicidas Autorizado en México
4,4´-DDT Restringido
Aldrin No
Alfa-BHC No
Beta-BHC No
Clordano Sí
Dieldrin No
Endosulfan Sí
Endrín No
Heptacloro No
Heptacloro epóxido No
Hexaclorobenceno No
Lindano Si
Mirex No
Metoxicloro Sí
Tabla II.2 Listado de plaguicidas organofosforados
Plaguicida Autorizado en
México
Acefate Si
Clorfenvinfos Si
Clorpirifos Si
Diazinón Si
Diclorvos Si
Dicrotofos Si
Dimetoato Si
Disulfotón Si
Ethion Si
Fenamifos No
Fonofós Si
Forato Sí
Fosmet Si
Malatión Sí
Metamidofós Si
Metidatión Si
Metil paratión Sí
Naled Sí
Paratión Sí
Pirimifos metil No
Temefos Sí
III. ANÁLISIS DE RIESGO POR EXPOSICIÓN A SUSTANCIAS
TÓXICAS
La evaluación o análisis de riesgo por exposición a sustancias tóxicas es un procedimiento que permite determinar el riesgo, que es la probabilidad de que una sustancia química ocasione efectos adversos en la salud de los humanos tanto en escenarios actuales y futuros. Con esta evaluación se obtienen estimados cuantitativos del riesgo y esto es útil para establecer prioridades de acción para prevenir, controlar o remediar los daños ocasionados por la exposición.
Para llevar a cabo el análisis del riesgo, el modelo presentado por la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos en 1983, ha demostrado ser una herramienta muy útil. Este modelo que se divide en cuatro etapas: 1) identificación del peligro, 2) evaluación dosis-respuesta, 3) evaluación de la exposición y 4) caracterización del riesgo, se ha utilizado como patrón para el desarrollo de metodologías en algunos países del mundo. De hecho, la Organización Mundial de la Salud (OMS) a través del Programa Internacional de Seguridad Química (IPCS, por sus siglas en inglés) lo ha utilizado en el establecimiento de los principios para la evaluación del riesgo a la salud por exposición a sustancias químicas.
El Gobierno del Reino Unido, en 1996, estableció el programa de Iniciativa en Evaluación de Riesgo y Toxicología con el fin de revisar el manejo de riesgos a la salud causados por sustancias químicas y de mejorar la toma de decisiones derivadas del proceso de evaluación del riesgo. Este programa propuso una metodología para la evaluación del riego de cuatro etapas: 1) identificación de las propiedades de las sustancias químicas que pueden ocasionar efectos tóxicos adversos en la salud humana, 2) obtención cuantitativa de la información del peligro incluyendo información dosis-respuesta, 3) evaluación de la exposición a la sustancia química, y 4) comparar la información referente a la exposición y al peligro.
El Centro para Substancias y Evaluación del Riesgo del Instituto Nacional de Salud Pública y el Ambiente de los Países Bajos utiliza una metodología para evaluar el riesgo que consiste de cinco etapas: 1) identificación del peligro, 2) evaluación de la exposición, 3) evaluación de los efectos, 4) caracterización del riesgo y 5) opciones para reducir el riesgo.
En 1993 el Gobierno de Canadá publicó un marco conceptual para la determinación del riesgo, en donde después de identificar el problema, la evaluación del riesgo consiste en un modelo de cuatro etapas; 1) identificación del peligro, 2) caracterización del peligro, 3) evaluación de la exposición y 4) caracterización del riesgo.
evaluando cada uno de los cuatro pasos, independientemente de la información específica del caso en evaluación.
La metodología aquí presentada se basa principalmente en la que utiliza la U.S.EPA, sin embargo se realizan algunas modificaciones para adecuarla a los casos de estudio, ya que la metodología original esta enfocada a sitios del superfondo de los Estados Unidos.
La metodología desarrollada por la U.S.EPA consta básicamente de cuatro etapas: 1. Identificación del peligro.
2. Evaluación de la exposición.
3. Evaluación de la toxicidad (determinación de parámetros toxicológicos). 4. Caracterización del riesgo (estimación de la magnitud del riesgo y de la
incertidumbre del proceso).
Esta metodología se puede aplicar a un amplio rango de situaciones de riesgo para la salud y el medio ambiente, incluyendo entre otras, las siguientes situaciones:
La introducción o descubrimiento de una sustancia al ambiente. La exposición ocupacional a una sustancia química.
Contaminación del aire (espacios abiertos y cerrados). Disposición de residuos peligrosos.
Presencia de sustancias peligrosas en la cadena alimenticia.
III.1 IDENTIFICACIÓN DEL PELIGRO
Es el primer paso en la evaluación del riesgo, ésta etapa incluye la revisión y obtención de datos con el objetivo de:
1. Efectuar un reconocimiento del sitio.
3. Identificar la población potencialmente expuesta y/o afectada (en forma preliminar).
4. Elaborar el modelo conceptual del sitio.
III.1.1 Reconocimiento del sitio
La revisión de la información disponible del sitio es útil para determinar las características básicas de éste y para la evaluación de la exposición, es decir, para identificar las potenciales rutas y puntos de exposición, ayuda en la determinación de los datos que se necesitan (incluyendo modelación). El sitio se describe en función de las variables que puedan tener influencia sobre la movilidad de las sustancias tóxicas y de los niveles de contaminación [Peña, et al., 2001]. La información requerida para el reconocimiento del sitio incluye:
Información histórica y actual del sitio.
Estudios de factibilidad y remediación anteriores (en caso de que existan). Topografía.- Ubicación, área afectada, pendientes, accesos al lugar.
Meteorología.- Niveles de precipitación, temperaturas, velocidad y dirección de los vientos predominantes, datos de estabilidad atmosférica.
Hidrogeología.- Identificación del tipo de suelo, estratigrafía, capacidad de infiltración, presencia de mantos freáticos y cuerpos de agua superficiales.
Cubierta vegetal.
Concentraciones nativas.- Determinar si las concentraciones de las sustancias presentan o no los mismos niveles que en zonas aledañas no afectadas, estas concentraciones no se derivan de actividades antropogénicas, son los niveles de concentración naturales de ciertas sustancias en el medio.
Esta información se puede obtener por medio de inspecciones físicas del lugar, de reportes anteriores, de mapas, fotografías aéreas, reportes del INEGI, o dependencias relacionadas.
III.1.2 Identificación de las sustancias peligrosas
Es importante identificar las sustancias químicas peligrosas (o contaminantes de interés) que estén presentes en el sitio, conocer sus concentraciones en forma preliminar para hacer una diferenciación de las concentraciones nativas (en caso de que existieran), su distribución espacial y cómo pueden moverse en el ambiente desde el sitio hasta puntos potencialmente receptores [LaGreca, et al., 2001]. Para lograr una buena identificación de las sustancias peligrosas se necesita:
Identificar las fuentes potenciales de contaminación.- Localizar las fuentes primarias de liberación de las sustancias peligrosas o contaminantes de interés.
Realizar muestreos y análisis para determinar los contaminantes de interés y sus concentraciones.
Identificar las propiedades fisicoquímicas de los contaminantes de interés, para definir las fases del medio ambiente potencialmente involucradas en la exposición.
representan indicadores o substitutos de todas las sustancias químicas detectadas, el propósito es limitar el número de sustancias químicas que deban modelarse en el análisis de destino y transporte de contaminantes y para enfocar los esfuerzos en las sustancias químicas más significativas.En los casos en los que sea posible, esta lista debe incluir aquellas sustancias químicas que se estima sean responsables del 99% del riesgo del sitio, conteniendo compuestos que soporten una evaluación adecuada del riesgo cancerígeno y no cancerígeno. Algunos de los criterios utilizados para incluir una sustancia química en el listado son: propiedades fisicoquímicas, toxicidad, persistencia, movilidad en los medios, concentración, distribución espacial, tratabilidad, frecuencia de detección y aquellas involucradas en las exposiciones significativas.
Si se cuenta con información preliminar de las sustancias y de las concentraciones de las mismas, la U.S.EPA recomienda que para realizar la lista de compuestos de interés (que contenga las sustancias más significativas en un medio determinado), se calcule el puntaje químico de cada sustancia de acuerdo con sus valores de concentración y toxicidad, el resultado será un factor de riesgo que ayude a ponderar o a ordenar las sustancias en esta lista de acuerdo al riesgo que representa. La Ecuación 1, es la que la U.S.EPA utiliza para calcular el puntaje químico individual [U.S.EPA, 1989b]:
=
ij T ij C ij
R (1)
En donde:
Rij, es el factor de riesgo de la sustancia química i, en el medio j Cij, es la concentración de la sustancia química i, en el medio j
Las unidades del factor de riesgo Rij dependerán del medio que se esté analizando, como se trata de obtener un factor numérico para ordenar las sustancias, las unidades no importan siempre y cuando se utilicen las mismas para todas las sustancias químicas en el mismo medio (agua, suelo, aire). Para mantener una línea conservadora se recomienda utilizar la máxima concentración detectada de la sustancia; en cuanto a los valores toxicológicos, para algunas sustancias existen valores reportados tanto para la ruta de inhalación como para la oral, en este caso se recomienda utilizar el valor que arroje el factor de riesgo más grande cuando se aplique en la ecuación 1. Si una sustancia química no cuenta con valores de toxicidad, entonces no podrá ponderarse utilizando este método pero deberán aparecer en la lista.
Para obtener el factor de riesgo total, Rj, se deben sumar todos los factores de riesgo obtenidos para ese medio (Rij). Se debe estimar este factor de riesgo total por separado para sustancias cancerígenas y para sustancias no cancerígenas. La relación del factor de riesgo de cada sustancia entre el factor de riesgo total (Rij/Rj) da un aproximado del riesgo relativo de cada sustancia en el medio dado. Esta relación nos permite ponderar el orden de las sustancias en la lista y también permite eliminar aquellas sustancias para las que el factor es muy bajo. En el Capítulo VII de esta tesis se incluye un ejemplo de cómo calcular el factor de riesgo.
Es importante mencionar que hasta este punto éstos factores de riesgo se utilizan sólo para reducir el número de sustancias químicas a evaluar a través del análisis de riesgo y para ponderar el listado de sustancias químicas a evaluar, y no tienen significado alguno en la evaluación de la toxicidad, aún y cuando se utilicen parámetros toxicológicos.
Tabla III.1 Ejemplos de medios de transporte, mecanismos de transporte y propiedades fisicoquímicas que pueden afectar el transporte de los contaminantes
sobre el ambiente.
Medio afectado Mecanismo de transporte Propiedades fisicoquímicas que afectan el transporte
Movimiento en agua subterránea
Densidad, solubilidad en agua, coeficiente de partición orgánico (Koc)
Volatilización
Solubilidad en agua, presión de vapor, Constante de la Ley de Henry
Adsorción a partículas de suelo Solubilidad en agua, coeficiente de partición octanol/agua (Kow), Koc Precipitación fuera de solución Solubilidad en agua, Kow, Koc Agua subterránea
Ingesta biológica Kow, factor de bioconcentración
Flujo sobre la tierra Solubilidad en agua, Kow, Koc
Volatilización
Solubilidad en agua, presión de vapor, constante de la Ley de Henry
Movimiento hacia agua subterránea Densidad
Adsorción a partículas de suelo Solubilidad en agua, Kow, Koc Sedimentación de partículas Densidad, solubilidad en agua Agua superficial
Ingesta biológica Kow, factor de bioconcentración
Erosión Solubilidad en agua, Koc
Lixiviado Solubilidad en agua, Koc
Volatilización Presión de vapor, constante de la
Ley de Henry
Suspensión Densidad, tamaño de partícula
Suelo
Ingesta biológica Factor de bioconcentración
Formación de aerosoles Solubilidad en agua
Deposición atmosférica Tamaño de partícula
Aire
Volatilización Constante de la Ley de Henry
Biota Bioacumulación Factor de bioconcentración
Fuente: Benjamín, et al. 2001
III.1.3 Identificación de la población potencialmente expuesta
vecindades de éste (residentes), sino que también considera a las poblaciones que pudieran quedar expuestas en el futuro aunque se encuentren lejos de la fuente de contaminación. Para determinar la población potencialmente expuesta se utilizan principalmente los usos de suelo que rodean al sitio de liberación, ya que éstos proporcionan una idea del tipo de actividades que se llevan (o se pueden llevar) a cabo en el sitio y cerca de éste; también se deben considerar las fuentes de información demográfica documentadas tales como reportes de censos poblacionales, mapas, patrones de actividad humana, documentos de planeación urbana, entre otros.
Para determinar la población potencialmente expuesta se necesita conocer:
• La población presente en las vecindades del sitio contaminado. • La población futura en las vecindades del sitio contaminado. • Las sub poblaciones de especial importancia (las mas sensibles). • Trabajadores potenciales en el sitio durante la remediación. • Patrones de actividad.
• Magnitud del contaminante liberado. • Forma de liberación y exposición.
Los patrones de actividad humana asociados a varios usos de suelo pueden determinarse contestando a preguntas tales como:
¿Qué tipo de instalaciones públicas sensibles se encuentran cerca del sitio (escuelas, hospitales, centros de atención)?
¿Qué tipo de actividades exteriores se realizan (parques, centros deportivos)? ¿Cuánto tiempo pasan las sub-poblaciones expuestas a sitios potencialmente contaminados (niños en escuelas)?
¿Qué es más probable que cambie?
¿Hay trabajadores en el sitio?
Algunos sectores de la población (niños, mujeres embarazadas, ancianos y personas con enfermedades crónicas) requieren consideraciones especiales debido a su alta sensibilidad a sustancias tóxicas. El primer paso para identificar estas sub poblaciones es localizar áreas sensibles cerca del sitio, estas pueden ser escuelas, áreas residenciales, guarderías, hospitales [LaGreca, et al., 2001].
III.1.4 Modelo Conceptual del Sitio
El modelo conceptual del sitio es una herramienta muy útil en la evaluación del riesgo ya que describe las fuentes del contaminante, las rutas de exposición, la trayectoria del contaminante, los receptores potenciales, y los medios contaminados [U.S.EPA, 1989b]. El modelo conceptual es una representación escrita o pictórica (gráfica) del sistema y de los procesos biológicos, físicos y químicos que determinan el transporte de contaminantes desde la fuente a través de distintos medios hasta los receptores dentro del sistema [ASTM, 1995].
Existen actividades básicas asociadas con el desarrollo del modelo conceptual del sitio estas son [ASTM, 1995]:
1. Identificación de los contaminantes potenciales.
2. Identificación y caracterización de las fuentes del contaminante.
3. Delineación las rutas de migración potencial a través de distintos medios como agua subterránea, agua superficial, suelo, sedimento, biota y aire. 4. Identificación y caracterización de los potenciales receptores (humanos y
ecológicos).
El desarrollo del modelo conceptual debe comenzar junto con la investigación del sitio, básicamente es el resultado de los tres primeros pasos de la etapa de identificación del peligro, prestando especial interés en las propiedades fisicoquímicas de las sustancias (contaminantes) y en las características del sitio ya que como se ha mencionado con anterioridad la relación de éstos dos factores es muy importante para establecer las posibles rutas de migración, los medios de contacto y finalmente las rutas de exposición. El modelo conceptual del sitio debe redefinirse y revisarse durante el proceso de investigación del sitio para incorporar información adicional del sitio.
La información obtenida a través de la investigación se debe utilizar para caracterizar los sistemas físico químicos y biológicos en el sitio de estudio. Los procesos que determinan la liberación de contaminantes, la migración del contaminante, los medios de contacto y la exposición del receptor a los contaminantes se describen e integran en el modelo conceptual, ya que éste es crítico para la determinación de las potenciales rutas de exposición (ingestión, inhalación, contacto dérmico) y para sugerir los posibles efectos de los contaminantes en la salud humana y en el ambiente.
El modelo conceptual final del sitio debe contener información suficiente para apoyar el desarrollo de los escenarios de exposición presentes y futuros y se utiliza para integrar toda la información del sitio y para determinar cual información incluyendo aquella con la que no se cuenta debe ser colectada en el sitio. El modelo se utiliza también para la selección de alternativas de remediación y para evaluar la efectividad de las acciones de remediación en la reducción de la exposición [ASTM, 1995].
III.1.4.1 Desarrollo del modelo conceptual del sitio
sitio, en donde fácilmente se pueden identificar las fuentes primarias y secundarias, los mecanismos de liberación y de transporte, los medios de contacto, las rutas de exposición y los receptores potenciales. A continuación se describen cada uno de los elementos que aparecen en el modelo conceptual:
1. Caracterización de las fuentes La fuente es la localización o el sitio desde donde el o los contaminantes entran o pueden entrar en contacto con sistemas físicos. Una fuente primaria, como por ejemplo, tambos que hayan sido colocados directamente en el suelo y hayan liberado su contenido en la superficie del suelo, se puede convertir en fuente secundaria, en este caso el suelo contaminado.
2. Mecanismos de liberación.- El mecanismo de liberación es la forma en la que una sustancia química (contaminante) entra en contacto - desde su fuente - con el medio ambiente por mecanismos tales como derrames, infiltraciones, resuspensión de polvos, emisiones volátiles, escurrimientos de agua por lluvia, lixiviados, etc.
3. Medios de transporte.- Después de que una sustancia química ha sido liberada desde su fuente al ambiente, ésta se mueve por los distintos medios que lo conforman, tales como aire, agua superficial, agua subterránea, suelo, sedimento o cadena trófica, etc. Es importante mencionar que en algunas ocasiones los medios de transporte pueden ser a su vez medios de contacto. 4. Identificación de las rutas de migración (medios de contacto).- Las rutas
contaminante a través de todas las rutas hacia los receptores. También se debe construir un diagrama de rutas de exposición para el sitio en estudio que debe ser consistente con la parte escrita y con las tablas correspondientes a la sección de evaluación de la exposición del análisis del riesgo. El rastreo de la migración de contaminantes desde la fuente hasta el receptor es el uso más importante del modelo conceptual del sitio [ASTM, 1995].
a. Agua subterránea como medio de contacto.- Este medio de
contacto debe considerarse cuando sustancias sólidas o líquidas que son peligrosas entran en contacto como la superficie del suelo o de rocas. En este caso se debe considerar la distancia vertical de la zona saturada, las tasas de flujo de las subsuperficies, la presencia o proximidad de manantiales, cuevas, fracturas, patrones de flujo, presencia de pozos de extracción, especialmente aquellos que se utilizan para irrigación de cultivos o agua para beber; y en general, la geología e hidrogeología del sitio. Se deben considerar también otros fenómenos de transporte como la dispersión hidrodimánica, transferencias de interfase de los contaminantes. Se debe considerar también el movimiento a través de la zona vadosa.
c. Aire como medio de contacto El transporte de contaminantes en el aire debe ser evaluado para contaminantes que se localicen en la superficie del suelo, del agua o de otro medio capaz de liberar gases o materia particulada al aire. La migración de contaminantes del aire hacia otro compartimiento ambiental (medio) debe ser considerada.
d. Suelo como medio de contacto.- Los suelos contaminados que
puedan entrar en contacto con humanos deben ser investigados, esto incluye contacto directo con sustancias químicas a través de absorción dérmica y exposición directa a radiación gamma de suelos contaminados con materiales radioactivos.
e. Biota como medio de contacto.- Se debe considerar la
bioconcentración y bioacumulación de sustancias en organismos y la potencial transferencia y biomagnificación a lo largo de la cadena trófica y como resultado del movimiento de la biota.
5. Rutas de exposición.- La ruta de exposición es el paso final mediante el cual el contaminante (que se encuentra en el ambiente) entra en contacto directo con un organismo receptor. Las posibles rutas de exposición pueden ser ingestión, inhalación, o contacto dérmico.
6. Identificación de los receptores ambientales.- Se debe de identificar a los receptores ambientales expuestos (actuales y futuros) al sitio contaminado. Esto incluye a humanos y otros organismos que estén en contacto directo con la fuente de contaminación, potencialmente presentes a lo largo de las trayectorias de migración (medios de contacto), o localizados en la vecindad del sitio. Cuando se trata de receptores humanos, el modelo conceptual del sitio debe incluir un mapa o mapas que indiquen los límites físicos de las áreas en donde los receptores son actual o potencialmente expuestos a las fuentes del contamínate o a las trayectorias de migración (medios de contacto).
Supongamos que existe una empresa que en una esquina de su predio ha almacenado por mucho tiempo y a cielo abierto residuos que contienen DDT. La empresa encuentra a las afueras de una ciudad de la república, la topografía del sitio y de sus alrededores es plana y con escasa vegetación. De acuerdo al registro de temperaturas de un periodo de 30 años, la temperatura promedio anual es de 34ºC, la mayor temperatura se registra en el mes de julio alcanzando los 42ºC y la temperatura mínima se registra en el mes de enero llegando a los 0ºC. Se sabe que no existen cauces ni corrientes superficiales importantes en la zona, las fuentes de agua potable en la región son en su mayoría de origen subterráneo, existe un acuífero confinado en la zona a una profundidad de 87 m y en la parte superior del acuífero se encuentra un estrato impermeable de 45 m de espesor. A 1.8 km del sitio se ubican pequeñas comunidades, con una población aproximada de 2,400 habitantes.
Una vez identificada la sustancia química (contaminante) se buscan sus propiedades fisicoquímicas ya que éstas nos ayudarán a evaluar los posibles medios de contacto y las rutas de exposición. En la Tabla III.2 se enlistan las propiedades fisicoquímicas del DDT (1,1,1-tricloro-2,2-bis(4-clorofenil)-etano).
Tabla III.2 Propiedades fisicoquímicas del DDT.
Propiedad Valor
Estado físico Sólido Peso molecular 354.41 g/mol Solubilidad 5.50E-03 g/m3 Punto de fusión 109 ºC
Punto de ebullición 185 ºC
Koc 635,015
Log Kow 6.19
Factor de bioconcentración 77441
Utilizando los datos proporcionados y las propiedades fisicoquímicas del DDT, se realizó el siguiente modelo conceptual:
Fuentes primarias.- Para este caso en particular, se considera al suelo en donde se depositaron los residuos que contienen DDT como la principal fuente primaria de liberación.
Mecanismos de liberación primarios.- Para el caso del patio trasero de esta empresa se considera la resuspensión de partículas como un mecanismo de liberación primario, esto debido a la acción del viento sobre el suelo en donde se depositaron los residuos que contienen DDT, o bien al transporte de los residuos hacia y dentro del patio por los trabajadores de la empresa. El valor de la a constante de Henry para el DDT, junto con el valor de la presión de vapor, nos indica que este compuesto tiene una volatilización muy lenta por lo que puede ser descartada como mecanismo de liberación. Debido a que este compuesto tiene una baja solubilidad en agua y un alto valor de coeficiente de adsorción, podemos establecer que este compuesto no tiene afinidad por el agua, pero sí por el suelo, lo que hace que se descarten lixiviados o escorrentías por lluvia como mecanismos de liberación.
coeficiente de adsorción (Koc) muy alto y una solubilidad muy baja, además de que en la zona no existen cauces ni corrientes superficiales, y el acuífero confinado presente en la zona, se encuentra bajo un estrato impermeable lo que hace casi imposible el contacto del DDT con el agua subterránea. El DDT es un compuesto que presenta afinidad por tejido graso, tiene un factor de bioconcentración muy alto que aunado al valor del coeficiente de partición octanol- agua (Kow) hace que se bioacumule, por lo que se pudiera considerar a la biota como otro medio de contacto, sin embargo para este caso en particular queda descartado ya que se tiene información de que la vegetación en la zona es escasa y no se menciona la presencia de ningún tipo de animales,
Rutas de exposición.- La inhalación se considera como una ruta de exposición ya que contempla la entrada de los contaminantes en el sistema respiratorio, esto se puede presentar por la acción del viento sobre el suelo y la consecuente resuspensión de la partícula, también por la generación o levantamiento de polvo (resuspensión de partículas) debido al movimiento y transporte de los residuos en el patio. La ingestión se considera como otra ruta de exposición ya que se puede dar accidentalmente al ingerir el polvo resuspendido que queda impregnado en las manos de los receptores potenciales, también por ingesta de biota que haya entrado en contacto con el contaminante ya sea en el sitio o cerca del sitio por la deposición de partículas. El contacto dérmico puede ser otra ruta de exposición siempre y cuando exista un contacto directo con el suelo que tenga altas concentraciones de DDT. Este contacto directo puede ocasionar que cierta cantidad del contaminante pueda ingresar al organismo a través de la adsorción de éste en la piel del receptor.
En la Figura 2 se muestra el modelo conceptual para este caso hipotético. Fuente primaria Mecanismo de liberación primario Medio de
contacto Trab
a jado res Re si d e nt es Suelo Ingestión Contacto dérmico Receptores potenciales Ruta de exposición Resuspención
de partículas Aire
Suelo Ingestión Contacto dérmico Inhalación Fuente primaria Mecanismo de liberación primario Medio de
contacto Trab
a jado res Re si d e nt es Suelo Ingestión Contacto dérmico Receptores potenciales Ruta de exposición Resuspención
de partículas Aire
Suelo Ingestión
Contacto
dérmico Inhalación
Figura 2. Ejemplo de modelo conceptual.
III.2 EVALUACIÓN DE LA EXPOSICIÓN
et al.,2001]. La magnitud de la exposición se determina midiendo o estimando la cantidad disponible de un agente en las fronteras de intercambio durante un periodo de tiempo.
La evaluación de la exposición puede considerar exposición en el pasado, en el presente o en el futuro. [U.S.EPA, 1989b]. En el escenario actual se considera la población potencialmente expuesta en ese momento, ya sean trabajadores en el sitio, o residentes vecinos al sitio; en el escenario a futuro consideran todos los posibles usos de suelo que se han destinado al sitio o a las vecindades del mismo. Tanto en el escenario actual o en el futuro se pueden tener los siguientes escenarios: trabajadores en el sitio, uso residencial, uso recreacional, y construcciones. El procedimiento general para realizar la evaluación de la exposición se muestra en la Figura 3.
Figura 3 Proceso para la evaluación de la exposición Fuente: U.S.EPA, 1989b.
Dada la liberación de una sustancia química, es necesario estimar por qué medio va a migrar a un potencial receptor. Una vez identificados los potenciales puntos receptores (actuales y futuros), se debe prestar atención especial a:
a) la identificación de la actual población potencialmente expuesta (general o sensible)
b) la estimación de la exposición a corto y largo plazo en términos de dosis por ruta de exposición.
En esta etapa se deben delinear las fuentes y la distribución espacial de los contaminantes en el sitio, también debe analizarse la forma en que los contaminantes pueden ser liberados a un receptor potencial. Al evaluar el riesgo se calcula la exposición en forma numérica y esto se hace principalmente con la información
Caraterización de la exposición
• Ambiente físico
•Población potencialmente expuesta
Indentifiación de los medios de exposición
• Fuente de liberación del contaminante de interés • Puntos de exposición • Rutas de exposición
Cuantificación de la exposición
Toma Concentración
Medio de exposición
Caraterización de la exposición
• Ambiente físico
•Población potencialmente expuesta
Indentifiación de los medios de exposición
• Fuente de liberación del contaminante de interés • Puntos de exposición • Rutas de exposición
Cuantificación de la exposición
Toma Concentración
proporcionada por literatura técnica y por la que se genera mediante modelaciones, mediciones.
III.2.1 Rutas de exposición y Medios de contacto
La ruta de exposición es la parte final en la trayectoria de un contaminante desde la fuente primaria hasta el receptor potencial. El análisis de la ruta de exposición describe la relación que existe entre las fuentes (localizaciones y tipo de derrames ambientales) y los receptores (localización de las poblaciones, patrones de actividad, etc.) [Peña, et al., 2001].
La trayectoria ambiental (ruta de exposición y medio de contacto) del contaminante es la cadena de eventos que puede provocar la exposición a contaminantes en el ambiente. Una trayectoria de exposición describe el curso que una sustancia química sigue desde la fuente hasta un punto de exposición. Cada trayectoria describe cómo la población puede estar expuesta a los contaminantes de interés.
Para identificar las rutas y medios de contacto se debe contar con elementos que ayuden a definir el marco de referencia para analizar el destino y transporte del contaminante, entre estos elementos se encuentran los siguientes:
Fuente.
Mecanismo de liberación de la sustancia química. Propiedades fisicoquímicas de la sustancia química. Mecanismo de transporte (medio).
Mecanismo de transferencia. Punto de exposición.
Receptores.
La ruta de exposición se entiende como la trayectoria por medio de la cual la sustancia química entra al cuerpo humano [IPCS, 2003].Las rutas de exposición para humanos incluyen ingestión de alimentos, agua, suelo, productos químicos; inhalación de gases, vapor de agua y partículas; y adsorción dérmica. Los medios de exposición o contacto incluyen agua para beber, alimentos (pescados, hortalizas, verduras); aire en la vecindad de las fuentes contaminantes en el trabajo u hogar, áreas urbanas, agua superficial no tratada, agua de irrigación, entre otros [Fiskel, 1983].
III.2.1.1. Ruta de exposición dérmica
La piel es una de las rutas más comunes de exposición a sustancias, sin embargo, también es una barrera efectiva contra muchas sustancias químicas. Si una sustancia química no penetra la piel, entonces no existe efecto tóxico por la ruta dérmica. Si la sustancia química penetra la piel, la toxicidad dependerá del grado de absorción, entre mayor absorción, mayor el potencial para que la sustancia química ejerza un efecto tóxico en el organismo. Una piel dañada o con raspones es más susceptible a absorber que una piel sana. Una vez que la sustancia química penetra la piel, entra al torrente sanguíneo y se distribuye a todo el cuerpo. La habilidad de la sustancia química para penetrar la piel depende de su liposolubilidad. Las sustancias químicas que se disuelven en lípidos penetran más fácil la piel en comparación con aquellas que son hidrosolubles. Dentro de los efectos visibles por exposición dérmica se encuentran la irritación en piel y alergias [IPCS, 2003].
III.2.1.2 Ruta de exposición por inhalación
