XXVIII Congreso Interamericano de Ingeniería Sanitaria y Ambiental Cancún, México, 27 al 31 de octubre, 2002

RIESGO A LA SALUD POR CONSUMO DE AGUA CONTAMINADA POR LIXIVIADOS DE SDFDS Roger González Herrera (*) Universidad Autónoma de Yucatán. Facultad de Ingeniería. Profesor investigador. Intereses: hidrogeología de contaminantes en sistemas kársticos; hidrodinámica de las zonas costeras; factores controladores de la intrusión salina; evaluación de recursos de agua subterránea; modelación del flujo del agua subterránea y solutos en acuíferos kársticos; y la aplicación de la ciencia a problemas prácticos de contaminación. Rafael Casares Salazar Egresado de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Autónoma de Yucatán. Actualmente en: Infraestructura Hidráulica y Servicios, S.A. de C.V. Ramiro Rodríguez Castillo Universidad Nacional Autónoma de México. Instituto de Geofísica. Departamento de Recursos Naturales. Dirección del autor principal (*): Avenida Industrias no Contaminantes por Periférico Norte. Tablaje Catastral 12685. Mérida, 97111, Yucatán, México. Tel.:+01(52 999) 941-0191 ext. 133 – Fax: +01(52 999) 941-0189. E-mail: [email protected] RESUMEN Considerando que el agua subterránea es la principal fuente de abastecimiento en Yucatán, México, y teniendo como base de datos las concentraciones de los parámetros químicos analizados de las muestras de agua subterránea colectadas en la zona del basurero municipal de la ciudad de Mérida, capital del Estado de Yucatán, y sus alrededores, se evaluó el riesgo a la salud humana como consecuencia del consumo de esta agua subterránea. El sitio de disposición final de desechos sólidos (SDFDS) se construyó sin impermeabilización en la base. Se ubica sobre un acuífero libre kárstico cuyo nivel freático está a escasos 5 metros debajo de la superficie del terreno, aproximadamente. La metodología empleada para efectuar la evaluación de riesgo es la adoptada y difundida por la agencia norteamericana de protección al ambiente (USEPA), la cual consiste en 4 etapas: (1) Identificación del peligro; (2) Establecimiento de la relación dosis-respuesta; (3) Análisis de la exposición de la población y (4) Caracterización del riesgo. Los resultados, obtenidos considerando a una persona adulta de 60 kg que consume 3 litros de agua diariamente, indican que existe un alto riesgo a la salud si se ingiere el agua subterránea de la zona de estudio; el riesgo se incrementará para cualquier individuo menor de 60 kg. Aunque no es recomendable ingerir esta agua, se efectuaron cálculos para determinar el consumo máximo diario que, en teoría, no afectan a la salud humana. Palabras Clave: Acuífero kárstico, análisis de riesgo, lixiviado, residuos sólidos municipales, Yucatán. INTRODUCCION El basurero de Mérida, Yucatán, México, se encuentra localizado al noroeste de esta ciudad. A una distancia de aproximadamente 2 Km., se encuentra la localidad de Dzityá, hacia el noroeste; al sureste, el fraccionamiento Francisco de Montejo (Figura 1).

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Figura 1. Localización de la zona de estudio y ubicación de los pozos de monitoreo de aguas subterráneas. La superficie del basurero es de más de 30 Ha (Diario de Yucatán, 1996). Existe una zona de aproximadamente 7 Ha, (el cerro), que corresponde a 2 plataformas de 3 m de altura cada una, donde se acumularon los residuos sólidos durante el período de operación del basurero. En el sitio se depositaron arbitrariamente desechos de diferente procedencia; así, se podían ver animales muertos, restos del rastro, desechos de origen industrial y aceite quemado (Kú, 1998). El basurero municipal de la ciudad de Mérida no cuenta con un lecho impermeable en la base del cerro de basura que impida la percolación del lixiviado hacia el acuífero. Tampoco cuenta con colectores de lixiviado, ni pozos de venteo para expulsar los gases generados en el interior del cerro (González, 1999). La afectación más importante que no se detecta visualmente es la contaminación del acuífero por los lixiviados generados en el sitio, pero que se puede percibir a través de un olor fétido procedente de las muestras de agua extraídas de los pozos más cercanos al cerro de basura. En 1993 se empezó a utilizar el “método de área”. Esto no se pudo realizar eficientemente, debido a que los residuos sólidos no eran cubiertos diariamente y el material utilizado como cubierta no era el adecuado, ya que este se obtenía de la misma zona donde anteriormente se disponían los residuos (Kú, 1998). El sitio fue cerrado el día 2 de marzo del año 1998 (Santiago, 2001). A un costado del basurero se encuentran las lagunas de oxidación, cuyo objetivo es tratar las aguas residuales provenientes de las fosas sépticas, de las nixtamaleras y otras de dudosa procedencia. Sin embargo, estas lagunas funcionan en el mejor de los casos como fosas de evaporación aunque tampoco realizan esta función con eficiencia y la mezcla de aguas y lodos son extraídos ocasionalmente y extendidos en el terreno aledaño. El tiempo de retención es corto, debido a la alta demanda de la misma para desechar líquidos. El nivel del agua está al 100 % de su capacidad, por lo que no recibe la descarga de todas las unidades transportadoras de efluentes y algunas de estas descargan en el basurero municipal, o en sus inmediaciones (González, 2001). La zona de estudio consta de una geología kárstica de superficie plana, la cual carece de ríos, lagos y manantiales; sin embargo, existe una gran cantidad de agua subterránea cuyo nivel freático se localiza a 5 m de profundidad, aproximadamente, la cual es la única fuente de abastecimiento, proveniente del acuífero libre.

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EVALUACIÓN DEL RIESGO A LA SALUD A continuación se presenta la metodología empleada para realizar la evaluación del riesgo a la salud ante agentes no cancerígenos, para exposiciones por la vía oral, la cual consiste de 4 etapas. Identificación del peligro En las inmediaciones del basurero habitan varias familias que se abastecen del agua subterránea por medio de pozos someros. Se investigó en el campo que varias personas han sufrido efectos adversos a la salud tales como enfermedades gastrointestinales, como causa del consumo de esta agua subterránea. La fuente de contaminación más importante es el lixiviado procedente de la basura acumulada en el sitio desde marzo de 1993, fecha en que fue implementado el método de área; el lixiviado continuará percolando a través del terreno hasta llegar al acuífero, por tiempo indefinido, provocando un serio peligro para la salud de los habitantes de la zona. Establecimiento de la relación dosis-respuesta De los contaminantes potencialmente tóxicos que fueron detectados en el agua subterránea, tan sólo se dispone de las dosis de referencia de los nitratos, el cadmio y el zinc; por lo que la evaluación de riesgo se realizará para estos 3 contaminantes exclusivamente. A pesar de que el cadmio es un contaminante con altas probabilidades de provocar cáncer, no se dispone actualmente de estudios cancerígenos del mismo, por lo que no se realizará su correspondiente evaluación de riesgo de tipo cancerígeno. Las Dosis de Referencia (RfD) para los contaminantes en evaluación son las que se presentan en la Tabla 1. La organización norteamericana Environmental Protection Agency (U.S. EPA) realiza los estudios pertinentes para determinarlas. Los valores de las mencionadas dosis empleados en la presente evaluación de riesgo fueron obtenidos de la página de Internet de la U.S. EPA, en su base de datos denominada IRIS (Integrated Risk Information System). TABLA 1. Valores de las dosis de referencia para nitratos, cadmio y zinc; según la U.S. EPA. Sustancia Dosis de Referencia (RfD) [mg / kg x día] Nitratos 1.6 Cadmio 0.0005 Zinc 0.3 Análisis de la exposición de la población El modelo conceptual para la presente evaluación de riesgo está formado por tres escenarios: Una fuente contaminante, la vía de exposición y el cuerpo receptor. La fuente contaminante es el basurero que genera los lixiviados, mismos que percolan hasta llegar al acuífero. La vía de exposición para la presente evaluación es el acuífero, por medio del cual los contaminantes se transportan hasta llegar a los pozos someros cuyas aguas se utilizan para el consumo humano, ingiriéndolas por la vía oral. El riesgo a través de las vías respiratorias y de la piel no se evaluó en este estudio. El cuerpo receptor de los contaminantes es el de cada uno de los individuos que habita en los alrededores del basurero y que consume esta agua subterránea.

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En la Figura 2 se presenta un esquema del modelo conceptual para la presente evaluación de riesgo y en la Tabla 2 se presentan las incertidumbres debidas a los tres escenarios que componen este modelo. Figura 2. Modelo conceptual considerado para la evaluación de riesgo a la salud.

Tabla 2. Incertidumbres en la evaluación de riesgo a la salud, debidas a los escenarios simulados. ESCENARIOS INCERTIDUMBRES Fuente contaminante: El basurero

Régimen de lixiviación y recarga.

Vía de exposición: El acuífero, los contaminantes son ingeridos por la vía oral. Cuerpo receptor: Los individuos que habitan en los alrededores del basurero y consumen el agua subterránea.

Régimen de movilización de los contaminantes. Atributos del acuífero. Peso de los individuos. El consumo diario de agua depende de cada individuo.

Se realizó una investigación de campo entre los habitantes de la zona de estudio para conocer la situación actual de la población afectada; en esta se determinó lo siguiente: El uso del agua subterránea: El agua subterránea se utiliza para el lavado, riego, baño y para consumo de los animales domésticos, principalmente. Para el agua de consumo humano, la gente procura comprar agua purificada o bien llevar a sus hogares agua potable procedente del fraccionamiento Francisco de Montejo ubicado a 1 km, aproximadamente, del sitio, aunque en ocasiones se ven en la riesgosa necesidad de beber el agua de sus pozos. El número de personas afectadas: 45 personas residen en los alrededores del basurero y las lagunas de oxidación (aproximadamente a 500 metros a la redonda, o menos) de las cuales 20 son adultos y 25 son niños.

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Las afectaciones a la salud de los individuos: La gente afirmó que ha padecido enfermedades gastrointestinales, como diarrea y cólicos. Las personas han presentado erupciones en la boca y resto del cuerpo posiblemente como consecuencia del baño, siendo los niños los más afectados; la gente ha contraído infecciones en las uñas. También manifestaron que sus animales (borregos y bueyes) se mueren, aún tomando desparasitante. La tasa de mortalidad asociada a la exposición: No se reportaron casos de muerte. Los problemas causados a la sociedad como consecuencia del riesgo existente: La gente manifestó que el comprar agua purificada representaría un gasto adicional, puesto que sus recursos económicos son limitados. Algunas familias se abastecen de agua potable del fraccionamiento Francisco de Montejo, representando esto una molestia; en ocasiones, la gente se enferma cuando se ve en la necesidad de ingerir el agua de sus pozos, por lo que requiere consulta médica y un frecuente consumo de medicamentos. Familias que usan el agua subterránea del pozo P6 reportaron las afectaciones a la salud antes mencionadas. Por el contrario, las familias que utilizan los pozos P1 y P7 para abastecerse de agua, afirmaron que su salud no se ha visto afectada, ni la de sus animales. Esto se podría deber a que el pozo P6 se encuentra muy cerca de la descarga de las lagunas de oxidación. La ubicación de los pozos de monitoreo se presenta en la Figura 1. Se emplearán para realizar la presente evaluación de riesgo, un individuo de 60 kg (peso promedio de una persona adulta, en la región) y un consumo diario de agua de 3 litros. Las concentraciones de los contaminantes en evaluación (nitrato, cadmio y zinc) para el muestreo correspondiente a julio de 2000 se presentan en la Tabla 3. Los pozos que seleccionados se encuentran dispersos en toda la zona de estudio (ver Figura 1). Tabla 3. Concentraciones de nitrato, cadmio y zinc en los pozos muestreados en julio de 2000. Pozo Nitrato (mg/l) Cadmio (mg/l) Zinc (mg/l) D2 38.67 0.016 0.06 D3 6.99 0.018 0.58 P2 27.82 0.021 0.552 P4 7.93 0.024 0.273 P6 71.45 0.016 0.236 P7 175.69 0.025 0.496 I5 89.53 0.021 0.183 UW1 165.9 0.039 0.175 UW2 25.21 0.019 0.089 UW5 31.35 0.014 0.239

Caracterización del riesgo A continuación se describe el procedimiento para caracterizar el riesgo no cancerígeno por la vía oral en los pozos en estudio y para los contaminantes seleccionados. El Cociente de Riesgo (HQ, Hazard Quotient) es el indicador del riesgo existente por el consumo de una sustancia en particular; se determina teniendo en cuenta la Dosis Diaria Promedio (ADD, Average Daily Dose, por sus siglas en inglés) y la Dosis de Referencia (RfD, Reference Dose).

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Los Cocientes de Riesgo (HQ) de aquellas sustancias que atacan al organismo en la misma manera (es decir, cuando las sustancias producen el mismo efecto tóxico sobre el organismo y utilizan los mismos mecanismos de ataque) se combinan para considerar el efecto aditivo y obtener como resultado un valor conocido como Indice de Riesgo (HI, Hazard Index por sus siglas en inglés). Es posible tener varios Indices de Riesgo; sin embargo, existe poca información disponible acerca de la manera exacta en cómo atacan las sustancias al organismo. Cuando un individuo se encuentra expuesto ante varias sustancias, el riesgo resultante puede ser menor, igual o mayor que el riesgo calculado en base a los riesgos individuales que provocan las sustancias. En el primer caso, una sustancia puede reducir la toxicidad de otra; por lo tanto, el efecto tóxico combinado sería menor que el de los efectos individuales. En el segundo caso, dos sustancias podrían no afectarse una a la otra; así, el efecto tóxico combinado sería igual al efecto aditivo producido por las dos sustancias individualmente. En el tercer caso, una sustancia puede incrementar la toxicidad de otra redundando en que el efecto tóxico combinado sería mayor que el efecto considerado en el caso anterior. Por lo anterior y de manera conservadora, una práctica muy común en las evaluaciones de riesgo es obtener un Indice de Riesgo que equivalga al efecto aditivo de los Cocientes de Riesgo de las sustancias involucradas en la evaluación. Así, los riesgos no cancerígenos bajos se asocian a valores de Indices de Riesgo menores que la unidad. Los valores de las dosis de referencia, publicados por la Agencia de Protección Ambiental (EPA) de los Estados Unidos, son los que se indican en la Tabla 1. Para un individuo que pesa 60 Kg y para un consumo diario de 3 lts agua se obtuvieron los resultados de la evaluación de riesgo que se presentan en la Tabla 4 . Tabla 4. Cocientes e Indices de Riesgo obtenidos con los datos de la Tabla 1. HQ Pozos HI Nitratos Cadmio Zinc D2 D3 P2 P4 P6 P7 I5 UW1 UW2 UW5

1.208 0.2184 0.8694 0.2478 2.233 5.49 2.798 5.184 0.7878 0.98

1.6 1.8 2.1 2.4 1.6 2.5 2.1 3.9 1.9 1.4

0.01 0.0967 0.092 0.0455 0.03933 0.08267 0.0305 0.02917 0.01483 0.03983

2.818 2.115 3.061 2.693 3.872 8.073 4.928 9.114 2.703 2.42

Los resultados de la presente evaluación de riesgo se obtuvieron empleando el programa Risk*Assistant (Microsoft Corporation, 1995), el cual calcula el riesgo existente al consumir el agua subterránea empleando la base de datos IRIS (Integrated Risk Information System, de la U.S. EPA).. Los consumos máximos diarios de agua que los pobladores de la zona de estudio podrían ingerir, de tal manera que se encuentren en el límite de un riesgo significativo (Indice de Riesgo (HI) = 1) para un individuo de 60 kg, son los que se indican en la Tabla 5, para cada pozo estudiado. Los resultados presentados en las Tablas 4 y 5 fueron obtenidos con base en el peso un individuo de 60 Kg, lo que corresponde a una persona adulta. Dado que la Tabla 4 indica que existe un riesgo alto para un adulto, para un menor el

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riesgo será aún mayor. De la misma manera, el consumo máximo diario de agua que han de beber los niños y que en teoría no afecte a su salud, será mucho menor a lo indicado en la Tabla 5. Tabla 5. Consumo máximo diario de agua, en la zona de estudio, para un HI = 1, para un individuo de 60 kg. Pozo Consumo diario [lts] No. de vasos de 300 ml. D2 1.064 3.5 D3 1.418 4.7 I5 0.609 2.0 P2 0.980 3.2 P4 1.114 3.7 P6 0.775 2.5 P7 0.372 1.2 UW1 0.329 1.0 UW2 1.110 3.7 UW5 1.240 4.1 De la Tabla 4 se puede observar que incluso en los pozos más alejados, como los pozos D2 y D3, existe un riesgo alto al consumir el agua subterránea; como es de esperarse, los pozos más cercanos al basurero representan un mayor riesgo a la salud, como son el P7 y el UW1. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES De entre las sustancias evaluadas, el riesgo existente en la mayoría de los casos se debe a los nitratos y al cadmio, siendo el riesgo debido al zinc despreciable en todos los casos. Los nitratos podrían producir la enfermedad llamada metahemoglobinemia, siendo los más propensos los bebes, las mujeres embarazadas, los pacientes de cáncer y los pacientes con acidez estomacal reducida (Knobeloch et al., 2000; Fernícola, 1989); mientras que el cadmio produce alteraciones cardiacas, anemia, fragilidad ósea, depresión de la respuesta inmunitaria y enfermedades hepáticas y renales (Menditto et al., 1998; Nishijo et al., 1995; Shaper, 1979; Voors and Shuman, 1977). No debe consumirse el agua subterránea de la zona de estudio, aunque el consumo diario máximo que se espera que no produzca efectos adversos a la salud, debe ser mucho menor que el requerido por el cuerpo humano (mismo que se estima en aproximadamente 3 litros al día) incluso en los pozos más alejados del basurero (D2 y D3); en los pozos más cercanos equivaldría a un vaso de agua de 300 ml aproximadamente, para el caso de una persona adulta. Para el caso de un infante, este consumo diario máximo sería menor que 300 ml, puesto que cuenta con un peso corporal menor al del adulto y por consiguiente con menores defensas. Es muy importante tener en cuenta que sólo fueron considerados en esta evaluación los nitratos, el cadmio y el zinc. Existen más sustancias peligrosas presentes en el agua subterránea que no se pudieron incluir en la evaluación de riesgo (tales como sulfatos, sodio, potasio, magnesio, cobre, cromo, plomo, hierro, etc.) debido a que se carece de estudios toxicológicos de las mismas para determinar sus dosis de referencia. Al aplicar los resultados de la presente evaluación, en el proceso denominado “Manejo del Riesgo”, es importante tener en cuenta que existieron incertidumbres en la determinación del riesgo a la salud, las cuales fueron mencionadas. Entre las medidas de control que se sugieren en el presente estudio están las siguientes:

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Evitar a toda costa que se continúen depositando residuos sólidos y la descarga de aguas de cualquier procedencia en el basurero de la ciudad de Mérida, ya que estas propician la generación de los lixiviados. Colocar ventilas en el cerro de basura acumulada, con el objeto de que los gases que se producen en el interior de este puedan escapar al exterior. Colocar una cubierta de suelo protector de conductividad hidráulica baja, para evitar que el agua pluvial se infiltre en el terreno tras lavar los residuos sólidos presentes en el cerro, incorporando a su cuerpo los contaminantes presentes en estos y recargando al acuífero con los lixiviados generados de esta manera.

Agradecimientos.- Al Departamento de Residuos Sólidos de la Dirección de Ecología y a la Dirección de Servicios Públicos Municipales del Ayuntamiento de Mérida, Yucatán, por las facilidades prestadas durante el desarrollo de la investigación. Al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT) por el apoyo a través del proyecto de investigación 32489-T. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS Diario de Yucatán. (1996). Mediante un concurso nacional público y abierto se concesionará el relleno sanitario, Sección local, 6 de julio (Mérida, Yucatán, México). Fernícola N.A. (1989) Infantile methemoglobinemia caused by nitrates, Boletín de la Oficina Sanitaria Panamericana, vol. 106, 1, 32-40. González Herrera R.A. (1999) Evaluación de la contaminación del agua subterránea en relación con el basurero municipal de Mérida, Yucatán, Proyecto CONACYT, Clave 498100-5-1864-T9212, Informe técnico final, Mérida, Yucatán, México, 263 p. González Herrera R.A. (2001) Atenuación natural y soluciones en la remediación de Sitios de Disposición Final de Desechos Sólidos, Proyecto CONACYT, Clave 32489-T, Primer Informe Técnico, Universidad Autónoma de Yucatán, Facultad de Ingeniería, Mérida, Yucatán, México, 150 p. Knobeloch L., Salna B., Hogan A., Postle J. and Anderson H. (2000) Blue babies and nitrate-contaminated well water, Environmental Health Perspectives, vol. 108, 7, 675-678. Kú L.H. (1998) Estimación de la Producción del Lixiviado Generado en el Basurero Municipal de la Ciudad de Mérida, Yucatán, Tesis de Maestría en Ingeniería Ambiental, Universidad Autónoma de Yucatán, Facultad de Ingeniería. Mérida, Yucatán, México, 203 p. Menditto A., Chiodo F., Patriarca M., Morisi G., Menotti A., Spagnolo A. and NRF Project Research Group. (1998) Blood cadmium levels in nonexposed male subjects living in the Rome area: relationship to selected cardiovascular risk factors, Microchemical Journal, vol. 59, 1, 173-179. Microsoft Corporation. (1995) Risk*Assistant for Windows, Manual del usuario, Version 1.1, Hampshire Research Institute, Inc. Alexandría, VA, USA. Nishijo M., Nakagawa H., Morikawa Y., Tabata M., Senma M., Miura K., Takahara H., Kawano S., Nishi M. and Mizukoshi K. (1995) Mortality of inhabitants in an area polluted by cadmium: a 15 year follow up, Occupational and Environmental Medicine, vol. 52, 3, 181-184. Santiago Ruiz C. (2001) Jefe del Departamento de Aseo Urbano, Dirección de Servicios Públicos Municipales. Ayuntamiento de Mérida, Comunicación personal, Mérida, Yucatán, México. Shaper A.G. (1979) Cardiovascular disease and trace metals, Proceedings of the Royal Society of London. Series B. Biological Sciences, vol. 205, 1158, 135-143. Voors A.W. and Shuman, M.S. (1977) Liver cadmium levels in North Carolina residents who died of heart disease, Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology, vol. 17, 6, 692-696.

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