GEOCIENCIAS Y SALUD
Segunda parte
El Comité de Redacción de Acta Bioquímica Clínica Latinoamericana ha seleccionado este artículo publicado en la Revista CIENCIA HOY, Volumen 18 Nº 103 – Febrero 2008, para su difusión a través de FABA Informa
Luis H Ferpozzi, María F Décima, Ángel S Jara y Leda C Moser
Servicio Geológico Minero Argentino
Factores geoambientales, espacio geográfico y variaciones en el tiempo
Históricamente se ha reconocido la influencia de los factores geoambientales (geográficos, geológicos, geoquímicos, geofísicos, ecológicos, biológicos y químicos) sobre la salud humana y animal. En las últimas décadas del siglo pasado, ha quedado demostrado que varios problemas de salud, incluso algunas endemias conocidas desde antigua data, se debieron a la exposición prolongada de los individuos a las abundancias geoquímicas naturales de ciertos elementos en el medio ambiente y su influencia sobre la cadena alimentaria. Más recientemente, se ha establecido también que las situaciones denominadas de estrés ambiental, sean estas naturales o inducidas por perturbaciones antropogénicas, ejercen una fuerte influencia sobre la salud.
La incidencia de enfermedades varía de una región a otra, de acuerdo con modificaciones, a veces sutiles, de factores geológicos, climáticos, biológicos y culturales del ambiente. La variación de estos factores ambientales, tanto a escala local como regional, modifica la distribución natural de los elementos en la corteza terrestre y atmósfera, así como el modo en que los procesos naturales o artificiales los movilizan, concentrándolos o diluyéndolos. De este modo, se inducen cambios en los mecanismos de dispersión y en la distribución de elementos en los materiales geológicos y biológicos, que afectan el flujo de elementos inorgánicos hacia o a través de la cadena alimentaria e influyen sobre las enfermedades.
La distribución natural de elementos o sustancias en los materiales de la corteza terrestre y la atmósfera determina en primera instancia la geodisponibilidad, el ámbito geográfico de ocurrencia y, en buena medida, los niveles naturales de exposición. Su conocimiento contribuye a la comprensión de las causas probables y el grado de riesgo de enfermedades relacionadas con el exceso o la deficiencia de elementos inorgánicos en el agua de bebida, los suelos, el aire y los componentes de la dieta.
Existen extensas regiones del planeta en las que la salud puede estar amenazada o perjudicada por desbalances en el flujo de elementos y minerales. La OMS señala que varios cientos de millones de personas en el mundo están expuestos al riesgo de enfermedades graves relacionadas con deficiencias en el organismo de yodo, hierro y selenio, o excesos de flúor, arsénico, aluminio, plomo, cadmio y talio, entre otros. La producción de este tipo de información, como se desprende de la experiencia recogida en todo el mundo en este sentido, significa un aporte invalorable para la toma de decisiones y el establecimiento de prioridades en los programas para el control de enfermedades.
La relación compleja entre los factores ambientales y las sustancias potencialmente contaminantes y/o causantes de enfermedades es conceptualizada, en términos sistémicos, como una bomba de tiempo química (BTQ). Una BTQ representa una cadena de acontecimientos generadores de efectos peligrosos, retardados o repentinos, causados por la movilización de sustancias químicas almacenadas en aguas, sedimentos y suelos en respuesta a lentas alteraciones del ambiente. Asimismo son características intrínsecas comunes a los sistemas de este tipo:
a. un tiempo de retardo entre el inicio de la acumulación de la sustancia química y el de la manifestación de los efectos adversos causados por esa acumulación;
b. los efectos son discontinuos y no lineales;
c. la vulnerabilidad del ecosistema se incrementa gradualmente hasta alcanzar un umbral determinado, superado el cual comienza a comportarse de una manera diferente, y
d. los efectos adversos aparecen repentinamente, esto es, respecto del lapso transcurrido entre el inicio de la acumulación y la manifestación del efecto.
Fuentes geogénicas de contaminación con arsénico de aguas naturales en la Argentina
El arsénico es un constituyente normal de rocas y minerales. Con contenidos variables, es potencialmente geodisponible en toda la superficie terrestre, en la que tiene una abundancia natural de 1,5-2mg/kg en la corteza continental y de 1,5 µg/l en el agua de mar. Se presenta como un constituyente mayoritario en más de doscientas especies minerales, en su mayoría raras y poco frecuentes en las rocas más abundantes, y asociadas normalmente con menas (minerales con interés económico) o sus productos de alteración. Los contenidos de arsénico más elevados están con mayor frecuencia asociados con sulfuros debido a su gran afinidad geoquímica con el azufre.
Naturalmente, el arsénico es geodisponible en aguas naturales, suelos y aire (aerosoles y polvo atmosférico) por la acción combinada de erosión, meteorización, vulcanismo, termalismo y actividad antropogénica sobre sus fuentes primarias en los materiales de la corteza terrestre.
Los efectos nocivos del arsénico sobre la salud, conocidos ya desde el siglo XIII, están vinculados con la ingesta de agua y alimentos contaminados y, en menor grado, con la geofagia y la respiración de polvo. Sus efectos tóxicos son múltiples, el envenenamiento con arsénico es causado por exposición aguda tanto como crónica, y son numerosas las disfunciones y enfermedades que se le atribuyen: hiperkeratosis, hiperhidrosis, enfermedad de Bowen, neuropatías, enfermedades cardiovasculares, anemias, úlceras, esterilidad, inhibición de la biosíntesis de porfirinas, cirrosis, pérdida de cabello, bronquitis y varios tipos de cáncer. El Código Alimentario argentino estableció en 2007 una concentración máxima admisible de 10 µg/l de arsénico en el agua potable para bebida humana, de acuerdo con lo recomendado por la OMS.
En la Argentina, las fuentes naturales de arsénico y los principales factores geoambientales que determinan su distribución han sido caracterizadas regionalmente (figura 4). Se han diferenciado cinco regiones: Andes centrales y Puna, Patagonia extraandina, Llanura chaco-pampeana, Sierras de Córdoba y Buenos Aires, y Mesopotamia nordoriental-Patagonia andina. Cada una de ellas posee condiciones geoambientales características, que determinan que se produzcan o no procesos de contaminación natural con arsénico.
• Figura 4: Relación entre las fuentes geogénicas de arsénico y la contaminación con arsénicode las aguas naturales en cinco regiones de la Argentina
Las regiones Mesopotamia nordoriental-Patagonia andina y Sierras de Córdoba y Buenos Aires presentan condiciones geoambientales que desfavorecen la ocurrencia de contaminación natural con arsénico en las aguas naturales. En la primera de ellas la precipitación abundante, que varía desde 1500 mm a más de 2500 mm anuales, produce un lavado intenso de las rocas y los depósitos de sedimentos, y una fuerte dilución de los productos de la meteorización. En la segunda, el factor geoambiental crítico es la litología, conformada por rocas antiguas de basamento, ígneas, metamórficas y sedimentarias silíceas, potenciada por condiciones de lavado y dilución moderadas a intensas derivadas de precipitaciones de 800 mm a 1500 mm anuales; en esta última región existen sin embargo fuentes puntuales dispersas de arsénico, potencialmente contaminantes, asociadas mayoritariamente con la mineralización de sulfuros vetiformes. El contenido de arsénico en aguas superficiales y subterráneas en ambas regiones normalmente no supera los niveles guía (10 µg/l) establecidos por la legislación respecto de las aguas destinadas para bebida humana.
Los factores geoambientales de las regiones Andes centrales y Puna, Patagonia extraandina y Llanura chaco-pampeana favorecen la ocurrencia de contaminación natural con arsénico en las aguas naturales. En general, todas presentan:
a. Alta exposición al vulcanismo andino y disponibilidad de rocas calcoalcalinas (efusivas, intrusivas y volcaniclásticas).
b. Ambientes exógenos con tendencia alcalina.
c. Ambientes áridos y semiáridos con, por lo menos, algunas estaciones con balance hídrico negativo.
d. Sedimentos acuíferos con componentes volcánicos dominantes.
e. Condiciones de meteorización, lavado y dilución, de débiles a moderadas.
Estos factores y condiciones geoambientales determinan alta geodisponibilidad y procesos eficaces de disolución y transporte en solución del arsénico, favoreciendo la contaminación natural de aguas y suelos.
La contaminación natural con arsénico de las aguas en las regiones Andes centrales y Puna y Patagonia extraandina tiene varios elementos en común. Las diferencias entre ambas están dadas sin embargo por la dimensión, magnitud, frecuencia y variedad de las fuentes existentes. El contenido de arsénico en las aguas naturales varía entre 10 µg/l y 1.000.000 µg/l, se presenta asociado también con contenidos elevados de Cu, Pb, Zn, Cd, Mo, Se, sulfatos y nitratos.
En los Andes centrales y en la Puna son dominantes las fuentes de arsénico asociadas con rocas y depósitos del vulcanismo activo y reciente, zonas hidrotermales mineralizadas con sulfuros, rocas sedimentarias con sulfuros (pirita y arsenopirita), sistemas evaporíticos alcalinos (figura 5, véase artículo original), actividad geotermal y drenaje ácido natural (figura 6, véase artículo original). Por su parte, las fuentes de arsénico más conspicuas en la región Patagonia extraandina son los componentes volcanogénicos de los acuíferos y las rocas sedimentarias con sulfuros, con menor relevancia se reconocen las zonas con mineralización hidrotermal de sulfuros, los sistemas evaporíticos alcalinos, los depósitos del vulcanismo activo y reciente, el geotermalismo y el drenaje ácido natural.
La contaminación natural con arsénico en las aguas de la región Llanura chaco-pampeana ocurre en el rango de 10 µg/1 a l0.000 µg/l, y está normalmente asociada con F, V, Mo, U, sulfatos y, eventualmente Se. La principal fuente de arsénico son los depósitos de loess pampeado y, en particular, sus constituyentes, tales como el vidrio volcánico (figura 7), los minerales volcanogénicos y las facies de hidróxidos férricos asociadas.
• Figura 7: Vidrios volcánicos con contenidos promedio de 5 ppm de arsénico de sedimentos pampeanos, loess, del sudeste de la provincia de Córdoba, Argentina
Los factores geoambientales controlan la geodisponibilidad de arsénico en el agua superficial y subterránea, determinando las características endémicas de la contaminación natural. Estas dependen de las condiciones de meteorización que en la región son de débiles a moderadas, la naturaleza de los acuíferos, la evolución hidrogeoquímica del agua subterránea (bajos contenidos de arsénico en aguas bicarbonatadas cálcicas, y contenidos elevados en aguas alcalinas bicarbonatadas sódicas o cloruradas sulfatadas sódicas), los procesos geoquímicos de la zona insaturada y saturada de sedimento, el mayor o menor grado de lavado de los sedimentos pampeanos (bajo las condiciones de drenaje impedido típicas de la llanura durante el Pleistoceno) y el desarrollo de sistemas evaporíticos alcalinos (alimentados por descargas naturales de agua subterránea).
La contaminación con arsénico de las aguas naturales de la Argentina constituye un ejemplo contundente que ilustra sobre la relación entre las geociencias y la salud. Existen fuentes geogénicas de arsénico, puntuales y dispersas, que abarcan la mayor parte de la superficie del territorio de la Argentina. Sin embargo, la ocurrencia o no de contaminación con arsénico de las aguas naturales depende de la naturaleza de esas fuentes pero, sobre todo, de los factores geoambientales que controlan las condiciones de geodisponibilidad. En otras palabras, el arsénico está siempre presente y que exista o no contaminación depende de las condiciones en que se libera al ambiente.
La buena salud de los individuos depende entonces, en gran medida, de comprender y aprender a convivir con el ambiente en estas condiciones.
* Las figuras 5 y 6 fueron retiradas por razones de espacio
Lecturas Sugerida
• APPLETON, J D, FUNGE, R, & MCCALL, G J H (eds.), 1996, ‘Environmental Geochemistry and Health’, Geological Society, Special Publication Nffl 113, London.
• FARÍAS, S, CASA, V A, VÁZQUEZ, C, FERPOZZI, L, PUCCI, & COHEN, I M, 2003, ‘Natural contamination with arsenic other trace elements in ground waters of Argentine Panpean Plain’, The Science of the Total Environment, 309, 187-199.
• SELINUS, O, ALLOWAY, B, CENTENO, J, FINKELMAN, R, R, LlNDH, U, & SMEDLEY, P, (eds.), 2005, Essentials of Medical Geology. Impacts of the Natural Environment on Public Health, Elsevier, Amsterdam.
• SMITH, K S, & HUYCK, H LO, 1999, ‘An overview of the abundance, relative mobility, bioavailability, and human toxicity of metals’, en The Environmental Geochemistry of Mineral deposits, Part A: ‘Processes, Techniques, and Health Issues’. Reviews in Economic Geology, vol. 6A: 29-70.0
• SURIANO, J, FERPOZZI, L, y MARTÍNEZ, L, 1992, ‘El cambio global. Tendencias climáticas en la Argentina y el mundo’, CIENCIA HOY, N° 18, vol. 3, mayo-junio de 1992.
Datos de los autores
 Luis Humberto Ferpozzi
Geólogo, Universidad Nacional de Córdoba. Docente en la maestría en Ingeniería Ambiental, Universidad Tecnológica de Haedo, y en Posgrado Geología Minera, UBA. Coordinador, área Geoquímica del Servicio Geológico Minero Argentino. Representante para Sudamérica de la Asociación Internacional de Geología Médica ferpo@mecon.gov.ar - www.segemar.gov.ar
 María Fernanda Décima
Geóloga, Universidad Nacional de Tucumán Investigadora en geoquímica ambiental, SEGEMAR
mdecim@minplan.gov.ar
www.segemar.gov.ar
 Leda Cecilia Moser
Cartógrafa, Escuela de Ciencias del Mar, Instituto Universitario Naval (INUN)
lmoser@minplan.gov.ar
www.segemar.gov.ar
 Angel Sebastián Jara
Estudiante avanzado de Geología, UBA
Beca de investigación, geoquímica ambiental
anjara@mecon.gov.ar
www.segemar.gov.ar
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