Bioaccesibilidad inhalatoria de metales pesados en suelos y relaves contaminados : evaluación de riesgo para la salud

Abstract

La contaminación del suelo genera preocupación debido al aumento asociado a fuentes antropogénicas, con afectación tanto medio ambiental, como en la salud de las personas. Siendo los metales pesados uno de los principales contaminantes presentes en los suelos, los cuales pueden representar riesgos para la salud humana si se encuentran en altas concentraciones. En esta Tesis se llevó a cabo un estudio enfocado en evaluar la bioaccesibilidad inhalatoria de metales presentes en suelos nacionales contaminados, obtenidos del complejo industrial Ventanas (suelos 0 y 7), suelos cercanos a Rancagua (Cachapoal y Rancagua), y relaves Colihues y Cauquenes. El objetivo de este trabajo fue evaluar los diferentes factores que influyen en la bioaccesibilidad inhalatoria, tales como tamaño de partícula del suelo, y temperatura en diferentes fluidos que simulan la composición fisiológica del cuerpo humano (ALF, Gamble y PBS). Para esto se caracterizaron los suelos y relaves seleccionados y se implementó un método para obtener las fracciones de distinto tamaño de partículas de suelo y relaves con el fin de determinar el metal pseudototal en cada una de las fracciones. Posteriormente, se aplicaron métodos que simulan los fluidos pulmonares, con el objetivo de evaluar la concentración bioaccesible y la fracción potencialmente disponible por vía inhalatoria. Los resultados mostraron que la concentración de metales pseudototales aumenta a medida que el tamaño de partícula del suelo o relave disminuye; siendo el hierro y cobre los elementos con concentraciones más altas. En cuanto a la bioaccesibilidad los principales metales extraídos mediante los tres fluidos sintéticos que simulan la fisiología pulmonar fueron manganeso y cobre, aunque también se destaca cinc en 2 los fluidos ALF y Gamble y cadmio únicamente en Gamble. En contraste, en la determinación de bioaccesibilidad de níquel y cromo, en ninguno de los fluidos se detectaron estos metales pesados Es importante considerar que la bioaccesibilidad puede depender de diversos factores, no sólo del tipo de fluido utilizado, sino también de la matriz estudiada, la solubilidad de los metales, su forma química, tamaño y estructura. Finalmente, los hallazgos de bioaccesibilidad no permiten por sí solos concluir un riesgo directo para la salud humana, ya que los resultados no pueden compararse directamente con los parámetros toxicológicos establecidos, como la concentración de referencia de inhalación (RfC de la US EPA). Sin embargo, si podría existir un riesgo potencial ante exposiciones crónicas.

Soil contamination is a cause for concern due to the increase associated with anthropogenic sources, affecting both the environment and human health. Heavy metals are among the main contaminants present in soils, and they can pose risks to human health when found in high concentrations. In this thesis, a study was conducted to evaluate the inhalation bioaccessibility of heavy metals present in contaminated Chilean soils, obtained from the Ventanas industrial complex (soils 0 and 7), soils near Rancagua (Cachapoal and Rancagua), and the Colihues and Cauquenes tailings. The aim of this study was to evaluate the different factors that influence metal inhalation bioaccessibility, such as soil particle-size and temperature, in different fluids that simulate the physiological composition of the human body (ALF, Gamble, and PBS). To this end, the studied soils and mine tailings were characterized, and a method was implemented to obtain the different particle size fractions of soil and mine tailings to determine the pseudototal metal content in each fraction. Subsequently, methods that simulate pulmonary fluids were applied in order to evaluate the bioaccessible concentrations and the fraction potentially available via inhalation. The results showed that the concentration of pseudototal metals increases as the particle size of the soil or tailings decreases, with iron and copper being the elements with the highest concentrations. Regarding bioaccessibility, the main metals extracted using the three synthetic fluids that simulate pulmonary physiology were manganese and copper, although zinc was also detected in two of the fluids, ALF and Gamble, and cadmium was detected only in Gamble. In contrast, in the determination of nickel and chromium bioaccessibility, none of these heavy metals were detected in any of the fluids. It is important to consider that bioaccessibility can depend on several factors, not only the type of fluid used, but also the matrix studied, the solubility of the metals, their chemical form, size, and structure. Finally, bioaccessibility findings alone do not allow us to conclude a direct risk to human health, as the results cannot be directly compared with established toxicological parameters, such as the US EPA Reference Inhalation Concentration (RfC). However, a potential risk could exist with chronic exposures.