evaluación del riesgo de contaminación con nitrato de pozos de suministro de agua potable rural en...

7/23/2019 Evaluacin del riesgo de contaminacin con nitrato de pozos de suministro de agua potable rural en Chile

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Rev Panam Salud Publica/Pan Am J Public Health 20(6), 2006 385

Evaluacin del riesgo de contaminacincon nitrato de pozos de suministrode agua potable rural en Chile

Jos Luis Arumi,1 Jorge Nez,2 Luis Salgado1 y Marcelino Claret3

Objetivos. Evaluar el riesgo asociado a la contaminacin con nitrato de pozos noria de su-ministro de agua potable rural en la zona de Parral, Chile.Mtodos. Se recogieron datos de concentracin de nitrato obtenidos de un muestreo de aguade 94 pozos noria. Se analiz la distribucin de la concentracin de nitrato en los pozos paradeterminar la existencia de algn tipo de correlacin espacial. En el anlisis de riesgo, se iden-tificaron dos situaciones de exposicin de la poblacin (adultos y lactantes) y se elaboraronmapas de riesgo para la salud.Resultados. El 14% de los pozos estudiados present valores de concentracin de nitrato

mayores que los permitidos por la normativa nacional relativa al agua potable. No se detectcorrelacin espacial de las concentraciones de nitrato. El valor medio del cociente de peligro(CP) para los adultos en la zona de estudio fue 0,12, lo que indica la ausencia de riesgo para lasalud de esa poblacin. Para los lactantes, el cociente de peligro medio fue 0,69, pero se identi-ficaron algunos pozos donde el cociente de peligro indica un riesgo para esta poblacin.Conclusiones. En la zona de Parral, la contaminacin de pozos noria por nitrato est aso-ciada principalmente a la existencia de ciertos factores, como los mtodos constructivos o la cer-cana de animales, que afectan de manera aislada la calidad del agua. No se detect la existen-cia de riesgo para la poblacin adulta, pero s para los lactantes alimentados con frmulaspreparadas con agua proveniente de los pozos contaminados.

Medicin de riesgo, pozos, nitratos, agua potable, poblacin rural, Chile.

RESUMEN

La contaminacin de las aguas sub-terrneas es un problema creciente de

la salud pblica, pues restringe la dis-ponibilidad de agua potable para lapoblacin. En Chile, el agua subterr-nea para consumo humano representams del 40% del volumen total deagua consumido en las zonas urbanasy el 76% en las zonas rurales (1).

El nitrato es uno de los contaminan-tes mas frecuentes de las aguas subte-rrneas y su presencia puede asociarsea problemas de salud humana, espe-cialmente en grupos sensibles como

los lactantes. Estos, al ingerir frmulaslcteas preparadas con agua con altasconcentraciones de nitrato, puedenpresentar metahemoglobinemia osndrome del nio azul (2, 3). Apesar de que esto ha sido reciente-mente cuestionado (4), las normativasrelativas a la calidad del agua y losmtodos de anlisis de riesgo conside-ran esta hiptesis dentro de su funda-mentacin, pues estn concebidos paraproteger la salud humana (2, 3).

Palabras clave

Investigacin original / Original research

Arumi JL, Nez J, Salgado L, Claret M. Evaluacin del riesgo de contaminacin con nitrato de pozosde suministro de agua potable rural en Chile. Rev Panam Salud Publica. 2006;20(6):38592.

Forma de citar

1 Universidad de Concepcin, Departamento de Re-cursos Hdricos, Chilln, Chile. Toda correspon-dencia deber dirigirse a: Dr. Jos Arumi, Univer-sidad de Concepcin, Departamento de RecursosHdricos, Vicente Mndez 595, Chilln, VIII Re-gin, Chile; telfono: (56) 42 208804; fax: (56) 42275303; correo electrnico: [email protected]

2 Ingeniero consultor3 Instituto de Investigaciones Agropecuarias, De-

partamento de Recursos Naturales y Medio Am-biente, Minister io de Agricultu ra, Chile


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En Chile, los procesos de contami-nacin asociados a sistemas de pro-duccin agrcola han comenzado aestudiarse recientemente. Afortunada-

mente, se han encontrado pruebas deque en el valle central, existen condi-ciones naturales generalizadas de pro-teccin de los sistemas de aguas subte-rrneas frente a contaminaciones pornitrato asociadas a prcticas de fertili-zacin (5). Sin embargo, se han detec-tado casos de contaminacin por malmanejo de las aguas residuales y losdesechos agrcolas (6)

En este contexto, a pesar de las gran-des mejoras realizadas en materia deabastecimiento de agua potable de la

poblacin rural, existen an zonasdonde los pobladores se aprovisionande agua a travs de pozos noria quepueden presentar problemas de conta-minacin y donde el contenido de ni-trato sobrepasa los lmites de las nor-mas nacional e internacionales, lo queconlleva una preocupacin por elefecto que puedan provocar esas con-centraciones en la poblacin (7). Lanorma chilena establece un lmite m-ximo de nitrato, expresado como canti-dad de nitrgeno en forma de nitrato

(N-NO3), de 10 mg/L, equivalente alvalor fijado por la Agencia de Protec-cin Ambiental de los Estados Unidos(USEPA) y recomendado por la Orga-nizacin Mundial de Salud (OMS) (2).

Como el costo de aplicacin de pro-cesos de recuperacin de lugares con-taminados excede la disponibilidad definanciamiento, se han desarrolladometodologas, como la evaluacin deriesgos, para seleccionar aquellos lu-gares que implican un mayor riesgopara la salud pblica. (8).

En el presente trabajo se utiliza la me-todologa recomendada por la USEPApara evaluar el riesgo para la salud deuna parte de la poblacin rural expuestaa aguas contaminadas con nitrato en lazona de influencia del Embalse Digua,Parral, Sptima Regin de Chile (9).

MATERIALES Y MTODOS

La zona de estudio tiene una super-ficie aproximada de 65 700 ha y se en-

cuentra entre las coordenadas 36 12'de latitud sur y 72 de longitud oeste.En esta zona hay aproximadamente1 200 agricultores, en su mayora usua-

rios del embalse Digua (7).La informacin bsica para este es-

tudio estuvo constituida por los valo-res de concentracin de nitrato, expre-sados en mg/L de N-NO3

, obtenidospor el Instituto de InvestigacionesAgropecuarias (7) en muestras deagua tomadas en 92 pozos noria ubi-cados en la zona de estudio (figura 1).Como es usual que cada casa ruraltenga un pozo, se puede estimar queel nmero total de pozos existentes enla zona de estudio es aproximada-

mente 1 200.El diseo de muestreo elegido fue

un modelo sistemtico no alineado,donde dentro de cada cuadrante de lamalla resultante se obtuvo un punto alazar. Utilizando la plataforma SIGMap-Info, la malla de muestreo se so-brepuso a la cobertura predial previa-mente digitalizada y georreferenciadacon un receptor de GPS III Plus, deGarmin. El anlisis de nitrato se rea-liz por el mtodo de reduccin concinc en granallas (malla 20) (7).

El anlisis geoestadstico se efectucon el programa Variowin, el mdulogeoestadstico de Surfer 7 y el pa-quete GS+. El anlisis estadstico des-criptivo se realiz con el programaStatgraphics Plus. Para elaborar losmapas de riesgo se utiliz el programaSurfer 7. El anlisis de incertidumbrese realiz con el programa Simlab y elcomplemento de Excel Analyze-It.

Anlisis de los datos

La etapa inicial consisti en un an-lisis estadstico descriptivo. Este anli-sis permiti caracterizar la concentra-cin de nitrato respecto a medidas detendencia central y a la varianza. Lascurvas de frecuencia, asociadas con di-versas pruebas de normalidad, indicanel tipo de distribucin al que se ajustanlos datos.

Para el anlisis geostadstico, sebusc identificar entre distintos mto-dos de interpolacin, el ms apropiado

segn las caractersticas de continui-dad espacial de los datos: mtodos deKriging, de ponderacin en funcin in-versa de la distancia elevada a una po-

tencia, del vecino ms cercano, del ve-cino natural, etc. (10).

La segunda etapa consisti en laidentificacin de los parmetros toxi-colgicos del nitrato utilizados en lacaracterizacin del riesgo (compuestoinorgnico no cancergeno, dosis dereferencia [DdR] recibida por va oralen agua: 1,6 mg kg1 da1). El par-metro utilizado fue la dosis de refe-rencia, que indica el grado de exposi-cin diaria que no implica un riesgoapreciable de dao en poblaciones hu-

manas, incluidas las subpoblacionessensibles (8).

La tercera etapa consisti en la eva-luacin de la exposicin, que permitidefinir la ruta y la va de exposicin.Se supuso que el nitrato tiene su ori-gen en las prcticas agrcolas de fer-tilizacin, la eliminacin de residuosanimales o el tratamiento de aguas ser-vidas. El nitrato lixivia hasta el acu-fero, desde donde puede llegar a lospozos que se utilizan como fuente debebida. En la evaluacin se consi-

deraron dos hiptesis: exposicin deadultos y exposicin de lactantes enlos primeros 3 meses de vida, corres-pondientes al periodo de mxima sen-sibilidad a la intoxicacin por nitrato(2). El cuadro 1 presenta la caracteri-zacin de las hiptesis propuestas.

En la cuarta etapa se combin la in-formacin proveniente de los anlisisprevios para calcular el riesgo, expre-sado como cociente de peligro (8, 11):

Donde CP es el cociente de peligro(adimensional); C, la concentracin denitrato en el agua en cada punto delmapa, en mg/L; I, la ingesta de agua,en L/da; FE, la frecuencia de expo-sicin, en das/ao; DE, la duracinde la exposicin, en aos; PC, el pesocorporal, en kg; TP, el tiempo de pro-

CP

C I FE DEPC TP

DdR=

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Investigacin original Arumi et al. Contaminacin con nitrato de pozos de agua potable


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mediacin, equivalente a la DE multi-plicada por 365; y DdR, la dosis dereferencia. La dosis de referencia seobtiene a partir de investigacionesdonde se detectan, en forma experi-mental o estadstica, los grados mxi-mos de exposicin que no causandaos, aplicando despus factores deincertidumbre (8). En el caso del ni-trato, la dosis de referencia es 1,6 mgkg1 da1 (12).

En la etapa final, se consider elhecho de que el modelo de clculo de

riesgo presenta un grado de incerti-dumbre en los valores de los parme-tros de entrada. De este modo, se iden-tificaron los factores que determinanen mayor grado el valor del cocientede peligro mediante un anlisis desensibilidad, con la ayuda de un dia-grama de tornado y el clculo de loscoeficientes de correlacin de Spear-man (rs) entre cada parmetro y el co-ciente de peligro. El cuadro 2 presentalos parmetros utilizados en el anlisisde sensibilidad.

RESULTADOS

La figura 2 muestra grficas de fre-cuencia y diagramas de cajas y debarras de la concentracin de nitrato(N-NO3

) en los pozos estudiados. Laconcentracin media es 5,2 mg/L,valor inferior al lmite de seguridadrecomendado de 10 mg/L (2). La me-diana es 2,6 mg/L, mucho menor quedicho lmite. A pesar de que la distri-bucin es asimtrica, la media tienemayor importancia que la mediana,


Arumi et al. Contaminacin con nitrato de pozos de agua potable Investigacin original

FIGURA 1. Ubicacin del rea de estudio y de los puntos de muestreo

6 015 000

6 010 000

6 005 000

6 000 000

5 995 000

5 990 000

5 985 000

5 980 000760 000 765 000 770 000 775 000 780 000 785 000 790 000

N

orte[metros]

Concentracin N-NO3 [mg/L]

VII Regin de Chile

Constitucin

Linares

Parral

Curic

Talca

Cauquenes

0,15,2

5,210

1020

2033

Este [metros]

Coordenadas UTM referidas al Datum Sudamericano de 1969


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CUADRO 1. Caracterizacin de las hiptesis de exposicin consideradasen este estudio

Poblacin

Parmetro Adultos Lactantes

Peso corporal (kg) 70 4Tasa de ingesta (L/da) 2 0,64Duracin de la exposicin (aos) 30 0,25Frecuencia de la exposicin (das/ao) 350 350

CUADRO 2. Caracterizacin de los parmetros utilizados en el anlisis de sensibilidad

Parmetro Mnimo Base Mximo Fuente

Concentracin de (N-NO3)a (mg/L) 0,1 30 32,5 (7)Ingesta de agua (L/da) 0 0,64 0,80 (15)Peso corporal (kg) 3 4 8 (15)Frecuencia de la exposicin (das/ao) 0 350 365 (9)Duracin de la exposicin Teniendo en cuenta que la duracin de la exposicin no influye

en los clculos, se considera constante e igual a 0,25 ao.

a (N-NO3): nitrgeno en forma de nitrato

FIGURA 2. Grficas de a) distribucin de frecuencia absoluta, b) frecuencia relativa acumulada, c) probabilidad normal y d) caja y barraspara las concentraciones de nitrgeno en forma de nitrato (NO3

) medidas en los pozos noria

35a

c d

b100

80

60

40

20

0

30

25

20

15

10

5

Frecuencia

0

100

99

95

80

50

20

5

1

0

0 5

Concentracin de N-NO3[mg/L]

Porcentaje


Frecuenciarelativa(%)



10 15 20 25 30 35

0 5 10 15 20 25 30 35

0

0 5 10 2015 25 30 35

3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36


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al considerarla como un parmetroque determina la exposicin de la po-blacin en un periodo determinado

(11). La desviacin estndar es de7,09 mg/L y, en relacin con la media,determina un coeficiente de variacindel 137,6%, lo que indica una granvariacin entre las muestras. El 14%de las muestras present valoresmayores que el lmite mximo reco-mendado para el agua de bebida, de10 mg/L (5).

La distribucin de probabilidad seajust al tipo lognormal, verificado porla prueba de normalidad de Andersony Darling respecto de los datos trans-

formados (ver el cuadro 3). Este tipode distribucin es similar al encon-trado por otros autores (13) en mues-tras de aguas de pozos en zonas agr-colas del sudoeste del Uruguay y esrepresentativo del comportamiento ge-neral asociado a variables ambientalesespecialmente relacionadas con aguassubterrneas (14). Es importante consi-derar este ltimo aspecto en el anlisisgeoestadstico para definir el tipo deinterpolacin que debe utilizarse.

Anlisis geoestadstico

Las variables ambientales distribui-das espacialmente deben presentar unmnimo de correlacin espacial, amenos que exista justificacin fsicapara establecer la independencia. Eneste caso, las caractersticas constructi-vas de los puntos de muestreo (pozosnoria), totalmente expuestos al am-biente y a la intervencin humana,pueden explicar la falta de correlacin

espacial.

En el anlisis geoestadstico no sedetect continuidad espacial de la con-centracin de nitrato, ni en su valororiginal ni en el valor transformado lo-garitmicamente, por lo que no se con-sider conveniente utilizar el mtodode interpolacin de Kriging, sino unmtodo ms simple, el de de pondera-cin en funcin inversa de la distancia

elevada a una potencia (10). La figura 3presenta un mapa de distribucin dela concentracin de nitrato en la reginde estudio, en el que se observa la exis-tencia de cuatro zonas importantes, yasea por el rea de influencia o por lamagnitud de la concentracin. Laszonas localizadas hacia el lmite norte(A y B) de la regin de estudio apare-cen ms bien como puntos contamina-dos; en el centro (C) y hacia el lmitesur (D), las zonas se encuentran msdistribuidas. Lamentablemente, no se

cont con informacin adicional para

identificar el origen o los mecanismosde transporte del nitrato en el acufero.

Caracterizacin del riesgo

La figura 4a muestra el mapa deriesgo en la primera hiptesis de expo-sicin. El valor mximo del cociente de

peligro fue 0,56 y la media del cocientede peligro de la zona, 0,12. De estemodo, no existe riesgo para la pobla-cin adulta y, al ser el cociente de peli-gro menor que 1, no se requiere unanlisis de incertidumbre (16).

La figura 4b presenta el mapa deriesgo para la salud en la segunda hi-ptesis de exposicin, caracterizadapor la presencia de un grupo de entre0 y 3 meses de edad, consideradocomo el ms sensible a la intoxicacinpor nitrato (2, 3). En la zona de estu-

dio, el cociente de peligro alcanz un



CUADRO 3. Prueba de normalidad respectode la variable transformada logaritmo na-tural de la concentracin de nitrgeno enforma de nitrato [Ln(N-NO3

)]

Prueba Pa

Anderson y Darling 0,6446Sesgo 0,9855Apuntamiento (curtosis) 0,1945

a P> 0,1 indica que no se rechaza la hiptesis de normali-dad con un grado de confianza del 90% o superior.

FIGURA 3. Mapa de isolneas de concentracin de nitrgeno en forma de nitrato(N-NO3

, mg/mL) detectada en el rea de estudio (Parral, Chile, 2002)

6 015 000

6 010 000

6 005 000

6 000 000

5 995 000

5 990 000

5 985 000

5 980 000760 000

A

B

C

D

765 000 770 000 775 000 780 000 785 000 790 000

Norte[metros]

Este [metros]


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valor mximo de 3,1 en algunos pun-

tos, pero el valor medio fue de 0,69.Esto indica que aunque existen algu-nos pozos de los cuales es riesgoso ob-tener agua para lactantes, sta no es latendencia general de la zona.

DISCUSIN

Es importante tener en cuenta quesegn la USEPA (15), es ms apro-piado usar datos de muestras de aguaque estimaciones de concentraciones

de exposicin, cuando los puntos demuestreo corresponden a puntos deexposicin (caso de los pozos noria).La USEPA tambin recomienda pre-caucin al extrapolar los valores de lasmuestras a otras zonas. Por lo tanto,los mapas elaborados a partir de mto-dos de interpolacin originados en va-lores de muestras donde el punto demuestreo es el punto de exposicinslo tienen un valor referencial y suutilidad radica en la identificacin dezonas hacia donde destinar tiempo y

recursos para mejorar y precisar la in-

formacin disponible.Los valores de riesgo o de cociente

de peligro estn sujetos a incertidum-bre, es decir, como gran parte de losparmetros utilizados en el clculopresentan una probabilidad de ocu-rrencia, el riesgo presenta tambin

esta caracterstica (15, 16). Para tener

un mejor conocimiento del modelo declculo del cociente de peligro, se rea-liz un anlisis de sensibilidad utili-zando la tcnica del diagrama de tor-nado (figura 5). Los factores quecontribuyen en mayor medida a la va-riacin del cociente de peligro son, en



FIGURA 4. Mapa de isolneas de cociente de peligro (CP) para la salud de a) adultos y b) lactantes, en el rea de estudio (Parral, Chile, 2002).(En la figura 4b se han resaltado las isolneas correspondientes a CP = 1,0)

6 015 000

6 010 000

6 005 000

6 000 000

5 995 000

5 990 000

5 985 000

5 980 000

Norte[metros]

Norte[metros]

6 015 000

6 010 000

6 005 000

6 000 000

5 995 000

5 990 000

5 985 000

5 980 000

a b

FIGURA 5. Diagrama de tornado del cociente de peligro

Concentracin de N-NO3

[mg/L]

Ingesta [L/da]

Frecuencia de exposicin[das/ao]

Peso corporal [kg]

Cociente peligro

Duracin de la exposicin [ao]

0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5

760 000 765 000 770 000 775 000 780 000 785 000 790 000

Este [metros]

760 000 765 000 770 000 775 000 780 000 785 000 790 000

Este [metros]


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orden de importancia, la concentra-cin de nitrato (rs = 0,83), la ingestade agua (rs = 0,42), la frecuencia deexposicin (rs = 0,4) y el peso corpo-

ral (rs = 0,1). Los valores de base delos parmetros determinan un valordel cociente de peligro de 0,69, lo quesignifica que en una hiptesis conser-vadora, en promedio, el coeficiente depeligro del rea de estudio se encuen-tra por debajo del valor lmite de se-guridad de 1. De este modo, en gene-ral, no existe riesgo para la salud dela poblacin lactante, salvo en casosaislados.

La concentracin de nitrato en lospozos de la zona de estudio presentauna distribucin espacial que no puedecaracterizarse por los mtodos tradicio-

nales de variografa. Ello puede de-berse a la existencia de factores antrpi-cos (mtodos constructivos o cercanade animales) que modifican la continui-dad espacial del nitrato en el sistema deaguas subterrneas y alteran la calidaddel agua de los pozos noria.

En el 14% de los casos, las concentra-ciones de nitrato observadas en la zonade estudio se encuentran por encimade las normas chilena e internacionales

relativas al agua de bebida. En general,no se espera la aparicin de casos deintoxicacin en adultos, pero s existeriesgo para los lactantes alimentados

con frmulas preparadas con agua ex-trada de estos pozos noria.

Por ltimo, en este tipo de anlisis,considerando que no existe continuidadespacial del nitrato en el acufero y quelos puntos de contaminacin correspon-den a puntos de exposicin, no es apro-piado hablar de zonas o superficiesafectadas, sino que corresponde identi-ficar aquellos pozos que presentan con-centraciones de nitrato de riesgo.



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Manuscrito recibido el 23 de marzo de 2006. Aceptado

para publicacin, tras revisin, el 4 de septiembre de2006.

REFERENCIAS


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Objectives. To assess the risk associated with nitrate contamination of wells thatsupply drinking water in the rural, Parral region of central Chile.Methods. The nitrate concentration levels were determined using water samplesfrom 94 wells. An analysis of the distribution of nitrate concentration levels was per-formed in order to assess possible geographic correlations. For the risk analysis, twoexposure situations were identified among the population (for adults and for infants),and the health risks were mapped.Results. Fourteen percent of the wells studied had nitrate concentration levels gre-ater than what the Chilean health standards allow for drinking water. There was nogeographic correlation for the nitrate concentration levels. The mean hazard quotient(HQ) for adults in the study area was 0.12, indicating an absence of risk for this po-pulation group. For infants, the HQ values had a maximum value of 3.1 in some lo-cations, but the average was 0.69 (still below 1.0), indicating that the well water in thestudy area was generally not hazardous for infants.Conclusions. In the Parral region of Chile, nitrate contamination of wells is prima-rily linked to certain factors such as construction practices and the proximity of lives-tock. These factors affect the quality of drinking water in isolated cases. There was no

risk found for the adult population, but there was for infants fed on formula mixedwith water coming from the contaminated wells.

Risk management, water pollutants, nitrates, water purification, rural population,Chile.

ABSTRACT

Risk analysis of nitratecontamination in wells

supplying drinking waterin a rural area of Chile



Key words

Mejoremos la salud a todas las edades. Un manual para contribuir al cambiodel comportamiento es una gua nica para ayudar a las comunidades en sulucha por reducir las enfermedades, la discapacidad y la muerte prematuradurante todo el ciclo vital. El libro combina estrategias de prevencin con prin-cipios y mtodos prcticos de las ciencias conductuales, siendo por tanto unmanual ideal para planificar y poner en prctica programas de salud locales yregionales.

Todo trabajador de salud encontrar en este manual una herramienta esencial.Ser especialmente til en la batalla contra la amenaza creciente de las enfer-

medades degenerativas crnicas, las enfermedades relacionadas con el modode vida, la depresin grave, los traumatismos y la violencia.

Mejoremos la salud a todas las edades

http://publications.paho.org Fax: (301) 206-9789 Correo electrnico:[email protected]

2005, 390pp.,ISBN 92 75 31590 6

Cdigo: PC 590Precio: US$ 30.00 en

Amrica Latina y el Caribe/US$ 40.00 en el resto del

mundoTambin disponible eningls: cdigo SP 590

Premiado por la British Medical Association en la categora desalud pblica!

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