ARSÉNICO Y ESPECIES DE ARSÉNICO

EN EL AIRE DE HUELVA

Daniel Sánchez-Rodas Navarro

ÍNDICE1. ARSENICO Y MATERIA PARTICULADA ATMOSFÉRICA (MPA)

� TOXICIDAD DEL ARSÉNICO� ¿POR QUÉ ANALIZAR MPA?� ARSENICO EN MPA

2. ESPECIACIÓN DE ARSÉNICO

� ¿QUE ES LA ESPECIACIÓN?� ¿POR QÚE ES IMPORTANTE?� ¿CÓMO SE HACE UN ANÁLISIS DE ESPECIACIÓN?

3. ZONA DE ESTUDIO� HUELVA: CIUDAD AFECTADA POR EMISIONES INDUSTRIALES� SALUD� MUESTREO DE MPA

4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN� CONTENIDO DE ARSÉNICO TOTAL EN MPA� ESPECIACIÓN DE ARSÉNICO EN MPA� ORIGEN INDUSTRIAL DEL ARSÉNICO

� TOXICIDAD DEL ARSÉNICO

� Usado desde la antigüedad y la Edad Media como plaguicida

� Empleado en el Renacimiento como veneno� Su nivel en agua potable es muy estricto (RD 140/2003):

� EL ARSÉNICO ES TÓXICO PARA LOS SERES HUMANOS Y LA VIDA EN GENERAL

1. ARSÉNICO Y MATERIA PARTICULADA ATMOSFÉRICA (MPA)

Cobre 2000 µg/LBoro 1000 µg/LCromo 50 µg/LCianuro 50 µg/LNitrato 50 µg/LPlomo 25 µg/LNiquel 20 µg/LArsénico 10 µg/LCadmio 5 µg/LMercurio 1 µg/L

� TOXICIDAD DEL ARSÉNICO

� Carcinógeno ���� cáncer de piel y de pulmón

� Teratógeno ���� nacimientos con malformaciones� Mecanismo de acción:

Inhibición enzimática a nivel celular ���� Se impide la respiración

celular ���� fallo multiorgánico

� Intoxicación aguda ���� náuseas, vómitos, hipotensión arterial, edema pulmonar, arritmia....muerte

� Intoxicación crónica ���� arsenicosis� Diarreas leves, degeneración progresiva del hígado

� Hiperpigmentación, hiperkeratosis ���� Black Foot Desease

� EFECTOS DEL ARSÉNICO SOBRE LA SALUD

1. ARSÉNICO Y MATERIA PARTICULADA ATMOSFÉRICA (MPA)

� ¿POR QUÉ ANALIZAR MPA?

¿Qué es? Partículas sólidas o líquidas en suspensión en la atmósfera

¿Origen?Natural: volcanes, suelo, marino, vegetación

Antropogénico: industrial, combustibles fósiles

Mezcla compleja

Granulometría: TSP, PM10, PM2.5, PM1.0

Composición: SO42-, PO4

3-, NO3-, CO3

2-, Cl-, NH4+, metales…

1. ARSÉNICO Y MATERIA PARTICULADA ATMOSFÉRICA (MPA)

� ¿POR QUÉ ANALIZAR MPA?

¿Por qué se analiza?

•••• Afecta a ecosistemas y al cambio climático

•••• Afecta a la salud humana:

• Enfermedades respiratoria (asma, bronquitis)

• A menor diámetros, mayor capacidad de entrada en el sistema respiratorio

• Los metales pesados se acumulan en MPA

Science (1974), 183, 202-204

1. ARSÉNICO Y MATERIA PARTICULADA ATMOSFÉRICA (MPA)

� ARSÉNICO EN MPA

¿Origen del arsénico en MPA?

Fuentes antropogénicas

Natural

Fundición de metales

Combustión de carbón, gas, petróleo

Uso de pesticidas

Emisiones volcánicas

¿Legislación?

Council Directive concerning As, Cd, Hg,

Ni and PAHs (2004/107/CE):

6 ng As m-3

Council Directive concerning As, Cd, Hg,

Ni and PAHs (2004/107/CE):

6 ng As m-3

1. ARSÉNICO Y MATERIA PARTICULADA ATMOSFÉRICA (MPA)

23600 tn/año8000 tn/año

(OMS, 1987)

� ¿QUÉ ES LA ESPECIACIÓN?

“La especiación de un elemento es la distribución de un elemento

en especies químicas definidas en un sistema”

“Las especies químicas son formas específicas de un elemento definidas por composición isotópica, estado electrónico o de oxidación, y/o estructura compleja o molecular”.

“Un Análisis de Especiación es la actividad analítica encaminada a indetificar y/o cuantificar una o más especies químicas de una muestra”

DEFINICIÓN DE LA IUPAC ���� Pure Appl. Chem. Vol. 72, Nº 8, 1453-1470 (2000)

2. ESPECIACIÓN DE ARSÉNICO

Arsenito As (III)

Arseniato As (V)

Dimetilarsinato DMA

Monometilarsonato MMA

Arsenobetaina AsB

ArsenoribósidosT

OX

ICID

AD

TOXICIDAD

Estado de oxidación

As(III) > As(V)

Estructura molecular

inorgánico >> orgánico

� ¿POR QUÉ ES IMPORTANTE?

2. ESPECIACIÓN DE ARSÉNICO

“ La toxicidad del arsénico depende de la especie química”

� ¿CÓMO HACER UN ANÁLISIS DE ESPECIACIÓN?

2. ESPECIACIÓN DE ARSÉNICO

SEPARACIÓN DE LA ESPECIES DE

ARSÉNICODETECCIÓN ATOMICA

EXTRACCIÓN DE LA ESPECIES DE ARSÉNICO DE

LA MUESTRAS

Estación de muestreo

N

Polígono

Industrial

3. ZONA DE ESTUDIO

� HUELVA: CIUDAD AFECTADA POR EMISIONES INDUSTRIALES

Tabla. Emisiones de arsénico a la atmósfera (toneladas)a

a adaptado de European Pollutant Emission Register (base de datos http://www.eper-es.es)

Periodo EspañaFundición de Cu

de Huelva% de España

2001-2009 59.3 16.9 28.5%

Fundición de Cu en Huelva(capacidad de producción, 2003):

1º España2º Europa7º mundo

���� 3.2 x106 toneladas of Cu

Fundición de Cu en Huelva(capacidad de producción, 2003):

1º España2º Europa7º mundo

���� 3.2 x106 toneladas of Cu

Fundición

de cobre

3. ZONA DE ESTUDIO

� HUELVA: CIUDAD AFECTADA POR EMISIONES INDUSTRIALES

Tabla. Emisiones de arsénico a la atmósfera (toneladas)a

a adaptado de European Pollutant Emission Register (base de datos http://www.eper-es.es)

Periodo España Fundición de Cu de Huelva % de España

2001 5.60 1.43 25.5 %

2002 10.96 3.25 29.7%

2003 9.92 2.19 22.1 %

2004 8.24 1.36 16.5%

2005 6.42 2.35 36.6 %

2006 4.71 1.52 32.3%

2007 5.48 1.82 33.2%

2008 4.27 1.58 37.0%

2009 3.66 1.44 39.3%

2001- 2009 59.3 16.9 28.5%

3. ZONA DE ESTUDIO

� HUELVA: CIUDAD AFECTADA POR EMISIONES INDUSTRIALES

� SALUD

Tejido conjuntivo(ambos sexos)Pulmón (hombres)

Boca y faringe (hombres )Laringe (ambos sexos)

3. ZONA DE ESTUDIO

3. ZONA DE ESTUDIO

� SALUD

•••• Tamaño de partículas: PM10, PM2.5

���� Periodos de muestreo de 24 h

���� Campañas anuales de muestro

(1-2 veces a la semana)

���� Captadores de aire de alto volumen

� MUESTREO DE MPA

Monitorización en continuo de : SO2, O3, CO, NOx

3. ZONA DE ESTUDIO

� CONTENIDO TOTAL DE ARSÉNICO EN MPA

adaptado de J. Environ. Monit. (2011) 13, 1276,1287

Arsenic in PM2.5

0

2

4

6

8

10

12

2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008

year

Ars

enic

n

g/m

3

Arsenic in PM10 (2001-2008)

0

2

4

6

8

10

12

2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008

year

Ars

enic

n

g/m

3

4. RESULTADOS

“¿SON LOS VALORES ALTOS EN HUELVA RESPECTO EL RESTO DE ESPAÑA?.....

� CONTENIDO TOTAL DE ARSÉNICO EN MPA

4. RESULTADOS

adaptado de J. Aerosol Sci. (2004) 35, 1151-1117

2001-2002

“¿SON LOS VALORES ALTOS EN HUELVA RESPECTO EL RESTO DE ESPAÑA?.....

� CONTENIDO TOTAL DE ARSÉNICO EN MPA

4. RESULTADOS

adaptado de Atmospheric Environment (2007) 41, 7212-7231

2001-2004

Mean Max. Reference

HUELVA (urbano + industria + fundición Cu) 6.3 62.1 J. Environ. Monit. (2011) 13, 1276

SEVILLA (urbano) 3.4 -- Anal. Chim. Acta (2004) 424:,33

FLANDES, Bélgica (urbano + rural) 3.8 17.5 Atmospheric Environment 45, 108

ATENAS, Grecia (urbano) 4.0 17.4 Chemosphere (2003) 52, 959

LISBOA, Portugal (urbano) 0.5 1.5 Nuclear Inst. Method Phy Res B (2004) 219, 153

BOR, Serbia (urbano+ industrial + fuindición Cu ) 131 669 J. Hazardous Materials (2010), 43-51

SANTIAGO, Chile (urbano) 50 - Atmospheric Enviroment (2007), 41, 6793

Zonas rurales, Chile (rural) 2.4 - 30.7 - Atmospheric Environment (2002), 36.,3803

Tabla. Medias y/o máximos de As en MPA Pm (ng As m-3)

“¿SON LOS VALORES ALTOS EN HUELVA RESPECTO OTROS LUGARES?.....

� CONTENIDO TOTAL DE ARSÉNICO EN MPA

4. RESULTADOS

Chemosphere (2007) 66, 1485,1493

PM10:

As (III) ���� 18- 26 %

As (V)���� 74 - 82%

PM10:

As (III) ���� 18- 26 %

As (V)���� 74 - 82%

4. RESULTADOS

� ESPECIACIÓN DE ARSÉNICO EN MPA

Atmospheric Environment (2008) 42, 6487, 6495

���� Ambos As(III) y As(V) se acumulan en las partículas de menor diámetro

���� Sobre un 70-80% del arsénico está en la fracción de PM2.5

4. RESULTADOS

� ESPECIACIÓN DE ARSÉNICO EN MPA

Relación con otros contaminantes ���� Cu, SO2

Vientos de componentes S y SOPOSIBLES EVIDENCIAS

010203040

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

ng

m-3

Months

As total

As total

0

50

100

150

200

250

300

350

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

ng

m-3

Months

Cu

Cu

4. RESULTADOS

� ORIGEN INDUSTRIAL DEL ARSÉNICO

(2000) (2000)

N 0º, 360º

E

90º

W

270º

S 180º

0

90

180

270

360

0

20

40

60

80

100

12:1

5

13:4

5

15:1

5

16:4

5

18:1

5

19:4

5

21:1

5

22:4

5

0:1

5

1:4

5

3:1

5

4:4

5

6:1

5

7:4

5

9:1

5

10:4

5

SO2

Dirección vientoµ

gm

-3

4. RESULTADOS

� ORIGEN INDUSTRIAL DEL ARSÉNICO

Relación con otros contaminantes ���� Cu, SO2

Vientos de componentes S y SOPOSIBLES EVIDENCIAS

7 agosto (2000)

4. RESULTADOS

� ORIGEN INDUSTRIAL DEL ARSÉNICO

adaptado de Atmospheric Research (2010) 96, 590-601

2004-2005

4. RESULTADOS

� ORIGEN INDUSTRIAL DEL ARSÉNICO

adapatado de Atmospheric Research (2010) 96, 590-601

2004-2005

4. RESULTADOS

� ORIGEN INDUSTRIAL DEL ARSÉNICO

adapatado de Atmospheric Research (2010) 96, 590-601

2004-2005

� La fundición de cobre emite pocas partículas, pero cargadas en metales pesados

4. RESULTADOS

� ORIGEN INDUSTRIAL DEL ARSÉNICO

adaptado de J. Environmental Monitoring (2011) 13, 1276-1278

4. RESULTADOS

� ORIGEN INDUSTRIAL DEL ARSÉNICO

10 agosto 2003 15 agosto 2003

24 junio 2004

adaptado de J. Environmental Monitoring (2011) 13, 1276-1278

ARSÉNICO Y ESPECIES DE ARSÉNICO

EN EL AIRE DE HUELVA

Daniel Sánchez-Rodas Navarro