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Comité editorial

Óscar Leonardo Herrera Sandoval

Francisco Santander Piñérez Ballesteros

Adolfo Naranjo Parra

Leonor Hernández Hernández

Constanza Pérez Martelo

Héctor Sanabria Rivera

Rector

Rafael Santos Calderón

Vicerrector académico

Óscar Leonardo Herrera Sandoval

Vicerrector administrativo y financiero

Nelson Gnecco Iglesias

Esta es una publicación del Departamento de Ingeniería Ambiental de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Básicas

Adolfo Naranjo Parra

Decano

Sandra Milena Mejía Hoy

Dirtectora del Departamento de Ingeniería Ambiental

ISBN para ePub: 978-958-26-0372-4

Primera edición: 2017

Calle 21 n.º 5-84 (4.º piso). Bogotá, D. C., Colombia

pbx: 323 98 68, ext. 1556

editorial@ucentral.edu.co

Catalogación en la Publicación Universidad Central

Contaminación por mercurio : en Bogotá y su conurbano / editores Cristian J. Díaz Álvarez, Martha C. Bustos López ; Sonia Bibiana Cortés Pedraza [y otros díez] ; dirección editorial Héctor Sanabria Rivera ; coordinación editorial Jorge Enrique Beltrán.

--Bogotá : Ediciones Universidad Central, 2017.

156 páginas : ilustraciones, fotografías ; 24 cm

Incluye referencias bibliográficas.

ISBN para ePub: 978-958-26-0372-4

1. Toxicología ambiental – Bogotá 2. Contaminación del agua – Bogotá 3. Contaminación de suelos – Bogotá 4. Impacto ambiental – Bogotá 5. Mercurio

I. Cristian J. Díaz Álvarez, editor II. Martha C. Bustos López, editora III. Cortés Pedraza, Sonia Bibiana, autora IV. Sanabria Rivera, Héctor, director editorial V. Beltrán, Jorge Enrique, coordinador editorial III. Universidad Central. Departamento de Ingeniería Ambiental. Facultad de Ingeniería y Ciencias Básicas.

571.95– dc23 PTBUC / 15-12-2017

Coordinación Editorial

Dirección: Héctor Sanabria Rivera

Coordinación: Jorge Enrique Beltrán

Diseño: Patricia Salinas Garzón

Preparación digital: Patricia Salinas Garzón y Diego Andrés Gil Rincón

Corrección de textos: Ómar León Carreño

Cubierta: Alexánder Casas Castro

Fotos de cubierta: Patricia Salinas Garzón

Editado en Colombia - Published in Colombia

Prohibida la reproducción o transformación total o parcial de este material por cualquier medio sin la autorización escrita del titular de los derechos patrimoniales.

Contenido

Presentación

Cristian Julián Díaz Álvarez

Estudio preliminar para determinar la presencia de mercurio en el aire en la localidad de Engativá

Preliminary study to identify the presence of mercury in the air at Engativa District

Sonia Bibiana Cortés Pedraza y Cristian Julián Díaz Álvarez

Contaminación por metales pesados (Pb+2, Hg+2 y Cd+2) en el agua para riego de hortalizas proveniente del río Bogotá

Heavy metals pollution (Pb+2, Hg+2 and Cd+2) in Bogota river water for irrigation of vegetables

Leidy Gisselle García León y Cristian Julián Díaz Álvarez

Riesgo sanitario por presencia de metales en el agua de acueductos comunitarios en Usme y Ciudad Bolívar en Bogotá, Colombia

Health risk by presence of metals in water supplied by community water systems in Usme and Ciudad Bolivar in Bogota, Colombia

Liliana Hernández Hernández y Héctor Manuel García Lozada

Evaluación de la presencia de mercurio y metilmercurio en agua y sedimentos de la quebrada La Porquera, localidad de Ciudad Bolívar, Bogotá

Mercury and methylmercury evaluation in water and sediments of the La Porquera creek, district of Ciudad Bolivar, Bogota

Jenny del Pilar Vargas, Lady Jhoana Domínguez Majin, Martha Cristina Bustos López, María Consuelo Díaz Báez y Héctor Manuel García Lozada

Propuesta de un modelo conceptual del comportamiento del mercurio en la cuenca de la quebrada La Porquera, Bogotá, Colombia

Proposal of conceptual model of the mercury’s behaviour in the La porquera creek basin, Bogota, Colombia

Lady Jhoana Domínguez Majin, Martha Cristina Bustos López y Héctor Manuel García Lozada

Estudio de aproximación sobre la existencia de mercurio en Bogotá: matrices aire, agua y suelo

An approach to the presence of mercury in Bogota city: air, water, and soil matrices

Cristian Julián Díaz Álvarez, Juan Felipe Torres y Geraldine Cerinza Espinel

Presentación

Desde que Rachel Carson advirtió, en su libro Primavera silenciosa (1962), los efectos perjudiciales de los pesticidas en el medio ambiente, la preocupación sobre los riesgos para la salud de las personas y los sistemas naturales a causa del uso de sustancias químicas peligrosas ha determinado la abolición de antiguas prácticas mineras, agrícolas, industriales y de consumo doméstico durante más de medio siglo. Asimismo, ha conllevado la implementación de medidas de restricción para la fabricación, uso, transporte y comercialización de potenciales alterógenos ambientales, también su reducción y eliminación adecuada.

Todas estas medidas han estado amparadas en decisiones políticas y soportadas por instrumentos económicos y por un marco jurídico que aún debe ser mejorado, tanto desde la técnica, la tecnología y la ciencia como desde la complejidad y la cultura.

La comprensión de estos riesgos, antes no identificados, asociados con la afectación a la salud de personas y comunidades, la devastación de regiones, el deterioro de ecosistemas, la alteración de ciclos biogeoquímicos del globo terráqueo y la muerte de muchos inocentes ha sido clave para restringir o cancelar la producción de algunas sustancias químicas, controlar el uso de otras y hacer seguimiento al desuso progresivo en el corto y mediano plazo de otras más. Algunos ejemplos de este despertar ambiental han sido la eliminación del tretaetilo de plomo –tep– ((CH3CH2)4Pb), que se utilizó como antidetonante en la gasolina; las restricciones de uso del pesticida dicloro difenil tricloro etano –ddt– (C14HgCl5); la eliminación y desuso de los clorofluorocarbonos –cfc– como fluidos refrigerantes, propelentes de aerosol o aislantes térmicos; las restricciones de fabricación y uso de los bifenilos policlorados –pcb– como fluidos dieléctricos o para la transferencia de calor; las restricciones para el uso de asbesto como agente plastificante del concreto, aislante térmico o de fricción, y todos los compuestos orgánicos persistentes –cop– referenciados en el Convenio de Estocolmo.

De un total aproximado superior a los cien millones de sustancias químicas registradas en el mundo (según datos del Chemical Abstract Service y del Bureau Ambiental Europeo), las sustancias mencionadas arriba son algunas de las más de tres mil cuya producción, uso y comercialización están prohibidos, restringidos o controlados en concentración como componentes activos de productos de consumo masivo. Entre estas se encuentra el mercurio y sus compuestos inorgánicos y de naturaleza orgánica, pues su exposición puede ocasionar graves problemas de salud debido a la alta toxicidad para los sistemas nervioso, inmunitario, digestivo, la piel, vísceras y ojos, y a la extrema peligrosidad para el desarrollo prenatal y de los neonatos. De igual manera, su liberación al medio ambiente implica su bioconcentración, bioacumulación y biomagnificación en la cadena trófica, lo que aumenta aún más el problema al contaminar los alimentos.

Teniendo en cuenta estos riesgos, la Organización Mundial de la Salud –oms– ha considerado el mercurio como uno de los diez productos o grupo de sustancias químicas que representan mayores problemas de salud pública. Como respuesta a esta preocupación mundial, se creó el Convenio de Minamata (2013). Colombia forma parte de los países que suscribieron el convenio y por ello está comprometida a reducir las emisiones anuales de mercurio y a promover formas adecuadas para su almacenamiento y eliminación; para tal efecto, sancionó la Ley 1658 de 2013, en la que se establecen disposiciones para la comercialización y el uso de mercurio en las diferentes actividades industriales del país y se fijan los requisitos e incentivos para su reducción y eliminación; además, elaboró el Plan Único Nacional de Mercurio.

Aunque es evidente el interés institucional en controlar y restringir el uso del hydrargyrum en la minería aurífera –ya sea artesanal, informal o de gran escala–, es necesario recordar a las autoridades ambientales y de comando y control que el riesgo toxicológico de este metal pesado también es significativo en las ciudades y en las unidades habitacionales de cada uno de nuestros hogares, debido a su uso diario e inadvertido en productos de consumo masivo, entre los cuales se encuentran las lámparas ahorradoras fluorescentes que inundan las estanterías de los supermercados, iluminan grandes superficies y hacen acogedores nuestros hogares. También se encuentra presente en algunos instrumentos clínicos y quirúrgicos (tensiómetros y termómetros), en recubrimientos antifúngicos y en productos agrícolas (principalmente en plaguicidas organomercuriales), en algunos tipos de baterías y pilas, en interruptores industriales y termostatos y, naturalmente, en las amalgamas dentales.

La plata líquida –otra denominación del mercurio– se libera en las ciudades y zonas rurales de manera no intencional en procesos comunes y masivos, al constituirse como material traza natural de muchos minerales e hidrocarburos que se utilizan a nivel industrial o casero: la quema o combustión de carbón y de gas natural, la producción y refinamiento de metales no preciosos y la producción de cemento se encuentran entre las actividades más representativas en cuanto al aporte de mercurio al ambiente. Asimismo existen algunos procesos que utilizan mercurio como catalizador químico, principalmente en la fabricación del monómero cloruro de vinilo, y como electrodo en la industria cloro-álcali (muy nombrada por la contaminación de mercurio en la bahía de Cartagena).

Estas fuentes antrópicas intencionales y no intencionales determinan una significativa porción del total de las entradas de mercurio al ambiente urbano; la otra parte está asociada con víveres contaminados con este metal pesado, principalmente pescados y cereales como el arroz. Para el primer alimento, vale la pena recordar la alerta que, en el 2016, generó el Instituto Nacional de Vigilancia de Medicamentos y Alimentos –Invima– sobre varios lotes de atún contaminado que excedían el límite máximo permitido (1.0 mg Hg/kg) y que tuvieron que ser retirados del mercado.

La existencia del mercurio en Bogotá se puede comprobar con los estudios toxicológicos realizados por el Hospital Vista Hermosa entre el 2012 y el 2014, en los cuales se evidenció que este contaminante estaba bioacumulado en el 99,2 % de la muestra (en 398 personas de estratos socioeconómico 2 y 3), de los cuales el 13,5 % presentaron concentraciones de mercurio superiores a los valores de referencia establecidos por la Organización Mundial de la Salud –oms– en diferentes biomarcadores; población que no tenía relación alguna con fuentes intencionales. Así mismo, e igual de alarmante, es la investigación realizada por la Universidad Central y el Sindicato de Trabajadores de la Industria del Vidrio (2016), en la que se demostró la elevada intoxicación –de al menos doce operarios– cuyas concentraciones en orina alcanzan a ser veinte veces más altas que el límite máximo permitido (50 µg Hg/l).

Frente a este panorama, este libro de investigación tiene como propósito demostrar científicamente que el problema urbano del mercurio es una realidad en la capital colombiana; para esto, recoge un valioso material académico desarrollado en el Departamentos de Ingeniería Ambiental de la Universidad Central y del Departamento de Ingeniería Civil y Agrícola de la Universidad Nacional de Colombia, Sede Bogotá, que permite comprobar la existencia de un flujo urbano de mercurio al cual están expuestos, en alguna medida, todos los habitantes de Bogotá.

Los trabajos presentados se concentran principalmente en verificar –de una manera gradual– si el metal pesado se encuentra en alguna matriz ambiental para luego determinar las fuentes y los potenciales riesgos. Desde esta lógica, se presenta un primer trabajo pionero de Sonia Bibiana Cortés Pedraza y Cristian Julián Díaz Álvarez enfocado en la determinación de mercurio total adherido a material particulado en la localidad de Engativá de Bogotá; el estudio demostró que en la unidad de planeamiento zonal Santa Cecilia el promedio diario de mercurio adherido a material particulado de 10 micras (PM10) era de 3,87 ngHg/m3 de aire, lo que representa un riesgo para los infantes de la localidad y adultos mayores, población vulnerable que representa un 18,7 % y 11,3 %, respectivamente, de los habitantes totales de la localidad.

En cuanto a la matriz agua se refiere, la investigación realizada por Leidy Gisselle García León y Cristian Julián Díaz Álvarez evidencia la presencia de dos metales pesados (plomo Pb+2 y mercurio Hg+2) en el agua de riego proveniente de la cuenca media del río Bogotá para plantaciones hortícolas en el municipio de Soacha; mediante este trabajo se evidenció que las concentraciones de Hg+2 y Pb+2 superaron los límites máximos permitidos de 0,01 mg Hg/l y 0,1 mgPb/l, respectivamente, establecidos en la normativa vigente. Los valores detectados indican un riesgo de bioacumulación en los productos agrícolas que posteriormente son consumidos por buena parte de los habitantes de la Sabana de Bogotá.

A este llamado de atención ante el uso de agua contaminada por metales pesados, se le suma el riguroso trabajo de Liliana Hernández Hernández y Héctor García Lozada, quienes evaluaron el riesgo sanitario de la población abastecida por acueductos comunitarios en áreas rurales de las localidades de Ciudad Bolívar y Usme, en cuanto a la potencial presencia de arsénico, cobre, cadmio, cromo, níquel, plomo y mercurio. Luego de analizar el agua que se consumía en 61 viviendas, identificaron que el mercurio aparecía en todos los acueductos analizados en la localidad de Ciudad Bolívar, cuya correlación permitió calcular –para un escenario de condiciones promedio de exposición– un coeficiente de peligrosidad probabilístico –HQ– de 1,12 a 2,95, intervalo que corresponde a un riesgo sanitario alto.

Como continuidad de la investigación sobre la presencia de mercurio en agua para consumo humano, Jenny del Pilar Vargas, Lady Jhoana Domínguez Majín, Martha Cristina Bustos López, María Consuelo Díaz Báez y Héctor Manuel García Lozada determinaron que la formación de metil- o dimetilmercurio en esta matriz puede atribuirse a la acción de bacterias sulfatorreductoras en ambientes ricos en materia orgánica, entre otros factores. El metilmercurio es mucho más tóxico que el vapor de mercurio inorgánico debido a que el radical metilo facilita el transporte a través de las membranas biológicas.

En cuanto a estudios agregados y de análisis multivariado, se presenta el modelo conceptual sobre la dinámica de mercurio a nivel de microcuenca, que toma como estudio de caso la quebrada La Porquera en Ciudad Bolívar. Este trabajo fue ejecutado por Lady Jhoana Domínguez Majín, Martha Cristina Bustos López y Héctor Manuel García Lozada, quienes a partir de la representación de las fuentes antrópicas, las características socioecológicas, los procesos biogeoquímicos existentes y la dinámica compleja en la cuenca, lograron construir cinco submodelos: a) dispersión atmosférica de mercurio, b) metilación, c) bioacumulación y biomagnificación, d) efectos en la salud humana, y e) efectos en la flora y fauna en los diferentes compartimentos ambientales. Este desarrollo conceptual, soportado por estimaciones de emisión y liberación, se constituye en una meritoria herramienta para proponer medidas de intervención para el control del riesgo inherente a la exposición de mercurio a nivel de cuenca en el país.

Finalmente, el estudio de aproximación a nivel urbano sobre la presencia de mercurio en las matrices ambientales aire, agua y suelo, elaborado por Cristian Julián Díaz Álvarez, Geraldine Cerinza y Juan Felipe Torres, consideró el muestreo y monitoreo de este metal pesado en las matrices ambientales aire y suelo en el casco urbano de Bogotá y el conurbano de Soacha, y la sistematización de la información secundaria para la matriz agua existente para el Distrito Capital, en sincronía con un proyecto de extensión solidaria desarrollado por el grupo de investigación Agua y Desarrollo Sostenible, de la Universidad Central. Los resultados de esta investigación evidencian la presencia de mercurio metálico en aire adherido a la submatriz PM10, y mercurio orgánico en las matrices agua y suelo, con valores que exceden los estándares nacionales e internacionales de permisibilidad. Asimismo, se concluye la existencia del ciclo de este metal pesado en el sistema urbano capitalino, constituyéndose en el primer trabajo de agregación sobre la presencia del hydrargyrum en la capital colombiana y su conurbano.

Se espera que la información contenida en este libro de investigación motive más trabajos académicos e institucionales para tratar de comprender la dinámica urbana del mercurio, identificar y cuantificar con mayor precisión los aportes de las distintas fuentes antrópicas, descubrir sitios contaminados y pasivos ambientales en la capital y su conurbano, y establecer alternativas de descontaminación, así como promover estudios toxicológicos más detallados en población cercana a emplazamientos industriales que utilicen este metal pesado y en trabajadores que hayan estado expuestos.

Cada uno de los autores que colaboraron en la consolidación de este libro esperan que los trabajos realizados, las actuales investigaciones y los futuros desarrollos científicos, técnicos y tecnológicos eviten tragedias históricas como las ocurridas en Japón (1953-1965) e Irak (1960-1972), que dejaron como resultado, además de muertes por envenenamiento, cientos de niños con malformaciones congénitas. En nuestro ámbito, deberá servir también para aportar elementos de solución al actual conflicto ambiental urbano existente en la localidad de Bosa en el que trabajadores y comunidades esperan que sus derechos sean resarcidos.

Cristian Julián Díaz Álvarez

Departamento de Ingeniería Ambiental

Universidad Central

Estudio preliminar para determinar la presencia de mercurio en el aire en la localidad de Engativá*

Preliminary study to identify the presence of mercury in the air at Engativa District

Sonia Bibiana Cortés Pedraza1 y Cristian Julián Díaz Álvarez2

Universidad Central

Resumen

El mercurio y sus compuestos tienden a ser potencialmente tóxicos para los organismos por su capacidad de bioacumulación a través de la cadena trófica y porque, en su forma iónica, no establece enlaces químicos; por esta razón, ataca las neuronas del cerebro e inhibe los grupos sulfhidrilo (SH) de varias enzimas esenciales; en síntesis, causa lesión celular en cualquier tejido donde se acumule, en función de la dosis y la respuesta del organismo.

Su presencia en los ambientes urbanos es posible y real debido a la existencia de procesos y operaciones unitarias asociadas a fuentes móviles que lo utilizan y lo liberan. En el caso de Bogotá, que concentra alrededor de 333 974 unidades productivas y en donde transitan aproximadamente 2 000 000 de vehículos, se evidencia en la pérdida de la calidad de aire. De manera particular, en la localidad de Engativá, ubicada al occidente de la ciudad, se observa una tendencia a exceder los límites máximos permisibles de material particulado generada por la dirección predominante de los vientos de Bogotá, por el asentamiento del aparato productivo de gran impacto y por la presencia de corredores vehiculares con gran tráfico de transporte público y de carga pesada.

Específicamente en la unidad de planeamiento zonal 31 Santa Cecilia, de la localidad de Engativá, se registró la presencia de mercurio en el compartimento ambiental aire, en la matriz de material particulado de 10 micras; esta situación constituye una alerta sobre el grado de exposición de los habitantes del occidente de Bogotá a adquirir enfermedades como bronquitis, gingivitis, gastroenteritis aguda, alteraciones oculares, renales y posibles manifestaciones de efectos teratógenos y cancerígenos hasta el punto de la demencia.

Palabras clave: mercurio, material particulado, calidad de aire, aparato productivo.

Abstract

Mercury and its compounds tend to be potentially toxic to organisms due to their ability to bio-accumulate through the food chain because of its ionic form, which does not establish chemical bonds, and attack brain neurons and inhibit sulfhydryl groups (SH) of several essential enzymes. In short, it causes cell damage in any tissue where it accumulates in sufficient concentration.

Its presence in urban environments is possible and real due to the existence of processes and unit operations related with mobile sources that use it and release it. Being Bogota an expression of this, since one of its problems is the loss of air quality, and also this has around 333 974 productive units and mobilizes about 2 000 000 vehicles. Engativa is located west of the city tends to exceed the maximum permissible limits of particulate matter, mainly by the predominant wind direction from the capital and the location of high-impact productive units, vehicular corridors with high traffic of public and heavy transport.

Specifically in Santa Cecilia UPZ 31 mercury was found in the environmental air in the matrix of 10 microns particulate matter. This issue is an alert situation on the exposure level of the inhabitants of western Bogota, and the risks of acquiring diseases such as bronchitis, gingivitis, acute gastroenteritis, eye disorders, kidney and sometimes manifest in teratogenic and carcinogenic effects until the point of insanity.

Keywords: mercury, particulate matter, air quality, productive unit.