Análisis de plomo en material particulado

¿Qué es el plomo?

El Plomo es un metal gris azulado natural que se encuentra en la corteza terrestre, es uno de los más abundantes de la naturaleza, aunque rara vez se encuentra en su estado elemental, casi siempre formando sulfuros, sulfatos, carbonatos o fosfatos de plomo.

El plomo se puede encontrar como plomo orgánico o plomo inorgánico. El plomo orgánico se encuentra asociado a átomos de carbono, esto es propio de gasolina con antidetonantes. El plomo inorgánico es el que se pude encontrar asociados a óxidos u otros derivados en minas o yacimientos.

Hoy en día el uso del Plomo es bastante amplio, sobre todo a nivel industrial, de hecho se reporta su uso en una minas en Turquía en el año 6500 AC. El uso del Plomo ha sido progresivo a través de la historia de la humanidad, de hecho el contenido de Plomo en los huesos de los ancianos de hoy en día contienen 500 veces más Plomo que los ancianos del antiguo Egipto.Ahora podemos encontrar Plomo en la fabricación de Baterías, forros para cables, elementos de construcción, pigmentos, soldaduras, municiones, plomadas de pesca.

Vías de exposición al plomo.

La exposición en el ambiente ocupacional de plomo inorgánico ocurre en minas y fundidoras, igual que en las personas que son soldadores de metal, y al contacto con pinturas con plomo, y en la fabricación de baterías galvanizadas. La exposición baja o moderada puede ocurrir en la industria del vidrio. Los altos niveles de las emisiones de las fundidoras y minas con plomo que pueden contaminar áreas cercanas.

El ingreso del plomo puede ser tanto por la vía alimenticia como respiratoria, por ende las vías de ingreso no ocupacionales son los alimentos, el agua y el aire.

Dentro del ingreso por la vía alimenticia destacan alimentos contaminados por el uso del arseniato de plomo como fungicida en las cosechas, polvo que contenga plomo y este cae en las cosechas, latas de conserva soldadas con plomo, aunque en Estados Unidos la contaminación de alimentos en conserva por plomo disminuyo un 87% en la década de los 80’s. El agua se ve susceptiblemente

contaminada con plomo, en edificios o casas antiguas desde antes de los años 90, las cañerías se soldaban con plomo, fuente de ingreso por vía oral, por lo demás el agua potable contiene muy bajas cantidades de plomo.

La tercera vía más importante de exposición al plomo es el aire, sobre todo en el ambiente ocupacional. El plomo en el aire puede ser inhalado por el tracto respiratorio al respirar o tragar polvo, también se encuentra en el material particulado producto de actividades antropogenicas, como industrias (o fuentes fijas), automóviles.

También podemos encontrar pequeñas cantidades de plomo en el cigarrillo lo cual conduce a una exposición más prolongada al plomo para los fumadores.

En Estados Unidos se prohibió el uso de plomo como aditivo en gasolinas en el año 1996, ya que el gran parque vehicular que crecía día a día esto sumado a la contaminación producida por las fuentes fijas hacían aumentar los niveles de plomo en el material particulado.

En Chile el nivel de uso de gasolinas con plomo viene disminuyendo desde principios de los noventa. En la Región Metropolitana a partir del año 1992 se prohibió el ingreso de vehículos sin convertidor catalítico a la Región Metropolitana y a partir de 1994 en el resto del país, lo que requirió de gasolina sin plomo en todo el país, de echo Enap realizó importantes inversiones que le permitieron producir gasolinas de mayor octanaje, y es así como ahora la composición de ambas gasolinas es muy similar, habiéndose reducido el contenido de plomo en las gasolinas con plomo desde 0,29 grs/lt en 1993 a 0,10 grs/lt en el año 2000.

Efectos en la salud del plomo

Como se absorbe el plomo dependerá únicamente en que composición química se encuentre este. En el caso de compuestos orgánicos de Plomo, la principal vía de absorción es la piel, mientras que los compuestos inorgánicos son absorbidos principalmente a través de los tractos respiratorios y gastrointestinal, siendo esta última vía la principal en personas no expuestas ocupacionalmente. El plomo inhalado depositado en el tracto respiratorio bajo es completamente absorbido La cantidad de plomo absorbido desde el tracto gastrointestinal es típicamente 10 a 15% de la cantidad ingerida; para mujeres embarazadas y niños, la cantidad absorbida puede aumentar hasta un 50%.

El plomo es un metal no esencial para el ser humano, este es un catión divalente y se une fuertemente a grupos sulfhidrilo de las proteínas.Se ha estudiado que el plomo es transportado en el ser humano a través de la membrana del glóbulo rojo, el 99% del plomo en la sangre está asociado con los eritrocitos, el restante 1% está en el plasma, donde está disponible para transporte hacia los tejidos. El plomo sanguíneo no retenido es excretado por los riñones o a través de la bilis por el tracto gastrointestinal. En estudios con adultos, el plomo tiene una vida media en la sangre de aproximadamente 25 días, en los tejidos blandos, aproximadamente 40 días, y en la porción no lábil de los huesos, más de 25 años.

El plomo en la sangre ha evidenciado dos tipos de anemia envenenamiento agudo con plomo se asocia a anemia hemolítica y envenenamiento crónico induce a anemia por interferencia con la eritropoyesis y por disminución de la sobrevivencia de la célula roja. Los efectos en el sistema hematopoyético se observan en concentraciones de 50-80 mg/dl en adultos, y de 40-70 mg/dl en niños.

Un 90% del plomo presente en nuestro cuerpo de deposita en los huesos pudiendo permanecer allí durante décadas. Los depósitos del plomo en hueso pueden ser reabsorbidos y liberados a la sangre durante la remodelación del hueso normal, durante períodos de incremento en la reabsorción ósea, como ocurre en ciertos estados patológicos como en el hipertiroidismo.

Para los niños el plomo es uno de los tóxicos más peligrosos ya que esta estudiado que puede producir un significativo retraso en el desarrollo neurocognositivo. Lactantes recién nacidos expuestos a bajas concentraciones de plomo han sido asociadas con efectos adversos sobre la integración visual-motora y la destreza motora perfecta durante la niñez. Varios efectos del plomo fueron observados en las concentraciones más bajas de 10 g/dl, incluyendo efectos nocivos sobre la electrofisiología, la neuroquímica, el comportamiento, las funciones cognoscitivas y el desempeño en la escuela.

Las consecuencias negativas de la exposición de plomo debajo de 5 g/dl se han observado en el índice de inteligencia, la atención, la integración visual-motora, las habilidades académicas incluyendo cuentas aritméticas y de la lectura. Sin embargo, en una publicación reciente, se han reportado asociaciones entre el déficit neuro-comportamiento y los niveles del plomo tan bajos como 3 g /dl.

Síntomas observados en concentraciones de sangre venosa de 10-30 mg/dl, han sido encefalopatías, hiperactividad o agresividad, además Se ha observado hipoacusia particularmente con altas frecuencias al aumentar los niveles de plomo en sangre, lo que puede contribuir a la discapacidad aparente de aprendizaje.

El plomo maternal rápidamente cruza la placenta poniendo en riesgo al feto. La evidencia indica que el plomo no solo afecta la viabilidad del feto, sino que también su desarrollo.Las consecuencias del desarrollo de la exposición prenatal a bajos niveles de plomoincluyen peso de nacimiento reducido y nacimiento prematuro. El plomo es un teratógeno animal, pero no se ha relacionado a malformaciones congénitas en humanos

La exposición ocupacional a los niveles relativamente altos >40 g/dL, se ha asociado a calidad reducida del semen, abortos espontáneos y disminución del porcentaje de fertilidad, por un efecto directo de la función testicular o por desequilibrio hormonal.

Se ha demostrado también una asociación positiva entre el plomo y el nivel de presión arterial, además de ciertos cuadros clínicos cardiovasculares como enfermedades coronarias, accidentes cerebro vascular, enfermedades arteriales y mortalidad a niveles menores que 5 µg/dL de plomo en la sangre.

Ciertamente el plomo también es un neurotóxico reconocido, el cual interfiere en la liberación de la Acetilcolina, el cual es un neurotransmisor del sistema nervioso central y periférico, el cual es el encargado de mediar la actividad sináptica del sistema nervioso. Así también es capaz de impedir la reabsorción de colina y la síntesis consecuente de Acetilcolina, además la Adenil-ciclasa del SNC es inhibida por el plomo. Con niveles de Pb-B inferiores a 60 g/ 100 ml puede existir ya un retraso de la velocidad de conducción del impulso nervioso.

Saturnismo o plumbosis se llama el envenenamiento que se produce con plomo, es debido a que en la antigüedad los alquimistas le llamaban Saturno a este elemento. El termino envenenamiento se ha asociado a la intoxicación de altos niveles de plomo asociados a efectos graves para la salud, un envenenamiento agudo puede acarrear síntomas como dolor, debilidad muscular dolor abdominal, náuseas, vómitos, diarrea y el estreñimiento. La absorción de grandes cantidades de plomo durante un corto tiempo puede causar hemolisis, causando anemia alteraciones renales: insuficiencia renal aguda,alteraciones neurológicas (encefalopatía saturnina) a niveles de 100-200 μg/dL en adultos y de 70-80 μg/dL en niños13. Se manifiesta en forma de convulsiones, y coma, que puede conllevar a la muerte en 2-3 días después de la intoxicación.

El plomo en el material particulado en Chile

Chile no es un país ajeno a la contaminación por plomo, es de conocer que el principal motivo para el plomo presente en el aire sean las fuentes móviles que emiten plomo resultado de la combustión de las gasolinas. Pero en chile el uso del plomo en las gasolinas se termino prácticamente el 31 de marzo del 2001 cuando la ENAP dejo de producir gasolinas con plomo, pero en el fondo prácticamente el uso de estas gasolinas empezó a principios de los años 90 cuando en la Región Metropolitana se prohibió el ingreso de automóviles sin convertidor catalítico, el problema de los aditivos antidetonantes como el Tetrametil de plomo es que "envenenan" el catalizador inutilizándolo.

Región Gasolinas con plomo

Gasolinas sin plomo

Metropolitana 0,4 gr/l 0,013gl/l

Resto del país 0,6 gr/l 0,013gr/l

Tipo de vehículo Plomo emitido a la atmosfera

Opera con gasolina sin Pb.

Libera el 40% de Pb a la atmosfera

Opera con gasolina con Pb.

Libera el 75% de Pb a la atmosfera

Región Gasolinas con plomo

Gasolinas sin plomo

Metropolitana 0,30 gr/l 0,0052 gr/l

Resto del país 0,45 gr/l 0,0052 gr/l

Otra fuente de plomo en el aire es por aquellas actividades antropogenicas industriales o de minería, en ejemplo acopios y movimiento de minerales en Arica y Antofagasta, fundiciones de cobre, las fundiciones primarias y secundarias de plomo y otras fuentes fijas.

Por parte de las fundiciones de cobre en Chile se han fijado emisiones entre 20 y 140 toneladas de plomo por año, en la Región Metropolitana las fundiciones secundarias de plomo se hace una estimación de plomo basada en las emisiones de PM10 de modo que se obtiene un total de plomo emitido en Santiago (para estas fuentes) de 4,9 Ton/año, distribuidas en 10 comunas.

El 6 de enero de 2001 fue puesta en el diario oficial la norma de calidad primaria para el plomo en aire decreto 136 del MINSEGPRES la cual estipula:Artículo 3º. La norma primaria de calidad del aire para el contaminante plomo será de 0.5 microgramos por metro cúbico normal (µg/m3N) como concentración anual. Se considerará sobrepasada la norma cuando el promedio aritmético de los valores de concentración anual de dos años sucesivos supera el nivel de la norma en cualquier estación EMPB (Estación de monitoreo de plomo con representatividad poblacional).Asimismo se considerará sobrepasada la norma si la concentración anual correspondiente al primer período anual contado desde la entrada en vigencia de la presente norma, es superior en más de un 100% al nivel de la norma, en cualquier estación EMPB.

Se hizo estudio en Santiago sobre el plomo se hizo en 3 estaciones de monitoreo semiautomática en estas tres estaciones, se monitorea el material particulado en su fracción PM10 a través de recolección en filtros, los mismos que se usarán para la detección y cuantificación del elemento plomo. La técnica de muestreo está validada por el programa de Vigilancia de Calidad del Aire y se denomina Método gravimétrico de muestreador de alto volumen con cabezal MP10. Se realizo una caracterización del material particulado provenientes de las estaciones de muestreo de Cerrillos, La Pintana y Ñuñoa. Las muestras corresponden a filtros de microfibras de cuarzo colectadas por el Programa de Vigilancia de Calidad del Aire durante los años 1997 –2000.

Las muestras tomadas en años anteriores se mantuvieron guardadas en la oscuridad y refrigeradas, rotuladas con su propio número de identificación. El total de muestras incluye 1 muestra diaria de cada una de las estaciones durante los meses de invierno (abril - septiembre) y 1 muestra cada dos días de cada una de las estaciones durante los meses de verano (octubre - marzo), esto es 2.430 filtros de enero a diciembre de los años 1997 a 1999, más 765 filtros de enero a noviembre del año 2000, es decir 3.195 filtros.

La técnica de análisis de plomo en los filtros de cuarzo se realizo tomando en cuenta la metodología propuesta por la norma ISO 9855 AIRE AMBIENTE. En los resultados se observa el comportamiento estacional en las 3 estaciones durante los años estudiados. Durante los meses de invierno se puede observar un aumento en el contenido de plomo al compararlo con los meses de verano.

Se puede observar que durante los años del estudio los niveles de plomo van disminuyendo en las 3 estaciones. En el caso de La Pintana, con respecto al año 1997, se observa una disminución de 14% el año 1998, de un 54% el año 1999 y de un 52 % el año 2.000.En el caso de Ñuñoa, con respecto al año 1997, se observa una disminución de 47% el año 1998, de 64% el año 1999, y de 68% el año 2000.En el caso de Cerrillos, con respecto al año 1997, se observa una disminución de 22% el año 1998, de 58% el año 1999, y de 56% el año 2000.

Prácticamente 10 años después durante el periodo de noviembre de 2006 a noviembre de 2007 se realizo un estudio por parte de SEREMI de salud de la Región Metropolitana como autoridad sanitaria. Según el censo del año 2002 un 40% de la población del país habita en Santiago la cual se ve expuesta a serios riesgos a su salud por las altas concentraciones de contaminantes atmosféricos. El objetivo de ese estudio fue comprobar el cumplimiento de la norma de calidad ambienta para el plomo.

Se utilizaron las 3 mismas estaciones del estudio anterior para tomar las muestras de aire, además se utilizo lo que la norma establece con respecto a los análisis de datos y procedimiento de cálculo.

El material particulado es recolectado por un filtro de microfibra de cuarzo cuyas dimensiones son de 8’’ x 10’’, luego de haber sido expuestos por 24 horas. El período de estudio o evaluación de la norma de Pb, corresponde a los muestreos realizados entre Noviembre 2006 – Noviembre 2007. Posteriormente, los filtros seleccionados son analizados para la detección y cuantificación del elemento plomo, a través de la técnica de espectrofotometría de absorción atómica, aplicada en el laboratorio ambiental de la Seremi de salud R.M.

Los equipos utilizados durante los muestreos fueron:

• Cabezal MP10 • Cuerpo Central • Motor y porta Filtro • Porta Filtro y tapa de aluminio• Muestreador de alto volumen

Los filtros son rotulados con un número de identificación, luego pesados, antes y después de la exposición, para conocer su contenido de material particulado neto y, así, determinar la concentración normalizada de MP, esto en relación con el flujo de aire en cada muestreo, la presión atmosférica y temperatura estándar (1 Atm. y 25ºC respectivamente) y la humedad.

Resultados:

Nuevamente, al igual que en el estudio de hace diez años atrás, el incremento de la concentración de plomo en el material particulado en los meses de Otoño-Invierno-Primavera. El máximo corresponde a la estación de Cerrillos con un máximo de 0.43 µg/m3N. Se observa, también, que ninguno de los datos obtenidos supera la norma establecida.

En el grafico anterior se puede observar que la concentración de plomo en la estación de Cerrillos, es mayor que las dos restantes incluso superando en un 55 % a la de la estación La Pintana, esto se debe a que esta estación está ubicada en un sector residencial/industrial, con muy poca arborización, lo que influye en una mayor concentración de los contaminantes.Aun así el valor promedio de plomo de la Región Metropolitana considerando las 3 estaciones de monitoreo: La Pintana, Ñuñoa y Cerrillos corresponde a 0.14 µg/m3N, un 72% menos del valor bajo la norma establecida de 0.5 µg/m3N.

Un estudio hecho hace 35 años demostraba que las zonas de la Región Metropolitana que más contaminación por plomo tenían eran el centro de la comuna de Santiago y San Bernardo, como ya habíamos hablado el plomo actúa en la inhibición de varias enzima, una de esas enzimas que participan en la síntesis del hem en los eritroblastos de la medula ósea. Una de ellas es la delta-ALA dehidrogenasa, su inhibición trae como consecuencia una acumulación del acido delta amino levulinico en la sangre y su consiguiente eliminación en la orina (ALA-U), donde puede ser determinado. Su eliminación aumenta de manera exponencial con respecto al alza de concentración de plomo en la sangre.

El ALA-U, es utilizado corrientemente en medicina ocupacional como un test de exposición precoz en la intoxicación por plomo. Dentro de las mediciones se pudo encontrar que los niveles de ALA-U estaban muy altos como ejemplo en Santiago centro en tres promedios de muestras de niños de jardines infantiles donde el promedio de ALA-U 13.5, 11.9 y 16.2 µg/ml y en San Bernardo 14.9 µg/ml. En un sujeto normal la excreción de ALA-U no debiera sobrepasar 4,5 µg/ml. Una concentración de 20 µg/ml. es un índice de absorción excesiva de plomo.

Aun así nuevas vías de exposición al plomo han aparecido y quizá con mucha más concentración. Hoy se estima que existen alrededor de 1.300 millones de fumadores en el mundo, es más sabemos que en Argentina, Chile, Uruguay, Brasil y Paraguay, las prevalencias son bastante altas pues, alrededor del 40% de la población fuma. Y el 30% de los jóvenes en estos países entre los 13 y 15 años ya fuma habitualmente.

El tabaco en un cigarrillo contiene entre 600-800 ng de plomo y estudios han demostrado que el humo del tabaco contiene 60 ng de plomo por cigarrillo, mientras que el humo que se respira puede tener entre 5-10 ng de plomo que es absorbido directamente por las vías respiratorias.

Últimas evidencias han demostrado que el cigarrillo produce daños sobre la salud reproductiva de la mujer. Es la toxicidad del plomo en este la cual está asociada a complicaciones durante el embarazo han reportado que el plomo pasa fácilmente la barrera placentaria causando cambios en el embrión, tales como reducción de los movimientos respiratorios, aumento de los latidos cardíacos, alteración de la nutrición y el sistema nervioso, aportando menos oxígeno al feto por lo que son mayores las posibilidades de hemorragias y ruptura de placenta, lo que puede conducir a nacimientos prematuros y reducción de peso del recién nacido

Conclusiones.

Como hemos visto las vías de exposición al plomo y sus efectos tóxicos en la salud son muchas. A pesar de que la contaminación del material particulado respirable con plomo a disminuido a través de los años en Santiago especialmente cabe dudas por ejemplo al modelo de monitoreo ya que puede no ser representativo a modo que en invierno el nivel de contaminantes de la Región Metropolitana se traslada al sector poniente de la capital en comunas como Cerro Navia, Lo Prado y Pudahuel, por motivo de la nula circulación de vientos y la capa de inversión térmica

También nos hemos dado cuenta del creciente nivel de fumadores y el riesgo al que están expuestos ya que sin duda en espacios cerrados como bares, restaurantes y discoteques se suma una gran concentración de plomo tanto para fumadores activos como aquellos que son pasivos. Sin duda hay que seguir investigando sobre las nuevas vías de exposición en la que se encuentra el ser humano para poder combatirlas lo más raudo posible.

Fin…