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El arsénico en la atmósfera y su normativa asociada

El Arsénico (As) es un metaloide que se encuentra presente en el aire, suelo, agua y biota en cuatro diferentes estados de oxidación: -3, 0, +3 y +5. Arsenito (AsIII) y Arseniato (AsV) son los estados de oxidación predominantes, en condiciones reductoras y oxidantes, respectivamente (WHO, 2001; IARC, 2004).

Los estudios de toxicidad del As en el ser humano están asociados a tres grupos principales de compuestos: As orgánico (e.g. ácido arsanílico, ácido metilarsónico, ácido dimetilarsínico, arsenobetaína, entre otros), As inorgánico y gas Arsina (hidruro de As, AsH3). De los compuestos inorgánicos, el trióxido de arsénico (As2O3), el arsenito de sodio (AsO2Na) y el tricloruro de arsénico (AsCl3) son los compuestos trivalentes más comunes, y el pentóxido de arsénico (As2O5), el ácido de arsénico y los arseniatos (e.g. HAsO4Pb) son los compuestos pentavalentes más comunes. De todos estos, los arsenitos trivalentes son las formas más tóxicas de As (WHO, 2000).

Según la Agencia Internacional de Investigación sobre el Cáncer (IARC por sus siglas en Inglés), existe suficiente evidencia que indica que el As inorgánico es un agente tóxico para el ser humano, donde la ingesta de este contaminante durante un período prolongado puede provocar una intoxicación crónica, clasificando al As y los compuestos de As inorgánico como cancerígenos para el ser humano (Grupo 1). Mientras que la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos (USEPA) lo ha clasificado como cancerígeno para el ser humano (Grupo A). Según el Sistema de Información de Riesgo Integrado (IRIS por sus siglas en Inglés), existe evidencia de que la exposición por inhalación de As aumenta significativamente la incidencia de cáncer al pulmón en el ser humano (Wei et al 2019).

Las principales fuentes emisoras de As de origen antropogénico son las fundiciones y refinerías de metales, la producción y uso de químicos, el sector de energía y servicios eléctricos, la industria de la madera y la aplicación de pesticidas (Csavina et al 2011). En la atmósfera, el As se presenta principalmente como material particulado (PM) y dependiendo de su origen antropogénico o natural (polvo del suelo), se encuentra en partículas finas menores a 2.5 µm de diámetro aerodinámico (PM2.5) o en partículas gruesas de diámetro aerodinámico mayor a 2.5 um (PM2.5-10), respectivamente. Estas partículas son transportadas mediante corrientes de aire, para luego ser depositadas en el suelo a través de la deposición húmeda (lluvia) o seca (sedimentación gravitacional). Se ha encontrado que el tiempo de residencia atmosférico del As es de aproximadamente 7 a 9 días, cuyo valor depende de las condiciones meteorológicas, condiciones de la fuente industrial y el tamaño de las partículas.

La distribución del arsénico a nivel mundial muestra una gran heterogeneidad espacial, con altas concentraciones sobre Chile, el este de China y la India. La concentración media mundial de As en la atmósfera ha sido estimada en 2.8 ng m-3 (Chilvers y Peterson, 1987). Sin embargo, debido al incremento de la actividad industrial alrededor del mundo, esta cifra publicada en el año 1987 podría estar subestimada (Han et al., 2003). En zonas urbanas de China, se han reportado concentraciones medias de 51 ng m-3(Duan y Tan, 2013). Mientras que en zonas urbanas de Europa se han reportado valores de línea base en el rango de 0.5 – 3 ng m-3, excluyendo de este rango a zonas aledañas a fundiciones de Cu y Pb (Sánchez-Rodas et al., 2015; Zevenhoven et al., 2007). Mediciones de la calidad del aire en el territorio de Bor (Serbia), realizadas en lugares de muestreo de la zona urbana-industrial, suburbana y rural durante el período 2003-2008 registraron valores 100 veces superiores al valor límite de 6 ng m-3 (Antonijević et al, 2010). En Chile se observó un aumento medio de la concentración de arsénico de 0,34 ng/m3 entre 2005 y 2015 (Zhang et al., 2020).

A pesar de la toxicidad del arsénico, hasta hace poco no existía una regulación formal de su concentración en el aire ambiente, y sólo en algunos países se han establecido normativas y/o lineamientos. Por ejemplo, China, India, la Unión Europea y Nueva Zelanda han establecido estándares nacionales de calidad del aire en base anual. Sin perjuicio de lo anterior agencias regionales (estatales) de Australia, Canadá y Estados Unidos (EEUU) han establecido lineamientos en distintas bases temporales, es decir en base anual, diario y/o horario. Estos lineamientos en general obedecen a criterios de calidad de aire para nuevas instalaciones y/o de protección de la salud de las personas por exposición.

En la revisión de literatura de normas y/o lineamientos de As en aire ambiente se evidencia la existencia de normativa en diferentes bases temporales en su evaluación. En general los valores observados en base anual se presentan como normas o estándares y cómo lineamientos y presentan un amplio rango de variación va entre 0.2 a 67 ng m-3, lo que dependen del objetivo trazado para la protección ambiental, salud y/o del ecosistema. Los valores en base anual que corresponden a estándares primarios de calidad del aire varían entre valores de 5.5 ng m-3(Nueva Zelandia) a 6.0 ng m-3 (China, India, Unión Europea). Sin perjuicio de lo anterior gobiernos regionales han establecido lineamientos que varían entre valores altamente exigentes, como el caso de los Estados de Michigan, Massachusetts, Rhode Island, Vermont, North Carolina y Washington, todos de EEUU y Quebec (Canadá), que han establecido límites de detección de riesgo a la salud del orden de entre 0.2 a 3 ng m-3. Valores más permisibles se han establecido en Alberta (Canadá), Louisiana, New Hampshire y Texas, con valores entre 10 a 67 ng m-3. Finalmente en los países bajos se ha establecido un límite máximo de concentración tolerable en el aire de 1000 ng m-3 aun cuando en la actualidad se ha ajustado a los valores de la UE.

En Chile existe una experiencia de norma de As en 1994 el Ministerio de Salud propuso una norma de 50 ng m-3 como promedio anual para las concentraciones de arsénico y 1000 ng m-3 como promedio de 24 horas, a través del Decreto Nº 477 (MINSAL DS Nº477, 1994). En un breve lapso se decidió anular el decreto y posponer la normativa hasta que se dispusiera de mejor información sobre los riesgos y los costes (MINSAL DS Nº1364, 1994).

Actualmente y mediante la Resolución N° 1.136/2020, del Ministerio del Medio Ambiente, publicada en Diario Oficial el 02 de noviembre de 2020, se ha establecido un procedimiento para la dictación de una norma primaria de calidad del aire para arsénico, según lo establecido en el Decreto N° 38/2013, el que comprende las siguientes etapas: desarrollo de estudios científicos, análisis técnico y económico, consulta a organismos competentes, públicos y privados, y análisis de las observaciones formuladas. Todas las etapas deberán tener una adecuada publicidad y participación ciudadana. El Proceso se encuentra en desarrollo por el Ministerio del Medio Ambiente en la etapa de elaboración del Anteproyecto de la citada norma.

Jorge M. Cáceres Ormeño
Alumno 1er año MDA

Referencias

Antonijević, M. M., Milošević, N. M., Milić, S. M., & Ilić, A. A., 2010. Concentrations of particulate matter and arsenic in Bor (Serbia). Journal of Hazardous Materials, 181(1), 43-51.doi:10.1016/j.jhazmat.2010.04.065

Chilvers D.C., Peterson P.J., Global cycling of As, in: T.C. Hutchinson, K.M. Meena (Eds.), 1987 Lead, Mercury, Cadmium and as in the Environment, John Wiley & Sons, 279-301.

Csavina J, Landázuri A, Wonaschütz A, Rine K, Rheinheimer P, Barbaris B, et al. (2011) Metal and Metalloid Contaminants in Atmospheric Aerosols from Mining Operations. Water Air Soil Pollut. 221: 145–57.

Han, F.X., Su, Y., Monts, D.L. et al., 2003. Assessment of global industrial-age anthropogenic arsenic contamination. Naturwissenschaften 90, 395–401. doi:10.1007/s00114-003-0451-2.

Jingchun Duan, Jihua Tan, 2013. Atmospheric heavy metals and Arsenic in China: Situation, sources and control policies, Atmospheric Environment, Volume 74, 93-101, doi:10.1016/j.atmosenv.2013.03.031

Sánchez-Yañez, Camilo, Reich, Martin, Leisen, Mathieu, Morata, Diego, Barra, Fernando. 2017. “Geochemistry of metals and metalloids in siliceous sinter deposits: Implications for elemental partitioning into silica phases.” Appl. Geochem. 80, 112–133.  doi:10.1016/j.apgeochem.2017.03.008

Wei S, Zhang H, Tao S. A review of arsenic exposure and lung cancer. Toxicol Res (Camb). 2019;8 (3):319-327. Published 2019 Jan 23. doi: 10.1039/c8tx00298c

WHO (2001).Arsenic and Arsenic Compounds (Environmental Health Criteria 224), 2nd ed. Geneva: World Health Organization, International Programme on Chemical Safety.

WHO (2000).Air Quality Guidelines for Europe, 2nd ed. Copenhagen: WHO Regional Publications, European Series, No. 91, 288 pp.

Zevenhoven, R. , A.B. Mukherjee, P. Bhattacharya, 2007.Arsenic flows in the environment of the European Union: a synoptic review, Trace Metals and other Contaminants in the Environment, Elsevier, Volume 9, (2007), Pages 527-547, doi:10.1016/S1875-1121(06)09020-1.

Zhang, L., et al 2020. Global impact of atmospheric arsenic on health risk: 2005 to 2015. Proceedings of the National Academy of Sciences, 117(25), 13975-13982. doi:10.1073/pnas.2002580117

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