Manual

PROYECTO DE MEJORAMIENTO DE LA CAPACIDAD PARA ESTABLECER
NORMAS MEXICANAS SOBRE LOS CRITERIOS DE LA CALIDAD DEL AGUA
VOLUMEN SEPARADO DEL INFORME FINAL
Manual
Para el Establecimiento de los Criterios
Ambientales de la Calidad del Agua
Versión 1.1
[Julio 2010]
Este manual contiene los aspectos necesarios, la información y los procedimientos para el establecimiento de
los criterios ambientales de la calidad del agua basados en las actividades del proyecto de JICA y en las guías
publicadas por países y organizaciones ambientalmente avanzados.
_________________________________________________________________
Contenido
Acrónimos
Introducción
1
1.
Estructura del Manual
2
2.
Definición de Criterio
2
3.
Relación entre Criterios y Estándares
5
4.
Procedimiento para el Establecimiento de Criterios
8
4.1 Procedimiento General
8
4.2 Selección de los Parámetros para Criterios
11
4.3 Determinación de las Concentraciones
13
5.
Categorización de los Criterios
14
6.
Información Necesaria /Consideraciones para Establecer los Criterios
15
6.1
Uso público / Fuente de Abastecimiento de Agua
15
6.2
Riego
16
6.3
Uso Pecuario
18
6.4
Uso Recreativo
18
6.5
Uso Ambiental Amigable
18
6.6
Protección de la Vida Acuática, Vida Silvestre, Salud Humana
18
6.7
Pesca Comercial y Recreativa / Acuacultura
19
6.8
Materia Suspendida como Partículas y Sedimentos
19
6.9
Aguas Industriales
19
6.10
7.
Otros
20
Consideración de Varios Puntos de Vista para el Establecimiento de Criterios
20
7.1
Emisiones Industriales
21
7.2
Sustancias Tóxicas
25
7.3
Evaluación de Riesgo
27
7.4
Conservación de la Vida Acuática
41
7.5
Precisión en el Análisis Químico
49
7.6
Situación del Monitoreo
52
Referencias
Apéndice
Acrónimos
CCA
: Criterio de Calidad del Agua
CCAA
: Criterio de Calidad Ambiental del Agua
IDT
: Ingesta Diaria Tolerable
CE50
: Concentración Efectiva Media
CL50
: Concentración Letal Media
CMP
: Concentración Máxima Permisible
COPs
: Contaminantes Orgánicos Persistentes
EHE
: Exposición Humana Estimada
FAO
: Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y Agricultura
FBC
: Factor de Bioconcentración
IARC
: Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer
JICA
: Agencia de Cooperación Internacional del Japón
LC
: Límite de Cuantificación
LCE
: Límite de Cuantificación Experimental
LCI
: Límite de Cuantificación Instrumental
LOAEL
: Nivel Mínimo de Concentración donde se observan Efectos Adversos
LOEC
: Concentración Mínima donde se observan Efectos
LOG POW
: Coeficiente de Partición Octanol-Agua
NOAEL
: Nivel de Concentración donde No se observan Efectos Adversos
NOEC
: Concentración donde No se observan Efectos
OMS
: Organización Mundial de la Salud
PPC
: Parámetros para los Criterios
RETC
: Registro de Emisiones y Transferencia de Contaminantes
TSD
: Total de Sólidos Disueltos
UE
: Unión Europea
UNEP
: Programa Ambiental de las Naciones Unidas
USEPA
: Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos de Norteamérica
Introducción
Los estándares/objetivos para la calidad del agua ambiental, se utilizan como una herramienta para
conocer la situación presente en un área específica y controlar su contaminación. Tienen un peso legal
para controlar el medio ambiente en áreas de interés, además de que los criterios de calidad del agua
ambiental (en lo sucesivo se le denominará “CCA”) se utilizan como referencia para establecer los
estándares y objetivos de la calidad del agua ambiental.
En el proyecto de JICA, “Proyecto del Mejoramiento de la Capacidad para Establecer Normas
Mexicanas sobre los Criterios de la Calidad del Agua (2008-2010)” (en lo sucesivo se le denominará
“el Proyecto”), se propusieron nuevos criterios para la calidad del agua ambiental.
Este manual describe los procedimientos generales para establecer los criterios de calidad del agua
ambiental, con base en las actividades que se llevaron a cabo para el Proyecto y en las guías de
organismos y países ambientalmente avanzados.
Se espera que este manual auxilie a las personas responsables de áreas ambientales en otros países,
para que se desarrollen las bases para establecer los criterios en sus propios paises.
1
1. Estructura del Manual
El manual está integrado por dos partes:
Parte 1 – Información básica referente a los criterios del agua, como su definición e historia.
Sección 2- Definición de criterio
Sección 3- Relación entre Criterio y Estándar.
Parte 2 – Consideraciones Técnicas para establecer los criterios de la calidad del agua ambiental.
Sección 4- Procedimiento para el establecimiento de los criterios.
Sección 5- Categorización de los criterios
Sección 6- Información / Consideraciones necesarias para establecer los criterios
Sección 7- Consideración desde varios puntos de vista para establecer los criterios.
El contenido de este manual está elaborado de forma general, considerando que se puede aplicar en
muchos países, y no únicamente en México.
En las cajas de diálogo, en color azul, se presentan los temas específicos especiales referentes al
Proyecto o a los ejemplos de referencia, como son los cálculos que requieren ecuaciones específicas.
2. Definición de Criterio
Helmar et al (OMS, 1997)), define al criterio de la calidad del agua (criterio) como se muestra en la
Tabla 1. Es decir: Es una concentración numérica o un enunciado descriptivo recomendado para
apoyar y mantener un uso determinado del agua.
La Agencia para la Protección Ambiental de los Estados Unidos Americanos (USEPA), define otro
tipo de criterio diferente al de criterio numérico,
el criterio descriptivo, que se aplica cuando el
Tema 1: Definición para el
Proyecto
criterio numérico no está disponible. Los
criterios descriptivos también se pueden utilizar
En este Proyecto, se tomaron como
cuando no se puede registrar la toxicidad de un
referencias los criterios, para el
contaminante particular.
establecimiento de los objetivos/
En este manual, únicamente se manejan los
estándares en cierta área (Criterios
criterios numéricos como criterios de calidad
Ambientales para la Calidad del
del agua ambiental.
Agua).
Se considera que un criterio se utiliza como
2
referencia para fijar un objetivo de calidad del agua o un estándar para la calidad del agua. Esto
incluye el nombre del parámetro, así como su concentración/valor actual.
Generalmente, el criterio cubre la meta total de un área/país, aunque el objetivo/estándar de la calidad
del agua se dirija a un sitio específico o a cierta cuenca hidrológica. Esto significa que los parámetros
y sus concentraciones se describen de manera general y cuando son utilizados en un sitio o cuenca
hidrológica específica, deberán ser modificados con base en la situación del área de interés.
Tabla 1. Definiciones relacionadas con la Calidad del Agua y el Control de la Contaminación
Término
Definición
Criterio para la calidad del agua
(sinónimo: guías para la calidad
del agua)
Concentración numérica o enunciado descriptivo recomendados para
apoyar y mantener un uso determinado del agua.
Objetivo de calidad del agua
(sinónimo: metas de calidad del
agua)
Una concentración numérica o enunciado descriptivo que ha sido
establecido para apoyar y proteger los usos determinados del agua en un
sitio específico, cuenca hidrológica o parte de ella.
Estándar de calidad del agua
Un objetivo que se reconoce en las leyes establecidas para el control
ambiental o en lineamientos a nivel gubernamental.
Iniciativa Preventiva
Una iniciativa, en virtud de la cual, la acción para evitar el impacto adverso
potencial de la emisión de sustancias peligrosas, no será pospuesta,
debido a que las investigaciones científicas, por un lado, no han probado
completamente la relación causal entre estas sustancias, y por otro lado,
su impacto potencial adverso.
Fuente: Helmar et al, OMS, 1997
Los criterios se utilizan como una herramienta para el manejo del ambiente acuático. La USEPA (1993),
muestra una propuesta para el control de la contaminación, usando estándares de calidad del agua (ver
Figura 1).
Canadá introduce el papel de las guías de calidad del agua, así como los objetivos para el manejo de la
calidad del agua (Figura 2, CCME, 1999). En este caso, los objetivos son tratados como criterios.
Esto significa que los criterios tienen una aplicación fundamental en el manejo de los recursos hídricos.
3
Determinación del Nivel de
Medición del Avance
Realizar evaluaciones de la Calidad del Agua
Cumplimiento y reforzamiento del
Establecer Prioridades
Evaluar Estándares de la Calidad del
Establecer el Control de las
Agua para Aguas de interés
Definir y Asignar un Control de
Responsabilidades
Fuente: USEPA (1993)
Figura 1. Propuesta basada en la Calidad del Agua para el Control de la Contaminación
4
Temas sobre la gestióndelacalidaddel agua
- problemas tóxicos existentes
- disputas legales
- nuevas descargas
- cambio en los patrones de uso
Lineamientos para
evaluar temas dela
calidaddel agua
Decisión para desarrollar objetivos
Recopilaciónde información
- características delos cuerpos de agua
- patrones delos usos actuales
- usos de agua mássensibles
- consideraciones sociales y económicas
Lineamientospara
determinar
impactos
potencialesenlos
usos de agua
Derivar Objetivos
Recalcular los valores guíausando datos ambientales
y de especies relevantes al sitio
Consideracioneseconómicas ysociales
Evaluación del programa
Negociar yaprobar losobjetivos
paralacalidaddel agua
Programa de
- Monitoreo
Evaluación
- Cumplimiento
-Monitoreo
--Cumplimiento
Calidad del Agua
-Calidad del agua
- Usosdel
-Usos
del agua
agua
Opcionesde control
Fuente: Consejo Canadiense de Ministerios del Ambiente (CCME), 1999
Figura 2. Papel de las Guías y Objetivos de Calidad del Agua para el Manejo de la Calidad
del Agua
3. Relación entre Criterios y Estándares
Esta sección presenta la relación entre los criterios de calidad del agua y los estándares de varios
países que se resumen en la Tabla 2.
5
Tabla 2.
Relación entre Criterios y Estándares en Varios Países
Responsabilidad
Características
Criterio
Estándar
EUA
Gobierno
Federal
Gobierno
Estatal
USEPA aprueba
los estándar por el
gobierno estatal
Inglaterra
Gobierno
Federal
Gobierno
Estatal
Alemania
Gobierno
Federal
Gobierno
Estatal
Francia
Gobierno
Estatal
Gobierno
Federal
-
-
Son obligatorios
los parámetros
especificados por
la Unión Europea
Son obligatorios
los parámetros
especificados por
la Unión Europea
Son obligatorios
los parámetros
especificados por
la Unión Europea
Estándares
uniformes
-
Gobierno
Central
Unión
Europea
Japón
El gobierno estatal
puede expedir
estándares
adicionales, con
base en situaciones
locales.
Relación con el
Legislación
Control de Efluentes
Relacionada
Se mantiene una relación
cercana entre el estándar
de calidad del agua y el
control de fuentes
puntuales.
Se utilizan los Objetivos
de Calidad del Río para
definir los permisos de
descarga.
El Reglamento de Aguas
de Desecho se basa en la
mejor Tecnología
Disponible.
Se lleva a cabo un manejo
racional de las aguas en
las Cuencas.
Acta de Calidad del
Agua, 1987.
Propuesta combinada
entre calidad ambiental y
límites de emisión
Directrices Políticas
del Agua
(2000/60/EC):
estándares básicos
para países de la
Unión Europea
Control de
Contaminación del
Agua, 1995
Se lleva a cabo un control
total de la carga de
contaminantes.
Fuentes:
E. U. A.: http://www.epa.gov/
Inglaterra: http://www.environment-agency.gov.uk/research/default.aspx
Alemania: http://www.bmu.de/english/water_management/
Francia:
http://www.oieau.fr/spip.php?sommaire&lang=en
Unión Europea: http://ec.europa.eu/environment/water/index_en.htm
Japón:
http://www.env.go.jp/en/
6
Estrategia de
Desarrollo
Sustentable, 1999
Acta Federal del
Agua, 2002
Ley de Francia N°
92-3, del 3 de Enero,
1992
Tema 2: Historia de los Estándares de la Calidad del Agua
Ambiental en Japón
2 0 06
S ex t o
2 00 5
2 00 0
1 99 5
1 9 96
S e ins titu c io na lizan
m ed id as co n tr a la
c o n t a m in a c ió n d e l
s u b s u e lo y
d e rra m es d e
p e t ró leo ca u sa do s
po r a c cid e nt es
1 99 8
M e jor a m ie n to d e
e s t án d ar e s de
c alid ad d e l a gu a
p a r a l a Sa lu d
Hu mana
2 0 01
Q u in t o
2 0 05 : S e de cr e ta la M o d if ic ac ió n d e la
L ey d e M ed id as Es pe cia le s p ar a la
C o ns er va ció n de la C a l id a d d e l A g u a
e n La g os
2 0 03 : S e d ec re ta la L e y
B á sica p ar a la R e st au r a c ió n
de lo s M ar e s A ri a ke y
Y a tsu s h i ro
1 9 96
C u a rt o
1 99 3
1 99 0
S e ins titu c io na lizan
m e did a s c on tr a
e flu en te s
d o m é s t ic o s
1 9 90
1 9 89
Se a g r eg a n
s us ta nc ia s a los
e s tá nd a r es d e
ca lida d d el ag u a
pa r a la
p ro te cció n d e la
S a lu d H u m a n a
S e ins titu c io na lizan
m e d ida s pr e ve nt iva s
co n tr a la
c o n t a m in a c ió n d e l
s u b su e lo
1 98 5
1 98 0
1 9 78
S e intr od uce la
R es p onsab ilida d
Ab soluta
1 97 0
Se d e cr et a la L e y d e C o n t ro l d e
C o n t a m i n ac i ó n d e l A g u a
1 9 87
S eg u n d o
1 9 79
1 97 5
1 9 72
1 9 70
1 9 91
T e rc e ro
Se im pleme nta el co n tro l
to t al d e c arg as
c on t am in an te s en
el a gua en la Ba hía d e T ok io ,
Ba h ía Is e y Ma r In te rno
S et o
S e institucion aliza el
co n tro l d e
d es carg a s
c on t am in an te s
t ot ale s
2 0 01 : S e
e sta b lec e el
M in is t eri o d el
A m b ie n t e
1 97 0
S e e sta ble ce n los E st á n d a re s d e
C al id a d A m b i en t a l
p a ra l a C o n t a m i n ac i ó n d e l A g u a
1 9 85 : E st án d ar e s p a r a e l
c on t ro l d e N it ró g e n o y
F ó s fo ro e n la go s y
em b a lse s
1 99 3 : S e de cr e ta
la L e y A m b i e n t al
B á s ica
1 98 4 : Se de c r e ta la Le y de
M e did a s E s p e ciale s p a ra la
C o n ser va ció n de la C al id a d
de l A gua e n La go s
1 97 8 : Se de cr e ta la Le y de
M e did a s E s p e ciale s p a ra la
C on se r va ción A m bie n ta l e n el
M a r In t er n o S e t o
1 9 72 : M a re a R o ja
c a u sa da ñ os se ve ro s a
la in du st ria p e s q ue r a
1 9 73 S e d e cr e ta la
L ey P ro visio n al d e
C o ns er v a ció n
Am b ie nt al en e l M a r
In t e rn o Se t o
1 9 71 : S e e sta ble ce la
A g e n c ia A m b ie n t a l
1 96 5
Relación entre los Estándares de Calidad del Agua Ambiental y
los Estándares de Emisiones
E stánd ares de E fluentes (E E)
Estánd ares Nacionales de
E flue nt es Uniformes
Flujo de Eflu ente s
D escar gas
D om ésticas
por e l M in is terio del Am biente
I n stalac io ne s
E sp ecí fi cas
+
E stánd ares de E fluentes más
estricto s
por go bie rn os loc ales
Á reas de Aguas Públicas
(Ríos, Lagos , Costas)
Pla n ta d e
Tr atam ie nto
p ar a A g u as
N eg ra s
E stánd ares d e C alidad
Ambien tal (EAQ ) para la
Contaminac ió n del Agua
E stánd ares de
Eflu entes
Le y A mb ien tal Bás ic a
Le y de Agu as
Resid uale s y
L .C.C.A.
Fuente: Kohata, 2008
7
Como se muestra en la Tabla 2, en la mayoría de los países, los criterios abarcan un área más amplia
que los estándares. En este sentido, este manual discute el procedimiento y los aspectos necesarios
para el establecimiento de criterios.
.
4. Procedimiento para el Establecimiento de Criterios
Esta sección presenta de forma breve el procedimiento para el establecimiento de criterios.
Aunque
se han considerado muchas propuestas para el establecimiento de los criterios, en este manual se
describen las dos partes más importantes, tanto la selección de los parámetros para los criterios, como
la determinación de las concentraciones para los parámetros.
4.1 Procedimiento General
La USEPA (2000), introduce el proceso para el desarrollo de criterios para los nutrientes de la
siguiente manera y como se muestra en la Figura 3.
1.
Identificar las necesidades y metas de calidad del agua para el manejo de los problemas del
enriquecimiento de nutrientes.
2.
Clasificar los ríos y corrientes, inicialmente por tipo y posteriormente por su estado trófico.
3.
Seleccionar las variables para el monitoreo de nutrientes.
4.
Diseñar un programa de muestreo para monitorear nutrientes y biomasa algal en los ríos y
corrientes.
5.
Recopilar datos y generar una base de datos.
6.
Analizar los datos.
7.
Desarrollar los criterios con base en las condiciones antecedentes y el análisis de datos.
8.
Instrumentar estrategias para el control de nutrientes.
9.
Monitorear la efectividad de las estrategias para el control de nutrientes y reevaluar la validez
de los criterios para nutrientes.
8
Identificar Metas
Clasificar Ríos
Seleccionar
Variables
Seleccionar
Parámetros
Diseñar Protocolo
de Muestreo
Crear Base
de Datos
Analizar Datos
Desarrollar Rangos Determinar
de los Criterios
Concentraciones
Implementar Criterios
de Nutrientes
MonitorearyyReevaluar
Reevaluar
Monitorear
Rangos
de
Criterios
Rangos de Criterios
Fuente: USEPA, 2000
Figura 3. Flujo para el Desarrollo de Criterios
El procedimiento propuesto por la USEPA se enfoca al criterio para nutrientes, considerando que
están cubiertos todos los procedimientos necesarios para el desarrollo de los criterios.
A pesar de que se han propuesto muchos métodos para establecer criterios, en este manual se
describen las dos partes más importantes, tanto para la selección de los parámetros de los criterios,
como la determinación de las concentraciones para los mismos, en los recuadros en color amarillo de
la Figura 3 (en la cual se utilizan las palabras ‘variables’ e ‘intervalos’).
9
Tema 3: Flujo para la Implementación del Proyecto
El Proyecto siguió el procedimiento que se muestra en el siguiente organigrama.
Los Resultados 1, 2 y 3 que se muestran en esta figura, son los resultados que se
esperan de este Proyecto.
- Resultado 1 (Capacidad para identificar los parámetros para los CCA en agua dulce) es
una habilidad necesaria para la CONAGUA para establecer los CCA con base en las
condiciones actuales. Es un indicador para el manejo del agua y las medidas contra la
contaminación.
- Resultado 2 (Capacidad para decidir las concentraciones máximas permisibles) es la
habilidad para decidir el valor práctico para cada parámetro de los criterios, con base
en las diferentes condiciones como son la toxicidad del parámetro, biota acuática en el
área de interés, tamaño de la población, uso de la tierra, efluentes industriales y su
cambio futuro.
- Resultado 3 (Análisis con suficiente confiabilidad) para asegurar la precisión científicamente
apropiada y práctica para apoyar los Resultados 1 y 2.
Resultado 1
Criterios
anteriores
RETC
Estado actual
del uso de
plaguicidas
Estudios nacionales
Análisis por
parámetro
Información por sustancia
Información de
las áreas piloto
Preselección
Técnica analítica
Control de calidad
Jerarquización
Evaluación del riesgo
Transferencia de
tecnología analítica
Decisión del borrador
de criterios
Determinación del
límite de detección
Confirmación de consistencia
en la precisión analítica
Estrategia por uso
Resultado 2
Resultado 3
¿Factibilidad?
POE
Cambio de prioridad
Si
Confirmación de consistencia en la
precisión analítica
,
Manual para la
Formulación de
Criterios
10
Propuesta de
nuevos criterios
4.2 Selección de los Parámetros para Criterios
Los parámetros son atributos medibles y se pueden utilizar para evaluar o predecir las condiciones de
la situación ambiental (USEPA, 2000). Estos parámetros (PPC: Parámetros Para Criterios), deben
ser representativos de la situación del área de interés, y principalmente en todo el país.
En este sentido, se requieren muchos datos para seleccionar los PPC.
También se pueden remitir a ejemplos y guías de otros países y de organizaciones internacionales.
Es necesario seleccionar los PPC que se relacionan con la salud humana, como en el caso de la
protección de las fuentes de abastecimiento de agua, desde el punto de vista de la evaluación de
riesgo.
Para utilizar el agua en la industria, agricultura, pesca, etc. No sólo es necesario considerar los
recursos hídricos y su ambiente, sino también el tipo de industria, su distribución, su desarrollo futuro,
etc.
11
Tema 4: Consideraciones para la Selección de los Parámetros en el
Proyecto
Después de efectuar la recopilación de datos, se utiliza el procedimiento que se describe a
continuación para establecer el papel de los CCA, considerando la situación del Proyecto.
a. Evaluación del método para seleccionar los PPC en el Borrador de Criterios (criterios
revisados en 2005, basados en los criterios antecedentes establecidos en 1989)
- Adecuación de la determinación de los PPC (protección de la salud humana, protección
de la vida acuática, usos de agua)
- ¿Es suficiente la información necesaria relacionada a los químicos de interés?
- ¿Se han considerado las diferencias de las propuestas para la evaluación de riesgo de
los diferentes países?
b. Recopilación de información acerca de las cuencas hidrológicas en México (incluyendo la
información del área piloto)
- Diferencias entre las descargas, sus volúmenes y el área del cuerpo de agua.
- Monitoreo de las concentraciones ambientales y sus cambios anuales
- Estimación del grado de exposición en el área del cuerpo de agua
c. Recopilación de información relacionada con la evaluación de la exposición
- Aplicación de las sustancias químicas de interés
- El proceso de las formas de exposición (agua de consumo, alimentos, contacto
primario, absorción)
- Concentración y grado de exposición
d. Selección del PPC y la CMP, con base en la evaluación de riesgo
- Relación entre el Nivel de Efecto Adverso No Observado (punto final) y la Ingesta
Diaria Tolerable (IDT) para los parámetros de interés usados en México.
- Método para definir la Concentración Máxima Permisible de los PPC seleccionados,
por medio de la evaluación de riesgo.
e. Selección del PPC y la CMP, desde el punto de vista de la protección de la vida acuática
- Selección y priorización de los PPC usando datos ambientales de México
- Determinación de la CMP utilizando bases de datos de toxicidad
f. Evaluación de la CMP desde el punto de vista del límite analítico de cuantificación
- Relación entre el Límite de Cuantificación Instrumental (IQL) y el Límite de
Cuantificación Experimental (EQL)
12
4.3 Determinación de las Concentraciones
Las concentraciones de los PPC, generalmente son las Concentraciones Máximas Permisibles (CMP),
que se refieren a las concentraciones más altas permitidas en el medio ambiente.
Se consideran tres métodos para la determinación de las CMP, desde los puntos de vista analítico,
toxicológico y de evaluación de riesgo.
La relación entre los tres métodos se muestra en la Figura 4.
Desde los puntos de vista de Evaluación de Riesgo y Toxicológico, se utilizan los datos o la base de
datos existentes para determinar las CMP, y ocasionalmente se realizan pruebas experimentales,
mientras que para el método analítico, la CMP se obtiene con base en las condiciones analíticas, como
son los limites de cuantificación.
Pruebas
Datos
Base de Datos
Experimentales
Evaluación
de Riesgo
Toxicología
Análisis
Químico
CMP
Figura 4. Relación de los Métodos para la Determinación de las CMP
Los detalles para estos tres métodos se describen en la Sección 7.
También es importante la determinación de las CMP referidas a los niveles técnicos de las
instalaciones de las plantas de tratamiento de aguas o instalaciones para el tratamiento de desechos
industriales, el grado de cobertura, tendencia de los estándares de los efluentes y el reforzamiento de
la legislación.
En las siguientes secciones, se describen varios aspectos para la selección de los PPC desde diversos
puntos de vista.
13
5. Categorización de los Criterios
La Tabla 3 resume los criterios/estándares de la calidad del agua para los usos del agua en varios
países. Todos los países que se muestran en la Tabla 3, le dan prioridad a los usos como fuente de
abastecimiento de agua potable, agricultura y protección de la vida acuática/salud humana.
Tabla 3. Usos de Agua para los Criterios/Estándares de la Calidad del Agua en Otros Países
Num.
de
Usos
Usos de Agua (Referidos en la Nota de pie de página)
1
2
3
4
5
6
7
8
x
x
El Proyecto
3
x
x
(x)
México (1989)
5
x
x
x
x
OMS
8
x
x
x
x
Canadá
5
x
Unión Europea
4
x
EPA
6
x
x
Australia y Nueva Zelanda
4
x
x
x
Alemania
5
x
x
x
x
Japón
8
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
Nota: Usos de Agua:
1.
Fuente de Abastecimiento de Agua potable
2.
Riego
3.
Pecuario
4.
Uso recreativo
5.
Uso ambiental amigable
6.
Protección de la vida acuática, vida silvestre, salud humana
7.
Pesca comercial y deportiva/acuacultura
8.
Materia suspendida como partículas y sedimentos (sedimentos para mejoramiento de suelos)
9.
Uso industrial
14
10
x
x
10. Otros
9
x
x
Tema 5: Categoría en el Proyecto
Con base en la realidad de la situación ambiental del agua en México, el sistema
de inspección, etc., se decidió la categorización de los criterios como se muestra
en la siguiente figura.
Característicamente, la categoría ‘Salud humana’ abarca todas las categorías.
CCA
Salud Humana
Riego Agrícola,
Fuente de
Protección de la
Pecuario y
Abastecimiento
Vida Acuática
Acuacultura
de Agua Potable
6. Información Necesaria /Consideraciones para Establecer los Criterios
Esta sección contiene la información necesaria y los aspectos que se tomaron en cuenta para
establecer los CCA para cada uno de los usos de agua.
6.1
Uso público / Fuente de Abastecimiento de Agua
Esta categoría se se refiere básicamente al criterio de calidad del agua para el cuerpo de agua (lago,
embalse, río, etc).
Esta categoría se aplica al agua cruda o al agua que es tratada antes de ser potabilizada para
distribuirse en la red de agua potable. Se refiere básicamente al criterio de calidad del agua para
fuente de abastecimiento.
Se incluyen parámetros como las características microbiológicas (p. ej.: microorganismos, organismos
patógenos), compuestos tóxicos y los parámetros que afectan el sabor y olor del agua (p. ej.: fenoles),
los parámetros con un efecto indirecto sobre la calidad de agua (p. ej.: color, amonio), y las sustancias
orgánicas e inorgánicas.
15
6.2
Riego
Es muy importante la calidad del agua para el uso en riego, ya que si ésta no presenta los criterios
adecuados, se pueden presentar efectos negativos en los cultivos, suelo, salud humana y hasta en el
mismo recurso hídrico.
Existe la posibilidad de contaminar el medio ambiente cuando el agua que es usada para riego
agrícola contiene sustancias contaminantes, los cuales pueden llegar al agua subterránea por
infiltración, al acumularse en los cultivos y eventualmente llegan a los seres humanos, a través de la
cadena alimenticia.
El agua, de forma natural, contiene iones, sales disueltas y microorganismos, los cuales si se presentan
en altas concentraciones, pueden provocar, entre otros, los siguientes efectos negativos:
-
El sodio afecta la estructura del suelo y reduce la velocidad de movimiento del agua en el suelo.
-
Los elementos traza fitotóxicos como el boro, metales pesados y plaguicidas, pueden afectar el
crecimiento de las plantas.
La información detallada sobre los efectos negativos de cada uno de los CCA, se pueden consultar en
las referencias disponibles en la USEPA, OMS, Sudáfrica y Australia-Nueva Zelanda. (Ver Tabla 4)
Tabla 4. Aspectos claves referentes a los Efectos de la Calidad del Agua de Riego Agrícola
en Suelos, Cultivos y Recursos Hídricos
Elemento
Efecto
Suelo
Salinización de la zona de crecimiento radicular
Inestabilidad de la estructura del suelo
Acumulación de contaminantes en el suelo
Alteración y modificación de la biota del suelo
Transferencia de contaminantes a los cultivos y pastizales
Cultivo
Disminución del rendimiento
Calidad del producto
Tolerancia a las sales
Daño foliar
Absorción de sustancias toxicas en la producción para consumo
Contaminación por patógenos
Recurso
Irrigación profunda y lixiviado por debajo de la zona radicular
Hídrico
Movimiento de sales, nutrientes y contaminantes hacia las aguas subterráneas y
superficiales
Otros Factores
Cantidad y periodicidad de las lluvias
16
de importancia
Propiedades del suelo
Especies de cultivos y pastizales y sus opciones de manejo
Tipo de terreno
Profundidad y calidad de las aguas subterráneas
Fuente: Guías de Australia y Nueva Zelanda, 2000
La idea básica de los criterios para riego agrícola, es mantener la productividad de la tierra agrícola
irrigada y los recursos hídricos asociados, de acuerdo a los principios para la protección de la salud
humana.
Se recomienda una alta calidad del agua para el uso de riego agrícola, según las Guías de la OMS,
Australia/Nueva Zelanda. Sin embargo, en algunos países, el agua de desechos industriales sin
tratamiento, se usa para riego. Estas incluyen principalmente elementos tóxicos como arsénico,
cadmio, cromo, cobre, plomo, mercurio, zinc, etc., que afectan a los humanos. Los organismos
patógenos (micro o macro) también son motivo de preocupación.
En este caso, la OMS sugiere referirse a las guías para aguas de desecho.
Los criterios establecidos por organizaciones internacionales y países como la FAO, USDA, EPA,
Canadá, Sudáfrica, Unión Europea y de Australia/Nueva Zelanda para el riego agrícola, incluyen el
aprovechamiento de fuentes de abastecimiento con una alta calidad del agua, por lo que se considera
tomar como base dichas referencias para el establecimiento de los CCA para riego agrícola. Ahora
bien, en algunos países, las fuentes de abastecimiento para riego agrícola, presentan niveles altos de
contaminación, que es causada por las descargas de aguas residuales crudas municipales e industriales.
Esto significa que en estas aguas se presentan altas concentraciones de materia orgánica, nutrientes,
organismos patógenos, así como elementos tóxicos como el arsénico, cadmio, cromo, cobre, plomo,
mercurio, zinc, etc., que afectan a los suelos, los cultivos, los recursos hídricos y al ser humano, por lo
que debe ser considerada su inclusión en los CCA. En este caso, se recomienda referirse a las guías
establecidas por la EPA, FAO, OMS, Australia-Nueva Zelanda, para el reuso de las aguas residuales
tratadas.
El riego con aguas residuales causa un impacto negativo en la velocidad de crecimiento de los
cultivos producidos (FAO).
Estos son:
-
Acumulación de sustancias como sales, que causan daño a la estructura del suelo.
-
Los sólidos disueltos (SDT) en las aguas de riego causan disminución del desarrollo vegetal
debido al incremento en la presión osmótica.
17
-
La concentración alta de iones en aguas de riego interfiere con los procesos metabólicos
durante el crecimiento de las plantas.
La FAO especifica niveles umbrales de metales traza para la producción de cosechas
6.3
Uso Pecuario
Es esencial una buena calidad del agua para la producción exitosa de ganado y otros animales de
crianza. Una calidad baja en el agua puede reducir la producción de animales y perjudicar su fertilidad
y en casos extremos, los animales pueden morir.
Ocasionalmente, algunas sustancias contenidas en el agua para uso pecuario pueden ser transmitidas a
los humanos.
El objetivo de los criterios para el agua de uso pecuario es incluir las características biológicas,
químicas y radiológicas que pueden afectar la salud de los animales y humanos.
6.4
Uso Recreativo
Esta categoría se aplica principalmente al agua usada para natación y otros deportes acuáticos. La
prioridad de esta categoría es proteger la salud humana al prevenir la contaminación del agua con
materia fecal o con microorganismos, debido a que puede causar enfermedades estomacales,
infecciones de oídos, ojos y piel. Por lo tanto, en este criterio se consideran los coliformes fecales,
patógenos y las especies de algas dañinas como algunas algas azul-verdes.
También se deberán considerar las características físicas y químicas como pH, temperatura y
químicos tóxicos.
6.5
Uso Ambiental Amigable
La idea básica de esta categoría es la protección de las propiedades estéticas del agua que puede ser
utilizada en instalaciones como fuentes, parques, en riego de áreas verdes urbanas.
Los parámetros para esta categoría son los aspectos visuales y sensoriales como el color del agua,
libre de aceite flotante o líquidos inmiscibles, residuos flotantes, organismos dañinos (crecimiento
excesivo de plantas acuáticas, películas de fitoplancton, tapetes de algas y hongos de aguas residuales),
la turbiedad excesiva y los olores ofensivos.
6.6
Protección de la Vida Acuática, Vida Silvestre, Salud Humana
18
La vida acuática se define como los animales, plantas y microorganismos que viven en el agua. Éstos
son afectados directamente por los cambios en el ambiente acuático.
La protección de la vida silvestre y de la salud humana se basa en aspectos similares, es decir,
protegerlos de un posible contacto directo con agua contaminada o evitar consumir directamente el
agua contaminada.
Se deberán considerar los parámetros físicos, químicos y biológicos para esta categoría.
También se debe considerar el efecto por la exposición y las rutas de las sustancias. Se deberán
consultar estudios de toxicidad y ocasionalmente, se deberán realizar pruebas de toxicidad.
6.7
Pesca Comercial y Recreativa / Acuacultura
En esta categoría se incluyen la bioacumulación y biomagnificación de sustancias, que afectan la
salud humana a través de la cadena alimenticia.
La calidad del agua pobre resulta en la pérdida de la producción de especies de cultivo y una pésima
calidad de los bienes producidos.
Dependiendo de las especies de interés, pueden ser necesarias consideraciones especiales, ya que la
capacidad de resistencia a ciertas sustancias es diferente en cada especie.
Como los datos de toxicidad y de tolerancia no están disponibles para todas las especies de interés, se
seleccionaron especies representativas de cada grupo para evaluar las concentraciones máximas
permisibles (peces con aleta, moluscos y crustáceos).
6.8
Materia Suspendida como Partículas y Sedimentos
En algunos países se especifica esta categoría, debido a que el sedimento dragado de los cuerpos de
agua se utiliza para el mejoramiento de los suelos y para ser aplicado en tierras de cultivo. También se
considera la protección de los organismos que viven de/en estos sedimentos. Los contaminantes
persistentes se acumulan y se biomagnifican en los sedimentos a través de la cadena alimenticia
acuática, con concentraciones mayores en peces y en aves que se alimentan de peces.
Esta categoría todavía no alcanza una etapa avanzada y sólo están disponibles unos cuantos criterios.
6.9
Aguas Industriales
Esta categoría se considera principalmente para plantas industriales. El agua ambiental, que es
utilizada para estas instalaciones, no deberá dañar la planta, como sería la degradación de las tuberías
19
de agua, taponamiento en los filtros de agua, etc. el florecimiento de fitoplancton es con frecuencia el
origen de los taponamientos en los filtros de agua.
En este sentido, en esta categoría se consideran los parámetros como pH, sólidos suspendidos,
Nitrógeno Total y Fósforo Total.
6.10 Otros
Además de los aspectos descritos anteriormente, se debe recopilar la siguiente información para cubrir
todas las consideraciones necesarias para el establecimiento de los criterios.

Tipos, cantidades estimadas utilizadas, cantidades de producción e importación de plaguicidas y
herbicidas utilizados en la actualidad.

Tipos, cantidad estimada utilizada de plaguicidas y herbicidas utilizados en el pasado.

Tipos, cantidad estimada utilizada en plaguicidas y herbicidas persistentes.

Mediciones en el agua ambiental de las concentraciones de plaguicidas y herbicidas mencionados
anteriormente.

Se debe referenciar la información antecedente de los plaguicidas y herbicidas cuando se
seleccionen los PPC después de priorizarlos por su conducta en el ambiente, su influencia en
salud humana, y por su ecotoxicidad.

Los factores industriales como el tipo de industria, características, planes a futuro y
concentraciones de sustancias en las descargas.

Factores en el tratamiento del agua como la capacidad y método de tratamiento.

Factores en el análisis químico como capacidad de equipamiento.

Factores administrativos como la regulación, inspección y guías.

Información sobre toxicidad y resultados de encuestas epidemiológicas sobre sustancias químicas
de organizaciones internacionales y los principales países que protegen el medio ambiente.

Lineamientos, estándares y criterios recientes de organizaciones internacionales y de los
principales países que protegen el medio ambiente.

Factores sociales como población, principales industrias y planes a futuro.

Estadísticas de agua como volumen de agua utilizada.

Calidad ambiental del agua, resultados de monitoreo.

Fauna y flora acuáticas, especies comerciales y en peligro.

Estado actual de la violación de criterios/estándares.
7.
Consideración de Varios Puntos de Vista para el Establecimiento de Criterios
20
Con base en las consideraciones, datos e información anotados en la sección anterior, se seleccionaron
los parámetros para los criterios y se determinaron sus concentraciones.
Esta sección trata sobre los procedimientos desde varios puntos de vista.
Los procedimientos necesarios verificados se enumeran en el Apéndice 1.
7.1
Emisiones Industriales
(1) Descargas
Se
consideran
varios
tipos
de
descargas de agua en el ambiente,
como se describe a continuación.
a. Aguas residuales municipales
Tema 6: Regulación de las
aguas residuales en México
El sistema de alcantarillado recibe
Todas las poblaciones mayores a 2,501
descargas de casas, restaurantes y
habitantes deberán cumplir con la
hoteles.
NOM-001-
Éstas
usualmente
SEMARNAT-1996,
que
contienen sustancias relacionadas
regula la calidad del agua de las
con ambientes vivos como DBO,
descargas a través de plantas de
DQO,
suspendidos,
tratamiento, a partir del 1ro de enero del
nitrógeno, fósforo, coliformes, etc.
2010, y las poblaciones con menos de
sólidos
b. Aguas residuales industriales
Se refiere a descargas de fábricas.
2,500
habitantes,
no
tienen
que
cumplirla.
Los efluentes industriales deben
ser tratados antes de ser descargados al ambiente, porque pueden contener no solamente
parámetros que afectan los ambientes vivos, sino también parámetros que afectan la salud
humana, como son los metales pesados y compuestos orgánicos.
c. Aguas residuales de ganadería
Las instalaciones ganaderas también descargan aguas de desecho. Éstas contienen heces y
orina del ganado, así como residuos de alimentos.
d. Agua de drenaje natural
El agua de drenaje natural incluye la precipitación, escurrimientos de aguas pluviales del área
urbana, de terrenos de cultivos y de bosques. El agua de drenaje natural incluye algunos
contaminantes.
(2) Importancia del tratamiento
En general, lo ideal es que el agua sea tratada antes de ser descargada.
21
El agua de desecho de casas, hoteles y restaurantes en áreas urbanas, generalmente es
recolectada mediante sistemas de alcantarillado y es conducida a instalaciones administradas por
el municipio.
Se usan tanques sépticos o sistemas individuales de tratamiento en áreas rurales y poco pobladas y
esta instalación usualmente está regulada.
Se espera que los efluentes de las fábricas sean tratados
antes de ser descargados y sean regulados. Sin embargo, a
efluentes industriales generalmente es mayor porque
Tema 7:
Porcentaje de
cobertura en
México
contiene muchos contaminantes como metales pesados,
La recolección de las
compuestos orgánicos y el volumen de descarga es grande.
aguas residuales
El reconocimiento de la situación actual de los efluentes
municipales generadas a
industriales
través de sistemas de
veces los efluentes son descargados sin tratamiento debido
a problemas financieros en las instalaciones y al
insuficiente sistema legal. El impacto ambiental por los
y la importancia
del
tratamiento, son
fundamentales para establecer los criterios de calidad del
alcantarillado es del 85%,
agua.
mientras que el
Es muy importante determinar los CCA considerando la
tecnología para el tratamiento de aguas de desecho. El
mejoramiento de la tecnología para el tratamiento de aguas
influye directamente en el agua ambiental. Mientras más
avanzada sea la tecnología para el tratamiento de aguas,
como es el intercambio iónico, membranas semipermeables,
nano-filtración o por un agente absorbente particular, que
tratamiento de las aguas
residuales municipales es
del 32.6%. Para el caso
de las aguas industriales
generadas, se trata el
15.8% (188.7 m3/seg)
(datos de 2007).
son de alto costo, más se mejora la situación ambiental.
Esto significa que las industrias deben tener una mayor responsabilidad fiscal. Por otro lado,
también es necesario considerar la protección de las industrias. Las aguas industriales de desecho
deben de ser tratadas con un menor costo que no influya drásticamente el manejo de las fábricas.
Desde este punto de vista, las CMP de algunos PPC tendrán que establecerse como valores
tentativos, considerando el balance entre la situación tecnológica del tratamiento de aguas y la
situación ambiental. En ese caso, las CMP de los parámetros deberán ser revisadas
periódicamente (de preferencia cada 5 años) considerando el mejoramiento de la tecnología para
el tratamiento de aguas y la situación ambiental, con base en monitoreos regulares.
(3) Selección de los parámetros y determinación de los valores de los criterios
22
Si existen estándares o regulaciones para los efluentes industriales, deberán ser evaluados y se
debe considerar la relación entre la regulación/estándar y los CCA antes de iniciar la selección de
los PPC.
Tema 8: Estándares en Japón
La concentración del estándar ambiental del agua en Japón está establecida
como 1/10 del estándar de las descargas industriales, considerando la
velocidad de disolución del agua ambiental y con base en los datos de
monitoreos prolongados.
Para la selección de parámetros se considera lo siguiente:
a. Selección de parámetros
1) Criterios para la conservación de ambientes vivos
◆ Parámetros para la conservación de los recursos vivos
El drenaje de ambientes vivos incluye desagües urbanos y efluentes de tanques sépticos.
Se anotan a continuación los parámetros para la conservación de aguas de ambientes
vivos.
pH, DBO, DQO, Sólidos Suspendidos, Oxígeno Disuelto, extracto de N hexano,
bacterias Coliforme, N-T, P-T
◆ DBO y DQO como criterios de calidad del agua ambiental
Los materiales orgánicos no son siempre tóxicos para el ambiente acuático. Si el cuerpo
de agua tiene suficiente oxígeno disuelto, los materiales orgánicos se descomponen en
productos finales, agua o gas de dióxido de carbono, los cuales son materiales inofensivos
en general (Aunque algunas veces se pueden convertir en materiales dañinos). Pero el
exceso de materiales orgánicos consume mucho más oxígeno disuelto para su
descomposición, lo que genera un ambiente anaeróbico en el agua. Se producen
sustancias dañinas como el gas metano o sulfuro de hidrógeno, que no contienen oxígeno
en sus moléculas. En estas condiciones, se define la contaminación del agua, por lo que se
recomienda aplicar la DBO como un parámetro de criterio ambiental del agua, para
indicar el nivel de oxígeno disuelto, mientras la DQO se aplica a lagos con base en el
siguiente razonamiento.
La velocidad del flujo del agua en lagos y mares es lenta, hay plancton y algas en
23
suspensión, los cuales consumen oxígeno disuelto. Por lo tanto, es mejor aplicar la DQO,
la cual utiliza la descomposición química de materiales orgánicos por oxidación.
2) Parámetros para la protección de la salud humana
◆
Los parámetros recomendados para la protección de la salud humana son.
Cadmio, Cianógenos, compuestos orgánicos de Fósforo, Plomo, Cromo, Cromo
hexavalente, Arsénico, Mercurio y sus compuestos, compuestos de alquil mercurio,
PCBs, Disolventes orgánicos, Plaguicidas
b. Determinación de los valores para el criterio
Es muy importante calcular el balance del agua en cada cuenca hidrológica. La
disponibilidad de los recursos hídricos se refiere a la cantidad total de agua superficial y de
agua subterránea en cada cuenca. Se calcula de la siguiente manera:
Cantidad de agua (superficie + suelo) = Precipitación Total – Cantidad de evaporación =
Disponibilidad de recursos hídricos
(5.1)
Por otra parte, se debe estimar la cantidad total de agua descargada en cada cuenca. (Ver
Sección 7.1 (1) para los detalles del agua descargada).
La disponibilidad de los recursos hídricos (A), la cantidad de descarga (D), el valor estándar
del efluente (S) y el valor del criterio ambiental del agua (V) tienen una relación transversal
en la misma cuenca como se muestra en la siguiente ecuación.
V/S≅D/A
(5.2)
El flujo de agua, como los ríos, tiene la función de auto-purificación. Pero es muy difícil
calcular la función de auto-purificación en cada cuenca, porque cada una tiene una situación
ambiental diferente. Por consiguiente, en esta ecuación se considera la función de
auto-purificación de cada río.
(4) Aspectos estratégicos
Para el mejoramiento más efectivo del ambiente acuático, se consideran las siguientes
estrategias de manejo.
a. Revisión de los CCA
Se deben revisar los criterios regularmente (idealmente, cada 5 años), con base en los datos
de monitoreo y entendimiento de la situación actual.
b. Revisión de los estándares para efluentes
Como los CCA deben de estar estrechamente relacionados a los estándares para efluentes,
24
se debe incluir la revisión de estándares para efluentes dentro de la revisión de los CCA.
c. Sistema de inspección para efluentes industriales
Cuando un fabricante viola la regulación del efluente, es común que pague una multa. Se
deberían considerar penas adicionales alternativas, como la suspensión de las descargas de
las aguas de desecho, clausurar el negocio o inclusive penas judiciales.
d. Promover la construcción/mejoramiento de las plantas de tratamiento de aguas residuales
La cobertura del tratamiento de desechos debe ser cercana a la cobertura de los conductos
conectados al alcantarillado, con objeto de mejorar el ambiente acuático. De lo contrario, se
continuará descargando el agua sin tratamiento alguno. Instalar conductos de alcantarillado
sin conexión a las plantas de tratamiento, únicamente continuará degradando las aguas
ambientales.
e. Mejoramiento de la calidad de las aguas tratadas
Deben ser revisados los procesos de tratamiento existentes, para contribuir a la mejora del
ambiente acuático. Como alternativa, se recomienda aumentar las plantas de tratamiento
existentes para sumar nuevas plantas de tratamiento.
7.2
Sustancias Tóxicas
(1) Introducción
Para prevenir los efectos negativos causados por las sustancias potencialmente peligrosas para la
salud humana y el ecosistema, es importante evaluar cuantitativamente el riesgo ambiental de
éstas. El primer paso en la evaluación de riesgo, es la identificación del peligro, es por esto que
cuando se establece un caso de contaminación del agua por la presencia de sustancias peligrosas,
se debe identificar el grado de toxicidad de las sustancias químicas para la salud humana y al
ecosistema, como se describe más adelante.
(2) Evaluación de la toxicidad con respecto a la protección de la salud humana
La evaluación de toxicidad incluye la determinación de los efectos negativos a la salud, que
podrían ser causados por la exposición a ciertas sustancias químicas. Para esto, se obtienen los
datos de toxicidad para cada substancia química de interés, los cuales muestran el nivel potencial
en el que podrían empezar a ocurrir los efectos dañinos.
a.
Identificación del peligro
25
La identificación del peligro conlleva a definir los tipos de efectos adversos a la salud que
pueden ser causados por la exposición a ciertas sustancias en cuestión, a través de la
caracterización de la calidad y peso de la evidencia que apoya esta identificación.
b.
Evaluación de la dosis - respuesta
La relación dosis - respuesta describe la correlación entre la probabilidad y la severidad de
los efectos adversos a la salud (respuestas) y la cantidad y condiciones de exposición a una
sustancia tóxica (dosis suministrada).
Para juzgar el nivel del riesgo de las sustancias involucradas y determinar las CMP de los
PPC para los CCA, deberá obtenerse información, a través de la evaluación de la
dosis-respuesta, como la IDT (Ingesta Diaria Tolerable) o el NOAEL (Nivel en donde no se
observan efectos adversos) y el LOAEL (Nivel mínimo en donde se observan efectos
adversos) para los umbrales de las sustancias químicas y el factor potencial de cáncer para
las sustancias químicas sin umbral, como se describe en la Sección 7.2(2).
(3)
Información de toxicidad
Con objeto de evaluar la toxicidad y el riesgo que permite priorizar una sustancia y obtener las
CMP de los PPC, se deberá resumir la siguiente información o sus datos de toxicidad. La Tabla 5
ejemplifica el contenido de una ficha técnica. Toda la información necesaria para la evaluación de
riesgo debe mantenerse en una base de datos y se recomienda actualizarla regularmente.
Tabla 5. Contenido de una Ficha Técnica para la Evaluación del Riesgo
1
Descripción General
Número de CAS, Fórmula, Propiedades físico-químicas,
Principales usos, Producción y consumo, Impacto ambiental
2
Métodos analíticos con límites de cuantificación/detección
3
Revisión toxicológica
4
Niveles ambientales y exposición humana
5
Niveles de monitoreo en las cuencas hidrológicas de
México
6
Criterios y valores guías
6.1
Criterios, estándares y guías nacionales
6.2
OMS, USEPA, Unión Europea, Japón
7
Obtención de las CMP y grupos prioritarios en México
8
Referencias
26
Tema 9: Ejemplo de una Ficha Técnica
En este proyecto, se preparó la tabla del Apéndice 3 (Cadmio), como una Ficha
Técnica para facilitar el acceso a la fuente de datos para la evaluación de riesgo.
La recolección de la información sobre toxicidad, se debe llevar a cabo mediante una búsqueda
bibliográfica. Para información confiable sobre toxicidad en la salud humana, se deberán revisar
regularmente los siguientes sitios Web. Se deberá tener en mente que las CMP de los PPC para la
protección de la salud humana, se determinan con base en la toxicidad crónica.
 OMS: Riesgos químicos en agua para consumo
http://www.who.int/water_sanitation_health/dwq/chemicals/en/index.html
 Agencia Internacional para la Investigación sobre el Cáncer (IARC, International
Agency for Research on Cancer)
http://monographs.iarc.fr/ENG/Classification/index.php
 USEPA: Sistema Integrado de Información sobre Riesgo (IRIS, Integrated Risk
Information System)
http://cfpub.epa.gov/ncea/iris/index.cfm
7.3
(1)
Evaluación de Riesgo
Evaluación de riesgo
Se utiliza la evaluación del riesgo para caracterizar la naturaleza y la magnitud de los riesgos a la
salud humana y los receptores ecológicos de los contaminantes químicos y otros estresores en el
ambiente. La Figura 5 muestra un diagrama general de la evaluación de riesgo.
La información obtenida de la evaluación riesgo, se puede utilizar para seleccionar los parámetros
de los criterios de calidad del agua y sus concentraciones máximas permisibles.
Tanto en esta como en las secciones posteriores, se describen los procedimientos y métodos para
la evaluación de riesgo a la salud humana y la evaluación de riesgo ecológico.
27
Monitoreo
Ambiental
Prueba Toxicidad
(Dosis-respuesta)
Información y
Normativas
Evaluación de
Toxicidad
Emisión y
Fuente (RETC)
Concentración
Ambiental
Estimación de la dosis de
exposición por productos
Estimación de la exposición al
ambiente y a seres humanos
Evaluación de
Exposición
Evaluación de riesgo
inicial(Juicio de riesgo)
Evaluación de riesgo
detallada
Figura 5. Flujo de la Evaluación del Riesgo
(2)
Procedimiento de evaluación de riesgo para la selección de los PPC de los CCA y
determinación de las CMP.
El procedimiento de evaluación de riesgo para la selección de los Parámetros para los Criterios
(PPC) de la Calidad del Agua (CCA) y la determinación de sus concentraciones máximas
permisibles (CMP), se representa en la Figura 6. En una evaluación toxicológica, se obtienen los
datos de la toxicidad de las sustancias de interés, por ejemplo, la relación dosis-respuesta. En una
evaluación de exposición, se calcula la exposición de los seres humanos y de la vida acuática a las
sustancias tóxicas, con base en la concentración ambiental de estas sustancias tóxicas en el cuerpo
de agua. La evaluación de riesgo involucra la integración de la exposición y la evaluación de
toxicidad.
En la etapa inicial de la evaluación de riesgo, se seleccionan y priorizan los parámetros para los
criterios, considerando:
•
El nivel de riesgo tóxico de los contaminantes químicos, por ejemplo, su potencial
carcinogénico;
•
Las sustancias que por sus características físico-químicas y su distribución ambiental se
consideran una preocupación internacional, por ejemplo, COPs, y
•
Las circunstancias geofísicas y socio-económicas del país.
28
Evaluación de la Toxicidad
1. Integración de la lista de los PPC
2. Recopilación de información sobre toxicidad y datos epidemiológicos de PPC
Evaluación de la Exposición
3. Recopilación de información sobre datos de monitoreo a nivel nacional
4. Recopilación de información sobre emisiones y fuentes
5. Estimación de exposición humana y sus rutas
Caracterización del Riesgo/Juicio
6. Un barrrido combinando toxicidad y la evaluación de la exposición, para
seleccionar la prioridad de los contaminantes tóxicos en el país
Desarrollar las CMP de los PPC para la protección de la salud humana
7. Revisión de los métodos de evaluación de riesgo
8. Obtención de las CMP de los PPC para la protección de la salud humana
Figura 6. Procedimiento de la Evaluación del Riesgo para la Determinación de las CMP de
los PPC
(3)
Desarrollo de la lista de los PPC para los CCA
La OMS genera normas internacionales sobre la calidad del agua y la salud humana en forma de
guías que son utilizadas como base para el establecimiento de regulaciones y estándares.
Los lineamientos de la OMS para la calidad del agua para beber se mantienen actualizadas a
través de revisiones periódicas.

Revisar: http://www.who.int/water_sanitation_health/gdwqrevision/en/index.html
Por lo tanto, la selección de algunos de los PPC de los CCA coinciden con las guías de la OMS
para los criterios de agua potable. Como se muestra en la Figura 7, se debe comparar la tabla
tentativa con los criterios de otras naciones, como los publicados por la USEPA y la Unión
Europea e introducir los parámetros que fueran necesarios.
29
Asimismo, los parámetros deben ser comparados con las normas nacionales existentes relativas al
agua1. Considerar también los parámetros más frecuentemente publicados en el RETC (Registro
de Emisiones y Transferencia de Contaminantes)2 y deben ser omitidos de la lista de los PPC los
plaguicidas y otras sustancias químicas peligrosas que no han sido utilizados por mucho tiempo
en el país.
Como se anotó en la Sección 7.2, la información relacionada con la evaluación de la toxicidad, se
debe utilizar para desarrollar la lista de PPC de los CCA. Se debe documentar como referencia la
información de toxicidad, como la relación de dosis-respuesta para los parámetros propuestos.
Tabla de químicos de la OMS: Significado sanitario en el agua potable
Comparación de los CCA con varios países
Verificar si los parámetros de las NOMs están en la lista
Verificar si los parámetros en el RETC (descargas en
cuerpos de agua) aparecen en la lista
Eliminar plaguicidas que no son utilizados en el país
PPC tentativos para la protección de la salud humana
Figura 7. Procedimiento de Evaluación de Riesgo para la Determinación de las CMP para
los PPC
(4) Evaluación de la exposición
El propósito de la evaluación de la exposición es estimar la exposición total a una sustancia de
interés. Se describe un ejemplo de la exposición humana en la Tabla 6.
Para calcular la exposición, se debe recopilar la siguiente información.
a.
Datos del monitoreo sobre la calidad ambiental del agua
Son necesarios los datos de monitoreo para verificar el nivel de contaminación y calcular su
exposición. Cuando los datos del monitoreo a nivel nacional sean insuficientes, se puede
utilizar la información de cualquier campaña de monitoreo3.
1
NOM-127-SSA1-1994 y NOM-001-ECOL-1996. Ver el Recuadro A en el caso de México.
2
RETC (Registro de Emisiones y Transferencia de Contaminantes) en México.
3
Se han realizado Estudios de Clasificación en cuerpos de agua específicos para 17 cuerpos de
agua.
30
b.
Sustancias registradas en el RETC
Cuando hacen falta datos del monitoreo, se puede calcular la concentración ambiental
mediante los datos de emisión y descarga reportados en el RETC.
c.
Criterios para la calidad ambiental y seguridad en los alimentos
Los parámetros y sus límites permisibles deben ser revisados para armonizar la estrategia
para la administración integral de vertientes. Dado que hay varias rutas de exposición, como
se muestra en la Tabla 6, se deben considerar los criterios relevantes a la exposición humana
que se refieren al control de residuos tóxicos en alimentos.
d.
Plaguicidas
Cuando los datos del monitoreo de plaguicidas en algún cuerpo de agua específico son
insuficientes, tomando en cuenta su biodisponibilidad y biodegradación se pueden calcular
las concentraciones ambientales utilizando el consumo actual de plaguicidas.
Es mejor revisar las NOMs y las regulaciones relacionadas con la prohibición y limitación
del uso de los plaguicidas en el país.
La Tabla 6 muestra el cálculo de la exposición total, que se obtiene multiplicando la
concentración por el consumo y sumando las exposiciones de todas las rutas.
Tabla 6 . Estimación de la Exposición Total
Concentración
Agua de la llave
c (μg/L)
Tipo de
Exposición
Consumo
Aire
c (μg/m3)
Inhalación
15m3/día
Suelo
c (μg/g)
Ingesta
Alimentos
c (μg/g)
Consumo
0.15 g/día
Pescado:
120 g/día (Japón)
17.5 g/día (EUA)
Exposición total
(μg/día/kg)
Cantidad
(Ejemplo de Japón)
2 L/día
∑(Concentración * Cantidad) /Peso corporal
(5) Cálculo del riesgo
El cálculo del riesgo simplificado compara la exposición humana estimada (EHE) con la Ingesta
Diaria Tolerable (IDT). La IDT se calcula a partir de la evaluación de la toxicidad, como se
describe en la Sección 7.2 (7).
La exposición humana estimada se calcula de la evaluación de la exposición total como ya se
anotó anteriormente. Si la EHE es mayor que la IDT, como se esquematiza en la Figura 8,
31
entonces es necesario implementar medidas de control para reducir el riesgo. Si ambos valores
fueran muy cercanos, se recomienda establecer un límite permisible y mantener un monitoreo. Por
otra parte, cuando la exposición humana estimada es mucho más baja que la IDT, prácticamente
hay riesgo tolerable en ese momento.
Cálculo de Riesgo
Comparación
Exposición
estimada en seres
humanos ∑ (suma)
Ingesta Diaria
Tolerable
Figura 8. Cálculo de Riesgo
(6) Prioridad de clasificación con base en el cálculo del riesgo
Los PPC de los CCA para la salud humana, se pueden clasificar en cuatro grupos, basados en la
prioridad en vista del medio ambiente del país de la siguiente manera:
a.
Prioridad 1: PPC previos que deben ser controlados
Sustancias con un nivel de riesgo más alto observado en cuerpos de agua. Se deben incluir
las sustancias tóxicas reconocidas internacionalmente, como los COPs y nuevos COPs.
b.
Prioridad 2: los PPC que deben ser monitoreados
Sustancias que observan un nivel de riesgo en cuerpos de agua.
c.
Prioridad 3: PPC que deben ser medidos
Sustancias que actualmente no exceden el nivel de riesgo, pero que deben ser medidas.
d.
Otros: PPC que no es posible evaluar actualmente
Los datos de toxicidad no están disponibles todavía, pero deben ser verificados regularmente
para obtener información nueva.
El procedimiento para la clasificación se explica después del punto “(7) Cálculo de las CMP de
los PPC para la protección de la salud humana”, debido a que para su obtención, se utiliza la
terminología e información de la evaluación de riesgo.
(7) Cálculo de las CMP de los PPC para la protección de la salud humana
32
De acuerdo a la forma de actuar de las substancias tóxicas, su efecto se agrupa en una de las dos
categorías para el cálculo de las correspondientes CMP.
◆ Efectos tóxicos con Umbral químico
◆ Efectos tóxicos sin umbral químico, sustancias químicas sin umbral (principalmente
carcinógenos genotóxicos).
De acuerdo a la OMS (2008), al obtener las CMP de las sustancias carcinógenas, se considera
el/(los) mecanismo(s) potencial(es) por los que las sustancias pueden causar cáncer, para decidir
si se calculan con umbral o sin umbral.
Con base en las evidencias disponibles en estudios experimentales con animales, así como en
estudios epidemiológicos por exposición humana ocupacional o ambiental, la Agencia
Internacional para la Investigación del Cáncer (IARC) clasifica las sustancias químicas con
respecto a sus riesgos carcinogénicos potenciales en cinco grupos, como se muestra en la Tabla 7.
De acuerdo con la IARC, esta clasificación representa un primer paso en la evaluación de riesgo
carcinogénico. Al establecer las CMP, se puede tomar en cuenta la evaluación de la IARC de los
compuestos carcinógenos.
Tabla 7. Categorías del Riesgo Potencial Cancerígeno
IARC
Potencial Carcinogénico
Referencia: USEPA
Categoría 1
Carcinogénico para los humanos
Carcinogénico para los humanos
Categoría 2A
Probablemente carcinogénico para los
Probablemente carcinogénico para los
humanos
humanos
Posiblemente carcinogénico para los
Evidencia de potencial carcinogénico
Categoría 2B
humanos
Categoría 3
Categoría 4
a.
No se clasifica como carcinogénico para los
Información no adecuada para evaluar el
humanos
potencial carcinogénico
Probablemente no carcinogénico para los
Sin probabilidad de que sea carcinogénico
humanos
para los humanos
Sustancias con un umbral para efectos tóxicos no carcinógenos
Para la mayoría de los diferentes efectos tóxicos de las sustancias conocidas, se considera
que existe una dosis “umbral” o “límite” por debajo del cual no ocurrirá o no se observará
un efecto adverso, como se muestra en la Figura 9. Para las sustancias químicas que
producen estos efectos tóxicos no carcinogénicos se calcula la Ingesta Diaria Tolerable (IDT:
mg/día/kg), con la formula que se muestra en la Ecuación 7.1.
33
IDT 
NOAEL o LOAEL
UF
(7.1)
donde:
• NOAEL= Nivel de Efecto Adverso No Observado (mg/día/kg)
• LOAEL= Nivel de Efecto Adverso Más Bajo Observado (mg/día/kg)
• UF
= Factor de Incertidumbre (-)
SE calcula entonces la CMP (mg/L) a partir de la IDT, como se muestra en la Ecuación 7.2.
CMP = __IDT x bw x P
(7.2)
CD
donde:
• bw = Peso Corporal (kg) (Valor predeterminado de la OMS: 60 kg adulto)
• P = Fracción de la IDT atribuida al agua potable (-)
• CD = Consumo Diario de agua potable (L/día) (Valor predeterminado OMS: 2 L/día)
Respuesta (probabilidad)
Curva dosis-respuesta
Muerte
Intoxicación/
Enfermedad
Efecto
fisiológico
adverso
Dosis
IDT
UF
Valor Umbral
(=punto final)
Figura 9. Químicos con Umbral
En la Ecuación 7.2, se debe tomar en cuenta la siguiente relación como se presenta en la
Tabla 8. Se deberán determinar los valores de estos parámetros, con base en los estándares del
país, obtenidos de valores promedios registrados en las estadísticas nacionales.
34
Tabla 8. Relación de la CMP y Parámetros en la Ecuación 7.2
Menor <=
CMP
Menor peso <=
Más pequeño <=
Más consumo
<=
=> Mayor
Bw
=> Mayor peso
P
=> Más grande
CD
=> Menor consumo
Los factores de incertidumbre de las Guías de la OMS se muestran en la Tabla 9.
Tabla 9. Fuentes de Incertidumbre en la Obtención de los Valores Guía
Fuente de Incertidumbre
Factor
Variación interespecífica (animales a humanos)
1–10
Variación intraespecífica (variaciones individuales dentro de una
1–10
especie)
Adecuación de estudios o base de datos
1–10
Naturaleza y severidad del efecto
1–10
(OMS, Guías de la Calidad del agua para beber, 2006)
Por ejemplo, se aplica un factor de incertidumbre de 100 para el NOAEL, obtenido de un
importante estudio de animales: 10 para considerar la variación intraespecífica y 10 para
considerar una extrapolación interespecífica.
UF = 100 (= 10 x 10)
b. Sustancias sin umbral
De acuerdo a la OMS (2008), en el caso de los compuestos clasificados como carcinógenos
genotóxicos (Grupo 1) o probables carcinógenos humanos (Grupo 2A), generalmente se
utilizan modelos matemáticos para determinar los valores guía del riesgo de cáncer al exceder
los límites superiores de confianza (OMS, 2008). A pesar de que existen varios modelos,
generalmente se adopta el modelo multinivel lineal (USEPA, 2000). En ciertos casos, otros
modelos se consideran los más apropiados.
35
Estos modelos calculan una estimación de riesgo en un nivel particular de exposición, a lo
largo de los límites de confianza superior e inferior en el cálculo, que puede incluir al cero en
el límite inferior. Las CMPs se presentan conservadoramente como las concentraciones
asociadas al agua potable, con un tiempo de vida estimado que excede el límite superior de 1 x
10-5 para el riesgo de cáncer (o un cáncer adicional por 100,000 de la población que ingiere
por 70 años agua potable que contiene la sustancia del valor guía). Cada país debe considerar
la relación de riesgo de 10-4 o 10-6 y puede ser determinada multiplicando o dividiendo el valor
de la guía por 10, respectivamente (OMS, 2008).
Con los modelos, se calcula el posible riesgo en un nivel particular de exposición, incluyendo
los límites de confianza superior e inferior, el cual puede incluir cero en el límite inferior.
Conservadoramente Los valores guía son presentados como las concentraciones de agua
potable asociadas con un exceso del límite superior de confianza del riesgo de cáncer del 1 x
10-5 para una exposición de por vida (un cáncer adicional por cada 100,000 habitantes en una
población donde se ha estado consumiendo agua potable por 70 años. Cada país debe
considerar qué nivel de riesgo es el más apropiado a sus circunstancias, y los valores
relacionados en un rango de 10-4 ó 10-6 pueden ser determinados respectivamente
multiplicando o dividiendo el valor guía por 10 (OMS, 2006).
Los modelos matemáticos usados para derivar los valores guías para químicos sin umbral no
se pueden verificar experimentalmente. Por lo tanto, se asume la validez de una extrapolación
lineal de una dosis de exposición muy alta con pruebas en animales, a una exposición de dosis
muy baja en humanos. Como consecuencia, los modelos usados son conservadores (OMS,
2008).
La CMP para un químico sin umbral, se calcula por medio de las Ecuaciones 7.3 y 7.4.
Primero, se obtienen una dosis específica de riesgo por medio de la Ecuación 7.3.
RSD =
Incremento del Riesgo de Cáncer de Interés
(7.3)
m
donde:
• RSD = Dosis específica de riesgo (mg/kg-día)
• Incremento de Riesgo del Cáncer de Interés = Valor en un rango del 10-6 a10-4
• m = Factor potencial de cáncer (mg/kg-día) = Factor de la pendiente como se muestra en la
Figura 10.
(USEPA IRIS web: http://cfpub.epa.gov/ncea/iris/index.cfm)
Luego, se obtienen la CMP de la Ecuación 7.4.
36
Luego, se obtienen la CMP de la Ecuación 7.4.
CMP 
RSD  P  bw
CD
(7.4)
Extrapolación de
la dosis lineal
baja
(=Punto de Partida)
Pendiente m
Figura 10. Factor Potencial de Cáncer (Factor de pendiente m)
(8) Procedimiento para determinar el grupo prioritario
Se puede usar el procedimiento basado en el cálculo de riesgo explicado anteriormente para
determinar el grupo prioritario de los PPC. Hay dos métodos de evaluación para evaluar el nivel
de riesgo a la exposición humana. Sin embargo, la obtención de la EHE basada en la información
descrita en la Tabla 6, puede resultar difícil debido a la carencia de datos basados en fuentes
nacionales y/o en el monitoreo nacional. En este caso, se puede usar un método simplificado para
los grupos prioritarios.
a.
Cociente de Peligro
El Cociente de Peligro (CP) se obtiene de la EHE dividida entre el IDT, como se muestra en
la Ecuación 7.5.
CP = EHE/IDT
(7.5)
Si CP ≥ 1, entonces la sustancia de interés está en nivel de riesgo y se clasifica en los grupos
de Prioridad 1 y Prioridad 2.
Si CP < 1, la sustancia de interés no está en el nivel de riesgo y se clasifica en el grupo de
Prioridad 3.
37
Tema 10: Ejemplo de la USEPA
(USEPA, 2000)
La USEPA utiliza las siguientes ecuaciones para el cálculo de los CCAA (Criterios de la calidad
del agua ambiental), p. ej., los criterios de calidad del agua recomendados a nivel nacional.
Efectos no cancerígenos
AWQC  RfD  RSC 
BW
4
DI   (FIi  BAFi )
i2
Efectos cancerígenos: Extrapolación no lineal de dosis baja
AWQC 
POD
 RSC 
UF
BW
4
DI   (FIi  BAFi )
i2
Efectos cancerígenos: Extrapolación lineal de dosis baja
AWQC  RSD 
BW
4
DI   (FIi  BAFi )
i 2
donde:
RfD = Dosis de referencia para efectos no cancerígenos (mg/kg-día)
POD = Punto de partida para carcinógenos, con base en una extrapolación no lineal de dosis baja (mg/kg-día),
usualmente un LOAEL, NOAEL, ó LED10
UF = Factor de Incertidumbre para carcinógenos, con base en una extrapolación no lineal de dosis baja (sin
unidad)
RSD = Dosis específica de riesgo para carcinógenos con base a una extrapolación lineal de dosis baja
(mg/kg-día) (dosis asociada con un riesgo objetivo, generalmente de 1 X 10-6)
RSC = Factor de contribución relativa a la por fuente, que representa la proporción de la exposición a la
sustancia por fuentes que no sean agua de consumo ni pescado del cuerpo de agua de interés
(No se
usa para carcinógenos lineales). Puede ser un porcentaje (multiplica) o una cantidad restada,
dependiendo si múltiples criterios son relevantes al químico.
BW = Peso corporal (valor predeterminado = 70 kg para adultos)
ID =
Ingesta Diaria de agua potable (valor predeterminado = 2 L/día para adultos)
FIi =
Ingesta de pescado de cada nivel trófico (TL) I (I = 2, 3, y 4) (valor predeterminado para el consumo
total = 0.0175 kg/día para la población adulta en general, y pescadores deportivos, consumidores
ocasionales y 0.1424 kg/día para pescadores consumidores de subsistencia). Por nivel trófico el
consumo de pescado para la población adulta en general y los Pescadores deportivos es: TL2 = 0.0038
kg/día; TL3 = 0.0080 kg/día; and TL4 = 0.0057 kg/día.
BAFi = Factor de bioacumulación al nivel trófico I (I=2, 3 y 4), lípido normalizado (L/kg)
38
b.
Margen de Exposición
El Margen de Exposición (MOE) se obtiene del NOAEL dividido entre la EHE, como se
muestra en la Ecuación 7.6.
MOE  NOAEL EHE
(7.6)
Si MOE ≤ UF, entonces la sustancia de interés está en un nivel de riesgo y se clasifica en los
grupos de Prioridad 1 y Prioridad 2.
Si MOE > UF, la sustancia de interés no está en nivel de riesgo y se clasifica en el grupo de
Prioridad 3.
c.
Método simplificado para los grupos prioritarios
Se pueden obtener los grupos prioritarios de los PPC del Factor Prioritario (FP) definido como
sigue:
FP  CA / GV
(7.7)
donde:
• CA= Promedio de concentración anual real observado en las estaciones de monitoreo a
nivel nacional (mg/L)4
• GV=CMP: Concentración Máxima Permisible (mg/L) calculada con la Ecuación 7.2.
(USEPA: GV corresponde a CCAA, Tema 10)
De acuerdo a la magnitud del FP, los PPC se pueden clasificar en cuatro grupos, como se
muestra en la Tabla 10.
4
Por ejemplo, en México se pueden utilizar los datos de la Red Nacional de Monitoreo sobre metales
pesados y los 17 Estudios de Clasificación para las cuencas hidrológicas, para el CA.
39
Tabla 10. Grupos Prioritarios para los PPC de los CCA para la Salud Humana
Grupo
Factor de
prioritario
Prioridad
Grupo 1
FP ≥ 1
Grupo 2
0.1 ≤ FP < 1
Grupo 3
FP ≤ 0.1
Otros
-
Descripción
PPC con un nivel de alto riesgo que se encuentra en cuerpos de agua.
PPC en un nivel de riesgo que se encuentra en cuerpos de agua
PPC que actualmente no exceden un nivel de riesgo, pero que debe
ser medido regularmente
Datos de toxicidad que no son confiables, pero deben ser verificados
regularmente para obtener información nueva.
Tema 11: Grupos Prioritarios: Ejemplo en Japón
En Japón, los grupos prioritarios se obtienen de la siguiente manera:
1) Se calcula la concentración promedio anual de la sustancia de interés en cada una de las
estaciones de monitoreo: CA
2) Se compara la CA con las CMP en cada una de las estaciones de monitoreo y se calcula el
número de estaciones.
A)
C A  CMP
B)
C A  0.1  CMP
3) Los grupos se forman de acuerdo a las condiciones de A) y B)
(1) Prioridad 1 (estándares)
Si alguna de las estaciones alcanza la condición A) y varias estaciones de monitoreo
alcanzan la condición B), entonces deberá evaluarse que la sustancia pertenece a la
Prioridad 1.
(2) Prioridad 2 (valor guía)
Si las estaciones alcanzan la condición B), entonces la sustancia deberá evaluarse que
pertenece a la Prioridad 2.
40
7.4
Conservación de la Vida Acuática
La Figura 11 muestra el protocolo para la obtención de las guías de calidad del agua para la
protección de vida acuática en Canadá (Canadá, 1999). Este manual sigue básicamente este protocolo.
Llevar a cabouna búsqueda de
información
Base de datos del destino
ambiental
Basede datos detoxicidad
acuática
Evaluar la base dedatos
No
Hansido establecidos los
datos detoxicidad para los
lineamientos mínimos
provisionales?
No
Han sido establecidos los
datos de toxicidad para los
lineamientos mínimos
completos?
Si
Haysuficienteinformación
para los lineamientos?
Si
No existe
derivación del
lineamiento
No
Método dederivación
Lineamiento provisional
Identificar los
huecos en los
datos
Si
Lineamiento provisional
Efectos crónicos
Efectos agudos
Punto final más sensible
LC50/BC50 más sensible
Proporción Agudo/Crónico
Factor deseguridad
Persistencia
No
Factores de aplicación
Si
Lineamiento completo Lineamiento provisional
Proceso de revisión
Identificar huecosinformativos
Fuente: CCME (1999)
Figura 11. Protocolo para la Obtención de los Lineamientos para la Calidad del Agua
Se obtiene el valor guía para la vida acuática aplicando un factor de evaluación apropiado a los datos
de la prueba de toxicidad que utiliza especies en etapa de crecimiento, que es el periodo más sensible
al químico de interés.
La Figura 12 muestra un diagrama de flujo del procedimiento para obtener un valor guía.
Los detalles de cada procedimiento se describen en las siguientes secciones.
41
Búsqueda de datos toxicológicos
Ver (1)
Evaluación de datos
toxicológicos
Ver (2)
Selección de los datos
toxicológicos más sensibles
Ver (3)
CE50 o CL50
LOEC o NOEC
Determinación del factor
de evaluación
Sólo un L(E)C50
L(E)C50
Factor de
evaluación: 1000
Determinación del factor
de evaluación
Más de una C(E)L50
Ver (4)
Uno o más N(L)OECs
Factor de
evaluación: 100
Factor de
evaluación: 10
Obtención del valor guía
Ver (5)
Aprobación y revisión periódica
Ver (6)
CL 50: Concentración Letal Media, concentración a la cual el 50% de la especie de interés muere.
CE50: Concentración Efectiva Media, concentración a la cual el 50% de la especie de interés es influida.
NOEC: Concentración en la cual No se Observan Efectos y es la concentración en la cual no se observa
influencia sobre la especie de interés.
LOEC: Concentración Mínima en la cual se observan Efectos y es la concentración mínima en la cual se
observa influencia sobre la especie de interés.
Figura 12. Procedimiento de Evaluación para los CCA
42
(1)
Búsqueda de datos toxicológicos
Como primer paso, es necesario recopilar datos toxicológicos sobre la sustancia química de
interés, hasta donde sea posible.
Es preferible recopilar datos toxicológicos de cada grupo taxonómico en la cadena alimenticia del
ecosistema acuático, como algas, crustáceos y peces, debido a que se espera que el mecanismo de
respuesta a la toxicidad del químico cambie de acuerdo a las diferencias de los grupos o especies
taxonómicas.
Están disponibles varias bases de datos y bibliografía variada sobre eco-toxicología como fuente
de datos. La USEPA, OCDE, Unión Europea, etc., conservan bases de datos que acumulan mucha
información sobre la toxicidad de químicos para la vida acuática. Entre estas bases de datos, la
ECOTOX (Base de Datos de Ecotoxicología, The ECOTOXicology database) de la USEPA,
contiene muchos tipos de datos de toxicidad de químicos individuales. Al 24 de junio de 2009, el
número total de químicos, especies de prueba y datos de prueba registrados en la base de datos
ECOTOX ascendía a 9094, 8607 y 650564, respectivamente.
Tabla 11. Fuentes de Datos Toxicológicos
Base de datos toxicológicos
Nombre de la Base de
datos
Administrador
URL
ECOTOX
USEPA
http://cfpub.epa.gov/ecotox/
SIDS
OECD
http://www.chem.unep.ch/irptc/sids/oecdsids/sidspub.html
eChemPortal
OECD
http://webnet3.oecd.org/echemportal/
ESIS
UE
http://ecb.jrc.ec.europa.eu/esis/
Reportes de Evaluaciones Químicas
Nombre de la Base de
datos
Administrador
URL
Guías Para la Calidad del
Agua Para la Protección
de la Vida Acuática de
Canadá, Resumen de
Fichas Técnicas
CCME (Consejo Canadiense del
Ministerio del Medio Ambiente)
http://ceqg-rcqe.ccme.ca/
Reportes Prioritarios de
Evaluación Química
Existentes
NICNAS (Plan Nacional de
Notificación y Evaluación de
Productos Químicos
Industriales)
http://www.nicnas.gov.au/publications/CAR/PEC.
asp
Literatura
Nombre del software de
Recuperación
Administrador
URL
Pub-Med
USNLM (Biblioteca Nacional de
Medicina de Estados Unidos)
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/
43
TOXNET
USNLM (Biblioteca Nacional de
Medicina de Estados Unidos)
Google Scholar
http://toxnet.nlm.nih.gov/index.html
http://scholar.google.com/
(2) Evaluación de datos toxicológicos
Es necesario evaluar si los datos obtenidos son aceptables o no, debido a que podrían tener poca
confiabilidad. La evaluación de los datos toxicológicos no debe seguir un formato fijo rígido, sino
que debe estar basada en el cálculo científico y ocasionalmente es necesario aplicar
consideraciones especiales.
Sobre la recuperación de las bases de datos toxicológicos, es fundamental la siguiente
información, con propósitos de evaluación:

Condición/Procedimiento de la prueba (p. ej.: estática, semiestática, flujo directo,
etc.)

Concentraciones de la sustancia de prueba en las soluciones de prueba

Especies de prueba (p. ej.: nombre científico, variedad, estado de vida, tamaño,
cualquier pretratamiento, etc.)

Características de la calidad del agua (pH, dureza, temperatura, concentración de
oxígeno disuelto). Debe ser medida la dureza del agua usada para pruebas de
toxicidad para metales, puesto que la dureza es uno de los factores que más influye
en la expresión de la toxicidad del metal.

Características químicas de la sustancia de prueba (p. ej.: solubilidad, persistencia,
Log Pow: Coeficiente de partición octanol-agua como logaritmo, etc.)
En caso de que se consulten datos bibliográficos o reportes de evaluaciones químicas, se deberán
tomar en cuenta los siguientes puntos para evaluar los datos de toxicidad:

Las pruebas de toxicidad se deben realizar de acuerdo a las guías autorizadas para
las mismas (p. ej.: guías publicadas por USEPA, OCDE, UE).

Como requerimiento mínimo, se deben medir varias concentraciones de la solución
de prueba al inicio y al final del periodo de exposición.

Generalmente, las pruebas estáticas son inaceptables, a menos que los resultados
muestren que las diferentes concentraciones no cambian durante la prueba y que se
mantengan las condiciones ambientales adecuadas para las especies de prueba.

El punto final preferido para pruebas de ciclo de vida parcial o completo, incluye la
determinación de los efectos en el desarrollo embrionario, el éxito en la incubación
o germinación, la supervivencia durante las etapas juveniles, crecimiento,
reproducción y supervivencia de adultos.
44

Deben ser medidas la respuesta y supervivencia de las especies de interés en la
prueba de control y deberán ser apropiadas para la etapa de vida de la especie de
prueba usada.

Se deben reportar las mediciones de variables abióticas, como temperatura, pH,
oxígeno disuelto y dureza del agua, para que cualquier factor que pueda afectar la
toxicidad, sea incluido en el proceso de evaluación.
(3) Selección de los datos toxicológicos
Para calcular el valor guía, se selecciona solo un dato de toxicidad de los datos recopilados. El
estándar de selección se divide en tres hileras, como se muestra en la Tabla 12.
Los datos de toxicidad que deben seleccionarse para el primer nivel de prioridad, son de la
concentración más sensible de efectos no observados (NOEC) o la concentración más baja de
efectos observados (LOEC) obtenidas de pruebas crónicas.
Cuando no está disponible este tipo de datos, se puede considerar el uso de la concentración letal
media (CL50) o la concentración efectiva media (CE50) más sensibles obtenidas en una prueba
aguda.
Si no existen datos aceptables, se deberá suspender la determinación del valor guía para la
sustancia de interés, debido a la insuficiencia de datos disponibles en el momento.
Tabla 12. Estándares para la Selección de Datos Toxicológicos
Rango
Tipo de dato
Primera prioridad
La NOEC o LOEC más sensibles en pruebas crónicas
Segunda prioridad La CL50 o CE50 de pruebas agudas
Inaceptable
En caso de que los datos de toxicidad no existan o que todos
los datos recolectados sean inapropiados para usarse para el
valor guía.
La diferencia entre la toxicidad aguda y la toxicidad crónica, se define en la Tabla 13.
Tabla 13. Definiciones de Toxicidad Aguda y Toxicidad Crónica
Organismo
de Prueba
Toxicidad Aguda
Periodo de
Toxicidad Crónica
Punto final
Prueba
Periodo de
Punto final
Prueba
72-96 horas
CE50
>72 horas
NOEC
Dáfnidos
>48 horas
CL50, CE50
>14 días
NOEC
Peces
>48 horas
CL50, CE50
>14 días
NOEC
Algas
45
(4) Determinación del factor de evaluación
El factor de evaluación es un tipo de factor de seguridad que se usa cuando se calcula una
concentración sin efecto en el ambiente real y se estima a partir de los datos de la prueba de
toxicidad. El factor de evaluación deberá establecerse como más sensible cuando estén
disponibles los datos para varias especies o el periodo de prueba sea tan largo como una prueba
crónica, debido a que muchos tipos de especies son expuestas a los químicos por un periodo
prolongado en el ambiente real. Este manual utiliza el factor de evaluación adoptado por la OCDE,
mientras se usan diferentes factores en la OCDE, la USEPA y la Unión Europea.
Tabla 14. Factores de Evaluación para Determinar el Valor Guía para los CCA
OCDE
USEPA
UE
Canadá
(1998)
1000
(1993)
1000
(1999)
-
(1999)
-
Más de una CL50 o EL50 aguda en
cada uno de los tres niveles tróficos
100
100
1000
100
Una NOEC crónica de una especie
de tres niveles tróficos (peces,
crustáceos y algas)
100
10
100
10
Dos NOECs o LOECs crónicas de
especies representantes de dos
niveles tróficos (peces y/o dáfnidos
y/o algas)
100
10
50
10
NOECs o LOECs crónicas de al
menos tres especies que representen
los tres niveles tróficos
10
10
10
10
Una CL50 o EL50 aguda de una
especie en tres niveles tróficos
(peces, crustáceos y algas)
Además, es necesario aplicar factores mayores de evaluación cuando la sustancia se clasifique en
los siguientes tipos:

Alta hidrofobicidad; el Log Pow es mayor a 4.

Alta bioconcentración; el FBC es mayor a 500.

Alta persistencia; la vida media de la degradación acuosa es mayor a 2 meses.
Log Pow: Coeficiente de Partición Octanol-Agua,
Pow es la proporción de concentración del químico en cada fase, cuando alcanza
el estado de equilibrio después de agregar el químico en un solvente de dos fases
de 1-octanol y agua. El Pow se utiliza como un índice físico-químico que
muestra la hidrofobia del químico (facilidad de fusión en lípidos), y se describe
generalmente como valor logarítmico (log Pow). Se sabe que la bioacumulación
46
del químico en los organismos, se relaciona a menudo con la hidrofobia del
químico.
FBC: Factor de Bioconcentración
El factor de bioconcentración es la concentración de un químico específico en
un tejido por la concentración del químico en el agua. Esta propiedad física
caracteriza la acumulación de contaminantes a través de la partición química de
la fase acuosa a una fase orgánica, como en la branquia de un pez.
(5) Obtención del valor guía
El valor guía se obtiene de los datos de toxicidad seleccionados y el factor de evaluación,
aplicando la siguiente fórmula.
Dato toxicológico más sensible
Valor guía
=
Factor de evaluación
47
Tema 12: Ejemplo de la obtención del valor guía
Se llevó a cabo el proceso de obtención del valor guía para las cinco sustancias (Benceno,
Cianuro, Plomo, Fenol, Estireno). Se seleccionaron datos toxicológicos relevantes de fuentes
de datos (Tabla A) y se eligió el dato toxicológico más sensible de entre todos los datos,
después de la evaluación (Tabla B).
Tabla A. Datos de toxicidad para obtener el valor guía
Sustancia
Número
CAS
Benceno
Cianuro
Plomo
Fenol
Estireno
71-43-2
57-12-5
7439-92-1
108-95-2
100-42-5
Organismos de prueba*
Datos de prueba aguda
Datos de prueba crónica
A
C
P
O
A
C
P
O
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
*) A:Algas, C:Crustáceos, P:Peces, O:Otros
Tabla B. Datos toxicológicos más sensibles
Sustancia
Benceno
Cianuro
Plomo
Fenol
Estireno
Número
CAS
71-43-2
57-12-5
7439-92-1
108-95-2
100-42-5
Organismos de
prueba
Peces
Moluscos
Crustáceos
Peces
Algas
Punto final
96h-CL50
96h- CL 50
7d- CL 50
27d- CL 50
96h-NOEC
Dato toxicológico
más sensible
5.28 mg/L
0.0432* mg/L
0.001 mg/L
0.07 mg/L
0.063 mg/L
*) Se identifican claramente las concentraciones de exposición como valores nominales o el autor no
reporta si las concentraciones eran medidas o nominales.
El valor guía se obtiene del dato toxicológico más sensible seleccionado y del factor de
evaluación, aplicando la fórmula 7.4.6.
Tabla C. Obtención del valor guía
Sustancia
Benceno
Cianuro
Plomo
Fenol
Estireno
Número
CAS
71-43-2
57-12-5
7439-92-1
108-95-2
100-42-5
Dato toxicológico
más sensible
5.28 mg/L
0.0432* mg/L
0.001 mg/L
0.07 mg/L
0.063 mg/L
Factor de
evaluación
100
100
100
100
100
Valor guía
0.0528 mg/L
0.000432 mg/L
0.00001 mg/L
0.0007 mg/L
0.00063 mg/L
*) Se identifican claramente las concentraciones de exposición como valores nominales; o el autor no
reporta si las concentraciones eran medidas o nominales.
48
7.5
Precisión en el Análisis Químico
Deben ser priorizados los químicos cuya producción/uso y descarga están documentados en el país,
por medio de una evaluación de riesgo basada en su toxicidad, descarga, producción y cantidad de uso.
Asimismo, los químicos con alta prioridad deben ser medidos en sus concentraciones ambientales. En
ese caso, se requiere una sensibilidad que satisfaga los valores de los criterios establecidos con base
en la toxicidad, desde el punto de vista del análisis químico.
O sea:
-
Las sustancias más tóxicas deberán ser detectadas en la concentración más baja.
Para esto, se deberá seleccionar un método apropiado5 y establecer el procedimiento de operación
respectivo6. En muchos casos, se introducen los compendios de los métodos analíticos en las leyes y
ordenamientos de los países preocupados por el medio ambiente. Sin embargo, es necesario un plan
original y el establecimiento del límite de cuantificación (LC), basado en las condiciones analíticas
del país7.
La sensibilidad ideal de un análisis debe ser capaz de detectar 1/10 del valor del criterio basado en la
toxicidad. Con esta sensibilidad, es posible detectar síntomas de degradación ambiental y se podrán
establecer contramedidas administrativas adicionales. Sin embargo, a pesar de que se obtenga una
sensibilidad no deseada, es importante realizar el monitoreo ambiental, sobre todo cuando se está
observando una degradación ambiental debida a cierta sustancia específica8.
5
Por ejemplo, están disponibles los siguientes métodos para el análisis de metales pesados. Se deberá seleccionar
un método de acuerdo a la sensibilidad requerida. En general, los métodos de abajo muestran un mayor grado de
sensibilidad, pero requieren equipos más costosos.
Espectroscopía de absorción óptica
Espectrómetro de Absorción Atómica (AA)
- Flama AA
- Generación de hidruros AA
- Horno de grafito AA
Espectrómetro de emisión óptica acoplado con inducción de plasma (ICP-OES)
Espectrómetro de masa acoplado con inducción de plasma (ICP-MS)
6
Cada laboratorio posee instrumentos/equipos diferentes. Asimismo, se analizan diversas matrices de muestras (p.
ej. agua de mar, aguas residuales, efluentes industriales, otros). Se deberá establecer el procedimiento para
satisfacer la sensibilidad requerida en las diversas situaciones.
7
Se calcula el límite de cuantificación con base en la repetitividad de los resultados del análisis después de
establecer el procedimiento. El límite de cuantificación varía ligeramente en cada análisis y a menudo se
observa una diferencia entre los laboratorios. Se requiere mantener un nivel técnico estable para poder discutir
la causa de las variaciones en las concentraciones ambientales.
8
El establecimiento del valor de los criterios ambientales como un valor temporal utilizando los límites de
cuantificación, los cuales muestran un valor más alto que el valor del criterio basado en la toxicidad, algunas
veces ayuda al mejoramiento del ecosistema y a la conservación de la salud humana.
49
Se deberán establecer los estándares ambientales o estándares de efluentes enfocándose en los
parámetros en los que se establecieron los métodos analíticos, debido a que en ocasiones exceden los
valores de los criterios basados en la toxicidad. De igual forma, es importante mejorar las habilidades
analíticas, para asegurar la sensibilidad deseada en los análisis.
El Apéndice 4 introduce una breve metodología para establecer el método analítico y la
concentración máxima permisible para los criterios.
50
Tema 13: Evaluación del límite de cuantificación para el Carbaril
En el borrador de la CMP para Carbaril, se propone 0.0002 mg/L para la conservación de la
vida acuática. Por otra parte, se verificó el límite de cuantificación (LC) de la medición en
el Laboratorio Nacional de Referencia de la CONAGUA y el instrumento utilizado fue el
detector HPLC/de rayos ultravioleta.
Se debe decidir el LC de interés con referencia al
método existente, por lo que se propuso tentativamente 0.001 mg/L. El LC de 0.0005 mg/L
usando el detector HPLC/fluorescente se usó como referencia, a pesar de que no se
encontró ninguna bibliografía con el uso del detector HPLC/ultravioleta.
Se evaluó el Límite de Cuantificación Instrumental (LCI) con base en la repetibilidad de las
mediciones instrumentales y se calculó como 0.051 mg/L. Sin embargo, no se pudo obtener
el LC de interés de 0.001 mg/L al realizarse 50 veces el proceso de preparación de la
muestra. En realidad, no se pudo recuperar aproximadamente 0.001 mg/L de Carbaril
fortificado en las muestras matriz, debido a las serias interferencias y pérdidas que
afectaron seriamente la recuperación. Para obtener una velocidad de recuperación
satisfactoria, se requiere una concentración más alta de fortificación (0.03 mg/L). Se evaluó
el LC experimental con base en la variación de las mediciones paralelas de muestras de
matriz y se calculó como 0.027 mg/L. Este valor de LC Experimental es finalmente el LC
del método.
Resultado de la Verificación del Análisis de Carbaril
Valor del criterio
(mg/L, tentativo)
0.0002
LC de interés
(mg/L, tentativo)
0.001
LC Instrumental
(mg/L)
0.051
Volumen de la muestra
1000 mL
Tasa de concentración en la preparación de la muestra
50 veces
Muestra correspondiente al LC Instrumental (mg/L)
0.00102
LC Experimental
(mg/L)
0.027
Recuperación
(%)
51
93.3
7.6
Situación del Monitoreo
La Figura 13 muestra cómo funciona el ciclo de manejo para la revisión de los CCA. Se observa que
el monitoreo ambiental juega un papel muy importante en esta revisión, especialmente para definir la
situación ambiental actual. (También hay que hacer referencia a los cuadros en color rosa de la
Figura 1 en la página 3, Figura 2 en la página 4 y la Figura 3 en la página 8).
Esta sección describe la consideración del monitoreo ambiental.
Implementación
de Estrategias
(p. ej.: Concesión
de Licencias y
uso de suelo)
Aprobación
del Gobierno
Monitoreo
de
Monitoreo
de la
Desarrollar
Estrategias
Calidad del Agua
la Calidad
del
Calidad
del Agua
Objetivos de
Calidad Ambiental
¿Qué tenemos?
¿Qué oportunidades
han ocurrido
y por qué?
¿Qué
queremos?
¿Queremos cambiarlo?
¿Cuál es el
significado y costo?
¿Como difiere de
lo que tenemos?
Fuente: Australia y Nueva Zelanda (1998)
Figura 13. Funcionameinto del Ciclo de Manejo para la Revisión de los CCA
Para definir la situación ambiental actual, es necesario el monitoreo continuo desde los siguientes
puntos de vista.
52
(1) Obtención de datos estadísticos
Como cada cuenca hidrológica tiene sus propias características, dependiendo de su naturaleza y
las actividades de los seres humanos, como industrias, casas, usos de suelo, es necesario el trabajo
estadístico y de análisis, con base en los datos de monitoreo.
Los análisis estadísticos se usan para identificar la variación en los datos y para dilucidar
relaciones entre los parámetros de monitoreo. Pueden ser útiles los análisis descriptivos simples
para el análisis de los datos iniciales. La relación entre dos variables puede ayudar en el análisis
de datos para la obtención de criterios. Los análisis de correlación y regresión, permiten definir la
relación en términos estadísticos (USEPA, 2000).
(2) Identificando la calidad normal del agua
Los datos estadísticos se usan para definir la situación ambiental actual del agua, si se mantiene
bien o no, comparándolos con datos antecedentes.
Como estudio adicional, se pueden confirmar los siguientes puntos:
-
Contaminantes descargados por las industrias
-
Velocidad de remoción de ciertos contaminantes, mediante ciertas técnicas de
tratamiento.
53
Tema 14: Evaluación de los datos de monitoreo en México
Fueron evaluados los PPC para la protección de la vida acuática utilizando los datos del
monitoreo ambiental de todo el país, ya sea que los PPC de interés deben ser los
apropiados para ser seleccionados, con base en la situación ambiental.
Cada parámetro de interés se clasifica en 4 niveles prioritarios, utilizando la siguiente
consideración.
Prioridad 1: Parámetros básicos, la PEC/PNEC de la sustancia >100, COPs
Prioridad 2: Las PEC/PNEC de la sustancia >1, sustancia de la cual no existen datos de
monitoreo, pero se conoce el nivel de emisión y el valor guía para la vida
acuática. Una parte de COPs (arocloro).
Prioridad 3: Las PEC/PNEC de la sustancia <1, sustancia de la cual no existen datos de
monitoreo ni niveles de emisión, pero se conoce el valor guía para la vida
acuática.
Prioridad 4: Sustancia para la cual los datos para el cálculo son insuficientes.
Donde:
PEC (concentración ambiental prevista): los criterios/valores guía para la vida acuática usados
en otros países/organizaciones
PNEC (concentración prevista sin efectos): el valor máximo entre los datos de monitoreo de las
sustancias de interés
Si PEC/PNEC >1, entonces se considera que la sustancia puede ocasionar algún impacto en la
(3) Evaluación del impacto
La evaluación del impacto mediante la revisión de los PPC o las CMP se realizó discutiendo la
necesidad de una revisión adicional de los PPC o las CMP.
La Tabla 15 muestra un ejemplo para evaluar la situación actual de la calidad del agua contra los
CCA.
54
Tabla 15. Comparación de la Calidad de Agua Actual Contra los CCA
CA igual a CCA
Mantener los CCA.
CA mejor que los CCA
CA peor que los CCA
Mantener los CCA.
Se requerirá un trabajo detallado.
Considerar los beneficios de las
Identificar un intervalo de posibles
actividades que reducen la actual
opciones de manejo y mejorar la
calidad del agua, mientras que se
calidad del agua para alcanzar los
mantenga una calidad igual o
CCA.
mayor a los CCA.
CA: Calidad del agua actual, CCA: Criterios de calidad del agua
Fuente: Australia y Nueva Zelanda (1998)
También se está discutiendo el adicionar nuevos parámetros que se han encontrado en el
monitoreo o se están discutiendo internacionalmente.
55
Tema 15: Estudios de Clasificación en México
Las Declaratorias de Clasificación de Cuerpos de Agua Nacionales son un instrumento
técnico y legal que se fundamenta en el Artículo 87 de la Ley de Aguas Nacionales (LAN)
donde se establece que la CONAGUA determinará:

Los parámetros que deberán cumplir las descargas,

La capacidad de dilución y asimilación de los cuerpos de agua nacionales,

Las cargas de contaminantes que éstos pueden recibir,

Las metas de calidad en los cuerpos de agua y las descargas, y los plazos para
alcanzarlas.
Para logar lo anterior, se aplica el procedimiento que se muestra en el siguiente diagrama:
(Ver Apéndice 2 para los detalles)
56
Referencias
A protocol for the derivation of water quality guidelines for the protection of aquatic life,
Appendix XI in Canadian Water Quality Guidelines, Canadian Council of Ministers of the
Environment (CCME), 1999
Administration for Water Environment in Japan, Japan Society of Water Environment, 1999
Australian and New Zealand guidelines for fresh and marine water quality, Australian and
New Zealand Environment and Conservation Council & Agriculture and Resource
Management Council of Australia and New Zealand, 2000
Charles E. Stephan, et al., Guideline for Deriving Numerical National Water Quality Criteria
for the Protection of Aquatic Organisms and Their Uses, USEPA
Guidelines for Ecological Risk Assessment, USEPA, 1998
Helmar, R.; Español, I. Water pollution Control -A Guide to the Use of Water Quality
Management Principles-, WHO/UNEP, 1997
Kohata K., Conservation of Water Environment and Establishment of Environmental Quality
Standard for Water Pollution in Public Water Area, Presentation material on the Seminar of the
Project on Capacity Enhancement for Establishing Mexican Norms of Water Quality Criteria,
2008
M. B. Pescod, Wastewater treatment and use in agriculture irrigation and drainage paper,
FAO, 1992
Methodology for Deriving Ambient Water Quality Criteria for the Protection of Human Health
(2000), Technical Support Document, Volume 1: Risk Assessment, USEPA, 2000
Methodology for Deriving Ambient Water Quality Criteria for the Protection of Human Health
(2000), USEPA, 2000
National Recommended Water Quality Criteria (2002), Human Health Criteria Calculation
57
Matrix, USEPA, 2000
National Water Quality Strategy - Implementation Guideline -, Agriculture and Resource Water
Management Council of Australia and New Zealand, Australian and New Zealand Environment
and Conservation Council, 1998
Nutrient Criteria Technical Guidance Manual -Rivers and Streams-, USEPA, 2000
Principles for Preparing Water Quality Objectives in British Columbia, Canada, 2001
Sustainable development strategy, United Kingdom,
http://www.defra.gov.uk/sustainable/government/
Terrence T. et al., Chemical safety of drinking-water: Assessing priorities for risk management,
WHO, 2007
Water Quality Standards Handbook - Second edition, USEPA, 1993
Water Quality Standards Program History, USEPA,
http://www.epa.gov/waterscience/standards/about/history.htm/
WHO Guidelines for Drinking-water Quality, Third Edition Incorporating the First and Second
Addenda Volume 1, Recommendations, WHO, 2008
58
Apéndice 1
Lista de Aspectos Básicos para la Revisión de los Criterios
 1) ¿Las guías de referencia, estándares y parámetros para criterios de organismos
internacionales como la OMS, y de los principales países que protegen el ambiente, son los
más recientes?
 2) ¿Está considerada apropiadamente o no la categorización de los PPC (protección a la
salud, conservación ecológica, uso de agua)?
 3) ¿Se ha recopilado y organizado la información suficiente acerca de la toxicidad de las
sustancias químicas de interés?
 4) ¿Se ha considerado o no la manera en que difiere el método utilizado en la evaluación de
riesgo con otros países?
 5) La realidad en el uso de los plaguicidas y herbicidas de interés.
 6) Los efluentes, la cantidad de descarga de los parámetros de interés y su dinámica en la
cuenca hidrológica
 7) Resultados del monitoreo de las concentraciones ambientales y su cambio a través de los
años.
 8) ¿Se ha priorizado el considerar del punto 5) al punto 7)?
 9) ¿Se ha considerado la capacidad de análisis de la calidad del agua en los laboratorios y la
habilidad en el monitoreo en campo?
 10) ¿Se han considerado o no los recursos hídricos, las condiciones de los usos de agua, las
estructuras/ distribuciones industriales?
 11) ¿Los criterios se vinculan o no con las regulaciones para el control de la contaminación
del agua, como los estándares de emisiones, etc.?
 12) ¿La categorización de los parámetros para los criterios es la apropiada o no como
método para evaluar la calidad del agua?
59
Apéndice 2
Declaratorias de Clasificación de los Cuerpos de Agua Nacionales
La CONAGUA en México tiene, dentro de sus atribuciones, el expedir los permisos de descarga de
aguas residuales que son vertidas a los cuerpos de agua (Artículo 9 Fracción XX de la Ley de Aguas
Nacionales, LAN). En estos permisos se indican las Condiciones Particulares de Descarga (CPD) que
son el conjunto de parámetros físicos, químicos y biológicos y sus correspondientes niveles máximos
permitidos en la descarga de agua residual para cada usuario; esto con el fin de conservar y controlar
la calidad de los cuerpos de agua nacionales.
Asimismo, el Artículo 86, en su Fracción IV de la LAN indica que “La Comisión” tendrá a su cargo:
Establecer y vigilar el cumplimiento de las Condiciones Particulares de Descarga, las que deben
satisfacer las aguas residuales vertidas directamente en aguas y bienes nacionales.
Por otro lado, el Artículo 89 de esta misma Ley, menciona que la CONAGUA, para otorgar los
permisos de descarga, deberá tomar en cuenta las Declaratorias de Clasificación de los Cuerpos de
Agua Nacionales y las Normas Oficiales Mexicanas.
Así, las Declaratorias de Clasificación y la NOM-001-SEMARNAT-1996, que “Establece los Límites
Máximos Permisibles de Contaminantes en las Descargas de Aguas Residuales en Aguas y Bienes
Nacionales”, son la base técnica con las que la CONAGUA emite los permisos de descarga en los
cuerpos de agua nacionales identificados en el Párrafo Quinto del Artículo 27 de la Constitución
Política de los Estados Unidos Mexicanos.
Las Declaratorias de Clasificación son un instrumento técnico y legal que se fundamentan en el
Artículo 87 de la LAN, que establece que la CONAGUA determinará:
● Los parámetros que deberán cumplir las descargas,
● La capacidad de dilución y asimilación de los cuerpos de agua nacionales,
● Las cargas de contaminantes que éstos pueden recibir,
● Las metas de calidad en los cuerpos de agua y las descargas, y los plazos para alcanzarlos.
Las Declaratorias de Clasificación se aplican a cuerpos de agua donde se requiere que la calidad de las
descargas de aguas residuales sea más estricta a lo que establece la NOM-001-SEMARNAT-1996,
dada la baja capacidad de asimilación y dilución del cuerpo receptor, y donde las descargas contienen
sustancias que no regula dicha NOM, esto con el propósito de proteger, recuperar el uso del agua, y al
mismo tiempo, promover a largo plazo el uso multipropósito.
Las Declaratorias de Clasificación son producto de un estudio particular de calidad del agua
denominado también de Clasificación. El estudio está enfocado a la determinación del efecto de las
descargas de aguas residuales en el cuerpo receptor, a través del uso de modelos matemáticos. El
60
objetivo esencial es contar con un instrumento técnico-jurídico que permita regular las fuentes de
contaminación a tal nivel, que el cuerpo de agua pueda alcanzar mejores condiciones de calidad, de tal
forma que se satisfagan los requerimientos para uno o varios usos. Las metas de calidad del agua que
se establecen en las Declaratorias de Clasificación para los cuerpos de agua están basadas en los
Criterios de Calidad del Agua, los cuales son motivo de actualización en este proyecto; de ahí la
importancia del mismo.
El procedimiento a seguir para la elaboración de las Declaratorias de Clasificación de cuerpos de agua
nacionales es el que a continuación se enumera, y que a su vez está representado en forma
esquemática en la figura que se muestra en el recuadro del Tema 15.
1. El proceso inicia con la selección del cuerpo de agua, la cual normalmente se basa en la
información recabada por la Red Nacional de Monitoreo de Calidad del Agua, y donde la
evaluación de dicha información manifiesta que el cuerpo de agua presenta niveles altos de
contaminación que son causados por fuentes puntuales. La evaluación se hace utilizando de
dos a cinco indicadores de calidad y donde los resultados caen en el intervalo que se clasifica
como fuertemente contaminado, como se muestra a continuación:
(a).
DBO5 mayor a 120 mg/L
(b).
DQO mayor a 200 mg/L
(c).
Sólidos suspendidos mayores a 400 mg/L
(d).
Coliformes Fecales mayores a 10,00 NMP/100 mL
(e).
Toxicidad aguda con Vibrio fischeri y Daphnia magna mayor o igual a 5 unidades de
toxicidad
En algunos casos se seleccionan cuerpos de agua que están clasificados con excelente calidad.
En estos casos, el propósito de la Declaratoria de Clasificación es mantener y proteger la
calidad del cuerpo de agua.
2. El cuerpo de agua se delimita, por tramos o zonas, de acuerdo a su tipo (río, presa, lago y
zona costera), hidrografía, características hidráulicas, ubicación de las fuentes puntuales de
contaminación y aprovechamientos.
3. Se realiza una extensa revisión bibliográfica del área de evaluación, específicamente los
antecedentes de estudios y de información biofísica, poblacional y de servicios, así como de
inventarios de descargas y plantas de tratamiento. Se recopila información general
(hidrografía, geología, topografía, uso del suelo, vegetación, fauna), hidrométrica, de calidad
del agua, de infraestructura hidráulica y de saneamiento; la información sobre el clima
(precipitación, presión, vientos, altura y temperatura). La información histórica de calidad del
agua, saneamiento, hidrométrica, niveles de almacenamiento y climatológica debe
corresponder a los últimos diez años, la actividad económica (giros industriales). La
61
recopilación y obtención de la información se hace en coordinación con personal de la
CONAGUA del Organismo de Cuenca y/o la Dirección Local correspondientes.
4. A partir de la información recopilada sobre: delimitación de la cuenca del cuerpo de agua en
estudio y su red hidrográfica; ubicación de las estaciones de las redes de monitoreo de la
calidad del agua e hidrometría; de las descargas de aguas residuales municipales e
industriales; de la infraestructura hidráulica (presas); de los sistemas de tratamiento de aguas
residuales municipales; y de los aprovechamientos del recurso hídrico; se elabora una
propuesta de sitios de muestreo y aforo para el estudio, así como una lista de parámetros de
calidad del agua que serán evaluados. Toda esta información es representada en un sistema
de información geográfica y en un servicio informativo topográfico de la Web.
5. Se realiza una visita prospectiva a la zona de estudio donde se verifica la información
mencionada en el punto anterior, en coordinación con personal local de la CONAGUA y de
las dependencias municipales y estatales, relacionadas con la administración del recurso
hídrico. Se determinan las coordenadas (UTM, geográficas y decimales), incluyendo la altitud
en cada uno de los sitios. Se define el número y ubicación de los sitios de muestreo y aforo,
en coordinación con personal de la CONAGUA local y de oficinas centrales, que serán
considerados en el estudio. Se identifican los accesos a los sitios de muestreo y aforo y se
estiman los tiempos para desarrollar las actividades de muestreo y aforo.
6. Los trabajos de muestreo y aforo se realizan conforme a un plan elaborado exprofeso para ello
y para cada una de las campañas de monitoreo, y el cual incluye los siguientes aspectos:
croquis o mapa de la zona de estudio con la ubicación de los sitios de muestreo y
nomenclatura; lista de sitios de muestreo (clave y nombre); lista de parámetros a evaluar en
campo y laboratorio; programa de los trabajos a realizar por sitio; tipo de muestreo en cada
sitio (simple, compuesta, superficial); programa de entrega de muestras al o los laboratorios y
el nombre del personal asignado para ello; el número de brigadas y los nombres de sus
integrantes y las actividades que desarrollará cada uno de ellos, previo, durante y después de
los trabajos de campo; lista de material, equipos (marca y modelo) y reactivos a ocupar
(marca y fecha de caducidad); copia de los formatos de registros de campo y cadena de
custodia.
7. Se llevan a cabo de dos a tres campañas de muestreo y aforo en el Cuerpo de Agua, sus
afluentes aprovechamientos y fuentes puntuales de contaminación en diferentes épocas de
secas. Se realizan los análisis de los parámetros físicos, químicos, microbiológicos y
toxicológicos de las muestras de agua.
8. Los parámetros básicos que se determinan o analizan son: pH, temperatura del agua y del aire,
conductividad eléctrica, oxígeno disuelto, cloro residual, turbiedad, alcalinidad, demanda
bioquímica de oxígeno a 5 días, demanda química de oxígeno, cianuros, sólidos totales,
sólidos sedimentables, sólidos suspendidos totales, sólidos disueltos totales, nitrógeno en
62
todas sus formas (amoniacal, orgánico, nitratos, nitritos y total), fósforo total, fósforo
orgánico, fósforo disuelto y ortofosfatos, grasas y aceites, dureza, materia flotante, color,
cloruros, sulfatos, sustancias activas al azul de metileno, coliformes totales y fecales, arsénico,
cadmio, cobre, cromo, mercurio, níquel, plomo, zinc, fenoles y toxicidad (Vibrio fisheri y
Daphnia magna). En caso de ser necesario se incluyen parámetros inorgánicos y compuestos
orgánicos volátiles y semivolátiles, de acuerdo a los giros industriales de las empresas que
descargan sus aguas residuales al cuerpo de agua.
9. El muestreo de las fuentes puntuales de contaminación es de tipo compuesto de 24 horas,
conforme a la NOM-001-SEMARNAT-1996, para las descargas industriales; y para las
descargas municipales es simples, así como para el cuerpo de agua y sus afluentes. El
muestreo y aforo en cada sitio es de manera simultánea. Asimismo, se determinan los
parámetros ambientales requeridos por el modelo matemático (tales como presión atmosférica,
temperatura de bulbo seco y de bulbo húmedo, etc.), así como las características hidráulicas
del cuerpo de agua (área de la sección transversal, velocidad del agua, profundidad, pendiente,
rugosidad, etc.)
10. Los trabajos de muestreo y análisis de calidad del agua deben ser realizados por laboratorios y
personal acreditado ante la Entidad Mexicana de Acreditación, A.C. (EMA) y aprobado por la
Comisión Nacional del Agua.
11. Las técnicas y los límites de cuantificación que reportan el o los laboratorios que realizan las
pruebas, deben permitir evaluar los resultados con respecto a los valores más exigentes
establecidos en los Criterios Ecológicos de Calidad del Agua vigentes (CE-CCA-001/89),
para el caso del cuerpo de agua, sus afluentes y descargas de aguas residuales. Además, se
indican en cada reporte de resultados, los valores de certidumbre, los límites de detección y de
cuantificación, los valores del intervalo de trabajo y el mínimo cuantificable (para los
métodos no instrumentales) y se anexan las hojas de resultados del equipo de análisis de
metales y los cromatogramas obtenidos del equipo de análisis de compuestos orgánicos.
12. A partir de los informes de resultados de calidad del agua, obtenidos en campo y en el
laboratorio, se elabora una base de datos en Excel, la cual sirve para evaluar los resultados a
partir de la elaboración de tablas y representación en gráficas, seleccionar la información que
será utilizada para la modelación matemática, así como alimentar el modelo matemático de
calidad del agua. La base de datos en Excel contiene la siguiente información: clave y nombre
del sitio, fecha, hora, número de la campaña de muestreo y aforo, laboratorio, origen de la
muestra (municipal, industrial-giro, cuerpo de agua, afluente).
Los resultados son cargados
en la base de datos en las unidades de mg/L, y para aquellas que tienen otras unidades, se
utilizan las reportadas por el laboratorio y/o la del patrón de referencias con el que se realiza
la evaluación.
13. La información histórica de calidad del agua se evalúa a partir de estadísticos determinados,
63
tales como: máximo, mínimo, promedio, promedio ponderado, error estándar, desviación
estándar, percentiles 10, 25, 75 y 90, límites de confianza y la mediana. La evaluación se hace
para cada uno de los parámetros de calidad del agua, por sitio de monitoreo, por año y por
época de lluvias y estiaje.
14. La evaluación y análisis de la información de calidad del agua, tanto la histórica como la que
resulta del estudio, para el caso del cuerpo de agua y sus afluentes, se hace con base en los
Criterios Ecológicos de Calidad del Agua (CE-CCA-001/89) o estándares o criterios
internacionales, de acuerdo al uso del agua para el que está clasificado el cuerpo de agua y sus
afluentes en la Ley Federal de Derechos en materia de agua, así como para el uso que se
planteará como meta en la declaratoria.
Así mismo, se hace la evaluación a partir de los
indicadores de calidad del agua correspondientes a la DBO5, DQO, coliformes fecales y
nutrientes (nitrógeno y fósforo), y otros establecidos definidos por la CONAGUA.
15. La evaluación de los datos de calidad del agua de las descargas de aguas residuales
municipales e industriales se hace con respecto a la NOM-001-SEMARNAT-1996 y el uso
con el que está clasificado el cuerpo receptor y el promedio diario que establece la norma.
16. La información hidrométrica histórica del Cuerpo de Agua, sus afluentes y aprovechamientos,
se hace a partir de la determinación de los siguientes estadísticos: promedios mensuales,
estacionales y anuales. Se determinan los 7 días consecutivos con el promedio más bajo de
precipitación en los últimos 10 años. Se determinan los gastos ecológicos del Cuerpo de Agua
y sus afluentes, a partir de la metodología establecida en el anteproyecto de Norma
correspondiente, elaborado por la CONAGUA.
17. Para los sistemas de tratamiento de aguas residuales, se hace una descripción de los trenes de
tratamiento de aguas residuales y de lodos, las características de éstos, su producción diaria y
su disposición final. Se mencionan los productos químicos y las dosis utilizadas en el
tratamiento.
18. A la información de calidad del agua y gastos obtenida en el estudio, se le determinan los
siguientes estadísticos (máximo, mínimo, promedio, desviación estándar y mediana).
Se
determina el caudal promedio mensual que se registra en las estaciones hidrométricas
correspondiente al mes en el que se realizó el aforo.
19. Se determina la carga contaminante por parámetro, grupos de parámetros, por descarga y tipo
(municipal, no municipal, que incluye el desglose en industrial por giro y servicios) y por
cada una de las zonas en que se dividió el Cuerpo de Agua y sus afluentes.
20. Se determina la tasa de crecimiento e incremento de la población, por periodos de cinco años,
de las localidades más importantes, ubicadas en la cuenca Cuerpo de Agua y que tengan
influencia en la calidad de éste y sus afluentes.
21. Se estima el incremento del volumen de las descargas de aguas residuales municipales y no
municipales, con base en los resultados de la estimación del crecimiento de la población y los
64
planes de crecimiento de las industrias que descargan directa e indirectamente al cuerpo de
agua y sus afluentes.
22. Se elabora un diagnóstico de la calidad del agua con base en los análisis y evaluación de la
información histórica y la obtenida en el estudio. El diagnóstico de calidad del agua incluye
las tendencias de calidad del agua del Cuerpo de Agua y sus afluentes, en el tiempo y en el
espacio; disponibilidad del agua en función de los usos del recurso y la calidad actual del
mismo; principales fuentes de contaminación del cuerpo de agua y sus afluentes; cargas
contaminantes vertidas a éste, por las diversas fuentes puntuales de contaminación; el posible
efecto de las fuentes difusas de contaminación; y la geología de la cuenca del cuerpo de agua
en estudio.
23. Se lleva a cabo la modelación matemática de calidad del agua del cuerpo de agua y sus
afluentes. En El proceso de modelación matemática se inicia procede con la calibración del
modelo matemático con los datos obtenidos en el estudio. Entre los escenarios a modelar
están
el
cumplimiento
de
las
descargas
de
aguas
residuales
con
la
NOM-001-SEMARNAT-1996; diferentes porcentajes de remoción de contaminantes en éstas;
mejores condiciones de calidad en el cuerpo de agua y sus afluentes, de acuerdo a los
CE-CCA, y el uso para el que están clasificados por la Ley Federal de Derechos en materia de
agua. (y diferentes caudales en de las descargas de aguas residuales, el cuerpo de agua y sus
afluentes. Para ríos, el modelo matemático empleado es el QUAL2e, desarrollado por la
Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos (USEPA por sus siglas en inglés).
24. La modelación de los diferentes escenarios se hace a partir de los resultados que se obtienen
del modelo matemático y el uso de una hoja electrónica de Excel. Se determina la capacidad
de asimilación y dilución de los contaminantes en el cuerpo receptor.
Esto se hace a través
de una hoja electrónica de Excel, la cual permite además determinar la capacidad de
asimilación y dilución del Cuerpo de Agua por cada una de las zonas en que fue dividido; los
límites máximos de descarga de los contaminantes analizados que pueden recibir el Cuerpo de
Agua y sus afluentes; los plazos de cumplimiento de los límites máximos; y las metas de
calidad que se desean para el Cuerpo de Agua y sus afluentes. La hoja electrónica también
permite determinar la dilución de contaminantes conservativos que no modela el modelo
matemático QUAL2e.
25. Con toda la información recopilada y obtenida en el estudio, así como la de su evaluación y
análisis, se elabora un informe, el cual será el sustento técnico de la declaratoria de
clasificación, y el que en su momento será puesto a disposición para su consulta, a quien lo
solicite, una vez publicada la declaratoria de clasificación en el Diario Oficial de la
Federación.
26. Se elabora la propuesta de anteproyecto de la Declaratoria de Clasificación del Cuerpo de
Agua y sus afluentes, con base en los resultados de la modelación matemática y del análisis
65
de los parámetros de calidad del agua no modelados. La Declaratoria tiene el incluye lo el
siguiente contenido: Marco legal, considerandos, delimitación de las zonas clasificadas,
definiciones, parámetros que deberán cumplir las descargas en el Cuerpo de Agua, capacidad
de asimilación y dilución en el Cuerpo de Agua por zona,
plazos de cumplimiento de los
límites máximos, límites máximos de descarga de los contaminantes analizados que pueden
recibir el Cuerpo de Agua y sus afluentes, las metas de calidad en el Cuerpo de Agua y
articulado complementario.
27. El anteproyecto de Declaratoria se presenta ante el Consejo de Cuenca correspondiente, para
obtener su apoyo a la nueva regulación. En el Consejo están representados los diversos
sectores usuarios del agua tal como el agropecuario, industrial, municipal y de servicios.
28. Se realiza la revisión jurídica de la CONAGUA y SEMARNAT. Se elabora una
Manifestación de Impacto Regulatorio que se envía primero a la SEMARNAT.
29. En apego a la Ley Federal del Procedimiento Administrativo, los anteproyectos de
disposiciones jurídicas, de carácter general, elaborados por la Administración Pública Federal,
son revisadas por la Comisión Federal de Mejora Regulatoria, para su revisión y dictamen
junto con la Manifestación de Impacto Regulatorio, en aquellos casos en que su cumplimiento
implique costos para los particulares. Posteriormente a la Secretaría de Economía a través de
la Comisión Federal de Mejora Regulatoria (COFEMER), autoriza su publicación en el Diario
Oficial de la Federación. Finalmente se publica, entrando en vigor.
Recientemente se han publicado dos Declaratorias, siendo estas las de los ríos Coatzacoalcos,
Ver., y San Juan del Río, Qro. Están en proceso de elaboración las siguientes: Río Atoyac,
Puebla; Río Alseseca, Puebla; Río Zahuapan, Tlaxcala; Río Cazones, Veracruz; Río Blanco,
Veracruz; Río Apatlaco, Morelos; Bahía de Acapulco, Guerrero; Bahía de Zihuatanejo, Guerrero;
Río Turbio, Guanajuato.
66
Apéndice 3
Ejemplo de la Ficha Técnica (Cadmio)
Cadmio
1.
Descripción General
Nombre/Sinónimo
Cadmio
Número de CAS
7440-43-9
Fórmula
Cd
Identidad
El Cadmio es un metal con un estado de oxidación de +2. Es químicamente similar al
zinc y se encuentra naturalmente en los minerales de sulfuro con zinc y plomo.
Estado Físico
Sólido blanco suave
Densidad
8.64 g/cm3
Punto de Fusión
320.9 °C
Punto de Ebullición
765 °C a 100 kPa
Solubilidad
Soluble en ácido nítrico diluido y ácido sulfúrico
concentrado
El cadmio como metal se usa principalmente como un anticorrosivo, para platinados en
acero. Normalmente el sulfuro y seleniuro de cadmio se utilizan como pigmentos en
plásticos. Los compuestos de cadmio se usan en baterías eléctricas, componentes
electrónicos y reactores nucleares.
Umbral reportado en la fabricación,
Cadmio: 5
proceso o uso (kg/año)
Cadmio (compuestos): 5
Umbral de emisión reportado (kg/año)
Cadmio: 1
Cadmio (compuestos): Producción (tons): 1,755
(en 1995)
Exportación (tons): 674,121 (en 1995)
Importación (tons): 3
(en 1995)
Los fertilizantes producidos a partir de minerales de fosfato, constituyen la mayor
fuente de contaminación difusa de cadmio. La solubilidad del cadmio en agua se ve
influenciada en gran parte por su acidez; el cadmio suspendido o vinculado al
sedimento puede disolverse cuando se incrementa la acidez. En aguas naturales, se
encuentra principalmente en los sedimentos del fondo y en partículas suspendidas.
Propiedades
Fisicoquímicas
Uso principal
RETC1)
Producción y
consumo2)
Destino ambiental3)
2.
Métodos Analíticos
Métodos analíticos3)
El cadmio puede ser determinado por espectroscopia de absorción atómica, usando la
extracción directa en flama o la técnica espectrométrica en horno. El límite de detección
es 5 μg /L con el método de la flama y 0.1 μg/L con el procedimiento del horno.
Limite de detección4)
0.01μg /L por ICP/MS; 2μg/L por FAAS
3.
Revisión toxicológica
Cinética, metabolismo
y efecto en humanos 4)
La absorción de los compuestos de cadmio depende de la solubilidad de los mismos. El
cadmio se acumula principalmente en los riñones y tiene una larga vida biológica media
de 10-35 años en humanos. Existe evidencia de que el cadmio es carcinogénico por la
ruta de inhalación, y la IARC clasifica al cadmio y sus compuestos en el Grupo 2A.
Sin embargo, no existe ninguna evidencia de carcinogenicidad por la ruta oral y ninguna
evidencia clara de su genotoxicidad. El riñón es el principal órgano afectado por la
67
toxicidad del cadmio. La concentración crítica de cadmio en la corteza renal puede
producir un 10% de proteinuria de bajo peso molecular en la población general,
prevaleciendo aproximadamente 200 mg/kg que se alcanzarán después de una dieta
diaria de aproximadamente 175 mg por persona durante 50 años.
4.
Niveles ambientales y exposición humana3)
Aire
Agua
Alimentos
Exposición total
El cadmio está presente en el ambiente como partículas en las que el óxido de cadmio es
un componente importante (Friberg et al., 1986). Las concentraciones anuales promedio
en cuatro ciudades en Alemania durante 1981-1982 fueron de 1-3 ng/m3. En los Países
Bajos, las concentraciones anuales promedio durante 1980-1983 fueron de 0.7-2 ng/m3.
Los niveles son generalmente más altos en los alrededores de las plantas metalúrgicas.
En las áreas industriales de Bélgica, los niveles anuales promedio durante 1985-1986
fueron de 10-60 ng/m3 (Ros & Slooff, 1987). Para la población en general, que no vive
en estas áreas, la ingesta de cadmio por inhalación de aire, no excede 0.8 μg/día
(JECFA, 1989).
Fumar cigarros aumenta las concentraciones de cadmio dentro de los hogares. La
exposición diaria promedio al fumar cigarros (20 cigarrillos por día) es de 2-4 μg de
cadmio (Ros & Slooff, 1987).
Las concentraciones de cadmio en aguas naturales no contaminadas normalmente están
por debajo de 1 μg/L (Friberg et al., 1986). Las concentraciones promedio de cadmio
disuelto medidas en 110 estaciones alrededor del mundo, fueron de < 1 μg/L, y el valor
máximo registrado fue de 100 μg/L en el Río Rimao, Perú (OMS/UNEP, 1989). Los
niveles promedio en los ríos Rin y Danubio, en 1988, fueron de 0.1 μg/L (intervalo de
0.02-0.3 μg/L) (ARW, 1988) y 0.025 μg/L (AWBR, 1988), respectivamente. En los
sedimentos, cerca del puerto de Rotterdam, los niveles encontrados en lodos tenían un
intervalo de 1 a 10 mg/kg peso seco en 1985-1986, por debajo de 5-19 mg/kg peso seco
en 1981 (Ros & Slooff, 1987).
Puede ocurrir la contaminación en el agua de consumo como resultado de la presencia
de cadmio como impureza del zinc, proveniente de las tuberías galvanizadas o de
soldaduras hechas con cadmio en montajes, calentadores de agua, enfriadores de agua y
de la llave. El agua de consumo en pozos poco profundos en áreas en Suecia, dónde el
suelo se había acidificado, contenía concentraciones de cadmio cerca de 5 μg/L (Friberg
et al., 1986). En Arabia Saudita se encontraron concentraciones de 1–26 μg/L en
muestras de agua potable, algunas tomadas de pozos privados o de conductos corroídos
por el frío (Mustafa et al., 1988). Los niveles de cadmio podrían ser más altos en áreas
en donde se abastece agua blanda de pH bajo, puesto que esto tendría efectos más
corrosivos en el sistema de tubería que contenga cadmio. En 1982, en los Países Bajos,
en un estudio de 256 plantas de agua potable, se detectó cadmio (0.1-0.2 μg/L)
solamente en 1% de las muestras de agua potable (Ros & Slooff, 1987).
Los alimentos son la principal fuente de consumo de cadmio para personas no expuestas
por trabajo. Los cultivos en suelos contaminados o regados con agua contaminada,
pueden contener concentraciones mayores, de igual manera la carne de animales que
consumen pastos contaminados (IARC, 1976). Los riñones e hígados de los animales
concentran cadmio. Los niveles en la fruta, carne y verduras, normalmente se
encuentran por debajo de 10 μg/kg, en hígado 10-100 μg/kg y en riñón 100-1000 μg/kg.
En los cereales, los niveles son aproximadamente 25 μg/kg en peso húmedo. En
1980-1988, los niveles promedio de cadmio en peces era 20 μg/kg peso húmedo. Se
encontraron niveles altos en mariscos (200-1000 μg/kg) (Galal-Gorchev, 1991).
Con base en los niveles de cadmio medidos en 1977-1984, la ingesta diaria tolerable
estimada para los habitantes de los Países Bajos, es de 20 μg/persona (IARC, 1976). Se
ha estimado la ingesta diaria tolerable de cadmio en el intervalo de 10-35 μg
(Galal-Gorchev, 1991). En áreas contaminadas de Japón, la ingesta diaria en 1980
estaba en el intervalo de 150 - 250 μg/kg, con base en mediciones de cadmio en heces
(Friberg et al., 1986).
Los alimentos son la principal fuente de consumo de cadmio para personas no expuestas
68
por trabajo, con ingesta diaria de alimentos, como se anotó anteriormente, en un
intervalo de 10-35 μg. La ingesta de agua potable normalmente es menor de 2 μg/día
(JECFA, 1989). Fumar aumenta la ingesta diaria de cadmio. En Europa Occidental,
EUA y Australia, la ingesta oral diaria promedio de cadmio por personas que no fuman
y que viven en áreas no contaminadas es de 10-25 μg (OMS, 1992).
estimada y
contribución relativa
del agua potable
5.
Niveles de monitoreo en las cuencas hidrológicas de México
Período
Red Nacional de Monitorero5)
Estudio de
Clasificación6)
Proyecto Piloto de
JICA7)
6.
6.1.
Rio Apatlaco
Rio Blanco
Rio Cazones
Rio Coatzacoalcos
Rio Cotaxtla y Jamapa
Rio Panuco
San Juan del Rio
Rio Suchiate
Rio Turbio
2000-2007
1996
2003
2003
2003
2002-2003
2003
2003
?
2000-2007
Rio Turbio
2009
-
-
0.069
0.0
0.0005
<0.004
-
0.287
0.005
0.050
<0.004
-
0.161
0.005
0.004
<0.004
-
<0.005
<0.005
<0.005
0.01mg/L
NOM-001 (borrador)
0.01 mg/L
NOM-127 (borrador)
9)
0.005 mg/L
Valores en guías internacionales
OMS3)
USEPA
UniónEuropea12)
Japón13)
7.1.
Media (mg/L)
Normas Mexicanas
8)
7.
-
Max (mg/L)
Criterios y Valores Guía
CECA (1989) 7)
6.2.
Min (mg/L)
0.003 mg/L
(CCA) – Se ha emitido un límite de concentración máxima más estricto.10) Ver a
continuación.
(Estándares de Agua Potable) 11) 0.005 mg/L
0.00045 mg/L (concentración máxima permisible para la Clase 1: < 40 mg CaCO3/L)
0.00045 mg/L (concentración máxima permisible para la Clase 2: 40 a 50< mg CaCO3/L)
0.0006 mg/L (concentración máxima permisible para la Clase 3: 50 a 100< mg CaCO3/L)
0.0009 mg/L (concentración máxima permisible para la Clase 4: 100 a 200< mg CaCO3/L)
0.0015 mg/L (concentración máxima permisible para la Clase 5: ≥ 200 mg CaCO3/L)
0.01 mg/L
Cálculo de la CMP y grupos prioritarios en México
Cálculo de las CMP
PTWI3)
El Consumo Semanal Tolerable Provisional (PTWI) es de 7 mg/kg del peso corporal,
basándose en que los niveles de cadmio en la corteza renal no excedan 50 mg/kg, la
ingesta total de cadmio (asumiendo una tasa de absorción alimenticia de cadmio del 5%
y una tasa diaria de eliminación del 0.005% de la carga corporal) no debe exceder 1
mg/kg del peso corporal por día.
Peso corporal
60 kg
69
(adulto)
Distribución de agua
Consumo diario de
agua potable
CMP (borrador)
Límite de
Cuantificación
USEPA (IRIS)14)
Exposición Oral
Crónica
10% of PTWI
2 L/día
0.003 mg/L
0.005 mg/L @ Laboratorio Nacional de Referencia (CONAGUA)
Efecto Crítico
Dosis Experimental
UF
MF
Proteinuria
significativa
Estudios humanos
relacionados con
exposiciones
crónicas
NOAEL (agua):
0.005 mg/kg/día
10
1
NOAEL (alimentos):
0.01 mg/kg/día
10
1
Dosis de
Referencia: RfD
0.0005 mg/kg/día
(agua)
0.001 mg/kg/día
(alimentos)
7.2. Grupo prioritario
Grupo 1
Factor de Prioridad ( FP  CA CMP ) > 1
• Concentración promedio de los Estudios de Clasificación (CA): 0.015 mg/L
• Concentración máxima permisible (borrador de CMP): 0.003 mg/L
• 3 de 4 ríos exceden este valor de CMP (borrador) (ver Sección 5).
8.
Referencias
1) SEMARNAT (2005), Diario Oficial de la Federación, ACUERDO por el que se determina el listado de
sustancias sujetas a reporte de competencia federal para el Registro de Emisiones y Transferencia de
Contaminantes, Primera Sección.
2) Instituto Nacional de Ecología (1995), Instituto Nacional de Estadística, Geografía e Informática.
http://www2.ine.gob.mx/publicaciones/gacetas/273/subtox.html
3) WHO (2008) Guidelines for Drinking-water Quality, THIRD EDITION INCORPORATING THE FIRST
AND SECOND ADDENDA, Volume 1, Recommendations, Geneva, World Health Organization.
4) WHO (2003) Cadmium in drinking-water. Background document for preparation of WHO Guidelines for
drinking-water quality. Geneva, World Health Organization (HO/SDE/WSH/03.04/80).
http://www.who.int/water_sanitation_health/gdwqrevision/en/index.html
5) CONAGUA (2008) Data from National Network for Measurement of Water Quality.
6) CONAGUA (2008) Data from Classification studies for 12 rivers (ALSESECA, APATLACO, ATOYAC,
BLANCO, CAZONES, COATZACOALCOS, COTAXTLA Y JAMAPA, PANUCO SAN JUAN, SUCHIATE,
ZAHUAPAN, TURBIO) and the RIO TURBIO Pilot Project conducted by the Project on Capacity Enhancement
for Establishing Mexican Norms of Water Quality Criteria.
7) JICA (2009) Rio Turbio Pilot Project, Project on Capacity Enhancement for Establishing Mexican
Norms of Water Quality Criteria.
8) México (1989) CE-CCA-001/89 Water Quality Ecological Criteria.
9) México (2000?) Proposal for Modification of NOM-001-ECOL-1996 (Urban public use).
70
10) México (2000) Modification of Mexican Official Standard NOM-127-SSA1-1994.
11) USEPA (2009) National Recommended Water Quality Criteria.
12) USEPA (2006) 2006 edition of the Drinking Water Standards and Health Advisories.
13) EU (2007) Proposal for Directive of the European Parliament and of the Council on Environmental
Quality Standards in the field of Water Policy and Amending Directive 2000/60/EC, Annex 1: Environmental
Quality Standards for Priority Substances and Certain Other Pollutants.
14) Japan (1993) Environmental Quality Standards for Water Pollution
(http://www.env.go.jp/en/standards/).
15) USEPA (1998) Integrated Risk Information System, Cadmium (CASRN 7440-43-9)
(http://www.epa.gov/ncea/iris/sbst/0141.htm/).
71
Apéndice４
Manual para el Estudio del Análisis Químico y Determinación de la Concentración Máxima
Permisible
Desarrollo del Método Analítico para el Análisis de Trazas Ambientales
Para la determinación de la Concentración Máxima Permisible (CMP) de los criterios de calidad del
agua ambiental, es importante el desarrollo/mejoramiento/estudio del método analítico.
El desarrollo/mejoramiento/estudio del método analítico se realiza considerando el siguiente proceso.
El Valor Ideal del Criterio (VIC) se determina con base en una evaluación de riesgo ambiental para la
salud humana o por medio de una prueba eco-toxicológica. Algunas veces, el valor se determina sin
considerar el nivel de las técnicas analíticas.
Para el valor ideal del criterio, se debe tener en cuenta las limitaciones de los instrumentos existentes.
A esto se le denomina Límite de Cuantificación Instrumental (IQL) y equivale al límite de
sensibilidad del equipo.
Adicionalmente, algunas veces se deteriora la precisión analítica debido a la contaminación o
inestabilidad durante la recuperación en el proceso de preparación de la muestra. El Límite de
Cuantificación Experimental (EQL) incluye los errores del proceso de preparación de la muestra.
Hoy en día, el EQL juega un papel más importante que el IQL para el análisis de trazas con equipos
de alto rendimiento, como es el caso del GC/MS.
72
Valor Ideal del Criterio
(VIC)
(Se basa en el riesgo ambiental para la salud
humana, pruebas eco-toxicológicas)
Limitaciones en el equipo existente
Limitaciones en la
Límite de Cuantificación Instrumental: IQL
preparación de muestras
(Límite de la sensibilidad instrumental)
Límite de Cuantificación Experimental:
EQL
(Contaminación, inestabilidad en la
recuperación)
CMP
Diferencia entre IQL y EQL
El IQL se calcula con base en la repetibilidad instrumental de las mediciones de concentraciones bajas
de las soluciones estándar, mientras que el EQL se calcula basándose en la repetibilidad experimental
en mediciones de muestras matrices que contienen analitos de baja concentración.
Para ambos límites de cuantificación, se aplica diez (10) veces el valor de la desviación estándar de
los resultados de pruebas repetidas.
Para el cálculo de la desviación estándar, se aplican siete (7) resultados para validar el desempeño del
método. Para la prueba del desempeño diario, algunas veces se aplican cinco (5) resultados.
Esencialmente, el valor del EQL es mayor que el de IQL, debido a que el EQL incluye errores durante
la preparación de la muestra, así como de la repetibilidad instrumental, que es la idea básica de IQL.
73
IQL: número de mediciones, valor medido,
EQL: número de mediciones, valor medido,
error en el valor promedio
incremento en el error
Es importante mejorar la repetibilidad en la preparación de las muestras, para que el EQL sea tan bajo
como el nivel del IQL.
Mejoramiento de las Técnicas Analíticas y Determinación de la CMP
El siguiente flujograma explica el procedimiento para determinar las CMP. Los detalles también se
describen a continuación. La descripción que corresponde al número en el flujograma se muestra más
adelante.
74
1)
A>B
No
Valor en literatura (A)
1/10 del valor del criterio (B)
Si
TQL= B
TQL= A
QL de interés
(TQL)
2)
Estimación del intervalo
mínimo de detección
Curva de calibración
Si
3)
¿Equipo de
alto
rendimiento?
Prueba IQL
10)
4)
No
Concentración/
factor de
dilución
Consideración para el
mejoramiento del IQL
5)
IQL<TQ
No
No
L
Yes
9)
6)
¿Mejoramiento
en la
preparación de
la muestra?
Experimento
Preliminar
9)
Mejoramiento en el
procedimiento de la prueba
¿Recuperac
ión exitosa?
>90% es ideal
7)
Si
Prueba EQL
No
¿CMP
tentativa?
8)
No
EQL<TQL
Si
Si
MPC = TQL
MPC
75
1)
Determinación del Límite de Cuantificación de interés (TQL)
El TQL se determina ya sea a partir de un valor descrito en literatura/manual existente (A) ó
como 1/10 del valor del criterio (B);
Si A > B, entonces TQL = A
Si A < B, entonces TQL = B
2)
Se obtiene la curva de calibración.
Se estima el intervalo aproximado de la concentración mínima.
3)
Prueba del IQL
Se realizan mediciones repetidas de la solución estándar a una concentración baja en la
concentración más baja obtenida durante el procedimiento 2) (se recomienda que se realice 7
veces).
4)
Cálculo del IQL
El IQL es 10 veces la desviación estándar de la muestra.
El IQL deberá convertirse a la concentración correspondiente de la muestra, multiplicando el
factor de concentración o dilución del proceso de preparación de la muestra al IQL.
5)
Comparación entre el TQL y el IQL
Si IQL > TQL, entonces el IQL debe ser mejorado
6)
Experimento preliminar
Consiste de las siguientes 3 partes:
a. Prueba del blanco
Esta medición se lleva a cabo usando agua destilada. Se recomienda realizar más de 2 muestras.
b. Prueba de recuperación con agua pura
Se mide la solución estándar adicionada al agua destilada. Se recomiendan 2 concentraciones
diferentes.
c. Prueba de recuperación con la muestra matriz
Se lleva a cabo la prueba de recuperación usando las muestras matrices. 2 tipos diferentes de
solución (con y sin adición de solución estándar) y se recomienda que se realice en 2
concentraciones diferentes.
Se deberán confirmar los siguientes puntos:
-
Existencia de contaminación en la prueba de blanco
-
Diferencia en la velocidad de recuperación entre el agua pura y la muestra matriz
-
Linealidad de la respuesta en 2 concentraciones diferentes entre el agua pura y la
muestra matriz
-
Existencia de interferencias
-
Adecuación de la concentración en las muestras matrices (se recomienda la
76
concentración lo más baja posible)
Lo ideal sería una velocidad de recuperación de más del 90%; sin embargo, es aceptable el
70%.
Si se presenta algún problema serio, se deberá mejorar el método y se intenta de nuevo el
experimento preliminar.
Se debe repetir la prueba de ensayo-error hasta alcanzar la velocidad de recuperación ideal.
Si es necesario, reconsiderar e iniciar el procedimiento de operación.
7)
Prueba de EQL
Consiste de las siguientes 3 partes.
a. Prueba del blanco
Esta medición se lleva a cabo usando agua destilada. Se recomienda realizar más de 3
muestras.
b. Prueba para el EQL
Se hace la medición de la muestra matriz con la disolución estándar (la concentración deberá
ser determinada con base en los resultados de la prueba preliminar). Se recomienda hacer 7
muestras paralelas.
c. Prueba de Recuperación
Se realiza la prueba de recuperación usando muestras matrices. Se hacen 3 muestras matrices
y 5 muestras matrices con la solución estándar (aproximadamente 5 veces el EQL).
Si el resultado de la prueba del EQL descrito en el procedimiento b es positivo, este
procedimiento (prueba de recuperación) se puede omitir.
El EQL es 10 veces la desviación estándar de la muestra de la medición duplicada.
Se deberán confirmar los siguientes puntos.
-
El EQL satisface el valor del criterio de interés
Si no satisface el valor de interés, es porque el nivel del blanco es alto y tiene variaciones, el
porcentaje de recuperación es bajo y también presenta variaciones.
-
El porcentaje de recuperación es satisfactoria
-
Lo ideal sería una velocidad de recuperación de más del 90%; sin embargo, en algunos
casos, es aceptable el 70%.
Si la velocidad no es satisfactoria, existe algún error en el procedimiento de la preparación de la
muestra.
8)
Determinación de la CMP
Si EQL < TQL, entonces CMP = TQL.
Si este no es el caso, es necesario identificar la causa y establecer alguna contramedida, como
mejorar el procedimiento.
Otra opción sería el reemplazo del equipo de alto rendimiento.
Otra alternativa es la determinación de la CMP tentativa usando el valor mínimo de EQL.
77
9)
Mejoramiento
Dividir el proceso en varios segmentos y verificar el segmento en el cual no se tuvo éxito.
Si la velocidad de recuperación es baja, verificar la causa del fracaso.
En algunos casos, el proceso de preparación de la muestra se debe realizar con disoluciones
estándar para obtener una curva de calibración compensada (corregida o mejorada).
Si la interferencia es seria, será necesario descubrir alguna forma ingeniosa como sería un
proceso adicional de limpieza, u otra manera de medir, cambiar las condiciones de las
mediciones, intercambiar la columna cromatográfica o intercambiar cambiar el tipo del
instrumento.
Antes de probar alguna de estas soluciones, es muy importante identificar en donde
radica el problema.
10) Consideración para el mejoramiento del IQL
Si se utiliza la literatura para la determinación del TQL, se deben mejorar las condiciones de
medición.
Si no es así, deberá considerarse la instalación de un equipo de mayor rendimiento o la revisión
del TQL.
78