Biomonitores y técnicas analíticas nucleares aplicados a

El ININ hoy
Biomonitores y técnicas analíticas nucleares
aplicados a estudios de contaminación atmosférica
Por Lourdes Cervantes Naranjo
(lourdes.cervantes@inin.gob.mx)
niveles de material
La región de Latinoamérica y el Caribe tiene
el 8,6 % de la población mundial y cuenta
con dos mega ciudades con más de 15
millones de habitantes: São Paulo y la Ciudad
de México; dos con más de 10 millones y
cuatro con una población superior a los 5
millones de habitantes. El crecimiento de las
ciudades y de la población, así como la
migración rural han causado un explosivo
aumento de la población urbana, que ha
pasado de 163,9 millones en 1970 a 399,2
millones en 2001. El aumento del consumo
de energía para la industria y para usos
domésticos y, por lo tanto, el incremento de la
necesidad de generarla, la falta de tecnología
de control de emisiones y el tránsito, son las
principales causas de contaminación
atmosférica en áreas urbanas. Los procesos
de combustión producen una mezcla
compleja de contaminantes que comprenden
emisiones primarias (como material
particulado y plomo), además de productos
de transformación atmosférica (como ozono
y partículas de sulfatos) procedentes de
combustibles con alto contenido de azufre y
metales pesados. Esto ha causado aumento
de
la
contaminación
atmosférica,
empeoramiento de la calidad del aire y
problemas sanitarios relacionados con ello,
que muchas ciudades de la región tengan
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Nuclear
particulado superiores a
los estándares. Sin
embargo, no sólo los
centros urbanos sufren
problemas ambientales,
las áreas rurales también
están
expuestas
a
emisiones de origen
antropogénico y natural,
Ciudad de México
tanto de origen local como transportadas a
larga distancia. También deben contarse los
aportes de otras fuentes, tales como las
actividades agropecuarias, la erosión del suelo,
la concentración de polvo urbano y las fuentes
naturales como el aerosol marino y las
erupciones volcánicas, ente otras.
El estudio de la contaminación atmosférica por
muestreo directo a nivel regional y aún en
grandes ciudades, es costoso y muchas veces
inviable. El biomonitoreo como método de
estudio de la contaminación atmosférica
significa, en muchos casos, no sólo la mejor
solución desde el punto de vista costobeneficio, sino la única alternativa válida por
su accesibilidad, bajo costo y posibilidad de
cubrir grandes áreas de estudio sin necesidad
de muestreadores, insumos caros y gran
cantidad de horas-hombre. En muchos países
de América Latina existe experiencia en
estudios de deposición atmosférica utilizando
biomonitores y empleando técnicas analíticas
Energía Atómica (OIEA) ha patrocinado
nucleares. Esto ha permitido que en muchas
varios proyectos ARCAL (Acuerdo Regional de
regiones se hayan identificado puntos críticos
Cooperación para la Promoción de la Ciencia
(hot spots) con presencia o con elevadas
y la Tecnología Nucleares en América Latina
concentraciones de metales pesados y otros
y el Caribe) sobre este tema de investigación
elementos tóxicos de origen atmosférico. Si
ambiental.
bien para muchos de los elementos tóxicos
presentes en el aire no existen estándares, no
Con la participación de Argentina, Bolivia,
por eso deja de ser importante su
Brasil, Cuba, El Salvador, Haití, México,
determinación. La presencia de estos
Paraguay, Perú, Uruguay y Venezuela, el OIEA-
elementos en el aerosol atmosférico,
ARCAL ha financiado tres proyectos de
especialmente en el material particulado fino,
investigación con biomonitores denominados:
causa no sólo problemas ambientales sino
«Validación y Aplicación de Plantas como
también sanitarios. Además, su deposición
Biomonitores de Contaminación Atmosférica
puede llevar a la contaminación de suelos y
por Elementos Traza»; «Biomonitoreo y
de cuerpos de agua.
Técnicas Nucleares y Relacionadas Aplicadas
a Estudios de Contaminación Atmosférica»; y
La Conferencia de las Naciones Unidas sobre
«Estudios de Correlación entre Deposición
Medio Ambiente y Desarrollo (Río de Janeiro,
Atmosférica Elemental y Problemas Sanitarios
Brasil, 1992) a través de la Agenda 21, hizo
en América Latina Aplicando la Técnica de
un llamamiento a los países para que
Biomonitores»). En los dos últimos proyectos
preparen programas de acción, con asistencia
fungió como coordinadora por parte de
internacional y coordinados por Capacidad
México la bióloga Lourdes Cervantes Naranjo,
21, enfocados al monitoreo ambiental y
del Laboratorio de Vigilancia Radiológica
estudios de niveles de contaminación
Ambiental del Instituto Nacional de
atmosférica, utilizando biomonitores. Es por
Investigaciones Nucleares (ININ).
esto que el Organismo Internacional de
Figura 2. Flavopunctelia flaventior (liquen)
Figura 1. Thillandsia recurvata (bromelia)
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El biomonitoreo es una herramienta adecuada
para la estimación de los niveles de calidad
atmosférica y se utiliza regularmente en
muchos países desarrollados. Esta técnica
representa una alternativa más accesible para
los países de la región, por su bajo costo y su
posibilidad de generalización y aplicación a
grandes
áreas
geográficas.
Estas
particularidades resultan de singular
importancia en una región extensa y con poca
información sobre contaminantes atmosféricos,
Figura 3. Estación de monitoreo atmosférico con
los trasplantes de biomonitores
Los problemas ambientales y sanitarios son
como América Latina
¿Qué es el biomonitoreo?
comunes a todos los países de la región, por
lo que un tratamiento de los mismos a nivel
El biomonitoreo es una técnica que combina
regional que utilice no sólo metodologías ya
el uso de plantas (usadas como monitores de
desarrolladas sino también instalaciones,
la contaminación atmosférica) con técnicas
técnicas y experiencia existentes, significa una
analíticas nucleares que permiten determinar
excelente alternativa para todos nuestros
los contaminantes.
países. Para muchos países de la región, el
proyecto ARCAL LX significó la primera
La caracterización elemental en muestras de
experiencia en el empleo del biomonitoreo
plantas, principalmente líquenes y bromelias,
ambiental y les permitió identificar, dentro de
utilizadas como biomonitores de la
las áreas de estudio, puntos críticos con
contaminación atmosférica ha sido el objetivo
elevadas concentraciones de metales pesados.
principal de estos trabajos. Para esto se han
Los proyectos tienen como interés avanzar en
utilizado técnicas adecuadas de muestreo,
el uso del biomonitoreo, aplicándolo al estudio
preparación, análisis y procesamiento de datos,
específico de los puntos críticos previamente
para identificar y cuantificar los contaminantes
identificados y combinándolo en los casos en
atmosféricos, sus potenciales fuentes de emisión
que resulte pertinente, con estudios de otros
y bioacumulación de los mismos, así como su
compartimientos ambientales potencialmente
daño fotoquímico.
contaminados, tales como suelo o agua,
además del aerosol atmosférico y con estudios
El monitoreo de contaminantes atmosféricos
de deposición total. Estos valores de
por medio de líquenes u otras especies
deposición reflejan actividades urbanas e
vegetales como las bromelias, es una opción
industriales, características locales y también
para el diagnóstico y evaluación del estado
regionales, a través del transporte de
de la calidad del aire de una región geográfica
contaminantes a larga distancia, cruzando las
durante un lapso. Permite inferir los probables
fronteras.
daños a los ecosistemas y la salud humana,
así como evaluar el impacto que tiene la
instrumentación de programas de prevención
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Nuclear
y control.
Las técnicas analíticas nucleares que han
determinación de los elementos químicos por
demostrado ser particularmente apropiadas
medio de la técnica PIXE. Al principio del
para el análisis de biomonitores de
proyecto, algunas muestras se analizaron en
contaminación atmosférica y relacionadas son;
el acelerador Tandem Van de Graaff del ININ.
fluorescencia de rayos X (FRX), Análisis por
Actualmente se analizan en el acelerador
Activación Neutrónica (AAN), Emisión de
Pelletron del Instituto de Física de la
Rayos X Inducida por Partículas (PIXE) y
Universidad Nacional Autónoma de México
Plasma Acoplado por Inducción (ICP).
(UNAM). Posteriormente se realizaron mapas
de distribución elemental en la Secretaría de
Biomonitores en México
Medio Ambiente del Distrito Federal, como el
que se muestra en la figura 4 donde se
Para el caso de México, los biomonitores que
aprecian las concentraciones de manganeso.
se utilizaron fueron Thillandsia recurvata
Finalmente, el meta-análisis de los efectos de
(bromelia) y Flavopunctelia flaventior (liquen)
contaminantes en la salud se llevó a cabo
(figuras 1 y 2), tanto para estudios in situ,
con la colaboración de la Organización
como para aquellos en los cuales se optó por
Panamericana de la Salud, el OIEA, la
el método de trasplante, que consiste en llevar
Dirección de Salud Ambiental del Distrito
una especie viva de su sitio orginal a un sitio
Federal y la Universidad de Trieste, Italia.
de estudio. Los líquenes y bromelias se
seleccionaron y prepararon en el Laboratorio
Como es evidente, la participación
de Vigilancia Radiológica del ININ, se
interinstitucional resultó fundamental para
colocaron en portamuestras (mallas) y se
estos trabajos en los que participaron
ubicaron en 13 estaciones de la Red
especialistas de diversas disciplinas. Por parte
Automática de Monitoreo Atmosférico
del ININ, la bióloga Ma. de Lourdes Cervantes
distribuidas en la Zona Metropolitana del Valle
Naranjo, los técnicos Gonzalo Valentín
de México en puntos estratégicos. En la zona
Alejandre y Roberto Benítez Hernández
Norte (Tlalnepantla, La Presa, San Agustín,
(Laboratorio de Vigilancia Radiológica
Xalostoc, Nezahualcoyotl y Chapingo); en la
Ambiental) y la doctora Olga Leticia Ávila
zona Centro (Merced y ENEP-Acatlán); y en
Aguirre (Departamento de Física); por parte
zona Sur (Pedregal, Tlalpan, Cerro de la
de la UNAM, los doctores José Luis Ruvalcaba-
Estrella, UAM-Iztapalapa, Tlahuac, Parrés y los
Sil y Javier Miranda Martín del Campo
puntos de control). En estas estaciones se
(Instituto de Física); por la Secretaría de Medio
colocaron los trasplantes de biomonitores
Ambiente del Distrito Federal, el químico
como se muestra en la figura 3. Para la
Armando Retama Hernández, la maestra
recolección y exposición de muestras, los
Olivia Rivera Hernández y el biólogo Roberto
biomonitores permanecieron en dichos puntos
Muñoz Cruz. Además se contó con la
por periodos trimestrales durante un año.
vinculación internacional del OIEA, de la
Organización Panamericana de la Salud
En el Laboratorio de Vigilancia Radiológica
(OPS), del Centro Atómico EZEIZA, Buenos
Ambiental del ININ se preparan las muestras
Aires, Argentina, de la Universidad de
en forma de pastilla que se envían para la
Córdoba, Argentina y de la Universidad de
Trieste, Italia.
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Estos trabajos han generado información para
SPSS (Statistical Product and Service Solutions).
construir bases de datos sobre análisis
geoespaciales (mapas de distribución de
Conclusión
concentración de los diferentes elementos de interés)
realizados con los Sistemas de Información
El empleo de las técnicas analíticas nucleares y
Geográfica (SIG). Destaca también la generación
biomonitores ha permitido obtener información
de procedimientos de control y garantía de calidad
confiable sobre la deposición atmosférica de
(QA/QC), y la utilización de muestras de material
metales pesados y otros elementos tóxicos en los
botánico de referencia, principalmente de líquenes,
puntos críticos en estudio, así como la identificación
aplicando los requerimientos internacionales para
de su origen ya sea en fuentes locales o en
los laboratorios y lo estipulado en las Guías y
transporte a media o larga distancia. La
Normas de la ISO, organizados por los Laboratorios
información obtenida y transmitida a las
de Seisberdof, Austria con la finalidad de armonizar
autoridades de medio ambiente y salud, servirá de
los resultados de nuestros laboratorios participantes
base para la implantación de medidas de control
en el Programa ARCAL. Los resultados que se han
y estrategias de mitigación, y para la evaluación
obtenido a través de los análisis por diferentes
de potenciales problemas de salud en las áreas de
técnicas nucleares, han sido sometidos a análisis
estudio.
estadísticos utilizando principalmente el software
Figura 4. Mapa de distribución
espacial de manganeso en la ZMVM
que indica el porcentaje de peso
seco determinado en la bromelia
Thillandsia recurvata
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