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Diana Meza-Figueroa, UniSon
Francisco Martín Romero, Elena Centeno-García,
Rafael Del Río Salas, UNAM
Mercedes Meza Montenegro, Leticia García-Rico, ITSON
Evaluación del riesgo a la salud humana por exposición a
metales en polvo urbano en zonas áridas.
Primer Congreso Internacional de Geología Médica
“Dr. Manuel Velasco Suárez”22-28 de Febrero de 2016Tuxtla Gutiérrez, Chiapas
2
Alto tiempo de residencia en la atmósfera
Conserva la firma geoquímica de su fuente
Es posible trazar su origen y rutas de
Transporte (y de exposición).
El polvo puede recorrer largas distancias
El polvo mineral es un medio efectivo de transporte y distribución
de contaminantes.
Fuentes y rutas de exposición
Inhalación
Ingestión
Fuentes
de
área
Fuente
Puntual
Polvo
Natural/
geogénico
Antrópico
RIESGO Y BIOACCESIBILIDAD
Distribución espacial
Uso de trazadores y
Modelación atmosférica
Rutas de
exposición Transporte
¿Qué es el polvo? Diámetro aerodinámico
Modificado de Csavina et al., 2011.
Las partículas más gruesas, se depositan en la sistemas respiratorios superiores, son tragadas y
eliminadas por el sistema digestivo.
Por lo contrario, las partículas finas se respiran e introducen en los pulmones, dónde se pueden
transportar directamente en el corriente sanguíneo (Park y Wexler, 2008; Valiulis et al., 2008).
Turbulencia
Rodamiento
(Arrastre)
(>500 μm)
Saltación
(70-500 μm)
Suspensión a
corto plazo
(20-70 μm)
Saltación modificada
(70-100 μm)
Suspensión a
largo plazo
(<20 μm)
Nickling y McKenna Neuman (2009)
Transporte por viento del material particulado
Dirección del viento
SUELO=RESERVORIO
Grano de arena
Agregados
Polvo derivado de agregados que participan en la saltación
Polvo derivado de agregados emitidos por saltación
Viento
Transporte aerodinámico
Mecanismos de emisión de polvo a partir de suelos.
Shao (2008)
TS
P
Pre Post
Means and 99.0 Percent LSD Intervals
Monsoon
130
140
150
160
170
180
μg.m-3
April-June October-March
¿Cómo evaluamos que los procesos de emisión de polvo a partir
de fuentes de área y transporte de particulado?
Trazadores: plaguicidas, coccidioides, firmas
Geoquímicas de metales traza de las fuentes,
Colectores de airborne dust.
Polvo sedimentado
En techos de escuelas
Productos del DDT (ya no se aplica, es pasivo agrícola)
Artículo en revisión en Atmospheric Environment.
Utilizando imágenes de SEM en filtros con PSTPeatonal
10-100μm=61%
2.5-10μm=32%
<2.5μm=7%
10-100μm=77%
2.5-10μm=20%
<2.5μm=3%
Techo
15µm
Fe
Mg
Ca)
10 µm
Cu-Fe
b)
Fe-Mn
d)
5µm
Fe-Cu-S
10 µm
e)
5µm
Cu-C-Fe-S
f)
50 µm
Cu-Zn-S-Nag) h)
5µm
Cl-Na
Cl-Na10µm
Fe
Ca-C-Si-Al
i)
Ca-S-C
10µm
c)
CFe
Fe
Fotografías SEM en filtros de PST
Proyecto Hermosillo-LANGEM
Artículo en revisión Atmospheric Environment
RIESGO A LA SALUD HUMANA
HQ ingestion= (ADD ingestion) (BAF ingestion)/RfD
• ¿Cómo afecta la textura y mineralogía del suelo a la bioaccesibilidad de
• metales en polvo?
• ¿Un valor promedio de BAF por área de estudio es representativo para
• evaluación del riesgo?
Bioaccesibilidad oral es desconocida
AREA DE ESTUDIO
METODOLOGIA: Muestreo y
procesamiento
Tamizado#18 (1000 µm)#35 (500 µm)#60 (250 µm)#120 (125 µm)#230 (63 µm)#325 (44 µm)# 635 (20 µm)
Suelos de Parques
Polvo de calle
Suelos naturales
Polvo suspendido a 1 y 2 metros de altura
Big Spring Number Eight BSNE
Material particulado suspendido total (filtros)
Polvo sedimentado en techos
Mismo
Tamaño que
PST: suspensión
1m
Su
elo
1m de suelo
10-15cm
Muestra
Total
X5
Geoquímica
total
Bioaccesibilidad
PBET, Ruby et al. (1993)
Estudio textural y mineralógico
PXRF:
ThermoScientific
Niton FXL
Extracción
Química Secuencial
• Intercambiable
• Carbonatos
• Fe/Mn oxidos
• O.M./Sulfuros
• Residual
METODOLOGÍA
Simula la lixiviación de un sólido en el
tracto gastrointestinal determinando la
bioaccesibilidad de un elemento en
particular
Ruby, M V, Davis, A, Link, T E, Schoof, R, Chaney, R L, Freeman, G B and Bergstrom, P,
1993. Development of an in-Vitro Screening-Test to Evaluate the in- Vivo Bioaccessibility of
Ingested Mine-Waste Lead. Environmental Science & Technology, 27, 2870-2877.
Perkin-Elmer 4200 DV, ICP-OES
SEM HITACHI TM3030
SIG, Modelación
atmosférica
Biomarcadores
MMP9
Pb sangre
As orina
RESULTADOS
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
Cu <0.044 Cu 0.044 Cu 0.072
mg.kg-1
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
Pb <0.044 Pb 0.044 Pb 0.072
0
200
400
600
800
1000
Zn<0.044 Zn 0.044 Zn 0.072
0
100
200
300
400
500
600
700
Mn <0.044 Mn 0.044 Mn 0.072
Procesos de rodamiento y saltación
Polvo colectado a 2 metros de altura
All isotope data
Distribución espacial de contenido de Pb y extracción química secuencial.
0
10
20
30
40
50
60
Exchangeable Carbonates Fe/Mn oxides O.M./Sulphides Residual
North
0
20
40
60
80
100
120
Exchangeable Carbonates Fe/Mn oxides O.M./Sulphides Residual
East
0
20
40
60
80
100
120
Exchangeable Carbonates Fe/Mn oxides O.M./Sulphides Residual
West
0
10
20
30
40
50
60
South
Pb
Bioaccesibilidad de plomo por sector
0
2
4
6
8
10
12
North West East South
Pb%Gastric
Pb%Intestinal
Tamaño de partícula< 44 um
0
2
4
6
8
10
12
North West East South
Pb%Gastric
Pb%Intestinal
Tamaño de partícula 44 um
0
2
4
6
8
10
12
North West East South
Pb%Gastric
Pb%Intestinal
Tamaño de partícula 72 um
Bioaccesibilidad intestinal
Relacionada con contaminantes
En suelos tipo calcisol??
NORTE
ESTE
SURESTE
OESTESUR
Cu% <0.044
Cu% 0.044
Cu% 0.07
Pb% <0.044Pb% 0.044
Pb% 0.07
Zn% <0.044
Zn% 0.044
Zn% 0.07
-4
-2
0
2
4
6
-8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8
F2 (
37
.45
%)
F1 (49.35 %)
86.80 %)
Bioaccesibilidad intestinal
Aunque en el este hay mayor Pb, en el oeste es más bioaccesible.
Crocoite (PbCrO4)
Fe oxides
crocoite
5 um
Crocoite en pintura de tráfico de
Hermosillo, Sonora.
Parques Techos Calles
Sectorización del riesgo
0–89–13
14–1617–19
20-55
N
02468 Kms
Distribución de diabetes
mellitus en Hermosillo,
Sonora. Datos de Freire
Da Carvahlo (2009).
02468 Kms
N 0–89–13
14–1617–19
20-55
Datosporcada10000habitantes.
Distribución de enfermedades
del sistema circulatorio en
Hermosillo, Sonora. Datos de
Freire Da Carvahlo (2009).
CONCLUSIONES Y TRABAJO FUTURO
• Se requieren más estudios en diferentes áreas de estudio, para entender la relación entre bioaccesibilidad de metales y mineralogía en suelos y material particulado.
• La estimación del riesgo sectorizada y su relación con epidemiología espacial.
• La evaluación de rutas de exposición a metales en material particulado debe hacerse en el contexto de datos climáticos generados en el sitio.
• Diferentes métodos de evaluación para fuentes de área y fuentes puntuales.