Diciembre 2008 Núm. 188

AVANCES Cuaderno de Trabajo

Universidad Autónoma de Ciudad Juárez

Coordinación de Investigación y Posgrado del Instituto

de Ciencias Sociales y Administración

Riesgos a la salud humana por la bio-

disponibilidad de metales pesados en

agua y suelo de la región Paso del

Norte

Juan P. Flores Margez

Comité Editorial de Avances

Dra. Martha Patricia Barraza de Anda

Dra. Consuelo Pequeño Rodríguez Dra. Alba Yadira Corral Avitia

Mtra. Carmen Gabriela Lara Godina Mtro. Gerardo Sandoval Montes

Dra. Magali Velasco Vargas Dr. Ricardo Almeida Uranga

Dra. Sonia Bass Zavala Mtra. Carmen Álvarez González Mtra. Ma. Elena Vidaña Gaytán

Mtro. Oscar Dena Romero Mtra. Katya Butrón Yáñez

Directorio

Jorge Mario Quintana Silveyra Rector

David Ramírez Perea

Secretario General

Martha Patricia Barraza de Anda Coordinadora General de Investigación y Posgrado

Francisco Javier Sánchez Carlos

Director del Instituto de Ciencias Sociales y Administración

Consuelo Pequeño Rodríguez

Coordinadora de Investigación y Posgrado del ICSA

Universidad Autónoma de Ciudad JuárezInstituto de Ciencias Sociales y Administración

H. Colegio Militar # 3775Zona Chamizal

C.P. 32310Ciudad Juárez, Chihuahua, México

Tels. 688-38-56 y 688-38-57Fax: 688-38-57

Correo: cpequeno@uacj.mxmaygonza@uacj.mx

Riesgos a la salud humana por la bio-disponibilidad de metales pesados en agua y suelo de la región Paso del Norte

Resumen

Los metales pesados son un factor de riesgo en salud ambiental que ha sido demandado

desde hace treinta años por los habitantes de la región Paso del Norte. Particularmente, el problema

de suelos y aguas contaminados en El Paso, TX y Ciudad Juárez, Chihuahua, no ha sido analizado a

detalle para evaluar la magnitud del problema y orientar la investigación hacia la calidad de alimentos

y afectación en la salud humana. La intensa actividad industrial y la falta de vigilancia en las

regulaciones para el control de descargas han ocasionado que se tengan sitios de riesgo por metales

pesados. Los objetivos del presente estudio fueron: 1) Realizar una compilación de los estudios,

inventarios, monitoreos o investigaciones relacionadas con la presencia de metales pesados en

suelos y aguas de Ciudad Juárez y el Río Bravo; 2) Interpretar, analizar y sintetizar los datos

recabados sobre los metales pesados regulados por las Agencias Ambientales y 3) Establecer

conclusiones y recomendaciones sobre el problema estudiado. La metodología para llevar a cabo el

presente proyecto consistió en la localización y gestión de documentos que puedan contener

información sobre metales pesados en suelos y aguas de Ciudad Juárez y parte de áreas del Río

Bravo. Los resultados del presente trabajo muestran que la cantidad de documentos sobre metales

pesados en suelo y agua en Ciudad Juárez, Valle de Juárez y el Río Bravo han sido desde 1970

hasta la fecha, en total se encontraron treinta referencias de estudios directamente relacionados con

metales pesados en suelo y agua de la región. La mayoría de los trabajos se han orientado hacia

aguas residuales, Bolsón del Hueco (acuífero regional), suelos agrícolas, biosólidos, sedimentos en

drenes y canales, agua del Río Bravo, plantas bio-acumuladoras nativas, es decir no se ha atendido

el impacto directo en la salud humana y animal, así como en la cadena alimentaria regional. Los

metales pesados estudiados en agua fueron: Al, As, B, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Hg, Mn, Mo, Ni, Pb y Zn,

mientras que en suelo fueron: As, Cd, Co, Cr, Cu, Ni, Pb y Zn. Las concentraciones de cada elemento

fueron variables, pero generalmente inferiores a los límites máximos permisibles por las normas

oficiales. Sin embargo, esto no es suficiente para establecer que los suelos urbanos, rurales o en

producción agrícola de la región Paso del Norte no tienen contaminación por metales, sino que es

necesaria mayor investigación para detectar tanto fuentes actuales de contaminación como suelos ya

afectados por diferentes causas antropogénicas o naturales. Algunas referencias de estudios locales

no fueron encontradas y en otros casos los autores ó Instituciones no estuvieron en posibilidades de

mostrar la información, sin embargo son fuentes importantes que aportan al problema estudiado y

que servirán de base a nuevas propuestas de investigación básica y aplicada.

4

1. Introducción La calidad del agua y suelo son algunos de los indicadores básicos de salud

ambiental que están relacionados con enfermedades o padecimientos de diversa

índole. Por ejemplo, enfermedades respiratorias como el asma y bronquitis tienen

una relación directa con las partículas sólidas (suelo) diseminadas durante las

tolvaneras en la región Paso del Norte. Así también, el consumo directo de suelo por

los niños en áreas sin pavimento representa un riesgo de salud en especial cuando

existen parques industriales cercanos.

La medición de la calidad del suelo y agua están dados por varios parámetros entre

los que destaca la concentración de metales pesados. Recientemente, ambas

comunidades: El Paso, Texas y Ciudad Juárez, Chihuahua, han protestado

fuertemente por la contaminación de metales pesados por la empresa ASARCO en

áreas habitacionales de dichas poblaciones (Ketterer, 2006). Además, los

productores del Valle de Juárez han manifestado sus requerimientos de

investigación sobre metales pesados en suelo y agua (Flores et al., 2004b).

Aunque el agua de beber en Ciudad Juárez, Chihuahua, proviene de pozos

profundos y no ha sido tan alarmante algún problema de contaminación, es

necesario señalar que otras fuentes de agua que no son de consumo humano

directo, tales como las de tuberías “moradas” (agua residual tratada), también son

un indicador de salud ambiental por su cercanía al contacto humano en parques y

jardines, así como el riego agrícola con aguas negras en el Valle de Juárez,

Chihuahua.

Por lo anterior, la realización de una compilación y análisis de la información

existente sobre metales pesados en la región Paso del Norte es considerada una

actividad fundamental para actualizar parte del marco de referencia ambiental, el

cual sea de utilidad para conocer los principales metales regulados por las agencias

ambientales de ambos países y que a su vez, sea un marco actualizado en apoyo a

5

la creación de nuevos proyectos de investigación sobre salud ambiental y humana.

De ésta manera será posible cuantificar y predecir los riesgos potenciales que

pueden tener los habitantes de la región tanto de zonas rurales como urbanas.

La Norma Oficial Mexicana NOM-127-SS1-1994 que establece los límites máximos

permisibles para agua potable incluyen a los elementos: Aluminio (Al), Arsénico (As),

Bario (Ba), Cadmio (Cd), Cianuros, Cobre (Cu), Cromo total (Cr), Fierro (Fe),

Fluoruros (F), Manganeso (Mn), Mercurio (Hg), Nitratos (NO3), Niquel (Ni), Plomo

(Pb), Sodio (Na) y Zinc (Zn), entre otros. Mientras que las Normas NOM-001-ECOL-

1996 y NOM-004-SEMARNAT-2002 que establecen los límites máximos permisibles

de contaminantes en las descargas residuales en aguas, bienes nacionales y

drenajes urbanos incluyen a los elementos: As, Cd, Cianuros, Cu, Cr, Hg, Ni, Pb y

Zn en concentración total. Estos elementos coinciden con la lista de contaminantes

químicos inorgánicos establecidos para agua de beber por la Agencia de Protección

Ambiental de los Estados Unidos (USEPA, 2006).

La presencia potencial de los metales citados en aguas residuales utilizadas en el

riego de productos alimenticios, han sido causa de preocupación social en la región

debido al riesgo de contaminación por el agua residual proveniente de los drenajes

industriales y a la baja eficacia de su tratamiento específicamente en Ciudad Juárez

(Flores te al., 2004c).

Las investigaciones realizadas han sido en ambos lados de la frontera Juárez-El

Paso y con la participación de instituciones de enseñanza e investigación, los cuales

han enfocado el problema de los metales pesados desde diversos ángulos y con

aportaciones importantes, sin embargo en muchos casos los resultados no han sido

publicados pero se encuentran en informes de investigación o archivos

institucionales.

Existen conceptos clave como “bio-disponibilidad” y “bio-accesibilidad” de metales

pesados que deben ser considerados cuando se analiza la presencia y riesgo tanto

6

en agua como en suelo y productos vegetales, que fluyen en la cadena alimenticia

hasta la nutrición y salud humana (Assadian y Flores, 2005).

El análisis de la concentración, formas químicas y movimiento de metales pesados

dentro de la cadena alimenticia permite conocer los puntos de mayor riesgo. Los

metales entran a la cadena alimenticia mediante acumulación en plantas, a través

del polvo o salpicaduras de agua residual o aquella que puede estar contaminada

(Alloway, 1995). Sin embargo, el riesgo mayor es mediante ingestión directa del

suelo, lo cual es más preocupante en niños por su vulnerabilidad al estar en contacto

con el suelo, principalmente en áreas marginales o de alta pobreza (Ordoñez, 2003).

El efecto de los metales pesados esta más determinado por sus formas químicas

que por sus concentraciones, esto debido a que algunas formas son disponibles y de

mayor absorción por las plantas. Las formas químicas de los metales son

controladas principalmente por el pH. Por ejemplo, las especies principales de Cd

son Cd (II) y CdSO4 en soluciones oxicas de suelos, CdCl en suelos ácidos y Cd

(II), CdCl, CdSO4(O) y CdHCO3 en suelos alcalinos.

La cantidad de metales pesados en los suelos es afectada por el material geológico

de formación del suelo, fuentes antropogénicas y la distancia de esas fuentes. La

disponibilidad de metales pesados en zonas áridas generalmente es menor que

otras regiones debido al pH alto (Alloway, 1995).

Existe una percepción permanente de que la deposición de metales sobre los suelos

de la región a partir de actividades industriales y aguas residuales compromete la

seguridad alimenticia, la integridad ambiental y la salud pública. Los metales

recalcitrantes pueden tener alcances acumulativos de largo plazo sobre los agro-

ecosistemas y los productos agropecuarios (Assadian y Flores, 2005).

Por lo anteriormente expuesto, resulta evidente la necesidad de llevar a cabo una

revisión integral de los estudios realizados sobre metales pesados en suelo y agua

7

con énfasis en Ciudad Juárez y el Valle de Juárez, Chihuahua. Esta actividad

documental permitirá tener una visión completa de esta línea de investigación, así

como generar temas específicos para nuevas necesidades de investigación con

énfasis en el impacto de metales sobre la salud humana. La difusión de la

información que se obtenga será de valiosa utilidad tanto para la sociedad en

general como para investigadores e instituciones con interés en la salud pública.

2. Objetivos

1) Realizar una compilación de los estudios, inventarios, monitoreos ó

investigaciones relacionadas con la presencia de metales pesados en suelos

y aguas de Ciudad Juárez, el Valle de Juárez y el Río Bravo.

2) Interpretar, analizar y sintetizar los datos recabados sobre los metales

pesados regulados por las Agencias Ambientales Mexicana.

3) Establecer conclusiones y recomendaciones sobre el problema estudiado.

3. Metas

1) Obtener y revisar documentos sobre metales pesados y su relación con la

salud ambiental y humana en al menos diez instituciones o fuentes de

información oficial que han llevado a cabo estudios en la región Paso del

Norte, con énfasis en Ciudad Juárez y el Valle de Juárez, Chihuahua.

2) Plantear al menos dos líneas de investigación que atiendan el problema de

contaminación por metales pesados y el riesgo a la cadena alimenticia

humana.

8

ENTREGABLE # 1

4. Descripción de actividades

4.1. Identificación y adquisición de resultados de investigación El proyecto incluyó la recopilación de los estudios realizados en Ciudad

Juárez, Chihuahua, comunidades del Valle de Juárez y márgenes del Río Bravo

(Figura 1) hasta el poblado El Porvenir a 80 km de Ciudad Juárez. Esta área de

estudio ha sido atendida por diversas instituciones de investigación y docencia, las

cuales han desarrollado proyectos en los que se ha incluido el tema de metales

pesados en agua y suelo. Algunas de estas instituciones son:

a) Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias

(INIFAP)

b) Fundación Produce Chihuahua (FPCH)

c) Universidad Autónoma de Ciudad Juárez (UACJ)

d) Instituto Tecnológico de Ciudad Juárez (ITCJ)

e) Junta Municipal de Agua y Saneamiento de Ciudad Juárez (JMAS)

f) Colegio de la Frontera Norte (COLEF)

g) Comisión Internacional de Límites y Aguas (CILA)

h) Comisión de Cooperación Ecológica Fronteriza (COCEF)

i) Organización No Gubernamental Sierra Club

j) Texas A& M University (TAMU), El Paso Research Center.

k) University of Texas at El Paso (UTEP)

l) New Mexico State University (NMSU)

La información sobre concentración y bio-disponibilidad de metales pesados en

suelo y agua se colectó mediante la adquisición y revisión de informes finales de

proyectos de investigación, tesis, artículos arbitrados, folletos, cuadernos de trabajo,

internet, periódicos locales, entre otros. En vista de que en algunos casos parte de la

información sobre el tema no estuvo disponible debido a estar en archivos oficiales

9

de ciertas dependencias, sólo se presentan las referencias correspondientes. En los

casos donde la información no estuvo resumida, es decir información dispersa en

hojas de cálculo como Excel, se realizaron análisis estadísticos descriptivos para su

interpretación y discusión paralelo a otras fuentes de información. Además, se

realizaron entrevistas personales, visitas a bibliotecas e instituciones para enriquecer

o ampliar la búsqueda de datos que permitan hacer un análisis lo más completo

posible del tema propuesto.

Figura 1. Foto satelital de Ciudad Juárez, Chihuahua y El Paso, Texas.

10

Aunque los estudios recopilados representan una muestra de la metodología del

presente proyecto de investigación documental, es notorio que se ha dado énfasis

en la investigación sobre metales pesados en agua y suelo, mientras que en planta,

tejido animal, y diagnóstico de metales en seres humanos pudieran quedar como

líneas de investigación a futuro, lo cuál indica preliminarmente que es necesario

realizar una búsqueda de trabajos en otros lugares sobre el impacto potencial de

metales en la salud humana.

De esta manera será posible establecer el riesgo que pudiera existir en nuestra área

y generar nuevas propuestas de investigación donde se incluyan el factor humano.

Además es importante señalar que el avance de la investigación contenido en los

documentos del presente estudio requiere difundirse no sólo en el medio científico

sino a la población en general. A continuación se muestran algunas fotografías de

sitios estudiados en Ciudad Juárez, el Valle de Juárez y el Río Bravo.

Naomi W. Assadian, Ph.D.

Colectando muestras de suelo en la orilla del Río Bravo

cerca de la fundidora ASARCO, 2004.

11

Canal de aguas negras en el Valle de Juárez, Chihuahua

(Flores et al., 2005).

Aplicación de biosólidos en un suelo agrícola del Valle de Juárez

(Flores et al., 2003).

12

4.2. Obstáculos detectados para encontrar y obtener los resultados

Aunque durante el proceso de búsqueda de información se detectaron más de

treinta estudios directamente relacionados con el tema los cuales se incluyen en la

bibliografía del presente proyecto, también es importante mencionar que no se

pudieron conseguir algunos de ellos por las causas siguientes:

a) La institución o dependencia no estuvo en posibilidad de dar información

específica, informes ó reportes de muestreos de agua (caso de la JMAS)

b) La institución o dependencia cerró sus instalaciones en la región y los reportes

de investigación, biblioteca y archivos se trasladaron al Estado de Coahuila

(caso del INIFAP Valle de Juárez)

c) La institución o dependencia ya no existe y las tesis, reportes de investigación,

biblioteca y archivos no se sabe donde quedaron (caso de la Escuela Superior

de Agricultura Hermanos Escobar)

c) Las referencias de estudios sugeridas por un profesor de la UACJ (Mtro. Felix),

no se pudieron adquirir debido a que un investigador se fue a otro País al

Postgrado (Dr. David Reyes) y otros ya no están en la región (Dr. Hernán

Cavazos).

d) Las memorias de algunos congresos estatales realizados en la Ciudad de

Chihuahua (COEPES, Encuentro de Investigadores de la Zona Norte) no se

pudieron encontrar en la localidad, pero se tiene conocimiento de trabajos

sobre metales pesados en suelos y aguas de Ciudad Juárez y el Valle de

Juárez (caso Palomo et al., 1991-92).

ENTREGABLE # 2 5. Revisión bibliográfica La presentación de resultados se realiza de una manera cronológica, ya que

el objetivo principal de la presente revisión consistió en describir los avances de

investigación sobre los metales pesados en suelos y agua de la región Paso del

13

Norte con énfasis en Ciudad Juárez y el Valle de Juárez, así como describir

información adicional indicada por las referencias colectadas sobre impacto en los

recursos naturales tales como el Río Bravo y especialmente en la salud humana.

Metal pesado es un nombre genérico asignado a un grupo de elementos con una

densidad atómica mayor que 6 g/cm3. La concentración y disponibilidad de esos

elementos en suelo y agua varía de menos de 1,000 mg L-1 o mg kg-1 a muy pocas

partes por billón (ppb = µg L-1 = µg kg-1) con la excepción de Mn que se puede

encontrar en concentraciones en el suelos desde 20 a 10,000 mg kg-1 (Gardea et al.,

2005; Alloway, 1995). Por ejemplo, algunos metales de importancia ambiental y

biológica son Arsénico (As), Cadmio (Cd), Cobalto (Co), Cobre (Cu), Cromo (Cr),

Hierro (Fe), Manganeso (Mn), Mercurio (Hg), Molibdeno (Mo), Niquel (Ni), Plomo

(Pb) y Zinc (Zn), entre otros. Algunos de ellos son esenciales para los organismos

vivos en concentraciones muy bajas (<100 mg kg-1 en plantas). Los metales pesados

en suelo y agua son de mucho interés para la población porque han sido

relacionados con problemas de toxicidad y contaminación que finalmente impactan

en la salud humana.

5.1. Metales pesados en agua Estudios sobre metales pesados en agua en el Valle de Juárez fueron

conducidos por Peralta et al. (1993) en el Rancho Universitario de la UACJ en el

Municipio de Praxedis, G. Gro., Chihuahua. Los metales analizados fueron As, B,

Cd, Hg, Ni y Pb, se encontraron en cantidades inferiores a 0.014 mg L-1. El pozo del

Rancho presentó los valores mayores de Pb, Ni y As (0.014, 0.06 y 0.048 mg L-1)

comparado con el agua residual de la acequia madre y el agua del Río Bravo. El

boro (B) fue de 0.56 mg L-1 para el agua del pozo, 0.18 mg L-1 para el canal y 0.34

mg L-1 para el agua del Río Bravo.

Los autores mencionan que los niveles de metales pesados observados en el

estudio no alcanzan aquellos establecidos como peligrosos para plantas, animales o

humanos. En este estudio se concluyó que no había motivo de preocupación por

14

contaminación de metales pesados en esa área, indicando que lejos esta todavía el

momento de riesgo para la vida y la salud en el Valle de Juárez, pero se sugirió

atender el problema de los altos niveles de salinidad en suelo y agua.

Figueroa et al. (1994) en un estudio de lavado de suelos en columnas de suelo

utilizaron dos tipos de agua, agua de la llave y agua negra del canal principal del

Valle de Juárez. La concentración de Cd, Cu, Ni, Zn y Cr en agua de la llave fue

0.006, 0.378, <0.1, 0.55 y <0.1 mg L-1, respectivamente. Además de los metales

anteriores, el análisis del agua negra incluyó As, Hg y Pb. Las concentraciones

fueron 0.03, <0.0001, <0.05, <0.1, <0.01, <0.05, <0.005 y 0.0014 mg L-1 de Pb, Cd,

Cu, Ni, Zn, Cr, As y Hg, respectivamente. La concentración de Cd en agua de la

llave sobrepaso la norma mexicana para aguas de uso agrícola, pero no la máxima

concentración recomendable, Cd y Cu estuvieron dentro de los valores límites para

agua potable señalado por la Ley del Equilibrio Ecológico en ese año.

Assadian et al. (1998) reportaron la concentración de metales pesados en agua

mezclada del Valle de Juárez y agua del Río Bravo. Las concentraciones de los

elementos en agua mezclada fueron 0.0041, <0.001 y 0.0119 mg L-1 de Co, Cu y Cr,

respectivamente. Las concentraciones en agua del Río fueron <0.003, 0.004,

<0.001, <0.001, 0.002 y 0.009 mg L-1 de Cd, Co, Cu, Cr, Pb y Zn, respectivamente.

Con la información anterior se realizó una estimación de la cantidad de metales

incorporados en agua de riego durante los pasados 50 años y una lámina promedio

anual de 1.14m de agua. La cantidad acumulada de metales aportados por el agua

de riego fue menor de 10 kg ha-1 en 50 años. En San Isidro, Valle de Juárez, el riego

con aguas negras y mezcladas habría aportado solo el 31% de Cd, 15% de Cr y 8%

del Pb acumulado actualmente en el suelo.

Los autores hacen una pregunta estratégica ¿De dónde viene entonces la mayor

parte de los metales acumulados en el suelo? Al respecto, mencionan que durante

1975 una planta fundidora de minerales en El Paso, Texas emitió 1,000 toneladas (t)

15

Pb, 500 t Zn, 10 t Cd y 1 t As antes de instalar equipos de control de contaminación.

Es probable que la deposición atmosférica haya sido una fuente significativa de

metales a los suelos agrícolas. Estos autores también mencionan que el movimiento

de metales pesados en la cadena alimenticia es poco probable, ya que la alcalinidad

de los suelos es quizás la barrera más significativa que limita su bio-disponibilidad.

En un estudio sobre agua residual y agua de drenes agrícolas del Valle de Juárez,

Palomo et al. (1999) incluyeron los elementos siguientes: B, Cd, Cu, Ni, Pb, Zn, Cr,

Hg, Mo, As y cianuros en concentraciones de 0.27 a 0.56, 0.0005 a 0.09, 0.055 a

0.026, 0.02, 0.009, 0.193 a 0.244, 0.01, no disponible, 0.2 a 0.214, 0.008 y 0.02 mg

L-1, respectivamente. La Norma Mexicana NOM-001-ECOL-1996 indica como límites

máximos <3, 0.2, 4, 2, 0.5,10,1, 0.02, 0.01, 0.2 y 2 para los elementos mencionados,

lo cual refleja que las concentraciones estuvieron por debajo de los señalado en la

Norma. Sin embargo, el uso del agua residual en suelos agrícolas puede estar

contribuyendo a una acumulación de metales pesados y otros elementos, así como

potencial acumulación en los sedimentos de canales y drenes agrícolas.

Contreras (2000) reportó la concentración de metales pesados en aguas residuales

del Distrito de Riego 009 del Valle de Juárez para el quinto bimestre de 1998. Los

metales Pb, As, Cd, Cu, Zn y Fe presentaron una concentración de 0.014, 0.006, 0,

<0.015, 0.019 y 0.03 mg L-1. Estos valores resultaron inferiores a lo indicado por la

Norma NOM-001-ECOL-1996. Carrasco (2002) en un estudio sobre caracterización

y desinfección de aguas residuales describió los valores estándar de calidad para el

agua tratada en las plantas norte y sur de Ciudad Juárez, entre los que incluyó los

elementos: Al, As, B, Cd, Cu, Cr total, Fe, Mn, Ni, Zn, Se y Pb, en concentraciones

<5, <0.1, <1.5, <0.01, <0.2, <0.1, <5, <0.2, <0.2, <2, <0.02 y <5 mg L-1,

respectivamente.

Ríos et al. (2003) evaluaron las concentraciones de As y metales pesados en agua y

sedimentos en siete sitios del Río Bravo. La presencia de metales en el agua no esta

basada únicamente en los metales disueltos, ya que estos pueden ser adsorbidos en

16

las partículas suspendidas o en los sedimentos. La recuperación total de elementos

fue realizado debido a que el agua del Río Grande o Río Bravo presenta alta

turbidez en el sector estudiado (Juárez-El Paso).

Las más altas concentraciones de Pb (0.07 mg L-1) y Zn (0.105 mg L-1) fueron

observadas en el sitio Guayuco, mientras que la concentración más alta de As

(0.022 mg L-1) fue detectado en American Dam, pero también niveles altos de Pb y

Zn. En general, las concentraciones de Pb variaron de 0.028 a 0.07 mg Zn L-1.

Cromo y Cd no se detectaron en los sitios evaluados. Estos valores resultaron

superiores a los reportados en estudios relacionados al área de El Paso-Juárez

(Assadian et al., 1988; Vasquez et al., 1999; Peralta et al., 1993).

Flores et al. (2004c) reportaron que la concentración de metales pesados en forma

química total en el agua de riego presentó una variación considerable a lo largo del

período experimental. De agosto a noviembre del 2003 se observó la serie

Pb>Ni>Cr>Cd y de enero a abril del 2004 fue Ni>Cr>Pb>Cd. La concentración de Cd

fue <0.569 µg l-1 consistentemente inferior a los demás, mientras que Cromo varió

de 0.41 a 165.33 µg l-1 Niquel de 5.3 a 259.34 µg l-1 y Pb de 3.42 a 44.32 µg l-1.

La concentración de Cr y Ni resultaron superiores a lo reportado por Palomo et al

(1999), quienes encontraron en el mismo canal de riego 0.5, 10, 20 y 9.32 µg l-1 de

Cd, Cr, Ni y Pb, respectivamente. Estos autores señalaron que las aportaciones de

metales pesados al suelo durante ocho riegos de auxilio fue de 399, 226, 223 y 0.4 g

ha-1 de Ni, Cr, Pb y Cd, respectivamente. El agua de riego en el Valle de Juárez

durante el período de abril a septiembre se conforma por una mezcla del agua negra

tratada, agua del Río Bravo y agua de pozos de bombeo, mientras que de octubre a

marzo se suspende el agua del Río, por lo que en su mayoría es agua negra tratada

proveniente del área urbana. Esto pudiera explicar la variación de la concentración

de los metales mencionados. Los valores mayores pueden atribuirse a descargas no

controladas en el área urbana y rural que pueden provenir tanto del sector industrial,

talleres mecánicos y comercios.

17

Granados y Barud (2005) realizaron un estudio donde se muestrearon 61 pozos

agua potable de Ciudad Juárez para el análisis de Arsénico (As) y encontraron que

17 pozos excedieron el límite establecido por el Gobierno de México (0.025 mg As

L-1) y la Organización Mundial de la Salud quien tiene establecido 10 ppb. Al

respecto, los autores mencionan que los pozos tienen más de 200 m de profundidad

en promedio y que todos aquellos que estén fuera de las normas de calidad de agua

deberían dejarse de operar.

García (2006) concluyó que las concentraciones de los metales As, Cr, Cu, Hg, Ni y

Pb no fueron diferentes significativamente entre fuentes de agua (residual y de

algunos pozos en el Valle de Juárez), mientras que Zn resultó mayor

significativamente en agua freática (P<0.05). La concentración de todos los metales

pesados, incluidos en este estudio, estuvieron en niveles inferiores a lo establecido

por la NOM-001-ECOL-1996 y mostraron una gran variación entre sitios y

muestreos.

Particularmente, el sitio 9 localizado en el canal de Guadalupe presentó el valor

mayor de As (0.185 mg L-1), el cual estuvo por encima de lo establecido por la

Norma para Uso Público, pero en el límite para uso agrícola. Las concentraciones de

Cr, Pb y Zn fueron ligeramente mayores en agua extraída del acuífero que en agua

residual del canal principal. Mientras que As, Cu, Hg y Ni resultaron mayores en

agua del canal. El impacto estimado de aportación de algunos parámetros es:

262,172 t año-1 de sólidos disueltos (CE, sales), 2,239 t año-1 de SST, 4,313 t año-1

de N inorgánico, 858 t año-1 P inorgánico y 2.293 t año-1 de Pb, los cuales son

depositados en los suelos agrícolas del Valle de Juárez, Chihuahua. La Junta Municipal de Agua y Saneamiento de Ciudad Juárez (JMAS, 2006) tiene

convenios con diversas dependencias gubernamentales y privadas para el análisis

de agua. El agua potable proveniente de pozos de bombeo que surten a la ciudad se

le analizan los elementos: Al, As, Ba, Cd, Ca, Cu, Cr, Fe, Mg, Mn, Hg, Pb, K, Na y

Zn, además del pH y la conductividad eléctrica, entre otros parámetros. Con la

18

finalidad de tener idea de los valores detectados en agua de beber, a continuación

se describen las concentraciones para un pozo de agua potable <0.05, 0.01, 0.043,

0.0005, 40.3, 0.069, <0.01, <0.03, 4.7, <0.02, <0.002, <0.005, 3, 134.3 y <0.03 mg L-

1, respectivamente. Estos valores son inferiores a los límites máximos permisibles

indicados por la Norma Oficial Mexicana NOM-127-SSA1-1994, los cuales son: 0.2,

0.025, 0.7, 0.005, na, 2, 0.05, 0.3, na, 0.15, 0.001, 0.01, na, 200 y 5,

respectivamente. Aunque algunos pozos han salido altos en Fe y Mn.

En agua residual que incluye tanto descargas de la industria como el agua que se

descarga al Valle de Juárez a través de los canales de riego se analiza As, Cd, Pb,

Cu, Cr, Ni, Hg y Zn (JMAS, 2006). Existen convenios de apoyo a dependencias

como la Comisión Internacional de Límites y Aguas (CILA), Comisión Nacional del

Agua (CNA) en la que se monitorea el impacto del sistema de drenaje de la ciudad

en el Río Bravo, se analiza mensualmente el agua de drenaje urbano tratado, agua

del Río Bravo y la descarga donde se mezclan el dren principal con el río del

poblado de El Faro en el Valle de Juárez. Existe colaboración con la Secretaria de

Salud para el monitoreo microbiológico de fuentes de abastecimiento de agua

potable, así como con el Instituto Mexicano del Seguro Social (IMSS) sobre la

caracterización química y microbiológica de las descargas.

Uno de los estudios más recientes es el que llevan a cabo Iglesias y Flores (2006)

quienes están determinando el impacto microbiano y químico de los drenes y

canales en la calidad del agua del Río Bravo. En este estudio se analizan los

metales As, Cd y Pb en agua residual de ambos lados de la frontera México-Estados

Unidos.

En el cuadro 1 se muestra un resumen de las concentraciones de metales

analizados en agua de pozo y agua residual como resultado del presente trabajo

documental. En resumen, al comparar las concentraciones evaluadas con las

indicadas por las normas oficiales se observa que el As, B, Cd y Pb son los que

estuvieron en concentraciones cercanas a los límites máximos permisibles, mientras

19

que otros como Cr total, Cu, Hg, Mn y Zn estuvieron claramente en concentraciones

inferiores a las de las normas oficiales.

Sin embargo, dado que son valores promedios de concentraciones de metales

pesados esto no significa que al considerar la desviación estándar y otros

parámetros estadísticos reportados en las fuentes originales a través del tiempo no

se tengan concentraciones que rebasen a los límites máximos y se puedan estar

dando situación de acumulación de metales pesados en suelos irrigados o casos

puntuales por descargas no controladas en la ciudad y áreas rurales.

Cuadro 1. Elementos analizados en agua residual y de pozo (mg/L) en el valle de Juárez y el Río Bravo (1993 a 2006).

Elemento NOM1 NOM2 Peralta et al., (1993) Pozo Residual

Figueroa et al. (1994) Pozo Residual

Assadian et al., (1998) Río Residual

Palomo, et al. (1999) Residual

Contreras (2000) Residual

Carrasco (2002) Estándar Residual

Ríos (2003) Río

Flores (2004) Residual

García (2006) Pozo

Al 0.2 0.006 <5.0

As 0.025 0.2 0.048 <0.014 <0.005 0.008 <0.1 0.022 0.0114

B <0.3 0.56 0.34 0.56 <1.5

Ba 0.7

Ca

Cd 0.005 0.2 0.006 <0.001 <0.003 0.09 0.0 <0.01 0.0

Co 0.0041 0.004

Cr total 0.05 1.0 <0.1 <0.05 0.0119 <0.001 0.01 <0.1 0.0 0.165 0.017

Cu 2.0 4.0 0.378 <0.05 <0.001 <0.001 0.055 <0.015 <0.2 0.098

Fe 0.3 0.03 <5.0

Hg 0.001 0.02 0.0014 0.0003

K

Mg

Mn 0.15 <0.2

Mo 0.01 0.214

Na 200

Ni 2.0 0.06 <0.014 <0.1 <0.1 0.02 <0.2 0.259 0.012

Pb 0.01 0.5 0.014 <0.014 0.03 0.002 0.009 0.014 <5.0 0.07 0.044 0.058

Se <0.02

Zn 5.0 10.0 0.55 <0.01 0.009 0.244 0.019 <2.0 0.105 0.351

NOM1.:NOM-127-SS1-1994;NOM2..:NOM-001-ECOL-1996.

A v a n c e s

21

5.2. Metales pesados en suelos Estudios sobre metales pesados en suelos fue realizado por Peralta et al (1993)

en el Rancho Universitario de la UACJ en el Municipio de Praxedis, G. Gro., Chihuahua.

Las muestras se colectaron de 0 a 30 cm, 30 a 60 cm y de 60 a 90 cm de profundidad.

Los metales pesados fueron evaluados solamente en la primera profundidad de

muestreo, encontrando que el contenido de Pb varió desde 0.62 hasta 1.67 mg kg-1, el

Ni de 0.10 a 0.32 mg kg-1 y el Cd se encontró en cantidades máximas de 0.037 mg kg-1.

Los autores describen en el Cuadro 2 los niveles tóxicos de metales en suelos, plantas y

alimentos basados en varias referencias bibliográficas.

Cuadro 2. Niveles tóxicos de metales pesados en suelo, plantas y alimentos seguimiento de la cadena alimentaria (Peralta et al., 1993).

Elemento Suelos† Plantas‡ Alimentos¶

Pb 50 µmoles 0.5 ppm 150 µg/día

Hg INE 10 ppm 20 µg/día

Mn 80 ppm INE 9 µg/día

Cu 1 ppm 10 ppm 3 µg/día

Cd INE 0.5 ppm 5 µg/día

Zn 1 ppm INE INE

B 80 ppm INE 100 µg/día

As INE 200 ppm INE

Ni INE 50 ppm INE

Contenido en suelos, tóxico para plantas† Contenido en plantas, tóxico para animales‡ Contenido en alimentos, tóxico para el hombre¶ INE se refiere a información no encontrada

Figueroa et al. (1994) evaluaron la magnitud de la acumulación de metales pesados en

tres series de suelos del Valle de Juárez mediante lavados con agua residual. La

concentración total (HNO3) de los metales antes del proceso de lavado fue de <50, <50,

8 a 13.5, <20, 12.5 a 55 mg kg-1 de Ni, Cr, Pb, Cu y Zn, respectivamente. Mientras que la

concentración disponible (DTPA) fue <3.0, <3.0, 1.05 a 2.13, 2.7 a 4.44 y 0.9 a 1.89 mg

kg-1 para los metales anteriores. Estos autores concluyeron que el índice de

disponibilidad de los metales, es decir el porcentaje de metales bio-disponibles con

A v a n c e s

22

respecto a los ácidos extractables fue bajo, así para el Pb fue de 9 a 26%, Cu de 10 a

14% y Zn de 1 a 21% y no se apreciaron diferencias entre tipos de suelo o de agua de

lavado.

Assadian et al. (1998) reportaron la concentración de metales en un suelo de San Isidro y

lo compararon con suelos de El Paso Texas y con el rango global de metales en suelos.

En San Isidro, las concentraciones para el perfil 0 a 0.3 m fueron 0.6, 4.8, 13.8, 9.8, 9.0 y

39.7 mg kg-1 de Cd, Co, Cr, Ni, Pb y Zn, respectivamente, mientras que en el perfil 0 a

1.2 m fueron en promedio 0.4�0.2, 3.6�1.4, 10�4.7, 7�3.3, 6.5�6.3 y 28.7�19.8 mg kg-

1 de Cd, Co, Cr, Ni, Pb y Zn, respectivamente, mientras que el rango mundial esta entre

0.3 a 11, 1 a 40, < 100, < 100, 2 a 200 y 10 a 300 mg kg-1 para los mismos elementos.

Contreras (2000) realizó el análisis químico de 14 muestras de suelos del Valle de Juárez

y 36 elementos entre los que se encuentran metales pesados y elementos nutrientes

para los cultivos agrícolas. Las concentraciones de metales fueron: 1 a 6, 8 a 232, 0.1 a

0.4, 3 a 10, 11 a 21, 8 a 42, 1.01 a 2.2, 0.5, 0.1 a 1.0, 6 a 20, 8 a 34 y 26 a 92 mg kg-1

para los elementos As, Ba, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Hg, Mo, Ni, Pb y Zn, respectivamente.

Este autor concluyó que el Pb fue detectado en mayor concentración en la zona cercana

a la carretera de Waterfill en Ciudad Juárez, lo cual lo atribuyó al tetraetilo de plomo

diseminado por alguna gasolinera cercana, el cual es un compuesto tóxico muy agudo y

penetrante.

Flores et al. (2001) reportaron concentraciones de metales en suelos de El Sauzal en el

Valle de Juárez, de 0.17 a 0.3, 12 a 15, 10 a 13 y 12 a 14 mg kg-1 para Cd, Cr, Ni y Pb,

respectivamente. Estos autores evaluaron el impacto de los biosólidos en la acumulación

de metales pesados en un suelo agrícola. Concluyeron que la cantidad de metales que

pudieran incorporarse al suelo con respecto al contenido natural de metales en los suelos

representa una fracción de 0.3 a 2% para los elementos As, Cu, Cr, Hg, Ni, Pb y Zn,

mientras que Cd se incrementa 17% debido al bajo contenido en los suelos, sin embargo

el valor natural representa 3% del límite máximo acumulado o permitido en el suelo.

A v a n c e s

23

En estudios de diagnóstico de suelos y agua en el Valle de Juárez se han encontrado las

siguientes concentraciones de metales pesados en suelos cultivados con alfalfa: 0.31,

232.6, 38.2, 68.4, 20.7, 46.8, 12.9 y 12.3 mg kg-1 de Hg, Mn, B, Zn, Cu, Mo, Cr total y Pb,

respectivamente (Palomo et al., 1999).

Assadian et al. (2003) realizaron un estudio con la hipótesis de que la urbanización es la

fuente primaria de deposición de metales en la superficie de canales de riego en la

región Juárez-El Paso. La concentración de metales en suelo superficial del Río Bravo

fue de 1.2, 1.7, 3.7, 8.4, 2.7, 7.7 y 16.7 mg kg-1 para Cd, Co, Cr, Cu, Ni, Pb y Zn,

respectivamente, mientras que en sedimentos del dren Riverside fue de 0.6, 4.6, 17.7,

4.3, 9.6, 10.6 y 48.3 mg kg-1 para los mismos metales. Estos autores incluyen la

concentración global de metales en suelos que varía en el rango de 0.3 a 11, 1 a 40, 0 a

100, 5 a 50, 1, 2 a 200 y 10 a 300 mg kg-1 para los metales señalados. La concentración

de metales en sedimentos del dren interceptor del área mexicana fue de 0.6, 2.8, 14.8,

na, 6.5, 24.4 y na mg kg-1.

Flores et al. (2003) en un estudio de campo sobre evaluación de biosólidos en el Valle de

Juárez encontraron que el contenido de metales pesados en los suelos antes de aplicar

los biosólidos presentaron el orden: Zn > Cu > Ni > Cr > Pb > As > Mo > Se > Cd > Hg.

El rango fue de 30 a 78 mg kg-1 , 8 a 38 mg kg-1 , 9 a 15 mg kg-1 , 8 a 14 mg kg-1 y 8 a 15

mg kg-1 para Zn, Cu, Ni, Cr y Pb, respectivamente. Sin embargo, los metales pesados

que requieren mayor monitoreo y que pudieran presentar un mayor riesgo potencial en

futuras aplicaciones serían Ni, Cr y Cd.

Ríos et al. (2003) determinaron metales pesados en sedimentos del Río Bravo que

pueden ser resuspendidos en una columna de agua bajo ciertas circunstancias tales

como incrementos del flujo de agua, lluvia o escorrentías. Los autores mencionan que los

organismos acuáticos pueden estar expuestos a los sedimentos y posibles

contaminantes. Tal y como se esperaba, los autores encontraron mayor concentración de

metales en sedimentos que en el agua.

A v a n c e s

24

Las mayores concentraciones de As (2.32 mg kg-1), Cu (35.41 mg kg-1) y Pb (8.67 mg kg-

1) fueron detectadas en el sitio American Dam, atribuido en parte a la fundidora ASARCO

por su cercanía a este sitio de muestreo. La concentración de Zn varió de 4.42 a 17.89

mg kg-1 y Ni de 2.04 a 3.66 mg kg-1 (Ríos et al., 2003). En general, las concentraciones

de metales en sedimentos fueron inferiores a las reportadas por Assadian et al. (1998) en

suelos de San Isidro (Zn 39.7, Cr 13.8, Ni 9.8, Pb 9.0 y Cd 0.6 mg kg-1.

Flores et al. (2004c) reportaron que antes de la aplicación de biosólidos en un terreno

agrícola de san Isidro, Juárez, el suelo presentó la siguiente cantidad de metales

pesados: 1.93, 13.9, 13.41 y 11.9 mg kg-1 de Cd, Cr, Ni y Pb, respectivamente. Al

respecto, Fores et al. (2003) reportaron 0.43, 14.27, 15.47 y 14.7 mg kg-1 de Cd, Cr, Ni y

Pb para un suelo arcilloso cercano al sitio experimental del presente estudio.

Recientemente, se elaboró una propuesta referida a la prevalencia de Pb en muestras

biológicas, así como la cuantificación de Pb y As en suelos y aire en torno a la zona

aledaña a la empresa ASARCO en Ciudad Juárez, la cual fue sometida a las autoridades

gubernamentales del Estado de Chihuahua pero sin ejecutarse todavía (Sandoval et al.,

2005). En este estudio se pretende conocer la distribución geo-espacial de suelo y aire

para el monitoreo de Pb y la población potencialmente vulnerable, así como cuantificar la

concentración del metal en sangre de niños y mujeres incluyendo la elaboración de

encuestas y finalmente determinar el grado de bio-acumulación de Pb en la población

estudiada.

Gardea et al. (2005) reportaron un excelente resumen de la concentración de metales en

suelos y plantas (mg kg-1) incluyendo el clean up criteria (Cuadro 3). Resulta evidente la

extensa variación en la concentración de cada metal, la cual depende tanto del material

geológico de formación del suelo como del efecto debido a actividades antropogénicas,

por ello es necesario la medición de metales considerando aspectos geográficos de

fuentes contaminantes.

A v a n c e s

25

Cuadro 3. Rango global de metales pesados en suelos (Gardea et al., 2005).

Elemento Rango normal en suelos†

Concentración crítica en suelo

Rango normal en plantas‡

NJDEP no residencial clean up criteria¶

Concentración en suelos

metalliferous‡

minas Cd 0.01 – 2.0 3 – 8 0.1 – 3.0 100 11 – 317

Cr total 5 – 1500 75 – 100 0.2 – 5 NA 47 – 8450

Cu 2 - 250 60 – 125 5 – 25 600 52 – 50900

Hg 0.01 – 0.5 0.3 – 5 0.1 – 9.5 NA 100 – 400

Ni 2 – 750 100 1 – 10 2400 19 – 11260

Pb 2 – 300 100 – 400 0.1 – 5 600 3870 – 49910

Zn 1 – 900 70 – 400 2 – 400 1500 109 – 70480

NJDEP: New Jersey Department of Environmental Protection, NA: no disponible. † Alloway (1995). ‡ Reeves et al. (2000); ¶ Blaylock et al. (2000).

Actualmente, algunos estudios en proceso sobre metales pesados en suelos se refieren

a la determinación de Pb y Cd en suelos de áreas urbanas aledañas a centros ladrilleros

de Ciudad Juárez (Rivera, 2006), mientras que otros se refieren al análisis de Pb, Cd y Ni

en suelos agrícolas tratados con biosólidos e irrigados con aguas residuales en el Valle

de Juárez, Chihuahua (Flores et al., 2004e). También se han hecho intentos por

investigar suelos circundantes a las instalaciones de algunas maquiladoras que dejaron

de operar y se supone que contaminaron los suelos en el área de Waterfill, Ciudad

Juárez.

Finalmente, en el Cuadro 4, se presenta un resumen de los metales analizados en los

suelos de la región. En resumen, todos los metales incluidos se encuentran en las

concentraciones menores del rango general para suelos. Sin embargo, la peligrosidad de

un metal en alta concentración dependerá de las características físico-químicas del suelo

y de los aportes a largo plazo por actividades antropogénicas o causas naturales como la

deposición atmosférica.

A v a n c e s

26

Cuadro 4. Elementos traza analizados en suelos (mg/kg) en el valle de Juárez,

Chihuahua en el período de 1993 a 2004.

Elemento Rango

Mundial (mg/kg)

Peralta et al (1993)

Figueroa et al. (1994)

Assadian et al. (1998)

Flores et al. (2001)

Assadian et al. (2003)

Flores et al. (2003)

Ríos et al. (2003)

Flores et al. (2004)

As 2.32

Cd 0.3 - 11 0.037 0.6 0.3 1.2 0.43 1.93

Co 4.8 1.7

Cr total <100 <3.0 13.8 15.0 3.7 14.0 13.9

Cu 4.44 8.4 38.0 35.4

Ni <100 0.32 <3.0 9.8 13.0 2.7 15.0 3.6 13.4

Pb 2 - 200 1.67 2.13 9.0 14.0 7.7 15.0 8.7 11.9

Zn 10 -300 1.89 39.7 16.7 78.0 17.9

5.3. Bio-acumulación de metales pesados

La transferencia de metales en la cadena alimenticia ha sido estudiada tanto en

planta como en tejido animal y la exposición de seres humanos a fuentes contaminantes.

Precisamente uno de los pocos estudios en nuestro país fue realizado en Ciudad Juárez

en 1970 por Ordoñez et al. (2003). Al respecto, Hernández (2003) y Valdés y Cabrera

(1999) reproducen el estudio y explican que en 1970 la ciudad de El Paso, Texas

demandó por un millón de dólares a la empresa ASARCO (American Smelting and

Refining Company).

Los autores mencionan que el Departamento de Salud del Condado y la Ciudad de El

Paso registraron que la planta había emitido 1,116 t Pb, 560 t Zn, 12 t Cd y 1.2 t de As al

ambiente entre 1969 y 1971 (Ordoñez et al., 2003). A principios de 1972 se encontraron

a 72 vecinos de la planta, de los cuales 35 fueron niños, con envenenamiento por Pb que

tuvieron que ser hospitalizados. En 1975 un estudio encontró una exagerada absorción

de Pb en 43% de los habitantes que vivían en un radio de una milla de la planta, y

proyectaba niveles anormales de plomo en 2,700 niños de la localidad entre edades de 1

y 19 años. Los vecinos fueron evacuados contra sus deseos y sus casas fueron

demolidas.

A v a n c e s

27

Estos autores subrayan que las acciones de prevención y de remediación llevadas a

cabo en El Paso no fueron correspondidas del otro lado del Río Bravo en la comunidad

de Anapra, en Ciudad Juárez. Diaz-Barriga et al. (1995) citados por Valdés y Cabrera

(1999) encontraron que el envenenamiento por Pb entre los niños de Anapra continuaba

siendo un problema 20 años después dado que el Pb persistía en el polvo y en el suelo

del lado mexicano de la frontera. Revisiones sobre la relación entre el suelo y la salud

humana fueron publicadas por Oliver (1997) quien menciona que los elementos traza

pasan a través del consumo, inhalación y absorción al humano lo que puede ocasionar

deficiencias o toxicidades tan graves como el cáncer.

El estudio de Ramírez (1975) describe en detalle parte de la investigación realizada en

1970 por Ordoñez et al. (2003) quien estudió los niveles de plomo (Pb) en la sangre de

niños de Ciudad Juárez en el área cercana a la fundidora ASARCO, así como analizar la

loza vidriera que pudiera contener Pb y desprenderlo al ser utilizada. Esta planta

metalúrgica ha sido una de las fuentes principales diseminadoras de metales al ambiente

en el área de El Paso, Texas y Ciudad Juárez. Desde 1887 estuvo en operación para

extraer Pb, Cu y Zn.

Ketterer (2006) colectaron 97 muestras de suelo en el perfil 0 a 10 cm en áreas lo menos

alteradas posibles por actividades antropogénicas en Ciudad Juárez, Anapra y El Paso,

TX para el análisis de Pb, Cu, Zn, As, Ag, Cd, In, Sb, Tl y Bi. El autor encontró altos

niveles de Pb y As atribuido a la fundidora ASARCO (80%), mientras que en sitios

alejados los niveles de metales estuvieron en la línea base geoquímica de los suelos.

Las concentraciones de metales fueron determinadas como fracción química total.

Algunos datos reportados para Pb, As y Cd fueron de 1,410, 135 y 130 mg kg-1,

respectivamente. Los límites de la EPA para suelo residencial son de 500, 135 y 20,

respectivamente.

Estudios sobre la bio-disponibilidad de metales pesados en tejido animal han sido muy

pocos en la región, por ejemplo el realizado por Casteel y Evans (2003), así como el

conducido en el Valle de Juárez por Flores et al. (2004) quienes plantearon los objetivos

A v a n c e s

28

de determinar la concentración total y bio-disponible de los metales pesados: Cadmio

(Cd), Cromo (Cr), Niquel (Ni) y Plomo (Pb) en agua residual, suelo agrícola, biosólido y

plantas forrajeras, así como evaluar la concentración de los metales mencionados en

músculo, hígado y riñón de corderos pastoreados en suelos con biosólidos y agua

residual.

Estos autores concluyeron que la transferencia de los metales evaluados en la cadena

agua-suelo-planta-animal, no representó un riesgo significativo de contaminación, lo cual

fue atribuido al bajo porcentaje de las fracciones solubles e intercambiables en el suelo y

a la baja capacidad de acumulación por la planta de avena forrajera. Aunque los

corderos no presentaron síntomas de infección o problemas de salud, es importante

resaltar el riesgo existente a la salud humana por los altos niveles de Cryptosporidium y

Giardia detectados en agua “tratada”. La información generada en el presente proyecto

refleja que los factores microbiológicos presentan mayor riesgo que los metales pesados

en la salud de los habitantes del Valle de Juárez y la población que transita en la Región

Paso del Norte (Flores et al., 2004b).

Otro tipo de estudios sobre metales pesados han sido en la absorción por las plantas.

Peralta et al. (2004) determinaron la capacidad de acumulación de Cd, Cr y Cu por

Convolvulus arvensis L. en el Valle de Juárez, la cual es una planta silvestre común en

cultivos agrícolas de la región. Además, evaluaron el efecto de los metales pesados en el

crecimiento de la planta y sobre la acumulación de elementos nutrientes. En este trabajo

se encontró que C. arvensis es un hiperacumulador potencial de Cr, lo cual es una

especie conveniente para recuperar suelos contaminados de Cd (II), Cr (VI) y Cu (II).

Pelayo et al. (2004) llevaron a cabo un proyecto sobre metales pesados en plantas

asociadas al Río Bravo, el cual fue financiado por the Center for Border Health Research

(CBHR), cuyo informe se encuentra disponible en dicho centro. Otros estudio sobre bio-

acumulación de elementos traza ha sido la exposición de rotíferos (Plationus patulus) a

metales pesados en el Río Bravo (Ríos et al., 2005). Estos autores concluyeron que

cuando los rotíferos se expusieron a alta concentración de Cu, la inducción de HSP60

(heat shock protein) disminuyó. Mientras que cuando los rotíferos se expusieron a

A v a n c e s

29

concentraciones bajas de Cr, Cu, Ni, Pb y Zn la inducción de HSP60 aumentó, pero en el

caso de As no se detectó cambio en HSP60 cuando los rotíferos se sometieron a alta o

baja concentración de As.

Estudios sobre bio-remediación de suelos contaminados con metales pesados mediante

el uso de plantas o también conocido como fito-extracción de metales tóxicos han sido

propuestos por Assadian et al. (1999) en la región Paso del Norte. Estos autores han

propuesto la evaluación de mecanismos físicos y químicos en la interface suelo-raíz y

como esas propiedades impactan en la bio-disponibilidad de metales en suelos del

desierto, así como un inventario de plantas nativas e introducidas con potencial bio-

acumulador en el desierto Chihuahuense.

La revisión de los mecanismos biológicos de la fito-extracción de metales han sido

ampliamente descritos por Lasat (2002). Los avances en investigación son en la

translocación y acumulación de metales en plantas y microorganismos del suelo, sin

embargo está todavía en proceso de representar una tecnología de recuperación de

suelos contaminados. Un trabajo integral entre profesionistas podría ser para la fito-

extracción de Pb los químicos de suelos tendrán que incrementar la bio-disponibilidad de

Pb para absorción pero evitando la contaminación de acuíferos. Los biólogos tendrán

que identificar soluciones para optimizar la habilidad de las plantas para absorber y

acumular Pb. Los agrónomos tendrán que suministrar soluciones sobre aspectos

aplicados tales como la incorporación de enmiendas incluyendo quelatos sintéticos a los

suelos y cuándo y cómo cosechar.

6. Recomendaciones de estudios a realizar

1. Identificar las fuentes de contaminación natural o antropogénica de metales

pesados con mayor impacto en la calidad del agua y suelo en la región Paso del

Norte para implementar medidas de monitoreo, prevención y control de

contaminantes al medio ambiente.

A v a n c e s

30

2. Evaluación del estado de salud de la población respecto a metales pesados entre

la población más vulnerable o expuesta en los sitios o fuentes detectadas como

potenciales diseminadores de metales con énfasis en As y Pb.

6.1. Propuestas específicos

1. Evaluación de los lodos o sedimentos a lo largo de la acequia madre en Ciudad

Juárez y en los canales de riego del Valle de Juárez, así como del material de

desasolve de drenes y canales para analizar los contaminantes químicos y

biológicos, ya que al secarse y ser arrastrados por el viento a las viviendas son

fuentes peligrosas de salud. Estos lodos o suelos residuales no se han evaluado

apropiadamente, sin embargo la población y animales están expuestos

permanentemente.

2. Identificación de suelos contaminados y uso de plantas bio-acumuladoras o

plantas nativas para su restauración. Algunos de los sitios potenciales podrían ser:

lotes baldíos, basureros clandestinos, ladrilleras, predio de confinamiento de

llantas municipales, canal de aguas negras del Valle de Juárez, suelos anexos al

canal principal de riego, descargas al Río Bravo, descargas de la industria

maquiladora, vehículos automotores, talleres mecánicos, terreno de confinamiento

de biosólidos, basurero municipal y continuar los estudios de los suelos y

personas en el radio que tuvo la empresa ASARCO, entre otros.

3. Evaluación de riesgos en la salud mediante la determinación de la bio-

disponibilidad y toxicidad de metales pesados a nivel humano con énfasis en As y

Pb para los habitantes de Ciudad Juárez y el Valle de Juárez.

A v a n c e s

31

4. Diseñar un programa ambiental para disminuir la exposición a metales en sitios

potenciales mediante educación y difusión de información.

7. Impacto del proyecto

El análisis del problema de contaminación por metales pesados en suelos y agua

permitirá mostrar lo que se ha investigado en nuestra región y las referencias

disponibles, establecer la magnitud del problema y dar retroalimentación a los gobiernos

locales e instituciones responsables de la salud humana para implementar medidas de

prevención y control. Además, la información generada en esta revisión documental

permitirá alertar a la población en general sobre el papel de los metales pesados como

indicador de salud ambiental y su transferencia potencial en la cadena alimenticia

humana, así como proveer datos para nuevos proyectos de investigación sobre la bio-

disponibilidad de metales pesados.

8. Conclusiones

La cantidad de estudios sobre metales pesados en suelo y agua en Ciudad

Juárez, Valle de Juárez y el Río Bravo han sido desde 1970 hasta la fecha, en total se

encontraron treinta referencias de estudios directamente relacionados con metales

pesados en suelo y agua de la región.

La mayoría de los trabajos se han orientado hacia aguas residuales, Bolsón del Hueco

(acuífero regional), suelos agrícolas, biosólidos, sedimentos en drenes y canales, agua

del Río Bravo, plantas bio-acumuladoras nativas, es decir no se ha atendido el impacto

directo en la salud humana y animal, así como en la cadena alimentaria regional.

A v a n c e s

32

Los metales pesados estudiados en agua fueron: Al, As, B, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Hg, Mn,

Mo, Ni, Pb y Zn, mientras que en suelo fueron: As, Cd, Co, Cr, Cu, Ni, Pb y Zn. Las

concentraciones de cada elemento fueron variables, pero generalmente inferiores a los

límites máximos permisibles por las normas oficiales. Sin embargo, esto no es suficiente

para establecer que los suelos urbanos, rurales o en producción agrícola de la región

Paso del Norte no tienen contaminación por metales, sino que es necesaria mayor

investigación para detectar tanto fuentes actuales de contaminación como suelos ya

afectados por diferentes causas antropogénicas o naturales.

Algunas referencias de estudios locales no fueron encontradas y en otros casos los

autores ó Instituciones no estuvieron en posibilidades de mostrar la información, sin

embargo son fuentes importantes que aportan al problema estudiado y que servirán de

base a nuevas propuestas de investigación básica y aplicada. Por ello, el presente

documento es un valioso apoyo para fundamentar y ampliar científicamente los estudios

sobre metales pesados en nuestra región.

A v a n c e s

33

Bibliografía

Alloway, B.J., 1995. Heavy metals in soils. 2nd. Edition, Blackie academic& Professional. New York, 363 p.

Assadian, N.W., L.C. Esparza, L.B. Fenn, A.S. Ali, S. Miyamoto, U.Figueroa, V. y

A.W. Warrick. 1998. Spatial variability of heavy metals in irrigated alfalfa fields in the upper Rio Grande River basin. Agricultural Water Management. 36:141-156.

Assadian, N.W., C. Monger y J.P. Flores M. 1999. Phytoremediation, bioavailability

assessment of heavy metals. Project Proposal submitted to U.S. Environmental Protection Agency (US-EPA), Border XXI Program. Texas A-M University, New Mexico State University, INIFAP.

Assadian, N.W., y Fenn L.B. 2001. Rhizosphere chemical changes enhance heavy

metal absortion by plants growing in calcareous soils. Trace elements in the rhizosphere. CRC Press. P.43-60.

Assadian, N.W., C. Vogel, Z. Sheng, U. Figueroa y M. Palomo. 2003. Heavy metal distribution in open canals and drains in the upper Río Grande basin. Soil and sediment contamination, 12(3):305-323. Assadian, N.W. y J.P. Flores M. 2005. A comparison of chemical fractionation and In

Vitro extraction methods to predict the bio-accessibility of trace metals in alkaline soils. American Society of Agronomy, ASA-CSSA-SSSA. International Annual Meeting, Nov 6, Salt Lake City, UT.

Assadian, N.W. y J.P. Flores M. 2006.Bioaccesibility of trace metals using chemical

fractionation and in vitro extraction methods. Lineae terrarum international border conference, University of Texas at El Paso (UTEP), El Paso, TX. 10 p.

Camacho, Ch. L.M. 1995. Evaluación rápida de fuentes de contaminación ambiental

en la zona urbana de Ciudad Juárez, Chihuahua, Sección Aire. Cuadernos de trabajo 1. Unidad de Estudios Ambientales, Universidad Autónoma de Ciudad Juárez. 52 p.

Carrasco, L. 2002. Characterization and disinfection of primary treated wastewater in

Ciudad Juarez, México. Thesis for the degree of Master of Science, Department of Civil Engineering, The university of Texas at El Paso. 163 p.

A v a n c e s

34

Casteel, S.W. y T. J. Evans. 2003. Relative bioavailability of arsenic in soils from El Paso County, Texas. Veterinary Medical Diagnostic Laboratory, College of Veterinary Medicine, University of Missouri, Columbia. Proposal for U.S. Environmental Protection Agency, Region 6, Dallas, Texas. 7 p.

Contreras, H.M.I. 2000. Contaminación de suelos agrícolas en el Valle de Juárez por

riego con aguas residuales de Ciudad Juárez. Tesis de Maestría en Ingeniería Ambiental y Ecosistemas, Universidad Autónoma de Ciudad Juárez. 142 p.

Chapa, L. 1996. Estudio del comportamiento de los metales pesados en los

sedimentos y agues superficiales del bajo Río Bravo. Tesis de Maestría en Ciencias, ITESM, Monterrey, N.L.

Díaz, M. R. A. y A. Granados O. 1993. Uso de aguas negras y sus efectos

contaminantes en los suelos de la zona agrícola del Valle de Juárez, Universidad Autónoma de Ciudad Juárez.

Díaz, B. et al. 1994. The El Paso smelter 20 years later: residual impact on Mexican

children. Cited by Sandoval et al, 2005. Figueroa, V.U., M.Ortega E., M. Palomo R. y J.P. Flores M. 1994. Lixiviación de

sales y contaminación por metales pesados en suelos lavados con agua residual. Reporte de Investigación, CONACYT, INIFAP, Campo Experimental Valle de Juárez. 52 p.

Figueroa, V.U., M.Palomo R., M.A. Flores O., B. Corral D. y J.P. Flores M. 2000. Establecimiento de parcelas demostrativas con el uso de biosólidos en suelos

agrícolas del Valle de Juárez, Chih. Reporte final. Campo Experimental Valle de Juárez, INIFAP, JMAS, UNU. 52p.

Flores, M.J.P., U. Figueroa V., M.A. Flores O. y F. Nuñez S. 2001. Caracterización

de biosólidos generados en Cd. Juárez y su evaluación en un suelo agrícola del Valle de Juárez, Chihuahua, Reporte Final. JMAS, UNU-RIAMAS. 18 p.

Flores, M.J.P. y M.A. Flores O., 2002. Reporte de aplicación de biosolidos en suelos

agrícolas. Informe técnico de contrato de consultoría. Junta Municipal de Agua y Saneamiento de Ciudad Juárez (JMAS), Ciudad Juárez, Chihuahua, México.

Flores, M.J.P., M.A. Flores O., M. Palomo R. y B.Corral D. 2003. Evaluación de

biosólidos con cultivos forrajeros en el Valle de Juárez, Chih., Informe final del proyecto. INIFAP, Campo Experimental Valle de Juárez. Praxedis, G. Gro., Chihuahua, 62 p.

Flores, M.J.P. 2004a. Predicción del impacto ambiental de aguas residuales y

biosólidos en México. In:5ª Semana de Química Internacional, Instituto de Ciencias Biomédicas, Universidad Autónoma de Ciudad Juárez, 10 p.

A v a n c e s

35

Flores, M.J.P., N.W. Assadian, G.D. Di Giovanni, E. Jaramillo L., F. Perez C. y B.

Corral D. 2004b. Predicting risk factors affecting the human food chain and human health from contaminants in wastewater in the Juarez Valley. Final Report. Paso del Norte Health Foundation, Center for Border Health Research, INIFAP, UACJ. 99 p.

Flores, M.J.P., E. Jaramillo L., N.W. Assadian, G.D. Di Giovanni, F. Pérez C. y B.

Corral D. 2004c. Metales pesados en la cadena alimenticia para suelos tratados con biosólidos e irrigados con agua residual. In: XVI Semana Internacional de Agronomía, Facultad de Agronomía y Zootecnia, Universidad Juárez del Estado de Durango, Venecia, Dgo., 11p.

Flores, M.J.P. 2004d. Aguas residuales utilizadas en la producción agropecuaria en

el Valle de Juárez, Chihuahua. In: Programa binacional del agua y de vinculación de la Región Paso del Norte, Fundación Hewlett, Universidad Autónoma de Ciudad Juárez, Instituto de Ingeniería y Tecnología, 12 p.

Flores, M.J.P., A.Y. Corral A. y F. Pérez C. 2004e. Impacto de Aguas Residuales y

Biosólidos en la Contaminación y Fertilidad de Suelos y Cultivos en el Norte del Estado de Chihuahua. Proyecto de investigación financiado por la Secretaría de Educación Pública (SEP), Programa de Mejoramiento del Profesorado (PROMEP),Universidad Autónoma de Ciudad Juárez, 24 p.

García, M.E.D. 2006. Calidad del agua residual y freática en el Valle de Juárez,

Chihuahua. Tesis de Licenciatura, Programa de Biología, Instituto de Ciencias Biomédicas, Universidad Autónoma de Ciudad Juárez. 67 p.

Gardea, T.J.L., J.R. Peralta V., M. Montes, G. de la Rosa y B. Corral D. 2004.

Bioaccumulation of cadmium, chromium and copper by Convolvulus arvensis L.: impact on plant growth and uptake of nutritional elements. Bioresource Technology, 92:229-235.

Gardea, T.J.L., J.R. Peralta V., G. de la Rosa y J.G.Parsons. 2005. Phytoremediation

of heavy metals and study of the metal coordination by X-ray absortion spectroscopy. Coordination Chemistry Reviews, 249:1797-1810.

Garza, V. 1999. Riesgos a la salud en el Valle de Juárez asociado al reuso de aguas

residuales no tratadas de Ciudad Juárez, Chihuahua. Tesis Doctoral, Universidad Autónoma de Nuevo León.

Grajeda, C. 1999. Desarrollo del programa de caracterización de aguas residuales

en Ciudad Juárez, Chihuahua, Tesis de Maestría, UACJ. Granados, O.A. y A. Barud Z., 2005. Small-scale spatial occurrence tredns of arsenic

in the groundwater resources of the Paso del Norte Region. SCERP final report, research project, Universidad Autónoma de Ciudad Juárez,

A v a n c e s

36

Universidad de Texas en El Paso, 26 p. Hernández, A.M. 2003. Presentación en número monográfico. Salud Pública de

México, 45(2):s279-280. Ibañez, H. O.F. (Compilador). 2002. Nuevos estudios sobre agua y medio ambiente

en Juárez. Universidad Autónoma de Ciudad Juárez. Ciudad Juárez, Chihuahua, México. 179 p.

Iglesias, O.J. y J.P. Flores M. 2006. Chemical and microbial impact of wastewater

from drains and canals on water quality of the Rio Grande river. Environmental Protection Agency (US-EPA). Proposal submitted to the Border 2012 Grant program. 20 p.

JMAS, 2006. Elementos analizados en agua potable y residual de Ciudad Juárez,

Chihuahua. Laboratorio de la Junta Municipal de Agua y Saneamiento (JMAS).

Ketterer, M.E., 2006. The ASARCO El Paso Smelter: A source of local contamination

of soils in El Paso (Texas), Ciudad Juárez (Chihuahua, México), and Anapra (New Mexico). Summary report, The Sierra Club (http:www.sierraclub.org). 19 p.

Landrigan et al. 1972. Epidemiologic lead absortion an ore smelter : the role of

particulate lead. Cited by Sandoval et al, 2005. Lasat, M.M. 2002. Phytoextraction of toxic metals: A review of biological

mechanisms. J. Environ. Qual. 31:109-120. Lee, R.W. y J.T. Wilson. 1997. Trace elements and organic compounds associated

with riverbed sediments in the Rio grande/Rio Bravo Basin, Mexico and Texas, U.S. Geological survey fact sheet FS-098-97, 6 p.

Miyamoto, S., Fenn L.B.,Swietlik D. 1995. Flow, salts, and trace elements in the Rio

Grande: a review. Texas Agricultural Experiment Station and Texas Water Resources Institute. MP1764. p. 1-38.

NOM-127-SS1-1994. Norma Oficial Mexicana que establece los límites máximos

permisibles de contaminantes para agua potable. Secretaría de Salud, Diario de la Federación, México, D.F.

NOM-001-ECOL-1996. Norma Oficial Mexicana que establece los límites máximos

permisibles de contaminantes en las descargas residuales en aguas y bienes nacionales. SEMARNAT, Diario de la Federación, México, D.F.

NOM-002-SEMARNAT-2002. Norma Oficial Mexicana que establece los límites

máximos permisibles de contaminantes en las descargas de aguas residuales

A v a n c e s

37

a los sistemas de alcantarillado urbano y municipal. SEMARNAT, Diario de la Federación, México, D.F.

Oliver, M.A. 1997. Soil and human health: a review. European Journal of Soil

Science. 48:573-592. Ordoñez, B.R., L.Ruiz R. y R. Mora. 2003. Investigación epidemiológica sobre

niveles de plomo en la población infantil y en el medio ambiente domiciliario de Ciudad Juárez, Chihuahua, en relación con una fundición de El Paso, Texas. Salud Pública de México, 45(2):s281-295.

Palomo, R.M., C. Grajeda M. y F. Núñez S. 1999. Contaminación en la agricultura

del Valle de Juárez por el uso de aguas residuales. Informe técnico de investigación. Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, agrícolas y pecuarias (INIFAP), Junta Municipal de Agua y Saneamiento de Ciudad Juárez.

Palomo, R.M., F. Nava A. y L. Chihuahua G. 1992. Evaluación de ocho metales

pesados en aguas del Río Bravo a la altura de Ciudad Juárez, Chihuahua. In:Memoria del V encuentro de investigadores del estado de Chihuahua, COEPES, 24 p.

Pelayo, B. H. R. 2005. Búsqueda de plantas con potencial bio-remediador en el Río

Bravo. Final Report. Paso del Norte Health Foundation, Center for Border Health Research, UACJ, UTEP.

Peralta, V.J. R., L. Barraza P., E. Pérez E., A.L. Bristol, J.L. Gardea T. y H. Curtis M.

1993. Sales y metales pesados, una referencia para el suelo y el agua del Valle de Juárez. Proyecto conjunto entre la UACJ y la Universidad Estatal de Nuevo Mexico, Unidad de Ciencias Biomédicas, Universidad Autónoma de Ciudad Juárez. Cuadernos de Trabajo No. 1, p. 1-16.

Ramírez, L.A. 1975. Estudio sobre contaminación por plomo en una zona cercana a

una industria metalúrgica. Tesis profesional de Ingeniero Bioquímico, Instituto Politecnico Nacional, Escuela Nacional de Ciencias Biológicas. México, D.F. 62p.

Ríos, A. J.V., E.J.Walsh. y J.L. Gardea T. 2003. Assessment of arsenic and heavy

metal concentrations in water and sediments of the Rio Grande at El Paso- Juarez metroplex region. Environment International. 29:957-971.

Ríos, A. J.V., J.L. Gardea T., R. Webb y E.J. Walsh. 2005. Heat shock protein 60

(HSP60) response of Plationus patulus (Rotifera: Monogononta) to combine exposures of arsenic and heavy metals. Hydrobiologia, 546:577-585.

Rivera, F. 2006. Metales pesados (Pb y Cd) en suelos de áreas aledañas a centros

ladrilleros de Ciudad Juárez, Chihuahua. Proyecto de tesis, Programa de

A v a n c e s

38

Química, Instituto de Ciencias Biomédicas, UACJ. Sandoval, S.R., A.Y. Corral A., A.D. Cota E., A. Granados O. y D. Reyes R. 2005.

Prevalencia de plomo en muestras biológicas, y cuantificación del plomo y arsénico en suelos y aire en torno a la zona aledaña a la empresa ASARCO en Ciudad Juárez, Chihuahua. Propuesta de Investigación, Gobierno del Estado de Chihuahua, UACJ.

USEPA. Environmental Protection Agency. 2006. Listo of drinking water

contaminants/MCLs. www.epa.gov.safewater. Valdés, F.P. y V.M.Cabrera M. 1999. La contaminación por metales pesados en

Torreón, Coah. México. The Center for Policy Studies, En Defensa del Ambiente A.C., 50 p.

Vazquez, M. O., J. Gardea T. y Vanderslice, J. 1999. Dilution effects on the quality of

untreated wastewater used for irrigation along the USA-Mexico border. International Journal of Environmental Health Research. 9:125-9.