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CAPITULO 3
METODOLOGÍA 3.1 Descripción General del Trabajo
En el presente estudio se realizo una Evaluación Preliminar según el procedimiento
Superfund de la EPA y una Evaluación Preliminar de Riesgos a la Salud por exposición
a polvos de residuos mineros (jales), en el municipio de Nacozari de García, Sonora.
La Evaluación Preliminar se realizó de acuerdo a la “Guía para la Realización de
Evaluación Preliminar bajo CERCLA” (Guidance for Performing Preliminary
Assessment Under CERCLA) (EPA, 1991), con el fin recabar la información necesaria
del sitio, evaluarla y tener una visión global del problema, en ella se analizó la
problemática desde el punto de vista ambiental y de la salud.
Posteriormente, se realizó la Evaluación Preliminar de Riesgos a la Salud, basándose en
la metodología desarrollada en Estados Unidos para la estimación de riesgo. Para la
realización de esta evaluación, se basó en la información recabada en la Evaluación
Preliminar anterior, principalmente en la identificación de Vías de Transporte, Blancos,
Contaminantes Críticos e Información Toxicológica. Para la estimación del riesgo se
utilizaron modelos de transporte y dispersión de contaminantes, con el fin de estimar la
concentración de los contaminantes en el punto de contacto con la población blanco,
evaluando así la exposición. Finalmente se caracterizaron los riesgos para conocer si los
riesgos son tolerables o no.
3.2 Diagrama General del Estudio
Evaluación de la toxicidad
Identificación de contaminantes críticos
Búsqueda de información
Inspección preliminar del sitio
Identificación de vías de transporte
Estimación de la Exposición Mediante utilización de modelos
de transporte de tóxicos
Evaluación y calificación de la información disponible
Modelo Conceptual Preliminar
Identificación Blancos
Caracterización de Riesgos
Evaluación Preliminar según
la EPA
Evaluación Preliminar de
Riesgos a la Salud
Cuantificación de la exposición
3.3 Evaluación Preliminar
Para la realización de la Evaluación Preliminar, se utilizó la “Guía para la Realización de
Evaluación Preliminar bajo CERCLA” (Guidance for Performing Preliminary
Assessment Under CERCLA) (EPA, 1991). Originalmente, el propósito de la
Evaluación Preliminar es diferenciar sitios que representan poca o ninguna amenaza a la
salud humana y al ambiente de sitios que requieren de investigaciones adicionales. Esta
también sustenta respuestas de emergencia y actividades de remoción, satisface las
necesidades de información del público, y generalmente provee de información
apropiada acerca del sitio en el que se realiza el proceso de evaluación.
Las actividades que implica la Evaluación Preliminar consisten en obtención de la
información disponible, tanto del sitio, fuentes de contaminación, contaminantes y
posibles blancos; el reconocimiento o inspección del sitio y el ambiente; y la evaluación
y valoración de la información.
3.3.1 Búsqueda de información
En esta etapa se trató de obtener la mayor cantidad de información de la problemática
existente, del sitio y sus alrededores, así como de los residuos mineros, la historia
operacional de la mina y la cantidad y características de los residuos. La información se
obtuvo de organismos gubernamentales federales y locales, sobre todo aquellos
relacionados con el sector salud, catastro y agua potable. Se consultaron sistemas de
información geográfica para la determinación de distancias y ubicaciones, además se
buscaron estudios relacionados al problema que se hayan realizado con anterioridad, ya
sea por particulares, instituciones educativas o gobierno.
En la siguiente tabla se presenta un listado de la información necesaria para la
realización de la Evaluación Preliminar.
Tabla 8. Listado de información necesaria para la realización de la Evaluación Preliminar.
INFORMACIÓN GENERAL DEL SITIO - Nombre del sitio y localización - Tipo de propietario - Estado del sitio (activo/inactivo) - Años de operación - Información de los dueños/ operadores
- Historia operacional del sitio - Escenario ambiental - Dimensiones aproximadas del sitio - Ubicación geográfica (UTM,
latitud/longitud) - Croquis del sitio
CARACTERÍSTICAS DE LA FUENTE Y LOS RESIDUOS - Tipos de fuente y localización - Dimensiones de la fuente
- Tipos de residuos y cantidades - Presencia de sustancias peligrosas
USOS DEL AGUA SUBTERRÁNEA Y CARACTERÍSTICAS - Estratigrafía general e hidrogeología - Presencia de terrenos calcáreos - Profundidad del acuífero menos
profundo - Pozos privados dentro de 6.4 km
(localización, población suministrada)
- Pozos municipales dentro de 6.4 km (localización, población suministrada, sistema mezclado)
- Distancia de la fuente al pozo de agua potable más cercano
- Área de protección de pozos
USOS DEL AGUA SUPERFICIAL Y CARACTERÍSTICAS - Frecuencia del flujo en el sitio - Distancia de la fuente al cuerpo de agua superficial más cercano - Tipos de cuerpos de agua superficial dentro de 24 km aguas debajo de la fuente - Características del flujo de agua superficial dentro de 24 km aguas abajo - Tomas de agua potable dentro de 24 km aguas abajo (localización, población
suministrada, sistema de mezclado) - Pesquerías dentro de 6.4 km aguas abajo - Ambientes frágiles y humedales dentro de 6.4 km aguas abajo
CARACTERÍSTICAS DE EXPOSICIÓN A SUELO - Número de personas viviendo dentro
de 61 m - Escuelas y guarderías dentro de 61 m - Población dentro de 1.6 km
- Número de trabajadores en el lugar - Localización de ambientes frágiles
terrestres
CARACTERÍSTICAS DE EXPOSICIÓN A AIRE - Población dentro de 6.4 km - Distancia al individuo más cercano
- Localización de ambientes frágiles dentro de 6.4 km
- Hectareas de humedales dentro de 6.4 km
3.3.2 Inspección preliminar del sitio
Las visitas se realizaron con el fin de observar el sitio y su ambiente, para recolectar
información que no pudo ser obtenida en la etapa anterior y que se requiere para la
realización de la Evaluación Preliminar. Para ello, se revisaron los datos obtenidos con
anterioridad y se compararon con la lista de la tabla 9, y se hizo un listado de la
información y observaciones faltantes. Se utilizaron ciertos materiales y equipo, como
cámara fotográfica, cuaderno de notas, equipo de protección personal, mapas, GPS, etc.
Durante el desarrollo del estudio, fue necesaria la realización de dos visitas al sitio. En la
primera de ellas se visitó cada una de las fuentes, en donde se hizo un reconocimiento
visual y se tomaron fotografías con el fin de recolectar la información solicitada en la
tabla 9 y en las hojas de evaluación (anexo b). Se puso especial énfasis en las rutas de
escurrimiento del agua superficial, presencia de cuerpos de agua, de ambientes frágiles y
poblaciones cercanas. Se habló también con autoridades locales como Presidencia
Municipal, Catastro, Organismo Operador del Agua y del Sector Salud, así como con
pobladores del lugar, a los cuales se les hicieron preguntas como las descritas en el
anexo d, mismas que se hicieron con el fin de conocer la percepción de la población
respecto a la problemática, no para la obtención de estadísticas.
En la segunda visita con la ayuda de un posicionador satelital (GPS Garmín V), se
tomaron coordenadas geográficas de cada una de las fuentes, con el fin de tener una
localización exacta de los mismos y determinar sus dimensiones, para ello se realizó un
formato que solicitaba nombre de la fuente, localización, coordenadas geográficas, y
observaciones en el agua superficial y posibles exposiciones a los jales por contacto con
el suelo y aire. También se tomaron coordenadas de escuelas y guarderías, ya que en
estos lugares los niños pasan una importante cantidad de tiempo y se consideran el grupo
más vulnerable de la población. Se hizo también un levantamiento de pozos de agua
hasta los 6 km aguas abajo de los jales Basurero, que son los que se encuentran más al
sur y tienen una clara influencia sobre el río, en cada pozo visitado se tomó la
coordenada geográfica y se aplicó una encuesta a los propietarios del pozo (encuesta en
anexo e), los principales aspectos de la misma fueron referentes a la utilización del agua,
tanto superficial como subterránea.
3.3.3 Modelo conceptual
El Modelo Conceptual, también llamado Caracterización del sitio, fuentes y residuos, es
un aspecto fundamental en la Evaluación Preliminar, ya que es una recopilación de toda
la información existente organizada de tal manera, que se puedan obtener conclusiones.
Se le llama Modelo Conceptual, ya que con la información recopilada se logra recrear el
problema y entender su funcionamiento para obtener conclusiones, solo que en esta
etapa la simulación del problema es conceptual ó teórico, sin la ayuda de modelos
matemáticos y/o computacionales, que dan resultados mucho más específicos y precisos.
En el presente estudio, el Modelo Conceptual consistió en la Caracterización del Sitio, el
cual contiene una breve descripción del origen de la actividad minera en la región, su
problemática. Se incluye también un relato de la Historia Operacional de la mina, con
los niveles de producción generados durante los años de operación. En la
Caracterización de las Fuentes, estas se ubicaron geográficamente y se determinaron sus
dimensiones, también se describió la problemática ambiental que se observó en cada uno
de los jales, en base a lo observado en campo.
La Caracterización de los Residuos se hizo en base a la bibliografía y a los análisis
realizados por la compañía minera Mexicana de Cobre en 1998 en los jales Basurero. En
la Evaluación de la Toxicidad, se buscó información toxicológica de los elementos
encontrados en los análisis, entre otras cosas, para ayudar a la determinación de los
Contaminantes Críticos, entendiéndose por estos, aquellos que podrían afectar a la
ciudadanía y que por lo tanto se iban a considerar para posteriores análisis en el estudio.
Se describió cada Vía de Transporte a través de la cual los contaminantes pudieran llegar
a los Blancos (poblaciones humanas, ambiente frágil), siendo estas: agua subterránea,
agua superficial, exposición a suelo y aire. En todos los casos se hizo una descripción
general de sus características, se identificaron los posibles Blancos que pudiera estar
afectando de acuerdo a la distancia, y se elaboraron conclusiones.
3.3.4 Evaluación y calificación de la información
La evaluación de la información obtenida en la Búsqueda de Información, la Visita al
Sitio y la recopilación de información en el Modelo Conceptual, se hace como etapa
final de la metodología de Evaluación Preliminar bajo CERCLA de la EPA, y consiste
en una serie de calificaciones realizadas a las Fuentes, los Residuos y las Vías de
Exposición, incluyendo en cada una de estas la probabilidad de liberación de
contaminantes y sus Blancos, tal como se indica en el apéndice A de la Guía para la
Realización de Evaluación Preliminar bajo CERCLA.
Evaluación de la (s) Fuente (s) y Residuos
La evaluación de la fuente puede realizarse para una sola o para fuentes múltiples, cual
es el caso del presente estudio, en el que se tienen cuatro depósitos de jales ubicados en
distintos lugares.
Procedimiento:
1. Identificar el tipo de fuente de acuerdo a la tabla del anexo c.
2. Analizar la cantidad de datos disponibles para cada fuente.
3. Estimar la masa y/o dimensiones de cada fuente.
4. Determinar que tipo de Tier (hilera) utilizar (PA Table 1a, anexo f) para cada
fuente, en base a la información disponible.
5. Convertir cada fuente en unidades de medida apropiada.
6. Para cada fuente, utilizar las formulas de la columna 6 de la PA Table 1a (anexo
f) para determinar el valor WQ (Waste Quantity) para cada Tier que pueda ser
evaluada. El valor más alto de WQ obtenido para alguna Tier será el valor para cada
fuente.
7. Sumar los valores de WQ de todas las fuentes, para obtener el valor total.
8. Utilizar el valor obtenido en el paso 7 para asignar el valor final de WC (Waste
Characteristic) del anexo f (PA Table 1b).
9. Utilizar este Score para todas las vías.
Vía Agua Subterránea
Para la evaluación de esta vía se describió el uso del agua subterránea dentro de 6.4 km
del sitio (4 millas), así como la estratigrafía, acuíferos, y uso de pozos municipales y
privados. Se calculó también la población suministrada de agua potable con agua
subterránea, misma que se describió en el Modelo Conceptual.
Primeramente, al igual que en el resto de las vías, se respondió una lista de criterios
(anexo b), cuyo propósito es auxiliar en el proceso de desarrollar una hipótesis
concerniente a la ocurrencia o no, de una posible liberación y exposición de blancos
específicos a sustancias peligrosas.
Posteriormente, se procedió a responder la hoja de evaluación de la Vía Agua
Subterránea (anexo b), la cual evalúa las características de la vía, probabilidad de
liberación, blancos y características de los residuos, para obtener una calificación final
de la vía.
Vía Agua Superficial
Para la evaluación de esta vía se realizó un croquis con las rutas de migración de agua
superficial, ilustrando las rutas de drenaje e identificando cuerpos de agua, probables
puntos de entrada, flujos y blancos, 24 km aguas abajo del último punto de entrada.
Se dio respuesta a la lista de criterios presente en el anexo b para la Vía Agua
Superficial, así como a las hojas de evaluación, que en este caso son tres: probabilidad
de liberación y amenaza al agua para consumo humano, amenaza a la cadena alimenticia
humana y amenaza al ambiente. En estas se respondió por única vez a las preguntas
sobre características de la vía y la probabilidad de liberación, e independientemente las
hojas de evaluación para amenaza al agua de consumo humano, cadena alimenticia
humana y ambiente. Finalmente se hizo un resumen de las distintas calificaciones
obtenidas, para obtener una calificación final de la vía.
Vía Exposición a Suelo y Aire
Para la evaluación de la Vía Exposición a Suelo y Aire, se determinó la presencia de
blancos (población residente, ambientes frágiles) a distintas distancias de los jales,
mismos que fueron descritos en el Modelo Conceptual.
La evaluación comenzó en ambas vías con una lista de criterios, la cual en el caso de
exposición a suelo asume que la contaminación del suelo se presenta en la mayoría de
los casos, solo cuando existan pruebas de lo contrario se considera que no hay
contaminación del suelo. Las hojas de evaluación comienzan con unos cuestionamientos
sobre las características de la vía, le sigue con la probabilidad de liberación de
contaminantes y con la evaluación de los blancos, ésta última considera la evaluación a
poblaciones blanco primarias y secundarias, individuos más cercanos a las fuentes, y
ambientes frágiles primarios y secundarios. Finalmente, se evaluaron las características
de los residuos y se obtuvo una calificación final. La hoja de evaluación con todas las
especificaciones se presenta en el anexo b.
Calculo de la Calificación del Sitio
Para el cálculo de la calificación final del sitio, se utilizó la ecuación presente en el
siguiente cuadro. En la columna de la S se registró la calificación de cada una de las vías
(Agua Subterránea, Agua Superficial, Exposición a Suelo y Aire), de los cuales se
obtuvo la raíz cuadrada, misma que se registró en la columna S2. Se sumaron los
cuadrados de las vías, la suma se dividió entre cuatro y se le sacó raíz cuadrada, para
obtener finalmente la Calificación Final del Sitio.
S S2
Puntuación Vía Agua Subterránea (Sgw):
Puntuación Vía Agua Superficial (Ssw):
Puntuación Vía Exposición a Suelo (Ss):
Puntuación Vía Aire (Sa):
Puntuación del Sitio
42222 SaSsSswSgw +++
3.4 Evaluación Preliminar de Riesgos a la Salud
La Evaluación Preliminar que la EPA realiza en su programa para ingresar a la Lista
Nacional de Prioridades (NPL por sus siglas en ingles), es útil solamente para
determinar si un sitio presuntamente contaminado, se descarta para el ingreso a la NPL o
deberá continuar con el procedimiento Superfund en sus siguientes etapas. Hasta este
punto no se cuantifica realmente el riesgo de que un sitio pueda afectar a poblaciones
humanas o al ambiente, por lo que, para el propósito de este estudio el resultado
obtenido de la EP anterior, si bien da una buena panorámica del problema, resulta
insuficiente, ya que en México no se cuenta con un programa similar.
Con el propósito de conocer con mayor precisión si los residuos mineros pudieran
afectar a la población o a algún componente del ambiente, se recurrió a la utilización de
modelos de transporte. En este caso se utilizó un modelo de transporte de contaminantes
Vía Aire, ya que es la vía en la que se considera con certeza que los contaminantes
pudieran estar llegando a la población de la ciudad de Nacozari de García, la cual por su
cercanía a los residuos son los más susceptibles de ser afectados.
3.4.1 Utilización de modelos de transporte y destino
Para la selección del modelo de transporte adecuado y la población de interés, se basó en
la información descrita en el Modelo Conceptual, en especial lo relacionado a
Contaminantes Críticos, Vías de Transporte e Identificación de Poblaciones Blanco, de
lo cual se retomó lo siguiente:
Contaminantes Críticos: Se considera como Contaminantes Críticos al Plomo y Arsénico
debido a la severidad de los efectos toxicológicos que generan y considerando que las
concentraciones a las que se encuentran podrían ser importantes, así mismo se consideró
a las partículas de polvo por sí solas como una fuente importante de contaminación, por
la que también se analizaron.
Vía de Transporte: La vía que con mayor claridad transporta contaminantes a alguna
población blanco es el Aire, por lo que se utilizó un modelo de transporte aéreo.
Identificación de Poblaciones Blanco: Por la cercanía a los depósitos de jales, la
población de la ciudad de Nacozari de García es la que se consideró como Población
Blanco.
3.4.1.1 Estimación de la exposición
Con el propósito de estimar la concentración de contaminantes que llegan de la fuente de
emisión hacia la población blanco, se utilizó el conjunto de modelos de transporte
BEEST SUIT de la EPA.
BEEST SUIT es un programa que alberga a un conjunto de modelos de calidad del aire
y las herramientas necesarias para manejarlos. Los modelos que contiene son ISCST3,
ISC-Prime y AerMod, así como las herramientas BPIP y BPIP-Prime, AerMet, AerMap,
Array 2, BPIP-Tool, un Calendarizador y BEEST para Windows, que permite manejar
todas estas herramientas en ambiente Windows.
El modelo que se eligió para obtener las concentraciones de contaminantes es el
ISCST3, ya que es de los más utilizados para modelar debido a su habilidad para
manejar terrenos planos y complejos, fuentes puntuales y no puntuales y es ampliamente
aceptado por las agencias regulatorias de Estados Unidos (EPA, 1995). La principal
diferencia entre ISCST3, ISC-PRIME y AerMod, es que el segundo, que esta basado en
una versión de ISCST3, incorpora el algoritmo PRIME (Pluma Rise Model
Enhancement) para mejorar el tratamiento de caída por lavado de edificios. El tercero,
basado en una versión antigua de ISCST2, tiene características muy similares al
ISCST3, solo que según estudios comparativos realizados, con éste último se obtiene
mayor riesgo de cáncer e índice de peligrosidad aguda que con AerMod (Tran, 2002).
Debido a que en este caso no se requirió del algoritmo de caída por lavado de edificios y
a que se busca el peor escenario, se decidió utilizar los resultados de ISCST3 para el
análisis de datos.
3.4.1.2 Requerimientos de Información del Modelo
La información requerida para la utilización del software BEEST SUIT, consiste
en datos de las Fuentes, de los Receptores, de Terreno y Meteorológicos.
Datos de las Fuentes
El modelo admite seis formas diferentes para introducir datos de fuentes. La opción
elegida para el manejo de los datos de fuentes fue el de AREAPOLY, ya que permite
especificar de manera más precisa la forma de los depósitos de jales, los cuales son
irregulares, además de conservar las propiedades de una fuente de área como lo es
modelar fuentes con liberaciones a nivel de su superficie, sin la elevación de plumas de
contaminantes, como lo podría ser una chimenea.
Los requerimientos de información para la opción AreaPoly son los que se mencionan
en la siguiente tabla:
Tabla 9. Requerimientos de información para la opción de datos de fuentes AreaPoly.
Requerimientos
Índices de emisión
Número de vértices del polígono
Coordenadas de los vértices
Elevación base de la fuente
Altura de la fuente
Índice de Emisión. Para el cálculo del índice de emisión, se utilizó la ecuación descrita
en el Workbook of Screening Techniques for Assessing Impacts of Toxic Air Pollutants
(1992), para emisiones continuas y emisiones de polvos por la acción del viento, esta
misma ecuación puede ser encontrada en AP-42 Compilation of Air Pollutant Emisión
Factors (1985).
Información:
s = porcentaje de limo (silt) (%)
p = número de días al año con mas de 25 mm de precipitación (adimensional)
w = porcentaje de tiempo que el viento excede 5.4 m/s (%)
m = porcentaje de masa total del contaminante (%)
D = Diámetro de pila de almacenamiento (m)
Procedimiento:
A. Factor de Emisión.
E(kg/dy/hectare) = 1.9 (s/1.5) (365 –p) (w / 15) 235
B. Área. Cálculo del área (A) (m2)
A (m2) = П
C. Conversión. Conversión del factor de emisión (E) de kg/dy/hectare a g/s-m2:
E (g/s-m2) = E (kg/dy/hectare) 1000 (g/kg) 86400 (s/dy) 1000 (m2/hectare)
D. Índice de Emisión. Calculo del índice de emisión en g/s.
Qm (g/s) = E (g/s-m2) m (%) A (m2) 100
Número de Vértices del Polígono. Dependiendo de la forma de los jales varió el
número de vértices del polígono de cada fuente, pudiendo ser de 3 a 20.
Coordenadas de los Vértices. Las coordenadas de los vértices fueron tomadas en
campo con un GPS marca Garmín V, en coordenadas UTM, DATUM (WGS84).
Elevación Base de la Fuente: Para la elevación base de la fuente se utilizó un mapa de
Diagnóstico de Vialidad y Transporte del Programa de Desarrollo Urbano del Centro de
Población (Gobierno del Estado de Sonora, 1999), proporcionado por el Ayuntamiento
del Municipio de Nacozari de García, que contenía el polígono de las fuentes y la
topografía del lugar, de tal manera que se observó a que altura base se encontraba cada
fuente y esa se utilizó.
Altura de la fuente. La altura de cada fuente se determinó también en base al mapa
anteriormente mencionado, restando la altura base de la fuente con la isolínea que
representara mejor la altura de la fuente.
D (m) 2
Receptores
El modelo tiene cinco maneras diferentes para ingresar los datos de receptores. La
opción utilizada para la introducción de los datos de receptores fue la de Discrete
Cartesian, ya que fue la manera más práctica de introducir los datos acorde al caso,
representados por sus coordenadas X y Y, así como su altura Z.
Obtención de la malla de puntos receptores
Primero se trazo un polígono cercano de 5 x 5 km que envuelve la zona cercana al área
de estudio y que tiene por coordenada de la esquina noroeste el punto X = 623740.134,
Y = 3362196.280 y coordenada de la esquina sureste X = 628740.134, Y =
3357196.280. Para obtener los primeros puntos receptores que son los más cercanos al
área el software genera una malla de terreno virtual y se le indica que forme una base de
datos de puntos equidistantes a 50m, a partir de la esquina suroeste del polígono cercano
a los cuales les agrega el dato de elevación al interpolar estos puntos con la malla de
terreno virtual. Los puntos receptores deben contener información de elevación por lo
que se utilizo el programa Land Desktop 3 en donde se utilizó un archivo de curvas de
nivel generado al unir dos cartas topográficas, con el fin de abarcar una mayor área y
tener mas certeza en los datos.
De la misma manera que se obtuvieron los primeros puntos receptores se hizo para
obtener otra malla de puntos pero ahora que equidisten 250 m., estos puntos quedan
insertos en un polígono de 10 x 10 km. y que tiene por coordenada de la esquina
noroeste el punto X=621240.134, Y=3364696.28 y coordenada de la esquina sureste
X=631240.134, Y=3354696.28. A esta última malla de puntos se le quitaron los puntos
coincidentes entre ambas mallas, para finalmente dejar una sola, sin que se repita algún
punto.
Los puntos obtenidos mediante este proceso se exportaron en un formato ASCII, que
puede ser abierto por un gestor de hojas de cálculo, el utilizado para este proceso fue
Excel de la suite de Office. Al abrir este archivo en Excel muestra 4 columnas de datos
donde viene un identificador para cada punto, la información de la coordenada en el eje
de las X (Este), en el eje de las Y (Norte) y en el eje de la Z (Elevación). Este último
archivo obtenido es el que fue utilizado finalmente en el programa.
Tabla 10. Requerimientos de datos de receptores para la opción Discrete Cartesian.
Requerimientos
Coordenadas X
Coordenadas Y
Elevación Z
Opciones de terreno
Para generar los datos de la topografía de terreno se utilizaron dos cartas topográficas
1:50,000 vectorizadas por INEGI con claves de carta H12B74 y H12B75.
Primeramente se unieron las curvas de nivel de las dos cartas para obtener la continuidad
en las curvas que cruzan por ambas, para ello se utilizo el programa Land Desktop3 con
el comando pedit (polyline editor), para obtener así una sola curva de nivel continua y
no una curva segmentada que produciría errores en la siguiente fase del tratamiento de
datos, esto se realizo en todas y cada una de las curvas que aparecían en las dos cartas
obteniendo una sección de curvas mas adecuada y que cubre toda el área de estudio.
Se guardo el archivo de curvas digitales en formato Dxf (Drawing exchange format) el
cual es un formato estándar para el manejo de datos vectoriales, se tomo la decisión de
hacerlo sobre esta plataforma para que el producto mantuviera su información de
referencia geoespacial.
Posteriormente, estas curvas de nivel se importaron al programa ArcView 3.2 en donde
nuevamente fueron tratadas para generar una malla de terreno que cumpliera con los
requisitos de la carta topográfica de un minuto de la USGS, en la cual cada celda mide
30m x 30m y contiene la información de elevación de las curvas en ese sector. Esto se
hizo mediante un modulo llamado 3d análisis, cabe decir que esta malla de terreno queda
en formato para ser usada por el propio Arcview, y finalmente, se utilizo una extensión
del programa llamada Grid to USGS DEM el cual exporta los datos de un archivo de
malla propio al ASCII estándar. Aunque estos tipos de archivos desde las curvas de
nivel, la malla de arcview y el ASCII de USGS son todos Modelos de Elevación Digital
este último es el que se requiere para correr la rutina en BEEST.
Datos meteorológicos
El modelo requiere un archivo de datos meteorológico en formato ASCII o Binario, el
cual fue obtenido con la ayuda del procesador de datos meteorológicos PCRAMMET de
la Agencia de Protección Ambiental de E.U (EPA). Este procesador es utilizado para
preparar datos del Servicio Nacional Meteorológico (NWS), los cuales son utilizados en
los modelos de dispersión de calidad del aire a corto plazo que la EPA utiliza, tales
como ISCST3, CRSTER, RAM, MPTER, BLP, SHORTZ, y COMPLEX1.
Para el área de estudio en cuestión, no se cuenta con datos meteorológicos generados por
el NWS, ya que este último cubre solo el territorio americano, por lo que se elaboró el
archivo con información recabada de estaciones meteorológicas cercanas al sitio.
Los requisitos mínimos para los datos de entrada en PCRAMMET son las alturas de
mezclado de dos veces al día, el cual fue obtenido del listado en línea que tiene la EPA
con datos de alturas de mezclado (http://www.epa.gov/scram001/
mixingheightdata.htm), el cual a su vez es obtenido del National Climatic Data Center
(NCDC), ya que los datos de Altura de Mezclado no son tomados en cualquier estación
meteorológica debido a su complejidad, siendo la estación más cercana la de Tuczon,
AZ. Los otros datos requeridos por el modelo son Observaciones Superficiales por hora,
los cuales varían dependiendo del formato adoptado, en este caso se utilizó el formato
MET144, el cual ocupa 28 Bytes e integra los parámetros descritos en la tabla 11.
Tabla 11. Datos meteorológicos superficiales que conforman el formato MET144.
Elemento Columnas 1Número de estación superficial 1-5 2 Año 6-7
Mes 8-9
Día 10-11
Hora 12-13
Altura de Techo (Cientos de Pies) 14-16
Dirección del Viento 17-18
Velocidad del Viento 19-21
Temperatura de Bulbo seco (° Fahrenheit) 22-24
Cubierta Nubosa Total 25-26
Cubierta Nubosa Opaca 27-28 1 Se tomó el número de la estación meteorológica de Tucson, AZ. 2 Los datos de superficie son del año 2002, pero como los de altura de mezclado son de 1991, se dejó esta última fecha para que fueran compatibles.
Los datos superficiales fueron obtenidos de datos proporcionados por la empresa
Mexicana de Cobre de su estación meteorológica en Nacozari de García. Los datos
elegidos fueron del año 2002, debido a que fueron los más completos. Estos fueron
registrados cada media hora por lo que se promedio, de tal manera que quedaran valores
por hora. Después de una exhausta revisión, se observó que había datos faltantes, en
algunos casos horas, en otros días y hasta semanas, además de que el archivo no
contenía todos los datos meteorológicos requeridos, motivo por el cual se complementó
con otras fuentes. Una de las fuentes de las cuales se obtuvieron datos fue de la
Comisión Nacional del Agua de su estación meteorológica en Pilares de Nacozari de
García para el año 2002, los cuales se encontraban registrados en bitácora, por lo que
tuvieron que ser capturados. Los parámetros tomados de esta fuente fueron temperatura,
velocidad del viento, dirección del viento, porcentaje de nubosidad y altura del techo del
cielo, solo que estos tenían lecturas tres veces al día, y había días que no tenían registros,
por lo que se recurrió a una tercera fuente de datos, siendo esta la página de Internet
http://hermosillovirtual.com/clima/index.htm que contiene datos meteorológicos de
estaciones meteorológicas de los Estados Unidos, eligiéndose el poblado de Douglas,
Bisbee, AZ, por su cercanía al poblado de Nacozari, los parámetros obtenidos de esta
fuente fueron: temperatura, punto de rocío, dirección del viento, velocidad del viento y
condiciones de nubosidad (cubierta nubosa).
Corridas del Modelo
Se realizaron corridas para los tres contaminantes en cuestión, que son: arsénico, plomo
y polvos. Para cada uno de ellos se estimaron las concentraciones promedio por hora, 24
horas, por mes y año, de tal manera que se realizaron cuatro corridas por contaminante,
teniendo 12 en total. Así mismo, en cada una de estas 12, se indicó al modelo arrojar
resultados para cada uno de los jales (Basurero, Nacozari, Instalaciones y Carretera) y en
su conjunto. De tal manera, que se obtuvieron 60 resultados diferentes.
Para el análisis de datos y obtención de conclusiones, se eligieron los resultados
promedios de 24 horas, obtenidos por cada contaminante, para cada uno de los jales y en
conjunto, ya que la mayoría de los Límites Permisibles encontrados en la Evaluación de
la Toxicidad, son de 24 horas. Además, para la estimación de la Dosis Suministrada, se
calcula la cantidad de mg de contaminante por kg de masa corporal al día.
La diferencia entre las corridas de cada contaminante, fue el índice o factor de emisión
obtenido para cada uno de ellos, siguiendo el procedimiento descrito anteriormente. El
resto de los datos de la fuente, receptores, terreno y meteorológicos, fueron los mismos.
Análisis de Datos
Para la elaboración de resultados, se utilizaron los programas Surfer Versión 8.1 y
ArcView GIS 3.3, estimándose las concentraciones de los contaminantes a diferentes
distancias por cada fuente, las distancias elegidas fueron las utilizadas en la Evaluación
Preliminar de la EPA (0, 1-400, 401-800, 801-1,600, 1,601-3,200, 3,200-4,800,
>4,800m), y las concentraciones elegidas fueron las obtenidas cada 24 horas (μg/m3).
También se elaboraron planos que ilustran la distribución espacial de las
concentraciones en seis rangos, teniendo como base una carta topográfica con las
localidades y cuerpos de agua más cercanos, e indicando las escuelas de nivel básico de
la ciudad de Nacozari de García, como centro de concentración de individuos sensibles.
Tomando como referencia el plano anteriormente descrito, se elaboraron cuadros con las
concentraciones presentes en cada escuela, por influencia en cada uno de los jales y por
cada contaminante.
Para la obtención de estos resultados, se utilizaron los programas Surfer y ArcView. Con
el programa Surfer, se elaboraron los planos con isolíneas de concentración, utilizando
los resultados arrojados por el modelo. Una vez obtenidos estos planos, se utilizó el
programa de ArcView para referenciarlos con respecto a un mapa de la zona, y
determinar las concentraciones promedio a diferentes distancias.
3.4.2 Evaluación de la toxicidad
La Evaluación de la Toxicidad, consiste en seleccionar los valores adecuados de los
parámetros que miden la peligrosidad de las substancias tóxicas presentes en el sitio
(Peña y Col., 2001). El parámetro utilizado en evaluación de riesgos es el índice de
toxicidad los cuales dependiendo del modo de acción de la sustancia pueden ser para
carcinogénicos, no carcinogénicos y/o tóxicos al desarrollo humano.
La información sobre toxicidad descrita en el capítulo 2.6, se obtuvo de bases de datos
toxicológicas de la EPA como lo son los National Ambient Air Quality Standars
(NAAQS) e Integrated Risk Information System (IRIS); de la Agency for Toxic
Substances and Disease Registry (ATSDR), los perfiles toxicológicos; de la
Organización Mundial de la Salud, las Normas de Calidad del Aire de Europa (AGQ por
sus siglas en ingles), y de Normas Oficiales Mexicanas.
Los Índices de Toxicidad utilizados en la Evaluación de la Toxicidad fueron, Límites
Máximos Permisibles, Dosis de Referencia (RfD), Dosis de Riesgo Mínimo (MRL),
Máxima dosis experimental en la cual no se ha observado efecto adverso alguno para el
padecimiento seleccionado (NOAEL) y la Mínima dosis experimental en la cual se
observa un efecto adverso (LOAEL), estos para efectos No Cancerígenos. Para efectos
Cancerígenos, Factores de Pendiente, Unidades de Riesgo y Niveles de Riesgo.
3.4.3 Cuantificación (evaluación) de la exposición
La cuantificación de la exposición consiste en determinar la magnitud, frecuencia y
duración de las exposiciones de los individuos miembros de la población por cada una
de las rutas significativas (Peña y col., 2001).
Si la exposición ocurre durante un determinado período, la Exposición Total se divide
entre el tiempo de ocurrencia para calcular la tasa de exposición promedio por unidad de
tiempo y frecuentemente esta tasa promedio de exposición se expresa por unidad de
masa corporal. A esta exposición normalizada se le denomina Dosis Suministrada
(Peña y col., 2001).
La dosis suministrada (Ds) se calcula para todas las substancias en el punto de contacto
de todas las rutas seleccionadas como significativas, en este caso vía inhalatoria. Se
expresa en términos de la cantidad de la sustancia (mg) en contacto con el cuerpo por
unidad de masa corporal (kg) por unidad de tiempo (día). La Ds se calcula utilizando la
siguiente ecuación:
Ds= CxTI x FE PC
Donde:
C: Concentración del contaminante promedio TI: Tasa de inhalación PC: Peso corporal FE: Factor de exposición
(Díaz-Barriga, 1999)
Para el cálculo de la Dosis Suministrada, se determinó la concentración de cada
contaminante considerando los valores obtenidos de los jales en conjunto, a una
distancia de 400-800 m, por ser en la que se concentra la mayor cantidad de población.
Para ello se tomaron como referencia los planos de “Concentración de cada
contaminante provenientes de los jales en Conjunto en 24 horas”.
Posteriormente, se utilizó la fórmula descrita con anterioridad, en donde la
concentración promedio fue la obtenida para el poblado y para las escuelas
(representadas por niños) convirtiendo las unidades de µg/m3 a mg/m3; como tasa de
inhalación (TI), se usó el valor de 22 m3/día de aire para adultos y 15 m3/día de aire para
niños; el peso corporal (PC) para adultos fue de 70 kg y de 20 kg para niños; finalmente,
los factores de exposición fueron de 1 y 0.057 para adultos y niños respectivamente, los
cuales fueron determinados de la siguiente manera:
FE = (Frecuencia de exposición) (Tiempo de exposición)
Adultos
FE = (7 días/sem) x (52 sem/año) x 70 años = 25,480 = 1 (7 días/sem) x (52 sem/año) x 70 años = 25,480 Niños FE = (5 días/sem) x (36 sem/año) x 8 años = 1,440 días = 0.057 (7 días/sem) x (52 sem/año) x 70 años = 25,480 días
3.4.4 Caracterización de riesgos
En la caracterización del riesgo se determina si el nivel de riesgo de que se produzcan
daños asociados a la exposición a los tóxicos presentes en el sitio son tolerables o no
(Peña y col., 2001). Para ello se determina el cociente de peligro (CP), para sustancias
no cancerígenas, y el riesgo (R) o probabilidad de que un individuo desarrolle cáncer en
exposiciones de por vida. Si el CP es mayor que 1, se deberán tomar acciones para
reducir el riesgo, en el caso del R, para cancerígenos, según la EPA se considera
tolerable un caso de cáncer por cada millón de habitantes, cuando se trata de poblaciones
grandes, y de un caso de cáncer en cada diez mil, para poblaciones pequeñas (Enkerlin y
col., 1997).
Caracterización del Riesgo Cancerígeno
Se utiliza un factor denominado Factor de Potencia Carcinogénica (FPC) y otro factor
denominado Unidad de Riesgo (UR). El FPC es una dosis (mg/kg/día)-1 y la UR es una
concentración (μg/L o μg/m3)-1.
Para calcular el riesgo de cáncer asumiendo dosis ó concentración:
1. Se estima la dosis de exposición para adulto y se obtiene un valor en mg/kg/día.
En el caso de UR, se utiliza la concentración ambiental del contaminante.
2. La dosis se multiplica por el FPC de la sustancia cancerígena y así se obtiene el
riesgo individual, o bien la UR indicada para el medio ambiental que se desea
evaluar.
3. El riesgo individual se multiplica por el total de la población (incidencia de
cáncer o riesgo poblacional).
Caracterización del riesgo no cancerígeno
Relación dosis/RfD (o MRL)
Esta relación, Significa que entre más alto sea este factor, mayor será el riesgo
individual de desarrollar un efecto adverso; la EPA denomina Índice de Peligro a esta
relación. Además, la dosis estimada se puede comparar también con la NOAEL o
LOAEL.
A diferencia de la caracterización del riesgo cancerígeno, aquí el riesgo individual no se
multiplica por el tamaño de la población expuesta, ya que la relación dosis-respuesta no
es lineal para todas las sustancias.