2010
CONTAMINACIÓN POR CROMO TRIVALENTE Y HEXAVALENTE Y la relación con la película Erin Brockovich
Cesar Martínez Vallejo Lic. ciencias ambientales
ÍNDICE Introducción..............................................................................................................Pág. 2
¿Qué es el cromo?......................................................................................................Pág. 2
Usos del cromo..........................................................................................................Pág. 3
Efectos del cromo hexavalente en la salud................................................................Pág. 3 -
Cromo (III) y (VI) como contaminante atmosférico.....................................Pág. 4 Cromo (III) y (VI) como contamínate del agua.............................................Pág. 5
¿Cómo puede afectar el cromo a los niños?..............................................................Pág. 5
Determinación de la concentración de cromo en el cuerpo.......................................Pág. 6
Determinación del cromo en agua.............................................................................Pág. 6
Eliminación del cromo en agua.................................................................................Pág. 7 -
Por medio de reducción química...................................................................Pág. 7 Método del carbón activo..............................................................................Pág. 7 Biorremediación del cromo (VI) en agua......................................................Pág. 7
Eliminación del cromo en el suelo............................................................................Pág. 8
Niveles permitidos por la legislación........................................................................Pág. 8
Conclusión.................................................................................................................Pág. 8
Bibliografía................................................................................................................Pág. 9
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INTRODUCCIÓN. A partir de la película “Erin Brockovich” película estadounidense dirigida por Steven Soderbergh y protagonizada por Julia Roberts, basada en una historia real estrenada en el año 2000 se dio a conocer la historia de un pueblo contaminado con cromo hexavalente por una fuga de las torres de refrigeración de la Pacific Gas & Electric que vertió el cromo a las aguas subterráneas provocando cáncer y diversas enfermedades a los vecinos de la comunidad. Según la propia protagonista, la veracidad de la película con la realidad es del 98%, así pues en este trabajo sobre el cromo (III) y (VI) en alguno de los apartados hare pequeñas referencias a la película para poder comparar que se dice en la película respecto a cromo hexavalente con lo que dicen textos científicos y estudios sobre este metal. (Estas referencias irán en letra cursiva) ¿Qué ES EL CROMO? El cromo se genera de forma natural, se encuentra en rocas, tierra y polvo y gases. En forma pura, este elemento, cuyo número atómico es el 24, es de color gris, y puede presentar un intenso brillo, es el 7º elemento más abundante en la tierra. Su punto de fusión es de 1.857 °C, y el de ebullición de 2.672 °C. El cromo puede formar compuestos en los que participa con diversos grados de valencia (desde +1 a +6) y ello es muy importante en cuanto a los efectos de los mismos sobre la salud. En las sales crómicas y en la cromita, el cromo tiene una valencia de +3, pero en cromatos y dicromatos, el cromo tiene una valencia de +6. Mientras que las formas trivalentes predominan en organismos vivos, existe como Cr3+, Cr(OH)2+, Cr(OH)2+ y Cr(OH)4- el cromo hexavalente que existe como CrO42- y como Cr2 O72- y el cromo (Cr0) son formas producidas normalmente por procesos industriales En la naturaleza se encuentra en la forma de cromo (III), quedando las zonas con alta concentración de cromo (VI) a zonas contaminadas de forma artificial. El cromo (VI) es altamente soluble en toda condición de pH lo cual lo hace muy móvil en los ecosistemas. El cromo trivalente es un elemento residual necesario para mantener un buen estado de salud, ya que ayuda al cuerpo a utilizar el azúcar, la grasa y las proteínas. El cromo hexavalente se convierte en cromo trivalente dentro del cuerpo pero el cromo (III) no puede pasar a cromo (VI) dentro del organismo. Existen cuatro isótopos naturales del cromo, 50Cr, 52Cr, 53Cr, 54Cr, Se han producido diversos isótopos inestables mediante reacciones radioquímicas. El más importante es el 51 Cr, el cual emite rayos gamma débiles y tiene un tiempo de vida media aproximadamente de 27 días.
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USOS DEL CROMO El cromo se utiliza principalmente en aleaciones con hierro, níquel o cobalto a las que les proporciona dureza y resistencia. En los aceros inoxidables, constituye el 10% de la composición final. Debido a su dureza, la aleación de cromo, cobalto y wolframio se emplea para herramientas de corte rápido de metales. Al depositarse electrolíticamente, el cromo proporciona acabados brillantes y resistentes. Debido a ello se emplea a gran escala en el acabado de vehículos y en muchos utensilios. El amplio uso del compuesto cromita como refractante se debe a su alto punto de fusión, su moderada dilatación térmica y la estabilidad de su estructura cristalina. El cromo hexavalente también se puede encontrar en algunos componentes de equipos eléctricos, como piezas recubiertas de cinc, placas de circuitos y tubos de rayos catódicos, fabricación del latón, industria de la pintura, fotografía, manufactura de pigmentos y la curtiduría. Cuando aparece cromo (VI) en aguas residuales suele ser el resultado de emisiones de estas industrias en cuyas aguas residuales se pueden encontrar entre un 0.5 a 270 mg/l El cromo hexavalente también se usa en las estaciones de comprensión del gas natural. El gas natural debe ser re-comprimidos para poder seguir transportándolo por los gaseoductos casa 560 km aproximadamente. El agua utilizada en las torres de refrigeración contiene cromo hexavalente para prevenir la oxidación de la maquinaria. En el caso de la comunidad de Hinckley, esta agua de refrigeración, mientras no se utilizaba, se almacenaba en albercas excavadas a las que no se puso un forro impermeable. Desde estas albercas se fue filtrando parte de este cromo al acuífero que tenia debajo durante 14 años, llegando la zona contaminación a una milla hacia el norte desde el foco contaminante. Del acuífero contaminado se abastecían de agua los vecinos de Hinckley.
EFECTOS DEL CROMO HEXAVALENTE EN LA SALUD En general, la toxicidad de un metal depende de sus propiedades físicas, químicas y bioquímicas, de la naturaleza de sus compuestos, del modo de entrada en el cuerpo y de la susceptibilidad individual. Así, en el caso del cromo mientras que la forma trivalente es un micronutriente esencial, la forma hexavalente, sobre todo la inhalada, es
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carcinogénica y puede llegar a alterar nuestro material genético, provocando muy variadas y graves consecuencias El cromo hexavalente y sus compuestos han sido clasificados como un agente cancerígeno en humanos por el Carex-esp. El Departamento de Salud y Servicios Humanos (DHHS), la Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer (IARC) y la EPA también han determinado que los compuestos de cromo (VI) son carcinogénicos en seres humanos incluyéndolo en el grupo A. En general, el cromo VI es mas toxico que el cromo III Según el toxicólogo que aparece en el film “con una exposición repetida a niveles tóxicos [...] puede provocar desde jaquecas crónicas y hemorragias nasales hasta enfermedades respiratorias, insuficiencia hepática y cardiaca, problemas en la reproducción, deterioro orgánico y de los huesos y por supuesto cualquier tipo de cáncer. En la película el cromo causa diferentes daños a las personas y aunque no lo dicen explícitamente dependiendo el modo de introducción del cromo al cuerpo (respirado o ingerido) se producen diferentes daños. -
Cromo (III) y (VI) como contaminante atmosférico:
Respirar altos niveles (mayores que 2 µg/m³) de cromo (VI) puede producir irritación de nariz, estornudos, comezón, hemorragias nasales, ulceras, y perforaciones en el tabique nasal. Estos efectos han ocurrido principalmente en trabajadores que manufacturan o usan cromo (VI) durante meses o años. La exposición prolongada al cromo ha sido asociada con cáncer del pulmón en trabajadores expuestos a niveles en el aire 100 a 1000 veces más altos que los que se encuentran en el ambiente, el cáncer de pulmón puede ocurrir mucho después que la exposición haya terminado. Una vez que el cromo ha sido respirado, las partículas que se depositan en la parte superior de los pulmones pueden ser expulsadas hacia la garganta por la tos y luego ser tragadas. Las partículas que se depositan en las áreas profundas del pulmón probablemente permanecerán ahí un tiempo suficiente que les permitirá pasar a través del pulmón a la corriente sanguínea. Una vez en la corriente sanguínea, el cromo pasa a través de los riñones y es eliminado en la orina en unos pocos días. Se cree que el cromo (VI) es el principal causante del aumento en la tasa de cáncer del pulmón en trabajadores expuestos a altos niveles de cromo en el aire del trabajo. Respirar pequeñas cantidades de cromo (VI) durante periodos breves o prolongados no causa problemas en la mayoría de la gente. Sin embargo, los altos niveles de cromo en el trabajo han producido ataques de asma en gente que es alérgica al cromo. Respirar cromo (III) no produce irritación de la nariz o de la boca en la mayoría de la gente. Respecto a esto, en la película se puede oír un testimonio de un hombre que veía sangrar por la nariz hasta el punto de empapar la mascarilla en sangre a un familiar suyo que trabajaba limpiando las torres de refrigeración y acaba de morir a cauda de los tumores renales que padecía. Otros afectados también sufrían hemorragias nasales crónicas.
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Cromo (III) y (VI) como contaminante del agua:
Tragar pequeñas cantidades de cromo (VI) no causa problemas; sin embargo, tragar cantidades más altas ha producido malestar estomacal, ulceras, convulsiones, daño del hígado y del riñón y aun la muerte. Aunque el cromo (III) en pequeñas cantidades es un elemento nutritivo que el cuerpo necesita, ingerir grandes cantidades de cromo (III) puede causar problemas a la salud. Los trabajadores que tuvieron contacto con líquidos o sólidos que contenían cromo (VI) desarrollaron ulceras en la piel. Ciertas personas son extremadamente sensibles al cromo (VI) o al cromo (III). En estas personas se han observado reacciones alérgicas que se manifiestan en serio enrojeciendo e inflamando la piel. La exposición al cromo (III) es menos probable que cause sarpullidos en personas sensibles al cromo que la exposición al cromo (VI). En seres humanos y animales expuestos a cromo (VI) en el agua potable se ha observado un aumento de tumores estomacales. No hay ninguna información confiable que sugiera que el cromo (cualquier forma) afecte adversamente a la reproducción o que cause defectos de nacimientos en seres humanos. Sin embargo, es improbable que los niveles de cromo a los cuales esta expuesta la mayoría de la gente afecte la reproducción o el desarrollo. Hasta la fecha la evidencia científica indica que el cromo (VI) es mucho más peligroso por inhalación que por ingestión *todo el mundo consume diariamente pequeñas cantidades de cromo, la mayor parte de este cromo se elimina por las heces en pocos días sin pasar por la sangre. Una pequeña cantidad (aproximadamente 0,4-2,1%) entra en la corriente sanguínea a través de los intestinos, de hecho en adultos se recomienda una ingesta diaria de cromo (III) de 50-200µg. El contacto de la piel con el cromo introduce muy poco cromo en el cuerpo salvo que haya raspaduras u otras heridas por donde entran mayores concentraciones de cromo. En la película se hace un mayor hincapié en los ciudadanos con cáncer debido a la ingesta de cromo con el agua, vinculando directamente la causa de sus tumores con la presencia de altos niveles de cromo en su agua potable. Respecto a esto, los diferentes afectados han padecido quistes de mama, inmunodeficiencias, cáncer de útero, abortos, sarpullidos que aparecen y desaparecen. Gallinas con tumores y nacidas con malformaciones, cáncer gastrointestinal, cáncer de pecho, deterioro de la columna, abortos... Como la película se centra bastante en los tumores en niños, como el caso de una niña que quería hacer natación sincronizada y se pasaba horas en la piscina llenada con agua contaminada vamos a ver los efectos del cromo en niños. ¿Cómo PUEDE AFECTAR EL CROMO A LOS NIÑOS? Durante una exposición en el periodo desde la concepción a la madurez a los 18 años de edad. Los niños que viven cerca de sitios de desechos donde hay cromo, zonas contaminadas, etc. pueden estar expuestos a cantidades ambientales mas altas de cromo al respirar aire, tocar tierra o beber agua contaminada. Los niños de cinco años de edad o menos que
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viven en zonas contaminadas tienen niveles de cromo mas altos en la orina que los adultos y niños que viven en zonas no contaminadas. Los niños necesitan pequeñas cantidades de cromo (III) para mantener un nivel de crecimiento y desarrollo normal. Es probable que los efectos observados en niños expuestos a altas cantidades de cromo sean similares a los observados en adultos. No se sabe si los niños difieren de los adultos en su susceptibilidad al cromo. Hay cierta evidencia que sugiere que el cromo puede ser transferido de la madre al niño a través de la leche materna. En el film se hacen análisis para determinar la concentracon de cromo (VI) en diferentes medios de hecho se ve como se toman muetras de agua en diferentes puntos y se recogen animales muertos como ranas para su análisis DETERMINACIÓN DE LA CONCENTRACIÓN DE CROMO EN EL CUERPO Una vez se ha estado expuesto al cromo, hay diferentes exámenes para determinar esta exposición. El cromo puede medirse en el cabello, la orina y en la sangre. Sin embargo, debido a que el cromo (III) es un elemente nutricional esencial, normalmente se encuentran bajos niveles de cromo en los tejidos y en la orina. Los exámenes para determinar exposición al cromo son de utilidad principalmente para personas expuestas a altos niveles. Estos exámenes no pueden determinar los niveles exactos de cromo a los que puede haber estado expuesto ni pueden predecir si ocurrirán efectos sobre la salud. Los niveles altos de cromo en la orina y en los glóbulos rojos indican exposición a compuestos de cromo (VI) o de cromo (III). Debido a que el cuerpo cambia el cromo (VI) a cromo (III), la forma del cromo a la que se estuvo expuesto no se puede determinar en base a los niveles de la orina. El cromo (VI) entra a los glóbulos rojos con mucha más facilidad que el cromo (III), pero el cromo (VI) puede ser transformado a cromo (III) en el interior de estas células, por lo tanto, los niveles de cromo dentro de los glóbulos rojos indican exposición a cromo (VI). Debido a que los glóbulos rojos duran aproximadamente 120 días antes de ser reemplazados por células nuevas, la presencia de cromo en los glóbulos rojos puede demostrar que una persona se expuso a cromo dentro de 120 días antes del examen, pero no si la exposición ocurrió más de 120 días antes del examen. DETERMINACIÓN DE CROMO EN AGUA Uno de los métodos que se utiliza se basa en una reacción de oxido reducción donde el cromo hexavalente reacciona con la 1,5-difenilcarbazida en medio acido dando Cr³ y 1,5-difenilcarbazona de color violeta que se lee espectrofotométricamente a 540 nm. La intensidad del color es directamente proporcional a la concentración de cromo (VI). *La película termina con la resolución del caso penal pero no se hace ninguna alusión a las posibles medidas que se podrían tomar para descontaminar la zona contaminada, puesto que lo único que se hace mientras dura el film en enterrar el foco de contaminación para que no se vea la tierra de color verde e intentar ocultar el problema destruyendo documentos y comprando propiedades afectadas ahora vamos a ver algunas de las posibles medidas que se podrían emplear para descontaminar la zona
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Como el cromo (III) es menos toxico que el cromo (VI) y no suele estar biodisponible por que forma óxidos e hidróxidos insolubles. Por lo tanto, el primer paso en los tratamientos consiste en reducir el cromo (VI) a cromo (III) disminuyéndose así su toxicidad y movilidad. ELIMINACIÓN DEL CROMO EN AGUA -
Por medio de reducción química:
Este método involucra dos pasos: la reducción de cromo (VI) bajo condiciones acidas (usualmente a un pH de 2 a 3) y la precipitación del cromo (III) como especies de hidroxilos. Los agentes reductores usados comúnmente son el dióxido de azufre gaseoso, sulfito de sodio, meta sulfito de sodio y sulfato ferroso. Además, se ha investigado con detalle la capacidad del ion ferroso como agente reductor de cromo (VI). Estos métodos son bastante caros y tóxicos. Otra alternativa para remover el cromo (VI) es a partir de un proceso de adsorciónreducción, por medio de materia muerta, estos materiales son mucho mas baratos y fáciles de obtener y sobre todo no son tóxicos, este es el método del carbón activo -
Método del carbón activo.
Mediante carbón activo elaborado a partir de cascara de coco y activado físicamente en forma granular. La reducción del cromo (VI) con las micro partículas de carbón activo se ve favorecida bajo las siguientes condiciones: o A pH de 1, se favorece la reducción del cromo (VI) a cromo (III), mientras que a pH 3, se favorece la adsorción sobre las micro partículas de carbón activado y no la reducción del cromo (VI) a solución acuosa o La reducción de cromo (VI) se favorece cuando la especie reducida es el Cr³ y no el Cr(OH)², ya que si se forma esta especie en solución, se favorece la adsorción.
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Biorremediación del cromo (VI) en agua
En contraste con la biorremediación de compuestos orgánicos, que destruyen las moléculas, y dan como productos finales CO2 o CH4, los iones de Cromo no son destruidos por procesos microbianos, sin embargo, la molécula que contiene el metal puede ser modificada, inmovilizada, o destoxificada conduciendo a una apreciable o en algunos casos completa remediación del ambiente contaminado. Las principales vías por las cuales se lleva a cabo esta biorremediación incluyen biosorción, bioacumulación, reducción, solubilización (asociada comúnmente con la oxidación de sulfuros o ión ferroso), precipitación y mutilación. Algunas de estas tecnologías estan desarrolladas completamente y han sido y siguen siendo usadas en la práctica. Es ampliamente conocido que las bacterias en cultivo pueden reducir cromatos y dicromatos (8), estas bacterias están listas para ser aisladas del suelo, sedimentos y
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aguas contaminadas, se han reportado especies de Alcaligenes, Bacillus, Corynebacterium, entre otras. Bajo condiciones adecuadas, se ha logrado 99% de reducción de cromo (VI), pero a concentraciones muy altas del ión, el porcentaje de reducción disminuye. ELIMINACIÓN DEL CROMO EN SUELOS La reducción del cromo (VI) a cromo (III) se suele hacer generalmente con bacterias heterótrofas y anaerobias, lo cual implica condiciones de cultivos especiales y agregando sustratos orgánicos que encarecen el proceso notablemente. Por ello se esta estudiando hacerlo in situ por las bacterias autótrofas Acidithiobacillus thiooxidans cultivadas sobre azufre elemental que ya han dado buenos resultados en efluentes acuosos. Esta oxidación genera una serie de compuestos intermedios con un alto poder reductor que pueden seguir siendo oxidados obteniéndose como producto final acido sulfúrico. Respecto a la legislación, como la película es estadounidense me voy a referir a las leyes y/o recomendaciones hechas por las autoridades de este país. NIVELES DE CROMO PERMITIDOS POR LA LEGISLACIÓN La EPA ha establecido un nivel máximo permisible de 100 µg por litro de agua para cromo (III) y cromo (VI) en el agua potable. De acuerdo a la EPA, los siguientes niveles de cromo (III) y (VI) en el agua potable se supone que no causaran efectos perjudiciales a la salud: 1,400 µg de cromo/L para exposición de niños durante 10 días, 240 µg de cromo/L para exposición prolongada en niños, 840 µg de cromo/L para exposiciones a largo plazo en adultos y 120 µg de cromo/L para exposición de por vida en adultos. La OSHA (occupational safety and Health Administration) regula la cantidad de cromo en el aire del trabajo. Los limites de exposición ocupacional durante una jornada de 8 horas diarias, 40 horas a la semana son 500 µg de cromo/m³ para sales solubles de cromo (III) y cromo (II) y 1,000 µg de cromo/m³ para cromo metálico (0) y sales insolubles. Los niveles de acido crómico y otros compuestos de cromo (VI) en el aire del trabajo no deben exceder 52 µg de cromo (VI)/m³ durante ningún periodo de tiempo. Para el cromo (0), cromo (II) y cromo (III), el NIOSH (National Institute for Occupational Safety and Health) recomienda un limite de exposición de 500 µg de cromo/m³ durante una jornada de 10 horas diarias, 40 horas semanales. El NIOSH considera a todos los compuestos de cromo (VI) incluido el acido crómico como sustancias potencialmente cancerígenas y recomienda un limite de exposición de 1 µg de cromo (VI)/m³ durante una jornada diaria de 10 horas, 40 horas semanales. CONCLUSIÓN La película termina con la resolución del caso judicial en el cual la PG&E deben indemnizar a los afectados con 333 millones de dólares, esta fue la indemnización mas cuantiosa en la historia de las demandas de EEUU. Actualmente la PG&E afirma no utilizar cromo (VI) en las plantas de comprensión y que sus albercas están preparadas para evitar la contaminación de los acuíferos. De la película se pueden ver las consecuencias que tiene cometer errores a la hora de manejar un toxico y es que en este caso, el ahorrarse un revestimiento impermeable en las albercas termino con cientos de persona afectadas y 333 millones de dólares en
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indemnizaciones sin contar el dinero que habrá que invertir en descontaminar toda la zona. También se ven los efectos a una exposición crónica a un toxico, y es que es este caso un toxico que en principio se elimina con cierta facilidad en exposiciones esporádicas si la exposición es continua tiene terribles efectos. BIBLIOGRAFÍA Documentos: - Análisis de aguas, determinación de cromo (VI). De la secretaria de economía de los Estados Unidos Mexicanos - Sistema de información sobre exposición ocupacional a cancerígenos en España en el año 2004. Del CAREX-Es - Reducción de soluciones sintéticas de cromo (VI) con carbón activado. De Adrian Cruz E, Valentín Ibarra. G - Resumen de salud publica, cromo. De la ATSDR (agencia para sustancias toxicas y el registro de enfermedades) - Bioreduccion E inmovilización in situ de cromo (VI) en suelos. De María Pía Di Nanno, Gabriela Gordon y otros. Paginas web: www.buscatox.com a modo de buscador www.dsostenible.com.ar www.atsdr.cdc.gov/es/ http://revistas.concytec.gob.pe http://biblioteca.universia.net http://servicios.laverdad.es/cienciaysalud http://www.lenntech.es/periodica/elementos/cr.htm www.brockovich.com Películas: Erin Brockovich. EEUU año 2000
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