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Exposici�n laboral al ars�nico inorg�nico

 

Occupational exposure to inorganic arsenic

 

Exposi��o ocupacional ao ars�nico inorg�nico

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Correspondencia: alam@utmachala.edu.ec

 

 

Ciencias de la Salud �

Art�culo de Investigaci�n ����

�

 

* Recibido: 20 de marzo de 2022 *Aceptado: 14 de abril de 2022 * Publicado: 16 de mayo de 2022

 

        I.            Magister en Bioqu�mica Cl�nica, Bioqu�mica � Farmac�utica, Docente de la Universidad T�cnica de Machala, Machala, Ecuador.

      II.            Bioqu�mica Farmac�utica, Universidad T�cnica de Machala, Machala, Ecuador.

   III.            Magister en Ingenier�a Ambiental y Seguridad Industrial, Docente de la Universidad T�cnica de Machala, Machala, Ecuador.

    IV.            Bioqu�mico- Farmac�utico, Universidad T�cnica de Machala, Machala, Ecuador.

      V.            Bioqu�mica- Farmac�utico, Universidad T�cnica de Machala, Machala, Ecuador.

Resumen

En la parte alta de la provincia de El Oro (Portovelo- Sector Pache) se realiza actividades mineras que en sus residuos dejan en estado libre metales pesados tales como el ars�nico, los cuales contaminan las cuencas hidrogr�ficas. El ars�nico tiene un valor establecido carcinog�nico de 1.5 (mg/kg) /d�a; los riesgos son c�ncer de pulm�n, de la piel, h�gado. d) Objetivo: Evaluar los par�metros bioqu�micos y manifestaciones cl�nicas a los trabajadores mineros expuestos a ars�nico inorg�nico, para establecer los niveles de exposici�n y proponer campa�as de concientizaci�n en la poblaci�n. e) Material y m�todos: En este trabajo se determinar�n las concentraciones de ars�nico inorg�nico en muestras de orina a los trabajadores mineros expuestos, que laboran alrededor de la cuenca hidrol�gica del rio Calera; las muestras ser�n sometidas a procesos de digesti�n para su posterior an�lisis por el m�todo de espectrofotometr�a de absorci�n at�mica. f) Resultados esperados: Las concentraciones de As inorg (expresadas como X � DE (�g/L) de los 24 mineros que fueron de encontraron por encima de los valores reportados por la Agencia para Sustancias T�xicas y el Registro de Enfermedades (ATSDR), el valor m�nimo se encontr� en 35,25 �g/L y el valor m�ximo en 50,32 �g/L de Asinor y el rango como medida de dispersi�n total fue de 15,09.

Palabras claves: Ars�nico inorg�nico; orina; espectrofotometr�a de absorci�n at�mica.

 

Abstract

In the upper part of the province of El Oro (Portovelo- Pache Sector) mining activities are carried out that leave heavy metals such as arsenic in a free state in their residues, which contaminate the hydrographic basins. Arsenic has an established carcinogenic value of 1.5 (mg/kg)/day; the risks are lung cancer, skin cancer, liver. d) Objective: To evaluate the biochemical parameters and clinical manifestations of mining workers exposed to inorganic arsenic, to establish exposure levels and propose awareness campaigns in the population. e) Material and methods: In this work, the concentrations of inorganic arsenic in urine samples from exposed mining workers, who work around the hydrological basin of the Calera River, will be determined; The samples will be subjected to digestion processes for their subsequent analysis by the atomic absorption spectrophotometry method. f) Expected results: The concentrations of As inorg (expressed as X � SD (�g/L) of the 24 miners that were found to be above the values ​​reported by the Agency for Toxic Substances and Disease Registry (ATSDR), the minimum value was found at 35.25 �g/L and the maximum value at 50.32 �g/L of Asinor and the range as a measure of total dispersion was 15.09.

Keywords: Inorganic arsenic; urine; atomic absorption spectrophotometry.

 

Resumo

Na parte alta da prov�ncia de El Oro (Setor Portovelo-Pache) s�o realizadas atividades de minera��o que deixam metais pesados ​​como o ars�nico em estado livre em seus res�duos, que contaminam as bacias hidrogr�ficas. O ars�nico tem um valor carcinog�nico estabelecido de 1,5 (mg/kg)/dia; os riscos s�o c�ncer de pulm�o, c�ncer de pele, f�gado. d) Objetivo: Avaliar os par�metros bioqu�micos e manifesta��es cl�nicas de trabalhadores de minera��o expostos ao ars�nio inorg�nico, estabelecer n�veis de exposi��o e propor campanhas de conscientiza��o da popula��o. e) Material e m�todos: Neste trabalho ser�o determinadas as concentra��es de ars�nio inorg�nico em amostras de urina de trabalhadores de minera��o expostos, que trabalham no entorno da bacia hidrogr�fica do rio Calera; As amostras ser�o submetidas a processos de digest�o para posterior an�lise pelo m�todo de espectrofotometria de absor��o at�mica. f) Resultados esperados: As concentra��es de As inorg (expressas em X � SD (�g/L) dos 24 mineiros que se encontraram acima dos valores reportados pela Agency for Toxic Substances and Disease Registry (ATSDR), o o valor m�nimo foi encontrado em 35,25 �g/L e o valor m�ximo em 50,32 �g/L de Asinor e o intervalo como medida de dispers�o total foi de 15,09.

Palavras-chave: Ars�nico inorg�nico; urina; espectrofotometria de absor��o at�mica.

 

Introducci�n

La presencia de ars�nico en el agua potable es resultado de las actividades antropog�nicas.� En la industria minera existen grandes cantidades de residuos que contienen altas concentraciones de metales pesados entre ellos el ars�nico, estos residuos contiene flujos �cidos que son vertidos a los r�os y otros cuerpos de agua ocasionando problemas de contaminaci�n ambiental.� Estas aguas son usadas frecuentemente por los habitantes de la zona para el riego agr�cola, la ganader�a, y para su aseo personal. Es por esto que puede llegar a afectar la salud de los individuos que habitan en zonas circunvecinas al rio. En la provincia de El Oro, en Portovelo, Sector El Pache (Ecuador), existe un incremento en los procesos de miner�a artesanal (procesos de refinaci�n) (Jim�nez-C�rdova, y otros, 2019)� que son realizados de manera clandestina, sin los permisos ambientales y empleando tecnolog�a no calificada, generando as� el deterioro ambiental de la cuenca hidrol�gica, y en consecuencia afectando la salud de los trabajadores mineros que est�n expuestos diariamente.�

La literatura menciona la presencia de ars�nico inorg�nico en muestras de agua del rio Calera, en concentraciones que van desde 0,04 a 0,33 mg/L (X = 0,17 mg/L). En Ecuador, los l�mites permisibles son de 0,05 mg/L, (seg�n la Norma T�cnica Ecuatoriana NTE INEN 2169:98) (Torres, Caiza 2019), lo cual evidencia que se encuentran por encima de los l�mites permisibles. Por otro lado, es importante mencionar que se han encontrado investigaciones que muestran una amplia variedad de manifestaciones cl�nica en los individuos expuestos como manifestaciones en piel, enfermedades vasculares y hasta c�ncer vesicular, (Rodrigo Oviedo, Mo�na-Quim�, Naranjo-Mor�n, & Marcos-Arias, 2017)� (Vel�squez, Tenelema, & Simba�a, 2017), producto de la contaminaci�n de los r�os afluentes, donde el consumo y uso de agua es directo para la poblaci�n.

La arsenicosis� es una enfermedad cr�nica que se caracteriza por presentar manifestaciones cl�nicas en piel, en los �rganos reproductivos, y por la formaci�n de c�lulas malignas en diferentes partes del cuerpo, en especial en los pulmones y el� h�gado. Esta enfermedad se produce por la ingesti�n de agua contaminada con este metaloide durante un largo periodo de tiempo, (Monroy-Torres, 2018) Estas manifestaciones se producen principalmente por� la capacidad que posee el ars�nico para provocar efectos epigen�ticos al modular la metilaci�n del ADN y las modificaciones de las histonas postraduccionales (Cheng, 2019), y tambi�n al� interferir con reacciones enzim�ticas de amplia distribuci�n por v�a respiratoria, digestiva y percut�nea. (Solar, Pizarro, & Rom�n, 2012) (Guber, y otros, 2021).

Por lo expuesto anteriormente, nace la preocupaci�n de investigar la presencia de ars�nico inorg�nico en varios sectores de Portovelo, Zaruma, Pi�as, Puyango, y sectores de Per� que utilizan el agua de rio para diariamente para su consumo, su aseo personal y para el lavado de ropa y enseres. Por lo tanto en este trabajo se determinar�n los niveles de Ars�nico inorg�nico en las muestra de orina de los trabajadores mineros expuestos del sector El Pache, Portovelo, que habitan en los alrededores del rio Calera, empleando la Espectrometr�a de absorci�n at�mica.

La provincia de El Oro, en cant�n Portovelo, se caracteriza porque su principal actividad laboral es la miner�a, all� existen 85 concesiones mineras y alrededor de 500 trabajadores laborando. Los residuos generados por las concesiones mineras, son eliminados directamente sin recibir ning�n tratamiento antes de ser arrojados, contaminando as� el agua del rio el Pindo. En este r�o convergen los r�os Calera y Amarillo, y sirve de consumo principal a la producci�n agr�cola, ganadera y preparaci�n alimentaria de los habitantes que viven en los alrededores del rio Pindo. El r�o Calera se encuentra cercano a las plantas de beneficio, y los residuos los recibe de forma directa o indirectamente por los dep�sitos acumulados en las orillas del r�o y las fuertes lluvias hacen que la contaminaci�n se extienda a otras fuentes de agua.

Las v�as de contaminaci�n del As al organismo son a trav�s de la piel, inhalaci�n e ingesti�n. Los trabajadores mineros que est�n expuestos pueden intoxicarse por varias v�as: a) a trav�s de la piel ocurre la penetraci�n por v�a cut�nea por no emplear equipos de bioseguridad tales como lentes de seguridad, guantes, Mascarilla reusable para acoplar filtros de protecci�n contra polvos, gases de uso industrial, ropa adecuada (e.g., bragas u� overall, botas de seguridad, etc.) (Contreras Acu�a, 2014) y por la laceraci�n en la piel ocasionada por la combinaci�n de reactivos que se usan para la extracci�n del oro; b) a trav�s de la inhalaci�n de vapores met�licos por el uso de m�todos de� extracci�n inadecuados que generan gran cantidad de vapores met�licos que se disipan en el entorno laboral c) por ingesti�n y por uso de agua contaminada para lavar o preparar alimentos y� por la ingesti�n de alimentos contaminados que provienen de los cultivos de la zona y del riego de estos cultivos con agua contaminada del rio Calera.

La presencia de ars�nico en el agua del rio Calera, puede ser el resultado de la disoluci�n del mineral presente en el suelo por donde fluye el agua antes de su captaci�n para uso humano, por contaminaci�n industrial o por pesticidas, lo que ocasiona problemas de contaminaci�n ambiental para el sector Pache-Portovelo.

El ars�nico (As) es un metal� t�xico que tiene la capacidad de bioacumularse en algunos �rganos de los seres vivos, debido a la gran capacidad de enlazarse con los grupos thiol de las prote�nas presentes en �rganos como h�gado, ri��n, piel, entre otros y generar da�o renal, hep�tico y cut�neo. El 90 % del As inorg�nico se incorpora por v�a oral; cl�nicamente, la toxicidad del As se identifica por lesiones en la piel (e.g., melanosis, hiperqueratosis, leucomelanosis, despigmentaci�n), la exposici�n cr�nica al ars�nico da�a una amplia gama de sistemas y de �rganos dependiendo del tiempo, de las� concentraciones� del metal y de la gravedad de sus efectos en diferentes etapas del desarrollo humano. (Gonz�lez-Cortes et al. 2017).

Algunos estudios realizados evidencian que causa estr�s oxidativo, lo que lleva a apoptosis y al aumento en el riesgo de desarrollo de c�ncer. (Monroy-Torres and Espinoza-P�rez 2018). Bioqu�micamente, el mecanismo de su acci�n t�xica proviene de la fuerte afinidad de los cationes de estos metales por el azufre. Por esta raz�n, los metales ingeridos se enlazan f�cilmente a los grupos tiol (-SH) presentes en las enzimas, provocando una inhibici�n de la actividad enzim�tica y afectando la salud humana. El As absorbido en su forma inorg�nica es sometido a biometilaci�n hep�tica, mediante metiltransferasas, y luego a la forma de �cido monometilars�nico (MMAs) y �cido dimetilars�nico (DMAs). (Soria de Gonz�lez, Silvina Guber, Mart�nez, & Arias, 2009) (Solar, Pizarro, & Rom�n, 2012).

La toxicidad de los metales pesados se debe a las altas concentraciones en las que el metal puede presentarse en los organismos humanos, en el caso del As, este metal impide la respiraci�n celular y provoca el estr�s oxidativo ocasionando envenenamiento,� actividad mutag�nica, reducci�n de la actividad de algunos �rganos vitales (e.g., h�gado, est�mago y ri�ones), lesiones cancer�genas y hasta la muerte.�

El prop�sito de este trabajo consiste en determinar las concentraciones de ars�nico inorg�nico en la orina de los trabajadores mineros expuestos por espectrometr�a de absorci�n at�mica con llama. Inicialmente, se realizar� un conversatorio el cual permitir� conocer los factores de exposici�n� y de riesgo que est�n involucrado el ars�nico inorg�nico en la salud de los trabajadores mineros, adem�s de proponer campa�as de concientizaci�n para el sector minero y para la poblaci�n que vive en la cuenca del rio Calera, as� como tambi�n divulgar informaci�n de la contaminaci�n por iAs, y las causas que originan enfermedades, mejorando la calidad de vida, y disminuyendo as� la morbilidad.����������

El ars�nico es un metaloide que se encuentra ampliamente en la naturaleza, su toxicidad depende del estado de oxidaci�n, siendo  el  estado trivalente el m�s t�xico, es por ello el inter�s en el �mbito de la salud p�blica. Los efectos cr�nicos suelen aparecer entre 5-20 a�os dependiendo de la dosis de exposici�n del individuo, esto se debe principalmente por el consumo de aguas contaminadas denominado hidroarsenismo, el ars�nico es considerado un agente carcinog�nico, es por ello que la Organizaci�n Mundial de la Sa lud (OMS) recomienda un l�mite permisible de As en agua de bebida de 10 mg/L.  La exposici�n cr�nica del ars�nico, puede afectar la actividad de los linfocitos, monocitos y macr�fagos, lo que genera la inmunosupresi�n, alterando la regulaci�n de la funci�n inmunol�gica por glucocorticoides y la apoptosis mediada por ars�nico puede conducir a una respuesta inmunitaria, siendo el mecanismo de acci�n de mayor an�lisis los grupos sulfhidrilos y sustituci�n de grupos fosfatos por su alta genotoxicidad que reduce los niveles de glutati�n produciendo apoptosis. La presente investigaci�n de car�cter bibliogr�fico se inclina en un an�lisis descriptivo e inductivo,� basado en  b�squeda de informaci�n cient�fica que aporten en el cumplimiento de estudio. (Gonzalez-Cortes, Recio-Vega, Clark, & Chau, 2017)

 

Metodolog�a

El tipo de investigaci�n es descriptivo, explicativo y transversal en donde no se manipulan las variables seleccionadas. Es descriptivo, porque se medir�n las caracter�sticas de las variables en estudio (valores medios de las concentraciones de ars�nico). Su meta no se limita a la recolecci�n de datos, sino a la predicci�n e identificaci�n de las relaciones que existen entre dos o m�s variables.

Poblaci�n y muestra

La poblaci�n estuvo constituida por los trabajadores mineros que trabajen en los alrededores del rio Calera sector Pache-Portovelo y habitantes de los alrededores del rio Calera que cumplan con los criterios de inclusiones y exclusiones durante el lapso de estudio (periodo 2021).�

El tama�o de la muestra se aplic� la f�rmula de poblaci�n conocida con variable cuantitativa y se obtuvo un total de 156 trabajadores mineros que es el n�mero representativo de las muestras para esta investigaci�n. Para estos c�lculos se consider� el censo realizado anualmente por la asociaci�n minera de Pache-Portovelo que da a conocer que cuenta con una poblaci�n de 500 trabajadores que laboran en las empresas mineras de la regi�n, con un 95% de confianza, un 3% de error y una desviaci�n est�ndar de 0,23 basado en trabajos realizados en la zona de la cuenca hidrol�gica del rio Calera, sector Pache-Portovelo (Torres, Caiza 2019).

 

Resultados

 

Figura 1. Origen y Calidad del agua de consumo en los trabajadores mineros.

El 48% de la poblaci�n bajo estudio (81) consum�an agua proveniente de la red municipal y el 52% que corresponde a 75 trabajadores mineros consum�a agua embotellada. Asimismo, podemos mencionar que el 63% de la poblaci�n muestreada (51 individuos) manifestaron hervir el agua antes de su consumo y el 37% (30) no la hierven. (Figura 2a, 2b)

 

 

 

Figura 1a y 1b. Porcentaje de trabajadores mineros que consumen agua embotellada y de la red municipal. Porcentaje de trabajadores que hierven o no el agua que consumen. Fuente: Lam, 2021

3.1. Determinaci�n de las concentraciones de As inorg�nico en muestras de orina de los� trabajadores mineros por espectrometr�a de absorci�n at�mica.�

Para garantizar la calidad anal�tica de la metodolog�a empleada para la determinaci�n de las concentraciones de As_inor, en las muestras de orina, se evaluaron los par�metros de m�rito anal�tico tales como curva de calibraci�n, exactitud y precisi�n.

En la Tabla 1 se presentan la ecuaci�n de la curva de calibraci�n empleada para el c�lculo de las concentraciones de As_inor, en las muestras de orina de la poblaci�n bajo estudio.

 

Tabla 1. Curva de Calibraci�n para la determinaci�n de As_inor en muestras de orina de la poblaci�n bajo estudio.

Metal	Ecuaci�n de la curva de calibraci�n
Asinorg	Y = 0,00429X � 0,00097   r = 0,9993

 

 

En la Tabla 2 se observan los resultados obtenidos en la evaluaci�n de la exactitud del m�todo empleado para la determinaci�n de As_inor en el material est�ndar de referencia 2670a. Es importante se�alar que el porcentaje de error fue de 1,3 % lo cual demuestra la adecuada exactitud del m�todo anal�tico empleado.

Tabla 2. Evaluaci�n de exactitud del m�todo empleado para la determinaci�n de As_inor en muestras de orina de la poblaci�n bajo estudio a trav�s del material est�ndar de referencia (NIST 2670a)

 

 

La Tabla 3 muestra los valores para los estudios anal�ticos de precisi�n, expresados como desviaci�n est�ndar (DE) y desviaci�n est�ndar relativa (%DER) o coeficiente de variaci�n (CV). Los resultados obtenidos demuestran precisi�n por presentar valores de DER menores a los criterios de aceptaci�n establecidos (˂ 5%), lo cual evidencia que el m�todo anal�tico fue reproducible y adecuado para el an�lisis.

 

Tabla 3. Evaluaci�n de la precisi�n del m�todo empleado para la determinaci�n de As_inor en muestras de orina de la poblaci�n bajo estudio.

 

 

En la Tabla 4 se evidencian las concentraciones de As inorg�nico obtenido en orina (expresado en X � DE) de los trabajadores mineros empleando la espectrometr�a de absorci�n at�mica con generador de hidruros. Asimismo se presentan el valor m�nimo y m�ximo de As_inor obtenido en las muestras de orina y el rango como medida de dispersi�n total.

Las concentraciones de As_inor �en muestras de orina de 156� trabajadores mineros� (X � DE) fue de 24,38 � 39,76 ��g As_inor/L. Los valores demuestran una desviaci�n est�ndar alta debido a que proviene de muestras poblacionales.

 

Tabla 4. Concentraciones de As_inor en muestras de orina de 156� individuos por espectrometr�a de absorci�n at�mica de los trabajadores mineros de las Plantas de beneficio en los alrededores de la cuenca hidrol�gica del rio Calera. Fuente: Lam, 2021

X � DE (�g/L)	Rango (min � m�x)
24,38 � 39,76	45,21 �(5,01 - 50,22)

�������������� ������������������ ��Muestras de orina con As_inor (n_˭ 156)�����

 

 

Las concentraciones de As inorg (expresadas como X � DE (�g/L) de los 24 mineros que fueron de encontraron por encima de los valores reportados por la Agencia para Sustancias T�xicas y el Registro de Enfermedades (ATSDR)� elevadas se muestran en la tabla 8. El valor m�nimo se encontr� en 35,25 �g/L y el valor m�ximo en 50,32 �g/L de As_inor y el rango como medida de dispersi�n total fue de 15,09. En estudios realizados en el departamento de la provincia de Per� se encontraron concentraciones de ars�nico inorg�nico en muestras de orina que van desde 5-50 �g As/L con valores de 9.51 �g/g de creatinina con una media de 238 �g As/L en adultos mayores ≥ 49 a�os (P�rez V�squez, 2013).

Por otro lado en estudios realizados en el distrito Candarave la concentraci�n de ars�nico por gramo de creatinina fue de 87,13 μg As/g con una desviaci�n est�ndar de 13,21 μg As/g; adem�s, se hall� una concentraci�n m�nima de ars�nico en orina de 15,86 μg As/g y una m�xima de 117,19 μg/g respectivamente (Ticona Mamani, 2018). En esta investigaci�n la presencia de ars�nico inorg�nico esta entre los rangos m�nimo= 5,013 y m�ximo = 50,22 �g As/L, con una desviaci�n est�ndar de 10,35.�

 

Tabla 5. Concentraciones elevadas (seg�n criterios ASTR) de As inorg�nico en muestras de orina (As_inor) de 24 trabajadores mineros de las Plantas de beneficio en los alrededores de la cuenca hidrol�gica del rio Calera. Fuente: Lam, 2021

Rango (min � m�x)	X � DE (�g/L)
15,09 (35,23 � 50,32)	39,85�4,37

���� Muestras de orina con Asi (n_˭ 24)��� *seg�n criterios ASTDR

 

 

En la Tabla 5 se detallan las 24 muestras que presentaron las concentraciones de As inorg�nico que se encontraron elevadas. Asimismo, los resultados muestran que posiblemente la ocupaci�n que desempe�an estos mineros y el tiempo de servicio de cada uno est� relacionada con el aumento en las concentraciones de As inorg�nico en la orina de los trabajadores.

En la investigaci�n se evidenci� que la presencia de ars�nico inorg�nico en el sector minero, correspondi� a trabajadores mineros que presentaron entre 21 � 25 a�os de servicio, (Tabla 5) lo cual demuestra que el tiempo de exposici�n al t�xico es un factor importante que contribuye a aumentar las concentraciones del As inorg en el organismo.

 

Tabla 6. A�os de servicio en los 24 trabajadores� mineros con concentraciones elevadas.

 

 

Conclusi�n

Se determinaron las concentraciones de ars�nico inorg�nico en muestras de orina de los trabajadores mineros, mediante la espectrofotometr�a de absorci�n at�mica con generaci�n de hidruros y los resultados obtenidos fueron exactos y precisos y adecuados.

De los 156 trabajadores muestreados, 24 presentaron en la orina,� valores de� ars�nico inorg�nico elevados (≥ 35 �g As inorg/L) con respecto a los valores permitidos por la ASTR (Agencia para sustancias t�xicas y registro de enfermedades de los Estados Unidos), los cuales correspondi� a trabajadores mineros que presentaron entre 21 � 25 a�os de servicio.

 

�Referencias

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� 2022 por los autores. Este art�culo es de acceso abierto y distribuido seg�n los t�rminos y condiciones de la licencia Creative Commons Atribuci�n-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional (CC BY-NC-SA 4.0)

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