1. INTRODUCCIÓN

El mundo actual depende, sin excepción, de productos químicos, ya sea para aumentar la producción de alimentos, proteger la salud o facilitar la vida diaria. Estas sustancias que se extraen y concentran a partir de materias primas naturales o procesos de síntesis, aumentan de una manera alarmante (Salas, 1994). La concentración de grandes grupos de población y los cambios introducidos por el desarrollo tecnológico e industrial son causantes de la presencia de un gran número de sustancias que contaminan el ambiente, sin que exista un control adecuado que garantice la seguridad en el manejo o inocuidad para la población expuesta (Hernández, 1995; OMS, 2002). Las actividades económicas, los desplazamientos humanos y los cambios climáticos han tenido efectos sobre la calidad de vida y el deterioro ambiental de suelos, aire y agua, pero sobre todo, en recursos como el agua, donde no solo es importante la cantidad sino la calidad, además de haberse convertido en un tema de seguridad nacional. En términos generales, la contaminación del agua puede ser biológica, química y física y los riesgos vinculados conforman una lista cada vez mas larga, la cual se puede clasificar de acuerdo a la fuente de contaminación, al riesgo que representa y al tipo de enfermedad que ocasiona. Dentro de los contaminantes considerados riesgosos se incluye a los metales pesados que, aún en pequeñas concentraciones, pueden resultar altamente tóxicos (Cifuentes y Carvalho, 2002; Arriagada, et al., 2000).

Estudios sobre metales pesados han sido temas recurrentes en las últimas décadas debido a su importancia como contaminantes en el ambiente, suelos y agua de tal suerte que una gran cantidad de países, sobre todo los desarrollados, han establecido su propio marco regulatorio que les permite controlar emisiones que puedan perjudicar la salud humana. Las investigaciones en esta temática son mas frecuentes en cuerpos receptores como lagos y ríos donde se ha encontrado una estrecha relación entre la actividad minera y la composición de metales, lo cual se atribuye al tamaño y composición del grano y a cambios en el subsuelo debido a la erosión causada por los depósitos de minerales (Schäfer y Blanc, 2002). A nivel mundial se hacen esfuerzos por aumentar estudios relacionados con los impactos hacia la población expuesta que ocasionan compuestos químicos en recursos como el agua. Tanto la Organización Mundial de la Salud (OMS), como el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA), mantienen programas de fomento hacia la investigación de estos impactos ambientales. A pesar de ello, solo el 2% de los compuestos químicos que se producen comercialmente, cuenta con información suficiente (Yassi et al., 2002; Umar y Ahmad, 2000). Estudios sobre estas sustancias como el Pb, han demostrado importantes efectos tóxicos que comprometen la existencia y desarrollo de la sociedad (Hernández, 1995).

La clasificación de los metales pesados también ha sido un tema recurrente. Para algunos autores los metales pesados son un grupo de elementos caracterizados por poseer propiedades metálicas y por encontrarse en concentraciones de 10-6 mol L-1 (Bruno et al., 1996;). Según la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA), clasifica al Hg como metal traza peligroso pesado y al Be como metal traza peligroso ligero, lo que significa que una leve exposición a los mismos puede causar daños a la salud. Asimismo, reconoce como metales potencialmente tóxicos al Ba, Cd, Cu, Pb, Mn, Ni, Zn, V y Sn, además de considerar como elementos carcinogénicos al As, Cd, Cr, Mn, Hg, Pb y Tl, y, como causantes de trastornos en el sistema reproductivo al Hg, Pb, As, Cu, Se, Cd, Ni y Li. Todos estos excepto el Mn son metales traza, y todos, excepto el Ba, son metales pesados (Duffus, 1983; EPA, 1988; Codina, 1993). Algunos otros autores clasifican a los metales pesados como aquellos elementos metálicos con peso molecular relativamente alto y una densidad superior a 5 gcm-3, como el caso de Cd, Co, Cu, Fe, Hg, Mo, Ni, Ag, Pb y Zn y su toxicidad se debe a que son biorrefractarios y bioacumulativos (Legaspi, 1995; Arriagada et al., 2000). Por otra parte se señala que los metales de interés toxicológico son el Al, Sb, As, Ba, Be, Cd, Cr, Co, Cu, Sn, Fe, Li, Mn, Hg, Mo, Ni, Pb, Se, Tl y Zn que, en cuyo caso, el potencial interés radica en la forma física y especie química en que se encuentra el metal (Allard, 1995). Para la Norma Oficial Mexicana (NOM), dichos metales, son elementos químicos que tiene un peso atómico entre 63 y 200 y una gravedad específica mayor de 4.0 (SSA, 2002b). No obstante, recientemente se abrió un debate respecto del término "metales pesados", el cual, según algunos autores, ha sido usado de manera irregular en la literatura científica para dirigirse indistintamente a los metales, metaloides y metales traza, a quienes se les asocia con la contaminación y la toxicidad potencial o ecotóxica. Hay también una tendencia de asumir que todos los metales pesados supuestos tienen propiedades sumamente toxicas sin una verdadera fundamentación, por lo que su definición debe basarse en la densidad, y referirse tanto al elemento como a sus compuestos (Duffus, 2002). En tal sentido y para evitar confusiones en este estudio, la denominación de metales pesados se ajustará a lo estipulado por la NOM-041-SSA1-1993 e incluye al Al, As, Ba, Cd, Cr, Cu, Fe, Mn, Hg, Ag, Pb y Zn.

La presencia de metales en los diversos sistemas puede ser de origen natural o derivarse de actividades antropogénicas y depende de la forma química en que se encuentran. Lo más común es encontrar a los metales pesados en forma de partícula, en estado coloidal, o disueltos formando diversos compuestos. En sistemas acuosos se presenta una elevada biodisponibilidad y son fácilmente absorbidos por la biota acuática. En sistemas marinos, las algas bioconcentran Al, Hg, Cu, Mn, Ni y Zn. La biota acuática acumula principalmente Cd, Hg y Mn. Estos procesos de biodisponibilidad y bioconcentración de metales son significativamente superiores en el medio acuoso que en el terrestre o en la atmósfera. En el suelo la afinidad es con el Al, Cd, Mn y Fe por tener gran movilidad, mientras que el Cu y Ni presentan una movilidad intermedia, y el Pb una movilidad baja (Goldbe, 1979). Estas características de los metales pesados resultan de importancia para la salud, ya que al entrar en contacto con las cadenas alimenticias de los seres vivos, pueden ocasionar efectos neurológicos, mutagénicos, cancerígenos y teratogénicos debido a su toxicidad y bioacumulación (Marruecos et al., 1993; Rodríguez et al., 1995).

Las concentraciones de estos microcomponentes en aguas naturales son influenciadas por los ciclos geológicos y biológicos, y pueden variar en función de la distancia de la fuente emisora, la profundidad y la temporada (Salbu y Oughton, 1995). Participan en muchos procesos (oxido-reducción, asociación-disociación, absorción-desorción, precipitación-disolución y agregación-desagregación) que cambian las formas físicas y químicas de los organismos presentes, incluso en muy bajas concentraciones (Benes y Steinnes, 1995). La composición del agua superficial y agua subterránea a menudo cambia de acuerdo al ciclo hidrológico, por lo que la lluvia se convierte en el principal medio de transporte al arrastrar partículas metálicas presentes en la corteza terrestre, lo cual modifica los procesos biológicos naturales (Bricker y Jones, 1995). No obstante, los niveles excesivos son atribuibles generalmente a catástrofes naturales, excesos industriales, quemado de combustibles, las actividades mineras y vertidos sin control (SEMARNAT, 2004; Le Proux, 2002; Rösner, 1998).

Durante la temporada de recarga de acuíferos, los metales pesados pueden cambiar sus propiedades o sufrir un proceso de enriquecimiento (Cifuentes y Carvalho, 2002). Las concentraciones de metales pesados en los acuíferos pueden incluso aumentar durante el proceso de captación, tratamiento, almacenamiento y distribución, debido al uso de aleaciones, tuberías y soldaduras con metales pesados, lo cual aumenta el riesgo para la población expuesta (Segura et al., 2003). En suma, el problema de la presencia de metales pesados en agua para consumo humano es multifactorial; depende del origen (geológico o antropogénico), de la forma química en que se encuentra, de la capacidad para combinarse o modificar sus propiedades e, incluso, de las características del medio como pH, temperatura y dureza del agua, lo cual sin duda modifica el riesgo (Burton y Statham, 1979; Yang, 1999).

Los acuíferos son la principal fuente de agua para la mayor parte de las ciudades de México, como es el caso de la Ciudad de Tepic, no obstante, se desconoce el contenido de metales pesados presentes tanto en los pozos de abastecimiento como en el producto final que se comercializa principalmente en garrafones de 19L. En tal sentido, el presente estudio se considera pionero en esta temática y consistió en determinar el contenido de metales pesados considerados potencialmente tóxicos por la NOM-041-SSA1-1993 en 21 plantas dedicadas al envasado y comercialización de agua para consumo humano en la Ciudad de Tepic.

1.1 Marco Regulatorio

La Organización Mundial de la Salud y la SSA (NOM–041–SSA1–1993), tienen establecidos límites máximos permisibles para los metales pesados. Si estos exceden de cierta concentración, constituyen un riesgo directo cuando se ingieren en alimentos o en agua (SSA, 1993).

En México, son escasas las líneas de investigación sobre metales pesados en agua para consumo humano y los efectos en la salud pública en apego a la NOM de referencia, por lo que es muy probable que el marco regulatorio establecido en su momento obedezca mas bien a la referencia que se tienen de otros países como Japón, Corea y Alemania al momento de enfrenar conflictos bélicos y contrarrestar posteriormente los efectos entre la población derivados del uso de sustancias tóxicas. En este sentido, corresponde a la Secretaría de Salud, expedir los límites máximos permisibles (LMP) de sustancias químicas presentes en productos de consumo humano, los cuales forman parte de la Ley General de Salud y del Reglamento de Control Sanitario. Complementariamente intervienen en su vigilancia y control la Secretaría de Agricultura, Ganadería, Desarrollo Rural, Pesca y Alimentación (SAGARPA), la Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales (SEMARNAT), la Secretaría de Economía (SE), la Secretaría de Comunicaciones y Transportes (SCT) y la Secretaría de Trabajo y Previsión Social (STPS). Asimismo, como organismo coordinador, la Comisión Intersecretarial para el Control del Proceso y Uso de Plaguicidas, Fertilizantes y Sustancias Tóxicas (CICLOPLAFEST), (CCA, 1994; SSA, 1993; SSA, 1994a; SSA, 1994b).

Ante este marco regulatorio, las instituciones responsables cuentan con toda una red en los estados que se encargan de monitorear permanentemente los productos alimenticios presentes en el mercado, comparan los resultados con los LMP estipulados por cada NOM vigente para cada contaminante detectado y aplican en cada caso la sanción correspondiente. En este sentido, la NOM de aplicación para metales pesados en agua para consumo humano, tiene establecidos dichos LMP a que deben sujetarse las empresas dedicadas al envasado y comercialización de agua purificada, sin embargo, al menos en el lugar bajo estudio, no es una práctica común determinar dichos niveles de concentración debido a la carencia de equipos adecuados y a los altos costos que representan para la institución responsable de la vigilancia y el control.

1. Antecedentes

Los metales pesados, con excepción del Ni, Co, Mn y Fe, han incrementado su presencia tres veces mas en los últimos 400 años debido a actividades antropogénicas y, particularmente el Pb, lo ha hecho en 500 veces en los últimos 2800 años, según análisis en la capa de hielo de Groenlandia. Este incremento se debe, entre otros, a la combustión de derivados alquílicos de Pb, los cuales llegan a la atmósfera procedentes de los escapes de vehículos automotores y de ahí a fuentes como el agua y el suelo (Goldbe, 1979). Otros aumentan su concentración en el agua subterránea a partir de procesos naturales de degradación, erosión y oxidación causados por el ciclo hidrológico (Bricker y Jones, 1995).

Por otra parte, el desarrollo industrial y post industrial durante la segunda mitad del siglo XX ha estado asociado a la explotación y utilización masiva de los metales, a tal grado que el consumo se ha incrementado en aproximadamente el 300% durante este periodo. Los aumentos de Cd, Pb, Zn y Cu empiezan hacia 1820 como producto precisamente de la revolución industrial (Goldbe, 1979). El aumento de la producción de compuestos químicos estimada a nivel mundial en diez millones durante el último siglo, principalmente metales básicos para la industria metalúrgica como el Pb, Hg, Zn Cd, Cu, Cr y Ni, supone una concentración mayor de metales en los diferentes ambientes naturales (Yassi et al., 2002).

El impacto entre la población debido a dicho aumento no se ha hecho esperar, y la Bahía de Minamata en Japón, primero en 1932 donde el derrame de mercurio se bioacumuló en peces en forma de metilmercurio, causando posteriormente enfermedades en la población y manifestándose después en 1952 con deformaciones en fetos y demás enfermedades relacionadas con el mercurio (FAO/PNUMA, 2004), así como la intoxicación por cadmio, conocida como la enfermedad de itai – itai también en Japón por consumir arroz contaminado con desechos de un horno de Zn, son quizás los mas claros ejemplos de los efectos toxicológicos causados por metales pesados (Goldbe, 1979).

Los metales pesados forman parte de los elementos que constituyen la corteza terrestre y, tanto los fenómenos geológicos como los antropogénicos, pueden lograr que los metales como el Ba, Cd, Cu, Pb, Mn, Ni, Zn, V y Sn, se encuentren en grandes concentraciones en algunos suelos y, en consecuencia, también en acuíferos, lagos, ríos, arroyos y océanos ocasionando daños importantes a la biota donde, incluso, logran llegar al hombre a través de las cadenas tróficas (SEMARNAT, 2004). La presencia y composición de metales en acuíferos o aguas freáticas depende de factores tales como la degradación natural de minerales (generalmente mediante procesos de óxido-reducción), la modificación y transformación de las propiedades que sufre el metal durante cierto periodo geológico y las características del medio en que se encuentran como dureza, temperatura y pH (Allard, 1995; Stuyfzand, 1999).

Tanto la extracción de minerales, como el uso de combustibles, la inadecuada y excesiva descarga de residuos industriales, agrícolas y domésticos en basureros a cielo abierto ya sea por infiltración o por lixiviación, llegan a las corrientes superficiales y a los acuíferos, alterando el equilibrio de los ecosistemas acuáticos ya que, los metales, no son fácilmente removibles y los organismos vivos no experimentan detoxificación rápida a través de actividades metabólicas y por lo tanto son bioacumulables (Umar y Ahmad, 2000). Debido a ello, sus concentraciones en el ambiente deben ser controladas cuidadosamente (CNA, 1998; SEMARNAT, 2004).

Estudios recientes en bebederos de presión de algunas instituciones educativas de Brasil, arrojaron resultados con niveles excesivos de Pb, Cd y Zn en el 40, 20 y 13 % de las muestras analizadas (Segura et al., 2003). En México mientras tanto los antecedentes reportados por contaminación de metales pesados de mayor impacto entre la población se refieren al caso de la ciudad de Torreón, Coahuila, donde se detectaron niveles excesivos de Pb, As y Cd en el torrente sanguíneo entre la población infantil de un área cercana a la empresa minera de Peñoles considerada la cuarta fundidora mas grande del mundo. En estos reportes se destaca también la presencia particularmente del Pb y sus efectos en San Luís Potosí, el Paso Texas y la zona metropolitana de Monterrey (Valdés y Cabrera, 1999), donde según el mismo reporte, la Organización Mundial de la Salud estima que entre quince y dieciocho millones de niños en países en desarrollo sufren de daño cerebral permanente debido al envenenamiento por Pb.

Por su parte, la población de la Ciudad de Tepic no ha reportado incidentes que tengan que ver con la presencia de metales pesados. Sin embargo, el agua que se envasa y comercializa en garrafones de 19L para consumo humano proviene del Valle de Matatipac, el cual se encuentra ubicado sobre el Eje Neovolcánico Transmexicano. En este Valle se ubican particularmente dos volcanes: el Sangangüey y el San Juan, los cuales pertenecen a la cadena de volcanes que se extiende desde Guadalajara, Jalisco hasta Tepic, Nayarit, por lo que, de acuerdo a estudios de varios geólogos, dicha región está considerada como una zona con actividad volcánica moderada (Nelson, 1986; Petrone et al., 2001; Ferrari et al., 2003). Esto hace suponer la presencia en el subsuelo de depósitos minerales; particularmente compuestos de interés toxicológico como el Al, Mn y Fe, y sobre todo estos dos últimos elementos, fueron causa del cierre de dos pozos de abastecimiento de agua de donde presumiblemente se abastecen las plantas que distribuyen agua de garrafón que se consume entre la población local (CNA, 1998).

1.3 Justificación

A medida que la población crece, las necesidades también lo hacen, sobre todo las básicas que tienen que ver con la alimentación, vivienda y vestido. Dentro de estas necesidades básicas, un elemento fundamental es el agua, tanto como disolvente universal de aseo e higiene, como parte de la propia alimentación. El agua es un bien público y un derecho humano inalienable que se ha convertido en tema de seguridad nacional, no obstante, según datos recientes, unos 6,000 niños mueren diariamente de alguna enfermedad relacionada con el agua no apta para el consumo y el 80% de las enfermedades se debe al consumo de agua no potable (ONU, 2003).

En la Ciudad de Tepic, se consume agua del acuífero del Valle de Matatipac a través de 46 plantas envasadoras de agua para consumo humano, las cuales utilizan métodos de purificación (desinfección, cloración, filtración, esterilización con luz ultra violeta, ozonificación y, en algunas, ósmosis inversa) para eliminar impurezas y agentes contaminantes. Estos métodos logran remover los “metales en forma de partícula”, pero no remueven los “metales pesados disueltos” en el agua (CNA, 1998). Por otra parte, durante la extracción, transporte, almacenamiento, envasado y distribución, el agua es susceptible de ser contaminada por metales pesados, sobre todo derivado del contacto con materiales, conexiones y tuberías, como es el caso del Pb, un tóxico que se acumula en el organismo (Segura et al., 2003; Romieu et al., 1995).

Existe un Sistema Operador del Agua Potable y Alcantarillado (SIAPA), que es el responsable de realizar la extracción, distribución y entrega a domicilio del agua en la ciudad, para lo cual cuenta con 61 pozos de abastecimiento. De ellos, 12 se encuentran fuera de operación y 2 están cancelados: el “Pozo Estadios”, cancelado a partir de mayo de 1999 por presencia de hidrocarburos en el agua, y el “Pozo Reforma”, ubicado atrás del Panteón Jardín (rumbo a Bellavista), por contener metales como Fe y Mn en altas concentraciones, por lo que solo se explotan en total 47 pozos en la zona urbana de Tepic (SIAPA, 2002).

Al tener conocimiento de que, por una parte, las plantas dedicadas a la comercialización de agua para consumo humano tienen como abastecimiento dichos pozos ubicados en una zona con influencia volcánica, de que existe una NOM que establece los LMP de metales pesados en agua para consumo humano y de que la población de Tepic consume preferentemente agua de garrafón de 19L con una frecuencia de entre 2 y 3 garrafones por semana (Hernández et al., 2003), además del conocimiento respecto del riesgo para la salud que tienen los metales pesados, por su toxicidad y bioacumulación, por sus efectos neurológicos, mutagénicos, cancerígenos y teratogénicos, se consideró necesario realizar un estudio que permitiera determinar el contenido de metales pesados en agua para consumo humano, así como evaluar sobre los posibles riesgos hacia la población expuesta de la Ciudad de Tepic con base al los LMP estipulados por las Normas Oficiales Mexicanas.

1.4 Hipótesis

Derivado del conocimiento respecto de la existencia de altas concentraciones de Fe y Mn en ciertas fuentes de abastecimiento de agua que se localizan en el Valle de Matatipac y que una parte de las plantas de agua no cuentan con la tecnología e infraestructura que garantice la calidad requerida por el Sistema Nacional de Salud, además de que algunas de ellas tienen muchos años de antigüedad, se presupone que la concentración de metales pesados en agua de garrafón de 19L que se envasa y comercializa entre la población de Tepic, es mayor a los límites máximos permisibles estipulados por la NOM-041-SSA1-1993.