Desarrollo de metodologías analiticas para especición de arsénico en matrices ambientales y biológicas con técnicas alternativas al HPLC-ICP-MS y su aplicación a estudios poblacionales

QUIMICA ANALÍTICA

QUÍMICA TOXICOLÓGICA

ARSÉNICO

ESPECIACIÓN

TESIS DE DOCTORADO

El Arsénico (As) es un elemento natural que puede estar presente en un amplio rango de concentraciones en el aire, agua, suelos, vegetales y animales, en distintos estados de oxidación (–III, 0, III, V) y en formas inorgánicas y orgánicas. Es un reconocido agente tóxico para la salud humana que se encuentra en el primer lugar de la lista de sustancias peligrosas elaborada por la Agencia para Sustancias Tóxicas y Registro de Enfermedades (ATSDR). Se ha demostrado que no todos los compuestos de As presentan el mismo grado de toxicidad, dado que depende de su forma química o especiación, siendo la toxicidad mucho mayor de las especies inorgánicas que de las especies orgánicas: As (-III) > As (III) > As (V) > MMA > DMA >> Arsenobetaína. Su presencia en el ambiente puede provenir tanto de fuentes naturales como de actividades antropogénicas. El As se encuentra naturalmente en aguas subterráneas en diferentes puntos del planeta. Su presencia en aguas destinadas al abastecimiento de la población representa una especial preocupación de salud ambiental a nivel internacional. La exposición humana a largo plazo a bajos niveles de As, puede conducir a la intoxicación crónica produciendo lesiones cutáneas y cáncer de piel que son los efectos más característicos, pudiendo desarrollar también cáncer de vejiga, riñón y pulmón. En estos momentos, el límite máximo recomendado por la Organización Mundial de la Salud (OMS) para la concentración de As en el agua potable es de 10 μg L-1. Entre las actividades antropogénicas que contribuyen a la liberación de As al ambiente se encuentran entre otros, la minería, la fundición de metales y el uso de As en fórmulas de pesticidas y conservantes de la madera. En Uruguay existen varias plantas que impregnan madera con el plaguicida denominado CCA que contiene óxidos de cromo, cobre y arsénico, por lo que existen trabajadores expuestos al As. En nuestro país es obligatorio el control biológico (biomonitoreo) de trabajadores expuestos a As, mediante el análisis de las denominadas “especies toxicológicamente relevantes” de As en orina (As(III) + As(V) + DMA (ácido dimetilarsínico) + MMA (ácido monometilarsónico). El límite establecido para la suma de estas especies en orina (As-U) es de 35 μg L-1. El objetivo general planteado para esta tesis, consistió en desarrollar herramientas analíticas viables para Uruguay, con el objetivo de evaluar las especies de arsénico en matrices ambientales y biológicas, para aplicarlas a estudios poblacionales, como alternativas a la técnica de referencia internacional (HPLC-ICP-MS), no disponible en el país y altamente costosa para estudios de rutina. En cuanto a matrices ambientales, se realizó la validación de una metodología no acoplada para determinar As (III) + As (V) en agua mediante espectrometría atómica con generación de hidruros (HG-AAS). Los resultados obtenidos para algunas muestras de agua indican que este método es adecuado para el control de las mismas, teniendo en cuenta el valor máximo recomendado por la OMS. Respecto a matrices biológicas se optimizaron y validaron dos metodologías analíticas no 11 acopladas. Una fue mediante HG-AAS, para para el biomonitoreo de especies toxicológicamente relevantes de As en orina (As-U) destinado a la evaluación del riesgo a la salud de los trabajadores expuestos a As a fin de prevenir efectos adversos o intervenciones médicas. Los resultados obtenidos muestran que este método es adecuado para la determinación de las especies: As(III) + As(V) + DMA + MMA. Otra metodología validada fue para la determinación de As total en muestras de orina mediante ET-AAS, la cual cuantifica la suma de las especies toxicológicamente relevantes y la especie orgánica arsenobetaína como prueba de la incidencia de las especies orgánicas, poco tóxicas de As, derivadas de la dieta. Por otra parte, se han optimizado las condiciones de un acople HPLC-HG-AAS utilizando una interfase construida en el laboratorio de la Facultad de Química. En cuanto a los estudios poblacionales, en primer lugar, el desarrollo analítico realizado en el transcurso de esta tesis fue aplicado a controles de biomonitoreo de As-U en trabajadores expuestos a CCA; se revisaron y evaluaron los resultados obtenidos sobre 212 muestras de 73 trabajadores durante tres años y los resultados mostraron niveles de bajo riesgo de exposición ocupacional al As. En segundo lugar, se realizó un estudio piloto en una planta de impregnación de madera con CCA en el cual paralelamente a la evaluación de los niveles de As-U, se realizó una encuesta a los trabajadores para analizar la contribución de aspectos ocupacionales y no ocupacionales que pudieran incidir en los niveles de As-U determinados, utilizando métodos estadísticos. Los resultados de As-U de los trabajadores se encontraron todos dentro de los valores de la normativa vigente. Sin embargo, se constató que a mayor exposición durante las horas de trabajo, se observan niveles más altos de As-U de los trabajadores y que también existe correlación estadística de As-U con la percepción de los trabajadores de estar expuestos al ruido y con el consumo de agua embotellada. Con respecto a los resultados de As total en orina obtenidos en estos trabajadores, se comprobó la influencia de la ingesta reciente de pescado o frutos del mar, en los niveles de arsénico total en orina por el aporte “dietario” de AsB de muy baja toxicidad. Este resultado se obtuvo en 8 de los 35 trabajadores coincidiendo con su declaración de haber consumido pescado o frutos de mar en la encuesta. Por lo anterior, resulta fundamental la indicación de las “especies toxicológicamente relevantes” para la evaluación del riesgo de exposición a arsénico como lo recomienda la ACGIH y el MSP de acuerdo a sus valores límites. Hasta el alcance de nuestro conocimiento, esta es la primera revisión de resultados de biomonitoreo de especies toxicológicamente relevantes en trabajadores expuestos a CCA realizada en el Uruguay. Esta investigación marca un antecedente importante de investigación y desarrollo para futuros estudios científicos interdisciplinarios de índole epidemiológico, destinados a evaluar por ejemplo, la susceptibilidad de la población general expuesta a arsénico a través del agua y alimentos y correlacionar los resultados de As-U con otros biomarcadores de efecto y susceptibilidad para establecer la situación de riesgo presente en la población uruguaya en torno a la exposición al As.

Montevideo: UdelaR-Facultad de Química

2017

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545.2 BUH

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