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Red de Revistas Científicas de América Latina y el Caribe, España y Portugal
RIESGO A LA SALUD INTEGRADO POR FLUORUROS, NITRATOS Y ARSÉNICO EN AGUA
SUBTERRÁNEA: CASO DEL PARTIDO DE TRES ARROYOS, ARGENTINA
Natalia OTHAX*, Fabio PELUSO y José GONZALES CASTELAIN
Instituto de Hidrología de Llanuras “Dr. Eduardo Usunoff” (UNCPBA - CIC - Municipalidad de Azul) -
República de Italia 780 (B7300), Azul, Buenos Aires, Argentina
* Autora responsable (becaria CONICET); nothax@faa.unicen.edu.ar
(Recibido febrero 2012, aceptado agosto 2013)
Palabras clave: riesgo a la salud integrado, agua subterránea, contaminantes
RESUMEN
Muestreos de calidad del agua de pozos someros de la ciudad de Tres Arroyos, Argen-
tina, arrojaron la presencia simultánea de
fuoruros, nitratos y arsénico (F
, NO
3
y
As) en concentraciones variables. Se analizó el riesgo a la salud por la presencia de
esas sustancias veri±cando si existen di²erencias entre distintos puntos de la ciudad,
escenarios de exposición y diferentes tipos de individuos expuestos. El análisis se
realizó utilizando el modelo básico de análisis de riesgo sanitario probabilístico de
la agencia de protección ambiental de los Estados Unidos de América (USEPA 1989)
considerando tres estratos de edades infantiles (5, 10 y 15 años) e integrando escenarios
de tipo residencial con escolar, sobre la base de la exposición por la ingesta y por el
contacto dérmico con el agua. Los niveles de riesgo, en general, sobrepasan el nivel
de seguridad, salvo en el caso del contacto dérmico. Los valores del riesgo integrado
(riesgo residencial + riesgo escolar) son decrecientes con relación a la edad y el prin-
cipal contribuyente al riesgo acumulado es el As. Se identi±có la zona de la ciudad
más des²avorable en cuanto a la situación de riesgo y se identi±caron las ventajas que
ofrecen los análisis de riesgo acumulativos y agregados.
Key words: integrated health risk, groundwater, contaminants
ABSTRACT
Water quality sampling o² shallow wells in the city o² Tres Arroyos, Argentina, showed
the simultaneous presence o² fuorides, nitrates and arsenic (F
, NO
3
and As) in vary-
ing concentrations. We analyzed the health risk by the presence of these substances
by checking whether there are differences between different parts of the city, exposure
scenarios and different types of exposed individuals. The analysis was performed using
the basic model of probabilistic health risk analysis of USEPA (1989) considering three
children aged strata (5, 10 and 15) and integrating the residential and school scenarios
on the basis of the exposition by ingestion and dermal contact with water. The risk levels
generally exceed the level of security, except in the case of skin contact. Integrated risk
values (residential risk + school risk) are decreasing with respect to age and the main
contributor to the cumulative risk is As. We identi±ed the the worst area o² the city in
terms o² risk and identi±ed the advantages o² cumulative and aggregate risk analysis.
Rev. Int. Contam. Ambie. 30 (1) 27-41, 2014
N. Othax
et al.
28
INTRODUCCIÓN
El partido de Tres Arroyos se ubica al sudeste
de la provincia de Buenos Aires, con coordenadas
geográfcas 38º 23´ S y 60º 16´ W, en cuyo centro
geográfco se sitúa la ciudad cabecera del mismo
nombre que el partido (
Fig. 1
). Es una ciudad
agrícola ganadera e industrial de 45 000 habitan-
tes. Si bien en ella el aprovisionamiento de agua
para consumo domiciliario se realiza a través de
un amplio sistema en red abastecido por 20 po-
zos profundos (profundidad media de 85 metros)
de calidad controlada, existen pozos someros
(proFundidad media de 16 metros) aún activos.
Estos abastecen de agua a domicilios de manera
exclusiva o complementaria a la provista por la
red. Muestreos de calidad del agua en esos pozos
someros arrojaron la presencia simultánea de F
,
NO
3
y As en concentraciones variables que, muy
frecuentemente, superan los límites establecidos
en la normativa de calidad del agua.
La contaminación por As, F
y NO
3
disueltos en
agua subterránea destinada a consumo humano es
un problema epidémico en el mundo. La literatura
ha reportado problemas a la salud asociados con
la ingestión de agua con As, F
y NO
3
en países
Tres Arroyos
N
04
0km
Fig. 1.
Ubicación del área de estudio
como Argentina, Canadá, Chile, China, Estados
Unidos, Hungría, India, Italia, México, Pakistán
y Vietnam, entre otros (por ejemplo, Tseng
et al.
1968, Tseng 1977, ±abiani
et al.
1995, Susheela
et
al.
1995, Canter 1997, Smedley y Kinniburg 2002,
Bo
et al.
2003, Sun 2004, Serap
et al.
2005, Wang
et al.
2007, Amini
et al
. 2008, Sadeq
et al.
2008,
Indermitte
et al.
2009, Nguyen
et al.
2009, Proca
et
al.
2009, Phan
et al.
2010, Liu
et al.
2011, Bunds-
chuh
et al.
2012, McClintock
et al.
2012, Zhang
et
al.
2012). La exposición crónica a concentraciones
de As en agua signifcativamente mayores a 0.05
mg/L resulta en serios problemas de salud epidér-
micos, cardiovasculares, renales, hematológicos y
respiratorios (Smedley y Kinniburg 2002). En el
caso del F
, el consumo en concentraciones signi-
fcativamente mayores a 1.5 mg/L causa problemas
de ²uorosis dental y esquelética, desarrollando una
mayor susceptibilidad a enfermedades renales y
cáncer (WHO 2004), así como afectación al desa-
rrollo del cerebro humano, reduciendo el coefciente
intelectual de niños en edad escolar, entre otros
efectos (Wang
et al.
2007). La contaminación del
agua subterránea por NO
3
es un problema muy
extendido en muchos lugares del mundo (Canter
1997) e impone una seria amenaza al abasteci-
miento de agua potable (Pauwels
et al.
2001). El
consumo de agua contaminada con NO
3
es sobre
todo severa en inFantes que podrían presentar anoxia
celular producida por la fjación del nitrito en la
hemoglobina (metahemoglobinemia), haciéndola
incapaz de transportar y transferir oxígeno en la
sangre (Manassaram
et al.
2006). Esta patología se
conoce como síndrome del bebé azul (Canter 1997).
Existen reportes que indican que del 80 al 90 %
de los casos de metahemoglobinemia en el mundo
se asocian con concentraciones de NO
3
mayores a
100 mg/L
(Oakes 1996).
El objetivo del presente trabajo es analizar el
riesgo a la salud por la presencia de esas sustancias
en el agua subterránea de la ciudad de Tres Arroyos,
verifcando si existen diFerencias entre distintos pun
-
tos de la ciudad, escenarios de exposición (residencial
y escolar) y diferentes tipos de individuos expuestos
(5, 10 y 15 años). El análisis se realizó utilizando el
modelo básico de análisis de riesgo sanitario pro-
babilístico de USEPA (1989) y considerando tres
estratos de edades infantiles como representativos de
los individuos expuestos. En el análisis se integraron
escenarios de tipo residencial con escolar, sobre la
base de la exposición por la ingesta y por el contacto
dérmico con el agua.
RIESGO A LA SALUD INTEGRADO EN AGUA SUBTERRÁNEA
29
MATERIALES Y MÉTODOS
Descripción del área de estudio
La ciudad de Tres Arroyos está localizada al sur
de la Región Chaco Pampeana, a una distancia de
490 km de la ciudad capital de Argentina. La ciudad
está atravesada por el sistema de los Tres Arroyos
(Primero, Segundo y Tercer Brazo) conformando una
cuenca de 3017 km
2
(García Martínez
et al.
2008).
El Primer Brazo ubicado en la zona oriental, se une
al Segundo Brazo y estos confuyen luego con el
Tercer Brazo, para formar el arroyo Claromecó, el
cual desemboca en el Océano Atlántico. Estos arroyos
son típicos de llanuras, es decir de poca profundidad
(no mayor a un metro) y presentan, de acuerdo con
un estudio realizado por Villanueva
et al.
(2006) bajo
caudal (Primer Brazo: 0.84 m
3
/s, Segundo Brazo:
0.31 m
3
/s y Tercer Brazo: 0.53 m
3
/s). La precipitación
media anual es de 762.8 mm (período 1938-2003). El
mes más lluvioso es marzo, con 85.2 mm, y el menos
lluvioso julio, con 40.9 mm. La temperatura media
anual es de 14.9 ºC, siendo el mes más cálido enero
con 22.8 ºC y el más Frío julio con 7.5 ºC.
La cuenca de Tres Arroyos constituye un área
principalmente agrícola y los cultivos más impor-
tantes presentes en la zona son soja, trigo, girasol y
maíz. Esta cuenca se encuentra en un área de agua
subterránea contaminada de manera natural con As
y F
(Paoloni
et al.
2002, Blanco
et al.
2006, Varni
et al.
2006, Nicolli
et al.
2012), con concentraciones
de As que varían de 0.009 a 0.5 mg/L, con una media
aritmética igual a 0.07 y una desviación estándar de
0.06 mg/L (Varni
et al.
2006), excediendo siete veces
el límite de seguridad para el agua potable estable-
cido por la Organización Mundial de la Salud de
0.01 mg/L (WHO 2008).
Estudios realizados en acuíferos loéssicos de la
planicie pampeana indican que la presencia de ±
y
As puede derivar de la meteorización de silicatos
primarios del loess como biotita y vidrio volcánico
(Limbozzi
et al.
2005). El F
puede provenir además
del apatito (Smedley
et al.
2002). Los NO
3
en el agua
subterránea, por otro lado, tienen origen antrópico.
En la ciudad de Tres Arroyos, así como en otras
ciudades, se originan de la in²ltración desde pozos
sépticos domiciliarios anteriores a la existencia de
la red cloacal y de pozos aún activos (Weinzettel
et
al.
2005).
Los análisis de riesgo sanitario
Los análisis de riesgo sanitario (ARS) son herra-
mientas para la toma de decisiones que estiman el
nivel potencial de peligro para un receptor humano o
ecológico por el contacto con una sustancia química
presente en el ambiente (NRC 1983). El riesgo es
una función de la toxicidad de la sustancia peligrosa
y la magnitud de la exposición a la misma. Esta
última expresa la “calidad y cantidad” del contacto
entre la sustancia y el organismo expuesto a partir de
las rutas del contacto, los escenarios y los tiempos
de la exposición (USEPA 1989, 1992). El resultado
del análisis de riesgo es indicativo de una situación
potencialmente problemática según las condiciones
analizadas, y que requeriría un análisis posterior de
mayor profundidad para establecer efectivamente la
gravedad de la situación.
La exposición a las sustancias peligrosas en el
agua se analizó para dos rutas de contacto: por la
ingesta y por el contacto dérmico; en ambos casos
se realizó utilizando los modelos cuantitativos pro-
babilísticos de la USEPA (1992) que se basan en las
ecuaciones 1 y 2.
[]
[]
AT
Bw
ED
EF
Ir
C
ADDI
*
*
*
*
=
(1)
[]
[]
AT
Bw
FC
ED
EF
ET
Kp
SA
C
ADDC
*
*
*
*
*
*
*
=
(2)
Siendo
ADDI = Dosis Diaria Promedio por Ingesta (en
mg/kg/día)
ADDC = Dosis Diaria Promedio por Contacto Di-
recto (en mg/kg/día)
C = Concentración de la sustancia peligrosa en el
agua (en mg/L)
Ir = Tasa de ingesta diaria del agua (en L/día)
ET = Duración diaria del evento de exposición (en
h/día)
EF = Frecuencia de la exposición (en día/año)
ED = Duración de la exposición (en años)
Bw = Peso corporal de la persona expuesta (en kg)
AT = Factores de corrección por tiempo promedio.
Duración estadística de la vida humana medida en
días (70 años × 365 días)
SA = Extensión de la super²cie de contacto entre la
piel y el agua (en cm
2
)
Kp= Coe²ciente de permeabilidad dérmica de la
sustancia (en cm/h)
±C = ±actor de corrección de unidades de super²cie
y volumen (10 000 cm
2
/m
2
× 0.001 L cm
–3
)
El riesgo se estima confrontando las dosis diarias
promedio de cada sustancia con las dosis umbrales
N. Othax
et al.
30
por debajo de las cuales no existen efectos toxico-
lógicos sobre el individuo expuesto para el período
de exposición considerado. Esta proporción se de-
nomina cociente de riesgo (USEPA 1989), y estima
el riesgo según la posibilidad de generar efectos no
carcinógenos por las sustancias evaluadas. Si su
valor iguala o excede la unidad se considera que el
nivel de riesgo es signifcativo, es decir, alertaría
sobre una situación potencialmente problemática.
La dosis umbral toxicológica para efectos crónicos
utilizada es la dosis de referencia oral y dérmica (RfD
y RfDD). Las RfD para As, F
y NO
3
son 3.00E
–04
,
6.00E
–02
; y 7.04 mg/L/d, respectivamente (USEPA
2011). Las RfDD para As, F
y NO
3
son 1.24E
–04
,
5.82E
–02
; 3.52E
+00
mg/L/d, respectivamente (Tolson
et al
. 2000 y RAIS 2011).
El riesgo se calculó para tres tipos de individuos
expuestos (de 5, 10 y 15 años) como representativos
de la parte de la población más sensible. Se anali-
zaron dos escenarios de exposición a las sustancias
en el agua: el residencial y el escolar. El escenario
residencial considera al contacto con el agua vía
la ingesta demandada por las actividades vitales
del individuo y por el contacto dérmico que ocurre
durante un baño con fnes higiénicos (no se tiene en
cuenta la ingesta accidental o deliberada de agua
durante esta actividad). El escenario residencial se
basa en las concentraciones de las tres sustancias en
los pozos someros, que representan 15 casos testigo
del escenario distribuidos en diferentes puntos de la
ciudad (ver más adelante).
El escenario escolar considera únicamente la
ingesta de agua que se realiza durante el horario
escolar. Las concentraciones de las sustancias en
este escenario corresponden a las de un pozo somero
situado en el predio de una escuela peri-urbana, que
es utilizado para consumo. Dado que es el único caso
detectado de una escuela con un pozo somero activo,
se lo adopta como caso testigo representativo del
escenario. Se estimó también el caso de una vivienda
en inmediaciones de la localización del pozo escolar,
por lo que, en este caso, se asume que el pozo domi
-
ciliario y el de la escuela poseen los mismos valores
de concentración.
Más adelante se explica cómo se cuantifcaron las
distintas variables integrantes de las ecuaciones 1 y 2.
Tanto para el escenario residencial como para el
escolar se calculó el riesgo por sustancia individual y
de modo acumulativo. Este implica el riesgo combi-
nado a la salud o al ambiente de múltiples agentes o
factores de estrés (USEPA 2003), involucrando múl-
tiples vías de exposición que reFejen las di±erentes
maneras en que los contaminantes pueden entrar en
el cuerpo desde diferentes medios (USEPA 2007). En
este caso, el riesgo acumulativo implicó la estimación
de riesgo por las tres sustancias simultáneamente,
considerando ambas vías de exposición. El cálculo
del riesgo acumulativo se realiza de manera aditiva
(ver más adelante).
Luego se calculó el riesgo integrado, que implicó
el cálculo simultáneo del riesgo acumulativo para
ambos escenarios. Para ello se empleó también un
modelo aditivo y se conformó un Índice de Riesgo
(USEPA 2003). Este índice evalúa de manera integra-
da la potencialidad de efectos a la salud ante un tipo
de contacto con las sustancias. En este caso, como
para el riesgo particular por sustancia, se mantiene
la unidad como valor límite, indicando, si es sobre-
pasado, la necesidad de estudios complementarios
como mínimo.
El riesgo se estimó probabilísticamente aplicando
el método Monte Carlo para 5000 iteraciones. En los
casos en que se debieron realizar adiciones (riesgo
acumulativo e integrado), estas adiciones se realiza-
ron iteración por iteración. De las distribuciones de
valores de P resultantes en cada caso, se extrajeron
los valores promedio, desvío estándar, mínimo,
máximo y percentilo 95 (P
95
) como estadísticos
representativos del riesgo sanitario para facilitar el
análisis. Todos los cálculos se realizaron con Crystal
Ball v.7.1 (Decisioneering 2007).
Parámetros del modelo
Concentraciones de las sustancias en las muestras
de agua (C)
Las muestras de F
y NO
3
de agua subterránea
±ueron tomadas de seis muestreos mientras que las de
As, de siete, coincidentes en el tiempo. Los muestreos
se realizaron entre los años 2008 y 2010 sobre 15
pozos domiciliarios activos distribuidos en la planta
urbana, tal como se aprecia en la
fgura 2
.
Las muestras de agua fueron colectadas según
técnicas estándares para las determinaciones analí-
ticas a realizar (botellas plásticas de polietileno de
alta densidad) y conservadas en ±río (4-8 ºC) hasta
el momento del análisis. Este se llevó a cabo en un
laboratorio certifcado por la autoridad de aplicación
en materia ambiental de la provincia de Buenos Aires
(Reg. 017 Res. 640/02 del Organismo Provincial para
el Desarrollo Sostenible).
Las muestras fueron determinadas analíticamente
mediante técnicas estándares. El As se determinó por
espectrofotometría de absorción atómica con genera-
dor de hidruros (técnica EPA 7062); el ²
con electro-
do selectivo de iones (SM 4500-F C) y los NO
3
por
espectrometría UV selectiva (SM 4500-NO
3
B).
RIESGO A LA SALUD INTEGRADO EN AGUA SUBTERRÁNEA
31
P1
N
P4
P2
01
0km
P3
P14
P13
P15
P12
P10
P11
P5
P7
P9
P6
P8
Fig. 2.
Ubicación geográfca de los pozos someros
CUADRO I.
DESCRIPTORES ESTADÍSTICOS DE LAS DISTRIBUCIONES PROBABILÍS-
TICAS DE LAS CONCENTRACIONES DE As, F
y NO
3
EN EL AGUA SUBTE-
RRÁNEA
Pozo
F
As
NO
3
Min
1
Max
2
Mo
3
Min
Max
Mo
Min
Max
Mo
1
1.11
1.49
1.32
5.00E
–03
2.90E
–02
2.00E
–02
50.24
124.12
74.80
2
2.66
3.09
2.85
3.40E
–02
7.60E
–02
6.00E
–02
25.52
56.89
46.49
3
1.87
2.33
2.00
2.90E
–02
5.80E
–02
3.80E
–02
58.86
230.34
83.69
4
1.46
2.10
1.80
1.50E
–03
4.10E
–02
2.10E
–02
45.56
138.42
72.17
5
1.19
1.51
1.39
1.60E
–02
2.80E
–02
2.70E
–02
36.81
137.06
87.64
6
1.83
2.83
2.45
1.90E
–02
1.00E
–01
4.50E
–02
49.91
158.68
96.03
7
0.99
2.03
1.16
1.60E
–02
3.20E
–02
2.40E
–02
61.16
188.12
84.35
8
1.59
4.26
1.90
1.50E
–03
4.80E
–02
3.20E
–02
39.32
123.03
71.56
9
1.37
3.96
1.59
2.40E
–02
4.80E
–02
3.85E
–02
35.52
76.87
57.85
10
1.00
4.44
2.00
1.50E
–03
5.30E
–02
3.60E
–02
57.63
143.81
102.25
11
0.97
3.44
1.23
1.00E
–02
2.10E
–02
1.45E
–02
55.43
149.10
75.94
12
1.36
3.84
1.68
2.10E
–02
5.00E
–02
2.90E
–02
28.90
70.34
55.27
13
1.45
4.37
1.99
2.90E
–02
5.30E
–02
3.90E
–02
32.92
80.72
62.84
14
2.03
4.78
2.30
3.40E
–02
6.50E
–02
4.50E
–02
24.15
106.07
77.70
15
4.37
8.87
5.37
5.30E
–02
2.90E
–01
2.00E
–01
49.80
99.50
80.84
Referencias en el cuadro
F
, As y NO
3
(mg/L)
1
Mínimo
2
Máximo
3
Moda
Los límites de detección de las técnicas son 3.00E
–03
;
3.00E
–02
y 2.00E
–01
mg/L, respectivamente.
Para el cálculo probabilístico de la dosis de exposi-
ción se consideraron las concentraciones de cada una
de las sustancias por pozo somero como una distri-
bución de probabilidad de tipo triangular, utilizando
como valores extremos el valor mínimo y máximo
de concentraciones muestreadas, y como valor más
probable a la moda. En el
cuadro I
se presentan estos
descriptores estadísticos para los 15 pozos someros.
Tasa de Ingesta (Ir), Frecuencia (EF), duración
del evento (ET) y duración de la exposición (ED)
Se consideraron tres estratos de edades, 5, 10 y 15
años. Las distribuciones probabilísticas de las tasas de
ingesta residencial por estrato de edad están basadas
en USEPA (2002), y los valores de los descriptores
estadísticos utilizados para la distribución probabi-
lística correspondiente a cada estrato de edad se ven
en el
cuadro II
. La estimación de la tasa de ingesta
para los escenarios residencial y escolar de cada
estrato de edad corresponde al prorrateo del valor
de tasa de ingesta extractado de la bibliograFía, que
corresponde a 16 horas, a 11.5 horas en el primero
y a 4.5 horas en el segundo en promedio, dado que
esta es la duración de una jornada escolar normal de
turno simple en Argentina.
N. Othax
et al.
32
CUADRO II.
ESTADÍSTICOS DESCRIPTIVOS PARA EL CÁLCULO DE LA DOSIS DE EXPOSICIÓN: TASA DE
INGESTA, FRECUENCIA Y DURACIÓN DE LA EXPOSICIÓN
Edad
Esc.
1
Ir
11
EF
12
ED
13
Mod.P.
5
Min
Max
MA
7
Dst
8
Mod.P.
Min
Max
Mo
Mod.P.
Min
Max
Mo
5
Ing.
Res.
2
Log
6
0.00
1.51
0.35
0.35
Tri
9
300
360
330
Tri
1
30
15
10
0.00
1.51
0.36
0.35
15
0.00
2.01
0.46
0.44
5
Ing.
Esc.
3
Log
0.00
0.40
0.09
0.09
Det
10
180
1
13
13
10
0.00
0.40
0.10
0.09
15
0.00
0.53
0.12
0.12
5
CD
4
Det
360
1
30
15
10
15
Referencias
1
Escenario de exposición
2
Ingesta residencial (L/d)
3
Ingesta escolar (L/d)
4
Contacto dérmico
5
Modelo de distribución de P
6
Log normal
7
Media aritmética
8
Desvío estándar
9
Triangular
10
Determinística
11
Tasa de ingesta diaria del agua (L/d)
12
EF: Frecuencia de la exposición (día/año)
13
ED: Duración de la exposición (años)
Con relación a la frecuencia de la exposición, que
es la cantidad de eventos que se producen al año del
escenario de exposición considerado, se diferenció
entre el escenario residencial y el escolar. Para los
tres estratos de edades la frecuencia de la exposición
es equivalente, y sólo para el escenario por ingesta
residencial la frecuencia de la exposición es probabi-
lística. En los otros dos casos (contacto dérmico resi-
dencial, ingesta escolar) se decidió por una variable
determinística, tal como se aprecia en el
cuadro II
.
La duración del evento corresponde a la duración
del proceso de contacto con el agua para el escenario
dérmico. Esta variable representa la duración del
baño higiénico y se la consideró equivalente para
todos los estratos de edad, determinística, e igual a
15 minutos.
La duración de la exposición es el lapso en años
durante el cual se produce cada escenario de exposi-
ción. En este caso se diferenció entre los escenarios
relacionados con la exposición residencial (tanto por
la vía de la ingesta como por el contacto dérmico) y
el escolar. Para los escenarios residenciales se adoptó
una distribución probabilística triangular entre 1
y 30 años, con 15 años como valor más probable,
considerándose equivalentes los tres estratos de
edades. Con relación al escolar, este también adoptó
una distribución triangular en función de la duración
proyectada de la escolaridad, asumiendo un mínimo
y máximo de 1 y 13 años, con 13 años como valor
más probable. También en este caso es equivalente
en los tres estratos de edades.
Peso y superfcie corporal (Bw y SA)
El modelo de distribución de probabilidad con sus
descriptores estadísticos correspondiente al peso por
estrato de edad se presenta en
cuadro III
, así como
la altura. Ambas están basadas en Lejarraga y OrFla
(1987), que provee datos antropométricos especíFcos
para la población argentina.
La superFcie corporal fue estimada aplicando la
ecuación 3, de DuBois y DuBois (1916).
sc
=
H
0.725
*
BW
0.425
*0.0071843
(3)
Donde
SC: SuperFcie corporal (en cm
2
)
H: Altura corporal (cm)
BW: Peso corporal (kg)
En el
cuadro III
también se proveen datos sobre
la distribución probabilística y descriptores estadís-
ticos de la superFcie corporal por estrato de edad.
RIESGO A LA SALUD INTEGRADO EN AGUA SUBTERRÁNEA
33
CUADRO III.
ESTADÍSTICOS DESCRIPTIVOS PARA EL CÁLCULO DE LA DOSIS DE EXPOSICIÓN: PESO, AL-
TURA Y SUPERFICIE CORPORAL PARA LOS ESCENARIOS DE EXPOSICIÓN POR CONTACTO
DÉRMICO
Edad
Mod.P.
BW
2
H
3
SC
4
Min
Max
MA
Dst
Min
Max
MA
Dst
Min
Max
MA
Dst
5
Nor
1
13.50
25.50
19.50
2.50
1.00
1.18
1.09
0.03
0.64
0.88
0.75
0.04
10
23.50
44.50
33.56
5.00
1.25
1.49
1.36
0.05
0.93
1.35
1.11
0.07
15
34.00
74.00
50.30
7.33
1.43
1.75
1.60
0.05
1.29
1.92
1.59
0.11
Referencias
1
Normal
2
BW: Peso corporal (kg)
3
H: Altura corporal (m)
4
SC: Superfcie corporal (m
2
)
Coefciente de permeabilidad dérmica (Kp)
Los Kp para cada sustancia se estimaron apli-
cando la ecuación de Potts y Guy (1992), que se
basa en el peso molecular (Mw) y en el coefciente
de partición octanol-agua (Kow), tal como muestra
la ecuación 4.
72
.
2
0016
.
0
log
71
.
0
log
=
Mw
Kow
Kp
(4)
Donde
Kp: Coefciente de permeabilidad dérmica del com
-
puesto en agua (en cm/h)
Kow: adimensional
Mw: en g
Análisis estadísticos
Primero se presentarán los resultados generales, es
decir, los resultados del riesgo acumulativo e integra-
do por estrato de edad para el conjunto de todos los
pozos. Este análisis se realizó, iteración por iteración,
con base en el promedio de los valores de riesgo del
conjunto de pozos, por lo que el resultado del riesgo
integrado promedio es también una distribución de
valores. Posteriormente se analiza la situación en
particular, pozo por pozo.
Análisis de sensibilidad
Para conocer la importancia de la contribución de
cada parámetro a la variabilidad resultante del cál-
culo del riesgo se realizó un análisis de sensibilidad
aplicando Crystal Ball 7.1. (Decisioneering 2007).
El análisis de sensibilidad, tal como se aplica en la
evaluación de riesgos, es una técnica que identifca
cómo inFuyen la variabilidad y la incertidumbre en
la estimación de riesgo (USEPA 2001), permitiendo
conocer qué variables son las que a±ectan más ±uer
-
temente en el resultado fnal. En este caso, el análisis
de sensibilidad se calculó con base en el coefciente
de correlación de orden entre cada parámetro del
modelo y su resultado con la aplicación del método
Monte Carlo (Decisioneering 2007).
Distribución espacial del riesgo
Para el estudio de cómo se distribuyeron espacial-
mente los resultados del riesgo se realizó una inter-
polación espacial de los P
95
del riesgo integrado con
Surfer 7.0 (Golden Software Inc. 1999), aplicando
como modelo el inverso de la distancia al cuadrado,
tal como muestra la ecuación 5.
=
=
=
n
i
B
n
i
B
j
hij
hij
Zi
Z
1
1
1
2
2
+
=
ij
ij
d
h
(5)
Donde
Zj: es el valor interpolado para el nodo de la red “j”
Zi: son los puntos vecinos
hij: es la distancia de separación efectiva entre el
nodo de la red “j” y el punto vecino “i”
B: es el parámetro de potencia;
dij: es la distancia entre el nodo de la red “j” y el
punto vecino “i”; y
δ
: es el parámetro de suavizado
RESULTADOS
En el
cuadro IV
se presentan los estadísticos de
los valores de riesgo promedio para el escenario resi-
dencial (por ingesta, por contacto dérmico higiénico
y agregado), para el escolar (por ingesta accidental)
y para el integrado, para los tres estratos de edades,
N. Othax
et al.
34
CUADRO IV.
ESTADÍSTICOS DE LA DISTRIBUCIÓN DEL
RIESGO AGREGADO RESIDENCIAL (POR
INGESTA, CONTACTO DÉRMICO Y AGRE-
GADO) E INTEGRADO POR ESTRATO DE
EDAD
Edad
Esc
Rutas
Sust.
Estadísticos
MA
Dst
Max
P
95
5
Res
Ing
F
0.34
0.39
2.54
1.18
As
1.22
1.41
10.58
4.22
NO
3
-
0.10
0.11
0.75
0.34
IngAcum
1
1.66
1.90
13.81
5.72
CD
F
0.00
0.00
0.01
0.01
As
0.03
0.01
0.09
0.06
NO
3
0.00
0.00
0.00
0.00
CDAcum
2
0.04
0.02
0.10
0.07
AgrAcum
3
1.70
1.91
13.90
5.79
Esc
Ing
F
0.18
0.20
1.37
0.61
As
1.01
1.17
8.61
3.47
NO
3
0.02
0.02
0.13
0.06
IngAcum
1.21
1.37
9.72
4.12
Res- Esc Integ
4
2.90
3.08
22.78
9.01
10
Res
Ing
F
0.21
0.24
1.82
0.70
As
0.74
0.85
6.32
2.48
NO
3
0.06
0.07
0.53
0.20
IngAcum
1.00
1.15
8.38
3.36
CD
F
0.00
0.00
0.01
0.00
As
0.03
0.01
0.08
0.05
NO
3
0.00
0.00
0.00
0.00
CDAcum
0.03
0.01
0.09
0.06
AgrAcum
1.04
1.16
8.43
3.40
Esc
Ing
F
0.10
0.12
0.92
0.35
As
0.60
0.69
5.51
2.05
NO
3
0.02
0.02
0.13
0.06
IngAcum
0.72
0.80
6.22
2.38
Res- Esc Integ
1.76
1.83
12.03
5.57
15
Res
Ing
F
0.18
0.21
1.57
0.60
As
0.65
0.73
5.76
2.19
NO
3
0.05
0.06
0.46
0.17
IngAcum
0.88
0.99
7.76
3.00
CD
F
0.01
0.00
0.02
0.01
As
0.07
0.03
0.22
0.13
NO
3
0.00
0.00
0.01
0.00
CDAcum
0.08
0.04
0.24
0.15
AgrAcum
0.96
1.01
7.90
3.09
Esc
Ing
F
0.08
0.09
0.60
0.26
As
0.46
0.52
4.08
1.48
NO
3
0.01
0.01
0.07
0.03
IngAcum
0.54
0.61
4.53
1.75
Res-Esc Integ
1.50
1.52
10.87
4.31
Referencias
1
IngAcum: Ingesta acumulada
2
CDAcum: Contacto dérmico acumulado
3
AgrAcum: Agregado acumulado
4
Res-Esc Integ: Residencial-escolar integrado
considerando el conjunto de los 15 pozos. Los resul-
tados indican que los niveles de riesgo, en general,
sobrepasan el nivel de seguridad ya que todos los
valores son superiores a la unidad, salvo en el caso del
contacto dérmico. Los valores del riesgo integrado
(riesgo residencial + riesgo escolar) son decrecientes
con relación a la edad. El riesgo integrado para cinco
años es un 40 y 50 % mayor a los de diez y quince
años respectivamente, en valores aproximados. En
la
fgura 3
se muestra la distribución de valores de
riesgo integrado acumulado para los tres estratos de
edades para el conjunto de los pozos; allí se pueden
apreciar claramente esas diferencias recién marcadas
a favor del estrato de menor edad.
En el
cuadro IV
se puede observar que uno de los
principales componentes del valor del riesgo integrado
para el conjunto de los pozos para las edades de 5 y 10
corresponde al riesgo por el escenario escolar, llegando
a ser alrededor del 40 % para todos los estratos de eda
-
des. Una de las principales razones de la importancia
de este escenario se debe a que el pozo de la escuela
(el pozo 15) posee las mayores concentraciones de
F
y de As del conjunto, tal como puede apreciarse en
el
cuadro I
. Para el caso del estrato de menor edad
estas altas concentraciones compensan los valores
menores de otras variables como la tasa de ingesta,
la frecuencia anual y la duración de la exposición del
escenario escolar respecto del riesgo ocasionado por
la ingesta residencial. La diferencia entre los estratos
de edades se debe a la importancia de los valores que
tiene el peso de los individuos expuestos que, cuanto
menor es la edad, se reparten los valores del numerador
de las ecuaciones 1 y 2 en denominadores menores.
Del
cuadro IV
también se desprende que el riesgo por
contacto dérmico es despreciable.
Para analizar más en detalle la importancia del
escenario escolar por estrato de edad, en el
cuadro V
se comparan los valores de riesgo para el pozo de
peor situación en cuanto a las concentraciones de las
sustancias estudiadas (pozo 15) con el pozo de mejor
situación, es decir, de menores concentraciones de F
y
As, que considerando ambas simultáneamente, corres
-
ponde al pozo 11. Puede apreciarse que el escenario
escolar representa sólo un 15 % aproximadamente
del riesgo integrado cuando las concentraciones son
iguales a la del agua del escenario residencial (caso de
la escuela con el pozo 15). Por el contrario, en el caso
en que las concentraciones de las sustancias peligrosas
en el agua del escenario residencial son menores que
las correspondientes al escenario escolar (caso del
pozo 11), la importancia del riesgo escolar en el riesgo
integrado aumenta llegando hasta casi un 60 %, dadas
las altas concentraciones de las sustancias peligrosas
RIESGO A LA SALUD INTEGRADO EN AGUA SUBTERRÁNEA
35
15 años
P95 = 4.31
10 años
P95 = 5.57
5 años
P95 = 9.01
1.00
0.90
0.80
0.70
0.60
0.50
0.40
0.30
0.20
0.10
0.00
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
7.00
8.00
9.00
10.00
11.00
0
300
600
900
1200
1500
1800
2100
2400
2700
3000
Cumulative frequency
Cumulative probability
3300
5 años
10 años
15 años
3600
3900
4200
4500
4800
5100
Fig. 3.
Distribución de valores de riesgo integrado acumulado para los tres estratos de edades para el conjunto de los
pozos
CUADRO V.
ESTADÍSTICOS DE LA DISTRIBUCIÓN DEL RIESGO AGREGADO RESI-
DENCIAL E INTEGRADO POR ESTRATO DE EDAD PARA LOS POZOS DE
MENORES Y MAYORES CONCENTRACIONES DE As y F
SIMULTANEA-
MENTE E IMPORTANCIA PORCENTUAL DEL ESCENARIO ESCOLAR
Pozo
Edad
AGRRes
1
ESCRes
2
%
3
MA
DSt
Max
P
95
MA
DSt
Max
P
95
15
5
6.23
7.44
80.00
21.44
7.41
8.58
87.57
24.98
14.20
10
3.74
4.20
32.87
12.43
4.45
4.85
36.79
14.38
13.51
15
3.36
3.75
31.53
11.17
3.95
4.30
33.30
12.93
13.65
11
5
0.82
0.95
9.20
2.78
2.00
2.17
17.50
6.49
57.21
10
0.50
0.55
4.75
1.62
1.20
1.24
9.44
3.86
57.99
15
0.44
0.47
3.39
1.42
1.03
1.08
7.82
3.45
58.79
Referencias
1
AGRRes: Agregado residencial
2
ESCRes: Escolar-residencial
3
Porcentaje del riesgo escolar-residencial respecto del riesgo agregado residencial
en el pozo de la escuela. La peor situación de riesgo,
entonces, va a corresponder al caso del individuo ex-
puesto de menor edad que viva en las cercanías de la
escuela considerada en el estudio, generando valores
de riesgo integrado escolar+residencial de más del
200 % con relación al valor del conjunto de todos los
pozos (21.44 vs. 9.41). Aunque, en esa condición, el
escenario escolar incrementa el riesgo en una propor-
ción relativamente baja.
Viendo un poco más en detalle los generadores
de los valores de riesgo mencionados en el párrafo
precedente, está claro que el principal contribuyente
al riesgo acumulado es el As, que, en todos los estra
-
tos de edades, genera un riesgo equivalente al 70 %
aproximadamente del riesgo acumulado (tanto para
el escenario de ingesta residencial como del esco-
lar), siendo el F
el que genera el 30 % restante. En
todos los casos, el riesgo por NO
3
es prácticamente
N. Othax
et al.
36
Fig. 4.
Distribución espacial del riesgo integrado con valores
mayores o iguales a cinco en el área de estudio
CUADRO VI.
RESULTADOS DEL ANÁLISIS DE SENSIBI-
LIDAD
Par
1
5
10
15
CVar
2
CSp
3
CVar
CSp
CVar
CSp
Ting
90.1
0.95
89.9
0.95
88.4
0.94
ED
4.4
0.21
3.7
0.19
6.5
0.26
Conc
4
0.9
0.09
1.2
0.12
1.5
0.12
BW
1.1
–0.11
1.1
–0.11
0.6
–0.08
Referencias
1
Parámetro
2
Contribución a la varianza total
3
Coefciente de correlación de orden
4
Concentración de la sustancia
despreciable. El As genera riesgo tanto para el es-
cenario residencial por ingesta como para el escolar
para los tres estratos de edad. El F
, por otro lado,
genera riesgo únicamente en el residencial pero sólo
en el estrato de edad menor.
El análisis de la distribución espacial del riesgo
integrado, que en la
fgura 4
se presenta como el área
afectada por valores de riesgo mayores iguales a 5 (va-
lor arbitrario elegido como indicativo de una situación
bastante problemática), muestra claramente que los
pozos del sur de la ciudad son los principales contri-
buyentes al riesgo integrado, siendo el pozo de la peor
situación el 15, que se encuentra ubicado más al sur.
El análisis de sensibilidad arrojó que la variable
que más inFuye en la variabilidad e incertidumbre
fnal del modelo es la tasa de ingesta, con valores de
contribución a la varianza total del modelo cercanos
al 90 %, y coefcientes de correlación de orden de
alrededor de 0.95 (
Cuadro VI
).
DISCUSIÓN
Los valores de concentración de las sustancias
NO
3
, F
y As en los pozos muestreados estuvieron
por encima del límite normativo establecido para
evaluar la calidad del agua para consumo huma-
no, que son, respectivamente, 45, 1.3 y 0.01 mg/L
(ADLA 1971 y ss). Estos resultados coinciden con
los obtenidos en trabajos anteriores (Weinzettel
et al.
2005, Varni
et al.
2006, Peluso
et al.
2007, 2009a).
El paradigma de los ARS es considerado un en-
±oque e±ectivo para determinar los niveles de riesgo
para la salud planteados por diversos contaminantes
(Wu
et al.
2010). Los índices de riesgo, planteados
para la evaluación de riesgo a la salud de acuerdo
con la metodología de USEPA (1989), constituyen
elementos muy frecuentemente aplicados para la
estimación de posibles e±ectos adversos que puedan
producirse en la salud de la población a partir de la
exposición a contaminantes presentes en el ambiente
(Hartley
et al.
1999, Sun
et al
. 2007, Kavcar
et al.
2009, Wu
et al.
2010).
Sin embargo, la práctica de aplicar índices de
riesgo a partir de la evaluación de riesgo convencio-
nal tiene, a su vez, limitaciones que podrían llevar a
subestimar el riesgo, como por ejemplo no considerar
la exposición simultánea de una persona a múltiples
rutas de exposición y a múltiples sustancias químicas
(Moschandreas y Karuchit 2002). Los conceptos de-
sarrollados recientemente de riesgos acumulativos y
agregados responden a estas limitaciones.
Los ARS poseen una serie de ventajas operativas
respecto de otras herramientas de evaluación tales
como los niveles máximos permisibles o los niveles
guía. En Othax
et al.
(2007) y Peluso
et al.
(2008)
se describen algunas de esas ventajas operativas.
Allí se expresa que los ARS permiten el estudio del
proceso de exposición, pudiendo diferenciar entre
rutas (digestiva, respiratoria, dérmica) y escenarios
(recreativo, residencial, laboral), permitiendo ade-
más, la consideración simultánea de sustancias y
rutas a partir de los ARS acumulativos y agregados.
RIESGO A LA SALUD INTEGRADO EN AGUA SUBTERRÁNEA
37
En este sentido, los ARS se están convirtiendo
en modelos que son más complejos, permiten iden
-
tifcar más escenarios de exposición y más realistas
permitiendo al profesional alcanzar nuevos conoci-
mientos para estimar los riesgos de la exposición a
varios contaminantes a través de múltiples vías de
exposición (Moschandreas y Karuchit 2002).
Si bien existen muchos informes sobre los ARS
acumulativos y agregados donde se desarrolla el
marco conceptual de esta herramienta (USEPA 1997,
2007, 2009, entre otros) relativamente pocos estudios
de casos se han realizado (Chen
et al.
2001, Castorina
et al.
2003, Fox
et al.
2004, Ragas
et al.
2011). Algu-
nos ejemplos de su utilización como herramienta de
evaluación de la calidad del agua con fnes recreativos
pueden encontrarse en Peluso
et al.
(2007, 2009b), y
asociando escenarios recreativos con residenciales en
Peluso
et al.
(2009a) y Othax
et al.
(2010).
Los resultados del trabajo realizado en la ciudad
de Tres Arroyos indican que los niveles de riesgo, en
general, exceden el nivel de seguridad ya que todos
los valores son superiores a la unidad, salvo en el
caso del contacto dérmico, con valores de riesgo
integrado decrecientes en función de la edad. No
obstante, no se reconoce en el distrito la ocurrencia
de patologías asociadas a la exposición de las tres
sustancias estudiadas (Peluso
et al.
2007).
Asimismo se ha observado que un componente
importante del valor del riesgo integrado corresponde
al riesgo por el escenario escolar. La causa de ello
radica en que las concentraciones de las sustancias
peligrosas (As y F
) tienden a incrementarse hacia
el sur de la ciudad, justamente donde está ubicada
la escuela. El escenario escolar, en la condición de
iguales concentraciones de sustancias peligrosas en
el agua que en el escenario residencial, tiene una par
-
ticipación menor al 20 % del riesgo integrado, pero
se incrementa cuando las concentraciones presentes
en el agua del escenario residencial disminuyen. La
peor situación de riesgo, entonces, va a corresponder
al caso del individuo expuesto de menor edad que
viva en las cercanías de la escuela considerada en el
estudio, principalmente debido a la importancia del
riesgo ocasionado por el escenario residencial.
El índice de riesgo empleado para el desarrollo
de este trabajo posibilitó conocer el valor de riesgo a
partir de sustancias presentes en los recursos hídricos
de la ciudad de Tres Arroyos, en diferentes estratos de
edad, a partir de la agregación de diferentes vías de
contacto (ingesta y contacto dérmico), bajo diferentes
escenarios de exposición (residencial y escolar) y a
partir de la integración de los mismos, y contribuye
a lograr la estimación del riesgo y la evaluación de
la calidad del agua, de un modo más integral y más
realista.
Los resultados también demuestran que el princi
-
pal contribuyente al riesgo acumulado es el As, que,
en todos los estratos de edades, genera un riesgo
equivalente al 70 % aproximadamente del riesgo acu
-
mulado (tanto para el escenario de ingesta residencial
como del escolar). En un trabajo anterior, donde se
estudió la calidad química del agua en la ciudad de
Tres Arroyos, el As también presentó riesgo signi-
fcativo dentro de la planta urbana y se planteó una
discusión acerca de si el valor de riesgo signifcativo
de As podría ser una sobreestimación metodológica
del reFerencial toxicológico que no sólo in±uye sobre
el ARS sino también sobre el desarrollo del valor
normativo (Peluso
et al.
2009a). Particularmente, en
ese trabajo se ha considerado que en el caso del As,
se ven afectados tanto los niveles normativos como
los valores de riesgo por el planteo, por parte de la
OMS, de referenciales toxicológicos muy conser-
vadores (USEPA 2008) surgidos de estudios cuyas
condiciones sólo son aplicables a ciertas regiones
del mundo. De todas maneras, de los resultados del
estudio queda claro que debe ser prioritario el abaste
-
cimiento de agua potable a la población en las zonas
donde se ha identifcado el problema promoviendo,
además, que se abandone la práctica del consumo
de agua de pozo.
En relación con los aportes de cada vía al valor del
riesgo, la comparación de los valores entre los tres
tipos de individuos expuestos permitió observar que
en los tres casos la ingesta residencial representó la
principal vía de contribución al riesgo total, resultan-
do coincidente con otros trabajos encontrados en la
bibliografía (Kuo
et al.
1998, Lee
et al.
2004, Chen y
Ma 2006, Wang
et al.
2007, Fan
et al.
2009,) seguido
de la ingesta escolar y del contacto dérmico higiénico.
Por otra parte, el análisis de sensibilidad reali-
zado en este trabajo demuestra que la variable tasa
de ingesta de agua, normalmente utilizada como
determinística para el cálculo de los niveles máximos
permisibles, es muy importante en la explicación de
los resultados debido a la sensibilidad que mostró en
los valores obtenidos, siendo el Factor que contribuye
en mayor medida a la variación del riesgo.
Respecto de las medidas a implementar como
paliativo a la problemática de afectación de la
calidad del recurso hídrico, sería necesario evitar
que la población consuma agua proveniente de los
pozos someros domiciliarios. Particularmente, en
el establecimiento educativo se puede propiciar el
consumo de agua embotellada tal como se realiza en
numerosos establecimientos rurales en la provincia
N. Othax
et al.
38
de Buenos Aires. En el caso de las viviendas que dis
-
ponen de pozos activos dentro del área de cobertura
de agua de red, será necesario gestionar la conexión
de la vivienda al sistema de red y la desactivación
de los pozos. Por otro lado, dado los altos tenores
de sustancias como el As, será necesario maximizar
la cobertura del sistema de agua de red y el control
médico sobre la población.
CONCLUSIONES
Los valores de concentración de las sustancias
NO
3
,
F
y As presentaron valores por encima del
límite normativo establecido para evaluar la calidad
del agua para consumo humano.
Los valores de riesgo, en general, excedieron el
nivel de permisible para uso consuntivo del agua en
el caso de las tres sustancias en estudio. El principal
contribuyente al riesgo acumulado es el As, que, en
todos los estratos de edades, genera un riesgo equiva
-
lente al 70 % aproximadamente del riesgo acumulado.
La ingesta residencial representó la principal vía
de contribución al riesgo total y la variable de tasa de
ingesta de agua fue el factor que contribuyó en mayor
medida a la variación del riesgo. Asimismo, se ha
calculado la contribución de cada escenario al valor
de riesgo integrado, y en tal sentido, se observó que
el escenario escolar, bajo algunas condiciones, puede
tener una participación importante en la constitución
del riesgo integrado.
El desarrollo del presente trabajo posibilitó identi-
Fcar la zona de la ciudad más desfavorable en cuanto
a la situación de riesgo. Asimismo, permitió observar
las ventajas que ofrecen las herramientas de ARS y
particularmente los ARS acumulativos y agregados
al posibilitar el estudio de la exposición simultánea
a diferentes contaminantes presentes en los recursos
hídricos subterráneos de la ciudad de Tres Arroyos.
Estas herramientas, también permitieron estudiar la
exposición simultánea a través de distintas rutas tales
como ingesta y contacto dérmico y la integración de
diferentes escenarios de exposición de tipo residen-
cial y escolar.
AGRADECIMIENTOS
Este trabajo se Fnanció con fondos del proyecto
PID 35765 “Estudio hidroambiental a escala de Par
-
tido en zonas de llanura de la Provincia de Buenos
Aires” de la ANPCyT. Se agradecen también los
aportes brindados por la Universidad Nacional del
Centro de la Provincia de Buenos Aires, y la Muni-
cipalidad de Tres Arroyos.
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