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Acta md. costarric. Vol 52 (2), abril-junio 201096
Original
Determinacin de arsnico enabastecimientos de agua para
consumo humano de la provincia deCartago, Costa Rica
(Arsenic Determination in Water Supplies for HumanConsumption of the Province of Cartago, Costa Rica)
Virginia Montero-Campos, Jaime Quesada-Kimsey, Aura Ledezma-Espinoza, Jos A. Sandoval-Mora
Centro de Investigacin yde Servicios Qumicos yMicrobiolgicos- CEQIATEC.
Escuela de Qumica. InstitutoTecnolgico de Costa Rica.
Abreviaturas:US EPA, Agenciade Proteccin Ambiental deEstados Unidos.
Correspondencia: Virginia
Montero Campos. InstitutoTecnolgico de Costa Rica,
Apartado postal: 159-7050.
Correo electrnico:[email protected].
Fuentes de Apoyo:
Financiamiento de laVicerrectora de Investigaciny Extensin del InstitutoTecnolgico de Costa Rica.
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Resumen_____________________________________________________________________________________
Objetivos:Divulgar conocimiento cientco sobre el hidroarsenicismo en Amrica Latina, y
determinar la presencia de arsnico en agua utilizada para consumo humano en lugares de riesgo
en Costa Rica, especcamente en la provincia de Cartago, en los cantones de Oreamuno, Central,
Paraso y Alvarado.
Mtodos:Cuanticacin de arsnico en su forma reducida trivalente, mediante generacin de
hidruros metlicos voltiles por absorcin atmica de llama, metodologa 7062 de la Agencia de
Proteccin Ambiental de Estados Unidos.
Resultados:Ninguna de las muestras analizadas super el lmite mximo permitido por la
legislacin actual costarricense, de 10 g/L.
Conclusin: A pesar de que las reas de investigacin correspondieron a zonas de alto riesgo
por su naturaleza volcnica, la amplia oferta hdrica de los cantones marco del estudio, con reas
de relativa proteccin circundando las zonas de recarga de las nacientes, hace que la poblacin
consuma agua de origen subterrneo, pero de inujo directo supercial, con menor inuencia de
rocas volcnicas que se encuentran a mayor profundidad.
Descriptores:arsnico, agua potable, hidroarsenicismo crnico
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Abstract_____________________________________________________________________________________
Aim:To disclose scientic knowledge about hydroarsenicism in Latin America, as well as to
determine the presence of arsenic in water used for human consumption in risk areas of Costa
Rica, specically at the Central, Oreamuno, Paraso and Alvarado counties of the province of
Cartago.
Methods:Quantication of inorganic arsenic by hydride generation and ame atomic absorption,
according to method 7062 of the US Agency of Environmental Protection.
ISSN 0001-6002/2010/52/2/96-101
Acta Mdica Costarricense, 2010
Colegio de Mdicos y Cirujanos
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Los problemas relacionados con las sustancias qumicas
presentes en el agua de bebida se deben, sobre todo, a que
estas pueden afectar negativamente la salud, tras periodos de
exposicin prolongados.1
Son motivo de especial inquietud para la Organizacin
Mundial de la Salud (OMS), los contaminantes con
propiedades txicas acumulativas, como las sustancias
carcinognicas y los metales pesados como el arsnico.2
El arsnico no sufre descomposicin en el ambiente, se
forma naturalmente y se encuentra en la tierra, en particular
en las rocas volcnicas, conformando el 0,00005% de la
corteza terrestre.3
Por razones geolgicas naturales, las aguas de origen
volcnico en ciertas zonas del mundo, y que pueden consumir
algunas poblaciones, contienen altas concentraciones de
arsnico inorgnico, segn se ha reportado en: Argentina,
Bolivia, Per, Chile, Mxico, Nicaragua, El Salvador,
Cnada4,5y Estados Unidos en gran cantidad;6lo mismo que
en: Pakistn, Taiwn, Bangladesh, China e India, entre
otros.5
En algunos pases de Amrica Latina tambin se han
reportado casos importantes, pero relacionados con actividad
minera y contaminaciones accidentales, como en Chile,
Repblica Dominicana y Cuba.7
La contaminacin con metales pesados utilizados en
tcnicas de tratamiento de materiales es otro problema usual.
Por ejemplo, en el proceso de preservado de madera se
aplican disoluciones preservantes comerciales, como la
mezcla CCA-C, con altas concentraciones de sales de cobre,
cromo y arsnico,8elementos altamente txicos para todas
las cadenas trcas. Adems del efecto directo sobre el
suelo, la contaminacin puede extenderse hacia mantos deaguas superciales, subterrneas, o reservorios de agua para
consumo humano por lixiviacin, si no es contenida
adecuadamente.
El arsnico es uno de los elementos qumicos presentes
en el agua de consumo humano que menos se ha estudiado
en el pas9y que tiene importancia en el largo plazo para la
salud de la poblacin. La provincia de Cartago es considerada
zona de alto riesgo por la considerable inuencia volcnica.
La presencia natural de arsnico en aguas superciales y
subterrneas en Amrica Latina se asocia con vulcanismo
terciario y cuaternario, aguas termales y fenmenos
geotrmicos vinculados con el vulcanismo circumpacco
del llamado Crculo de fuego del Pacco, tal y como se
observa en la Figura 1. Este vulcanismo tambin ejerce
inuencia en algunas caractersticas de estas aguas: pH alto,
alcalinidad variable, baja dureza, moderada salinidad y
presencia de boro, or, slice y vanadio.7
A pesar de que es un problema muy difundido en
Amrica Latina, con gran cantidad de casos en Nicaragua,
en la zona de Matagalpa,10,11 que tiene caractersticas
geolgicas similares a las de Costa Rica, el pas no ha
reportado casos de patologas correlacionadas directamente
con arsenicismo (enfermedad por arsnico); no se sabe si es
porque no se reconocen las lesiones (pues se pueden
confundir con otras patologas), o porque del todo no hay
acuferos o pozos contaminados con arsnico asociados a
consumo masivo de agua.
Results: None of the analyzed samples surpassed the maximum limit of 10 g/L allowed by the
present Costa Rican legislation.
Conclusion: Even though sampled areas are of volcanic nature and therefore of arsenic risk, the
population consumes water of direct underground origin with a great supercial inuence and
little or no contact to deeper volcanic rock, thus not contaminated with arsenic.
Keywords:arsenic, drinking water, chronic hidroarsenicism.
Recibido: 28 de julio de 2009 Aceptado:1 de diciembre de 2009
Arsnico en abastecimientos de agua /Montero-Campos V et al
Figura 1. Cinturn de Fuego del Pacco. reas de actividadvolcnica importante en Amrica Latina.
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La presencia de agua contaminada por arsnico adquiere
mayor trascendencia en regiones con importante actividad
agrcola y ganadera, ya que el agua no solo se utiliza para el
abastecimiento de ncleos de poblacin, sino tambin como
agua de riego y para bebida del ganado. Toma especial
trascendencia el hecho que se han descrito pozos especcos
contaminados con arsnico, sin que se encuentren
contaminados pozos adyacentes.7
En Amrica Latina se ha podido apreciarse que con
niveles similares de arsnico, pero en diferentes condiciones
(climatolgicas, de nutricin y otros), el nivel de afectacin
en las personas es diferente, y en general se considera una
patologa de la pobreza.7
El Centro Internacional de Investigaciones sobre Cncer
(IARC) lo ha clasicado en el grupo I, pues se cuenta con
pruebas sucientes de la carcinogenicidad en seres
humanos.12
De acuerdo con estudios toxicolgicos y epidemiolgicos,
los nios son ms afectados que los adultos ante la mismaingesta de arsnico, siendo las principales rutas de exposicin
la ingesta e inhalacin, principalmente mediante el agua de
bebida, lo que provoca el hidroarsenicismo.13,14
El arsnico en el agua se encuentra en la forma de
arsenato y puede ser absorbido con facilidad en el tracto
gastrointestinal, en una proporcin entre el 40% y el 100%.13
El arsnico inorgnico ingerido pasa al torrente sanguneo,
donde se enlaza a la hemoglobina y en 24 horas puede
encontrarse en el hgado, riones, vejiga, pulmones, bazo y
piel.15,16Los rganos de mayor almacenamiento son la piel,
el hueso y el msculo. Su acumulacin en la piel se relaciona
con su reaccin sobre las protenas que poseen grupossulhidrilo.12
El desarrollo del arsenicismo de acuerdo con el tiempo
de ingesta, segn la OMS, es el siguiente:
- Estado preclnico: el paciente no muestra sntomas,
pero el arsnico puede ser detectado en muestras de
tejido y orina.
- Clnico:se observa oscurecimiento de la piel (melanosis),
comnmente en la palma de la mano, manchas oscuras
en el pecho, espalda, miembros y encas. Un sntoma
ms serio es la queratosis o endurecimiento de la piel en
forma de ndulos en las plantas de los pies y manos(Figura 2).
- Complicaciones:sntomas clnicos ms pronunciados,
afectacin de rganos internos; se ha reportado
inamacin de hgado, riones y bazo; tambin se le
vincula en esta etapa con conjuntivitis, bronquitis y
diabetes.
- Malignidad:desarrollo de tumores, pulmn o vejiga,
hgado y riones.
En las dos primeras etapas, si el paciente reemplaza la
fuente de agua de bebida por una libre de arsnico, su
recuperacin es casi completa. En la tercera etapa el dao
puede ser reversible, pero en la cuarta ya no lo es.2
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Materiales y mtodos_____________________________________________________
El desarrollo del proyecto involucr cuatro etapas:
1. Delimitacin geogrca del rea de estudio: se trabaj
por cantones para la adecuada determinacin y muestreo
de las fuentes de agua utilizadas por las municipalidades
en el abastecimiento de sus comunidades. El proyecto comprendi los cantones de Alvarado,
Central, Oreamuno y Paraso, de la provincia de Cartago,
como se muestra en el mapa de la Figura 3.
Figura 2. Pacientes de la Dra Alina Gmes Cuevas de El Zapote en el Valle de Sbaco, Departamento de Matagalpa, Nicaragua. Estospacientes ingirieron 1320 g/L de arsnico en el agua de consumo de un pozo artesanal, durante dos aos. a- hiperqueratosis punctata anivel palmar en un joven de 14 aos. b- hipermelanosis en gota de lluvia en un nio de ao y medio. c- ppulas verrucosas en el dorso de lasmanos de una paciente femenina de aproximadamente 25 aos.
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2. Programacin de giras: se coordin con los encargados
de los acueductos municipales para la recoleccin de las
muestras, correspondiendo a pocas de invierno y
verano, para determinar las posibles diferencias enniveles de arsnico.
3. Determinacin de la metodologa adecuada para la
cuanticacin del metal en el agua, en las concentraciones
requeridas en el nivel de trazas (g/L): se utiliz una
metodologa conable y reconocida, reproducible y de
alta sensibilidad, como lo es la determinacin de
arsnico en su estado trivalente, mediante generacin de
hidruros metlicos voltiles por absorcin atmica de
llama, equipo Perkin Elmer modelo 3300 AA de doble
haz, con detector fotomultiplicador y un sistema
analtico generador de hidruros con inyeccin de ujo
continuo (FIAS) de cuatro pasos y longitud de onda de193,7 nm. Se emple la metodologa 7062 de la Agencia
de Proteccin Ambiental de Estados Unidos (USEPA).
En la validacin del mtodo se obtuvo un lmite de
cuanticacin de 5 g/L y un lmite de deteccin
experimental de 1,4 g/L, segn la metodologa
establecida en Miller y Miller.17
4. Medicin del analito: las muestras fueron recolectadas
en los sitios de las nacientes, preservadas con cido
ntrico y luego cuanticadas.
_____________________________________________________
Resultados_____________________________________________________
Los nombres que parecen en el Cuadro 1 son los de las
nacientes utilizadas ocialmente para el consumo de las
poblaciones de los cantones marco del estudio. Los muestreos
corresponden a poca seca y lluviosa (marcados como
invierno y verano), para determinar posibles diferencias en
los niveles de cuanticacin del arsnico en estudio.
Tras procesar y analizar las 118 muestras de agua de las
nacientes indicadas en el Cuadro 1, se determin que ninguna
contena cantidades cuanticables de arsnico (III), al no
superar el lmite de cuanticacin de 5 g/L del mtodo
utilizado, pero s se encontraron muestras que superan el
lmite de deteccin.
_____________________________________________________
Discusin_____________________________________________________
Los resultados presentados refuerzan lo supuesto con
anterioridad y concuerdan con lo expresado en la bibliografa;
las poblaciones que consumen agua contaminada con
arsnico en Amrica Latina, lo hacen de pozos, lo que
contrasta con lo encontrado en la provincia de Cartago,
donde las municipalidades -en su gran mayora- utilizan
agua de nacientes.
Los efectos sobre la salud causados por exposicin
repetida y en el largo plazo de contaminantes de origennatural, relacionados con condiciones hidrogeolgicas
especcas, son poco conocidos y estudiados en este medio;
en el caso especco del arsnico, en Costa Rica no hay
estudios de poblaciones en riesgo, hasta el presente trabajo,
el cual determin que en las reas marco de la investigacin
no se encontraron nacientes de agua con cantidades de
arsnico III superiores a los 5 g/L, siendo la norma nacional,
o el mximo permitido para arsnico total, de 10 g/L.
Pese a que las reas de estudio corresponden a zonas de
origen volcnico, donde la probabilidad de encontrar
arsnico de origen natural podra ser alta, como ocurre en
muchos pases de Amrica Latina, la amplia oferta hdricade los cantones marco del estudio y la existencia de reas
con relativa proteccin circundando las zonas de recarga de
las nacientes, hacen que el agua consumida por estas
poblaciones se encuentre libre de este metal pesado.
El estudio no incluy pozos profundos que, si bien se
sabe que existen en estos cantones, no son empleados
directamente por las municipalidades para consumo de sus
pobladores.
Sera conveniente determinar la situacin de las otras
zonas de Costa Rica con inuencia volcnica importante,
como la que circunda la Cordillera Volcnica de Guanacaste,
con menos oferta hdrica comparativamente que la provincia
de Cartago, y en donde se encuentran reas con gran cantidad
de pozos profundos que abastecen a la poblacin.
El aporte de estudios como este es que al cuanticar una
sustancia txica poco conocida, se puede tener la oportunidad
de adelantarse a patologas con cuadros clnicos ya
declarados, y a su malignidad. As, y para este caso en
particular, se podra detectar hidroarsenicismo en la
poblacin, en forma temprana.
Figura 3.- Localizacin geogrca de las reas de estudio.
Arsnico en abastecimientos de agua /Montero-Campos V et al
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Agradecimientos y colaboradores
Un agradecimiento especial a la Vicerrectora de
Investigacin y Extensin del Instituto Tecnolgico de Costa
Rica, por el nanciamiento del proyecto.
A la Dra Alina Gmez Cuevas, dermatloga de
Nicaragua, por facilitar las fotografas de sus pacientes con
manifestaciones drmicas de arsenicismo.
A las municipalidades de los cantones Central,
Oreamuno, Alvarado y Paraso, de la provincia de Cartago,
por su permiso y cooperacin en los muestreos de sus
nacientes.
Al seor Jos Isaas Arias Picado, por su labor asistencial.
Al B.Q. Ricardo Coy Herrera, por la revisin de los valores
en los lmites de deteccin y cuanticacin de la
determinacin.
Cuadro I. Nacientes muestreadas en el estudio, utilizadas por las municipalidades de Oreamuno,
Cantn Central de Cartago, Paraso y Alvarado, para consumo de la poblacin; se muestran
nombre y localizacin.
Muestra Naciente Lugar Cantn
1 Paso Ancho Paso Ancho Central
2 Lankaster Paso Ancho Central
3 San Blas San Blas Central
4 La Misin Tierra Blanca Central
5 Rafael Calvo Banderillas Central
6 Banderillas Banderillas Central
7 Ro Loro Ochomogo Central
9 La Ortiga Corralillo Central
10 Padre Mndez San Rafael Central
11 Ladrillera Lourdes Central
12 Ro Claro Ro Claro Central
13 Too Meneses Mata e Mora Oreamuno
14 Mario Ivancovich Mata e Mora Oreamuno
15 Villalta (Aguacate) Mata e Mora Oreamuno
16 Mario Ivancovich (Aguacate) Mata e Mora Oreamuno
17 Mario Ivancovich (Poza) Mata e Mora Oreamuno
18 La Regina Chinchilla Oreamuno
19 Carlos Gmez #1 Chinchilla Oreamuno
20 Carlos Gmez #2 Chinchilla Oreamuno
21 Carlos Gmez #3 Chinchilla Oreamuno
22 Carlos Gmez #4 Chinchilla Oreamuno
23 Franco Fernndez Chinchilla Oreamuno
24 INA Chinchilla Oreamuno
26 Capira Cipreses Paraso
27 Parruas San Francisco Paraso
28 Guayabal Calle Mero Paraso
29 Mero Calle Mero Paraso
30 Bosque Calle Mero Paraso
Muestra Naciente Lugar Cantn
31 Boquern Finca Milton Garro Paraso
32 Albertano Peas Blancas Paraso
33 Volio Volio Paraso34 Chilamate Cach Paraso
35 Peas Blancas Peas Blancas Paraso
36 Jorge Obando Peas Blancas Paraso
37 Urazca Rancho Urazca Paraso
39 Guzmn El Calvario Paraso
40 Jos Castro Barrio Los ngeles Alvarado
41 Julio Gmez Barrio Los ngeles Alvarado
42 Marcos Pele Barrio Los ngeles Alvarado
43 Anbal Barquero Llano Grande Pt Alta Alvarado
44 Coto Llano Grande Pt baja Alvarado
45 Minor San Martn Alvarado
46 More San Martn Alvarado
47 Martn Montero Buenos Aires Alvarado
48 Pinita Montero (Lalo Leandro) Barrio Lourdes Alvarado
49 La Tica Barrio Lourdes Alvarado
50 Encierrillos (Rubn Montero) Encierrillos Alvarado
51 Vicente Serrano Las Parcelas Alvarado
52 Coliblanco Coliblanco Alvarado
53 Bajo Rojas Santa Teresa Alvarado
54 Palmital Santa Teresa Alvarado
55 Vaca Negra Santa Teresa Alvarado
56 Callejn Bajos de Abarca Alvarado
57 Buena Vista # 1 Buena Vista Alvarado
58 Buena Vista # 2 Buena Vista Alvarado
59 Mara Cristina Barrio Lourdes Alvarado
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Referencias_____________________________________________________
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Arsnico en abastecimientos de agua /Montero-Campos V et al