Metodología para el análisis de riesgo ambiental en la comuna de Andacollo, asociada a la presencia de mercurio

Baeza, María José

Estación Coquimbo 774, Coquimbo / 9-2867558 / Chile /

mariajosebaezaoses@hotmail.com

Cortés, María José

Monasterio Trapense, Quilvo / 75-431519 / Chile /

mariajosecortesbonilla@yahoo.es

ABSTRACT

El presente trabajo elabora metodología para la evaluación y análisis preliminar de riesgo ambiental, asociado a la presencia de mercurio en la zona residencial de Andacollo, la que durante siglos ha desarrollado la minería artesanal del oro. Para esto se utilizaron datos de distintos investigadores, pudiendo establecer el riesgo preliminar en los compartimentos aire, suelo y en las personas.

Los resultados indican que existe riesgo ambiental, expresado como coeficiente de peligrosidad, a partir del contenido de mercurio en sangre de pirquineros y paralelamente, considerando las concentraciones ambientales de mercurio en aire y suelo, se determinó ausencia de riesgo ambiental.

Palabras clave

Riesgo ambiental, minería, mercurio, relaves, muestreo, mapas temáticos, dosis simple, salud.

RESUMEN

La abundante actividad de extracción minera de la comuna de Andacollo, pudiese estar relacionada a posibles problemas de contaminación ambiental, y de salud a la población en general. Esto debido a las actividades mineras industriales, pasivos mineros, y la extracción artesanal de oro en yacimientos cercanos a la población, generando a través de la quema de amalgama compuestos de mercurio que son liberados a la atmósfera, principalmente.

La presente memoria elabora una metodología para la evaluación y análisis preliminar de riesgo ambiental para la población, asociado a la presencia de mercurio en la zona residencial de Andacollo. Para esto se utilizaron datos de distintos investigadores, pudiendo establecer el riesgo preliminar en los compartimentos aire, suelo y en las personas.

La metodología desarrollada es el compendio y adaptación de diversas metodologías ya experimentadas, sumado a la integración de herramientas como la plataforma SIG, creada en este estudio para sistematizar y ordenar la base de datos para posteriores investigaciones.

Los resultados indican que en la zona residencial de Andacollo el riesgo ambiental, expresado como coeficiente de peligrosidad (CP), es igual a 1,4 cuando se calcula a partir del contenido de mercurio en la sangre de pirquineros [1]. Al ser este valor mayor que 1, se interpreta como existencias de riesgo ambiental para las personas.

Paralelamente, considerando las concentraciones ambientales de mercurio en aire y suelo, simultáneamente, se obtiene un CP global de 0,4. Este valor, al ser inferior a 1, se interpreta como ausencia de riesgo ambiental para las personas. Esta diferencia puede deberse a que el calculo a partir de concentraciones ambiéntales considera efectos por exposición a dosis simple. Sin embargo, el valor obtenido en el análisis de sangre refleja la exposición a dosis compuesta durante todo el periodo de exposición de la persona.

De los análisis estadísticos realizados a los CP obtenidos de san gre, se estableció que existe diferencia estadísticamente significativa entre los grupos clasificados como pirquineros y no pirquineros para la muestra de la población analizada. Por lo tanto, se plantea que la muestra de pirquineros esta mas expuesta, que la muestra de no pirquineros.

ABSTRACT

The abundant mining activity of the commune of Andacollo, could be related to possible problems of environmental pollution, and of health to the general population. This is due to the mining industry, liabilities miners, and the artisanal gold mining in deposits near the population, generating through the burning of amalgam of mercury compounds that are released into the atmosphere, mainly.

This memory develops a methodology for evaluation and preliminary analysis of environmental risk for the population, associated with the presence of mercury in the residential area of Andacollo. For this data from various researchers and can establish the preliminary risk in the compartments air, soil and in people.

The methodology developed is the digest and adaptation of various methodologies already experienced, joined the integration of tools such as the platform SIG, created in this study to systematize and sort the data base for further research.

The results indicate that in the residential area of Andacollo environmental risk, expressed as coefficient of danger (CP), is equal to 1.4 when calculated on the basis of mercury content in the blood of the residents [1]. To be this value greater than 1, is interpreted as stocks of environmental risk for the people. In parallel, whereas environmental concentrations of mercury in the air and soil, simultaneously, you get a CP overall 0.4. This value, to be less than 1, is interpreted as the absence of environmental risk for the people. This difference may be due to the calculation from concentrations environmentally considers effects from exposure to simple dose. However, the value in the analysis of blood, reflects the exposure to dose composed throughout the period of exposure of the person.

Of the statistical analyzes carried out to the CP obtained blood, was established that

1 Fonis 2008there statistically significant difference between the  groups  classified  as  tributors and not tributors to the sample of the population analyzed. Therefore, is that the sample of miners is more exposed, that the sample of not miners.

INTRODUCCIÓN

Andacollo es una comuna minera aurífera y cuprífera de la IV regi ón de Chile. Su riqueza natural de metales de oro y cobre y la concomitante extracción minera durante siglos, ha dado paso a una probable contaminación ambiental.

La abundante actividad de extracción minera en Andacollo, ha genera do posibles problemas ambientales que afectarían a la comunidad por exposición directa durante el proceso de extracción aurífero, afectando principalmente a la población laboral masculina.

Ambos problemas están estrechamente relacionados y afectan directamente la salud de la población:

a) Problema de Contaminación Ambiental General: Corresponde a la Acumulación ambiental de desechos  tóxicos  y  alteración  de  la  calidad  del  aire. En este caso,  gases  y material  particulado  tóxicos  pueden  eventualmente  entrar en contacto con el cuerpo humano a través de tegumentos  y  vías  aéreas  y afectar en diversos grados la salud respiratoria de la población en general.

b) Problema de exposición directa: Corresponde a la Manipulación y exposición directa de  trabajadores  a  los  químicos,  material  particulado  y  gases  utilizados en la minería. En este caso, estas substancias que entran  en  contacto  con  el cuerpo humano a través  de tegumentos y vías aéreas tienen una probabilidad mayor de afectar la salud respiratoria de los trabajadores que a la población general.

La I. Municipalidad de Andacollo ha hecho eco de la situación ambiental que vive actualmente la comuna y ha tomado con gran preocupación el tema de contaminación ambiental y de salud respiratoria. Por esta razón, el Plan de Desarrollo Comunal (PLADECO), que determina los lineamientos de la comuna para los próximos cuatro años, considera dicha problemática [2].

Dentro de las emisiones a la atmósfera se encuentra la generada por la quema de amalgama para la obtención de oro, proceso ocupado por los pirquineros de Andacollo y realizado en sus propias casas, siendo esta una de las principales emisiones de mercurios a la atmósfera.

El mercurio es un metal blanco plateado que a temperatura ambiente se encuentra en estado líquido, al igual que a 0º C. Por su capacidad de amalgamación con otros metales, es usado en la obtención del oro [3].

Existen dos fuentes que contribuyen a la presencia del mercurio en la naturaleza, las fuentes antropogénicas y la naturaleza misma, siendo esta ultima la que entrega el mayor aporte.

Dentro de las fuentes naturales de mercurio existen: evaporación de minerales y aguas, erosión de la corteza terrestre y la actividad volcánica, las que aportan al

• 2 FNDR Andacollo, 2007
• 3 Español, 2001

ciclo global del mercurio unas 50.000 toneladas de metal por año. Las fuentes antropogénicas son principalmente la minería, metalurgia e industria (Anexo 1), que aportan unas 6.000 toneladas/año, incluida la utilización de combustibles fósiles. Lo que da una relación entre fuentes antropogénicas / fuentes naturales aproximadamente 1 / 8 [3] (Español, 2001).

Con el fin de dar pie a una investigación más rigurosa de la situación actual de Andacollo, se desarrolla una metodología de evaluación de riesgo ambiental en la zona residencial de esta comuna, realizando a la vez el análisis preliminar de riesgo ambiental. Con la metodología diseñada, se podrá determinar el posible riesgo ambiental por presencia de mercurio en el lugar de estudio.

OBJETIVOS

Objetivo General

Diseño y aplicación de una metodología para el análisis de ries go ambiental en la zona residencial de Andacollo, asociado a la presencia de Mercurio.

Objetivos Específicos

• Definir  el  modelo  conceptual  a  utilizar,  sus  variables  y     las  mediciones de  terreno asociadas.
• Diseñar el plan de muestreo para los componentes del sistema.
• Estructurar  una  metodología  para  la  evaluación  y  el  análisis  de  riesgo ambiental, en la zona residencial de la comuna de Andacollo.
• Elaborar mapas temáticos en SIG, a partir de la información levantada.
• Ejemplo  de  aplicación:  Análisis  preliminar  de  riesgo  ambiental  en la  zona residencial de Andacollo.

MATERIALES Y METODOS

Materiales para  la investigación.

Los materiales utilizados para el desarrollo de la memoria son los siguientes:

• Base  de  Datos  de  metodologías  similares  y  del  estresante  en  estudio: Bibliotecas, Universidad, Internet.
• Base  de Datos  de  puntos  de Muestreo: Ubicación  georeferenciada de  los puntos a muestrear.
• Carta y Fotografías Digitales de la Zona de Estudio.
• Recursos para el traslado a la zona de estudio.
• Materiales para la toma, traslado y preparación de las muestras.
• Recursos para el análisis de las muestras.
• Software para el SIG: Arc View 3.2.
• Software Estadístico: Statgraphics Plus 5.0.

Metodología.

Etapas del Estudio

La metodología para la evaluación de riesgo ambiental se desglosa en las siguientes etapas:

• Presentación del proyecto a la I. Municipalidad de Andacollo: Se presenta el proyecto al consejo de la I. Municipalidad de Andacollo con el fin de establecer los alcances del proyecto y aprobar los recursos necesarios para el estudio.
• Búsqueda bibliográfica: Etapa en la que se establece una base de datos de metodologías similares a la deseada, de la zona de estudios e información sobre el estresante a estudiar.
• Definición de modelo y variables a utilizar: Se establece el modelo conceptual a utilizar (Anexo 2) y variables a medir (Concentración de Hg en Suelo).
• Diseño de plan de muestreo: Se diseña el plan de muestreo según los datos de la zona de estudio.
• Levantamiento de Información en Terreno: Según el diseño de muestreo establecido, se desarrolla el trabajo en terreno.
• Análisis de Datos: Se trabaja en  la  creación  de  la  base  de  datos,  según los resultados obtenidos en  el levantamiento en terreno.
• Creación de Mapas Temáticos en SIG: Con los datos procesados se crean mapas temáticos con las concentraciones de Hg presentes en suelo y aire, estableciendo a la vez de forma preliminar el riesgo ambiental asociado a las concentraciones. Esto se desarrolla de forma tentativa, dado que el estudio se realiza solo en parte del ciclo estacional.
• Entrega de Proyecto: Se trabaja en la discusión de resultados y conclusiones del estudio.
• Desarrollo de Estructura Metodológica: Según modelos similares se establece la metodología para evaluación de riesgo ambiental apropiada para la zona de estudio.

Estructura de la evaluación y del análisis preliminar de riesgos ambientales.

Para realizar la evaluación de riesgos y el análisis preliminar de éste, se deben desarrollar las siguientes etapas. La estructura de la evaluación se muestra en la figura 1. Los pasos a seguir se desarrollan a continuación.

Descripción de la Zona de Estudio

Datos de interés ( demografia,historia)

Caracteristcas del factor estresante

Definición del Problema

Def. fuentes, rutas y vias de exposición

Evaluación de la Exposición

Plan de muestreo y analisís de datos

Evaluación de los Efectos

Calculo D. exp. y

D. ref.

Caracterizacion del Riesgo

Caculo CP y análisis preliminar del riesgo

Figura 1: Estructura metodológica de la evaluación de riesgos ambientales

Metodología de la Evaluación de Riesgos Ambientales. Descripción de la zona de estudi o Cada sitio es único y debe ser caracterizado a fin de identificar los posibles factores que podrían incrementar o disminuir la migración de los contaminantes de importancia. Muchos de los factores que afectan el transporte dependen de las condiciones climáticas y de las características físicas del sitio. Algunos de estos factores se explican en los siguientes párrafos. [4] La identificación de la zona de estudio se estructura en tres puntos. Identificar y definir variables meteorológicas: Las variables meteorológicas se identificaran y definirán considerando los antecedentes recopilados de forma preliminar en el caso aplicado de la metodología y que son de importancia para la distribución del contaminante en particular en la zona residencial de Andacollo. También se considerarán las características físico– químicas del contaminante, para establecer su solubilidad y afinidad con los medios. Identificar y definir variables demográficas de la zona de estudio. La información de esta sección se debe obtener a partir de los datos censales. Sin embargo, siempre que sea posible, durante la visita al sitio se debe verificar la información obtenida [4], considerando la distribución de la población, rangos de edad y población mas expuesta al contaminante. 4 Díaz, 1999 Recopilar y analizar datos históricos: Los antecedentes históricos ayudan a establecer las posibles causas que han provocado alteraciones en el medio ambiente de la zona de estudio. a) Antecedentes históricos  –  culturales:  se  refiere  a  los   principales hechos  desarrollados  en  la zona de estudio, que aporten información significativa a la problemática presente. En esta sección se busca recopilar información para establecer el potencial origen de la contaminación, desde cuando existiría alteración del medio por el agente contaminante, y establecer la evolución de la misma, y desde cuando existiría exposición del ser humano a los agentes [4]. Definición del Problema: La definición del problema, es la etapa que lleva al investigador a sentar la base de la evaluación. Para este caso en particular se deben realizar dos etapas, las que se explican a continuación: Caracterizar el mercurio como factor estresante y efectos toxicológicos del mercurio. En este punto, se establece la información sobre el factor estresante (características físico – químicas y posible efectos toxicológicos) presentes en el sitio. Es importante contar con las propiedades físico – químicas, y con los datos de toxicidad del factor estresante, clasificación según su grado de toxicidad y de persistencia en el ambiente. Según su toxicidad, las sustancias químicas se pueden clasificar como sustancias no tóxicas y sustancias con toxicidad ligera, moderada o severa. Según su persistencia, las sustancias se pueden clasificar como no persistentes, persistentes, algo persistentes y altamente persistentes [4]. Las propiedades físicas, químicas y las del medio y/o medios en los que se desplaza, permitirá estudiar la distribución de la sustancia en el ambiente [5]. Establecer fuentes, rutas y vías de la exposición para el estresante en la zona de estudio. La distribución de los contaminantes tiene en sí, diversas etapas, desde la emisión de éste, hasta el contacto con las personas, para determinar como se comporta el contaminante en el medio, es necesario identificar las siguientes fases: a) Fuente. Las características fundamentales de la fuente son su localización y los mecanismos de emisión (fuente puntual, fuente difusa, emisión continua, semi-continua o intermitente). Se localiza y describe utilizando los datos de muestreo y la información  preliminar  que se tenga acerca del sitio. Es significativo localizar los lugares dónde se están liberando, se liberaron o se espera que se liberen los tóxicos, identificando todos los mecanismos posibles de liberación [5]. Generalmente esto se determina con la visita preliminar al sitio. 5 Peña, Carter y Ayala-Fierro, 2001 b) Rutas. El concepto de ruta de exposición se refiere al camino que sigue el contaminante desde su fuente hasta la población. Por ejemplo, aire, agua, suelo, polvo, alimento, etc. Es el medio por el cual se transportan los contaminantes desde la fuente hasta el punto de exposición. Dos o más rutas pueden compartir elementos. Por ejemplo, es común que diferentes rutas compartan la misma fuente de contaminación. Pero son más importantes las rutas que comparten idéntica población receptora, ya que un individuo podría estar expuesto a un mismo contaminante a través de diversas rutas. En este caso, la dosis total de exposición sería la sumatoria de las dosis de todas las rutas y dicha sumatoria podría llegar a superar el nivel tóxico del contaminante, lo que representaría un riesgo para la salud de dicho individuo. Asimismo, debe considerarse la posibilidad de que en algunos casos los elementos de una ruta no estén bien definidos. Cuando a una ruta le falte alguno de sus elementos, se le denominará ruta potencial y quedará a criterio del evaluador considerarla como una ruta importante [4]. Durante la visita al sitio se podrán definir las rutas directas y potenciales del factor estresante, y a la vez se debe realizar el análisis de las propiedades físicas y químicas para establecer posibles rutas secundarias según la afinidad del factor. c) Vías de exposición. La vía de exposición es el proceso por medio del cual el tóxico entra al organismo. En el caso de exposiciones ambientales las vías de exposición  son  ingestión, inhalación  y  contacto  cutáneo.  La  selección  de cuáles vías  se  debe  estudiar,  depende  de  los medios en los que se encuentre el tóxico en el punto de contacto [5] y del alcance del estudio a realizar. Evaluación de la exposición. La exposición de una población humana se puede evaluar a través de datos representativos de monitoreo y/o mediante cálculos de modelos basados en información disponible sobre sustancias con usos y patrones, o propiedades de exposición análogos [6] , para esto se debe: Caracterizar la(s) fuente(s): Se deben identificar las fuentes existentes en la zona, las sustancias que se emiten (en su totalidad o las que correspondan al estudio a realizar) y describir los procesos que provocan un efecto adverso en el medio, en la población en general y a la que se encuentra expuesta [6]. Definir plan de muestreo: Se debe elaborar un plan de muestreo que permita obtener una alta confiabilidad de los datos, la que se determinará a partir de la eficacia de las técnicas, las estrategias, y las normas de calidad usadas para el muestreo, el análisis y el protocolo [6]. Con respecto a la representatividad de las mediciones, es importante proveer de una buena visión de las exposiciones que se producen en diferentes lugares. Esto requiere considerar el tipo de muestreo, el lugar, la duración y la 6 Duffus y Parck, 1999frecuencia [6]. Se debe definir por algún método validado estadísticamente el tipo de muestreo y número de muestras, para así lograr que el estudio sea representativo de la zona. A su vez los puntos de muestreo deben ser geo-referenciados e identificados por sectores, definiendo claramente a que lugar pertenece cada muestra. Cada muestreo debe considerar el registro de las actividades en el sitio y la información meteorológica al momento de la colecta. En el caso de las muestras de aire, éstas deben ser tomadas a la altura de la zona respiratoria, esto es, 1.2-1.5 metros sobre la superficie [4]. Teniendo como objetivo la evaluación de la exposición (sobre todo en la población infantil), las muestras de suelo deberán ser simples y superficiales (0-5 cm. de profundidad), colectadas en áreas con posible contaminación y en áreas “libres” de contaminantes [4]. Luego de la colecta, se deben almacenar las muestras según protocolo seleccionado, hasta la entrega en el laboratorio. Al contar con todos los protocolos establecidos se puede desarrollar el plan de muestreo en los tiempos programados y sin mayores dificultades. En el presente trabajo se cuenta con análisis de sangre realizados por Pancetti, Moraga y Corral (2008) y muestreo de aire realizado por Cordy y González (2008). Esta información será complementada con el muestreo de suelo que se realizará en el desarrollo de la presente memoria. Determinar tipo de exposición: Es importante establecer el tipo de exposición, para determinar donde ocurre la mayor exposición al contaminante y, si es posible, determinar la existencia de más de un tipo de exposición. Para esto existen tres tipos de exposiciones, las que se explican a continuación. a) Exposición ocupacional, al agente en el lugar de trabajo del individuo. b) Exposición de consumidores, a través del uso de productos de consumo. c) Exposición indirecta, a través del ambiente, al aire, al suelo, al agua, según sea el caso, o a través de la cadena alimenticia [6]. Los principales factores que afectan el potencial de exposición incluyen: Dimensión de la actividad. Mientras mayor sea la cantidad de una sustancia incluida en una solución o mayor su concentración, mayor será el potencial de exposición. Características físicas de la actividad. El tamaño de  la  partícula  de  un sólido y la volatilidad de un líquido también pueden afectar la exposición, así como la presencia de barreras a ésta y el mantenimiento de la sustancia lejos del contacto humano. Los procedimientos que suponen temperaturas elevadas, principalmente con sustancias  que tienen  presión  de  vapor  significativa, pueden generar una  mayor  exposición por inhalación. Temporalidad  de  exposición.  La  duración  y  la  frecuencia  de  la  exposición a una actividad también constituyen un factor importante; mientras  más largo sea el tiempo de exposición y su frecuencia, mayor será el potencial de exposición [6]. Determinar PEC PEC es una concentración ambiental prevista en el sistema de estudio. La PEC se calcula inicialmente usando los escenarios realistas de casos elaborados (industrial); si no se dispone de éstos, su estimación se realizará sobre la base de cifras calculadas teóricamente, asumiendo escenarios desfavorables en cuanto al riesgo. Los documentos de la categoría industrial o de uso aportan detalles sobre los procesos que emplean diversos sectores de la industria y tratan de cuantificar las emisiones resultantes de estos procesos para varios grupos de sustancias. Se debe considerar, en particular, el tipo de emisión (es decir, si se trata de una fuente puntual, fuente difusa, emisión continua, semi -continua o intermitente) ya que éste tiene consecuencias importantes para la duración y la frecuencia de la exposición de un ecosistema a una sustancia. Si se dispone de datos de monitoreo, normalmente se debe preferir su uso y no emplear datos calculados. Evaluación de los efectos (toxicidad) En esta etapa se pretende estimar la magnitud de la exposición de receptores, actuales o futuros, a los agentes de interés. Para esto se debe determinar las variables del coeficiente de peligrosidad y establecer los parámetros que permitirán cuantificar el riesgo presente en la zona. Definir y cuantificar parámetros asociados a los factores de evaluación. Se establecerán los datos a utilizar para el cálculo de los factores de evaluación. a)Para la determinación de la dosis de exposición: La concentración se determina por los muestreos realizados, o bien de estudios existentes, que indiquen las concentraciones presentes en el organismo o el ambiente. Para la determinación de la ingesta y el peso corporal se puede utilizar la tabla I, que se presenta a continuación. Tabla I: Valores por defecto empleados por la U.S. Environmental Protection Agency  para el cálculo de la exposición. 1 RME; Requerimiento Medio Estimado Para determinar el factor de evaluación (% de biodisponibilidad) en humanos, es necesario recurrir a los antecedentes bibliográficos. En este caso corresponde a 0,95 [7]. b)Determinación de la dosis de referencia: Es el índice de toxicidad que más se utiliza en la evaluación de riesgos por exposición a substancias no cancerígenas. La dosis de referencia es el nivel de exposición diaria que no produce un riesgo apreciable de daño en poblaciones humanas a lo largo de su vida. Cuando no está disponible se puede derivar de estudios de toxicidad en otros seres vivos, y utilizar factores de seguridad para ser aplicados al ser humano. Esto último es lo más utilizado en el campo toxicológico [8]. Definir los factores de evaluación Se deben definir los factores de evaluación: Dosis de Exposición (Dexp.) y Dosis de Referencia (Dref.). a) Determinar Dosis de Exposición a partir de la concentración en aire y suelo. C * I Dosis de exposición = Peso

7 EPA, 2001

8 Higueras, Oyarzun y Maturana

Donde:

C:       Concentración del agente, en el medio (mg/Kg. o mg/Lt.).

I:         Ingesta de aire, suelo o agua, dieta para un adulto o un niño (Lt. /día o Kg. /día).

Peso: En Kg. de los individuos promedio, niños o adultos (Kg.) [7].

El volumen de sangre, el tiempo de eliminación y la fracción de dosis absorbida, también se deben obtener de bibliografía confiable, los que determinaran los valores según el agente estudiado y la población afectada.

b) Determinar dosis de exposición a partir de la concentración en sangre, expresado en la siguiente fórmula [8]

Donde:

Dosis de exposición =

C *V*b A* f*Peso

C: Concentración del agente, en el medio (mg/Lt).

V: Volumen de Sangre en el cuerpo (Lt).

b: Eliminación constante de mercurio, que corresponde a 1/Tiempo de Vida media (día -1).

A: Factor de Absorción, 0,95 (biodisponibilidad).

f: Fracción de dosis absorbida en la sangre, correspondiente a 0,059

Peso: En Kg. de los individuos promedio, niños o adultos.

Nota: La Formula antes mencionada es utilizable para concentraciones de mercurio en sangre, cabello, uña u otro tipo de muestra; considerando el cambio de la fracción de dosis absorbida (f) que es especifica para el lugar del organismo donde es tomada la muestra.

c) Determinar la dosis de referencia para cualquier medio.

La Dosis de Referencia se puede obtener a través de datos bibliográficos confiables o calculada a través de:

Dosis de referencia =

NOAEL FI*FM

Donde:

NOAEL: Nivel de efecto adverso no observable, tomándose la concentración más baja.

FI:  Factor  de incertidumbre,  que refleja la  confianza  general  en los  diversos conjuntos de datos.

• El factor de incertidumbre (FI) se determina de la siguiente manera: Si se extrapolan datos de estudios realizados con seres humanos sanos expuestos a la sustancia durante períodos prolongados, se  utiliza  un factor de 10. Este factor considera las variaciones de sensibilidad individual en la población humana.
• Si los datos se obtienen de estudios de largo  plazo  con  animales debido a la falta de información sobre  los  seres  humanos,  se  debe usar un factor mayor que 10.  Esto  responde  a  la necesidad de compensar la variación entre las especies.
• Si los datos usados provienen sólo de estudios de corto plazo con animales, se usa un factor mayor que 10. Esto sirve para compensar la incertidumbre al extrapolar un NOAEL menos crónico a un NOAEL crónico.
• Por último, si la Dref. se deriva de un LOAEL  en  lugar  de  un NOAEL, se usa un factor mayor que 10 para compensar la incertidumbre que surge al extrapolar un LOAEL a un NOAEL [7].

FM:  Factor  de  modificación,  es  mayor  que  cero  y  puede  variar  hasta  diez, depende  de la evaluación profesional respecto de las incertidumbres científicas [7]

Caracterización del riesgo

La caracterización de los riesgos implica evaluar el riesgo comparando la dosis de exposición con la dosis de referencia (Figura 2).

La caracterización del riesgo se desarrolla a través de la siguiente formula:

Definición del Problema Modelo Conceptual

ANALISIS DEL RIESGO

EVALUACIÓN DE  LA EXPOSICIÓN

EVALUACIÓN DE LOS EFECTOS(TOXICIDAD)

Figura 2: Diagrama Evaluación y Caracterización de Riesgo [9].

9 Tarazona, 2005

Cuantificar e interpretar el factor de evaluación: Por medio del método del cuociente o coeficiente.

Se considera que existe un riesgo inaceptable para la salud por exposición a un contaminante, cuando el coeficiente de peligro (CP) supera la unidad. La magnitud del riesgo es tanto mayor cuanto mayor sea el valor numérico de este cuociente [10].

Para obtener mayores conclusiones del estudio realizado se puede recurrir a análisis estadísticos como los que se muestran a continuación, algunos pasos a seguir son:

• Determinar software a utilizar y las pruebas estadísticas a realizar.
• Verificar distribución de los  datos,  de  esto  se  deriva  el  tratamiento por  estadística paramétrica o no paramétrica.
• Para el caso de datos normales utilizar la distribución de Fischer o razón de varianzas. Esta distribución es muy utilizada para determinar si un grupo de datos es más variable que otro.
• Para el caso de datos no normales, determinar la prueba estadística que mejor represente el estudio. Se presentan las siguientes alternativas:

Prueba de Mann-Witney: Es una de las más adecuadas para la comparación de dos muestras de cualquier tamaño y es más exacta que la prueba de la mediana, además, alcanza hasta 90% de la potencia o agudeza de la prueba de t de Student.

Prueba de Wilcoxon: es  adecuada  para  la  comparación  de  dos muestras iguales con  datos apareados.  Esto  es  un  tipo  de  problema  que se presenta, frecuentemente, cuando se desea comparar el efecto antes y después de un tratamiento en una población.

Prueba de Mc Nemar: para la significancia de los cambios es particularmente útil para los diseños antes y después en los que cada sujeto o elemento es usado como su propio control y la medición sólo tiene fuerza de escala nominal u ordinal.

Prueba de Kolmogorov-Smirnov: determina la mayor divergencia entre la distribución teórica y experimental.

Prueba de aleatoriedad o prueba de las rachas:  Se  basa  en  el orden o secuencia en que  los puntajes y observaciones  fueron obtenidos [11].

• 10 de Miguel, 2003
• 11 López y Páez, 1998

RESULTADOS

Descripción de la zona de estudio.

La comuna de Andacollo se ubica a 56 kilómetros al sur este de La Serena, capital de la IV región. Inmersa entre dos cerros, esta localidad forma parte de las últimas ramificaciones de la Cordillera de los Andes y está situada a una altura de 1.100 metros sobre el nivel medio del mar (montaña media) (Figura 3).

Con un clima agradable (clima de estepa templada marginal) que se caracteriza por ofrecer días soleados todo el año (Figura 3). Desde La Serena se encuentra 45 minutos de viaje por la ruta D–41 [12].

Figura 3: Mapas de Relieve y Climatológico región de Coquimbo [13].

Variables meteorológicas

Las variables meteorológicas identificadas son las siguientes:

a) Índice de precipitación anual: La precipitación anual promedio en el sector de Andacollo es del orden de 135 mm., y se concentra entre los meses de mayo y agosto. La variación anual para el periodo de 1963 a 1991 fue de 11,1 mm. a 452,9 mm. [14]

b) Condiciones de temperatura: La temperatura media anual  es  de  18,8  ºC, con valores extremos de 32,1 ºC medido en diciembre y de -1,5 ºC medido en agosto [13], las mediciones realizadas de temperatura durante el muestreo de suelo se muestran en el Anexo 3.

• 12 Disfruta Andacollo, 2008
• 13 Novoa y López, 2001
• 14 SIGA, 2006

c) Velocidad y dirección de los vientos: En el anexo 4 se presentan las rosas de viento asociadas a cada estación climática, donde se concluye que existen dos tendencias claras desde donde provienen las masas de aire, estas son SSW-S principalmente entre las 00:00 a 9:00 y 18:00 a 24:00, y N-NNW entre las 9:00 y 18:00. Estos horarios varían de acuerdo a las diferentes estaciones climáticas del año.

En el siguiente cuadro (Tabla II) se muestra la dirección de los vientos según las estaciones climáticas en los distintos horarios [13].

[13]

Se debe tener en cuenta que el cambio de dirección de los vientos es gradual, por lo que en algunos horarios se puede tener ambas direcciones.

Según lo presentado por consultora SIGA (2006), en promedio para cada estación climática se pueden observar que las mayores velocidades ocurren entre las 12:00 y 18:00, como se muestra en el siguiente grafico (Figura 4), destacando las mayores velocidades durante el verano.

Figura 4: Promedio Horario de Velocidades del Viento, Estación Carmen de Andacollo

[13].

d) Humedad relativa del aire: Para los datos de humedad, revisar Anexo 3, correspondiente a datos obtenidos en el muestreo de suelo.

Variables demográficas de la zona de estudio.

Las variables demográficas identificadas son:

a) Numero de habitantes por género: La población afectada según la proyección (Tabla III) realizada por el Instituto Nacional de Estadísticas (INE) para el 2008 es de 4367 Hombre y 4618 Mujeres para la comuna de Andacollo, cifras que sufren un descenso año tras año como se muestra gráficamente en las figuras 5 y 6.

Tabla III: Proyección poblacional comuna de Andacollo 1990 – 2020.

[14]

Figura 5: Proyección de Población Total de Andacollo. [15]

15 INE, 2002

Figura 6: Proyección de Población según sexo en Andacollo [14].

Es importante destacar que la comuna de Andacollo presenta un decrecimiento íntercensal de 5,3% [16].

b)Tasas demográficas:

Natalidad y Mortalidad

En la tabla IV se presenta la tasa de natalidad y mortalidad, comparadas en los años 2002, 2004 y 2006, a partir de la figura 7 se concluye el alto crecimiento de la mortalidad infantil la que en los años 2004 y 2006 sobrepasa considerablemente la tasa de natalidad.

Tabla IV: Tasa de mortalidad y natalidad infantil en la comuna de Andacollo

Fuente: Reporte Estadístico Comunal Andacollo, 2008

16 A & C, 2003

Figura 7: Grafico  comparativo  tasa  de  mortalidad  y  natalidad  infantil,  comuna de  Andacollo [17].

No existen estudios que establezcan las causas del aumento de la mortalidad infantil en la comuna.

Migración

Andacollo es la comuna que tiene mayor nivel de emigración diaria por motivos de estudio o trabajo [18]. En términos anuales Andacollo presenta una tasa de emigración anual de 31,93 % y de inmigración de 14.11%, la cual es mucho menor que la emigración antes expuesta [19].

Recopilar y analizar datos históricos.

a) Antecedentes históricos – culturales [20]: Los inicios de la comuna de Andacollo, datan desde mucho antes de la llegada  de  los españoles, ya que , según la investigación de la agrupación de rescate arqueológico, Yahuín, y que es apoyada por profesionales  del  museo  de  La  Serena,  los  vestigios  encontrados en la zona corresponderían a la cultura indígena Molle.

Desde entonces, los nativos trabajaron el cobre, pero por sobre todo el oro, minerales que hasta el día de hoy transforman a estas tierras en una comuna minera. Según antecedentes históricos los fundadores de esta ciudad habrían sido los incas, que en 1420, se apoderaron de sus riquezas y la transformaron en una colonia minera. De ahí precisamente su nombre de origen quechua Anta – Coya, que quiere decir oro de la reina, o reina del metal.

Religiosidad popular

En 1544, Juan Bohon funda La Serena. En el mismo año se produjo una fuerte rebelión por parte de indios provenientes desde Copiapó quienes incendiaron la

• 17 Reporte Estadístico Comunal Andacollo, 2008
• 18 Gobierno Regional, 2008
• 19 Morales, 2005
• 20 I. M. de Andacollo, 2008

ciudad dejándola completamente destruida. Años después Francisco de Aguirre, es quien se encargó de su reconstrucción.

Según dice la leyenda, de este arrasador incendio solamente lograron salir con vida dos españoles, gracias a que consiguieron refugiarse en unos hornos. Ellos huyeron hacia las montañas y es cuando se encontraron con este asentamiento indígena, que trabajaba en las quebradas inundadas de oro. Los europeos cargaron su tesoro más preciado: Una pequeña imagen de la Virgen, tallada en madera tosca sin labrar. Asustados por lo que había sucedido, la escondieron y continuaron su camino hacia el sur. Tiempo después, un indígena llamado Collo, mientras cortaba leña encontró esta imagen.

En ese momento, escuchó una voz celestial que le dice “Anda Collo, y comunica a tu pueblo que me has encontrado”. Collo tomó la figura de la Virgen y la llevó hasta su casa, donde le ofreció culto asociándola a la Pacha Mama.

Pero los españoles conocieron la riqueza de las tierras y atraídos por esto, volvieron hasta la localidad. Entonces construyeron la primera capilla mariana de Chile, en 1580.

Es por ello que los primeros bailes religiosos datan de 1548, hecho que transforma a Andacollo en el segundo templo mariano más antiguo de América Latina, después del que corresponde a la Vi rgen de Guadalupe en México.

Comuna Minera

La minería desde tiempos pre hispánicos ha sido uno de los pilares fundamentales de la economía de Andacollo. De hecho, fueron cientos los indígenas que perdieron la vida en manos de los conquistadores españoles, que con su ambición llegaron hasta esas tierras en busca del mineral.

Esta actividad productiva, tuvo su auge total entre los años 1933 y 1939, siendo Andacollo en este periodo, el sustento de la economía nacional.

Las técnicas actuales para la molienda de mineral son una mezcla de procesos artesanales e industriales, utilizando para ello:

El Maray

Instrumento artesanal utilizado por los Incas para la molienda de maíz, trigo y cebada, adaptado posteriormente por los españoles a la minería. Se compone de una piedra mortero y una base cilíndrica hecha de la misma piedra, utilizando agua y mercurio para atrapar el oro.

Trapiche

Instrumento más industrializado, que funciona gracias a un motor eléctrico, y que está compuesto por dos ruedas que giran alrededor de una solera en cuyo fondo existe fierro fundido.

En el interior se rescata el oro grueso con la ayuda de mercurio; alrededor de la solera unas láminas de cobre aleadas con plata y mercurio atrapan el oro mediano; y en el relave mediante un proceso de flotación, se rescata el oro fino.

Figura 8: Maray

[21]

Figura 9: Trapiche

[22]

Definición del problema.

Características del mercurio como factor estresante y sus efectos Toxicológicos.

a) Características físico químicas del mercurio

Peso atómico: 200,61

Punto de fusión: -38,9º C. Punto de ebullición: 356,9º C. Densidad (20º C): 13,5955

Tensión superficial: 480,3 din/cm3

El mercurio a temperatura ambiente conduce mal la corriente eléctrica, pero se convierte en un excelente conductor en las proximidades del cero absoluto (superconductor). A elevada temperatura, en estado de vapor, conduce la electricidad (como en las lámparas de vapor de mercurio, que son ricas en rayos ultravioleta). Su coeficiente de dilatación térmica es prácticamente uniforme entre 0º C. y 300º C., por lo que se utiliza en la construcción de termómetros. Por su elevada densidad y baja presión de vapor se usa también en barómetros y bombas de vacío. Disuelve numerosos metales con formación de amalgamas; con excepción del hierro.

Su solubilidad en agua es de 0,035 mg/L a 25º C. A 20º C. se evapora de las gotas a un valor de 5,8 µg / hora / cm3. El aire saturado contiene 13 mg/m3, esto supone un nivel de mercurio 720 veces superior a la concentración media permisible de 0,025 mg/m3, recomendada para la exposición ocupacional por la American Conference of Governmental Industrial Hygienists (ACGIH).

• 21 Russ, 2008
• 22 INGSERVTUR, 2008

La presencia de mercurio en la Naturaleza presenta dos características especiales, debido a las propiedades atípicas de este metal:

a) Su gran capacidad de absorción por las arcillas y otros sedimentos hace que se deposite rápidamente en el terreno o en las aguas de ríos y de océanos.

b) Su alta tensión de vapor en estado metálico o elemental, hace que la evaporación desde los depósitos minerales y  durante los  procesos industriales sea elevada, por lo que se puede considerar que la contaminación más importante  por causa  del  mercurio es la emisión a la atmósfera [3].

b)Ciclo biogeoquímico del mercurio

Uno de los aspectos de mayor importancia en el ciclo biogeoquímico del mercurio es la volatilidad de este metal. En la atmósfera está ampliamente distribuido en forma de gas y partículas. Entre el 90-95% de este elemento es gaseoso, incluyendo vapor de mercurio (Hg0), compuestos inorgánicos (cloruros y óxidos) y alquilmercurio (principalmente CH3HgCl).

Concentraciones típicas de mercurio gaseoso total en zonas no contaminadas son de 1.5-2.0 ng / m3 en la baja troposfera. Algunos autores sugieren que el HgCl 2, comúnmente conocido como “mercurio gaseoso reactivo” es la especie química que domina el flujo total de deposición atmosférica de este metal por su alta reactividad superficial y su solubilidad en agua.

El mercurio existe en tres estados de oxidación: Hg0, Hg22+ y Hg2+, donde Hg2+ es el estado de oxidación más estable. Estas tres especies coexisten en equilibrio.

Casi todo el mercurio inorgánico disuelto en aguas oceánicas existe en forma disociada como ion [HgCl4]2-. En las fuentes de agua continentales, sin embargo, donde hay poco cloruro, el mercurio puede existir como Hg(OH)2.

La ínter conversión en medio acuoso entre todos los estados de oxidación del mercurio requiere la presencia de microorganismos. El mercurio es emitido a la atmósfera a partir de las fuentes naturales y antropogénicas en forma de vapor elemental (Hg0), posteriormente precipitado por las lluvias que lo depositan en los cuerpos de agua y finalmente en el sedimento desde donde es metilado y luego bioacumulado. Las formas más solubles de mercurio (por ejemplo Hg2+), son sintetizadas a través de la conversión de Hg0 a Hg2+, reacción de oxidación que ocurre en presencia de microorganismos aeróbicos en el que participa la catalasa, una enzima importante en el ciclo del oxígeno.

Los microorganismos aeróbicos también pueden llevar a cabo la oxidación del mercurio a partir del HgS en el sedimento, oxidando el sulfuro a sulfito y luego a sulfato. El ión mercúrico (Hg2+), sin embargo, puede ser reducido en un proceso de desintoxicación por microorganismos (por ejemplo Pseudomonas sp.) a Hg0 en presencia de NADH (Nicotinamida Adenina Dinucleótido reducido) que se oxida a NAD+ (Nicotinamida Adenina Dinucleótido oxidado). El NAD+ es una coenzima cuya función es actuar como agente en la transferencia de átomos de hidrógeno en las reacciones de oxidación – reducción.

El Hg0 generado en el mecanismo de desintoxicación puede vaporizarse desde el medio acuoso y reentrar en la atmósfera. Esta volatilización de Hg0 es uno de losprocesos claves en el ciclo biogeoquímico del mercuri o.

Algunas bacterias emplean un segundo mecanismo de desintoxicación que convierte el Hg2+ bien sea en metilmercurio CH3Hg+, o en dimetilmercurio, (CH3)2Hg. El uso de estos métodos de desintoxicación por microorganismos para crear mercurio elemental y (CH3)2Hg asegura que el mercurio sea removido del medio ambiente y remitido luego a la atmósfera.

Igualmente, la formación de CH3Hg+ por microorganismos puede ser considerado un paso de desintoxicación para los mismos, ya que el ion CH3Hg+, podría ser inmovilizado en el sedimento o en el suelo por adsorción a las partículas de bentonita (barro) cargadas negativamente. Este proceso asegura la remoción del CH3Hg+ en forma efectiva como un tóxico del ambiente microbiano. Los aspectos más importantes del ciclo biogeoquímico del mercurio se presentan en la figura 10 [23].

Dentro de las formas de mercurio antes mencionadas, los compuestos organomercuriales, especialmente el metilmercurio es el que recibe una mayor atención, ya que sus características toxicocinéticas lo hacen especialmente tóxico para el organismo humano. Estos compuestos ingresan fácilmente al organismo por las vías respiratoria, digestiva y dérmica. Una vez absorbidos, se unen rápidamente a otras sustancias orgánicas – por medio de los grupos sulfidrilos- tales como aminoácidos, peptinas, cistina y glutatión. En la sangre se concentra en gran cantidad en los eritrocitos (90%) [24].

Respecto de la composición del mercurio total en sangre, se estima que el 10% es mercurio inorgánico, según documento “The three modern Faces of Mercury”, siendo el 90% restante compuestos organomercuriales, así mismo los de cadena corta, principalmente metilmercurio son muy estables y resistentes a la biotransformación [21].

El metilmercurio es una sustancia altamente tóxica, siendo considerado el sistema nervioso como el órgano diana mas sensible, para los cuales existen datos de dosis de referencia establecidas [6].

Por las razones expuestas anteriormente el caso de estudio de la presente memoria considera el escenario más desfavorable, metilmercurio, para el cálculo de la dosis de exposición y la dosis de referencia. Por los efectos adversos en las personas expuestas a dicho estresante.

• 23 Olivero y Jonson, 2002
• 24 Galvao, 1987

Figura 10: Ciclo biogeoquímico del mercurio [20].

c)Toxicología del mercurio

La toxicología del mercurio es diferente, según su especie química, y si la intoxicación es aguda o crónica.

Intoxicaciones agudas

El Hg metal presenta un cuadro clínico de debilidad, escalofríos, sabor metálico, náuseas, vómitos, diarrea, tos y opresión torácica. Basta una exposición breve al vapor de Hg para producir los síntomas en pocas horas.

El Hg2+ precipita proteínas de las mucosas y da un aspecto ceniciento a la boca, faringe e intestino, con dolor intenso y vómitos por el efecto corrosivo sobre la mucosa del estómago, que produce shock y muerte. La recuperación se produce solo con un tratamiento rápido.

Los derivados orgánicos no suelen producir intoxicaciones agudas, y cuando éstas tienen lugar son irrecuperables y producen la muerte del individuo.

Intoxicaciones crónicas

El Hg metal, produce efectos neurológicos y el llamado síndrome vegetativo asténico, cuyos efectos son: bocio, taquicardia, pulso lábil, gingivitis, irritabilidad, temblores, pérdida de memoria y salivación intensa. Estos efectos son reversibles.

El Hg2+, produce un cuadro clínico de fuerte sabor metálico, estomatitis, gingivitis, aflojamiento de dientes, aliento fétido, así como una toxicidad renalgrave, por necrosis tubular renal. Típica de los efectos tóxicos de este catión, y de los calomelanos es la llamada enfermedad rosa o acrodinia, que es una reacción de hipersensibilidad, con eritema en extremidades tórax y cara, fotofobia, taquicardia y diarrea. Estos cuadros clínicos presentan una buena recuperación.

Los derivados orgánicos producen una reducción irreversible del campo visual, dificultad auditiva, así mismo irreversible, ataxia, parálisis y muerte. Los efectos, dependen de la dosis, produciéndose los dos primeros a bajas concentraciones, y los últimos a altas concentraciones del tóxico. Además son teratógenos, y afectan al feto, con retardo mental y deficiencias neuromusculares [25].

Fuentes, rutas y vías de la exposición a mercurio.

a) Fuente. Una parte importante de los habitantes de Andacollo tiene como uno de sus trabajos la quema artesanal de amalgamas para obtener oro, lo que produce una liberación de mercurio a la atmósfera. Estas fuentes son de tipo puntuales y difusas ya que se encuentran en diversos puntos distribuidos en toda la zona residencial de Andacollo. El tipo de emisión se considera semi -continua, ya que la quema de los pequeños productores de oro se realiza de forma intermitente durante un período de tiempo determinado (hrs/día, hrs/semana).

Además, están presentes en la zona relaves de larga data y material particulado producido por las prácticas mineras actualmente en operación.

b) Rutas. Las rutas que sigue el mercurio en la naturaleza por  causas antropogénicas, son dos: ruta aérea y por vertidos realizados a los cursos de aguas superficiales, la ruta estudiada en este caso es la ruta aérea.

c) Vías. El mercurio puede entrar al organismo a través de tres vías, las que se explican en detalle a continuación.

Vía Respiratoria (absorción por inhalación)

No es frecuente la absorción de los metales en estado de gas o vapor excepto para el caso del mercurio, siendo probablemente el único caso en que la exposición a un metal en su forma elemental es de importancia en la práctica.

El vapor de mercurio es no polar (no se disuelve en la membrana mucosa del tracto nasofaringeo y traqueo bronquial) y fácilmente penetra la membrana alveolar y pasa a la sangre absorbiéndose un 80% de la cantidad inhalada. Este porcentaje es el resultado de la relación cuantitativa entre el volumen de inspiración y el espacio muerto fisiológico del pulmón.

Generalmente los gases y vapores se depositan en el tracto respiratorio de ac uerdo con su solubilidad en agua. Los gases altamente solubles en agua se disuelven en la mucosa de la membrana o en el fluido del tracto respiratorio superior, mientras que los gases y vapores menos solubles en agua, penetran mas profundamente en el árbol bronquial alcanzando el alvéolo. Dado que el vapor de mercurio elemental es ligeramente soluble en agua, puede esperarse que penetre profundamente en el árbol bronquial alcanzando el alvéolo. Experimentalmente, se ha visto que se deposita por igual en el árbol bronquial que en el alvéolo.

Se estima que la solubilidad del mercurio elemental en los lípidos del cuerpo está entre 0,5 y 2,5 mg/L Considerando que la concentración de saturación del

25 Doadrio, 2004mercurio en aire puede ser solo de 0,06 mg Hg/L. a 40º C. el coeficiente  de reparto entre el aire y los lípidos de la pared alveolar y sangre pulmonar es aproximadamente de 20 a favor del cuerpo. Este hecho sugiere que el mercurio elemental pasa fácilmente a través de la membrana alveolar por simple difusión.

Por medidas del contenido de mercurio en aire inspirado y espirado se ha encontrado que, del 75% al 85% del mercurio, a concentraciones comprendidas entre 50µg/m3 - 350 µg/m3 del aire inspirado, se encuentra retenido en el cuerpo humano. Esta retención baja al 50% ó 60% en personas que han consumido cantidadesmoderadas de alcohol. La acción del alcohol se debe a la inhibición de la oxidación delvapor en hematíes y otros tejidos. Estos resultados se interpretan como coincidentes con la difusión del vapor de mercurio en la sangre vía membrana alveolar, y se corroboran con los estudios en animales.

Por tanto, se tiene que del 75% al 85% del mercurio elemental entra por vía inhalación a través del pulmón obteniéndose aproximadamente un 80% de retención. Un 7% del mercurio retenido se pierde de nuevo con el aire espirado, con una vida media de 18 horas. El mercurio elemental absorbido abandona rápidamente los pulmones a través del sistema circulatorio. Sin embargo, en los pulmones de los trabajadores expuestos se han encontrado niveles de mercurio elevados.

En Toxicología Industrial esta es la vía considerada más importante. Los efectos tóxicos de todas las formas de mercurio inorgánico puede decirse que son debidos al mercurio iónico, puesto que el Hg0 no forma enlaces químicos.

En lo que se refiere a los aerosoles de compuestos inorgánicos de mercurio, debe esperarse que sigan las leyes generales que gobiernan la deposición de la materia particulada en las vías respiratorias.

Respecto a los compuestos orgánicos de mercurio no disociables en el organismo, tales como el metil y etilmercurio, los datos indican que en lo que respecta a su comportamiento va a ser similar. Estos compuestos pueden absorberse por inhalación, penetrando los vapores de sus sales fácilmente en las membranas del pulmón con una eficiencia del 80%. Teniendo una presión de vapor elevada se va a favorecer la absorción y la solubilidad en lípidos va a permitir el paso a través de las membranas biológicas [3].

Vía Digestiva (absorción por ingestión)

El Hg0 se absorbe muy poco en el tracto gastrointestinal, probablemente en cantidades inferiores al 0,01%. La razón puede estribar en los siguientes factores:

• Al contrario de lo que sucede  en  los  pulmones,  el  mercurio  ingerido  no está en estado monoatómico.
• El Hg metal ingerido no presenta toxicidad importante debido a su incapacidad para reaccionar con moléculas biológicamente importantes.
• Su absorción se ve  limitada  por  formar  en  el  intestino  grandes moléculas que dificultan la absorción.
• Cuando se ingiere mercurio elemental, el proceso de  oxidación  en  el tracto intestinal es demasiado lento para completarse antes  de  que  el mercurio se elimine con las heces.

La absorción por esta vía de los compuestos inorgánicos de mercurio (insolubles) es del 7% con valores comprendidos entre el 2% y el 15% dependiendo de la solubilidad del compuesto ingerido.

Para el Hg2+ la vía gastrointestinal si es muy importante, de forma que la intoxicación accidental o intencional por Cl2Hg (sublimado corrosivo) no ha sido rara a través de la historia.

Tras una ingestión elevada se presenta una acción cáustica e irritante por la formación de albuminato soluble que genera una alteración en la permeabilidad del tracto gastrointestinal que favorece la absorción y por tanto la toxicidad.

En el campo de Salud Pública, esta vía de absorción es la que tiene mayor importancia, ya que el aporte de mercurio (metilmercurio) a la población no expuesta ocupacionalmente procede fundamentalmente de los alimentos y más concretamente del pescado. La absorción del metilmercurio por esta vía es del orden del 95% de la dosis administrada, independientemente de si el radical metilmercurio está unido a proteínas o es administrado como sal en solución acuosa [3].

Vía Cutánea

Es muy probable que el Hg0 pueda atravesar la piel, pero no se dispone en la actualidad de cifras cuantitativas. Es dudoso, sin embargo, que esta vía de absorción juegue un papel importante en comparación con otras.

En el caso del metilmercurio es también probable que penetre por la piel. Se han descrito casos de intoxicación debida a la aplicación local de pomadas conteniendo metilmercurio [3].

Evaluación de la exposición. Caracterizar la(s) fuente(s):

a) Fuentes industriales:

Compañía Minera Dayton: Se encuentra ubicada a 1100 m. s. n. m. en Andacollo, en el sector La Laja. Se dedica a la extracción y procesamiento de oro (Au) operando en dos áreas, el sector mina de la empresa Cerro Alto de la que forman parte un poco más de 200 personas y la planta donde funcionan 112 trabajadores, con una ocupación total de 320 de los cuales el 55% es Andacollinos [26].

b)Fuentes artesanales:

Las fuentes artesanales son de fácil reconocimiento en terreno ya que cada casa que se dedica a la quema artesanal de amalgamas para la obtención de oro, presenta de una a tres chimeneas, las que sirven para la eliminación de los vapores producidos en el proceso.

Proceso de obtención de oro, por amalgama: El minero obtiene el mineral aurífero de minas abandonadas, de afloramientos exteriores o bien de sedimentos fluviales. La obtención de este mineral es manual o bien con explosivos. El mineral obtenido contiene pequeñas partículas de oro. El minero la trabaja para obtener parte del oro

26 Cher Lostarnau, 2008que contiene o bien la transporta a una instalación artesana donde será tratada.

El primer tratamiento, siempre manual, consiste en separar los trozos estériles de la roca con oro a golpe de mazo.

Este es ensacado y transportado hacia la rastra. Una rastra dispone de un molino, manual o mínimamente motorizado, donde el mineral será desmenuzado y molido.

Una vez molido, se limpia y el barro que resulta se hace pasar por un canal de madera con cajones donde se depositan las partículas más pesadas incluidos las de oro.

Para extraer o capturar el oro de este tipo de arena, se vierte mercurio. El mercurio se disuelve con el oro, formando amalgama.

Para separar el oro de la "perla de amalgama", se utiliza un soldador para evapora el mercurio. Así, al final del proceso se consigue una pequeña cantidad de oro que se vende.

Mediante este proceso artesanal sólo se consigue extraer la mitad del oro que contiene el mineral. Luego, los residuos llamados "colas", contienen aún oro. Por esto, las colas, son vendidas a la empresa minera [27].

Plan de muestreo de suelo:

a) Determinación del número de muestras

El número de muestras de suelo a tomar se determinó por medio de la superficie de la zona residencial de la comuna de Andacollo.

La zona residencial de la comuna de Andacollo tiene una extensión de 3 Km. de largo y1.5 Km. de ancho aproximadamente, por lo que se establece tomar 36 puntos,distribuidos uniformemente. Esta distribución tiene una distancia entre puntos 375 m. a lo ancho y 300 m. a lo largo, como se ilustra en la figura 11.

27 Foscor, 2008

Figura 11: Diseño de grilla de muestreo

b)Ubicación de los puntos de muestreo

El muestreo será de tipo dirigido, utilizando como medio de selección una grilla, como se definió anteriormente, Figura 11.

Una vez determinados los puntos de muestreo por medio de la grilla, cada uno de sus vértices o unidad muestreal debe ser expandido a una superficie de25 m2, la que a su vez, es dividida en cinco sub-áreas (Figura 12). En cada una de éstas se debe desarrollar el procedimiento definido a continuación.

Figura 12: Representación gráfica de sub-áreas a utilizar

c)Procedimiento de toma de muestras de suelo [28][21].

• Dividir en cuatro cada subárea (Figura 13), ya delimitada.
• Por cada cuarto tomar una muestra y disponerla en el balde.
• Homogenizar perfectamente la muestra del balde.
• Disponer  500g.  aproximadamente  de  la  muestra  en  una  bolsa  de  cierre hermético.
• Identificar cada bolsa por medio de códigos. Los códigos serán designados por un número correlativo asociado al punto GPS y a su vez, se deberá tomar una fotografía del sector.
• Registrar códigos en planilla Excel para terreno (Anexo 5).
• Almacenar las bolsas en un recipiente apropiado

Figura 13: División de Sub-áreas.

d) Procedimiento de toma de condiciones atmosféricas Nota: Este procedimiento se realiza paralelamente al de suelo.

• Tomar tres lecturas de la velocidad del viento con anemómetro, nivel de piso, a 50 cm. del suelo y a 1,5 mt. de altura, con anemómetro.
• Registrar la temperatura ambiental al momento del muestreo.
• 28 Cordy y González, 2008
• Registrar cada dato en planilla (Anexo 5).

e) Metodología para preparación de las muestras para análisis en laboratorio. La preparación de las muestras consiste en pasar la masa total de muestra por  tamizde 2 mm. (efectivo), según requerimientos del laboratorio en que se realizará elanálisis. El tamizado, según las características del  suelo,  se  puede  homogenizar con agua para facilitar  el  paso  de partículas pequeñas en los tamices.

Luego de obtener las partículas finas se dispondrán 20 g. por cada tubo para envío a laboratorio y se retendrá una muestra y contra muestra de cada punto muestreado, cada tubo quedará correctamente identificados según código de identificación de la muestra.

Tipo de exposición:

En Andacollo se presenta la exposición de tipo indirecta, asociada a la presencia de mercurio en suelo y aire. Este tipo de exposición afecta a todos los habitantes de la localidad, sin embargo existe una exposición ocupacional aun más fuerte en las familias que trabajan en la obtención de oro por medios artesanales.

Determinación de la PEC.

Para determinar la PEC, contamos con los resultados de los análisis de suelo que se muestran en la tabla V, los que promedian una concentración de 0,711 mg/Kg. de Hg total.

Tabla V: Concentraciones de Hg en suelo, zona residencial de Andacollo.

Para la determinación de la dosis ambiental prevista a partir de las muestras de sangre se cuenta con los datos no publicados de la Doctora Floria Pancetti, Daniel Moraga y Sebastián Corral, pertenecientes a la Facultad de Medicina de la Universidad Católica del Norte; y para la determinación de la dosis en aire se cuenta con los datos de Paul Cordy del departamento de inginería minera, Universidad de Colombia Británica, Canadá y Víctor Hugo González, MSc, Universidad de Machala, Ecuador, quienes proporcionaron las concentraciones de aire. Ambos estudios se realizaron el año 2008.

Estos datos no se entregan en detalle, por no estar aun publicados. Sin embargo, con la autorización de los autores se puede utilizar en la siguiente memoria para calcular los CP asociados.

Evaluación de los efectos (toxicidad).

Parámetros asociados a los factores de evaluación

a)Parámetros de la dosis de Exposición

El caso aplicado en este estudio es la dosis de referencia para adultos, con un peso promedio de 70 Kg. (tabla I), al ser los adultos la población laboral mas expuesta al agente.

Para el caso de la dosis de exposición en aire y suelo, el parámetro es:

• Ingesta de suelo (I): este valor corresponde a 0,0001 Kg. /día, el que se muestra en la tabla I.
• En el caso del aire, la ingesta corresponde a la inhalación, que tiene un valor de 15.000 lt/día (tabla I). Para el caso del cálculo de la dosis de exposición en sangre, los parámetros son:
• El volumen de sangre en el cuerpo para un adulto es en promedio 5 lt., según los estudios de EPA (2001).
• El Factor de absorción o dosis absorbida (A), corresponde a 0,95,  valor utilizado por EPA (2001). Este valor corresponde al porcentaje de biodisponibilidad del  mercurio y es adimensional.
• La fracción de dosis  absorbida que se encuentra en la sangre (f), corresponde a 0,059 obtenido de la media de estudios realizados por EPA (2001). Este factor  también es adimensional.
• La constante de eliminación  b,  corresponde  a  0,014  (días1),  este  valor fue obtenido de estudios realizados por EPA (2001), y corresponde a la división de 1/ tiempo de vida media (70 días para MeHg).

Nota: El estudio realizado por EPA (2001), calcula la dosis de exposición, para una dosis simple. La dosis de referencia para el MeHg, tiene un valor de 0,0001 mg/Kg.*día [8].

Factores de evaluación Dref. y Dexp.

La dosis de exposición para los distintos compartimentos, fueron calculadas a partir de la fórmula antes expuesta, el resultado de estos cálculos se encuentra en el anexo 6. A continuación se muestran los promedios de las dosis de exposición para los distintos compartimentos (Tabla VI).

Tabla VI: Promedios de dosis de exposición

Caracterización del Riesgo.

Tras calcular el coeficiente de peligrosidad de cada concentración (Anexo 6), se separaron los datos de sangre en los que correspondían a pirquineros (34 datos) y los que no lo eran (9 datos), y los datos de suelo se separaron en zona de relaves (10 datos) y sin éstos (26 datos), los datos de aire se trabajaron en conjunto (869 datos) por sus características de movilidad en el ambiente, debido a las corrientes de aire.

A continuación se presentan los promedios de CP según los grupos antes descritos (tabla VII).

Tabla VII: CP por grupos.

Al contar con los grupos de análisis defini dos (Anexo 6) se verificó el tipo de distribución de los datos por medio de las pruebas estadísticas de kolmogorov Smirnov y Chi-cuadrado (χ2)los que se utilizaron para determinar si los datos proceden de una distribución normal. Los que dieron como resultado (Para mayor detalle de los resultados obtenidos del test, revisar anexo 7):

a) En aire:

Según el gráfico de la figura 14, el coeficiente de peligrosidad del aire no procede de una distribución normal con un nivel de confianza del 99%.

Figura 14: Histograma de CP en Aire.

b) En Sangre en Pirquineros:

Según el gráfico de la figura 15, el coeficiente de peligrosidad de sangre de pirquineros no procede de una distribución normal con un nivel de confianza del 99%.

Figura 15: Histograma de CP en sangre de pirquineros.

c) En Sangre de No Pirquineros:

Según el gráfico de la figura 16, el coeficiente de peligrosidad de sangre de no pirquineros, no procede de una distribución normal con un nivel de confianza del 99%. d) En suelo de zonas sin relaves:

Figura 16: Histograma de CP en sangre de No Pirquineros.

Según el gráfico de la figura 17, el coeficiente de peligrosidad del suelo sin relaves no procede de una distribución normal con un nivel de confianza del 99%.

Figura 17: Histograma de CP en suelos sin relaves

e) En suelo de zonas con relaves:

Según el gráfico de la figura 18, el coeficiente de peligrosidad del suelo con relaves no procede de una distribución normal con un nivel de confianza del 99%.

Figura 18: Histograma de CP en suelos sin relaves.

Para determinar si los datos de suelo y sangre se pueden trabajar en conjunto o por separado (sangre pirquineros, sangre no pirquineros, suelo con relaves y suelo sin relaves), se realizo comparación de dos muestras por medio de los test estadísticos Mann-Whitney y Kolmogorov-Smirnov, los que se presentan a continuación en detalle:

Tabla VIII: Comparación de datos de sangre (pirquineros – no pirquineros)

Tabla IX: Comparación de datos suelo (zona con relaves – zona sin relaves)

Al obtener que no existen diferencias significativas en suelo, y si existe en sangre, se trabajó con cuatro grupos de datos (aire, suelo, sangre pirquineros y sangre no pirquineros), para describir de forma estadística los datos se aplicó estadística descriptiva, obteniendo los siguientes resultados:

a) Aire

Tabla X: Estadística descriptiva de los coeficientes de peligrosidad del aire.

b) Sangre pirquineros

Tabla  XI:  Estadística  descriptiva  de  los  coeficientes  de  peligrosidad  en  sangre pirquineros.

c) Sangre no pirquineros

Tabla  XII:  Estadística  descriptiva  de  los  coeficientes  de  peligrosidad  en  sangre de  no pirquineros.

d) Suelo

Tabla XIII: Estadística descriptiva de los coeficientes de peligrosidad en suelo.

Al referirnos solo al promedio de los coeficientes de peligro de los compartimentos, obtenemos los valores que muestra la tabla XIV.

Tabla XIV: Coeficientes de Peligro, zona residencial de Andacollo

A partir del CP calculado en base al contenido de mercurio en la sangre, se determina que existe riesgo en las personas, expuestas de forma laboral a los vapores de mercurio (pirquineros), ya que su coeficiente de peligro es superior a uno. Esto quiere decir que las dosis de mercurio ingeridas por las personas en su vida son superiores a lo que establece la dosis de referencia.

Los CP calculados en base al contenido de mercurio en aire, suelo y no pirquineros, están bajo uno, interpretándose como sin riesgo.

Mapas temáticos SIG

A partir de la información levantada y de los cálculos realizados fueron elaboradas cuatro cartas temáticas, las que ordenan la información para un mejor análisis e interpretación.

a) Muestreo suelo: Esta carta temática  (figura  19),  muestra  la  distribución  de los puntos asociados al muestreo de suelo realizado para este estudio.

Figura 19: Carta temática muestreo suelo.

Las otras dos cartas temáticas elaboradas presentan los puntos del muestro de suelo que se consideran Zona de relaves (figura 20) y Zona sin relaves (figura 21).

b)Zona de relaves

Figura 20: Puntos del muestreo de suelo considerado zona de relave.

c)Zona sin relaves

Figura 21: Puntos del muestreo de suelo en zona sin relaves.

d)CP Suelo

El cuarto mapa temático (Figura 22) representa de forma diferenciada los valores de CP en suelo, según el promedio de todos los valores.

Figura 22: CP Suelo

El programa utilizado (Arc View 3.2), permite tener bases de datos asociadas a la cartografía utilizada, lo que permite integrar nuevos muestreos y el respectivo coeficiente de peligrosidad para realizar otro análisis.

DISCUSIÓN

De los datos analizados de sangre, suelo y aire sólo el suelo fue muestreado por los autores de la presente memoria. Para el caso de aire, el muestreo tuvo un carácter exploratorio, entregando una primera aproximación de la situación, la que debiera ser corroborada por un nuevo diseño de muestreo.

El plan de muestreo elaborado para el caso de suelo, permitió cubrir de manera homogénea la zona residencial, incorporando en cada punto un protocolo de homogenización que comprendía un radio de 25 m2 en cada punto, otorgando una mayor cobertura a cada muestra como lo indica el documento Serie vigilancia: Mercurio.

La metodología elaborada incorporó una fórmula de dosis simple para el cálculo del CP según el documento citado anteriormente, la que fue aplicada a datos de concentración de mercurio en sangre, los que corresponden a una exposición crónica. No así como se muestra en otras metodologías que son diseñadas para casos de exposiciones puntuales, y no prolongadas como es el caso de la población de Andacollo.

La incorporación de mapas temáticos al diseño de una metodología de evaluación de riesgo ayuda a representar de forma los grafica resultados, lo que permite ordenar de mejor forma los distintos muestreos y poder relacionarlos entre si.

Uno de los parámetros que componen la fórmula para calcular la dosis de exposición según documento citado anteriormente [26], es el tiempo de eliminación del agente en el organismo (b=1/tiempo de vida media), que para el caso expuesto en el documento citado y en los cálculos desarrollados se considera un tiempo de vida media de 70 días para el metil mercurio, que da un factor b de 0.014 días

-1.

El documento “The Three Modern Faces of Mercury” [29], explica que la eliminación del metil mercurio del cuerpo está en un rango de 45 - 70 días. En el análisis se considera solamente el metil mercurio dado que es la forma más dañina para el organismo, sin ser la única forma química de mercurio a la que está expuesta la población de Andacollo, ya que las fuentes ambientales y laborales contienen mercurio elemental y vapores de mercurio, respectivamente.

La dosis de referencia utilizada fue obtenida del documento de EPA Methylmercury (MeHg)” (2001) [6]. La dosis de referencia está determinada para metil mercurio como una sustancia altamente tóxica, por sus efectos adversos para la salud asociados a su neurotixicidad, siendo el sistema nervioso central el órgano diana. La dosis de referencia trabajada para metil mercurio, ha sido confirmada por tres estudios epidemiológicos realizados en parejas de madres e hijos de las islas Faroe, Seychelles y Nueva Zelanda, estudios citados en el documento de EPA (2001).

Otro aspecto a discutir es que dentro de los promedios de los coeficientes de peligro (CP) se observa una clara diferencia entre el CP de Sangre de pirquineros, que es de 1,49 y el CP ambiental que es de 0,4. Esto puede deberse a que la fórmula usada para el cálculo de la dosis de exposición, extraída de Methyl mercury (MeHg) [6], considera sólo ingesta como dosis simple y no como dosis compuesta. El caso compuesto corresponde a la realidad ambiental de Andacollo, al ser una

29 Clarkson, 2002situación permanente, y es lo que refleja el muestreo de sangre  realizado por Pancetti et al. para el proyecto  FONIS  (2008) [1]  (datos  no  publicados).  De  allí que se pueda explicar que los valores de CP en sangre de pirquineros sean mayores.

La presente memoria entrega una primera aproximación a la situación ambiental del mercurio en Andacollo. Este es un trabajo que consideró sólo la exposición a suelo y aire de un día, y no la exposición prolongada en el tiempo, por ser éste un estudio mucho más costoso, en términos de muestreos, equipamiento y pruebas de laboratorio que requieren de un mayor tiempo de investigación. Es por esto que se postula la necesidad de seguir ahondando en las investigaciones de carácter científico que permitan conocer la real magnitud del problema ambiental en Andacollo, ya que actualmente no hay estudios detallados respecto de exposiciones crónica (dosis compuestas).

CONCLUSIÓN

De los resultados del presente trabajo, se desprenden las siguientes conclusiones:

• Las personas expuestas a cualquier agente pueden estar afectas al ingreso del mismo en una dosis menor a la dosis de referencia de éste, sin que signifique riesgo para la salud. Para el caso del estudio, la dosis de referencia para el metil mercurio es de 0,0001 mg/Kg.*día, que es la dosis que no provoca efectos adversos a la salud de las personas expuestas a mercurio.
• En base a los datos de sangre de pirquineros se concluye que existe riesgo ambiental para la salud de las personas expuestas laboralmente, esto a partir del valor obtenido del coeficiente de peligrosidad promedio para sangre de pirquineros, que es igual a 1,49. Esto es coherente con los estudios de Pancetti et al. (2008), que muestran problemas de depresión, memoria y otros en la población expuesta a mercurio (datos no publicados).
• En base a los datos de sangre de  no  pirquineros  se  concluye  que  no existe riesgo ambiental para la salud de las personas  no expuestas laboralmente, esto a  partir  del  valor  obtenido  del  coeficiente  de peligrosidad promedio para sangre que es igual a 0,393.
• El coeficiente de peligro obtenido para el ambiente (CP= 0,43), que en éste caso es la suma de los coeficientes de  peligro  de  aire  y  suelo,  se interpreta como ausencia de riesgo ambiental para las personas.  Sin embargo, este valor considera efecto de dosis  simple  y  no  compuesta como es el caso real que refleja el análisis de sangre.
• De las  muestras  de  aire  se  obtuvo  un  CP  superior  al  CP  en  suelo,  que al ser comparados cuantitativamente indican que existe un efecto relativo de las rutas de exposición. Dado que el coeficiente de peligro en aire es el mayor contribuyente al CP global, las medidas de acción inicialmente debieran tender al control de los vapores de mercurio producidos en la obtención artesanal de oro. Esto debe ser corroborado con un nuevo diseño de muestreo que incorpore mas variables.
• Estudios con mayor detalle de georeferenciación ayudarían a especificar las fuentes exactas  de  contaminación  por  compuestos  de  mercurio  y establecer rutas claras del contaminante, pudiendo de esta  manera establecer  medidas  preventivas  para la salud de la población  en general.
• No existe diferencia estadística significativa entre los CP (suelo) determinados para zonas de relave y sin relave. Esto es coherente con el  mapa temático respectivo, en donde no se observa un patrón de distribución definido.
• Tras las pruebas estadísticas realizadas a los CP de sangre (pirquineros y no pirquineros), se estableció que existe una diferencia estadística significativa entre ambos grupos. Esto permite  plantear  que  la  contaminación  de mercurio esta afectando principalmente a la muestra que trabaja en la quema de mercurio. Esto se debería corroborar para toda la población diseñando un muestreo estadístico con mayor representatividad de la misma.
• De los resultados obtenidos se recomienda  a  las   autoridades   de  la comuna de Andacollo, profundizar los estudios de carácter científico que permitan representar la realidad  de  la problemática  ambiental  presente, con el fin de dar una solución efectiva  a  la  comunidad  en pro de una mejor calidad de vida para Andacollo.

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ANEXOS

Anexo 1: Fuentes antropogénicas industriales del Hg

Fuente: Figueruelo y Davila (2004) [30]

30 Figueruelo y Davila, 2004

Anexo 2: Modelo Conceptual

Anexo 3: Mediciones en terreno Muestreo de Suelo

Anexo 4: Rosas de Vientos para cada estación climática del año

Fuente: SIGA, 2006

Anexo 5: Planilla de Registro para muestreo

Anexo 6 : Dosis de Exposición y Coeficientes de Peligro de Sangre y Suelo

Anexo 7: Detalle Test de Normalidad en Aire, Suelo (Zona de Relave – Zona sin Relave) y Sangre (Pirquineros – No Pirquineros)