Universidad Autónoma de Ciudad Juárez Coordinación de Investigación y Posgrado del Instituto de Ciencias Sociales y Administración

AVANCES Cuaderno de Trabajo Riesgos a la salud humana por la biodisponibilidad de metales pesados en agua y suelo de la región Paso del Norte Juan P. Flores Margez

Núm. 188

Diciembre 2008

Comité Editorial de Avances Dra. Martha Patricia Barraza de Anda Dra. Consuelo Pequeño Rodríguez Dra. Alba Yadira Corral Avitia Mtra. Carmen Gabriela Lara Godina Mtro. Gerardo Sandoval Montes Dra. Magali Velasco Vargas Dr. Ricardo Almeida Uranga Dra. Sonia Bass Zavala Mtra. Carmen Álvarez González Mtra. Ma. Elena Vidaña Gaytán Mtro. Oscar Dena Romero Mtra. Katya Butrón Yáñez

Directorio Jorge Mario Quintana Silveyra Rector David Ramírez Perea Secretario General Martha Patricia Barraza de Anda Coordinadora General de Investigación y Posgrado Francisco Javier Sánchez Carlos Director del Instituto de Ciencias Sociales y Administración Consuelo Pequeño Rodríguez Coordinadora de Investigación y Posgrado del ICSA

Universidad Autónoma de Ciudad Juárez Instituto de Ciencias Sociales y Administración H. Colegio Militar # 3775 Zona Chamizal C.P. 32310 Ciudad Juárez, Chihuahua, México Tels. 688-38-56 y 688-38-57 Fax: 688-38-57 Correo: [email protected] [email protected]

Riesgos a la salud humana por la bio-disponibilidad de metales pesados en agua y suelo de la región Paso del Norte

Resumen Los metales pesados son un factor de riesgo en salud ambiental que ha sido demandado desde hace treinta años por los habitantes de la región Paso del Norte. Particularmente, el problema de suelos y aguas contaminados en El Paso, TX y Ciudad Juárez, Chihuahua, no ha sido analizado a detalle para evaluar la magnitud del problema y orientar la investigación hacia la calidad de alimentos y afectación en la salud humana. La intensa actividad industrial y la falta de vigilancia en las regulaciones para el control de descargas han ocasionado que se tengan sitios de riesgo por metales pesados. Los objetivos del presente estudio fueron: 1) Realizar una compilación de los estudios, inventarios, monitoreos o investigaciones relacionadas con la presencia de metales pesados en suelos y aguas de Ciudad Juárez y el Río Bravo; 2) Interpretar, analizar y sintetizar los datos recabados sobre los metales pesados regulados por las Agencias Ambientales y 3) Establecer conclusiones y recomendaciones sobre el problema estudiado. La metodología para llevar a cabo el presente proyecto consistió en la localización y gestión de documentos que puedan contener información sobre metales pesados en suelos y aguas de Ciudad Juárez y parte de áreas del Río Bravo. Los resultados del presente trabajo muestran que la cantidad de documentos sobre metales pesados en suelo y agua en Ciudad Juárez, Valle de Juárez y el Río Bravo han sido desde 1970 hasta la fecha, en total se encontraron treinta referencias de estudios directamente relacionados con metales pesados en suelo y agua de la región. La mayoría de los trabajos se han orientado hacia aguas residuales, Bolsón del Hueco (acuífero regional), suelos agrícolas, biosólidos, sedimentos en drenes y canales, agua del Río Bravo, plantas bio-acumuladoras nativas, es decir no se ha atendido el impacto directo en la salud humana y animal, así como en la cadena alimentaria regional. Los metales pesados estudiados en agua fueron: Al, As, B, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Hg, Mn, Mo, Ni, Pb y Zn, mientras que en suelo fueron: As, Cd, Co, Cr, Cu, Ni, Pb y Zn. Las concentraciones de cada elemento fueron variables, pero generalmente inferiores a los límites máximos permisibles por las normas oficiales. Sin embargo, esto no es suficiente para establecer que los suelos urbanos, rurales o en producción agrícola de la región Paso del Norte no tienen contaminación por metales, sino que es necesaria mayor investigación para detectar tanto fuentes actuales de contaminación como suelos ya afectados por diferentes causas antropogénicas o naturales. Algunas referencias de estudios locales no fueron encontradas y en otros casos los autores ó Instituciones no estuvieron en posibilidades de mostrar la información, sin embargo son fuentes importantes que aportan al problema estudiado y que servirán de base a nuevas propuestas de investigación básica y aplicada.

1. Introducción La calidad del agua y suelo son algunos de los indicadores básicos de salud ambiental que están relacionados con enfermedades o padecimientos de diversa índole. Por ejemplo, enfermedades respiratorias como el asma y bronquitis tienen una relación directa con las partículas sólidas (suelo) diseminadas durante las tolvaneras en la región Paso del Norte. Así también, el consumo directo de suelo por los niños en áreas sin pavimento representa un riesgo de salud en especial cuando existen parques industriales cercanos.

La medición de la calidad del suelo y agua están dados por varios parámetros entre los que destaca la concentración de metales pesados. Recientemente, ambas comunidades: El Paso, Texas y Ciudad Juárez, Chihuahua, han protestado fuertemente por la contaminación de metales pesados por la empresa ASARCO en áreas habitacionales de dichas poblaciones (Ketterer, 2006). Además, los productores del Valle de Juárez han manifestado sus requerimientos de investigación sobre metales pesados en suelo y agua (Flores et al., 2004b).

Aunque el agua de beber en Ciudad Juárez, Chihuahua, proviene de pozos profundos y no ha sido tan alarmante algún problema de contaminación, es necesario señalar que otras fuentes de agua que no son de consumo humano directo, tales como las de tuberías “moradas” (agua residual tratada), también son un indicador de salud ambiental por su cercanía al contacto humano en parques y jardines, así como el riego agrícola con aguas negras en el Valle de Juárez, Chihuahua.

Por lo anterior, la realización de una compilación y análisis de la información existente sobre metales pesados en la región Paso del Norte es considerada una actividad fundamental para actualizar parte del marco de referencia ambiental, el cual sea de utilidad para conocer los principales metales regulados por las agencias ambientales de ambos países y que a su vez, sea un marco actualizado en apoyo a

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la creación de nuevos proyectos de investigación sobre salud ambiental y humana. De ésta manera será posible cuantificar y predecir los riesgos potenciales que pueden tener los habitantes de la región tanto de zonas rurales como urbanas.

La Norma Oficial Mexicana NOM-127-SS1-1994 que establece los límites máximos permisibles para agua potable incluyen a los elementos: Aluminio (Al), Arsénico (As), Bario (Ba), Cadmio (Cd), Cianuros, Cobre (Cu), Cromo total (Cr), Fierro (Fe), Fluoruros (F), Manganeso (Mn), Mercurio (Hg), Nitratos (NO3), Niquel (Ni), Plomo (Pb), Sodio (Na) y Zinc (Zn), entre otros. Mientras que las Normas NOM-001-ECOL1996 y NOM-004-SEMARNAT-2002 que establecen los límites máximos permisibles de contaminantes en las descargas residuales en aguas, bienes nacionales y drenajes urbanos incluyen a los elementos: As, Cd, Cianuros, Cu, Cr, Hg, Ni, Pb y Zn en concentración total. Estos elementos coinciden con la lista de contaminantes químicos inorgánicos establecidos para agua de beber por la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (USEPA, 2006).

La presencia potencial de los metales citados en aguas residuales utilizadas en el riego de productos alimenticios, han sido causa de preocupación social en la región debido al riesgo de contaminación por el agua residual proveniente de los drenajes industriales y a la baja eficacia de su tratamiento específicamente en Ciudad Juárez (Flores te al., 2004c).

Las investigaciones realizadas han sido en ambos lados de la frontera Juárez-El Paso y con la participación de instituciones de enseñanza e investigación, los cuales han enfocado el problema de los metales pesados desde diversos ángulos y con aportaciones importantes, sin embargo en muchos casos los resultados no han sido publicados pero se encuentran en informes de investigación o archivos institucionales.

Existen conceptos clave como “bio-disponibilidad” y “bio-accesibilidad” de metales pesados que deben ser considerados cuando se analiza la presencia y riesgo tanto

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en agua como en suelo y productos vegetales, que fluyen en la cadena alimenticia hasta la nutrición y salud humana (Assadian y Flores, 2005).

El análisis de la concentración, formas químicas y movimiento de metales pesados dentro de la cadena alimenticia permite conocer los puntos de mayor riesgo. Los metales entran a la cadena alimenticia mediante acumulación en plantas, a través del polvo o salpicaduras de agua residual o aquella que puede estar contaminada (Alloway, 1995). Sin embargo, el riesgo mayor es mediante ingestión directa del suelo, lo cual es más preocupante en niños por su vulnerabilidad al estar en contacto con el suelo, principalmente en áreas marginales o de alta pobreza (Ordoñez, 2003).

El efecto de los metales pesados esta más determinado por sus formas químicas que por sus concentraciones, esto debido a que algunas formas son disponibles y de mayor absorción por las plantas. Las formas químicas de los metales son controladas principalmente por el pH. Por ejemplo, las especies principales de Cd son Cd (II) y CdSO4 en soluciones oxicas de suelos, CdCl en suelos ácidos y Cd (II), CdCl, CdSO4(O) y CdHCO3 en suelos alcalinos. La cantidad de metales pesados en los suelos es afectada por el material geológico de formación del suelo, fuentes antropogénicas y la distancia de esas fuentes. La disponibilidad de metales pesados en zonas áridas generalmente es menor que otras regiones debido al pH alto (Alloway, 1995).

Existe una percepción permanente de que la deposición de metales sobre los suelos de la región a partir de actividades industriales y aguas residuales compromete la seguridad alimenticia, la integridad ambiental y la salud pública. Los metales recalcitrantes pueden tener alcances acumulativos de largo plazo sobre los agroecosistemas y los productos agropecuarios (Assadian y Flores, 2005).

Por lo anteriormente expuesto, resulta evidente la necesidad de llevar a cabo una revisión integral de los estudios realizados sobre metales pesados en suelo y agua

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con énfasis en Ciudad Juárez y el Valle de Juárez, Chihuahua. Esta actividad documental permitirá tener una visión completa de esta línea de investigación, así como generar temas específicos para nuevas necesidades de investigación con énfasis en el impacto de metales sobre la salud humana. La difusión de la información que se obtenga será de valiosa utilidad tanto para la sociedad en general como para investigadores e instituciones con interés en la salud pública.

2. Objetivos

1) Realizar una compilación de los estudios, inventarios, monitoreos ó investigaciones relacionadas con la presencia de metales pesados en suelos y aguas de Ciudad Juárez, el Valle de Juárez y el Río Bravo. 2) Interpretar, analizar y sintetizar los datos recabados sobre los metales pesados regulados por las Agencias Ambientales Mexicana. 3) Establecer conclusiones y recomendaciones sobre el problema estudiado.

3. Metas

1) Obtener y revisar documentos sobre metales pesados y su relación con la salud ambiental y humana en al menos diez instituciones o fuentes de información oficial que han llevado a cabo estudios en la región Paso del Norte, con énfasis en Ciudad Juárez y el Valle de Juárez, Chihuahua. 2) Plantear al menos dos líneas de investigación que atiendan el problema de contaminación por metales pesados y el riesgo a la cadena alimenticia humana.

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ENTREGABLE # 1

4. Descripción de actividades

4.1. Identificación y adquisición de resultados de investigación El proyecto incluyó la recopilación de los estudios realizados en Ciudad Juárez, Chihuahua, comunidades del Valle de Juárez y márgenes del Río Bravo (Figura 1) hasta el poblado El Porvenir a 80 km de Ciudad Juárez. Esta área de estudio ha sido atendida por diversas instituciones de investigación y docencia, las cuales han desarrollado proyectos en los que se ha incluido el tema de metales pesados en agua y suelo. Algunas de estas instituciones son:

a) Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP) b) Fundación Produce Chihuahua (FPCH) c) Universidad Autónoma de Ciudad Juárez (UACJ) d) Instituto Tecnológico de Ciudad Juárez (ITCJ) e) Junta Municipal de Agua y Saneamiento de Ciudad Juárez (JMAS) f) Colegio de la Frontera Norte (COLEF) g) Comisión Internacional de Límites y Aguas (CILA) h) Comisión de Cooperación Ecológica Fronteriza (COCEF) i) Organización No Gubernamental Sierra Club j) Texas A& M University (TAMU), El Paso Research Center. k) University of Texas at El Paso (UTEP) l) New Mexico State University (NMSU)

La información sobre concentración y bio-disponibilidad de metales pesados en suelo y agua se colectó mediante la adquisición y revisión de informes finales de proyectos de investigación, tesis, artículos arbitrados, folletos, cuadernos de trabajo, internet, periódicos locales, entre otros. En vista de que en algunos casos parte de la información sobre el tema no estuvo disponible debido a estar en archivos oficiales

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de ciertas dependencias, sólo se presentan las referencias correspondientes. En los casos donde la información no estuvo resumida, es decir información dispersa en hojas de cálculo como Excel, se realizaron análisis estadísticos descriptivos para su interpretación y discusión paralelo a otras fuentes de información. Además, se realizaron entrevistas personales, visitas a bibliotecas e instituciones para enriquecer o ampliar la búsqueda de datos que permitan hacer un análisis lo más completo posible del tema propuesto.

Figura 1. Foto satelital de Ciudad Juárez, Chihuahua y El Paso, Texas.

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Aunque los estudios recopilados representan una muestra de la metodología del presente proyecto de investigación documental, es notorio que se ha dado énfasis en la investigación sobre metales pesados en agua y suelo, mientras que en planta, tejido animal, y diagnóstico de metales en seres humanos pudieran quedar como líneas de investigación a futuro, lo cuál indica preliminarmente que es necesario realizar una búsqueda de trabajos en otros lugares sobre el impacto potencial de metales en la salud humana.

De esta manera será posible establecer el riesgo que pudiera existir en nuestra área y generar nuevas propuestas de investigación donde se incluyan el factor humano. Además es importante señalar que el avance de la investigación contenido en los documentos del presente estudio requiere difundirse no sólo en el medio científico sino a la población en general. A continuación se muestran algunas fotografías de sitios estudiados en Ciudad Juárez, el Valle de Juárez y el Río Bravo.

Naomi W. Assadian, Ph.D. Colectando muestras de suelo en la orilla del Río Bravo cerca de la fundidora ASARCO, 2004.

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Canal de aguas negras en el Valle de Juárez, Chihuahua (Flores et al., 2005).

Aplicación de biosólidos en un suelo agrícola del Valle de Juárez (Flores et al., 2003).

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4.2. Obstáculos detectados para encontrar y obtener los resultados Aunque durante el proceso de búsqueda de información se detectaron más de treinta estudios directamente relacionados con el tema los cuales se incluyen en la bibliografía del presente proyecto, también es importante mencionar que no se pudieron conseguir algunos de ellos por las causas siguientes:

a) La institución o dependencia no estuvo en posibilidad de dar información específica, informes ó reportes de muestreos de agua (caso de la JMAS) b) La institución o dependencia cerró sus instalaciones en la región y los reportes de investigación, biblioteca y archivos se trasladaron al Estado de Coahuila (caso del INIFAP Valle de Juárez) c) La institución o dependencia ya no existe y las tesis, reportes de investigación, biblioteca y archivos no se sabe donde quedaron (caso de la Escuela Superior de Agricultura Hermanos Escobar) c) Las referencias de estudios sugeridas por un profesor de la UACJ (Mtro. Felix), no se pudieron adquirir debido a que un investigador se fue a otro País al Postgrado (Dr. David Reyes) y otros ya no están en la región (Dr. Hernán Cavazos). d) Las memorias de algunos congresos estatales realizados en la Ciudad de Chihuahua (COEPES, Encuentro de Investigadores de la Zona Norte) no se pudieron encontrar en la localidad, pero se tiene conocimiento de trabajos sobre metales pesados en suelos y aguas de Ciudad Juárez y el Valle de Juárez (caso Palomo et al., 1991-92).

ENTREGABLE # 2

5. Revisión bibliográfica La presentación de resultados se realiza de una manera cronológica, ya que el objetivo principal de la presente revisión consistió en describir los avances de investigación sobre los metales pesados en suelos y agua de la región Paso del

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Norte con énfasis en Ciudad Juárez y el Valle de Juárez, así como describir información adicional indicada por las referencias colectadas sobre impacto en los recursos naturales tales como el Río Bravo y especialmente en la salud humana.

Metal pesado es un nombre genérico asignado a un grupo de elementos con una densidad atómica mayor que 6 g/cm3. La concentración y disponibilidad de esos elementos en suelo y agua varía de menos de 1,000 mg L-1 o mg kg-1 a muy pocas partes por billón (ppb = µg L-1 = µg kg-1) con la excepción de Mn que se puede encontrar en concentraciones en el suelos desde 20 a 10,000 mg kg-1 (Gardea et al., 2005; Alloway, 1995). Por ejemplo, algunos metales de importancia ambiental y biológica son Arsénico (As), Cadmio (Cd), Cobalto (Co), Cobre (Cu), Cromo (Cr), Hierro (Fe), Manganeso (Mn), Mercurio (Hg), Molibdeno (Mo), Niquel (Ni), Plomo (Pb) y Zinc (Zn), entre otros. Algunos de ellos son esenciales para los organismos vivos en concentraciones muy bajas (