Modelo conceptual del comportamiento del mercurio en la … · 2014-01-17 · Modelo conceptual del...

Modelo conceptual del comportamiento del mercurio en la cuenca de la quebrada La Porquera,

Bogotá. Colombia

Lady Jhoana Domínguez Majin

Universidad Nacional de Colombia

Facultad de Medicina, Departamento de Toxicología

Bogotá, Colombia

2012

Modelo conceptual del comportamiento del mercurio en la cuenca de la quebrada La Porquera.

Bogotá. Colombia

Lady Jhoana Domínguez Majin

Tesis presentada como requisito parcial para optar al título de:

Magister en Toxicología

Directora:

Dra., MSc, Quim. Martha Cristina Bustos López

Codirector:

Dr., MSc, Ing. Héctor Manuel García Lozada

Línea de Investigación:

Toxicología Ambiental

Grupo de Investigación:

Grupo de Investigación en Resiliencia y Saneamiento (RESA)

Universidad Nacional de Colombia

Facultad Medicina, Departamento de Toxicología

Bogotá D.C., Colombia

2012

“Hay un lugar. Como ningún lugar en la

Tierra. ¡Lleno de maravillas, misterio y

peligro!

Algunos dicen que para sobrevivirlo se debe

estar loco como un sombrerero.

Por suerte yo soy”

El sombrero Loco de Tim Burton.

Agradecimientos

En la culminación de mí tesis expreso mis más sinceros agradecimientos: A la profesora Martha Cristina Bustos L., directora de tesis, por sus indicaciones, conocimientos, sugerencias y correcciones en el desarrollo de la misma. Al profesor Héctor Manuel García, codirector de tesis, por sus indicaciones, sugerencias y correcciones en el desarrollo de la misma Al grupo de investigación Resiliencia y Saneamiento Ambiental (RESA) por el apoyo para la realización de la tesis. A la Dirección de Investigación Sede Bogotá de la Universidad Nacional de Colombia y a la División de Investigación de la Facultad de Medicina por el apoyo financiero, mediante el proyecto con código 13885. A los funcionarios del laboratorio de Ingeniería Ambiental de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional de Colombia Sede Bogotá, por el apoyo logístico e investigativo, en especial a los laboratoristas, Johanna Torres, Carlos Sánchez, Saul Parra y al químico Carlos Velasquez. Al Ph.D Jose Luis marrugo, director del Laboratorio de Toxicología y Gestión Ambiental de la Universidad de Córdoba, por su apoyo en el análisis de mercurio de todas las matrices. Al laboratorio del grupo de investigación Diagnostico y Control de la Contaminación (GDCON), por el análisis de COT. A la Corporación Autónoma Regional de Cundinamarca (CAR) por el suministro de información de los muestreos isocinéticos de las Ladrilleras del parque minero Mochuelo, por los datos meteorológicos de las estaciones cercanas a la quebrada La Porquera y por los resultados de los muestreos realizados en la quebrada. A la Secretaria Distrital de Ambiente por la información meteorológica suministrada. Al Instituto Geográfico Agustín Codazzi (IGAC), por el suministro de imágenes satelitales. A la Empresa de Acueducto y Alcantarillado de Bogotá, por el suministro de información meteorológica de la estación Quiba.

VIII Modelo conceptual del comportamiento del mercurio en la cuenca de la quebrada La Porquera, Bogotá. Colombia

A la Maestría en Toxicología en especial a la profesora Myriam Gutiérrez por sus indicaciones y sugerencias en mi desarrollo como magister. A las personas que apoyaron las jornadas de muestreo y búsqueda de información en la cuenca de la quebrada La Porquera, en especial a: Liliana Hernández, Santiago Gómez, Judy Calvache, Jhon Estupiñan y Raúl Celis. A los biólogos Ana María Ángel Castañeda y Dumar Ariel Parrales Ramírez, por su apoyo en la realización de la aproximación de la caracterización biótica de la zona, Al ingeniero William León Quevedo, por su asesoría en el manejo del programa ArcGIS. A la profesora Ana Cecilia Agudelo, por su confianza y apoyo incondicional en la realización de mi tesis y maestría. A la doctora Ariadna Rodriguez por su asesoría y apoyo en la realización de la tesis de maestria. A mi familia por brindarme su amor, apoyo incondicional, confianza y por las horas que les he robado. A Leonardo Osorio Monsalve por su apoyo incondicional y confianza en el desarrollo de mi tesis y maestría.

Resumen y Abstract IX

Resumen

Desde finales de 2009, se detectaron concentraciones de mercurio en el agua de la cuenca de la quebrada La Porquera, localidad de Ciudad Bolívar en la ciudad de Bogotá, Colombia, en un rango de 0 - 172 ug/L con variaciones en tiempo y lugar. Dicha quebrada abastece los acueductos rurales Asoporquera I y II, lo cual generó una alerta en salud pública. Debido al conocimiento que se tiene acerca de la movilidad del mercurio a nivel global, sus multiples fuentes y los procesos que involucran su transformacion, se identificó la necesidad de entender el comportamiento del mercurio en esta cuenca, por lo cual en la presente tesis se formuló un modelo conceptual del comportamiento del mercurio en la cuenca de la quebrada La Porquera, con el fin de identificar todas las posibles varibles que están involucradas en dicho comportamiento, tanto físicas como bióticas, abióticas y sociales. La formulación del modelo se desarolló tomando como referencia la metodología utilizada por Alpers en el Delta de California (Alpers et. al 2008); la revisión bibliográfica del ciclo biogeoquímico y la toxicología del mercurio; la caracterización socioecológica de la cuenca; y los resultados de los muestreos realizados dentro de la cuenca desde el año 2009 a 2011, tanto en esta tesis como los realizados por otras entidades gubernamentales. A través de la metodología anterior se identificaron como fuentes potenciales de mercurio, las ladrilleras del parque minero Mochuelo, el Relleno Sanitario Doña Juana y la depositación global y regional de mercurio, así como otros factores principales que intervienen en el comportamiento del mercurio dentro de la cuenca (fuerzas motrices), tales como las concentraciones de mercurio y metilmercurio, la precipitación, la topografía, la velocidad del viento y dirección del viento; por otra parte se caracterizaron los procesos que se pueden presentar en la cuenca, analizándolos a través de cinco sub-modelos: la dispersión atmosférica de mercurio, la metilación, la bioacumulación y biomagnificación, los efectos socio-económicos en los humanos y los efectos en flora y fauna; lo que puede generar efectos dentro y fuera de la cuenca. De acuerdo a los resultados de la investigación, el modelo conceptual formulado permite identificar los factores, procesos y efectos potencialmente asociados al comportamiento del mercurio en la cuenca, integrando los aspectos socioecológicos con los compartimentos ambientales atmosfera, hidrosfera y geosfera, lo cual permite abordar la problemática desde una visión holística y podría ser útil como insumo en la generación de medidas de intervención para el control del riesgo inherente a la exposición de mercurio en esta cuenca. Palabras clave: Mercurio, Metil Mercurio, Quebrada La Porquera, Modelo

conceptual, Toxicología.

X Modelo conceptual del comportamiento del mercurio en la cuenca de la quebrada La Porquera, Bogotá. Colombia

Abstract

Since the end of 2009, concentrations of mercury have been found in the water of the La Porquera creek basin, in the location of Cuidad Bolivar, Bogota city, Colombia, in range of 0-172 ug/L with time and place variation. This creek supplies the rural aqueducts of Asoporquera I and II, which generated a public heath alert. On account of the knowing that have about the global mercury movility, its multiple sources and the process involved in it transformation, was identified the need of understand the mercury behavior in this basin. Because of that, the present thesis formulates the conceptual model of the mercury's behaviour in the La porquera creek basin. The formulation of the model was developed taking as reference the methodology described by Alpers in the Delta of California (ref); the bibliographic revision of the biogeochemical cicle and the mercury toxicology; the socioechological caracterization of the basin; and the results of the samplings made in the basin from 2009 to 2011 in the framework of this thesis and other govermental entities. With the previous described methodology, the potential sources of mercury identified were the brick factories of the mine park Mochuelo, the landfill Doña Juana and the global and regional depositions of mercury, as well as other main factors that are involved in the mercury's behaviour in the basin (driving forces), such as the concentrations of mercury and methil mercury, the precipitation, the topography, the speed and direction of the wind; on the other side, the processess that may happen in the basin were carachterized, analysing them through five sub models: the atmospheric dispersion of the mercury, the metilation, the bioacumulation and biomagnification, the social and economical effects in humans and the effects on flora and fauna, that can generate other potential effects inside and outside the basin. According to the results of the investigation, the conceptual model formulated allows to identify the factors, processess and effects potencially asociated to the mercury's behaviour in the basin, integrating the socioechoclogial aspectos with environmental behaviours related to atmosphere, hidrosphere and geosphere, which allows to approach the problematic from an holistic view and can be veru useful as an input in the generation of intervention measures for the control of the inherent risk of exposure to mercury in this basin.

Keywords: Mercury, Methyl mercury, La Porquera creek, Conceptual Model,

Toxicology.

Contenido XI

Contenido

Pág.

1. Revisión de Literatura .................................................................................................. 4 1.1 Modelo Conceptual ............................................................................................... 4 1.2 Ciclo bioigeoquímico del mercurio ........................................................................ 4

1.2.1 Procesos y dinámicas del mercurio en la atmosfera ......................................... 5 1.2.2 Ciclo en la Hidrosfera ........................................................................................ 7 1.2.3 Ciclo en la geosfera ........................................................................................ 12

1.3 Toxicología del mercurio en los humanos .......................................................... 16 1.3.1 Toxicocinética del mercurio en humanos ........................................................ 17 1.3.2 Toxicodinamia ................................................................................................. 19

1.4 Toxicología del mercurio en las plantas ............................................................. 23 1.4.1 Toxicocinética del mercurio en las plantas ..................................................... 23 1.4.2 Toxicodinámia del mercurio en las plantas ..................................................... 24

1.5 Modelo Conceptual de mercurio en el Delta de Sacramento- San Joaquín, California (EEUU) .......................................................................................................... 29 1.6 Cuenca de la quebrada La Porquera…………………………………………………32

2. Metodología ............................................................................................................... 35 2.1 Características socio-ecológicas de la cuenca de la quebrada La Porquera ..... 35

2.1.1 Caracterización meteorológica e hidrológica .................................................. 36 2.1.2 Caracterización ecológica ............................................................................... 37 2.1.3 Fuentes de emisión de mercurio ..................................................................... 37

2.2 Comportamiento del mercurio en agua y sedimento de la quebrada La Porquera 38 2.3 Comportamiento del mercurio en agua y sedimento de la quebrada La Porquera 40 2.4 Propuesta conceptual sobre la dinámica del mercurio en la cuenca de la quebrada La Porquera ................................................................................................... 42

2.4.1 Dispersión atmosférica del mercurio ............................................................... 43 2.4.2 Metilación y demetilación ................................................................................ 45 2.4.3 Bioacumulación y Biomagnificación ................................................................ 45 2.4.4 Efectos en los seres humanos ........................................................................ 45 2.4.5 Efectos en la flora y fauna ............................................................................... 45

3. Resultados y Discusión .............................................................................................. 46 3.1 Características socio-ecológicas de la cuenca de la quebrada La Porquera ..... 46

3.1.1 Caracterización meteorológica e hidrológica .................................................. 46 1: Las fórmulas utilizadas se encuentran referenciadas en (IDEAM, 2007) ...................... 47

XII Modelo conceptual del comportamiento del mercurio en la cuenca de la

quebrada La Porquera, Bogotá. Colombia

3.1.2 Caracterización ecológica ................................................................................ 52 3.1.3 Caracterización social de la cuenca ................................................................ 55

3.2 Comportamiento del mercurio en el agua y sedimento de la quebrada La Porquera ........................................................................................................................ 60 3.3 Comportamiento del mercurio en el suelo de la cuenca de la quebrada La Porquera ........................................................................................................................ 64 3.4 Propuesta conceptual sobre la dinámica del mercurio en la cuenca de la quebrada La Porquera .................................................................................................. 65

3.4.1 Sub-modelo de dispersión atmosférica de mercurio ........................................ 66 3.4.2 Sub-modelo de metilación ............................................................................... 70 3.4.3 Sub-modelo de bioacumulación y biomagnificación ........................................ 73 3.4.4 Sub-modelo efectos en la salud humana ......................................................... 75 3.4.5 Efectos en la flora y fauna ............................................................................... 77

4. Conclusiones y recomendaciones .............................................................................. 81 4.1 Conclusiones ...................................................................................................... 81 4.2 Recomendaciones .............................................................................................. 81

A. Anexo: Caracterización socio-ecológica de la cuenca….………………………….........83 B. Anexo: Sub-modelo de dispersión atmosférico de mercurio………………………….....91 C. Anexo: Resultados de los análisis físico-químicos y caudales de la cuenca de la

quebrada la Porquera……………………….…………………………………………...……...93

D. Anexo: Fotos de especies de flora en la cuenca de la quebrada La

Porquera………...…………………………………….……………..…………………………...99

E. Anexo: Pruebas de Pearson…………….………………….……………………………..103

F. Anexo: Reportes de los modelos LandGEm Versión 3.0.2 y Screen View Versión

3.5.0…………….………………….…………………………………………………………….105

5. Bibliografía ............................................................................................................... .123

Contenido XIII

Lista de figuras

Figura 1-1: Ciclo biogeoquímico del mercurio (Selin N. E., 2009). ..................................... 5

Figura 1-2: Dinámica del mercurio en la atmosfera (UNEP Chemicals Branch, 2008) ....... 8

Figura 1-3: Ciclo del mercurio. Adaptado de (Barkay & Wagner Döbler, 2005). ................ 8

Figura 1-4: La metilación del mercurio iónico por la vía de la acetil Co A en Desulfuvibrio

Desulfuricans LS. (Barkay & Wagner Döbler, 2005). ........................................................ 10

Figura 1-5: Formación de metilmercurio por bacterias aeróbicas. .................................... 10

Figura 1-6: Árboles de MerA y MerB. (Barkay & Wagner Döbler, 2005)........................... 11

Figura 1-7: Factores que intervienen en la adsorción del mercurio en el suelo. Adaptado

de (Marck C. & Derek G, 2004) ......................................................................................... 16

Figura 1-8: Mecanismos moleculares de genotoxicidad del mercurio (Crespo López, et al.

,2009). ............................................................................................................................... 20

Figura 1-9: Modelo conceptual del mercurio con cuatro sub-modelos ............................. 31

Figura 3-1: Precipitación acumulada mensual años 2009-2011 ....................................... 49

Figura 3-2: Concentración de mercurio en diferentes puntos de la red abastecimiento de

agua de los acueductos Asoporquera I y Asoporquera II (2009). ..................................... 59

Figura 3-3: Concentraciones de mercurio en cabello (2009-2010). .................................. 59

Figura 3-4: Variación espacio temporal del mercurio en el sedimento de la quebrada La

Porquera ........................................................................................................................... 60

Figura 3-5: Variación de la concentración de mercurio en el agua, realizados por la CAR y

la presente tesis por años. ................................................................................................ 61

Figura 3-6: Correlación de la precipitación acumulada mes y la concentración de Hg total

en agua. ............................................................................................................................ 63

Figura 3-7: Emisión de Mercurio Total desde la apertura del relleno sanitario Doña Juana

.......................................................................................................................................... 66

Figura 3-8: Dispersión atmosférica del mercurio emitido por el RSDJ. ............................ 67

Figura 3-9: Nivel de inmisión de mercurio de acuerdo a la emisión de la ladrillera A del

parque Mochuelo .............................................................................................................. 67

Figura 3-10: Sub- Modelo de dispersión atmosférica del mercurio ................................... 69

Figura 3-11: Metilación del mercurio inorgánico en la cuenca de la quebrada La Porquera

.......................................................................................................................................... 72

Figura 3-12: Bioacumulación y biomagnificación del mercurio en la cuenca de la

quebrada La Porquera ...................................................................................................... 74

Figura 3-13: Efectos del mercurio en la salud humana ..................................................... 76

Figura 3-14: Sub-modelo de Efectos en Flora y Fauna .................................................... 78

Figura 3-15: Modelo conceptual del comportamiento del mercurio en la cuenca de la

quebrada La Porquera ...................................................................................................... 80

XIV Modelo conceptual del comportamiento del mercurio en la cuenca de la


Contenido XV

Lista de Fotos

Foto 2-1: Muestras de agua y sedimento recolectadas .................................................... 40

Foto 2-2: Muestreo de suelo en la cuenca de la quebrada La Porquera .......................... 41

Foto 3-1: cultivos de bacterias acidofilas en temporada seca .......................................... 70

Foto 3-2: cultivos de bacterias acidofilas en temporada de lluvia ..................................... 70

Foto 3-3: Cultivos de BSR y BFR ...................................................................................... 70

Foto A-1: Columna en etapa inicial…………………………………………………………...88

Foto A-2: Columna en etapa final……………………………………………………………..88

Foto A-3: Incubación con atmosfera anaerobia……………………………………………...90

Foto D-1: Parmeliaceae .................................................................................................... 99

Foto D-2: Pottiaceae………………………………………………………………………….....99

Foto D-3: Parmeliaceae, Usnea sp…………………………………………………………….99

Foto D-4: Cestrum mutisii……………………………………………………………………….99

Foto D-5: Digitalis purpurea…………………………………………………………………….99

Foto D-6: Panaeolus sp…………………………………………………………………………99

Foto D-7: Speletia sp…………………………………………………………………………..100

Foto D-8: Lobariaceae .................................................................................................... 100

Foto D-9: Hypnaceae, Hypnum amabile ......................................................................... 100

Foto D-10: Colemataceae Leptogium ............................................................................. 100

Foto D-11: Almus acuminata ........................................................................................... 100

Foto D-12: Barnadecia espinosa ..................................................................................... 100

Foto D-13: Brachyotum strigosum .................................................................................. 100

Foto D-14: Dendrophora ................................................................................................. 100

Foto D-15: Diplostephium rosmanerifolium ..................................................................... 101

Foto D-16: Lorantaceae .................................................................................................. 101

Foto D-17: Lupinus .......................................................................................................... 101

Foto D-18: Macleania rupestris ....................................................................................... 101

Foto D-19: Oxalis medicaginea ....................................................................................... 101

Foto D-20: Pernetia prostrata .......................................................................................... 101

Foto D-21: Pernetia prostrata .......................................................................................... 101

Foto D-22: Salvia sp ........................................................................................................ 101

Foto D-23: Vallea stipularis ............................................................................................. 102

Foto D-24: Weinmannia tomentosa ................................................................................ 102

Contenido XVI

Lista de Mapas

Pág. Mapa 1-1: Área de estudio de Mochuelo .......................................................................... 33

Mapa 2-1: Transecto de Caracterización biótica .............................................................. 38

Mapa 2-2: Mapa de puntos de muestreo de agua, sedimento y suelo. ............................ 42

Mapa 3-1: Cuenca de la quebrada La Porquera ............................................................... 46

Mapa 3-2. Pendientes de área de estudio de Mochuelo. ................................................. 48

Mapa 3-3: Isoyetas en Mochuelo. ..................................................................................... 48

Mapa 3-4: Isotermas media anual .................................................................................... 50

Mapa 3-5: Dirección del viento resultante de interpolación no lineal ................................ 51

Mapa 3-6. Rosa de vientos de la Estación Doña Juana (Año 2011). ............................... 51

Mapa 3-7: Mapa topográfico de Mochuelo ....................................................................... 52

Mapa 3-8: Sistema de áreas protegidas en la localidad de ciudad Bolívar. (Hospital Vista

Hermosa, 2006) ................................................................................................................ 53

Mapa 3-9: Usos del suelo en la cuenca de la quebrada La Porquera. ............................. 54

Contenido XVII

Lista de tablas

Pág. Tabla 1-1: Factores de emisión de algunas fuentes antrópicas. (UNEP Chemicals Branch,

2008) ................................................................................................................................... 6

Tabla 1-2: Comparación de las condiciones que favorecen tres vías de metilación abiótica

del mercurio en la columna de agua (Celoa, Lean, & Scottc,, 2006). ............................... 11

Tabla 1-3: Especiación del metilmercurio de acuerdo al pH. (Marck C. & Derek G, 2004)

.......................................................................................................................................... 14

Tabla 1-4: Fuentes de exposición en los seres humanos a mercurio (Holmes, K.A.F., &

Levy, 2009). ...................................................................................................................... 17

Tabla 1-5: Ingesta y retención media diaria de mercurio en población no expuesta.

Adaptado de (Holmes, K.A.F., & Levy, 2009). .................................................................. 18

Tabla 1-6: Características de la toxicocinética del mercurio (Holmes, K.A.F., & Levy,

2009). ................................................................................................................................ 18

Tabla 1-7: Mecanismo de daño del mercurio. Adaptado de (ATSDR, 2011ª) ................... 19

Tabla 1-8: Síntomas por intoxicación aguda. (Holmes, K.A.F., & Levy, 2009). ................ 20

Tabla 1-9: Síntomas de intoxicación crónica. (Holmes, K.A.F., & Levy, 2009). ................ 21

Tabla 1-10: Valores de referencia de los indicadores biológicos de exposición al mercurio.

(ACGIH, 2011). ................................................................................................................. 23

Tabla 1-11: Resumen de los efectos ocasionados por el mercurio en las plantas.

(Kaldenhoff & Eckert, 1999) .............................................................................................. 25

Tabla 1-12: Resumen de efectos genotóxicos en diferentes especies de plantas. (Patra,

Bhowmikb, Bandopad, & Sharma, 2004) .......................................................................... 26

Tabla 2-1: Fuentes utilizadas en la revisión bibliográfica del ciclo biogeoquímica del

mercurio .......................................................................................................................... 351

Tabla 2-2: Fuentes utilizadas en la revisión bibliográfica de la toxicología del mercurio 362

Tabla 2-3: Información de velocidad y dirección del viento (SDA, 2009) ...................... 3732

Tabla 2-4: Descripción de los puntos de muestreo para agua y sedimento ..................... 35

Tabla 2-5: Parámetros de entrada del modelo Screen View 3.5.0 para el RSDJ ............. 40

Tabla 2-6: Parámetros de entrada del modelo Screen View 3.5.0 para la ladrillera A ..... 40

Tabla 3-1: Factores hidrológicos de la cuenca de la quebrada La Porquera .................... 44

Tabla 3-2: Consolidado de metales que se generan en procesos de combustión ........... 52

Tabla 3-3: Consolidado de metales generados por actividades humanas ( Hernández ,

2012) ................................................................................................................................. 53

Tabla 3-4: Análisis de Hg en el carbón de 10 ladrilleras ................................................... 54

XVIII Modelo conceptual del comportamiento del mercurio en la cuenca de la


Tabla 3-5: Resultados de la concentración de mercurio en muestras de sedimento del

pre-muestreo. .................................................................................................................... 57

Tabla 3-6: Concentración de Metilmercurio en sedimento ............................................... 58

Tabla 3-7: Características físico-químicas del sedimento de la quebrada La Porquera ... 61

Tabla 3-8: Características físico-químicas del suelo de la cuenca de la quebrada La

Porquera ........................................................................................................................... 62

Tabla 3-9: Emisiones de gases en el RSDJ para 2011 .................................................... 64

Tabla A-1: Documentos utilizados en la caracterización socio-ecológica de la cuenca de

la quebrada La Porquera (POMCA, CAR, DAMA, EAAB, (UT RESTAURAR, DAMA,

2003)) ................................................................................................................................ 85

Tabla A-2: Parámetros analizados .................................................................................... 85

Tabla A-3: Niveles de referencia de elementos mayores en el suelo. .............................. 86

Tabla B-1: Disposición de residuos en el Relleno Sanitario Doña Juana…………………93

Tabla B-2: Valores topográficos respecto a la ladrillera A ................................................ 94

Tabla C-1: Caudales rergistrados en el Nacimiento y la Boc I Asoporquera I……………95

Tabla C-2: Caudales rergistrados en la Boc Asoporquera II………………….……………95

Tabla C-3: Caudales rergistrados en la quebrada La Porquera por la CAR (2008-2011).96

Tabla C-4: Concentración de Mercurio en Agua y sedimento lo en época seca y de

lluvias……………………………………………………………………………………………..97

Tabla C-5: Resultados de los análisis fisicoquímicos de agua…………………………….98

Tabla E-1: Coeficientes de correlación de de Pearson entre contenidos de HgT en

sedimentos y Precipitación. ............................................................................................ 105

Tabla E-2: Coeficientes de correlación de de Pearson entre contenidos de HgT en agua y

Precipitación. .................................................................................................................. 105

Contenido XIX

Lista de Símbolos y abreviaturas

A continuación se presenta la lista de abreviaturas utilizados dentro de la tesis.

Abreviaturas Abreviatura Término

ACGIH American Conference of industrial Hygienists

ANAFALCO Asociación Nacional de Fabricantes de ladrillos y materiales de construcción

ANFALIT Asociación Nacional de Fabricantes de ladrillos y Derivados de la Arcilla

BFR Bacterias Ferro Reductoras

BSR Bacterias Sulfo Reductoras

CAR Corporación Autónoma Regional de Cundinamarca

CH3Hg Metilmercurio

CIC Capacidad de Intercambio Catiónico

COD Carbono Orgánico Disuelto

COT Carbono Orgánico Total

Eh Potencial Redox

Hg Mercurio

Hg (II) Mercurio inorgánico

Hg(0) Mercurio Gaseoso

Hg(Total) Mercurio Total

HQ Coeficiente de Peligrosidad

IDEAM Instituto de Hidrología y Meteorología y Estudios Ambientales

MCG Modelo Conceptual Genérico

MCI Modelo Conceptual Idóneo

MeHg Metilmercurio

MGR Mercurio Gaseoso Reactivo

MGT Mercurio Gaseoso Total

MGT Mercurio Gaseoso Total

MOD Materia Orgánica Disuelta

MOT Materia Orgánica Total

OD Oxigeno Disuelto

OMS Organización Mundial de la Salud

RMCAB Red Meteorológica de Calidad del Aire de Bogotá

RSDJ Relleno Sanitario Doña Juana

SST Sólidos Suspendidos Totales

ST Sólidos Totales

WHO Organization Health World

Introducción

La quebrada La Porquera hace parte de la cuenca del rio Tunjuelo en la UPZ de Mochuelo, localidad Ciudad Bolívar en Bogotá D.C. Tiene una longitud aproximada de 7.3 Km; los usos principales de esta fuente hídrica son: abastecimiento de agua para consumo humano y actividades agropecuarias, a través de los acueductos Asoporquera I y II o de forma directa. En octubre de 2009, la CAR encontró concentraciones de mercurio en el agua de la quebrada La Porquera, superiores al nivel establecido por el Decreto 1594 de 1984 (2 µg Hg/L). Teniendo en cuenta este hallazgo, el hospital Vista Hermosa de la localidad de Ciudad Bolívar, realizó muestreos de agua en los acueductos Asoporquera I y II para analizar este metal, obteniendo como resultado, concentraciones superiores a lo establecido en la Resolución 2115 de 2007 para agua de consumo humano (1 µg Hg/L). Los resultados de los muestreos de las dos entidades, mostraron variaciones espacio temporales del mercurio (CAR, 2009-2011; Hospital Vista Hermosa, 2010). Adicionalmente, el Hospital Vista Hermosa, desarrolló un estudio exploratorio de tipo ambiental y epidemiológico en octubre de 2009, que arrojó concentraciones de mercurio superiores a lo establecido en la norma vigente, tanto en la quebrada como en los acueductos. Entre tanto, el estudio epidemiológico se realizó con una población de estudio de 44 personas (voluntarias) abastecidas por los acueductos mencionados, de las cuales el 68,2% (n=30) habitaban en Mochuelo Alto y el 31,8 % (n=14) en el barrio Recuerdo Sur. Los resultados obtenidos fueron de 33 personas con concentraciones de mercurio en cabello superiores a lo recomendado por Organización Mndial de la Salud (OMS), en donde no se presenta un riesgo para la salud humana (5 µg/g). La situación descrita, generó el interés del grupo de investigación Resiliencia y Saneamiento Ambiental (RESA) de la Facultad de ingeniería de la Universidad Nacional de Colombia, para realizar una investigación orientada a la formulación de un modelo conceptual, que permita visualizar y comprender los factores, procesos y efectos potenciales asociados al comportamiento del mercurio en la cuenca de la quebrada La Porquera. De acuerdo a la revisión de literatura realizada, se identificaron modelos que estudian la dinámica del mercurio, y se evidencio que estos se enfocan solamente en un compartimento ambiental, (atmosfera, hidrosfera o geosfera), lo que no permite que con ellos se pueda tener comprensión del comportamiento del mercurio en una cuenca. Sin embargo se encontro que el modelo formulador por Alpers en el Delta de California, tiene una estructura que permite vincular todos los compartimentos ambientales, así como estudia los factores, procesos y efectos asociados al comportamiento del mercurio, a diferencia de otros modelos en donde se deja de lado los efectos. Por lo tanto, se tomo como referencia este modelo para la formulación del modelo conceptual del

2 Introducción

comportamiento del mercurio en la cuenca de la quebrada La Porquera, complementándolo con información de la dispersión atmósferica que no estaba incluida Como se menciono anteriormente, el modelo conceptual de mercurio descrito por Alpers et al. (2008) para la región del delta de San Joaquín- Sacramento USA (DRERIP), se divide en factores, procesos y efectos; en donde los factores que afectan el comportamiento del mercurio, son denominados fuerzas motrices (drivers); las concentraciones de mercurio en agua, sedimento, biota y personas son consideradas salidas intermedias, las cuales intervienen en 4 procesos o sub-modelos: metilación del mercurio, bioacumulación del metilmercurio, efectos en la salud humana y efectos en la flora y fauna; a su vez estos procesos generan unos efectos o salidas finales en el ecosistema. Al utilizar esta metodología, el modelo conceptual generado del comportamiento del mercurio en la cuenca de la quebrada La Porquera permite conocer los factores más relevantes del comportamiento del mercurio en la cuenca, lo que servirá como herramienta para generar nuevos estudios que sirvan de complemento y actualización a la presente tesis, y aplicar el modelo resultante a otras cuencas. Por otra parte puede utilizarse como una herramienta de orientación en el momento de estudiar o determinar estrategias que permitan controlar la exposición al mercurio en esta población.

Objetivos 3

Objetivos

Objetivo General Formular un modelo conceptual del comportamiento del mercurio en la cuenca de la quebrada La Porquera Objetivos específicos

1. Delimitar y describir las características socio ecológicas de la cuenca de la quebrada La Porquera.

2. Determinar la variación espacio-temporal de la concentración de mercurio en aguas y sedimentos de la quebrada La Porquera.

3. Identificar y explorar las posibles relaciones entre las variables

biogeoquímicas relacionadas en el comportamiento del mercurio en la cuenca.

4. Estructurar una propuesta conceptual sobre la dinámica del mercurio en la cuenca de la quebrada La Porquera.

1. Revisión de Literatura

En la revisión de la literatura se discuten las propuestas y los enfoques de los modelos conceptuales, el ciclo biogeoquímico del mercurio, los aspectos toxicológicos en humanos y plantas. Así mismo se exploran algunas opciones de integración de los distintos componentes para la formulación del modelo conceptual del comportamiento del mercurio en la cuenca de la quebrada La Porquera

1.1 Modelo Conceptual

De acuerdo con Dieste (2003), el término modelo conceptual (MC) surgió en el International Standard Organization (ISO) de Modelización Conceptual (van Griethuysen, 1982), definiéndolo como la representación de un universo de discurso, es decir, la situación, hechos, objetos, etc., en los que se focaliza el estudio a lo largo del problema de investigación (Wieringa, 1995). Sin embargo, el significado del término “modelo conceptual” ha evolucionado a través del tiempo, en esta tesis se adopta la propuesta de Loucopoulos y Karakostas (1995), según la cual el MC se entiende como una definición formal de aspectos del mundo físico y social que nos rodea, con el propósito de comprenderlo y poder comunicarlo. Ahora bien, para una mejor comprensión del problema de investigación el MC, se puede configurar a partir de la identificación de un modelo dominante y de modelos complementarios o sub-modelos. El modelo dominante es útil para organizar y clasificar la información del dominio del problema e identificar las relaciones entre las variables estratégicas y los procesos objeto de estudio. Los sub-modelos tienen como propósito reflejar aspectos particulares del problema y facilitar el análisis a profundidad de las temáticas involucradas. Una de las restricciones más importantes en el uso de los modelos conceptuales se refiere al énfasis en su implementación o en la solución de un problema dado, más que a su comprensión (Dori, 1996; Dieste, 2003). En este caso, el énfasis del modelo conceptual del comportamiento del mercurio en la cuenca de la quebrada La Porquera se hará sobre la comprensión de los factores, procesos y efectos potenciales, más no en las formas de intervención a esta problemática.

1.2 Ciclo biogeoquímico del mercurio

El mercurio al igual que otros metales se encuentra naturalmente en la tierra, principalmente en forma de cinabrio (HgS) siendo esta una forma inorgánica, pero también se puede presentar en forma orgánica como metilmercurio (MeHg) y elemental (Hg0). Las características principales del mercurio son (Lenntech, 2011):

Revisión de Literatura 5

Numero atómico: 80 Masa atómica de 200.59 g/mol Valencias (1 y 2) Color: plateado Densidad: 16.6 g/mL Punto de fusión: -38.4 °C Punto de ebullición: 357 °C Estado: Liquido

Este metal se moviliza naturalmente desde los reservorios profundos de la tierra, hacia la atmosfera mediante actividades volcánicas y geológicas, lo que representa aproximadamente 500 Mg/año1 (Figura 1-1) (Selin N. E., 2009).

Figura 1-1: Ciclo biogeoquímico del mercurio (Selin N. E., 2009).

Dentro de las actividades antrópicas que generan emisiones atmosféricas de mercurio, se destacan la quema de combustibles fósiles como el carbón, la producción de cemento, de metales no ferrosos y de soda cáustica, la fundición y producción de acero, la disposición de residuos, y el sistema de extracción y comercialización del mercurio. Diferentes autores consideran que los inventarios realizados podrían estar subestimando las emisiones de Asia, debido al déficit en datos de minería artesanal del oro (Strode, L, & Selin, 2009; Selin N. E., 2009).

1 Mega gramos por año

6 Modelo conceptual del comportamiento del mercurio en la cuenca de la quebrada La Porquera, Bogotá. Colombia

El mercurio presenta una serie de procesos físicos, químicos y biológicos en todos los compartimentos ambientales, atmosfera, hidrosfera y geosfera, los cuales intervienen en la biodisponibilidad del mercurio, por consiguiente su ingreso a la cadena trófica y a los humanos. A continuación se presentan en forma detallada las interacciones del mercurio en cada compartimento ambiental.

1.2.1 Procesos y dinámicas del mercurio en la atmosfera

A diferencia de otros metales que se transportan como aerosoles (Schroeder & Munthe, 1998), el mercurio se puede encontrar como: mercurio elemental Hg0; mercurio gaseoso reactivo (MGR), que comprende el HgCl2 y HgBr2, formas orgánicas; y el mercurio particulado (HgP). Para la sumatoria de Hg0 y el MGR se utiliza el término mercurio

gaseoso total (MGT) (Tipping, Wadsworth, Norris, Hall, & Ilyn, 2011). El tiempo de residencia del Hg0 en la atmosfera es del orden de un año, lo que le proporciona un alcance global, antes de convertirse a MGR o HgP y depositarse en forma seca o húmeda según sea el caso, por otra parte el MGR y HgP pueden ingresar directamente a la atmosfera a través de emisiones antrópicas y tener un alcance local (Tipping et al., 2011). Sin embargo, bajo condiciones atmosféricas favorables, cada partícula asociada a mercurio puede ser transportada a grandes distancias (por ejemplo entre continentes) (UNEP Chemicals Branch, 2008). Se estima que el 53% de las emisiones globales de mercurio ocurre en la especie de Hg0, resaltando la gravedad del problema (Tipping et al., 2011). La Tabla 1-1 ilustra los factores de emisión estimados para diferentes fuentes de emisión antrópicas.

Tabla 1-1: Factores de emisión de algunas fuentes antrópicas. (UNEP Chemicals Branch, 2008)

Categoría Unidad Factor de emisión

Combustión de carbón - Plantas de energía - Calderas comerciales

y residenciales

g/tonelada de carbón g/tonelada de carbón

0.1-0.3 0.3

Combustión de aceite g/tonelada de carbón 0.001

Producción de metal no ferroso -Fundición de Cu -Fundición de Pb -Fundición de Zn

g/tonelada de Cu producido g/tonelada de Pb producido g/tonelada de Zn producido

5.0 3.0 7.0

Producción de cemento g/tonelada de Cemento 0.1

Arrabio y producción de acero g/tonelada de acero 0.04

Incineración de residuos - Residuos municipales - Lodos de aguas residuales

g/tonelada de residuos 1.0 5.0

Producción de mercurio (primaria)

Kg/tonelada de mineral extraído

0.2

Producción de oro g/g de oro extraído 0.025-0.027

El mercurio liberado a la atmósfera, está expuesto a la influencia de factores meteorológicos como la dirección y velocidad del viento, la radiación solar y la nubosidad, entre otros; de tipo topográfico: valles, montañas, edificaciones en las ciudades; y de tipo


químico: química del material particulado, que condicionan su comportamiento fisicoquímico haciendo complejo el problema de la predicción de la distribución temporal y espacial de las concentraciones resultantes en el aire (UNEP Chemicals Branch, 2008; Universidad Nacional de Colombia, 2011). A continuación, se describen los procesos de transformación y disponibilidad a los que puede estar expuesto el mercurio en la atmosfera. Transformación: del Hg0 a formas más fácilmente sedimentables, como la oxidación a MGR o HgP, donde se consideran involucrados el bromo, ozono y radical hidroxilo (UNEP Chemicals Branch, 2008). Una vez sedimentado el MGR y HgP, pueden ocurrir reacciones adicionales, como: transformaciones por bacterias a metilmercurio o reacciones de reducción convirtiéndolo a Hg0 (favoreciendo su re-emisión), como se ilustra en la Figura 1-2. Mediante estos procesos, el mercurio sedimentado puede ser re-emitido y continuar viajando a través de la atmosfera de “fuentes” a “receptores” en una serie de “saltos” (efecto “saltamontes”), permitiendo a los contaminantes viajar más lejos de lo esperado. Uno de los resultados de este tipo de transporte, es la acumulación del mercurio en las regiones polares, donde las condiciones pueden ser menos favorables para la re-emisión y sedimentación, agotándose en la atmosfera, en primavera (después de la salida del sol) (UNEP Chemicals Branch, 2008). Disponibilidad: donde se presentan procesos como la re-movilización, que consiste en la liberación del mercurio tomado de la atmosfera (UNEP Chemicals Branch, 2008), y la sedimentación, la cual puede ser húmeda (lluvia, neblina, nieve o granizo) o seca (partículas o polvo). La dispersión de los contaminantes en la atmósfera, puede ocurrir a través de tres mecanismos gobernantes: el movimiento medio general del aire que transporta el contaminante en la dirección del viento; las fluctuaciones turbulentas de la velocidad dispersando el contaminante en todas las direcciones y la difusión de masa debido a los gradientes de concentración (Wark & Warner, 2004).

1.2.2 Ciclo en la Hidrosfera

Como lo presenta la Figura 1-3, el mercurio puede llegar al agua a través de descargas

directas, escorrentía superficial, sedimentación húmeda y seca (Engstrom, 2007) y se

encuentra sujeto a procesos de transformación y transporte que lo hacen biodisponible, aumentando el potencial de contaminación e intoxicación. Los procesos de transporte del mercurio que ocurren en la hidrosfera según Chapra

(1997) son:

Advección: Es el resultado del flujo unidireccional, sin cambiar la identidad de la sustancia al ser transportada. Por lo tanto, solo mueve la materia de una posición en el

espacio a otra (Chappa Vanefas & Urra Sánchez, 2008) . Difusión-dispersión: se refiere al movimiento de la masa debido a un movimiento aleatorio o mezcla. En una escala microscópica la difusión molecular resulta del movimiento aleatorio Browniano de las moléculas de agua. Una clase similar de movimiento aleatorio ocurre a gran escala debido a remolinos y es llamado difusión turbulenta. Ambas tienen una tendencia a minimizar gradientes por movimientos de regiones de alta a baja concentración.


Figura 1-2: Dinámica del mercurio en la atmosfera (UNEP Chemicals Branch, 2008)

Figura 1-3: Ciclo del mercurio. Adaptado de (Barkay & Wagner Döbler, 2005).

Las flechas violetas indican los procesos de transporte y las rojas los procesos de transformación del mercurio. BSR: Bacterias sulforeductoras, Mer B y Mer A.


La transformación del mercurio puede ser el resultado de procesos físicos, químicos y bioquímicos, en donde una especie de mercurio se convierte en otra, otorgándole características físicas, químicas y toxicológicas diferentes, entre estos procesos se encuentran: Metilación: es la transformación de mercurio inorgánico a orgánico, mediante organismos bióticos o factores abióticos que lo favorezcan. La metilación biótica se puede dividir en anaerobia y aerobia, siendo la primera la más estudiada. Se considera que aproximadamente el 95% de la biometilación del mercurio es llevada a cabo por Bacterias Sulfo Reductoras (BSR) (Ullrich, Tanton , & Abdrashitova, 2001), a través de procesos anaerobios. En el grupo de las BSR existen familias con mayor facilidad de metilar el mercurio. King et al. (2000) determinó que las BSR que usaban acetato, llamadas oxidantes terminales, pertenecientes a la familia Desulfobacteriaceae, metilaban más fácilmente el mercurio a diferencia de las oxidantes incompletas como las cepas de la Desulfovibrionaceae, productoras de la oxidación de piruvato y lactato a acetato, (Barkay & Wagner Döbler, 2005). Se ha sugerido al acetato como inductor de la biosíntesis de tetrahidrofolato, entre miembros de las bacterias Desulfobacteriaceae que emplean la vía del monóxido de carbono deshidrogenasa (CODH) (King et al. 2000). Estudios realizados por Gilmour et al (1992 y 1997), encontró, una metilación optima cuando las concentraciones de sulfato se localizan en un rango entre 2 y 100 µMol, por encima de estos niveles la tasa de metilación fue relacionada inversamente a la tasa de reducción del sulfato y la concentración del sulfuro (Barkay & Wagner Döbler, 2005). Factores como la presencia de azufre y carbono orgánico, la estructura del sedimento, y la composición, afectan la producción de metilmercurio, porque cambian la cantidad de mercurio inorgánico biodisponible y la estimulación de la actividad microbiana. Adicionalmente el mercurio puede ser transformado a dimetilmercurio, lo cual se ha evidenciado en estudios de rellenos sanitarios (Lindberg et al., 2001), ambientes costeros tropicales (Wasserman, Amouroux, Wasserman, & Donard, 2002), y fuentes terrestres (Wallschleager, Hintelrnann, Evans, & Wilken, 1995); aunque la producción de dimetilmercurio es de interés en ambientes acuáticos, sus propiedades de volatilidad lo hace menos biodisponible a la cadena trófica. Por otra parte, se considera que factores abióticos como los ácidos húmicos y fúlvicos (Weber, 1993), ácido carboxílico (Falter, 1999), y compuestos de estaño alquilados (Cerrati, Bernhard, & Weber, 1992), pueden estar involucrados en la producción del dimetilmercurio. A continuación se presenta una vía de metilación de Hg (II), propuesta mediante estudios realizados con la cepa Desulfovibrio desulfuricans LS, un oxidador incompleto aislado de un pantano salobre en New Jersey (Compeau and Bartha, 1985). En esta vía los grupos metil, originados de serina C-3 (Berman, Chase, & Bartha, 1990) o vía acetilcoenzima A (acetil- CoA), involucran la enzima CODH (Choi et al., 1994ª), por una transferencia del grupo metil de CH3 tetrahidrofolato a una proteína que contiene corrinoides (Choi & Bartha, 1993) seguido por una metilación enzimática en extractos de células crude (Figura 1-4). Con excepción de un estudio con el hongo N. Crassa (Landner, 1970) (Barkay & Wagner Döbler, 2005).


Figura 1-4: La metilación del mercurio iónico por la vía de la acetil Co A en Desulfuvibrio Desulfuricans LS. (Barkay & Wagner Döbler, 2005).

Realizado por Choi et al. (1994). Reimpresión de Encyclopedia of Mcmbiology, Vol. 3, Barkay, Mercury Cycle, p. 180, 2000.

En cuanto a la biometilación aerobia, se considera que involucran las siguientes bacterias: Pseudomonas spp, Bacillus megaterium, Escherichia coli y Enterobacter aerogenes; y los hongos Aspergillus Níger, Saccharomyces cerevisiae y Neurospora crasa. Estos microorganismos favorecen la formación de complejos entre el ión mercurio (II) con cisteína a través de la interacción de ión mercúrico (Hg2+) con el grupo sulfidrilo del aminoácido. Luego, usando el metilo como un grupo donante y una enzima transmetilasa, el CH3Hg+ es separado del complejo, como se presenta en la Figura 1-5 (Marrugo, 2011).

Figura 1-5: Formación de metilmercurio por bacterias aeróbicas.

Con respecto a la metilación abiótica, se han estudiado tres vías las cuales involucran como agentes de metilación la metilcobalamina, metil estaño y metil yoduro; en la Tabla 1-2; se presentan las condiciones necesarias para que ocurra este proceso.


Tabla 1-2: Comparación de las condiciones que favorecen tres vías de metilación

abiótica del mercurio en la columna de agua (Celoa, Lean, & Scottc,, 2006).

Agente de metilación

Especies de Mercurio

pH Fuerza iónica Cloruros Ambientes acuáticos

Metilcobalamina Hg (II) Ácidos Alta Bajo Agua dulce

Metil estaño Hg (II) Alcalinos Todo Alto Agua de mar

Metil yoduro Hg (0) Todo Todo Todo Condiciones reducción/ anaeróbica

Demetilación: implica la eliminación del grupo metilo de los compuestos orgánicos de mercurio y puede realizarse por dos mecanismos diferentes: reductivo u oxidativo. El primero es mediado por los microorganismos resistentes al mercurio que poseen el operón mer, un complejo de genes encargados de codificar la resistencia al mercurio, específicamente mer B, como se presenta en la Figura 1-6. En cuanto a la demetilación Oxidativa es el producto de vías biogeoquímicas, especialmente la del metabolismo de C1 (Oremland et al., 1991). La demetilación reductiva transforma el metilmercurio a Hg0; mientras la oxidativa produce Hg (II), el cual puede volver a ser metilado.

Figura 1-6: Árboles de MerA y MerB. (Barkay & Wagner Döbler, 2005).

Árboles de merA y merB, las cuales reducen Hg (II) a Hg (0) y degradan el metilmercurio, respectivamente. El árbol de merA estaba arraigada a la merA de la archeon Sulfolobus sulfataricus. El árbol de merB está representado como un árbol sin raíces, porque merB está presente únicamente en microbios de phyla recientemente evolucionados. Los asteriscos indican que la actividad ha sido demostrada para la correspondiente enzima mer.

MER B MER A


La elección entre las dos formas de demetilación, se ve influenciada por el potencial redox y los niveles de mercurio. Varios estudios (citados por Barkay y Wagner, 2005) han mostrado que concentraciones altas de mercurio y condiciones anoxicas favorece la demetilación reductiva, mientras la oxidativa se favorece en concentraciones de mercurio bajas y condiciones oxigenadas. Otro factor importante es la cantidad de radiación ultravioleta, 280-800 nm, debido a la asociación con la producción de oxigeno singlete (atómico)2 y radicales hidroxilo. Transformaciones de Hg (II) a Hg (0): La reducción de mercurio inorgánico por bacterias resistentes a Hg (II), fue descubierta como un fenotipo relacionado con la resistencia a los antibióticos en plásmidos, entre microorganismos de ambiente hospitalarios (Novick & Roth, 1968; Smith, 1967). La reducción se hace de Hg (II) a Hg0, siendo este último poco soluble en agua (6x10-6g /100 mL de agua a 25ºC) y con una alta presión de vapor (Constante de Henry H= 0.3) (Weast, 1973), este proceso puede ser mediado por bacterias que contienen el operón mer A, como las familias que se presentan en la Figura 1-6, P fluorescens, Pseudomonas sp ED 23-33, Streptomyces CHR28, entre otras. Por otra parte, la biodisponibilidad es una característica compleja que combina atributos de la sustancia y el ambiente, influyendo en la forma física o química de la sustancia (OPS, 2005). Adicional a los procesos de transformación y transporte explicados anteriormente, la biodisponibilidad se afecta por:

Adsorción. Acomplejación. Sedimentación y resuspensión.

Dentro de la biodisponibilidad dos procesos son fundamentales, la bioacumulación y la biomagnificación, los cuales se explican a continuación: Bioacumulación y biomagnificación: La bioacumulación es el proceso mediante el cual una sustancia química es acumulada en una especie determinada en función de la concentración de la sustancia presente en el medio y los niveles del contaminante incrementan en la especie con el aumento de su tamaño (peso o longitud). Por su parte, la biomagnificación involucra el incremento en la concentración de la sustancia de organismo a organismo a medida que sube en el nivel trófico (Wright & Welbourn, 2002; Mackay & Fraser, 2000). El consumo de peces contaminados con metilmercurio es la principal fuente de exposición a este metal y es considerado como una amenaza para la salud humana. La relación de metilmercurio en el tejido de los peces respecto al agua puede ser extremadamente grande, usualmente del orden de 10.000 a 100.000. Este fenómeno no obedece a procesos de partición entre el agua y los tejidos, sino a la biomagnificación a través de la cadena alimenticia (Marrugo, 2011). Además de la influencia del nivel trófico o de la especie, existen otros factores de importancia en la bioacumulación y biomagnificación del mercurio, tales como la edad y el tamaño del pez, la actividad microbiológica, el contenido de materia orgánica y azufre

2 Es un átomo de oxígeno en su estado excitado


en el sedimento, así como la salinidad, el pH y el potencial redox del cuerpo de agua (Watras et al., 1998; Marrugo, 2011). Por otra parte, para producir altas concentraciones en peces, el mercurio debe ser asimilado eficientemente por los organismos que están en la base de la cadena trófica, ser retenido por estos organismos y absorbidos por sus depredadores. Una clave para entender la bioacumulación del Hg es suministrada por la diferencia entre Hgº, Hg (II) y (CH3)2Hg, los cuales no son bioacumulables, y el MeHg que si lo es. El Hgº y (CH3)2Hg no son bioacumulados simplemente porque no son reactivos, limitando su retención en el fitoplancton; así como se difunden rápidamente al interior de la célula, lo hacen también hacia el exterior (Morel, Kraepiel, & Amyot, 1998). La diferencia entre la acumulación del Hg (II) y MeHg es más sutil, ambas especies se difunden prácticamente a la misma velocidad a través de la membrana celular, debido a la similitud en sus coeficientes de partición octanol-agua (Kow) , son reactivos ante los componentes celulares y eficientemente retenidos por los microorganismos, sin embargo, en estudios experimentales, se ha demostrado una eficiencia de transferencia del fitoplancton al zooplancton cuatro veces mayor para el MeHg que para el Hg (II) (Mason, Reinfelder, & Morel, 1996). Reportes de campo indican que esta diferencia en la eficiencia de transferencia entre Hg (II) y MeHg es aplicable a otros microorganismos unicelulares y sus predadores (Morel et al., 1998; Marrugo, 2011).

1.2.3 Ciclo en la geosfera

El mercurio en el suelo se encuentra en forma natural en concentraciones cercanas a los 200 ng/g (Cattani, y otros, 2008), puede ser de origen litogénico (Hg litogénico), atmosférico (Hg atmosférico) o exogénico (Hg exogénico). La fracción litogénica es obra de la liberación de los elementos más móviles de la roca madre y tiene poca variación (Grimaldi, Grimaldi, & Guedron, 2008); el Hg atmosférico se origina a partir de la desgasificación de la corteza terrestre (océanos y volcanes), depositándose en la superficie del suelo y variando en su perfil (Santos-Francés, García-Sánchez, Alonso-Rojo, Contreras, & Adams, 2011). El Hg

atmosférico, se refiere a las entradas atmosféricas de forma natural o antrópica (Guedron, Grimaldi, Chauvel, Spadini, & Grimaldi, 2006). El suelo cumple las funciones de sumidero y fuente, producto de procesos tales como la deposición húmeda y seca y la liberación de Hg0 por evasión, interacción aire-suelo. Dentro del suelo, se desarrollan procesos de transformación y disponibilidad similares a los de la atmosfera e hidrosfera, tales como: Metilación, demetilación, reducción y oxidación (Procesos de transformación); escorrentía, lixiviación y evasión (Procesos de transporte); adsorción, acomplejación, bioacumulación y biomagnificación (Procesos de disponibilidad). A continuación se presentan los aspectos más importantes de cada tipo de proceso. Transformación: El mercurio en el suelo puede estar en forma disuelta (ion libre), formando enlaces electrostáticos débiles, adsorbidos mediante enlaces covalentes, quelado (ligado a compuestos orgánicos) o precipitados en forma mineral (carbonato, hidróxido y sulfato), siendo determinado por factores como: pH, fuerza iónica, potencial redox y las concentraciones de: materia orgánica disuelta (MOD), oxígeno disuelto (OD),


azufre (S) y sólidos suspendidos en solución, donde los iones disueltos, el pH y el potencial redox revisten mayor importancia (Marck C. & Derek G, 2004). Dependiendo del potencial redox, se puede encontrar: Hg0, Hg2

2+, Hg2+, pero en presencia de materiales orgánicos y minerales disueltos el Hg2

2+ y Hg2+ forman complejos estables con Cl-, OH-, S2-, grupos funcionales que contienen S y NH3, Br- y I- ; y débiles con F-, SO4

2- y NO3-, los cuales son débilmente afectados por el pH (Marck C. & Derek G,

2004). En condiciones naturales de pH, Eh y Cl-, el mercurio se encuentra principalmente en las formas: Hg (OH)2, HgCl2, HgS, (cinabrio), Hg0 and Hg0HCl0, principalmente acomplejadas por ligandos. Compuestos como HgS se encuentran regularmente en condiciones anaeróbicas (humedales subsuperficiales o sedimentos de lagos), con una alta estabilidad e insolubilidad (Marck C. & Derek G, 2004). En cuanto al metilmercurio y el dimetilmercurio, el primer compuesto tiene una mayor estabilidad, y afinidad a los siguientes ligandos: R-S > SH >OH > Cl (Gavis & Ferguson , 1972; Dyrssen & Wedborg, 1991) y su especiación se afecta con los cambios de pH como se observa en la Tabla 1-3.

Tabla 1-3: Especiación del metilmercurio de acuerdo al pH. (Marck C. & Derek G, 2004).

La formación y volatilización del mercurio elemental, en la reducción abiótica de Hg2+ a Hg0, pueden intervenir reductores como el Fe2+ y compuestos de ácidos húmicos y fúlvicos (Johansson & Boyle, 1972; Wilson & Weber, 1979; Allard & Arsenie,1991; Schluter, 2000), considerándose el ácido fúlvico mejor reductor que el húmico (Schluter , 2000). Posteriormente, la volatilización dependerá de la estructura y la adsorción del suelo, así como la temperatura del aire en el ambiente (Marck C. & Derek G, 2004). Generalmente el mercurio inorgánico libre en la solución del suelo, tiene un alto potencial de ser reducido, a diferencia de los adsorbidos a los componentes del suelo, por otra parte en suelos arenosos el mercurio tiene un alto potencial de reducción contrario a los suelos arcillosos (Rogers , 1979; Schuster , 1991; Martin, 1988; Schluter , 2000; Marck C. & Derek G, 2004). Adicionalmente el proceso de reducción de Hg2+ a Hg0 también se puede dar por algunas cepas bacterianas, como por ejemplo: Escherichia coli y Saccaromyces sp., a partir de la enzima reductasa de mercurio, con esta reacción las bacterias obtienen energía para su crecimiento (Hansen , Zwolinski , & William , 1984; Schluter , 2000; Marck C. & Derek G, 2004).

•CH3HgCl > libre CH3Hg+> CH3HgOH pH 2 a 4,7

•CH3HgCl > CH3HgOH> libre CH3Hg+ pH 4,7 a 7,5

•CH3HgOH > CH3HgCl>> libre CH3Hg+ pH 7,5 a 10


Disponibilidad Adsorción: Las reacciones naturales de adsorción/desorción afectan la toxicidad del mercurio, si esta libre en la solución, tiene más posibilidades de ser metilado, adicional a esto, el tipo y concentración de los iones disueltos en la solución del suelo, favorece o inhibe la adsorción y por lo tanto la metilación. Este proceso está correlacionado con el área superficial, el contenido orgánico, la capacidad de intercambio catiónico y el tamaño del grano (Ramamoorthy & Rust, 1978). En los suelos, los más importantes adsorbentes orgánicos e inorgánicos, son los minerales arcillosos, óxidos amorfos, hidróxidos, oxihidróxidos de Fe, Mn y Al (como el FeOOH), FeS amorfos, bajo condiciones reducidas, y sustancias orgánicas en las partículas y fases disueltas, sustancias húmicas y fúlvicas (Lockwood & Chen , 1973; Reimers & Krenkel , 1974), siendo estas últimas las que presentan mayor adsorción (Marck C. & Derek G, 2004).

Para los tres tipos principales de arcillas, su capacidad de adsorción se puede clasificar de la siguiente forma descendente: illita > montmorillonita > caolinita (masa de Hg /masa de sedimento) (Jackson T. , 1998). Aomine & Inoue (1967) encontraron que los organomercuriales tienen afinidad para los siguientes minerales: montmorillonita > allofano > caolinita; pero la capacidad de adsorción se ve afectada por la inserción de otros minerales, por ejemplo, si se introducen los iones de MnOOH a la solución del suelo y cubren la superficie de la caolinita, la adsorción del mercurio se incrementa debido a la fuerte unión entre el MnOOH y el Hg2+ libre (Jackson T. , 1989). Otra forma de mercurio es la de co-precipitado con sulfuro de hierro (FeS) (Inoue & Munemori , 1979; Marck C. & Derek G, 2004). En la Figura 1-7, se presentan los factores que intervienen en la adsorción del mercurio en el suelo, tales como el pH, la concentración de iones de azufre y cloro, contenido de carbono orgánico disuelto y la estructura física del suelo. Otro proceso importante en el suelo es la volatilización del Hg0, la cual se correlaciona con la radiación UV, a menor longitud de onda mayor volatilización, y temperatura. Otros factores influyentes son: el contenido de humedad del suelo, velocidad del viento, ozono, concentración de mercurio en el suelo y humedad relativa. Pero solo el último parámetro tiene una relación inversamente proporcional a la volatilización del Hg0 (Bloom, Gill, Cappellino, Dobbs, & McShea, 1999). Por último, en la geosfera el mercurio puede bioacumularse y biomagnificarse en la biota, aunque su estudio no ha sido tan amplio como la ruta acuática, a continuación se presenta una ruta de biomagnificación, la cual se desarrolló a partir de la unión de dos estudios independientes, con el fin de ilustrar este proceso en los animales terrestres. El mercurio puede llegar directamente al pasto o al suelo, en diferentes especies incluyendo la metilada, por lo tanto el pasto podría absorberla de tres formas diferentes, de acuerdo a Millhollen, Obrist y Gustin (2006):

1. Absorción del suelo y traslocación a la hoja por la vía de transpiración. 2. Absorción cuticular bien sea por depositación húmeda o seca. 3. El mercurio gaseoso puede ingresar directamente a la planta a través de los

estomas. Al encontrarse el mercurio en el pasto, este puede ser consumido por herbívoros, tales como las vacas y los caballos. De acuerdo al metabolismo, la distribución y secreción en


leche de metil mercurio y cadmio en vacas, estos animales pueden absorber el 59% del metilmercurio, distribuyéndose principalmente en el riñón, seguido por el hígado, los músculos esqueléticos, el corazón, musculo liso, el bazo, el pulmón, el cerebro, los ovarios y el páncreas. Además, los músculos de todo el animal presentaron el 72% del metilmercurio, el hígado el 7% y en la leche no se detectó este compuesto. Posteriormente estos animales, podrían ser consumidos por animales carnívoros o el hombre y continuar su biomagnificación a medida que sube de nivel trófico (Neathery, Miller, Gentry, Stake, & Blackmon, 1974).

Figura 1-7: Factores que intervienen en la adsorción del mercurio en el suelo. Adaptado de (Marck C. & Derek G, 2004)

1.3 Toxicología del mercurio en los humanos

La toxicología involucra dos conceptos, la toxicocinética y la toxicodinamia, la primera consiste en cinco procesos: Exposición, Absorción, Distribución, Metabolismo y Excreción. La segunda, estudia los efectos adversos de una sustancia en el organismo, por lo tanto se analiza el mecanismo de daño de una sustancia, su órgano blanco y los efectos ocasionados. Debido a la capacidad del mercurio de encontrarse en tres tipos de formas o especies diferentes, estos procesos tienen un desarrollo diferente (Barkay &


Wagner Döbler, 2005) (OMS, 1990). En la Tabla 1-4, se identifican algunas fuentes de exposición de acuerdo a la especie de mercurio.

Tabla 1-4: Fuentes de exposición en los seres humanos a mercurio (Holmes, K.A.F., & Levy, 2009).

Tipo de Mercurio

Descripción Observación

Mercurio orgánico

Absorción diaria estimada por pescado y comida de mar: 2.3 ng/día. Otras fuentes: 0.3 ng/día. (Goyer, 1996).

Baja contribución por la utilización de thimerosal como preservativo en las vacunas.

Contiene 50% de etilmercurio.

Mercurio Elemental

Uso y almacenamiento de mercurio en los colegios, quiebre de instrumentos con contenido de mercurio (ASTDR2009)

3.

Rompimiento de lámparas fluorescentes (Tunnessen et al., 1987).

Amalgamas dentales (Algunas contienen más del 50% en mercurio elemental)

En Alemania, las concentraciones medias de mercurio en orina en adultos con 10 diez o más amalgamas fue reportada como 1.45 μg Hg/g creatinina, en una población aparentemente no expuesta (UBA, 2005)

Mercurio Inorgánico

Pintura de juguetes (como Hg2Cl2) Por pica de los niños

Uso en terapias tradicionales, como santería y espiritismo.

Amuleto Mezcla Agua de baño y perfumes (John Snow Inc, 2003; ATSDR, 1999)

A continuación se presenta la toxicocinética y toxicodinamia del mercurio en el ser humano, de acuerdo a la especie de mercurio.

1.3.1 Toxicocinética del mercurio en humanos

La exposición a mercurio se puede clasificar de diferentes formas, por ejemplo: ambiental y ocupacional; aire, agua, alimentos, medicamentos, entre otros. En la primera clasificación se ha tenido un mayor estudio de las fuentes ocupacionales y es de la que se tiene mayor información, pero no ocurre lo mismo con la exposición ambiental, la cual se caracteriza por niveles bajos de exposición crónica y donde pueden existir más de una fuente potencial (Holmes, K.A.F., & Levy, 2009), como se ilustra en la Tabla 1-5

3 Estudio realizado por la ASTDR y CDC para determinar las causas de exposición de niños

estadounidenses al mercurio.


En la Tabla 1-6, se presentan los procesos de la toxicocinética, de acuerdo a la vía de exposición (inhalatoria, oral y dérmica) y la especie de mercurio. Es importante recordar que además de los parámetros citados en la tabla, el metabolismo del mercurio se ve influenciado por el estado nutricional, interacciones con medicamentos, temperatura, flora bacteriana intestinal, genética y edad (Doi, 1991) (Holmes, K.A.F., & Levy, 2009). Tabla 1-5: Ingesta y retención media diaria de mercurio en población no expuesta.

Adaptado de (Holmes, K.A.F., & Levy, 2009).

Fuente Ingesta diaria y retención (µg/día)

Elemental Inorgánico Metilmercurio

Aire (Nivel de 2-10ng/m

3)

Amalgama Dental

0,04-0,2 (0,03-0,16) 1,2-27 (1-21,6)

Mínimo 0,008 (0,0069)

Alimentos Pescado(100g/semana 0.2mgHg/Kg)

0

0,60(0,06)

2,4(2,3)

Otro Consumo de agua

0 0

3,6(0,36) 0,05(0,005)

0 0

Total 1,2-27 (1-22)

4,3(0,43) 2,41(2,31)

Tabla 1-6: Características de la toxicocinética del mercurio

(Holmes, K.A.F., & Levy, 2009).

Parámetro Mercurio elemental Mercurio inorgánico Mercurio orgánico

Ab

so

rció

n

Inhalación Aprox. 80%. Incierta Aprox. 95%

Oral Aprox. 0.01% 2 a 38% dependiendo del compuesto y las condiciones.

Aprox. 95%

Dérmica Aprox. 0.024 ng Hg/cm

2 piel por 1 mg

Hg/m3

de aire (HPS, 2007)

Dis

trib

uc

ión

Amplia distribución en los tejidos ricos en grasa.

Se une a los grupos sulfidrilos y puede transportarse a través de las barreras hematoencefálica y placentaria. En los humanos, después de la oxidación a mercurio inorgánico se acumula principalmente en los riñones.

Se une a los grupos sulfidrilos y puede transportarse a través de las barreras hematoencefálica y placentaria. Tienen tendencia a acumularse en los riñones. La producción de metalotioneina se estimula por presencia de mercurio en los riñones.


Parámetro Mercurio elemental Mercurio inorgánico Mercurio orgánico

Me

tab

olis

mo

Interconversiones pasando de (Hg0) a Hg

2+, por catalasa y el

peróxido de hidrogeno.

Conversión a mercurio inorgánico (10 al 90% en el citosol de los riñones, 5% en mitocondrias del cerebro y 30% en las mitocondrias del hígado), a través de la flora microbial, la producción de especies de oxigeno reactivo y/o por interacciones con grupos sulfidrilos (particularmente grupos sulfidrilos de la tubulina, Narahashi, 1996; Narahashi et al., 1991; Yasutake et al., 1997).

Ex

cre

ció

n

Dérmica Aprox. 2.6% Limitado Incierto.

Principal

Heces >50% Orina <50%

Heces y orina (la orina predomina en exposiciones altas).

Heces: Aprox. 90% en forma inorgánica.

Secundaria

Exhalación, sudor, saliva, trasferencia por placenta.

Exhalación, sudor, saliva, leche materna, trasferencia por placenta (mínima).

Exhalación, sudor (como inorgánico), saliva, leche materna (como orgánico 5% de la concentración en sangre de la madre), trasferencia por placenta (mínima).

Vida Media Aprox. 60 días. Aprox. 25 días dependiendo del compuesto.

70-80 días.

1.3.2 Toxicodinamia

El mecanismo de daño general del mercurio y sus órganos blancos, de acuerdo a la especie mercurial, se presentan en la Tabla 1-7.

Tabla 1-7: Mecanismo de daño del mercurio. Adaptado de (ATSDR, 2011ª)

Forma mercurial

Mecanismo de Acción Órgano Blanco

Hg0 El mercurio se liga por enlaces

covalentes al sulfuro de los grupos sulfidrilos; remplaza el ion hidrógeno ubicado en estos grupos, lo que da como resultado disfunción: de los complejos enzimáticos, mecanismos de transporte, membranas y proteínas estructurales. El mercurio reacciona con grupos fosforilados, carboxílados y aminados.

Sistema nervioso central.

Hg2+

Riñones

Metilmercurio Sistema nervioso central(especialmente durante el estado de desarrollo)

Adicionalmente se han estudiado posibles mecanismos de genotoxicidad del mercurio, habiéndose planteado con base en la capacidad del mercurio de unirse a los grupos sulfidrilos, mediante: acción directa en el ADN, generación de radicales libres y estrés oxidativo, inhibición de la formación del huso mitótico (acción sobre los microtúbulos) e


influencia en los mecanismos de la reparación del ADN, como se ilustra en la Figura 1-8 (Crespo-López, y otros, 2009). Los síntomas de la intoxicación por mercurio, pueden ser de tipo agudo o crónico, como se presenta en las Tabla 1-8 y Tabla 1-9 respectivamente, siendo los del sistema nervioso central y renal, los más documentados. Figura 1-8: Mecanismos moleculares de genotoxicidad del mercurio (Crespo López, et al. ,2009).

Los compuestos del mercurio entran a la célula atreves de la membrana plasmática o proteínas transportadoras (cilindro rojo). (1) Dentro de la célula, ellos pueden producir especies reactivas de oxigeno (ROS) que reaccionan directamente con el ADN o, indirectamente, induce cambios conformacionales en proteínas responsables de la formación y mantenimiento del ADN (enzimas reparadoras de ADN, proteínas de microtúbulos). Los compuestos de mercurio también pueden enlazarse directamente al ADN: (2) moléculas de ADN formando aductos con especies de mercurio, (3) zinc finger

4 nucle

de las enzimas reparadoras del ADN (flecha larga blanca) afectando su actividad y (4) microtúbulos, evitando la formación del huso mitótico y la segregación cromosómica.

Tabla 1-8: Síntomas por intoxicación aguda. (Holmes, K.A.F., & Levy, 2009).

Descripción Mercurio Elemental Mercurio Inorgánico Mercurio Orgánico

Efectos letales Oralmente hasta 240 g. Dificultad respiratoria a 169-520 mg/m

3

(equivalente en orina a 169-520 ug/L)

Muerte: oralmente por concentración de 10-50 mgHg/Kg o aprox. 1 g de sal de mercurio. Dando lugar a lesiones del tracto gastrointestinal y renal (necropsia).

Dosis letal potencial de 100 mg

Sistema respiratorio

Cambios pulmonares después de inhalación de vapor de mercurio.

Pueden ocurrir cambios pulmonares después de exposición oral.

Tracto gastrointestinal

La ingestión puede desencadenar irritación

Irritación y alteración principalmente con

4 Son pequeñas proteínas estructurales que pueden coordinar uno o más iones de zinc para

ayudar a estabilizar sus pliegues.



y alteración. cloruro de mercurio

Sistema Cardiovascular

Inhalación del vapor puede conducir a hipertensión y taquicardia.

Ingestión puede conducir a hipertensión y taquicardia.

Hígado Puede desarrollar hepatotoxicidad en algunos individuos.

Riñones Los efectos se relacionan con la dosis (proteinuria, hematuria y falla renal aguda)

Los efectos se relacionan con la dosis (oliguria, anuria y falla renal aguda).

Neuromuscular y Neurológico

Inhalación puede desencadenar tremor e irritabilidad.

Efectos relacionados con la dosis

Niveles en orina de 21-39 ug/L no presenta efectos aparentes. 40-60 ug/L: cambios neurocomportamentales limitados. >60 ug/L puede haber manifestaciones de efectos respiratorios.

Niveles en sangre de : <10 µg/L no presenta efectos aparentes. 50-100 ug/L síntomas no específicos, sensación de malestar en adultos y posibles cambios neurológicos en niños. 100-200 ug/L deterioro neurológico y neuromuscular. >200 ug/L incrementa prevalencia/severidad en adultos y retraso en el desarrollo de los niños.

Potencial de Irritación y sensibilización.

Eritema y prurito en la piel independientemente de la ruta de exposición. El vapor de mercurio puede ocasionar irritación ocular.

Eritema y prurito en la piel independientemente de la ruta de exposición. La exposición dermal puede ocasionar dermatitis de contacto.

Algunos individuos sensibles a mercurio inorgánico pueden mostrar reactividad cruzada en prueba de parches.

Tabla 1-9: Síntomas de intoxicación crónica. (Holmes, K.A.F., & Levy, 2009).


Tracto gastrointestinal

La ingesta a bajas concentraciones de cloruro de mercurio está asociada con colitis. En niños causa diferentes efectos como: encías hinchadas, salivación excesiva, anorexia, diarrea o dolor abdominal

Sistema respiratorio

Puede presentarse tos crónica bajo exposición



por inhalación de mercurio en concentraciones bajas.

Hematología Pueden presentarse cambios en algunos individuos.

Sistema Cardiovascular

Ingestión puede conducir a hipertensión y taquicardia.

Posible incremento en el riesgo de infartos miocárdicos surgidos por algunos estudios con adultos: existe evidencia limitada de que la exposición intrauterina puede llevar a aumento de la presión sanguínea durante la niñez.

Tiroides Evidencia limitada del deterioro de la función con niveles de orina de 15-30ugHg/g de creatinina.

Riñones Los cambios (proteinuria y enzimuria solo a bajas dosis) de mayor gravedad detectable en orina a niveles > 5- 10 ug Hg / g de creatinina. Posible umbral de toxicidad clara: 35 ug Hg / g de creatinina (aproximadamente 25-30 ug Hg/m

3) para adultos.

Los cambios (proteinuria y enzimuria solo a bajas dosis, posiblemente falla renal a dosis altas) de mayor gravedad detectable en orina a niveles > 5- 10 ug Hg / g de creatinina. Posible umbral de toxicidad clara: 35 ug Hg / g de creatinina (aprox. 25-30 ug Hg/m

3)

para adultos.

Los compuestos de mercurio orgánico son bien tolerados e históricamente usados medicamente como diuréticos.

Sistema Neuromuscular y Nervioso

Cambios sutiles en el SNC después de exposiciones crónicas (ocupacionales) >20 μg/m3 (equivalente a 4.8 μg/m3 por 24 h); cambios neurológicos menores (exposición ocupacional) a 0.1 mg/m

3.

Cambio neuromuscular subclínicos menor a niveles de 60 μg Hg/g creatinina (exposición de 50 mg Hg/m3 o por encima); tremor, fasciculaciones, a altas niveles de exposición puede desencadenar mioclonias y dolor

Cambios subclínico detectable (exposición ocupacional) a una exposición mayor de 50 mg Hg/m3; deterioro neuromuscular en algunos individuos expuestos a niveles altos; a largo plazo la ingestión de cloruro de mercurio se ha asociado con demencia; exposición de cloruro de mercurio causa irritabilidad, debilidad, insomnio, fotofobia, contracciones o confusión.

Posible umbral identificado para parestesia: 24-48 ug/dL en sangre; parestesias leves, moderadas o severas (y otros efectos) aparentes a 120-600, 200-600 o 400-1600 mg/Kg de cabello, respectivamente.



muscular.

Función y órganos reproductivos(adultos)

No hay evidencia consistente de los efectos: reportes limitados.

No hay evidencia consistente de los efectos: limitada

Desarrollo (feto/niño)

Exposición intrauterina puede llevar a alteraciones neurocomportamentales (Enfermedad de Minamata) a altos niveles de exposición.

Genotoxicidad No hay evidencia consistente de efectos

No hay evidencia consistente de efectos

Cáncer No hay evidencia consistente de efectos

No hay evidencia consistente de efectos

Posible cancerígeno humano (IARC grupo 2B)

A nivel mundial la American Conference of Industrial Hygienists (ACGIH) y la Organización Mundial de Salud (OMS), han recomendado valores de referencia de biomarcadores de exposición, los cuales se presentan en la Tabla 1-10.

Tabla 1-10: Valores de referencia de los indicadores biológicos de exposición al mercurio. (ACGIH, 2011).

Matriz biológica

Valor de referencia Observaciones

Sangre Total 8 µg/L (Población General) 15 µg/L (Población ocupacionalmente expuesta)

Espectrofotometría de Absorción Atómica.

Orina 5 µg/g creatinina (Población General) 35 µg/g creatinina (Población ocupacionalmente expuesta)

Espectrofotometría de Absorción Atómica No provocado por quelación No útil en Mercurio orgánico

Cabello 5 µg/g (OMS)

1.4 Toxicología del mercurio en las plantas

Las plantas necesitan elementos esenciales para completar su ciclo de vida, algunos son requeridos en concentraciones altas (macronutrientes) y otros en bajas (micronutrientes) (Arnon y Stout, 1939). Sumado a esto, las plantas absorben otros elementos que no tienen ninguna función fisiológica conocida e incluso son tóxicos en bajas concentraciones, tales como el mercurio (Carrasco Gil, 2011). La exposición al mercurio en las plantas, puede darse por medio del agua, el aire y el suelo; dependiendo de la ruta de exposición, tipo de planta y condiciones ambientales, la absorción y el efecto va a ser diferente. La acumulación en las plantas, especialmente en cereales y forrajes, es de gran importancia en la cadena trófica debido a los procesos de bioacumulación y biomagnificación (Carrasco Gil, 2011; Ferrara , Maserti , & Breder,


1991) y los efectos directos o indirectos al ser humano. A continuación se presenta una discusión de la toxicocinética y toxicodinamia del mercurio en las plantas.

1.4.1 Toxicocinética del mercurio en las plantas

Absorción: Las plantas pueden absorber Hg del suelo o de la atmósfera, lo cual depende de su biodisponibilidad en el suelo y su concentración en la depositación atmosférica, respectivamente. Las hojas pueden absorber el mercurio gaseoso, así como las sales de mercurio que son reducidas a compuestos metálicos o metilados volátiles, presentes en el suelo, esto último se dará si la planta crece en un espacio cerrado (Patra, Bhowmikb, Bandopad, & Sharma, 2004). Dentro de los factores que afectan la absorción en la planta, se incluyen (Cho & Park, 1999; Crowder, 1991; Carrasco Gil, 2011; Patra, Bhowmik, Bandopadhyay, & Sharma, 2004): La concentración ambiental de mercurio, Tiempo de exposición, El suelo o contenido de sedimento orgánico, El contenido de arcillas, La capacidad de intercambio de carbono, El contenido de óxidos y carbonatos , El potencial redox, La temperatura ambiental y La especie. Todos estos factores muestran la complejidad del mecanismo de absorción, lo que involucra tanto la raíz como las hojas, por lo tanto, es necesario estudiar las interacciones raíz-suelo y aire-hojas (Carrasco Gil, 2011; Ferrara , Maserti , & Breder, 1991) y también se podría agregar hoja-plaguicida, raíz-plaguicida y raíz-agua. A nivel celular, el mercurio se absorbe mediante los mismos procesos de los micronutrientes metálicos, uniéndose a ligandos ricos en nitrógeno y azufre (Nieboer & Richardson, 1980; Patra, Bhowmik, Bandopadhyay, & Sharma, 2004). Distribución: En varios estudios se ha observado una translocación limitada del mercurio de las raíces a la parte superior (Hojas, frutos y tallo) (Beauford , Barber , & Barringer , 1977; Cavallini , Natali, Durante , & Maserti, 1999; Patra & Sharma, Mercury toxicity in plants, 2000a) y lo mismo ocurre con el mercurio absorbido por las hojas, acumulándose en los brotes sin pasar a las raíces (Carrasco Gil, 2011; Suszcynsky & Shann , 1995); sin embargo, el mercurio contenido en los plaguicidas tipo spray, pueden ser traslocados a las partes comestibles. Teniendo en cuenta los diferentes estudios, se considera un grado de movilidad para el mercurio en la planta (Carrasco Gil, 2011). Eliminación: Se puede dar a través de la caída al suelo de las hojas y frutos de las plantas, conllevando a la migración del mercurio al humus (Patra, Bhowmik, Bandopadhyay, & Sharma, 2004).


1.4.2 Toxicodinámia del mercurio en las plantas

A continuación se describen los mecanismos de daño presentes en las plantas y los efectos generados por el mercurio:

Mecanismo de Daño: se da a través de los siguientes ligandos biológicos como las proteínas con grupos tiol, CONH2, NH2 de aminoácidos y proteínas, COOH de aminoácidos, grupos fosfatos en ADN, cisteína, glutatión (Patra, Bhowmik, Bandopadhyay, & Sharma, 2004). Los cationes de mercurio tienen una alta afinidad con los sulfidrilos (-SH), por lo tanto pueden afectar las funciones en las proteínas donde se encuentre este enlace (Clarkson, 1972). Un ion de mercurio puede unirse a dos sitios en una proteína sin deformar la cadena, o puede unir dos cadenas vecinas entre sí, adicional a esto una concentración alta de mercurio puede llevar a la precipitación de la proteína. La acción toxica de mercurio también se ha relacionado con la inhibición no especifica de una variedad de enzimas intracelulares y varias enzimas respiratorias que contiene grupos tiol (Patra, Bhowmikb, Bandopad, & Sharma, 2004). Efectos: En la Tabla 1-11, se presenta un resumen de los efectos ocasionados por la exposición a mercurio, pero su mecanismo de daño no ha sido claramente identificado.

Tabla 1-11: Resumen de los efectos ocasionados por el mercurio en las plantas. (Kaldenhoff & Eckert, 1999)

Efecto tóxico Mecanismo de daño Consecuencia

Inhibición de las acuaporinas* Enlace del mercurio con el azufre de la cisteína.

Impedimento del transporte del agua y los solutos a la célula, efectos en la transpiración y debido a que las acuaporinas se encuentran en células radiculares y foliares puede afectar el funcionamiento de estas partes.

Reducción de la conductividad hidráulica en las raíces*

Disminución del suministro del agua a las raíces.

Despolarización del plasma de la membrana*

Inhibición del metabolismo en general.

Limitación del crecimiento en plantas que están expuestas a estrés hídrico.

Disminución de los pigmentos fotosintéticos como la clorofila y los carotenoides e inhibe la cadena de transporte electrónico

Cambios en las concentraciones de los nutrientes, debido a cambios en la integridad de la membrana y en los procesos


Efecto tóxico Mecanismo de daño Consecuencia

de transporte

Estimulación de radicales libres intermedios y peróxidos(Especies reactivas de oxigeno ROS)

Daño en la membrana, resultando en estrés oxidativo.

Transporte estomático Bloqueo de los canales de agua

*En las investigaciones donde se encontró este efecto, la exposición fue a compuestos inorgánicos, principalmente Cloruro

de mercurio. Fuente: Adaptado de (Kaldenhoff & Eckert, 1999; Zhang & Tyerman , 1999; Savage & Stroud , 2007; Cárdenas-Hernández, Moreno F, & Magnitskiy, 2009; Godbold , 1991) (Shieh & Barber , 1973; De Filippis, 1979; Cargnelutti , y otros, 2006; Cho & Park , 2000) (Bernier & Carpentier, 1995); (Bernier, Popovic, & Carpentier, 1993) (Ortega-Villasante , Rellan-Alvarez , Del Campo , Carpena-Ruiz , & Hernandez, 2005; Rellan-Alvarez , Ortega-Villasante , Alvarez-Fernandez , del Campo, & Hernandez, 2006b; Sobrino-Plata , Ortega-Villasante, Flores-Caceres , Escobar, Del Campo , & Hernandez, 2009) (Carrasco Gil, 2011).

Adicional a los efectos presentados en la Tabla 1-11, la acción toxica del mercurio puede relacionarse con la alteración de las actividades de las enzimas antioxidantes como la superóxido dismutasa (SOD), ascorbato peroxidasa (APX) o glutatión reductasa (GR) (Ortega-Villasante , Rellan-Alvarez , Del Campo , Carpena-Ruiz , & Hernandez, 2005; Sobrino-Plata , Ortega-Villasante, Flores-Caceres , Escobar, Del Campo , & Hernandez, 2009; Zhou , Huang , Guo , Mehta , Zhang, & Yang , 2007; Elbaz , Wei, Meng , Zheng, & Yang, 2010), las cuales ayudan a mantener el balance redox de las células, interrumpiendo las cascadas de oxidación incontrolada (Carrasco Gil, 2011; Foyer , Noctor, & MorotGaudry, 1997). Por otra parte, se conoce como uno de los órganos blanco en las plantas, a la pared celular, debido a la acumulación de hasta el 90% del mercurio, actuando como un mecanismo de tolerancia (Valega et al., 2009; Carrasco Gil, 2011). A continuación se amplía el panorama sobre la genotoxicidad y tolerancia de las plantas al mercurio. Genotóxicidad: La mayoría de las sales metálicas son tóxicos mióticos (turbagens), debido a su afinidad con los grupos tiol e inducción de varios tipos de trastornos del huso, así como clastogénesis bajo ciertas condiciones de concentración y tiempo de exposición. Se considera que el mercurio puede generar efectos muy marcados en la división celular, en la Tabla 1-12, se presentan los efectos genotóxicos estudiados en diferentes especies. Tabla 1-12: Resumen de efectos genotóxicos en diferentes especies de plantas. (Patra, Bhowmikb, Bandopad, & Sharma, 2004).

Parámetro genético

Especies blanco

Órgano Blanco Compuestos probados

Dosis o rango de

dosis

Efectos reporta-

dos

Referencia

Dañ

o

cro

mos

om

al Zea mays Plántulas Nuevo y

mejorado ceresan

0,1% + Sass, 1937



Especies blanco


Dosis o rango de

dosis

Efectos reporta-

dos

Referencia

Secale cereale, triticum durum, T. persicum, T. polonicum, T. aegilopoides, Pisum sativum, Linum usitatissimum, Crepis capillaries

Granos en germinación

Granosan 0,1-5% Kostoff, 1939, 1940

Allium cepa Raíces meristematicas

PMH y PMN 0.01 mg/kg + MacFarlane, 1956

Panogen 5 1.9–2.5M + Ramel, 1969

Panogen 8 3.2–8.0M +

MMH 2.0–8.0M +

PMH 4.0–8.0M +

MOEMC 16–31M +

Betoxin 0.2–3% Fiskesjö, 1969.

MMC 5–20M

EMC 2–5M

BMC 1–2M

MOEMC 1–10M

Mitosis; aberración cromosomal

Allium cepa Raíces meristematicas

HgCl2 0.5, 1.0 and 5.0mg (for 12, 24 and 48 h)

+ Agar and Uysal, 1997.

Aberración cromosomal: Poliploide

Hordeum vulgare

Semillas PMA 10−1 to 10−7 M

+ Gautam et al., 1994.

Mitosis; aberración cromosomal

Allium cepa, A. sativum

Raíces meristémicas

HgCl2 and Hg2Cl2

0.001–1 mg/kg

+ Patra, 1999.

Hordeum vulgare


HgCl2 0.001–1 mg/kg

+ Patra, 1999, PhD thesis

Hordeum vulgare

Semillas MMC 10−5 to 10−3 M

+ Subhadra and Panda,

1994.

Vicia faba Raíces meristémicas

MMH 0.1–6.4M + Ramel, 1972.

Tradescantia virginiana


Panogen 15 0.001–0.005 mg/kg

+ Ahmed and Grant, 1972.

Allium cepa Exposición de raíces meristémicas

MOEMC 0.01–10 mg/l + Fiskesjö, 1988.

Hydrilla verticillata


HgCl2 and Hg2Cl2

Varias concentra-ciones

+ Pal and Nandi, 1989,

1990

Allium cepa Raíces meristémicas

Agua con Hg+2

Varias concentra-ciones

+ Pal and Nandi, 1989,

1990



Especies blanco


Dosis o rango de

dosis

Efectos reporta-

dos

Referencia

Lathyrus sativus

Exposición de raíces meristémicas

HgCl2 10−1 to 10−5 M

+ Gupta and Ghosh, 1992.

Nigella sativa

Exposición de las raíces meristémicas

Hg NR + Chaudhuri et al., 1993.

Micronúcleos Allium cepa Exposición de las raíces meristémicas

HgCl2, MMC, PMA, MOEMC (Emisan-6)

0.0001–0.01 mg/kg

+ Dash et al., 1988.

Allium cepa Exposición de las raíces meristémicas

Agua contaminada con mercurio

5 × 10−6 to 10−5

+ Panda et al., 1988, 1989.

MMC >9.6 mg Hg/kg solid waste

+

Eichhornia crassipes

Exposición de las raíces meristemáticas

MMC 0.001–0.005 mg/kg

+ Panda et al., 1988.

Mitosis; micronúcleos

Hordeum vulgare

Exposición de semillas

MMC 10−4 M + Patra et al., 1995

Hordeum vulgare

Células de brotes y células meristemáticas

MMC -- +

Allium cepa Exposición de raíces meristemáticas

MMC 1.26 × 10−6 M

+ Panda et al., 1995.

Vicia faba Exposición de raíces meristemáticas

Hg2+

0.005 mg/kg + Duang and Wan, 1995.v

Mitosis; nucléolos

Allium cepa Exposición de raíces meristemáticas

HgCl2 10−7 mg/kg + Liu et al., 1995ª

Meiosis Hordeum vulgare

Hg 0.1–5 mg/kg + Panda et al., 1992.

+: Efectos tóxicos. NR: No reportado. Los compuestos definidos fueron referenciados con las siguientes abreviaturas: mercurio: Hg; hidróxido de fenil mercurio: PMH; nitrato de fenil mercurio: PMN; hidróxido de metilmercurio: MNH; hidróxido de fenil mercurio: PMH; cloruro de metoxietilmercurio: MOEMC; cloruro de metilmercurio: MMC; cloruro de etilmercurio: EMC; Bromuro de butilmercurio: BMC; Cloruro de metoxietilmercurio: MOEMC; Cloruro de mercurio HgCl2, Acetato de fenilmercurio: PMA; hidróxido de metilmercurio: MMH.

Tolerancia: puede lograrse evitando el estrés al metal o tolerándolo (Levitt, 1980). Evitar por exclusión es el mecanismo de adaptación más común de la planta a la toxicidad, lo cual depende de varias clases de absorción del metal reducido: (I) Por la deposición de los componentes de la pared celular y (II) Por la secreción de quelato (Meharg, 1993). La tolerancia al estrés se basa en la capacidad de la planta para detoxificar los metales presentes en las células, los mecanismos propuestos son: a. Secuestración por compuestos orgánicos especializados; b. Compartimentalización en ciertos sitios celulares; c. Flujo de salida de iones metálicos; d. Exudación con ligandos orgánicos. Dentro de las células, proteínas tales como las ferritinas, metalotioneinas (homólogos funcionales), fitoquelatinas y péptidos relacionados, participan en el almacenamiento del metal en exceso y la detoxificación, junto con moléculas de bajo peso molecular, principalmente ácidos orgánicos, amino ácidos y sus derivados. Cuando estos sistemas están sobrecargados, mecanismos de defensa como el estrés oxidativo son activados. Naturalmente las plantas tolerantes que


hiperacumulan metales son la base para las investigaciones en el mejoramiento de la resistencia a los metales (Briat & Lebrun, 1990; Patra, et al., 2004). También se han encontrado plantas con expresión de proteínas específicas como MerB y MerA citoplásmicos, estas últimas son muy resistentes a mercurio orgánico, presentando de 10-70 veces mayor actividad específica que plantas con enzimas merB de tipo wild, distribuido citoplasmáticamente (Bizily, Kim, Kandasamy, & Meagher, 2002; Patra et al., 2004).

1.5 Modelo Conceptual de mercurio en el Delta de Sacramento- San Joaquín, California (EEUU)- DRERIP

La dinámica del mercurio en el ambiente ha sido ampliamente estudiada, lo que ha permitido contar con diferentes modelos conceptuales que explican el comportamiento del mercurio en la atmosfera, hidrosfera o geosfera, sin embargo no existe uno que comprenda los tres compartimentos ambientales. Antes de presentar el modelo conceptual DRERIP, se presenta el análisis de 3 modelos. Programa de Simulación de Análisis de Calidad del Agua versión 7- WASP7 (Por sus siglas en inglés): WASP7 es un modelo matemático desarrollado por la EPA, el cual comprende un modulo de evaluación del mercurio en el agua, denominado MERC7, este modulo parte de un modelo conceptual, el cual abarca el ciclo y el transporte del mercurio a través de los cuerpos de agua. MERC7 simula las tres especies de mercurio, Hg0, Hg (II), y MeHg, así como uno a tres tipos de sólidos (limo, arena, sólidos bióticos). Las simulaciones son impulsadas por las descargadas de la atmosfera, de los tributarios de las cuencas y de fuentes puntuales (Environmental Protection Agency, 2011). Modelo esquemático de resistencias del flujo bidireccional del mercurio: este modelo se reporta ampliamente en la literatura como una propuesta conceptual para ilustrar las rutas del mercurio a partir del reconocimiento del flujo bidireccional, esto es, la depositación del mercurio sobre superficies y la re-emisión y liberación de diferentes especies hacia la atmósfera. La depositación puede ocurrir en ausencia de lluvia (Depositación Seca, DS) o ser el producto del ¨barrido¨ de gases y partículas por la lluvia (Depositación Húmeda, DH) (Wark & Warner, 2004).

Modelo de Tipping, E., et al., presentado en el artículo: “Long-term mercury dynamics in UK soils”: En este modelo se estudia la dinámica de la deposición atmosférica en el suelo, lo que hace que el modelo se divida en dos partes, la primera contiene la “deposición atmosférica del mercurio” y la segunda el “mercurio en el suelo”. En la deposición atmosférica del mercurio, se analiza el comportamiento de las tres especies de mercurio atmosférico HgP, MGR y Hg0, a partir de las concentraciones de Hg en la deposición seca y húmeda y las tasas de deposición respectiva. En este modelo las deposiciones atmosféricas se dividen en “global o nacional” y “local”. Los procesos que se modelan en el suelo son la evasión y lixiviación (Tipping E. , Wadsworth, Norris, Hall, & Ilyin, 2011a). Los tres modelos presentados anteriormente, tienen como limitaciones el hecho de que se enfocan en un compartimento ambiental especifico y que su estructura solo presenta los factores y procesos que afectan la dinámica del mercurio y dejan de lado los efectos


potenciales que esté pueda tener en los seres vivos, a diferencia del modelo DRERIP el cual estudia los efectos potenciales en los seres vivos, siendo esta la razón para que se escojiera este modelo como la base para estructurar el modelo conceptual del comportamiento del mercurio en la cuenca de la quebrada La Porquera. A continuación se describe el modelo DRERIP.

Modelo DRERIP: En el Delta Sacramento-San Joaquín, el mercurio ha sido identificado como un contaminante importante, debido a los vertimientos provenientes de la minería de mercurio, en la cordillera de la Costa; y de oro, en la Sierra Nevada y las montañas de Klamath-Trinity en California, en años anteriores; ocasionando la contaminación de agua y sedimentos, con mercurio; y la bioacumulación de metilmercurio en los peces consumidos por la población. Se considera que acciones de remediación en las minas abandonadas pueden reducir la emisión de este metal, pero se ha encontrado que gran parte de la contaminación por mercurio es producto de los sedimentos acumulados en el lecho del río, las llanuras aluviales, y la Bahía-Delta, a partir de la remoción de los sedimentos, propiciada por la fiebre del oro, lo cual representa una fuente de contaminación continúa en esta zona. Adicionalmente existen fuentes atmosféricas globales y regionales de mercurio involucradas en el problema (Alpers et al., 2008). En el Delta, se estudió el comportamiento del mercurio en su ambiente acuático, el cual es complejo y depende de numerosos procesos químicos, físicos y biológicos, cambiando en el espacio como una función de la diversidad de hábitats, las características biogeoquímicas e hidrodinámicas del ambiente y variación en el tiempo a diferentes escalas (inter anual, estaciones, diurnas, mareas, entre otras). Un aspecto importante de la bioacumulación del mercurio y la toxicidad es la formación de metilmercurio. Teniendo en cuenta este panorama, Alpers et al. (2008), formularon un modelo conceptual para identificar el comportamiento del mercurio en el Delta, así como los factores y procesos presentes en el mismo. Como parte del modelo conceptual del mercurio en el Delta ( Figura 1-9), se identifican los factores que afectan el comportamiento del mercurio, los cuales se denominan fuerzas motrices o drivers, representadas por las fuentes de liberación del mercurio; las especies de mercurio, las propiedades del sedimento y del agua. Un segundo componente del modelo son los procesos que se refieren a los factores incidentes en la transformación y biodisponibilidad del mercurio y por último, el componente de los efectos potenciales en humanos, fauna y flora, así como la liberación de mercurio hacías zonas diferentes al Delta. De acuerdo con la revisión de literatura, esta configuración se podría asimilar al modelo dominante. Por otra parte, los sub-modelos harían referencia a los procesos que intervienen dentro del ciclo del mercurio en el Delta, los cuales son la metilación, bioacumulación, los efectos en salud humana y efectos en la salud de fauna y flora.

Como se menciono anteriormente, la estructura del modelo DRERIP es más completa que otros modelo debido a que permite identificar efectos potenciales, adicionalmente permite integrar los factores y procesos que se presentan en la atmosfera y geosfera, y que influencian el comportamiento del mercurio en una cuenca hidrográfica, reforzando la elección de tomar este modelo como base para la formulación del modelo conceptual en la cuenca de la quebrada La Porquera.

Figura 1-9: Modelo conceptual del mercurio con cuatro sub-modelos

(Alpers, et al., 2008).

Otros contaminantes Selenio Plaguicidas PCBs PBDEs Otros contaminantes

MetilHg en agua y

sedimento

Cadena alimenticia (Estructura y productividad)

Salida del mercurio y/o

metilHg a otras áreas

Efectos en la salud de los

humanos (consumidores de

pescado, especialmente las

mujeres en embarazo)

Efectos en la salud en la

fauna y flora

(especialmente los de

vida larga, nivel trófico

alto y organismos con

metabolismo alto)

DRIVERS Factores que afectan el transporte

SALIDAS INTERMEDIAS

Factores que afectan la biodisponibilidad y la exposición

SALIDAS Efectos

Metil Hg en biota

Cadena aimenticia

bentica

Cadena alimenticia

pelágica

Consumidores mayores Driver de otro modelo

Salidas intermedias

Salidas

Drivers del modelo del Hg

Fuentes de Hg Atmosferico Mineria de Hg Minería de Au Resuspensió de contaminanes en el seds

Especies de

Hg(Efecto en la

reactividad del

mercurio)

HgS

Hg(0) y Hg(II)

Hg Organico y Hg

Propiedades del sedimento

Redox (Fe- S)

Mineralogía

Tamaño del grano

Comunidad microbiana

Propiedades del agua

Redox(Fe y S)

pH

Salinidad

Sedimentos suspendidos

Iones mayores y metales

traza

Hidrodinámica

duración/frecuencia

Tiempo de residencia

Viento- driven

Marea

Falla de diques

Inundación

Hidrodinámica/transporte

Flujo difuso Flujo advectivo Flujo disperso

Oxígeno disuelto

Hábitat/vegetación

Planicies de inundación

Inundaciones

estacionales

Agua salada/marea

Agua dulce/marea

Open agua

Zonas SAV

Sedimentación

Orgánico C

Particulado y disuelto

Combustible para cadena

alimenticia

Complejación del Hg

Secuestración del CH3Hg

Calidad y cantidad

FACTORES PROCESOS EFECTOS

1.6 Cuenca de la quebrada La Porquera

La cuenca de la quebrada La Porquera, pertenece a la cuenca del río Tunjuelo, uno de los mayores afluentes del rio Bogotá. El río Tunjuelo tiene una longitud de 53 Km; nace en la laguna de los Tunjos o Chisacá a 3850 msnm y desemboca en el río Bogotá en la localidad de Bosa a 2570 msnm; se delimita en el cuadrante enmarcado por los 74,06° - 74,23° W y 4,51° – 4,63° N; localizándose en el occidente de la cordillera oriental, región sobre la cual actúan los vientos alisios y la zona de Confluencia Intertropical (ZCIT); su drenaje es en sentido sur-norte y es la segunda cuenca más importante del Distrito Capital después del río Bogotá (SDA &UNAL, 2007). La cuenca del Tunjuelo colinda al norte con la sabana de Bogotá, la localidad de Bosa y su desembocadura al río Bogotá; al sur con el páramo de Sumapaz; al oriente con los Cerros orientales y cerro de Guacamayas; y al occidente con la localidad de Ciudad Bolívar. El área de esta cuenca es de aproximadamente 41427 Ha. (Blanco, Castañeda, Calvache, Espinosa, & Martínez, 2011). Su importancia radica en los múltiples usos en el sector agropecuario e industrial. El río Tunjuelo abastece de agua al sur de Bogotá y municipios cercanos. Proyectos actuales como Regadera II y Macizo Sumapaz, incrementarán las ofertas hídricas de la ciudad para el año 2043 de 26,1 a 42,49m3/s en Bogotá, siendo la cuenca del Tunjuelo la aportante del 23,5% del suministro de agua concesionada para el año 2043 y del 41,94% para el año 2050 en Bogotá, dichas proyecciones la convierten en una de las fuentes de captación más grandes de la ciudad (Castañeda, et al., 2011). Visto desde otro punto, la quebrada La Porquera se encuentra ubicada en la localidad de Ciudad Bolívar, dentro de la zona Sur Occidental de Bogotá, al margen Izquierdo del río Tunjuelito en el área de amortiguación del páramo de Sumapaz (zona subpáramo); limita al norte con la localidad de Bosa, al sur con la localidad de Usme, al Oriente con las localidades de Usme y Tunjuelito y al occidente con el municipio de Soacha, como se presenta en el Mapa 1-1. Teniendo en cuenta que la información socio- ecológica de la cuenca de la quebrada La

Porquera, no es amplia, en el capitulo de resultados se presenta la caracterización socio-

ecológica realizada en la presente tesis para la cuenca La Porquera.

Mapa 1-1: Área de estudio de Mochuelo

2. Metodología

2.1 Características socio-ecológicas de la cuenca de la quebrada La Porquera

La caracterización socio-ecológica se realizó a partir de la recolección de información primaria y secundaria de la cuenca de la quebrada La Porquera, enfocándose en los factores y procesos que pueden intervenir en el ciclo biogeoquímico y la toxicología del mercurio, para lo cual fue necesario realizar una revisión bibliográfica de estos dos tópicos. La revisión bibliográfica del ciclo biogeoquímico del mercurio, se desarrolló mediante la búsqueda en diversas bases de datos: google académico, Science direct, United States Environmental Protection Agency (USEPA), United Nations Environment Programme (UNEP) y World Health Organization (WHO), utilizando descriptores de acuerdo a la parte del ciclo que se deseaba profundizar. En la Tabla 2-1, se describen las características generales de la búsqueda. Tabla 2-1: Fuentes utilizadas en la revisión bibliográfica del ciclo biogeoquímico del mercurio

Base de datos Tema Descriptores

Science Direct Procesos bioquímicos de transformación del mercurio

Microbial transformation mercury

Procesos y transformaciones del mercurio en el suelo.

Cycling biogeochemical of mercury in soil

Procesos y transformaciones del mercurio en la atmosfera

Model of biogeochemistry mercury in the atmosphere

UNEP Fuentes del mercurio Sources mercury

WHO Metilación del mercurio Methylmercury

Google Ciclo del mercurio Cycling biogeochemical of mercury

En cuanto al estudió de la toxicología del mercurio de los seres humanos y las plantas, la Tabla 2-2, presenta las características principales de la búsqueda.


Teniendo en cuenta esta información, se evidenció la importancia de realizar una caracterización meteorológica e hidrológica, ecológica, social y la realización de muestreos de agua, sedimento y suelo; identificando cualitativa o cuantitativamente los factores que intervienen en el comportamiento del mercurio en la cuenca de la quebrada La Porquera. En el anexo A, se presenta un listado de los documentos utilizados para la caracterización socio-ecológica de la cuenca. Tabla 2-2: Fuentes utilizadas en la revisión bibliográfica de la toxicología del mercurio

Base de datos Tema Descriptores

Scines direct Toxicología del mercurio en los humanos Toxicology mercury

Genotoxicity mercury human

Toxicología de mercurio en las plantas Effects mercury in plants

WHO Toxicidad del metilmercurio Methylmercury

Google Distribución del mercurio en las plantas

2.1.1 Caracterización meteorológica e hidrológica

El comportamiento del mercurio se puede ver afectado por la precipitación, la temperatura, el relieve y la velocidad y dirección del viento, se estudiaron estos factores dentro de la cuenca. Para la estimación de la precipitación se utilizaron los registros de las estaciones: Doña Juana – CAR, La Picota – CAR, Pasquilla – IDEAM y Santa María de Usme – IDEAM; así como la información totalizada a nivel acumulada multianual de las siguientes estaciones, extraídas del POMCA de la cuenca: Cazucá, Fontibón, Juan Rey, Kennedy, Olarte, Puente Aranda, Quiba, Regadera, Santa Lucía, Sony, Tunal, Usme y Vitelma, para el periodo comprendido entre 1970- 2010. Con la información anterior y la ubicación en coordenadas X y Y de las estaciones meteorológicas, se graficaron las isoyetas utilizando la herramienta Spline interpolation del programa Arcgis 10.0. El análisis de la temperatura se realizó a partir de los registros medios mensuales de las estaciones meteorológicas: Cazucá, Fontibón, Pte Aranda, Tunal, Usme, Vitelma y Doña Juana; para el periodo de tiempo de 1996 a 2003. Con la información anterior y la ubicación en coordenadas X y Y de las estaciones meteorológicas, se graficaron las isotermas utilizando la herramienta Spline interpolation del programa Arcgis 10.0. Posteriormente se realizó un mapa de relieve a partir de las curvas de nivel, utilizando la herramienta 3D Analyst se crea el TIN, después de crear el TIN se convierte a Raster, y se utiliza para crear el mapa de pendientes utilizando la herramienta elevation. Por último y con la finalidad de conocer la velocidad y dirección del viento, se realizó un mapa de vientos para la zona de Mochuelo y una rosa de los vientos. El mapa de vientos, se consolido de acuerdo a la dirección y velocidad predominantes de las estaciones meteorológicas presentadas en la Tabla 2-3, siguiendo la metodología de interpolación no lineal de González Ferreiro (2006).

Metodología 37

Tabla 2-3: Información de velocidad y dirección del viento (SDA, 2009).

Estación Longitud Latitud

predominancia máxima horaria

Velocidad(m/s) Dirección Velocidad(m/s) Dirección

Doña Juana* 993700 992300 4,1 225 7 225

Bosque 986200 995560 0,4 121 3,8 125

Fontibón 1008187 992883 0,8 314 9,2 46

Pte Aranda 1003939 995570 0,7 259 8,4 160

Kennedy 1002867 991079 0,7 230 7 174

Cazucá 1000017 988098 0,6 261 11,2 310

Sony 999967 992102 0,7 208 7,2 163

Tunal 997485 994445 0,5 222 5,4 260

Vitelma 998065 1000342 1,2 127 6,8 100

Usme 988058 994241 2,6 191 8,1 160

La rosa de vientos de la estación Doña Juana, se construyó a partir de la información horaria del año 2011 y el programa Wind Rose Plot (WRPLOT), posteriormente se ubicó en un mapa de la zona. Se escogió esta estación, por la proximidad a la quebrada La Porquera, las ladrilleras de Mochuelo y al Relleno Sanitario Doña Juana.

2.1.2 Caracterización ecológica

Con el fin de reconocer la importancia biótica del ecosistema en la cuenca de la quebrada La Porquera, se realizó una aproximación a su caracterización. De acuerdo a la heterogeneidad ecológica de la zona, se efectuaron muestreos en sitios seleccionados a partir de criterios fisiográficos, correspondientes a tres unidades de paisaje, las cuales fueron: Subpáramo, Bosque alto andino y Matorrales. Con base a la metodología de transectos de Rangel Churio & Velazquez (1997) en la zona de mayor aglomeración de especies, se recolectó material vegetal y se hizo un levantamiento fotográfico de las especies de flora presentes en la zona de estudio y posteriormente se identificaron por medio de claves taxonómicas y guías de plantas, con la asesoría de los especialistas del Instituto de Ciencias Naturales de la Universidad Nacional; esta aproximación se complementó con una revisión bibliográfica de la biota de la zona. Por último, se realizó la fotointrepretación de la imagen de google earth de 2009, con el programa Geomatic focus v 9.1, para conocer el grado de intervención de la cuenca. En el Mapa 2-1, se señala el transecto estudiado.

2.1.3 Caracterización Social de la cuenca

Tomando como zona de influencia la zona de Ciudad Bolívar y Usme, se realizó una búsqueda de trabajos realizados en esta área, que permitieran identificar las actividades económicas presentes en la zona que podrían aportar mercurio a la zona. Específicamente, se utilizó la tesis de maestría titulada “Evaluación del riesgo para la salud en una población de la zona rural de Bogotá D.C por la presencia de metales en aguas de consumo” (Hernández, 2012). Hernández (2012) realizó una revisión de literatura relacionada con fuentes de liberación de metales al ambiente, que incluyeron el


documento AP-42 de la US-EPA, los documentos de la ATSDR de metales pesados y artículos relacionados, y la revisión de literatura concerniente a las actividades económicas de la zona descritas anteriormente. Y el análisis de mercurio en Carbón que realizó ingeominas en el 2011, para diez ladrilleras ubicadas en esta área.

Mapa 2-1: Transecto de Caracterización biótica

Fuente: Imagen tomada de Google Earth 2009

2.2 Comportamiento del mercurio en agua y sedimento de la quebrada La Porquera

Los muestreos de agua y sedimento, se hicieron con el objetivo de analizar las características físico-químicas, que intervienen en el comportamiento del mercurio en la quebrada La Porquera, incluyendo las concentraciones de mercurio, así como identificar las variaciones en tiempo y lugar. Los análisis de los parámetros físico-químicos, se analizaron teniendo en cuenta la revisión bibliográfica del ciclo biogeoquímico del mercurio. Los muestreos se efectuaron, con base a los resultados de los muestreos realizados por la Corporación Autónoma Regional de Cundinamarca (CAR), las condiciones de la zona, la revisión bibliográfica del ciclo biogeoquímico del mercurio y trabajos en los que se realizaron muestreos de agua y sedimento para determinación de mercurio (Marrugo, Lans & Benitez, 2007; Estévez, Ramos & Eugenio, 2000); y se estableció realizar 5

Metodología 39

muestreos de agua y sedimento de la quebrada, dos en temporada seca y tres en temporada de lluvias. Inicialmente se hicieron dos salidas de reconocimiento a la cuenca y dos pre-muestreo exploratorio de aguas y sedimentos. En la segunda salida, se llegó hasta el nacimiento, y se establecieron los sitios de muestreo, a partir de criterios como: accesibilidad; seguridad; importancia dentro de la cuenca; registro de resultados de muestreos anteriores en estos mismos sitios (por parte de la CAR), con el fin de realizar una comparación a través del tiempo; y disponibilidad de sedimento5. En la Tabla 2-4, se presenta la descripción de los puntos de muestreo para agua y sedimento. Tabla 2-4: Descripción de los puntos de muestreo para agua y sedimento

Fecha Descripción punto

Coordenadas Muestra

X Y msnm

Pre-muestreo

26/07/2011 Bocatoma I Asoporquera II

990277 987327 3213 Agua y sedimento

Bocatoma II Asoporquera II

990320 987328 3206

Bocatoma Asoporquera I

990399 987326 3192

2/09/2011

Nacimiento 989840 987552 3283 Sedimentos

Bocatoma I Asoporquera II

990277 987327 3213


990320 987328 3206


990399 987326 3192

Muestreo temporada seca

8/09/2011 Nacimiento 989840 987552 3283 Agua y sedimento Bocatoma I

Asoporquera II 990277 987327 3213

17/09/2011


990320 987328 3206


990399 987326 3192

Muestreo temporada de lluvias

8/11/2011

Nacimiento 989840 987552 3283 Agua y sedimento Bocatoma I-

Asoporquera II 990277

987327

3213

15/11/2011


990320

987328

3206

18/11/2011


990399 987326 3192

El muestreo de agua y sedimento fue de tipo puntual, la medición del caudal se realizó mediante un aforo volumétrico en el nacimiento y la bocatoma II de Asoporquera I; aforo área-velocidad para la bocatoma Asoporquera II; y en la bocatoma I Asoporquera I no fue

5 Teniendo en cuenta que en ciertas partes de la cuenca se presenta lecho rocoso.


posible hacer la medición del caudal debido a las condiciones del sitio. Lo anterior se desarrolló de acuerdo con lo establecido en el método 3030A del “Standard Methods for examination of water and wastewater” (APHA, AWWA, & WPCF, 1985) y el capítulo 2 del “Protocolo para el seguimiento y el monitoreo del agua” del IDEAM (IDEAM, 2007) respectivamente (Foto 2-1).

Foto 2-1: Muestras de agua y sedimento recolectadas

En el anexo A, se presentan los parámetros físico-químicos y microbiológicos analizados, se debe resaltar que a 8 muestras de sedimentos se les determinaron metilmercurio. Los análisis físico- químicos y microbiológicos en el agua, se llevaron a cabo en el laboratorio de Ingeniería Ambiental de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional, exceptuando el de Carbono Orgánico Total analizado en el Grupo de Diagnóstico y Control de la Contaminación (GDCON) de la Universidad de Antioquia. Los análisis se efectuaron de acuerdo a lo establecido en el “Standard Methods for examination of water and wastewater” (APHA, AWWA, & WPCF, 1985). En cuanto a los análisis de mercurio, estos se realizaron en el laboratorio de Toxicología y Gestión Ambiental de la Universidad de Córdoba, con la adaptación al método de US- EPA (1994) para mercurio total y para metilmercurio con la adaptación al método de PNUMA, FAO, OIEA (1987). Por otra parte, a las muestras destinadas para análisis de metilmercurio, se les aplicó un protocolo de identificación de Bacterias Sulfo Reductoras y Ferro Reductoras, con el fin de estimar si existen las condiciones necesarias para que se dé el proceso de metilación en la cuenca de la quebrada La Porquera por esta vía. En el anexo A se detalla los métodos utilizados para el análisis de mercurio, metilmercurio e identificación de Bacterias Sulfo Reductoras y Ferro Reductoras. De acuerdo a la revisión bibliográfica del ciclo biogeoquímico del mercurio; los resultados de los parámetros analizados en agua y sedimento producto de la presente tesis; y de los muestreos realizados en los años 2009 a 2011 por parte de la CAR, se identificaron los parámetros que potencialmente pueden afectar el comportamiento del mercurio en la cuenca de la quebrada La Porquera. El tratamiento estadístico que se le realizó a los datos fue de tipo descriptivo, debido a la cantidad de datos con el que se contaba.Adicionalmente se realizó un ejercicio ilustrativo, hallando coeficientes de Pearson, entre la concentración de mercurio en agua y la

Metodología 41

precipitación para los años 2009 a 2011. De acuerdo al resultado obtenido se graficó la precipitación vs la concentración de mercurio en agua, con el fin de identificar alguna tendencia.

2.3 Comportamiento del mercurio en el suelo de la quebrada La Porquera

Con el objetivo de identificar las características físico-químicas del suelo que pueden afectar el comportamiento del mercurio en esta matriz, se realizó un pre-muestreo y muestreo de suelo. El pre-muestreo se realizó el 26 de Julio de 2011 en cercanías a las bocatomas II Asoporquera I y bocatoma I de Asoporquera I, con el fin de conocer si se presentaban concentraciones de mercurio en el suelo de la cuenca. Después de conocer los resultados del pre-muestreo se definió la realización de un muestreo, teniendo en cuenta el uso dentro de la cuenca y la facilidad de acceso. El muestreo, se llevó a cabo el 15 de noviembre de 2011, utilizando la metodología del IGAC, trazando una z imaginaria en un terreno aledaño a la quebrada La Porquera, el cual es destinado para el pastoreo de ganado bovino (Foto 2-2). A la muestra recolectada, se le analizó, carbono orgánico oxidable, nitrógeno, fosforo y elementos mayores en el Laboratorio de suelos de la Facultad de Agronomía de la Universidad Nacional; las concentraciones de mercurio y metilmercurio se llevaron a cabo en el laboratorio de Toxicología y Gestión Ambiental de la Universidad de Córdoba; la identificación de BSR y BFR se realizó en el laboratorio de Ingeniería Ambiental de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional. La descripción de los métodos utilizados en el análisis de los parámetros físico-químicos del suelo, se describen en el anexo A. Posteriormente, se realizó un análisis para identificar las posibles relaciones entre los resultados de las variables biogeoquímicas que podrían afectar el comportamiento del mercurio en el suelo, lo anterior se hizo soportado con la revisión de literatura realizada.

Foto 2-2: Muestreo de suelo en la cuenca de la quebrada La Porquera

En el Mapa 2-2, se presenta la ubicación de los puntos de muestreo de agua, sedimentos y suelo.


Mapa 2-2: Mapa de puntos de muestreo de agua, sedimento y suelo.

Fuente: Imagen tomado de Google Earth 2009. Punto 1: Nacimiento, Punto 2: Bocatoma I ASP II, Punto 3: Bocatoma IInASP II y Punto 4: Bocatoma ASP I.

2.4 Propuesta conceptual sobre la dinámica del mercurio en la cuenca de la quebrada La Porquera

El modelo conceptual se construyó a partir de la revisión bibliográfica del ciclo biogeoquímico del mercurio y la toxicología del mercurio, los resultados de las etapas anteriores y el modelo conceptual de mercurio en el Delta de Sacramento- San Joaquín, California (EEUU). De acuerdo a lo anterior, se establecieron los componentes del modelo: factores, procesos y efectos. Teniendo en cuenta que los factores y los efectos, se encuentran inmersos en los procesos, se realiza la explicación de cada proceso y posteriormente se consolida todo el análisis en el modelo conceptual. Los procesos identificados fueron: dispersión atmosférica del mercurio; Metilación y demetilación; bioacumulación y biomagnificación; efectos en los humanos; y efectos en flora y fauna. Estos últimos se representaron dentro del modelo conceptual final como sub-modelos. A continuación se explican las generalidades que permitieron la construcción de cada sub-modelo. Es importante resaltar que cada sub-modelo consta de un mapa conceptual y un texto que lo soporta.

Q. La Porquera Puntos de muestreo sed y agua Punto de muestreo de suelo

Metodología 43

2.4.1 Dispersión atmosférica del mercurio

El sub-modelo de dispersión atmosférica del mercurio en la cuenca de la quebrada, se estructuró a partir de la integración de la caracterización socio-ecológica de la cuenca y los potenciales efectos que podría producir dicha dispersión. A partir de la identificación de las fuentes potenciales de mercurio, se realizó un estimativo de las emisiones de dos de ellas. Para el caso específico del RSDJ, se utilizó el modelo LandGEM (Landfill Gas Emissions Model), versión 3.02, desarrollado en el año 2005 por el Centro de Control de la Tecnología (CTC) de la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos (US-EPA). Este modelo es una herramienta de Microsoft Excel que permite calcular las emisiones totales de biogás, CH4, NMOC y otros contaminantes individuales, como el mercurio, emitidos en rellenos sanitarios municipales. El modelo LandGEM utiliza la ecuación para la generación anual de metano

Ecuación 1: Emisión de metano anual

Dónde: QCH4= Generación anual de metano en el año de cálculo, m3/año i=Incremento de tiempo de 1 año n = (año de cálculo) – (ano de apertura) j= Incremento de tiempo de 0.1 años k= Velocidad de generación de metano, año-1 L0= Potencial de generación de metano, m3/Mg Mi= Masa de residuos sólidos dispuestos en el año i tij= Edad de la sección / de la masa de residuos Mi en el año i, anos decimales (por ejemplo 3.2 años) El modelo asume que el biogás es aproximadamente mitad CH4 y mitad CO2 con relativamente bajas concentraciones de otros contaminantes. La información necesaria para estimar la emisión de contaminantes es:

Cantidad de residuos dispuestos anualmente (tabla B-1)

B-1 del Anexo B) Velocidad de generación de metano Potencial de generación de metano Año de apertura del relleno sanitario

Posteriormente, la emisión de mercurio calculada para el año 2011 se utilizó en el programa Screen View 3.5.0, para evaluar la dispersión del mercurio basado en el modelo de dispersión Gaussiano, aplicado para una fuente tipo área. En la Tabla 2-5, se presentan los parámetros de entrada para del modelo, por ser de tipo de fuente “área”, el modelo solo permitia que el tipo de terreno fuera simple. Para obtener la tasa de emisión por g/s/m2 de mercurio, fue necesario pasar los megagramos/año (provenientes del modelo LandGEM) a g/s y posteriormente se utilizó el


área del RSDJ, el cual es de 456 Ha, pero solo el 40% es utilizado para la disposición de residuos (SCS ENGINEERS, 2007), lo que representa un área de 1824000 m2; teniendo esta información se obtuvo una tasa de emisión de 1,778 x 10-11. Por otra parte, se asumió el ancho y el largo rectangular del RSDJ utilizando como base el área que es ocupada para la disposición de residuos, los datos asumidos fueron: 1000 m para ancho y 1824 m para largo. Otro de los requerimientos del programa era la distancia a evaluar, ingresándose el valor de 3000 metros ya que a esta distancia se encuentra el nacimiento de la quebrada La Porquera. Es importante resaltar que el modelo se corrió asumiendo una meteorología completa, es decir teniendo en cuenta todas las estabilidades atmosfericas y velocidades del viento.

Tabla 2-5: Parámetros de entrada del modelo Screen View 3.5.0 para el RSDJ

Tipo de terreno Simple

Tipo de fuene Área

Tasa de emisión (g Hg/s*m2) 1,78E-11

Altura de la fuente (m) 0

Largo rectangular del RSDJ (m) 1824

Ancho rectangular del RSDJ (m) 1000

Altura del receptor (m) 0

Área (Urbana/Rural) Rural

Dirección del viento (°) 225 Con respecto a las ladrilleras, se utilizaron los factores de emisión AP 42, los resultados de un muestreo isocinético de la ladrillera A y el consumo de carbón, para obtener la dispersión de mercurio en la zona. La cual se realizó con el programa Screen View 3.5.0, los parámetros de entrada al modelo se presentan en la Tabla 2-6. Es importante resaltar que el modelo se corrió asumiendo una meteorología completa, es decir teniendo en cuenta todas las estabilidades atmosfericas y velocidades del viento. Al escoger un terreno complejo, el modelo da la opción de ingresar datos topográficos de la zona, en la tabla B-2 del anexo B se presenta la información ingresada. Tabla 2-6: Parametros de entreda del modelo Screen View 3.5.0 para la ladrillera A

Tipo de terreno Complejo

Tipo de fuente Puntual

Tasa de emisión de mercurio (g/s) 0.26 E-05

Altura de la chimenea (m) 18,8

Diametro de la chimenea (m) 1,61

Velocidad de salida (m/s) 50,2

Temperatura del gas (K) 324,3

Temperatura ambienta (K)l 287

Altura del receptor (m) 0

Área (Urbana/Rural) Rural

Dirección del viento (°) 225

Metodología 45

2.4.2 Metilación y demetilación

La estructura del sub-modelo de metilación y demetilación, se realizó con base a la estructura que presenta el modelo conceptual de mercurio en el Delta de Sacramento- San Joaquín, California (EEUU) y se fundamentó en la revisión bibliográfica del proceso de metilación y demetilación del mercurio, así como los resultados obtenidos en cuanto a concentración de mercurio, metil mercurio, la presencia de BSR y BFR y las características físico químicas del sedimento y suelo. Con la información anterior se realizó una comparación entre las condiciones necesarias para que se den cualquiera de las tres vías (biótica aerobia, biótica anaerobia y abiótica anaerobia) y las condiciones encontradas dentro de la cuenca.

Teniendo en cuenta que la metilación del mercurio se desarrolla principalmente por la Biometilación anaerobia con BSR y BFR, se aplicó el protocolo de presencia de BSR y BFR en muestras de sedimento y suelo de la cuenca La Porquera, el cual se encuentra descrito en el anexo A. Se escogió un muestreo en época seca (9 de septiembre de 2011) y uno en época de lluvias (15 de noviembre de 2011). De acuerdo al resultado de los tubos de ensayo, se tomó una alícuota de cada tubo de ensayo de la temporada seca y se realizó la inoculación en el medio 9k y postage C, como se explica en el protocolo descrito en el anexo A, para identificar presencia de BSR y BFR.

2.4.3 Bioacumulación y Biomagnificación

La estructura del sub-modelo de bioacumulación y biomagnificación, se realizó tomando como base la estructura que presenta el modelo conceptual de mercurio en el Delta de Sacramento- San Joaquín, California (EEUU) y se fundamentó en la revisión bibliográfica de los procesos de bioacumulación y biomagnificación, los resultados obtenidos en los dos sub-modelos anteriores y los resultados de la tesis de maestría de Hernández (2012), a partir de esta información se identificaron las rutas potenciales de exposición a mercurio.

2.4.4 Efectos en los seres humanos

La estructura del sub-modelo de efectos en los seres humanos, se realizó tomando como base la presentada en el modelo conceptual de mercurio en el Delta de Sacramento- San Joaquín, California (EEUU) y se fundamentó en la revisión bibliográfica de la toxicología del mercurio y los resultados de la investigación del Hospital Vista Hermosa (2010).

2.4.5 Efectos en la flora y fauna

La estructura del sub-modelo de efectos en la flora y fauna, se realizó tomando como base la propuesta que presenta el modelo conceptual de mercurio en el Delta de Sacramento- San Joaquín, California (EEUU) y se fundamentó en la revisión bibliográfica de la toxicología del mercurio en las plantas, los resultados de la caracterización ecológica de la cuenca y las conclusiones de los sub-modelos anteriores. Después de tener identificados los factores, procesos y efectos presentes en la cuenca se construyó un modelo conceptual, el cual consolidó esta información.

3. Resultados y Discusión

3.1 Características socio-ecológicas de la cuenca de la quebrada La Porquera

3.1.1 Caracterización meteorológica e hidrológica

La cuenca de la quebrada La Porquera, también conocida como la quebrada El Chuscal, se encuentra ubicado en Mochuelo Alto, tiene una longitud, área y perímetro aproximados6 de 7,33 Km, 5,36 Km2 y 14,75 Km respectivamente, drena en sentido occidente-oriente, confluyendo en el río Tunjuelo ( Mapa 3-1).

Mapa 3-1: Cuenca de la quebrada La Porquera

Fuente: imagen del año 2009, tomada de Google Earth.

6 Estos datos se obtuvieron a partir de la digitalización de la imagen satelital de google earth 2009,

mediante la utilización del programa Arcgis.

Rio Tunjuelo Q. La Porquera Cuenca La Porquera

Resultados y Discusión 47

Utilizando la imagen satelital de Google Earth y las curvas de nivel de la zona, se calcularon los factores hidrológicos presentados en la Tabla 3-1, los cuales pueden influir en el ciclo biogeoquímico del mercurio. El coeficiente de compacidad, la densidad del drenaje y la pendiente media de la quebrada, afectan el tiempo de concentración de la cuenca, es decir el tiempo en que se demora una gota de agua en confluir al río Tunjuelo. El tiempo de concentración, juega un papel muy importante en el ciclo biogeoquímico del mercurio por su relación con los cambios de caudal de la cuenca producto de las precipitaciones, afectando la concentración de mercurio. Tabla 3-1: Factores hidrológicos de la cuenca de la quebrada La Porquera

Factores hidrológicos Abreviaturas valor

Coeficiente de Compacidad/ Índice de Gravellius1 Kc 1,78

Densidad de drenaje (Km/Km2) 1 Dd 1,37

Pendiente media de la corriente de agua (%) Ic 8,94

Tiempo de concentración (min) 2 Tc 46,76

1: Las fórmulas utilizadas se encuentran referenciadas en (IDEAM, 2007)

2: De acuerdo a la fórmula de Kirpich.

De acuerdo al valor del coeficiente de compacidad, la cuenca presenta una forma alargada, incrementando el tiempo de concentración en comparación con una cuenca de perímetro igual y forma circular, por lo tanto una gota de agua ubicada en la zona más lejana de la cuenca se demorara mínimo 46,76 min en atravesarla y confluir al río Tunjuelo, este valor no tiene en cuenta otros factores, como la rugosidad de la superficie. La pendiente media de la quebrada de 8,94%, acorde a un relieve mediano, favorece la oxigenación y mejora la calidad del agua. Con respecto al valor de la densidad de drenaje, se puede clasificar en moderadamente drenada. Con respecto al caudal de la quebrada La Porquera, evidenciándose un rango entre 0,03 L/s a 18 L/s, donde los menores caudales corresponden a la época seca. Al consultar las mediciones de caudal realizadas por la CAR en el periodo 2009-2011, se encontró un rango de 0,14 a 14,9 L/s. Los datos de caudales se presentan el anexo C Dentro de la cuenca se presentan pendientes de 0 a 15%, en la parte alta (zona donde se realizaron muestreos de agua, suelo y sedimento), las pendientes varían entre 3,1 a 15%; en la parte media predominan las pendientes de 1,1 a 3%; y en la parte baja se encuentran de 0 a 15%; como se presenta el Mapa 3-2. El hecho de tener en la parte alta pendientes entre 3,1 a 15%, favorece la oxigenación y calidad del agua, así como desfavorece la formación de metilmercurio en esta zona por vía anaeróbica. Con respecto a parámetros meteorológicos, la precipitación; temperatura; y velocidad y dirección del viento; influencian en mayor grado el comportamiento del mercurio en una cuenca, por tal motivo a continuación se presenta el análisis de estos parámetros dentro de la cuenca. A partir de los datos obtenidos en el análisis de la precipitación, se construyeron las isoyetas que se presentan en el Mapa 3-3, observándose una precipitación acumulada anual multianual promedio entre 484 mm a 649 mm en la zona objeto de estudio


Mapa 3-2. Pendientes de área de estudio de Mochuelo.

Las líneas negras en la cuenca se utilizan para dividir la parte alta, media y baja de la misma

. Mapa 3-3: Isoyetas en Mochuelo.


Adicionalmente, se realizó un análisis detallado de la precipitación acumulada mensual

para los años 2009 a 2011, debido a que a partir del año 2009 se evidenció la presencia

de mercurio en la quebrada La Porquera. Con la información registrada en la Estación

Doña Juana, se estableció para el año 2009 una precipitación acumulada de 532

mm/año, destacándose un periodo seco de diciembre de 2009 hasta marzo de 2010, y

posteriormente en abril de 2010 se presenta un incremento de la precipitación, lo cual es

concordante con el inicio de la ola invernal de 2010 (Figura 3-1). En el 2010 y 2011, la

precipitación acumulada anual fue de 997,1 mm y 1149,2 mm, respectivamente,

superando en casi el doble a la precipitación media anual, presentada en el Mapa 3-3 y

evidenciando las olas invernales de 2010 y 2011, producto del fenómeno de la Niña que

afectó a todo el país.

Figura 3-1: Precipitación acumulada mensual años 2009-2011

Fuente: Estación meteorológica Doña Juana de la CAR.

Por otra parte, la lluvia tiene una gran importancia en la acidificación del suelo y también del agua, debido a que si la lluvia presenta un pH inferior a 5,6 se considera ácida, lo que puede disminuir el pH del suelo, así como la adsorción del mercurio en el suelo, dejándolo biodisponible para ingresar a la biota. De acuerdo al estudio realizado por León Aristizábal (2000), la mayor parte del área de estudio de Santa Fe de Bogotá, presenta valores de acidez por debajo de la norma, pH 4,6 a 5,1, excepto en la zona de Ciudad Bolívar, en donde se presentan valores de pH de 6,4, donde la lluvia ácida es neutralizada. Al analizar las características del sector, en esta zona se localiza el Relleno Sanitario Doña Juana, siendo una fuente potencial de emisiones de amoniaco a la atmósfera, como resultado de la degradación orgánica de los residuos por parte de los microorganismos. Y también se localizan fábricas de cemento en la misma zona, las cuales expulsan grandes cantidades de partículas sólidas, que por

0

50

100

150

200

250

Pre

cip

itac

ión

me

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al a

cum

ula

da

(mm

/me

s)

Meses

2009

2010

2011


su tamaño pueden quedar en suspensión en la atmósfera, como el carbonato de calcio, utilizado como ingrediente del cemento. Las sustancias producidas por el relleno sanitario y las fábricas de cemento reaccionan con el agua liberando la especie básica hidroxilo y de esta manera aumentan el pH de la lluvia (León Aristizábal, 2000). Otro factor meteorológico importante en el ciclo del mercurio es la temperatura, las isotermas medias anuales en la zona de Mochuelo, evidencian un rango de temperatura media en la zona de 11,36 a 12,51 °C (Mapa 3-4). Es necesario aclarar, que la temperatura varía de acuerdo a la época del año y la hora del día, marzo, abril, mayo, octubre y noviembre son meses más calientes que el resto de los meses del año y obviamente el día es más caliente que la noche.

Mapa 3-4: Isotermas media anual

Teniendo en cuenta que el viento ejerce un papel importante en la dispersión del

mercurio gaseoso total, se realizó un mapa de vientos ( Mapa 3-5) y una rosa de vientos

para la estación Doña Juana con la información del año 2011, encontrándose una

predominancia de la dirección sur oeste y en el rango de 2 a 3,9 m/s ( Mapa 3-6).

Mapa 3-5: Dirección del viento resultante de interpolación no lineal


Mapa 3-6. Rosa de vientos de la Estación Doña Juana (Año 2011).


En cuanto a la topografía, Mochuelo varía de 3569 msnm en zonas aledañas al nacimiento de la quebrada La Porquera hasta 2570 msnm en su desembocadura al río Tunjuelo, con casi 1000 m de diferencia, implicando una serie de cambios con respecto a las actividades económicas y culturales de los pobladores de la zona, presentándose una disminución de la actividad agropecuaria, como es la siembra y el pastoreo, para pasar a desarrollar actividades industriales como la minería y producción de ladrillos (Mapa 3-7).

Mapa 3-7: Mapa topográfico de Mochuelo

3.1.2 Caracterización ecológica

La UPZ Mochuelo, tiene una formación vegetal perteneciente a bosque húmedo montano bajo y la zona climática corresponde a páramo bajo semihúmedo, su suelo tiene componentes arcillosos, de areniscas y numerosos carcavamientos. La importancia ecológica de Mochuelo, radica en sus áreas protegidas, ronda del río Tunjuelo y Encenillales de Mochuelos7, los cuales conforman el 43% de su área (138 hectáreas). Los Encenillales de Mochuelo atraviesan la parte alta de la cuenca, entre el nacimiento y la bocatoma II Asoporquera I, donde se ubica el nacimiento y las bocatomas de la cuenca, el nacimiento y parte de la quebrada La Porquera, lo cual incrementa la

7 Los bosques de encenillos constituyen uno de los mayores albergues de biodiversidad

de la región.


importancia ecológica de la cuenca de la quebrada La Porquera, como se puede observar en el Mapa 3-8. (Hospital Vista Hermosa, 2006). Mapa 3-8: Sistema de áreas protegidas en la localidad de ciudad Bolívar. (Hospital

Vista Hermosa, 2006)

La vegetación de Mochuelo es típica de bosque alto andino, en donde se destacan especies de sietecueros (Tibouchina grossa), laurel (Ocotea sericea), quebrollo (Bucquetia glutinosa), borrachero (Brugmasia sanguinea), Rodamonte (Escallonia myrtilloides), Chusque (Chusquea tessellata), Tuno (Miconia ligustrina), Raque (Vallea stipularis), Quiche de páramo (Paepalanthus chimboracencis), Amargoso (Ageratina aristeii), Uva de anís (Cavendisnia cordifolia), Tagua (Gaiadendron punctatum), Blanquillo (Eupatorium angustifolium), entre otras (UT RESTAURAR, DAMA, 2003). Adicional a la vegetación anteriormente mencionada, en la visita de aproximación biótica de la cuenca, se encontraron las especies que se presentan en el anexo D.


A través de la visita de la parte alta de la cuenca (nacimiento y bocatomas), se pudo observar una alta intervención del bosque, por el uso de la tierra en actividades agropecuarias, como el cultivo de papa cerca al nacimiento y el pastoreo de ganado vacuno en áreas cercanas a las bocatomas. Como respuesta a este uso, el ecosistema tiene presencia de chusque, como separación entre la zona intervenida y el bosque. Por último y con el fin de conocer el grado de intervención de Mochuelo, se realizó una fotointerpretación de la imagen de google earth de 2009, con el programa Geomatic focus v 9.1. En el Mapa 3-9, donde se puede observar una baja proporción de bosques y matorrales dentro de la cuenca en verde oscuro y una predominancia en zonas de cultivos y pastos en naranja y verde claro, respectivamente. Por otra parte, en el área del RSDJ se observan 4 colores: verde claro, rojo, amarillo y verde oliva, los cuales corresponden a zonas descubiertas debido a disposición de los residuos, las zonas que ya han sido selladas y tienen cobertura vegetal (específicamente pasto), zonas cubiertas con geomembrana, suelos descubiertos en los que se estaba realizando disposición en el 2009 y por último el color verde oliva son las zonas descubiertas del relleno sanitario cerradas a las que les falta la cobertura vegetal. El hecho de que la cuenca de la quebrada La Porquera se encuentra fuertemente intervenida, implica una removilización potencial del mercurio presente en el suelo, lo cual puede darse por escorrentía o transporte atmosférico del material particulado.

Mapa 3-9: Usos del suelo en la cuenca de la quebrada La Porquera.


3.1.3 Caracterización social de la cuenca

Al estar ubicada la cuenca de la quebrada La Porquera en la zona rural de Ciudad Bolívar, se considera importante estudiar las actividades económicas propias de esta región. De acuerdo a Hernández (2012), las actividades económicas desarrolladas en las localidades de Ciudad Bolívar y Usme se centran en el sector de servicios (75%, siendo de interés el transporte), la industria manufacturera (17%), la agricultura (0,6%) y la explotación de minas y canteras (0,3%) (CCB, 2007) (Alcaldía Mayor de Bogotá, 2003) (Alcaldía Mayor de Bogotá (b), 2003).

La Cámara de Comercio de Bogotá (CCB) y la Alcaldía Mayor de Bogotá caracterizaron cuatro actividades que reúnen el mayor número de empresas industriales en las localidades: fabricación de prendas de vestir, excepto prendas de piel (18%); elaboración de productos de panadería y productos farináceos similares (12%); fabricación de calzado (6%), y producción, transformación y conservación de carne y pescado (4%), en contraste, identificó que las actividades industriales que reunieron el mayor valor de activos empresariales y mayor cantidad de producción fueron: fabricación de productos de plástico (76%); preparación e hilatura de fibras textiles (6%); fabricación de productos metálicos para uso estructural (6%), y fabricación de otros productos textiles (3%). En el sector de la minería, se efectúa principalmente la extracción de hulla y minerales no metálicos con fin principal de material de construcción y en menor medida extracción de metales preciosos desarrollada por una microempresa sin registro comercial.

La agricultura en la zona se basa principalmente en la producción de papa, zanahoria y arveja y en ganadería la cría de ganado vacuno, porcino y avícola (Alcaldia Mayor de Bogotá, 2003). A partir de la información anterior y comparándolo con la revisión de literatura, Hernández (2012), se construyeron dos tablas, en las que se encuentran discriminadas las actividades que son fuente de metales e identifica cuales están presentes en Usme y Ciudad Bolívar, las cuales se presentan en las Tabla 3-2 y Tabla 3-3. De acuerdo a estas tablas, las actividades que potencialmente pueden generar la accesibilidad del mercurio en la zona, son: la fabricación de pinturas y barnices, productos farmacéuticos, conversión del carbón; fundición primaria de plomo, cobre y zinc y fundición de acero; lixiviados de rellenos sanitarios y corrosión de tuberías. Así como la combustión del Carbón, la gasolina, el aceite crudo y los residuos municipales.

Tabla 3-2: Consolidado de metales que se generan en procesos de combustión

Cr Pb Hg Zn Cd Cu Ni Mn As Ba

Carbón * • • • • • • • • •

Aceite crudo • • • •

Diesel * •

Gasolina * • • •

Madera * •

Aceite residual • • • •

Residuos municipales * • • • • • • • • •

Referencias

Bibliograficas

(US-EPA, 2002)

(US-EPA a., 2002)

(Woolson EA, 1971)

CombustibleMetal Liberado


Tabla 3-3: Consolidado de metales generados por actividades humanas

( Hernández , 2012)

* Actividades que se desarrollan en la localidad de Ciudad Bolívar y Usme

Específicamente la cuenca, se caracteriza por una alta actividad agrícola, pecuaria y con la influencia del sector minero. Para las dos primeras, los cultivos de papa, fresas y habas; pastoreo de vacas y producción de lácteos son los más representativos. Con el fin de conocer los plaguicidas utilizadas en los cultivos, se realizó una consulta a uno de los habitantes de la zona, encontrándose la utilización de: Aldrin, Amisur, Engeo, Dithane, Fitoras, Gramoxone, Monitor, Ridomil y Rodax, ninguno de estos con contenido de mercurio.

Con respecto a la minería, el Parque Minero Industrial del Mochuelo, se extiende desde el extremo urbanos suroccidental de Ciudad Bolívar hasta la vereda de Mochuelo Alto y entre el límite con el municipio de Soacha hasta el camino de Pasquilla. Esta zona

Cr Pb Hg Zn Cd Cu Ni Mn As

Pinturas y barnices * • • •

Productos farmacéuticos* • •

Tintas * • •

Conversión de carbón • • • • •

Curtido de Cuero* •

Cerámica y ladrillos* •

Manufactura de vidrio* •

Producción asbesto • • •

Material refractario •

Cemento • • • • • •

Producción de acero* • • • • • • •

Fundición primaria de plomo* • • • • •

Fundición primaria de zinc * • • • • •

Fundición de acero* • • • • • •

Producción primaria de cadmio •

Coquización • • •

Fundición primaria de cobre* • • • • •

Producción de ferroaleaciones • • • • • •

Producción de acero • • • • • • •

Producción de níquel • • •

Fundición secundaria de aluminio •

Fundición secundaria de cobre • • • • •

Fundición secundaria de plomo • •

Fundición secundaria de zinc • •

Producción de baterías de plomo Pb • • •

Aplicación de plaguicidas* • •

Aplicación de fertilizantes * • • • •

Lixiviados de rellenos sanitarios* • • •

Combustión y aplicación de conservante en madera * • •

Escorrentía urbana • •

Corrosión de tuberías* • •

Minera* • • •

Agricultura, ganadería,

caza y silvicultura

Otras actividades

Referencias

Bibliograficas

(ATSDR, 1990)

(ATSDR, 2007)

(ATSDR, 2008)

(Cullen WR, 1989)

(Tamaki S, 1992)

(US-EPA, 2002)

(US-EPA a., 2002)

(Woolson EA, 1971)

Clasificación ActividadMetal Liberado

Fabricación de sustancias

y productos químico

Fabricación de otros

productos minerales no

metálicos

Fabricación de productos

metalúrgicos


abarca un área de 300 Km2, destinada a la explotación y funcionamiento de minas de arena (105.490 m3), triturado (360.000 m3), recebo (318.500 m3) y arcilla (540.498 Ton) (PNUMA, DAMA, 2003). Por otra parte, aquí se encuentran ubicadas 32 empresas productoras de ladrillos, de las cuales 10 (31,25%) se encuentran registradas ante la cámara de comercio de Bogotá y las 22 restantes no están conformadas legalmente (ANAFALCO, 2003). Las ladrilleras del parque minero de Mochuelo son consideradas como una fuente potencial de mercurio debido al uso de carbón como combustible y la evidencia del contenido de mercurio en el carbón utilizado en 10 ladrilleras de esta zona, muestreado y analizado por Ingeominas. Las concentraciones de mercurio en el carbón, se puede observar en la Tabla 3-4.

Tabla 3-4: Análisis de Hg en el carbón de 10 ladrilleras

Ladrillera [Hg] ng/g

A 225

B 182

C 182

D 40

E 58

F 461

G 31

H 36

I 67

J 204

K 662 * Actividades que se desarrollan en la localidad de Ciudad Bolívar y Usme

Otra actividad que puede potencialmente ser fuente de mercurio en la cuenca de la quebrada La Porquera, es el Relleno Sanitario Doña Juana, debido a la disposición de residuos con contenido de este metal. Al estudiar el archivo del RSDJ en la CAR, específicamente los muestreos del 15 de abril y 15 de junio del 2011, se evidencia una concentración de mercurio en los lixiviados del relleno de 0,007 y 0,008 mg de Hg/L, respectivamente. En el sub-modelo de metilación, se ampliará la información acerca de la potencialidad del RSDJ de emitir mercurio a la atmosfera, a partir de la estimación de los niveles de emisión de mercurio en el mismo. Por otra parte, Mochuelo Alto tiene una población aproximada de 800 habitantes (160 familias) (Hospital Vista Hermosa, 2010), la cual se abastece de agua potable mediante los acueductos Asoporqueras I y II, quienes toman el agua de la quebrada La Porquera. El acueducto Asoporquera I, está compuesto por una bocatoma, un desarenador, un tanque de almacenamiento de agua, el sistema de conducción y distribución, así como un sistema de desinfección por goteo con hipoclorito en el tanque de almacenamiento. Tiene 152 usuarios entre los que se incluyen un colegio con aproximadamente 500 estudiantes y un centro de salud. La población promedio es de 1000 personas, incluida la población flotante, y su continuidad es de 12 h/día (Hospital Vista Hermosa, 2010).


El acueducto Asoporquera II, consta de dos bocatomas, desarenador, tanque para floculación – coagulación, filtro (se desconoce el lecho filtrante), tanque de almacenamiento y red de distribución, el sistema de desinfección opera mediante la dosificación de hipoclorito entre el tanque de almacenamiento y el filtro, es un dosificador volumétrico. Cuenta con 50 usuarios, población promedio de 200 personas, tiene una cobertura del 100% y una continuidad de 24 h/día (Hospital Vista Hermosa, 2010). Desde el año 2008 el Hospital Vista Hermosa realiza el monitoreo mensual de la calidad del agua a los acueductos, para determinar el cumplimiento de los parámetros fisicoquímicos y microbiológicos del agua, según lo establece la Resolución 2115 de 2007. En el año 2008, el índice de riesgo de calidad de agua para consumo humano (IRCA) fue de 79,2% en promedio, equivalente a un nivel de riesgo sanitario alto, debido al incumplimiento del nivel de turbiedad, la presencia de coliformes totales y en algunos casos Eschierichia Coli (Hospital Vista Hermosa, 2010). La localidad Ciudad Bolívar, en la que se ubica Mochuelo Alto, se considera una zona de alta vulnerabilidad social por la mayor recepción de población en condiciones de desplazamiento, procedentes de diferentes lugares del país y por la contaminación ambiental que presentan, teniendo como fuentes principales: el Relleno Sanitario Doña Juana (RSDJ) y el sector minero. Cabe resaltar que la población no considera al sector minero como una fuente de contaminación si no como fuente de trabajo, lo que no sucede con el RSDJ (Hospital Vista Hermosa, 2006). Otro conflicto social, es debido al uso de la tierra, ya que los propietarios donde se ubica el nacimiento de la quebrada La Porquera, aseguran ser los dueños del mismo y no están dispuestos a protegerlo, a menos de que se les compre toda su finca (UT RESTAURAR & DAMA, 2003). Por último, un conflicto social importante y el cual motivó la realización de la presente tesis, fue el hallazgo a finales de 2009, de concentraciones de mercurio en el agua de la quebrada La Porquera y en los acueductos comunitarios Asoporquera I y II y Recuerdo Sur, superiores a lo establecido en el decreto de 1594 de 1984 (para el agua cruda) y la resolución 2115 de 2007 (para el agua potable), en donde se presentan como niveles máximos permisibles de 2 µg/L y 1 µg/L respectivamente. Lo anterior generó la realización de un estudio exploratorio de tipo ambiental y epidemiológico en octubre del 2009 a 2010, con el objetivo de “Realizar un estudio exploratorio para establecer la presencia de mercurio en las fuentes de agua en la vereda Mochuelo Alto y el barrio Recuerdo Sur, determinar los niveles de mercurio en orina, sangre y cabello y la prevalencia de signos y síntomas posiblemente relacionados con esta exposición en una muestra de la comunidad residente” (Hospital Vista Hermosa, 2010). Los resultados de ese estudio, arrojaron concentraciones de mercurio en la quebrada La Porquera y en los acueductos superiores a la norma para finales del 2009, con concentraciones máximas de 6,2 µg/L y mínimos de 0,32 µg/L. evidenciándose diferencias de concentración entre los puntos de toma de muestras, como se presenta en la Figura 3-2.


Figura 3-2: Concentración de mercurio en diferentes puntos de la red abastecimiento de agua de los acueductos Asoporquera I y Asoporquera II (2009).

Fuente: Laboratorio de Secretaria Distrital de Salud. Nc: nacimientos Bc: bocatoma, P: punto

Por otra parte el estudio epidemiológico de los años 2009-2010, se realizó a 44 personas expuestas al riesgo del consumo de este tipo de agua y que voluntariamente participaron en el estudio, de las cuales el 68,2% (n=30) habitaban en Mochuelo Alto y el 31,8 % (n=14) en Recuerdo Sur. La selección de las personas fue por conveniencia, pero debían cumplir el requisito de residir en la zona por lo menos durante los últimos seis meses. En los análisis de mercurio en cabello, se identificó a 33 personas con concentraciones de mercurio superiores a lo establecido por OMS en donde no se presenta un riesgo para la salud humana (5 µg/g), como se presenta en la Figura 3-3. La persona que presentó la mayor concentración (171,16 µg/g) fue una menor de 10 años, que vivía diagonal al RSDJ, pero al realizarse el examen con un medico toxicólogo, no se encontraron desordenes del desarrollo psicomotor (Hospital Vista Hermosa, 2010). Por otra parte 6 personas presentaron niveles de mercurio en sangre superiores a lo recomendado por la OMS (>5 µg/L) y 5 en orina (>10 µg/L).

Figura 3-3: Concentraciones de mercurio en cabello (2009-2010).

Fuente: Laboratorio de Secretaria Distrital de Salud.

4,4E-03 4,5E-03

3,8E-03

6,2E-03

4,4E-03

3,2E-04 2,4E-04

8,4E-043,9E-04

8,1E-04

1,7E-03

1,5E-050,0E+00

1,0E-03

2,0E-03

3,0E-03

4,0E-03

5,0E-03

6,0E-03

7,0E-03

Nc Bc I Bc II Casa

Milciades

Mora

Casa de

Benigno

Rodríguez

P1 P2 P 3 P4 P5 P6 Nc

20-oct 20-oct 20-oct 20-oct 20-oct 26-oct 26-oct 26-oct 26-oct 26-oct 26-oct 30-oct

Puntos de muestrreo y dias de toma

Con

cent

raci

ón d

e m

ercu

rio

(mg/

L)

Muestra (mg/L de Hg) Norma Ref

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43

conc

entr

acio

n de

mer

curi

o (M

icro

gram

os/g

ram

o)

Cabello (ug/g) OMS 5(ug/g)


3.2 Comportamiento del mercurio en el agua y sedimento de la quebrada La Porquera

En la Tabla 3-5, se presentan las concentraciones de mercurio en sedimento de los dos pre-muestreos, encontrándose un rango de concentración entre 19,1 a 187,1 ng/g. Tabla 3-5: Resultados de la concentración de mercurio en muestras de sedimento

del pre-muestreo.

Descripción del Punto Muestra Resultados (ng/g)

26/07/2011 02/09/2011

Nacimiento Sedimento -- 149,8

Bocatoma I Asoporquera II Sedimento 105,2 19,1

Bocatoma II Asoporquera II Sedimento 83,6 44,1

Bocatoma Asoporquera I Sedimento nuevo 103,2 95,8

Sedimento viejo 187,1 102,5

Las concentraciones de mercurio en agua y sedimento de los muestreos realizados en época seca y de lluvias, se pueden observar en la Tabla C-4 del anexo C, sin encontrarse muestras que superen la concentración de mercurio establecida por el decreto 1594 de 1984 (2 µg/L) y solo en dos muestreos se detectaron concentraciones de mercurio de 0,25 y 1,8 µg/L; a diferencia de lo ocurrido con las muestras de sedimento donde el rango estuvo entre 21,5 a 152 ng/g. En la Figura 3-4, se visualiza la variación espacio temporal del mercurio presente en el sedimento de la quebrada La Porquera, observándose las mayores concentraciones en el nacimiento, lo cual puede relacionarse con el menor caudal y turbulencia que se da en este punto, desfavoreciendo la resuspensión del mercurio en el agua, a diferencia de lo que puede estar ocurriendo en la bocatoma I Asoporquera II.

Figura 3-4: Variación espacio temporal del mercurio en el sedimento de la quebrada La Porquera

Con respecto a la variación de la concentración del mercurio en el tiempo, se observan menores concentraciones de mercurio en la época seca a excepción de la bocatoma I

0

20

40

60

80

100

120

140

160

Nacimiento Boc I ASPII Boc II ASP II Boc ASP I[Hg

] sed

ng

Hg

/Kg

09-sep-11 17-sep-11 08-nov-11 15-nov-11 18-nov-11


Asoporquera I, lo cual puede estar relacionado con el hecho de que esta última presentó una disminución de su caudal que la hacía parecer una fuente de agua lentica, favoreciendo la depositación del mercurio en esta matriz. Adicionalmente, se evidencia que las mayores concentraciones de mercrurio se registran en el nacimiento para la temporada seca, con un nivel máximo reportado de 152 ng/g, lo anterior se puede deber a que el nacimiento tiene una profundidad y caudal bajos, lo que permite la depositación del mercurio en el sedimento.

Con respecto a las muestras de sedimento a las que se les analizó metilmercurio, se

encontró una concentración inferior al 10% del mercurio total del mismo muestreo (Tabla

3-6).

Tabla 3-6: Concentración de Metilmercurio en sedimento

Sitio

09-sep-11 15-nov-11

ngHg total/g ngCH3Hg/g

% de CH3Hg/ Hg total

ngHg total/g ngCH3Hg/g

% de CH3Hg/ Hg total

Nacimiento UNAL 132.1 2.1 1.6 73.1 2.5 3.5

Boc 1 ASPII 64.1 3.4 5.3 21.5 2.0 9.3

Boc 2 ASP II 92.5 4.1 4.5 53.1 3.8 7.1

Boc ASP I 54.5 4.7 8.6 42.2 3.5 8.2

Adicionalmente, se analizaron los resultados de los muestreos realizados por la CAR en el agua de la quebrada, en donde se puede observar una disminución de la concentración de mercurio desde el 2009 hasta el 2011, es necesario aclarar que en la Figura 3-5, se visualizan los muestreos y punto en los que se encontraron concentraciones de mercurio superiores al límite de cuantificación. Figura 3-5: Variación de la concentración de mercurio en el agua, realizados por la

CAR y la presente tesis por años.

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

100 m abajo del Nacimiento Boc 1 ASPII Boc 2 ASP II Antes Boc Asp I Boc ASP I

Co

nc

en

tra

ció

n H

g e

n a

gu

a (

µg

/L)

Año 2009

17-jun-09 09-nov-09 17-nov-09 30-nov-09 07-dic-09


Teniendo en cuenta las variaciones de mercurio a través del tiempo, ilustrada en la Figura 3-5, se realizó, de forma ilustrativa, un coeficiente de Pearson, para establecer correlaciones entre la precipitación y la concentración de mercurio en sedimentos, así como la concentración en el agua y la precipitación. Para el primer análisis se tomó la información resultante de los muestreos hechos en el desarrollo de esta tesis. Para el segundo caso, los resultados de los análisis de mercurio en agua desarrollados por la CAR y la presente tesis. La correlación se hizo con la precipitación diaria acumulada, mensual acumulada, acumulada mensual hasta ese día y con el acumulado a los cinco días anteriores de la fecha de muestreo. Con el fin de estudiar la variabilidad, de acuerdo a los coeficiente encontrados en el anexo E, se graficó la precipitación acumulada en el mes y la concentración de mercurio en agua, evidenciándose una leve disminución de la concentración del mercurio a medida que aumenta la precipitación ( Figura 3-6). Lo cual es coherente con el resultados de las investigaciones realizadas en la Ciénaga Grande de Achi (Marrugo et al., 2007).

0

2

4

6

8

10

12

100 m abajo del Nacimiento Afluente 2 Boc 1 ASPII Antes Boc Asp I Boc ASP I

Co

nc

en

tra

ció

n H

g e

n a

gu

a (

µg

/L)

Año 2010

25-ene-10 19-feb-10 12-mar-10 28-jul-10 31-ago-10 28-oct-10

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Nacimiento 100 m abajo delNacimiento

200 m abajo delNacimiento

Afluente 1 Afluente 2 Boc 1 ASPII Boc 2 ASP II Antes Boc Asp I Boc ASP I

Co

nc

en

tra

ció

n H

g e

n a

gu

a (

µg

/L)

Año 2011

24-mar-11 28-abr-11 13-may-11 09-sep-11 08-nov-11


Figura 3-6: Correlación de la precipitación acumulada mes y la concentración de Hg total en agua.

Teniendo en cuenta la información de precipitación en la zona y los niveles de mercurio detectados por la CAR y la presente investigación, se identificó que el año 2009 fue el más seco de los tres últimos años y después de este se presentaron las últimas dos olas invernales, lo cual coincide con el hallazgo de concentraciones de mercurio superiores a 2 µg/L dentro de la quebrada La Porquera en el año 2009 y su posterior descenso para los siguientes años, lo anterior puede explicarse con el aumento del caudal lo cual permite la dilución del mercurio. Los resultados de los análisis fisicoquímicos del agua, se presentan en el anexo B, encontrándose un pH de 5,6 a 6,8, el cual se encuentra dentro de lo establecido por el decreto 1594 de 1984 para una fuente de agua destinada a consumo humano (pH: 5-9). De acuerdo a los datos, el nacimiento presenta los valores más elevados de turbiedad, color verdadero, sólidos totales, carbono orgánico total y sólidos suspendidos totales, lo cual puede deberse a la baja profundidad y velocidad de la quebrada en este punto, lo que favorece mayor intercambio de sólidos entre la columna de agua y el sedimento. Con respecto a la saturación de oxígeno, las mediciones de la CAR en la quebrada, evidencian concentraciones superiores a 1.9 mg/L (CAR, 2009-2011). Con respecto al color se observan valores superiores a 20 UNPC, nivel máximo establecido por el decreto 1594 de 1984, en todos los muestreos, exceptuando el muestreo del 18 de noviembre en la que todos los valores fueron menores a 8 UNPC. En esta tabla no se presenta la alcalinidad de hidróxidos y carbonatos debido a que todos los resultados fueron cero. Tampoco se presenta la acidez mineral ni de sales hidrolizables por la misma razón.

-20

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 50 100 150 200 250

[Hg]

en

agu

a (µ

gH

g/L

)

Precipitación (mm/mes)

2009-2011Lineal (2009-2011)


A partir de los resultados de los análisis físico-químicos de mercurio en el agua, no se pudo establecer relaciones entre variables como el pH, sólidos suspendidos totales, concentración de sulfatos, entre otros, versus la concentración de mercurio en el agua, debido a que solo dos muestras presentaron concentraciones de mercurio detectables (0,25 y 1,8 µg/L). Las características fisicoquímicas el sedimento, se presentan en la Tabla 3-7, observándose un rango de pH entre 5,4 a 6,2, por lo que se podría esperar que el metilmercurio presente en esta matriz, se encuentre en las formas de CH3HgCl > CH3HgOH> libre CH3Hg+ (Marck C. & Derek G, 2004). De acuerdo a su contenido de Carbono orgánico, se espera una buena adsorción de mercurio lo que disminuiría la biodisponibilidad. Por otra parte, el alto contenido de arena del sedimento, permite el lavado del mercurio.

Tabla 3-7: Características físico-químicas del sedimento de la quebrada La Porquera

Parámetro Unidades Nacimiento Boc. 1 Asop. 1

Bocatoma 2 Asp 1 Bocatoma Asop.2

pH Unidades 5,7 5,4 5,8 6,2

CO %

4,13 8,21 7,87 2,25

N 0,36 0,71 0,68 0,19

Ca

meq/100g

1,29 4,55 8,52 3,4

K 0,1 0,35 0,1 0,07

Mg 0,21 0,91 0,59 0,49

Na 0,06 0,1 0,06 0,4

AI 0 2,89 0 0

CICE 1,66 8,8 9,27 4

CIC 23,8 42,9 40,5 16,3

P mg/Kg 10,8 21,2 73,8 33

Ar*

%

2 2 2 0

L** 10 26 14 7

A*** 88 72 84 93

Textura

A FA AF A * Arcilla, **Limos y ***Arena

3.3 Comportamiento del mercurio en el suelo de la cuenca de la quebrada La Porquera

Las características fisicoquímicas del suelo se presentan en la Tabla 3-8, observándose un pH de 4,8, por lo tanto se espera que el metilmercurio presente en estas matrices, se encuentre en las formas de CH3HgCl > CH3HgOH> libre CH3Hg+ (Marck C. & Derek G, 2004). Por otra parte, el contenido de hierro en el suelo, puede favorecer la reducción de mercurio inorgánico a elemental y posteriormente su evasión a la atmosfera (Marck C. & Derek G, 2004).


De acuerdo a los valores de referencia presentados en el anexo B, se puede señalar que el suelo presenta unos bajos contenidos de Magnesio y Calcio; a diferencia del N, P y K, los cuales presentan contenidos medios y altos de estos elementos. También se observa un bajo porcentaje de arcilla lo cual es proporcional al contenido de mercurio adsorbido en el suelo por este material. La CIC expresa la capacidad para retener y liberar iones positivos debido a su contenido de arcillas y materia orgánica. El contenido de Carbono de 11%, favorece la adsorción del mercurio en el suelo de la cuenca y el alto contenido de arenas (80%) beneficia la permeabilidad del mercurio a través del suelo, adicional a que permite la migración del Hg(0) a la atmosfera (Marck C. & Derek G, 2004). Tabla 3-8: Características físico-químicas del suelo de la cuenca de la quebrada La

Porquera.

Parámetro Unidades Suelo

pH unidades 4,8

CO %

11,7

N 1,01

Ca

meq/100g

1,11

K 0,24

Mg 0,18

Na 0,05

AI 3,73

CICE 5,32

CIC 50

P

mg/Kg

20,7

S ns

Cu 0,27

Fe 65,9

Mn 0,24

Zn 0,88

B 0,16

Ar*

%

1

L** 19

A*** 80

Textura AF

* Arcilla, **Limos y ***Arena

3.4 Propuesta conceptual sobre la dinámica del mercurio en la cuenca de la quebrada La Porquera

El modelo conceptual del comportamiento del mercurio en la cuenca de la quebrada La Porquera se encuentra soportado por 4 sub-modelos los cuales son dispersión atmosférica de mercurio, metilación, bioacumulación y biomagnificación, efectos socio económicos en los humanos y efectos en la salud de la flora y fauna de la región; los cuales se describen a continuación.


3.4.1 Sub-modelo de dispersión atmosférica de mercurio

Teniendo en cuenta las fuentes potenciales de mercurio que afectan a la cuenca de la quebrada La Porquera, las ladrilleras del parque minero Mochuelo, el Relleno Sanitario Doña Juana y la depositación global y local; siendo su principal medio de transporte la atmósfera, se presenta el proceso de dispersión atmosférica. El cual trae como resultado la generación de niveles de inmisión dentro la cuenca; adicionalmente la emisión de mercurio proveniente de estas fuentes y los procesos meteorológicos permite la depositación húmeda y seca de este contaminante. Lo anterior, genera un factor de riesgo a la salud del ser humano, la fauna y flora. Con las salidas del modelo LandGEM Version 3.02, se estimaron los niveles de emisión de mercurio total del RSDJ, desde el inicio de funcionamiento hasta la fecha proyectada para su cierre en el año 2016, de acuerdo al informe de SCS ENGINEERS (2007). En la Tabla 3-9, se presentan los niveles de emisión de Gas total del relleno sanitario (LFG), metano, el dióxido de carbono, mercurio total para el año 2011, obteniéndose como resultado una emisión de 1.022 g/año de mercurio total, es decir una concentración de 2,41 µg/m3 mercurio.En el anexo F se presenta el reporte de salida del modelo.

Tabla 3-9: Emisiones de gases en el RSDJ para 2011

Gases (Mg/año) (m3/año)

Gas Total del Relleno Sanitario (LFG) 527831,43 422662924

Metano 140989,445 211331462

Dioxido de Carbono 386841,986 211331462

Mercurio (Total) - HAP 0,00102273 0,12257225

En la Figura 3-7 se puede observar el estimativo del comportamiento de las emisiones de mercurio desde el inicio del funcionamiento y posterior clausura en el año 2016. Observándose un descenso en las emisiones las cuales culminarían para el año 2129, de acuerdo a este modelo y con las condiciones establecidas. Figura 3-7: Emisión de Mercurio Total desde la apertura del relleno sanitario Doña

Juana

0

0,0002

0,0004

0,0006

0,0008

0,001

0,0012

0,0014

1989 2004 2019 2034 2049 2064 2079 2094 2109 2124Em

isio

n d

e H

g T

ota

l (H

AP

) en

Mg

/añ

o

Año


En cuanto a la dispersión atmosférica de mercurio para el RSDJ, hallada a partir del modelo Screen View 3.5, se evidencia que los niveles son inferiores a los recomendados por EPA de 300 ng/m3, encontrándose que el pico se presenta a los 600 m y corresponde a 3,5 ng/m3 ( Figura 3-8).

Figura 3-8: Dispersión atmosférica del mercurio emitido por el RSDJ.

Con respecto a los niveles de inmisión de la ladrillera A, se puede observar que los niveles no superan los 300 ng/m3, encontrándose 0,123 ng/m3 a 400 m, es importante mencionar que la cuenca se encuentra a más de 5000 m de distancia por lo que se espera que el nivel de inmisión producto de la emisión, persista en niveles inferiores a lo recomendado por la EPA ( Figura 3-9). Figura 3-9: Nivel de inmisión de mercurio de acuerdo a la emisión de la ladrillera A

del parque Mochuelo

0,00E+00

5,00E-04

1,00E-03

1,50E-03

2,00E-03

2,50E-03

3,00E-03

3,50E-03

4,00E-03

4,50E-03

200. 400. 600. 800. 1000.1200.1400.1600.1800.2000.2200.2400.2600.2800.

Co

nce

ntr

ac

ión

(u

g/m

3)

Distancia (m)

0,00E+00

2,00E-05

4,00E-05

6,00E-05

8,00E-05

1,00E-04

1,20E-04

1,40E-04

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000

Co

nce

ntr

ac

ión

de H

g (

ug

/m3

)

Distancia (m)


De acuerdo a la información anterior, los niveles de inmisión que se esperan en la cuenca son inferiores a lo recomendado por EPA, lo anterior minimiza el riesgo de intoxicación por mercurio, aunque es importante mencionar que la presencia de síntomas de intoxicación crónica por mercurio, no solo depende de los niveles a los que se esté expuesto, sino también al tiempo de exposición y otra serie de factores propios del individuo expuesto. Por lo tanto, es importante que se realice un seguimiento adecuado a las personas que presentaron concentraciones de mercurio superior a lo sugerido por la OMS, para evitar la aparición de efectos en la salud de las personas. Por otra parte, dentro del presente sub-modelo, se considera que la exposición a estos niveles de inmisión podría ocasionar efectos en el bienestar de la flora y fauna de la cuenca de la quebrada La Porquera o repercutir en la actividad agropecuaria de la zona a largo plazo, por lo que se sugiere realizar un estudio ecológico que permita conocer o descartas estos efectos. Adicionalmente, el mercurio generado por estas fuentes puede depositarse de forma húmeda y seca, permitiendo el ingreso al ambiente, siendo un insumo para procesos de metilación y su posterior ingreso a la cadena trófica a través de procesos de bioacumulación y biomagnificación. Dichos procesos se estudiaran con mayor profundidad en los siguientes sub-modelos. En la Figura 3-10, se presenta el mapa conceptual del sub-modelo de dispersión atmosférica del mercurio, en donde se evidencia la influencia de los factores meteorológicos en la dispersión del mercurio en la cuenca. Posteriormente esta dispersión se puede ver reflejada en los niveles de inmisión o en la depositación húmeda y seca del mercurio en la cuenca. Lo anterior puede generar una serie de efectos en los humanos y en la flora y fauna perteneciente a la cuenca.

Figura 3-10: Sub- Modelo de dispersión atmosférica del mercurio

Factores meteorológicos Velocidad y dirección del viento Radiación solar Temperatura ambiental Estabilidad atmosférica Precipitación

Ladrilleras

Relleno Sanitario Doña

Juana

Depositación regional y

global

Hidrología, Topografía, Cobertura vegetal

Dispersión atmosférica de

mercurio

Nivel de inmisión de mercurio, producto de emisión de cada fuente

Drivers de otro modelo

Salidas intermedias

Salidas

Procesos microbiologicos

Flujo másico de Hg

(Total) por cada fuente Efectos Neurologicos

Trastornos en el desarrollo

Enfermedades cardiovasculares

Efectos en la salud humana

Efectos renales

Efectos Reproductivos

Efectos de desarrollo

Efectos hormonales

Efectos de salud en la flora y

fauna

Efectos de comportamiento

Enfermedades

Alteración del ADN

Efectos de salud en la Población

Reducción de la supervivencia

Reducción de la capacidad reproductiva

Depositación húmeda y

seca de mercurio en agua

y suelo

Exposición,

absorción,

distribución,

metabolimo,

excreción

3.4.2 Sub-modelo de metilación

El proceso de metilación reviste una gran importancia, debido a que la producción metilmercurio representa la introducción al ecosistema de uno de los compuestos más tóxicos de mercurio, así como implica el favorecimiento de la bioacumulación y posterior biomagnificación de esta sustancia. De acuerdo a los hallazgos de concentraciones de mercurio y metilmercurio en la cuenca, se propone un sub- modelo de metilación, en el cual también se incluye la demetilación del mercurio. Al evaluar la presencia de BSR y BFR, se encontró la presencia de bacterias acidofilas

(Fijadoras de Nitrogeno, BSR, BFR, entre otras) en el muestreo de temporada seca, pero

no en el de temporada de lluvias, lo cual se puede apreciar en las Foto 3-1 y

Foto 3-2, en donde los tubos de ensayo de la temporada seca presentan mayor turbidez.

Lo anterior es concordante a los procesos de resuspensión y arrastre de los sedimentos

en la temporada de lluvias, a diferencia de la temporada seca, lo cual genera una

disminución de la población bacteriana en estas matrices. La

Foto 3-3 presenta los resultados de las cajas de Petri, en donde se descarta la presencia de BSR y BFR, por ausencia de crecimiento bacteriano.

Foto 3-1: cultivos de bacterias acidofilas en temporada seca

Foto 3-2: cultivos de bacterias acidofilas en temporada de lluvia

Foto 3-3: Cultivos de BSR y BFR

Al analizar las condiciones de la cuenca y compararlos con los requerimientos de las BSR y BFR, se considera que es un resultado coherente, teniendo en cuenta que la saturación de oxigeno superior a 1,9 mg/L, el pH entre 5,6 a 6,8 y la pendiente de hasta 15%; dentro de la quebrada la Porquera, son condiciones contrarias a las que necesitan estos organismos. Por otra parte, la presencia de Escherichia coli en el agua, en concentraciones de 0 a 20 UFC/100 mL, favorecen la biometilación aerobia del mercurio dentro de la quebrada la Porquera, por lo que se propone como una vía de metilación para esta cuenca. Finalmente, al estudiar las condiciones necesarias para el favorecimiento de la metilación anaerobia, expuestas en la Tabla 1-2 y compararlos con el pH, la concentración de cloruros y el tipo de ambiente presente en la quebrada La Porquera, no se considera factible la metilación abiótica dentro de la cuenca de la quebrada La Porquera. Por lo tanto, se propone como vía de metilación para la cuenca de la quebrada La Porquera, la originada por bacterias aerobias como la E. Coli y se sugiere la realización de un estudio que permita confirmar esta teoría. Dentro de la Figura 3-11, se presenta el mapa conceptual del sub-modelo de metilación y demetilación, en el que se presenta las fuentes potenciales de mercurio, las cuales pueden emitirlo en forma de HgS, Hg(0), (CH3)2Hg, CH3Hg, Hg(II), Hg-óxidos, Hg-Cloruros, Hg-sulfatos. Con la información anterior, se propone dentro del sub-modelo, que el metilmercurio encontrado en el sedimento y suelo de la cuenca puede ser producto de emisión directa del mismo, sin necesidad de requerir una transformación. Dicha emisión se ve afectada por factores hidro-meteorológicos, como se describió en el sub-modelo anterior. Posteriormente se ilustra la formación de Hg(II) el cual sirve de insumo para metilación del mercurio. Por otra parte, se presenta la reducción de mercurio Hg (II) y la liberación a la atmosfera en forma de Hg(0). Dentro de este mapa se observa la metilación de tipo biótica aerobio, de acuerdo a lo concluido anteriormente; el metilmercurio formado puede sufrir procesos de degradación a mercurio inorgánico lo cual se puede dar de manera biótica o abiótica, una de las vías que se han estudiado es a través de microorganismos que presentan el operon mer B.

Figura 3-11: Metilación del mercurio inorgánico en la cuenca de la quebrada La Porquera

Hidrología y meteorología Tiempo de residencia Pendiente Altura sobre el nivel del mar Temperatura Caudal, lluvias, Velocidad del viento

Fuentes potenciales de Hg

Ladrilleras

Relleno Sanitario Doña Juana

Deposición regional y global

Hidrodinámica /Transporte Flujo Difusivo Flujo advectivo Flujo dispersivo Infiltración

Especies de Hg (En sedimento, suelo, agua y aire)

HgS

Hg(0)

CH3Hg y (CH3)2Hg

Hg(II) Hg-oxidos, Hg-Cloruros, Hg-sulfatos

Sedimentación

Oxígeno Disuelto

Habitat /Vegetación Plantas acuáticas, plantas terrestres Peces, vacas

Habitat/Vegetación Plantas acuaticas Zooplancton y Peces Plantas terrestres y vacas

Oxígeno disuelto

Propiedades del agua, sedimento y el suelo Carbono Orgánico (calidad y cantidad) Oxígeno disuelto Nutrientes Sedimentos suspendidos Iones mayores y metales traza Tamaño del grano Minerologia Comunidad microbiana

Formación de Hg(II) reactivo Disolución de HgS Complejación con carbono orgánico Oxidación de Hg(0) a Hg(II)

Perdida de Hg (II) reactivo Reducción de Hg (II) a Hg (0) Precipitación de HgS Amalgamación Sedimentación/ secuestración

Perdida de Hg (0) a atmosfera

Propiedades del agua, el sedimento y el suelo Carbono Orgánico (calidad y cantidad) Oxígeno disuelto Salinidad (complejación con Cl) Nutrientes Sedimentos suspendidos Iones mayores y metales traza Tamaño del grano Minerologia Comunidad microbiana

Carbono Orgánico

Particulado y

Disuelto

Calidad y Cantidad

Combustible en la

cadena alimenticia

Carbono Orgánico Particulado y Disuelto Calidad y Cantidad Combustible en la Cadena Alimenticia

Hg(II) reactivo en agua, sedimento y suelo

Metilación del Hg Metilación biótica aerobia

Degradación de MeHg Via oxidativa o reductiva Demetilación abiotica

CH3Hg disuelto

en sedimentos

CH3Hg en

agua

CH3Hg en poros

del agua en los

sedimentos

CH3Hg en

partículas en el

agua

CH3Hg en el

suelo

CH3Hg en poros

de agua del suelo


Salidas intermedias

Salidas Finales


Posibles fuentes de Hg

Mercurio Orgánico

3.4.3 Sub-modelo de bioacumulación y biomagnificación

De acuerdo a la información con la que se cuenta actualmente, dentro de la cuenca La Porquera se presentan niveles de mercurio total en agua, sedimento y suelo, metilmercurio en sedimento y suelo, y de acuerdo al sub-modelo de dispersión atmosférica de mercurio, se estimaron bajos niveles de inmisión de mercurio, lo cual se ilustra en la Figura 3-12. Dentro de los procesos de transporte de mercurio hacia la cuenca, se proponen la depositación húmeda y seca, la dispersión atmosférica y la escorrentía o el arrastre de partículas con contenido de mercurio, las cuales entran al ecosistema por la depositación en el agua, el suelo, en la parte superior de la planta o directamente por la respiración de aire con mercurio. Lo anterior genera una exposición a la biota del lugar y su posterior absorción, distribución, metabolismo, transformación y eliminación. Dentro de la exposición biótica al mercurio, se presentan factores que hacen más susceptibles a las especies que habitan la cuenca, tales como los atributos de la especie, tiempo de exposición y las características de la cadena alimenticia. Adicionalmente dependen de factores como características de la cadena alimenticia acuática, historia de la vida, cadena alimenticia terrestre y otro tipo de contaminantes. Teniendo en cuenta las actividades agropecuarias de la cuenca y el uso del agua para consumo humano, se proponen varias rutas de bioacumulación del mercurio en todos los eslabones de la cadena alimenticia. Tales como el consumo directo de agua. De acuerdo a la investigación de Hernández (2012), al evaluar el riesgo en la salud de la ruralidad de la localidad de Ciudad Bolívar, por ingesta de agua con contenidos de mercurio, de forma determinística, se arrojan valores promedio de Coeficiente de peligrosidad (HQ) de 0,23 a 0,75 lo que indica un riesgo bajo en la salud y al compararlo con los valores de HQ calculados de forma probabilística se observa que los valores se encuentran dentro del escenario mínimo, representando las condiciones más favorables en las que se puede encontrar la comunidad, dejando por fuera escenarios diferentes que podrían representar riesgo mayores. Por lo tanto, es una ruta que debe ser tenida en cuenta, aunque su riesgo para la salud sea bajo, en el momento de realizar investigaciones sobre efectos en la población que habita la cuenca de la quebrada La Porquera. Por otra parte y de acuerdo a la revisión de literatura del comportamiento del mercurio en la geosfera y las concentraciones de mercurio en el suelo, se propone como ruta de exposición a mercurio el consumo de alimentos cárnicos bovinos, teniendo en cuenta que el pasto tiene el potencial de bioacumular el mercurio del suelo o del aire y este podría subir de eslabón en la cadena alimenticia con el consumo de pasto por parte del ganado. Y teniendo en cuenta que los bovinos tienden a bioacumular el mercurio en su carne y vísceras, más no en su leche, se considera que mediante estos productos podría llegar al hombre. Esta ruta se propone a partir de la revisión de literatura, por lo tanto se recomienda realizar un estudio de bioacumulación y biomagnificación de mercurio en la cuenca, el cual tenga por objetivo determinar concentraciones de mercurio en pasto y productos bovinos de la región. Con respecto a los resultados de niveles de inmisión de mercurio, producto de las diferentes fuentes de exposición, teóricamente, se considera que las personas y los animales, podrían bioacumular mercurio a través de la respiración. Por lo tanto, se recomienda que se realice un estudio epidemiológico, que permita evaluar niveles de inmisión de mercurio reales en la cuenca y su asociación con la bioacumulación del mercurio en los seres vivos.

Figura 3-12: Bioacumulación y biomagnificación del mercurio en la cuenca de la quebrada La Porquera

Hidrología y meteorología Tiempo de residencia Pendiente Altura sobre el nivel del mar temperatura Caudal, lluvias, Velocidad del viento

Hidrodinámica /Transporte Flujo Difusivo Flujo de advectivo Flujo dispersivo Infiltración

Habitat /Vegetación Plantas acuáticas Peces Plantas terrestres y animales terrestres

Drivers de otro modelo Salidas intermedias


CH3Hg disuelto

en sedimentos

CH3Hg en

agua

CH3Hg en poros

del agua en los

sedimentos

CH3Hg en

partículas en el

agua

CH3Hg en el suelo CH3Hg en poros

de agua del suelo

CH3Hg y Hg (Total) en agua, aire,

sedimento y suelo

Propiedades del agua y el sedimento Carbono Orgánico (calidad y cantidad) Oxigeno disuelto Salinidad (complejación con Cl) Nutrientes Sedimentos suspendidos Iones mayores y metales traza Tamaño del grano Minerologia Comunidad microbiana

Oxígeno Disuelto

Carbono Orgánico Particulado y Disuelto Calidad y Cantidad Combustible en la Cadena Alimenticia

Base de la cadena alimenticia Fitoplancton Composición de especies Tasas de crecimiento densidad

Tiempo de exposición

Atributos de la especie Calidad Alimenticia y nivel trofico. Densidad de enlace Disponibilidad de la presa Biomagnificación/Eficiencia de la transferencia trofica Compartimentalización

Exposición Biotica al CH3Hg

y Hg (Total)

Otros Contaminantes Plaguicidas Metales Arsenico Coliformes

Historia de la vida Fecundidad Tasa de crecimiento Tasa de metabolismo Depuración Longitud del ciclo de la vida

Cadena alimenticia Acuática Disponibilidad y calidad del alimento. Transerencia de la dieta Transferencia materna

Cadena alimenticia Terrestre: Disponibilidad y calidad del alimento. Transerencia de la dieta Transferencia materna

Cadena alimenticia acuática Niveles tróficos:

1. Fitoplancton. 2. Zooplancton e invertebrados 3. Peces pequeños y anfibios

CH3Hg y Hg(Total) en la biota

Cadena alimenticia terrestre Niveles tróficos:

4. Plantas. 5. Herviboros (vacas y caballos) 6. Ser Humano

Otros: Absorción de Hg y CH3Hg mediante el contacto de aire o agua a los seres vivos (plantas, animales y hombre)

CH3Hg y Hg total

en el aireen

3.4.4 Sub-modelo efectos en la salud humana

De acuerdo a la caracterización social de la cuenca y los resultados de los sub-modelos anteriores, se tiene identificada la presencia de mercurio en la cuenca de la quebrada La Porquera, así como sus rutas potenciales de entradas a los seres humanos. Dicha exposición a mercurio, se refleja en las concentraciones de mercurio en sangre cabello y orina (biomarcadores de exposición) del estudio epidemiológico realizado por el Hospital Vista Hermosa en el año 2010. Partiendo de la información anterior, se plantea un sub- modelo de efectos en la salud humana, como se presenta en la Figura 3-13, el cual cuenta con las mismas rutas de exposición a mercurio, discutidas en el sub-modelo de bioacumulación y biomagnificación, las cuales se afectan por el tipo de dieta de la persona y el tiempo de permanencia dentro de la cuenca, lo anterior debido a que permitiría una mayor exposición a este contaminante. Por otra parte la sensibilidad humana, dada por la edad, el peso y la condición nutricional modifican la respuesta del hombre a la exposición del mercurio, siendo más vulnerables los grupos etarios extremos (sobre todo los que se encuentran en etapa de desarrollo), el peso y las personas con mala condición física (como las que presentan enfermedades de base). Lo anterior genera un mayor riesgo de presentar efectos neurológicos, trastornos en el desarrollo, enfermedades cardiovasculares y renales, o de complicación de estos efectos. Teniendo en cuenta los resultados de los biomarcadores de exposición de 2010, se recomienda realizar seguimiento a estas personas, con el fin de evaluar sus concentraciones de mercurio a través del tiempo y evaluar presencia de síntomas de intoxicación crónica por mercurio.

A partir de los resultados de los sub-modelos de bioacumulación y bioamagnificación y efectos en la salud humana, no se evidencia presencia de síntomas de intoxicación por mercurio a pesar de encontrarse concentraciones de mercurio en agua, sedimento, suelo y los biomarcadores de exposición (sangre, orina y cabello), lo cual no indica una ausencia de un riesgo a la salud humana, si no por el contrario genera la necesidad de que se haga un seguimiento a esta situación con el fin de evitar una intoxicación crónica por mercurio.

Figura 3-13: Efectos del mercurio en la salud humana


Salidas intermedias

Salidas finales


Dieta Consumo de agua de los acueductos ASP I y II o directamente de la quebrada la Porquera. Consumo de alimentos cultivados o producidos con insumos de la zona (leche, carne, huevos, entre otros) en la zona.

Frecuencia del consumo Tamaño de la porción Concentración de CH3Hg y Hg(Total)

Inhalación de CH3Hg y Hg(Total)

en el aire de inmisión.

Exposición Humana a

CH3Hg y Hg (Total)




CH3Hg y Hg (Total) en la biota



Otros: Absorción de Hg y CH3Hg mediante el ingreso de aire o agua a los seres vivos (plantas, animales y hombre)

Caracteristicas Humanas Edad (estadios de la vida, incluyendo fetos) Peso Condición fisiologica

Sensibilidad humana a

CH3Hg y Hg(Total)

Efectos Neurológicos

Trastornos en el desarrollo

Enfermedades cardiovasculares

Efectos de salud en los humanos

Efectos renales

3.4.5 Efectos en la flora y fauna

Las rutas de exposición a mercurio para la flora y fauna son las mismas que para el sub-modelo de efectos en salud humana. La aparición de efectos o síntomas en cada especie, va a depender de la sensibilidad de la especie y el individuo (edad, peso, condición fisiológica y género), dependiendo de estos factores y el grado de exposición, se pueden presentar síntomas de intoxicación crónica de tipo: reproductivo, del desarrollo, hormonales, de comportamiento, enfermedades y alteraciones del ADN, lo cual puede llevar a disminución de la población de flora y fauna, y perdida biodiversidad (Alpers , y otros, 2008). Este sub-modelo, se realizó partiendo de la revisión bibliográfica, debido a que no hay información disponible de este aspecto para la cuenca de la quebrada La Porquera.

Figura 3-14: Sub-modelo de Efectos en Flora y Fauna


Salidas intermedias

Salidas finales





CH3Hg y Hg (Total) en la biota



Otros: Absorción de Hg y CH3Hg mediante el ingreso de aire o agua a los seres vivos (plantas, animales y hombre)

Caracteristicas flora y fauna Especie Edad (estadios de la vida, incluyendo fetos) Peso Condición fisiológica Genero

Sensibilidad de la flora y la

fauna al CH3Hg y Hg (Total) Efectos Reproductivos

Efectos de desarrollo

Efectos hormonales

Efectos de salud en la flora y fauna

Efectos de comportamiento

Enfermedades

Alteración del ADN

Modelos específicos en especies

Efectos de salud en la Población

Reducción de la supervivencia

Reducción de la capacidad reproductiva

A partir de los resultados de la caracterización socio- ecológica, del comportamiento del mercurio en el suelo y de los sub-modelos descritos anteriormente, se consolido el siguiente modelo conceptual que se presenta en la Figura 3-15, el cual parte de las fuentes potenciales de mercurio, las cuales emiten mercurio a la atmosfera, geosfera e hidrosfera. Dentro de cada compartimento ambiental existen una serie de factores que pueden modificar o afectar a este mercurio, como son los factores meteorológicos; topográficos; hidrográficos; físicos, químicos y microbiológicos de las matrices agua, sedimento suelo y aire.

Posteriormente el modelo presenta unos procesos que movilizan, transforman y generan unos efectos en la cuenca, los cuales son denominados sub-modelos, dentro de estos intervienen unos subproductos o salidas intermedias del modelo, las cuales son básicamente las concentraciones de mercurio total y metilmercurio en agua, sedimentos, suelo, aire, flora, fauna y los humanos; evidenciadas en cada sub-modelo, con excepción de las concentraciones de mercurio en flora y fauna, debido a que actualmente no se cuenta con esta información dentro de la cuenca.

Por último, se presentan unos efectos en el modelo o salidas del mismo, tales como las liberaciones de mercurio por fuera de la cuenca, a través del aire, el agua y los productos agrícolas cultivados en la zona. En cuanto a este último es necesario que se realicen investigaciones que permitan confirmar o descartar concentraciones de mercurio en estos productos. Adicionalmente se ilustran los efectos en la salud de humanos, flora y fauna; de acuerdo a la información presentada en esta tesis, no hay evidencia que permita identificar estos efectos, incluso las personas que presentaron concentraciones altas de mercurio, no reflejan ningún síntoma asociado a la intoxicación crónica con mercurio. Lo anterior no excluye la posibilidad de que en un futuro se puedan presentar síntomas de intoxicación por este metal.

Figura 3-15: Modelo conceptual del comportamiento del mercurio en la cuenca de la quebrada La Porquera

Especies y concentración de Hg en agua y sedimento: Hg(II) Hg(0) CH3Hg y (CH3)2Hg

Propiedades del sedimento

Redox (Fe-S)

Mineralogía

Tamaño del grano


Propiedades del Agua: Redox (Fe y S) pH Solidoss suspendidos Iones mayores y metales traza

Fuentes potenciales: RSDJ Ladrilleras Deposición Regional y

Local

Especies y concentración de Hg en el aire: Hg(p) MGR CH

3Hg y (CH

3)

2Hg

Topografía:

Pendientes

Altura

Meteorología: Precipitación Velocidad y dirección del viento Temperatura aire

Especies y concentración de Hg: Hg (II) Hg (0) CH

3Hg y (CH

3)

2Hg

Cobertura vegetal Cultivos (papas, habas y fresas) Bosque subparamo y matorrales Pastos Sin cobertura

Propiedades del suelo

Redox (Fe-S)

Mineralogía

Tamaño del grano


Metilación en agua,

sedimento y suelo

[MGT] en el Aire

Hg en Agua, en sedimento y suelo. CH3Hg en agua, sedimento y suelo

Salidas del Hg y CH3Hg a

otras áreas por: Aire, agua y

productos de los cultivos de

papa, habas y fresas

Efectos en los humanos

Efectos en la fauna y flora M

od

elo

de

dis

pe

rsió

n a

tmo

sfé

rica

de

me

rcu

rio

Hg y CH3Hg

en flora y

fauna

(HgTotal) en seres

humanos

Bio

acu

mu

laci

ón

y

Bio

mag

nif

icac

ión

Salud flora y fauna

Metilación

Factores

(Drivers) Procesos

Efectos

Parámetros físicos Dispersión-advección Sedimentación

Resuspensión Fotolisis

Caudal

Posibles fuentes de Hg

Drivers del Hg en la hidrosfera

Salidas intermedias Drivers del Hg en la geosfera

Salidas

Drivers del Hg en la atmósfera

Submodelo 2

Submodelo 5

Su

bm

od

elo

3

Su

bm

od

elo

1

4. Conclusiones y recomendaciones

4.1 Conclusiones

El modelo conceptual formulado en esta investigación, permite integrar las características socioecológicas de la cuenca con los factores, procesos y efectos potencialmente asociados al comportamiento del mercurio en la cuenca de la quebrada La Porquera, integrando los compartimentos ambientales atmosfera, hidrosfera y geosfera, lo cual permite abordar la problemática desde una visión holística y podrá ser útil como insumo en la generación de medidas de intervención para el control del riesgo inherente a la exposición de mercurio en esta cuenca. Este modelo conceptual constituye un aporte al conocimiento de la problemática del mercurio en un escenario diferente al de la minería del oro, en el cual se concentran la mayoría de investigaciones a nivel nacional. El escenario objeto de estudio revela además una problemática que podría afectar a la población ubicada en inmediaciones de áreas periurbanas en las que se desarrollan actividades potencialmente generadoras de mercurio y otros metales. Se destaca el hallazgo relacionado con la ausencia de bacterias sulfo y ferro reductoras y la presencia de metilmercurio en suelos y sedimentos, lo cual podría indicar que el origen del mercurio es de carácter organico o debido a la metilación biótica aerobia.

4.2 Recomendaciones

El modelo conceptual del comportamiento del mercurio en la cuenca de la quebrada La Porquera, podría ser adaptado a otras cuencas que presenten problemas de contaminación de mercurio independientemente de que se hayan identificado las fuentes potenciales de emisión de mercurio, dado que en esta tesis se ofrecen los elementos para su identificación. Se recomienda continuar los estudios de caracterización social y ecológica de la cuenca con el fin de complementar la información en los diferentes compartimentos del ciclo biogeoquímico del mercurio, su toxicocinetica y toxicodinamia, y de esta manera mejorar tanto el conocimiento como el proceso de toma de deicisiones para la minimización de los riesgos.

A. Anexo: Métodos e insumos para la caracterización socio- ecológica de la cuenca

En la tabla A-1 se presentan los documentos utilizados para la caracterización de la cuenca.

Tabla A-4-1: Documentos utilizados en la caracterización socio-ecológica de la cuenca de la quebrada La Porquera (POMCA, CAR, DAMA, EAAB, (UT RESTAURAR, DAMA, 2003))

Uso Cant. Descripción

Precipitación 20 Doña Juana

La Picota

Pasquilla

Sta María de Usme

Juan Rey

Cazucá

Tunal

Vitelma

Santa Lucía

Fontibón

Quiba

Olarte

Regadera

Usme

Pte. Aranda

Kennedy

Sony

Evaporación 1 Doña Juana

Temperatura 8 Cazucá

Fontibón

Pte. Aranda

Tunal

Usme

Vitelma

Doña Juana

Cartografía 5 Bogotá 63559

Bogotá (Año 2009)

Mapa de Vientos y rosa de vientos

2011

10 Doña Juana

Pte. Aranda

Cazucá

Kennedy

Tunal


Uso Cant. Descripción

Usme

Sony

Fontibón

Bosque

Vitelma

Caracterización Biótica

4 Bogotá 63559

Bogotá 2009

Fortalecimiento a proyectos de mitigación del impacto ambiental negativo en áreas ambientales estratégicas y/o deterioradas de la localidad de Ciudad Bolívar.

Caracterización Quebrada

1 Expediente de acueducto Asoporquera

Mod de dispersión atmosférico

1 Informes de Muestreos isocinéticos de las ladrilleras del sector Mochuelo

PARÁMETROS FISICOQUÍMICOS Y MICROBIOLÓGICOS ANALIZADOS EN EL AGUA

Los análisis fisicoquímicos y microbiológicos de agua, fueron realizados en el laboratorio de Ingeniería Ambiental de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional, exceptuando el de Carbono Orgánico Total, el cual se realizó en el laboratorio del Grupo de Diagnóstico y Control de la Contaminación GDCON de la Universidad de Antioquia, de acuerdo a lo establecido en los “Métodos normalizados para el análisis de aguas potables y residuales”. En la Tabla A-4-2, se listan los parámetros medidos, su respectiva unidad y método.

Tabla A-4-2: Parámetros analizados Parámetro Unidad Método de análisis

Ag

ua

Turbiedad UNT Nefelométrico

Color verdadero UNPC Comp Visual

pH Unidades Potenciometria

Conductividad especifica µmhos/cm 25°C Electrométrico

Alcalinidad total mg/L CaCO3 Titulación

Alcalinidad hidróxidos mg/L CaCO3 Titulación

Alcalinidad carbonatos mg/L CaCO3 Titulación

Alcalinidad bicarbonatos mg/L CaCO3 Titulación

Acidez total mg/L CaCO3 Titulación

Acidez mineral mg/L CaCO3 Titulación

Acidez sales hidrolizables mg/L CaCO3 Titulación

CO2 libre mg/L CaCO3 Titulación

Dureza total mg/L CaCO3 Cálculo

Dureza carbonacea mg/L CaCO3 Cálculo

Dureza no carbonacea mg/L CaCO3 Titulación

Calcio mg/L CaCO3 Cálculo

Magnesio por titulación mg/L Fe3+

Espectrofotométrico

Hierro por colorimetría mg/L Mn+7


Manganeso por colorimetría mg/L N-NH

4+ Espectrofotométrico

Amonio por colorimetría mg/L N-NO

2- Espectrofotométrico

Nitritos mg/L N-NO

3- Espectrofotométrico

A. Anexo: Análisis físico- químicos y microbiológicos de agua, sedimento y suelo

85

Parámetro Unidad Método de análisis

Nitratos por colorimetría mg/L Cl- Colorimetría

Cloruros mg/L SO4= Espectrofotométrico

Sulfatos mg/L-PO4-3


Ortofosfatos mg/L Espectrofotométrico

Sólidos totales mg/L Gravimetría

Sólidos suspendidos totales UFC/100 mL Gravimetría

Coliformes totales UFC/100 mL Filtración membrana

E. coli mg/L Filtración por membrana

Mercurio µg/L Absorción atómica

COT mg C/L SM 5310

Se

dim

en

to y

su

elo

pH Unidades de pH Potenciometrica

Carbono orgánico oxidable (CO) % Walkley- Black. Colorimétrica

Nitrógeno Total % Estimado a partir del CO (factor empleado: 0,0962)

Ca, K, Mg, Na: Bases intercambiables

meq/100 g Extracción con acetato de NH4 1M pH 7. Absorción atómica

Acidez Intercambiable meq/100 g Extracción con KCl 1M.Volumetrica

Fosforo disponible mg/kg Bray II. Colorimetrico

Boro mg/Kg Extracción con fosfato monocálcico. Colorimétrica

Arcilla (Ar), limo (L), arena (A) % Bouyoucos-Densímetro

Textura Triangulo de clasificación textural USDA

Mercurio µg/L Absorción atómica

Metil mercurio ng/L Cromatografía de gases con detección de captura de electrones

Identificación de Bacterias Sulfo Reductoras y Ferroreductoras

Presencia/ ausencia

Estándar Métodos 9240 D

En la Tabla A-3 se presentan los niveles de referencia para elementos mayores en suelo

Tabla A-3: Niveles de referencia de elementos mayores en el suelo.

Elemento Clima Alto Medio Bajo

N

Frío >0.50 0.25-0.50 <0.25

Medio >0.25 0.15-0.25 <0.15

Cálido >0.20 0.10-0.20 <0.10

P NA >40 20-40 <20

K NA >0.35 0.15-0.35 <0.15

Ca NA >6 3.0-6.0 <3

Mg NA >2.5 1.5-2.5 <1.5 NA: No Aplica


METODOLOGÍA PARA EL ANÁLISIS DE MERCURIO EN AGUA

El análisis de mercurio en agua se realizó en el Laboratorio de Aguas de la Universidad de Córdoba, mediante el método de absorción atómica con vapor frío adaptado de la USEPA (1994), previamente validado en el laboratorio con el siguiente procedimiento de digestión y análisis: Transferir 50 mL de la muestra a un Erlenmeyer de reacción de 100 mL (previamente

lavado con una solución 1:1 de HNO3 y enjuagados con agua desionizada). Si se presume que la muestra contiene una concentración alta de mercurio, repetir la determinación con una alícuota de menor volumen.

Enfriar en un baño de hielo y adicionar 5.0 mL de una mezcla ácida 7:3 H2SO4:HNO3 al Erlenmeyer de reacción.

Adicionar luego 3.0 mL de KMnO4 al 5% agitando continuamente, si es necesario adicionar más solución hasta que persista el color del KMnO4.

Adicionar 2.0 mL de solución de K2S2O8 al 5 %. Colocar una lámina de papel aluminio y calentar en un baño de agua termostático a

950 C durante 2 horas. Enfriar la muestra hasta la temperatura ambiente. Si es necesario, aforar hasta un volumen de 50 mL con agua desionizada. Hacer la determinación del Hg utilizando el mismo procedimiento descrito en muestras

de sedimentos, previa adición de la solución de hidroxilamina para reducir el exceso de KMnO4.

Las muestras fueron analizadas por triplicado y la concentración fue reportada como μg Hg /L.

METODOLOGÍA PARA ANÁLISIS DE MERCURIO TOTAL EN EL SUELO

Antes de llevarse al laboratorio de aguas de la Universidad de Córdoba, la muestra recibió un pretratamiento en el laboratorio de ingeniería ambiental de la UNAL, el cual consistía en: Secar el sedimento o suelo al aire libre. Tamizaje con un tamiz de 100 Maceración utilizando un mortero. El análisis de Hg total en sedimentos y suelos se realizó utilizando el método de absorción atómica con vapor frío adaptado de Sadiq et al. (1991) y USEPA (1998), previamente validado en el laboratorio con el siguiente procedimiento de digestión y análisis:

Pesar 0.5 g de muestra en un Erlenmeyer de reacción previamente lavados con una solución 1:1 de HNO3, enjuagados con agua desionizada y totalmente secos.

Adicionar 5.0 mL de agua desionizada y colocar el reactor en un baño de hielo, y agregar cuidadosamente 10.0 mL de una mezcla ácida 7:3 de H2SO4 – HNO3.

Agregar 5.0 mL de una solución de KMnO4 al 5% y agitar. Adicionar 3.0 mL de persulfato de potasio (K2S2O8) al 5%. Colocar una lámina de papel aluminio a cada erlenmeyer y calentar en un baño de

agua termostatado a 95 ºC por 3 horas. Suspender el calentamiento, enfriar y verificar si el color violeta del KMnO4 persiste

en las muestras, si nos así, adicionar 3.0 mL de la solución de KMnO4 y volver a colocar en el baño de agua a 95 ºC por 30 minutos.


87

Enfriar y aforar hasta 50.0 mL con agua desionizada. Adicionar 3.0 mL de solución de clorhidrato de hidroxilamina al 1.5% y agitar.

Después de esta adición la muestra se volverá incolora aproximadamente en 20 segundos, de lo contrario adicionar más solución hasta obtener una solución incolora.

PROTOCOLO PARA EL AISLAMIENTO E IDENTIFICACIÓN DE BACTERIAS

SULFOREDUCTORAS

Aislamiento Primario

Para identificar la presencia de grupos funcionales de bacterias con capacidad sulfato reductora, como prueba presuntiva se realiza el montaje de columnas de winogradsky, las cuales se enriquecen con nutrientes que proporcionen una fuente de SO4

+2 Fe+3. Dicho montaje se realizó en el laboratorio de ingeniería ambiental, a través del siguiente procedimiento:

Pesar 100g de lodo a evaluar (una mezcla de los cuatro lodos que se extrajeron para el análisis)

Adicionar fuente de celulosa al lodo, mediante la incorporación de pequeños trozos de papel periódico.

Adicionar solución de FeSO4 5 ml, NH4Cl 1 ml, CaCl2 1 ml, generando una presión de selección en los grupos funcionales bacterianos de interés

Homogenizar los lodos y llevarlos a una probeta de 500 ml, ocupando la tercera parte de la misma

Completar la columna con agua cruda de una fuente superficial, en este caso de la quebrada.

El agua que ocupa las dos terceras partes de la columna debe dejarse sedimentar hasta que tenga un aspecto claro y permita observar las paredes de la probeta

Instalar las columnas con fuente de luz abundante y evaluarlas por 3 meses, con el fin de realizar el seguimiento de la maduración de la columna y la posterior aparición del grupo funcional específico objeto de este estudio, como se muestra en la Foto A-1 y Foto A-2.


Foto A-1: Columna en etapa inicial.

Foto A-2: Columna en etapa final

Aislamiento Secundario

La evaluación individual de los lodos se realiza haciendo un inóculo de la muestra en diferentes medios de cultivos que permiten reconocer y aislar las bacterias sulforeductoras para ello se prepararon los siguientes medios de cultivo.

Medio de cultivo 9K para el mantenimiento de bacterias acidófilas (Estándar Métodos 9240 D)8:

8 Estos componentes están expresados por litro de cultivo preparado

El agua que

se utiliza para

completar la

columna debe

dejarse

sedimentar

durante una o

dos horas

Lodo a evaluar

con fuentes

adicionales de

nutrientes

Columna madura

después de tres

meses de estabilización

Se observan ciertas características especiales en el lodo como cambios de color y crecimiento filamentoso


89

1. FeSO4*7H2O 44.22 g 2. (NH4)2SO4 3.0 g 3. KCl 0.1 g 4. K2HPO4 0.5 g 5. MgSO4*H2O 0.5 g 6. Ca(NO3)2*4H2O 0,01 g

Se disuelve FeSO4*7H2O en aproximadamente 200 ml de agua destilada y se ajusta el pH a 2 con H2SO4, los componentes adicionales se disuelven todos en 800 ml de agua destilada y se ajusta el pH a 2.5, se completa. Esterilizar por filtración o en autoclave a 121°C por 25 minutos. Las soluciones y componer el medio mezclando las dos soluciones.

Medio Postagte C modificado, para el aislamiento de sulforeductoras16

1. KH2PO4 0,5 g 2. Na2SO4 4,5 g 3. NHCl4 1 g 4. MgSO4*7H2O 0,06 g 5. CaCl2 0,06 g 6. Citrato de Sodio 0,3 g 7. FeSO4*7H2O 0,004 g 8. Extracto de Levadura 1 g

El pH del medio debe ajustarse de 3 a 4, esterilizar por filtración.

Medio FeTSB para aislamiento de Thiobacillus ferroxidans (Estándar Métodos 9240 D) 16

1. FeSO4*7H2O 40 g 2. (NH4)SO4 1,8 g 3. MgSO4*7H2O 0,7 g 4. Triptona de soya 0,35 g 5. Agar 14 g

Se disuelve FeSO4*7H2O en aproximadamente 300 ml de agua destilada y se ajusta el pH entre 2 y 3 con H2SO4, los componentes adicionales se disuelven todos en 700 ml de agua destilada; garantizándose la dilución de cada compuesto por completo antes de adicionar el siguiente, posteriormente se debe esterilizar por filtración las soluciones y componer el medio mezclando las dos soluciones.

Para realizar el inóculo de las muestras, se realiza una extracción del suelo en agua,

donde se pesa gramo de lodo y se suspende en 100 ml de agua, dejando a 120

rpm de agitación constante durante 48 horas. Luego de este tiempo de extracción

se procede a trabajar con los extractos, inoculando en el medio 9k y Postage C

realizado la modificación en una atmosfera anaeróbica estricta con inyección de

CO2. La incubación de las muestras se hace a 28°C ± 2°C durante 72 a 96 horas

(foto A-3).


Foto A-3: Incubación con atmosfera anaerobia

B. Anexo: Sub-modelo de dispersión atmosférico

La tabla B-1, fue utilizada para estimar la emisión de mercurio en el Relleno Sanitario Doña Juana, utilizándola como insumo para la estimación de la emisión de mercurio

Tabla B-1: Disposición de residuos en el Relleno Sanitario Doña Juana

Año Residuos

Mg/Año

1989 725.000

1990 1.346.000

1991 1.386.000

1992 1.428.000

1993 1.470.800

1994 1.514.900

1995 1.560.300

1996 1.607.100

1997 1.655.300

1998 1.705.000

1999 1.756.200

2000 1.808.900

2001 1.863.000

2002 1.919.100

2003 1.976.700

2004 2.036.000

2005 2.097.100

2006 2.160.000

2007 2.160.000

2008 2.160.000

2009 2.160.000

2010 2.160.000

2011 2.144.000


En el modelo de dispersión atmosférico para la ladrillera A, se escogio como tipo de terreno complejo, lo cual permitio ingresar información topografica de la zona, la cual se obtuvo a través del programa Arcgis, utilizando las curvas de nivel y la herramienta de medición, en la tabla B-2 se presenta los datos obtenidos y utilizados en el modelo Screen View 3.5.0.

Tabla B-2: Valores topográficos respecto a la ladrillera A

Altura (m) Distancia (m)

32. 400.

74. 800.

168. 1200.

261. 1600.

262. 2000.

295. 2400.

342. 2800.

360. 3200.

388. 3600.

398. 4000.

382. 4400.

C. Anexo: Resultados de los análisis físico-químicos y caudales de la cuenca quebrada La Porquera

Tabla C-1: Caudales registrados en el Nacimiento y la Boc. I de Aspoporquera I

Fecha Puntos de muestreo V (L) T1 T2 T3 FC Q(L/s)

8 de sep de 2012

Nacimiento 1 39 42 42,2 1,2 0,02922078

Bocatoma I Asp II 9 3 2,52 3,24 1,1 3,39041096

17 de sep de 2012

Nacimiento 1 40 38,3 39,6 1,1 0,02798982

Bocatoma I Asp II 9 2,64 2,3 2,5 1,1 3,99193548

8 de nov de 2012

Nacimiento 1 4,7 4,4 5 1,15 0,24468085

Bocatoma I Asp II 9 2,45 2,58 2,63 1,2 4,22976501

15 de nov de 2012

Nacimiento 1 3,92 3,99 4,01 1,1 0,27684564

Bocatoma I Asp II 9 1,9 1,8 2,1 1,1 5,12068966

18 de nov de 2012

Nacimiento 1 3,8 3,62 3,75 1,2 0,32229185

Bocatoma I Asp II 9 1,6 1,8 2 1,2 6

Tabla C-2: Caudales registrados en la Bocatoma Asoporquera II

P1 (cm)

P2 (cm)

P3 (cm)

Pm (m)

Ancho 1(cm)

Ancho 2(cm)

Area Total (m

2) X T1 T2 T3

Vm (m/s)

Q (L/s)

9 12 11 0,1067 11 20 0,03307

1,5 6 6,7 7 0,22939 8,87862

13,2 14,5 16,5 0,1473 18 20 0,05599

11 12,8 11,5 0,1177 13 10 0,02706

9 12,5 11,4 0,1097 12 20 0,03509

1,5 6 6 6,5 0,24359 10,6316

13 15 16,7 0,149 17 20 0,05513

14 13 12,4 0,1313 21 10 0,04071

2,2 4,3 6,5 0,0433 12 20 0,01387

1,5 5 4,7 4,5 0,3174 5,67609

7,5 4,5 6,5 0,0617 18 20 0,02343

3,5 5 9 0,0583 18 10 0,01633

13,3 14,5 9 0,1227 17 20 0,04539

1,5 5 4,7 5,4 0,29898 14,4092

10 13 12,5 0,1183 12 20 0,03787

13 17 16 0,1533 20 20 0,06133

16 13 17 0,1533 17 20 0,05673

1,5 5,6 4,7 4,5 0,30678 18,0489

10 13 18 0,1367 18 20 0,05193

18 19 18 0,1833 17 20 0,06783


Tabla C-3: Caudales registrados en la quebrada La Porquera por la CAR (2009-2011)

FECHA Descripción Q (L/s)

17/06/2009 100 m abajo del Nac. 5,7

17/06/2009 200 m abajo del Nac. 6,8

17/06/2009 Afluente 1 8,5

17/06/2009 Afluente 2 2,4

17/06/2009 Bocatoma I Asp. II 11,1

17/06/2009 Antes Bocatoma Asp. I 1,2

09/11/2009 100 m abajo del Nac. 1,6



17/11/2009 100 m abajo del Nac. 1,8



23/11/2009 100 m abajo del Nac. 2,5



27/11/2009 100 m abajo del Nac. 3,4

27/11/2009 Antes Bocatoma Asp. I 2

30/11/2009 100 m abajo del Nac. 2



07/12/2009 100 m abajo del Nac. 1,89


14/12/2009 100 m abajo del Nac. 0,8

14/12/2009 Bocatoma I Asp. II 5


05/01/2010 100 m abajo del Nac. 1,93



18/01/2010 100 m abajo del Nac. 1,7


18/01/2010 Boc Asp I 3,5

25/01/2010 100 m abajo del Nac. 1,32


25/01/2010 Boc Asp I 2,67

09/02/2010 100 m abajo del Nac. 1,6


09/02/2010 Boc Asp I 3,1

19/02/2010 100 m abajo del Nac. 1,7


19/02/2010 Boc Asp I 3,1

12/03/2010 100 m abajo del Nac. 2,38


12/03/2010 Boc Asp I 3,63

28/07/2010 100 m abajo del Nac. 7,14

28/07/2010 200 m abajo del Nac. 10,2

28/07/2010 Afluente 1 13,8

28/07/2010 Afluente 2 3,8

28/07/2010 Afluente 2 2,38



24/08/2010 100 m abajo del Nac. 2,3

24/08/2010 200 m abajo del Nac. 3,8

24/08/2010 Afluente 1 4

24/08/2010 Afluente 2 1,3

24/08/2010 Afluente 2 0,8


31/08/2010 100 m abajo del Nac. 1,3

31/08/2010 Afluente 2 2,4

31/08/2010 Afluente 2 1,4

28/10/2010 100 m abajo del Nac. 3,17

28/10/2010 200 m abajo del Nac. 2,31

28/10/2010 Afluente 1 4,46

28/10/2010 Afluente 2 2,17

28/10/2010 Afluente 2 1,25




Porquera

95

Tabla C-4: Concentración de Mercurio en Agua y sedimento lo en época seca y de lluvias.

Punto Época Seca Época de Lluvias


[Hg]agu

a

µgHg/L

[Hg]sed

ngHg/Kg

[Hg]agu

a

µgHg/L

[Hg]sed

ngHg/kg

[Hg]agu

a

µgHg/L

[Hg]sed

ngHg/kg

[Hg]agu

a

ngHg/L

[Hg]sed

mgHg/kg

[Hg]agu

a

µgHg/L

[Hg]sed

ngHg/kg

Nacimiento <0,14 132.1 <0,14 152 0,25 148.9 <0,14 73.1 <0,14 72.4

Boc I ASPII 1,80 64.1 <0,14 24.3 <0,14 62.5 <0,14 21.5 <0,14 14.6

Boc II ASP II

<0,14 92.5 <0,14 78.7 <0,14 90.5 <0,14 53.1 <0,14 33.7

Boc ASP I <0,14

54.5

<0,14

87.3

<0,14

81.3

<0,14

42.2

<0,14

71.5

Tabla C-5: Resultados de los análisis fisicoquímicos de agua

Parámetro Unidades


Pun 1 Pun 6 Pun 7 Pun 9 Puno 1 Pun 6 Pun 7 Pun 9 Pun 1 Pun 6 Pun 7 Pun 9 Pun 1 Pun 6 Pun 7 Pun 9 Pun 1 Pun 6 Pun 7 Pun 9

Turbiedad UNT 128 0,9 2,5 4,3 171 2,1 3,6 6,4 4,3 1,4 1,3 3,5 3,1 2,8 3,5 3 3,7 2,5 3 17,9

Color verdadero UNPC 150 25 25 20 150 35 30 25 75 30 30 30 80 40 40 40 2,5 4 4 7,5

pH Unidades 6 6,4 6,7 6,6 6,6 6,4 6,6 6,7 5,6 6,3 6,6 6,5 5,9 6,4 6,4 6 6,5 6,7 6,7 6,8

Conduc. esp µmhos/cm 25°C 30,2 11 11 17,3 22,9 10,7 11 17 34,2 13,8 13,7 18,6 32,5 17,9 17,9 24,5 26 19,4 19,4 35,4

Alcalinidad total mg/L CaCO3 10 6 10 4 6 6 4 10 6 6 10 13 6 8 8 10 57 8 8 8

Alcali.bicarbonatos mg/L CaCO3 10 6 10 4 6 6 4 10 6 6 10 13 6 8 8 10 17 8 8 8

Acidez ttal mg/L CaCO3 10 8 10 6 8 6 10 12 2 2 2 2 2 2 2 2 2 4 4 12

CO2 libre mg/L CaCO3 4 3,5 4 2,6 3,5 2,6 4 4,8 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 1,9 0,9 0,9 1 2 2 5

Dureza total mg/L CaCO3 12 10 12 14 14 16 14 12 112 70 136 74 122 156 90 104 150 116 76 46

Dureza carbonacea mg/L CaCO3 10 6 10 4 6 6 4 10 6 6 10 13 6 8 8 10 17 8 8 8

Dureza no carbón. mg/L CaCO3 2 4 2 10 8 10 10 2 106 64 126 61 116 148 82 94 133 108 68 38

Calcio mg/L CaCO3 8 6 8 10 8 6 8 8 26 8 8 12 28 20 16 14 12 12 8 10

Mg por titulación mg/L Mg 4 4 4 4 6 10 6 4 86 62 128 62 102 136 74 90 138 104 68 36

Fe por colorimetria mg/L Fe3+

1,05 <0,1 <0,1 <0,1 0,7 <0,1 <0,1 <0,1 0,8 <0,1 <0,1 <0,1 0,33 0,1 <0,1 <0,1 0.28 <0,1 <0,1 <0,1

Mn por colorimetria mg/L Mn+7

<0,05 <0,05 <0,05 <0,05 <0,05 <0,05 <0,05 <0,5 <0,05 <0,05 <0,05 <0,05 <0,05 <0,05 <0,05 <0,05

NH3+

por color. mg/L N-NH4+

0,58 <0,1 <0,1 <0,1 0,37 0,15 <0,1 <0,1 0,42 <0,1 0,11 <0,1 0,49 0,23 0,23 <VMD

Nitritos mg/L N-NO2- <0,1 <0,1 <0,1 <0,1 <0,1 <0,1 <0,1 <0,1 <0,1 <0,1 <0,1 <0,1 <0,1 <0,1 <0,1 <0,1 0.28 <0,1 <0,1 <0,1

Nitratos por colori. mg/L N-NO3- <0,1 0,4 0,3 0,3 0,1 0,3 0,3 0,3 <0,1 0,5 0,7 0,6 0,2 0,4 0,4 2 <0,1 0,4 <0,1 2,1

Cloruros mg/L Cl- 2,6 0,8 0,9 0,7 2,5 0,8 1 2,2 5,4 2,3 1,6 1,1 5,6 2,5 2,4 2,4 6.3 2.9 2.6 2.9

Sulfatos mg/L SO4= 0,3 0,4 0,3 0,3 0,4 0,5 0,3 0,5 0,12 0,3 0,3 0,5 0,8 0,5 0,7 0,6 1.9 0.3 0.4 0.8

Ortofosfatos mg/L-PO4-3

<0,2 <0,1 <0,1 <0,2 <0,2 <0,2 <0,1 0,2 <0,2 <0,2 <0,2 <0,2 <0,2 <0,2 <0,2 <0,2

Sólidos totales mg/L 284 126 58 62 652 106 82 48 62 50 34 44 66 38 88 52 38 102 38 80

Sólid. Susp. totales mg/L 268 <5 10 12 647 8 13 13 49 <5 <5 9 65 <5 <5 5 25 25 15 30

Coliformes totales UFC/100mL 9 22 38 566 14 41 23 12 169 95 97 46 25 55 95 88

E. coli UFC/100mL 1 5 - 11 10 20 19 11 11 6 12 - - 1 3 -

COT mg C/L 18,1 1,8 1,3 1,3 3,8 2,4 1,96 1,4 4,67 1,37 1,28 1,24 4,21 2,94 2,18 2,02 6,3 2,40 2,4 1,4

D. Anexo: Fotos de especies de flora en la cuenca de la quebrada La Porquera

Foto D-1: Parmeliaceae

Foto D-2: Pottiaceae

Foto D-3: Parmeliaceae, Usnea sp.

Foto D-4: Cestrum mutisii

Foto D-5: Digitalis purpurea

Foto D-6: Panaeolus sp


Foto D-7: Speletia sp

Foto D-8: Lobariaceae

Foto D-9: Hypnaceae, Hypnum amabile

Foto D-10: Colemataceae Leptogium

Foto D-11: Almus acuminata

Foto D-12: Barnadecia espinosa

Foto D-13: Brachyotum strigosum

Foto D-14: Dendrophora


Porquera

101

Foto D-15: Diplostephium rosmanerifolium

Foto D-16: Lorantaceae

Foto D-17: Lupinus

Foto D-18: Macleania rupestris

Foto D-19: Oxalis medicaginea

Foto D-20: Pernetia prostrata

Foto D-21: Pernetia prostrata

Foto D-22: Salvia sp


Foto D-23: Vallea stipularis

Foto D-24: Weinmannia tomentosa

E. Anexo: Pruebas de Pearson

Tabla E-4-4: Coeficientes de correlación de de Pearson entre contenidos de HgT en

sedimentos y Precipitación.

[ Hg]

Precipitación acumulada

mes Precipitación

diaria

Precipitación acumulada hasta día

Precipitación a cinco días

Concentración de mercurio en sedimento 1

Precipitación acumulada mes -0,2245 1

Precipitación diaria 0,0894 0,7166 1

Precipitación acumulada hasta día -0,3837 0,8730 0,4021 1

Precipitación a cinco días -0,1176 0,9167 0,7617 0,7324 1

Tabla E-4-5: Coeficientes de correlación de de Pearson entre contenidos de HgT en agua y Precipitación.

[ Hg]agua Precipitación

diaria Precipitación

acumulada mes

Precipitación acumulada hasta día

Precipitación a cinco días

[Hg]agua 1

Precipitación diaria -0,0802 1

Precipitación acumulada mes -0,1261 0,6023 1

Precipitación acumulada hasta día -0,1186 0,3533 0,8552 1

Precipitación a cinco días -0,0921 0,6814 0,8036 0,4874 1

F. Anexo: Reportes de los modelos LandGEM Versión 3.02 y Screen View Versión 3.5.0

Summary Report Landfill Name or Identifier: Relleno Sanitario Doña Juana

Date: Viernes, 16 de noviembre de 2012

Description/Comments:

About LandGEM: First-Order Decomposition Rate Equation:

Where,

QCH4 = annual methane generation in the year of the calculation (m3/year)

i = 1-year time increment Mi = mass of waste accepted in the ith year (Mg)

n = (year of the calculation) - (initial year of waste

acceptance)

tij = age of the jth section of waste mass Mi

accepted in the ith year (decimal years, e.g., 3.2

years)

j = 0.1-year time increment

k = methane generation rate (year-1)

Lo = potential methane generation capacity (m3/Mg)

LandGEM is based on a first-order decomposition rate equation for quantifying emissions from the

decomposition of landfilled waste in municipal solid waste (MSW) landfills. The software provides a

relatively simple approach to estimating landfill gas emissions. Model defaults are based on empirical data

from U.S. landfills. Field test data can also be used in place of model defaults when available. Further

guidance on EPA test methods, Clean Air Act (CAA) regulations, and other guidance regarding landfill gas

emissions and control technology requirements can be found at

http://www.epa.gov/ttnatw01/landfill/landflpg.html.

LandGEM is considered a screening tool — the better the input data, the better the estimates. Often, there are

limitations with the available data regarding waste quantity and composition, variation in design and

operating practices over time, and changes occurring over time that impact the emissions potential. Changes

to landfill operation, such as operating under wet conditions through leachate recirculation or other liquid

additions, will result in generating more gas at a faster rate. Defaults for estimating emissions for this type of

operation are being developed to include in LandGEM along with defaults for convential landfills (no

leachate or liquid additions) for developing emission inventories and determining CAA applicability. Refer

to the Web site identified above for future updates.

106 F. Anexo: Reportes de los modelos LandGEM Versión 3.02 y Screen View Versión

3.5.0

Input Review LANDFILL CHARACTERISTICS

Landfill Open Year 1989

Landfill Closure Year (with 80-year limit) 2016

Actual Closure Year (without limit) 2016

Have Model Calculate Closure Year? No

Waste Design Capacity megagrams

MODEL PARAMETERS

Methane Generation Rate, k 0,050 year-1

Potential Methane Generation

Capacity, Lo

170 m3/Mg

NMOC Concentration 4.000 ppmv as hexane

Methane Content 50 % by volume

GASES / POLLUTANTS SELECTED

Gas / Pollutant #1: Mercury (total) - HAP




WASTE ACCEPTANCE RATES

Year Waste Accepted Waste-In-Place

(Mg/year) (short tons/year) (Mg) (short tons)


107

1989 725.000 797.500 0 0

1990 1.346.000 1.480.600 725.000 797.500

1991 1.386.000 1.524.600 2.071.000 2.278.100

1992 1.428.000 1.570.800 3.457.000 3.802.700

1993 1.470.800 1.617.880 4.885.000 5.373.500

1994 1.514.900 1.666.390 6.355.800 6.991.380

1995 1.560.300 1.716.330 7.870.700 8.657.770

1996 1.607.100 1.767.810 9.431.000 10.374.100

1997 1.655.300 1.820.830 11.038.100 12.141.910

1998 1.705.000 1.875.500 12.693.400 13.962.740

1999 1.756.200 1.931.820 14.398.400 15.838.240

2000 1.808.900 1.989.790 16.154.600 17.770.060

2001 1.863.000 2.049.300 17.963.500 19.759.850

2002 1.919.100 2.111.010 19.826.500 21.809.150

2003 1.976.700 2.174.370 21.745.600 23.920.160

2004 2.036.000 2.239.600 23.722.300 26.094.530

2005 2.097.100 2.306.810 25.758.300 28.334.130

2006 2.160.000 2.376.000 27.855.400 30.640.940

2007 2.160.000 2.376.000 30.015.400 33.016.940

2008 2.160.000 2.376.000 32.175.400 35.392.940

2009 2.160.000 2.376.000 34.335.400 37.768.940

2010 2.160.000 2.376.000 36.495.400 40.144.940

2011 2.144.000 2.358.400 38.655.400 42.520.940

2012 2.144.000 2.358.400 40.799.400 44.879.340

2013 2.144.000 2.358.400 42.943.400 47.237.740

2014 2.144.000 2.358.400 45.087.400 49.596.140

2015 2.144.000 2.358.400 47.231.400 51.954.540

2016 0 0 49.375.400 54.312.940

2017 0 0 49.375.400 54.312.940

2018 0 0 49.375.400 54.312.940

2019 0 0 49.375.400 54.312.940

2020 0 0 49.375.400 54.312.940

2021 0 0 49.375.400 54.312.940

2022 0 0 49.375.400 54.312.940

2023 0 0 49.375.400 54.312.940

2024 0 0 49.375.400 54.312.940

2025 0 0 49.375.400 54.312.940

2026 0 0 49.375.400 54.312.940

2027 0 0 49.375.400 54.312.940

2028 0 0 49.375.400 54.312.940

WASTE ACCEPTANCE RATES (Continued)

Year Waste Accepted Waste-In-Place

(Mg/year) (short tons/year) (Mg) (short tons)

2029 0 0 49.375.400 54.312.940

2030 0 0 49.375.400 54.312.940

2031 0 0 49.375.400 54.312.940

2032 0 0 49.375.400 54.312.940

2033 0 0 49.375.400 54.312.940

2034 0 0 49.375.400 54.312.940

2035 0 0 49.375.400 54.312.940


3.5.0

2036 0 0 49.375.400 54.312.940

2037 0 0 49.375.400 54.312.940

2038 0 0 49.375.400 54.312.940

2039 0 0 49.375.400 54.312.940

2040 0 0 49.375.400 54.312.940

2041 0 0 49.375.400 54.312.940

2042 0 0 49.375.400 54.312.940

2043 0 0 49.375.400 54.312.940

2044 0 0 49.375.400 54.312.940

2045 0 0 49.375.400 54.312.940

2046 0 0 49.375.400 54.312.940

2047 0 0 49.375.400 54.312.940

2048 0 0 49.375.400 54.312.940

2049 0 0 49.375.400 54.312.940

2050 0 0 49.375.400 54.312.940

2051 0 0 49.375.400 54.312.940

2052 0 0 49.375.400 54.312.940

2053 0 0 49.375.400 54.312.940

2054 0 0 49.375.400 54.312.940

2055 0 0 49.375.400 54.312.940

2056 0 0 49.375.400 54.312.940

2057 0 0 49.375.400 54.312.940

2058 0 0 49.375.400 54.312.940

2059 0 0 49.375.400 54.312.940

2060 0 0 49.375.400 54.312.940

2061 0 0 49.375.400 54.312.940

2062 0 0 49.375.400 54.312.940

2063 0 0 49.375.400 54.312.940

2064 0 0 49.375.400 54.312.940

2065 0 0 49.375.400 54.312.940

2066 0 0 49.375.400 54.312.940

2067 0 0 49.375.400 54.312.940

2068 0 0 49.375.400 54.312.940

Pollutant Parameters User-specified Pollutant Parameters:

Gas / Pollutant Default Parameters:

Concentration Concentration

Compound (ppmv) Molecular

Weight

(ppmv) Molecular Weight

Total landfill gas 0,00 Gases

Methane 16,04

Carbon dioxide 44,01

NMOC 4.000 86,18

1,1,1-Trichloroethane

(methyl chloroform) - HAP

0,48 133,41 Pollutants

1,1,2,2-Tetrachloroethane - HAP/VOC 1,1 167,85


109

1,1-Dichloroethane (ethylidene

dichloride) - HAP/VOC

2,4 98,97

1,1-Dichloroethene (vinylidene

chloride) - HAP/VOC

0,20 96,94

1,2-Dichloroethane (ethylene


0,41 98,96

1,2-Dichloropropane (propylene


0,18 112,99

2-Propanol (isopropyl alcohol) - VOC 50 60,11

Acetone 7,0 58,08

Acrylonitrile - HAP/VOC 6,3 53,06

Benzene - No or Unknown Co-

disposal - HAP/VOC

1,9 78,11

Benzene - Co-disposal - HAP/VOC 11 78,11

Bromodichloromethane - VOC 3,1 163,83

Butane - VOC 5,0 58,12

Carbon disulfide - HAP/VOC 0,58 76,13

Carbon monoxide 140 28,01

Carbon tetrachloride - HAP/VOC 4,0E-03 153,84

Carbonyl sulfide - HAP/VOC 0,49 60,07

Chlorobenzene - HAP/VOC 0,25 112,56

Chlorodifluoromethane 1,3 86,47

Chloroethane (ethyl chloride) -

HAP/VOC

1,3 64,52

Chloroform - HAP/VOC 0,03 119,39

Chloromethane - VOC 1,2 50,49

Dichlorobenzene - (HAP for para

isomer/VOC)

0,21 147

Dichlorodifluoromethane 16 120,91

Dichlorofluoromethane - VOC 2,6 102,92

Dichloromethane (methylene chloride)

- HAP

14 84,94

Dimethyl sulfide (methyl sulfide) -

VOC

7,8 62,13

Ethane 890 30,07

Ethanol - VOC 27 46,08

Pollutant Parameters (Continued)


3.5.0

User-specified Pollutant Parameters:

Gas / Pollutant Default Parameters:

Concentration Concentration

Compound (ppmv) Molecular

Weight

(ppmv) Molecular Weight

Ethyl mercaptan (ethanethiol)

- VOC

2,3 62,13 Pollutants

Ethylbenzene - HAP/VOC 4,6 106,16

Ethylene dibromide - HAP/VOC 1,0E-03 187,88

Fluorotrichloromethane - VOC 0,76 137,38

Hexane - HAP/VOC 6,6 86,18

Hydrogen sulfide 36 34,08

Mercury (total) - HAP 2,9E-04 200,61

Methyl ethyl ketone - HAP/VOC 7,1 72,11

Methyl isobutyl ketone - HAP/VOC 1,9 100,16

Methyl mercaptan - VOC 2,5 48,11

Pentane - VOC 3,3 72,15

Perchloroethylene

(tetrachloroethylene) - HAP

3,7 165,83

Propane - VOC 11 44,09

t-1,2-Dichloroethene - VOC 2,8 96,94

Toluene - No or Unknown Co-

disposal - HAP/VOC

39 92,13

Toluene - Co-disposal - HAP/VOC 170 92,13

Trichloroethylene (trichloroethene) -

HAP/VOC

2,8 131,40

Vinyl chloride - HAP/VOC 7,3 62,50

Xylenes - HAP/VOC 12 106,16

Graphs 0,000E+002,000E-044,000E-046,000E-048,000E-041,000E-031,200E-031,400E-031989199419992004200920142019202420292034203920442049205420592064Emissions Year Megagrams Per Year Mercury (total) - HAPMercury (total) - HAPMercury (total) - HAPMercury (total) - HAP0,000E+002,000E-024,000E-026,000E-028,000E-021,000E-011,200E-011,400E-011,600E-011989199419992004200920142019202420292034203920442049205420592064Emissions Year Cubic Meters Per Year Mercury (total) - HAPMercury (total) - HAPMercury (total) - HAPMercury (total) - HAP0,000E+002,000E-064,000E-066,000E-068,000E-061,000E-051,200E-051989199419992004200920142019202420292034203920442049205420592064Emissions Year User-specified Unit (units shown in legend below) Mercury (total) - HAP (av ft^3/min)Mercury (total) - HAP (av ft^3/min)Mercury (total) - HAP (av

ft^3/min)Mercury (total) - HAP (av ft^3/min)

Results Year Mercury (total) - HAP Mercury (total) - HAP

(Mg/year) (m3/year

)

(av ft^3/min) (Mg/year) (m3/year) (av ft^3/min)

1989 0 0 0 0 0 0

1990 2,916E-

05

3,495E-

03

2,34

8E-

07

2,916E-05 3,495E-

03

2,348E-07

1991 8,188E-

05

9,813E-

03

6,59

4E-

07

8,188E-05 9,813E-

03

6,594E-07

1992 1,336E- 1,602E- 1,07 1,336E-04 1,602E- 1,076E-06


111

04 02 6E-

06

02

1993 1,846E-

04

2,212E-

02

1,48

6E-

06

1,846E-04 2,212E-

02

1,486E-06

1994 2,347E-

04

2,813E-

02

1,89

0E-

06

2,347E-04 2,813E-

02

1,890E-06

1995 2,842E-

04

3,406E-

02

2,28

9E-

06

2,842E-04 3,406E-

02

2,289E-06

1996 3,331E-

04

3,992E-

02

2,68

2E-

06

3,331E-04 3,992E-

02

2,682E-06

1997 3,815E-

04

4,572E-

02

3,07

2E-

06

3,815E-04 4,572E-

02

3,072E-06

1998 4,295E-

04

5,147E-

02

3,45

8E-

06

4,295E-04 5,147E-

02

3,458E-06

1999 4,771E-

04

5,718E-

02

3,84

2E-

06

4,771E-04 5,718E-

02

3,842E-06

2000 5,245E-

04

6,286E-

02

4,22

4E-

06

5,245E-04 6,286E-

02

4,224E-06

2001 5,717E-

04

6,851E-

02

4,60

3E-

06

5,717E-04 6,851E-

02

4,603E-06

2002 6,187E-

04

7,415E-

02

4,98

2E-

06

6,187E-04 7,415E-

02

4,982E-06

2003 6,658E-

04

7,979E-

02

5,36

1E-

06

6,658E-04 7,979E-

02

5,361E-06

2004 7,128E-

04

8,543E-

02

5,74

0E-

06

7,128E-04 8,543E-

02

5,740E-06

2005 7,599E-

04

9,108E-

02

6,11

9E-

06

7,599E-04 9,108E-

02

6,119E-06

2006 8,072E-

04

9,674E-

02

6,50

0E-

06

8,072E-04 9,674E-

02

6,500E-06

2007 8,547E-

04

1,024E-

01

6,88

3E-

06

8,547E-04 1,024E-

01

6,883E-06

2008 8,999E-

04

1,079E-

01

7,24

7E-

06

8,999E-04 1,079E-

01

7,247E-06

2009 9,429E-

04

1,130E-

01

7,59

3E-

9,429E-04 1,130E-

01

7,593E-06


3.5.0

06

2010 9,838E-

04

1,179E-

01

7,92

2E-

06

9,838E-04 1,179E-

01

7,922E-06

2011 1,023E-

03

1,226E-

01

8,23

6E-

06

1,023E-03 1,226E-

01

8,236E-06

2012 1,059E-

03

1,269E-

01

8,52

8E-

06

1,059E-03 1,269E-

01

8,528E-06

2013 1,094E-

03

1,311E-

01

8,80

7E-

06

1,094E-03 1,311E-

01

8,807E-06

2014 1,127E-

03

1,350E-

01

9,07

2E-

06

1,127E-03 1,350E-

01

9,072E-06

2015 1,158E-

03

1,388E-

01

9,32

4E-

06

1,158E-03 1,388E-

01

9,324E-06

2016 1,188E-

03

1,423E-

01

9,56

4E-

06

1,188E-03 1,423E-

01

9,564E-06

2017 1,130E-

03

1,354E-

01

9,09

7E-

06

1,130E-03 1,354E-

01

9,097E-06

2018 1,075E-

03

1,288E-

01

8,65

4E-

06

1,075E-03 1,288E-

01

8,654E-06

2019 1,022E-

03

1,225E-

01

8,23

2E-

06

1,022E-03 1,225E-

01

8,232E-06

2020 9,724E-

04

1,165E-

01

7,83

0E-

06

9,724E-04 1,165E-

01

7,830E-06

2021 9,249E-

04

1,109E-

01

7,44

8E-

06

9,249E-04 1,109E-

01

7,448E-06

2022 8,798E-

04

1,054E-

01

7,08

5E-

06

8,798E-04 1,054E-

01

7,085E-06

2023 8,369E-

04

1,003E-

01

6,73

9E-

06

8,369E-04 1,003E-

01

6,739E-06

2024 7,961E-

04

9,541E-

02

6,41

1E-

06

7,961E-04 9,541E-

02

6,411E-06

2025 7,573E-

04

9,076E-

02

6,09

8E-

06

7,573E-04 9,076E-

02

6,098E-06

2026 7,203E-

04

8,633E-

02

5,80

1E-

06

7,203E-04 8,633E-

02

5,801E-06


113

2027 6,852E-

04

8,212E-

02

5,51

8E-

06

6,852E-04 8,212E-

02

5,518E-06

2028 6,518E-

04

7,812E-

02

5,24

9E-

06

6,518E-04 7,812E-

02

5,249E-06

2029 6,200E-

04

7,431E-

02

4,99

3E-

06

6,200E-04 7,431E-

02

4,993E-06

2030 5,898E-

04

7,068E-

02

4,74

9E-

06

5,898E-04 7,068E-

02

4,749E-06

2031 5,610E-

04

6,724E-

02

4,51

8E-

06

5,610E-04 6,724E-

02

4,518E-06

2032 5,336E-

04

6,396E-

02

4,29

7E-

06

5,336E-04 6,396E-

02

4,297E-06

2033 5,076E-

04

6,084E-

02

4,08

8E-

06

5,076E-04 6,084E-

02

4,088E-06

2034 4,829E-

04

5,787E-

02

3,88

8E-

06

4,829E-04 5,787E-

02

3,888E-06

2035 4,593E-

04

5,505E-

02

3,69

9E-

06

4,593E-04 5,505E-

02

3,699E-06

2036 4,369E-

04

5,236E-

02

3,51

8E-

06

4,369E-04 5,236E-

02

3,518E-06

2037 4,156E-

04

4,981E-

02

3,34

7E-

06

4,156E-04 4,981E-

02

3,347E-06

2038 3,953E-

04

4,738E-

02

3,18

3E-

06

3,953E-04 4,738E-

02

3,183E-06

Results (Continued) Mercury (total) - HAP Year Mercury (total) - HAP

(Mg/year) (m3/year

)


2039 3,761E-

04

4,507E-

02

3,02

8E-

06

3,761E-04 4,507E-

02

3,028E-06

2040 3,577E-

04

4,287E-

02

2,88

1E-

06

3,577E-04 4,287E-

02

2,881E-06

2041 3,403E-

04

4,078E-

02

2,74

0E-

06

3,403E-04 4,078E-

02

2,740E-06

2042 3,237E-

04

3,879E-

02

2,60

6E-

3,237E-04 3,879E-

02

2,606E-06


3.5.0

06

2043 3,079E-

04

3,690E-

02

2,47

9E-

06

3,079E-04 3,690E-

02

2,479E-06

2044 2,929E-

04

3,510E-

02

2,35

8E-

06

2,929E-04 3,510E-

02

2,358E-06

2045 2,786E-

04

3,339E-

02

2,24

3E-

06

2,786E-04 3,339E-

02

2,243E-06

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04

3,176E-

02

2,13

4E-

06

2,650E-04 3,176E-

02

2,134E-06

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04

3,021E-

02

2,03

0E-

06

2,521E-04 3,021E-

02

2,030E-06

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04

2,874E-

02

1,93

1E-

06

2,398E-04 2,874E-

02

1,931E-06

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04

2,734E-

02

1,83

7E-

06

2,281E-04 2,734E-

02

1,837E-06

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04

2,600E-

02

1,74

7E-

06

2,170E-04 2,600E-

02

1,747E-06

2051 2,064E-

04

2,473E-

02

1,66

2E-

06

2,064E-04 2,473E-

02

1,662E-06

2052 1,963E-

04

2,353E-

02

1,58

1E-

06

1,963E-04 2,353E-

02

1,581E-06

2053 1,867E-

04

2,238E-

02

1,50

4E-

06

1,867E-04 2,238E-

02

1,504E-06

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04

2,129E-

02

1,43

0E-

06

1,776E-04 2,129E-

02

1,430E-06

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04

2,025E-

02

1,36

1E-

06

1,690E-04 2,025E-

02

1,361E-06

2056 1,607E-

04

1,926E-

02

1,29

4E-

06

1,607E-04 1,926E-

02

1,294E-06

2057 1,529E-

04

1,832E-

02

1,23

1E-

06

1,529E-04 1,832E-

02

1,231E-06

2058 1,454E-

04

1,743E-

02

1,17

1E-

06

1,454E-04 1,743E-

02

1,171E-06

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04

1,658E-

02

1,11

4E-

06

1,383E-04 1,658E-

02

1,114E-06


115

2060 1,316E-

04

1,577E-

02

1,06

0E-

06

1,316E-04 1,577E-

02

1,060E-06

2061 1,252E-

04

1,500E-

02

1,00

8E-

06

1,252E-04 1,500E-

02

1,008E-06

2062 1,191E-

04

1,427E-

02

9,58

8E-

07

1,191E-04 1,427E-

02

9,588E-07

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04

1,357E-

02

9,12

1E-

07

1,133E-04 1,357E-

02

9,121E-07

2064 1,077E-

04

1,291E-

02

8,67

6E-

07

1,077E-04 1,291E-

02

8,676E-07

2065 1,025E-

04

1,228E-

02

8,25

3E-

07

1,025E-04 1,228E-

02

8,253E-07

2066 9,749E-

05

1,168E-

02

7,85

0E-

07

9,749E-05 1,168E-

02

7,850E-07

2067 9,273E-

05

1,111E-

02

7,46

7E-

07

9,273E-05 1,111E-

02

7,467E-07

2068 8,821E-

05

1,057E-

02

7,10

3E-

07

8,821E-05 1,057E-

02

7,103E-07

2069 8,391E-

05

1,006E-

02

6,75

7E-

07

8,391E-05 1,006E-

02

6,757E-07

2070 7,982E-

05

9,566E-

03

6,42

7E-

07

7,982E-05 9,566E-

03

6,427E-07

2071 7,592E-

05

9,099E-

03

6,11

4E-

07

7,592E-05 9,099E-

03

6,114E-07

2072 7,222E-

05

8,656E-

03

5,81

6E-

07

7,222E-05 8,656E-

03

5,816E-07

2073 6,870E-

05

8,233E-

03

5,53

2E-

07

6,870E-05 8,233E-

03

5,532E-07

2074 6,535E-

05

7,832E-

03

5,26

2E-

07

6,535E-05 7,832E-

03

5,262E-07

2075 6,216E-

05

7,450E-

03

5,00

6E-

07

6,216E-05 7,450E-

03

5,006E-07

2076 5,913E-

05

7,087E-

03

4,76

1E-

07

5,913E-05 7,087E-

03

4,761E-07

2077 5,625E- 6,741E- 4,52 5,625E-05 6,741E- 4,529E-07


3.5.0

05 03 9E-

07

03

2078 5,350E-

05

6,412E-

03

4,30

8E-

07

5,350E-05 6,412E-

03

4,308E-07

2079 5,089E-

05

6,099E-

03

4,09

8E-

07

5,089E-05 6,099E-

03

4,098E-07

2080 4,841E-

05

5,802E-

03

3,89

8E-

07

4,841E-05 5,802E-

03

3,898E-07

2081 4,605E-

05

5,519E-

03

3,70

8E-

07

4,605E-05 5,519E-

03

3,708E-07

2082 4,380E-

05

5,250E-

03

3,52

7E-

07

4,380E-05 5,250E-

03

3,527E-07

2083 4,167E-

05

4,994E-

03

3,35

5E-

07

4,167E-05 4,994E-

03

3,355E-07

2084 3,964E-

05

4,750E-

03

3,19

2E-

07

3,964E-05 4,750E-

03

3,192E-07

2085 3,770E-

05

4,519E-

03

3,03

6E-

07

3,770E-05 4,519E-

03

3,036E-07

2086 3,586E-

05

4,298E-

03

2,88

8E-

07

3,586E-05 4,298E-

03

2,888E-07

2087 3,411E-

05

4,089E-

03

2,74

7E-

07

3,411E-05 4,089E-

03

2,747E-07

2088 3,245E-

05

3,889E-

03

2,61

3E-

07

3,245E-05 3,889E-

03

2,613E-07

2089 3,087E-

05

3,700E-

03

2,48

6E-

07

3,087E-05 3,700E-

03

2,486E-07

Results (Continued) Year Mercury (total) - HAP Mercury (total) - HAP

(Mg/year) (m3/year

)


2090 2,936E-

05

3,519E-

03

2,36

4E-

07

2,936E-05 3,519E-

03

2,364E-07

2091 2,793E-

05

3,347E-

03

2,24

9E-

07

2,793E-05 3,347E-

03

2,249E-07

2092 2,657E-

05

3,184E-

03

2,13

9E-

07

2,657E-05 3,184E-

03

2,139E-07


117

2093 2,527E-

05

3,029E-

03

2,03

5E-

07

2,527E-05 3,029E-

03

2,035E-07

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05

2,881E-

03

1,93

6E-

07

2,404E-05 2,881E-

03

1,936E-07

2095 2,287E-

05

2,741E-

03

1,84

1E-

07

2,287E-05 2,741E-

03

1,841E-07

2096 2,175E-

05

2,607E-

03

1,75

2E-

07

2,175E-05 2,607E-

03

1,752E-07

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05

2,480E-

03

1,66

6E-

07

2,069E-05 2,480E-

03

1,666E-07

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05

2,359E-

03

1,58

5E-

07

1,968E-05 2,359E-

03

1,585E-07

2099 1,872E-

05

2,244E-

03

1,50

8E-

07

1,872E-05 2,244E-

03

1,508E-07

2100 1,781E-

05

2,134E-

03

1,43

4E-

07

1,781E-05 2,134E-

03

1,434E-07

2101 1,694E-

05

2,030E-

03

1,36

4E-

07

1,694E-05 2,030E-

03

1,364E-07

2102 1,611E-

05

1,931E-

03

1,29

8E-

07

1,611E-05 1,931E-

03

1,298E-07

2103 1,533E-

05

1,837E-

03

1,23

4E-

07

1,533E-05 1,837E-

03

1,234E-07

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05

1,748E-

03

1,17

4E-

07

1,458E-05 1,748E-

03

1,174E-07

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05

1,662E-

03

1,11

7E-

07

1,387E-05 1,662E-

03

1,117E-07

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05

1,581E-

03

1,06

2E-

07

1,319E-05 1,581E-

03

1,062E-07

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05

1,504E-

03

1,01

1E-

07

1,255E-05 1,504E-

03

1,011E-07

2108 1,194E-

05

1,431E-

03

9,61

3E-

08

1,194E-05 1,431E-

03

9,613E-08

2109 1,136E-

05

1,361E-

03

9,14

4E-

08

1,136E-05 1,361E-

03

9,144E-08

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3.5.0

05 03 8E-

08

03

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05

1,231E-

03

8,27

4E-

08

1,028E-05 1,231E-

03

8,274E-08

2112 9,774E-

06

1,171E-

03

7,87

1E-

08

9,774E-06 1,171E-

03

7,871E-08

2113 9,297E-

06

1,114E-

03

7,48

7E-

08

9,297E-06 1,114E-

03

7,487E-08

2114 8,844E-

06

1,060E-

03

7,12

2E-

08

8,844E-06 1,060E-

03

7,122E-08

2115 8,413E-

06

1,008E-

03

6,77

4E-

08

8,413E-06 1,008E-

03

6,774E-08

2116 8,002E-

06

9,591E-

04

6,44

4E-

08

8,002E-06 9,591E-

04

6,444E-08

2117 7,612E-

06

9,123E-

04

6,13

0E-

08

7,612E-06 9,123E-

04

6,130E-08

2118 7,241E-

06

8,678E-

04

5,83

1E-

08

7,241E-06 8,678E-

04

5,831E-08

2119 6,888E-

06

8,255E-

04

5,54

6E-

08

6,888E-06 8,255E-

04

5,546E-08

2120 6,552E-

06

7,852E-

04

5,27

6E-

08

6,552E-06 7,852E-

04

5,276E-08

2121 6,232E-

06

7,469E-

04

5,01

9E-

08

6,232E-06 7,469E-

04

5,019E-08

2122 5,928E-

06

7,105E-

04

4,77

4E-

08

5,928E-06 7,105E-

04

4,774E-08

2123 5,639E-

06

6,758E-

04

4,54

1E-

08

5,639E-06 6,758E-

04

4,541E-08

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06

6,429E-

04

4,31

9E-

08

5,364E-06 6,429E-

04

4,319E-08

2125 5,103E-

06

6,115E-

04

4,10

9E-

08

5,103E-06 6,115E-

04

4,109E-08

2126 4,854E-

06

5,817E-

04

3,90

8E-

08

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04

3,908E-08

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06

5,533E-

04

3,71

8E-

4,617E-06 5,533E-

04

3,718E-08


119

08

2128 4,392E-

06

5,263E-

04

3,53

7E-

08

4,392E-06 5,263E-

04

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2129 4,178E-

06

5,007E-

04

3,36

4E-

08

4,178E-06 5,007E-

04

3,364E-08

11/16/12

11:41:39

*** SCREEN3 MODEL RUN ***

*** VERSION DATED 96043 ***

C:\Lakes\Screen View\Examples\Example1.scr

SIMPLE TERRAIN INPUTS:

SOURCE TYPE = AREA

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SOURCE HEIGHT (M) = 0.0000

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LENGTH OF SMALLER SIDE (M) = 10.000.000

RECEPTOR HEIGHT (M) = 0.0000

URBAN/RURAL OPTION = RURAL

THE REGULATORY (DEFAULT) MIXING HEIGHT OPTION WAS SELECTED.

T

H

E

REGULATORY (DEFAULT) ANEMOM

ETER

HEIGHT OF 10.0 METERS WAS ENT

ERE

D.

ANGLE RELATIVE TO LONG AXIS = 2.250.000

B

U

O

Y.

FLUX = 0.000 M**4/S*

*3;

MOM. FLUX = 0.000 M**

4/S**

2.

*** FULL METEOROLOGY ***

*********************************

*** SCREEN DISCRETE DISTANCES ***

*********************************

**

*

TERRAI

N

HEIGH

T

OF 0. M AB

OV

E

STA

CK

BASE USED FOR FOLLOWI

NG

DISTANCE

S

*

*

*

DIST CONC U10M USTK MI

X

HT PLUME MAX DIR

(M) (UG/M**3) STAB (M/S) (M/

S)

(M) HT (M) (DEG)

------- ---------- ---- ----- ----- ------ ------ -------

200. 0.3590E-02 6 1.0 1.0 10000.0 0.00 225.

400. 0.3797E-02 6 1.0 1.0 10000.0 0.00 225.

600. 0.3983E-02 6 1.0 1.0 10000.0 0.00 225.

800. 0.2289E-02 6 1.0 1.0 10000.0 0.00 225.

1000. 0.1666E-02 6 1.0 1.0 10000.0 0.00 225.

1200. 0.1391E-02 6 1.0 1.0 10000.0 0.00 225.

1400. 0.1225E-02 6 1.0 1.0 10000.0 0.00 225.

1600. 0.1110E-02 6 1.0 1.0 10000.0 0.00 225.

1800. 0.1023E-02 6 1.0 1.0 10000.0 0.00 225.

2000. 0.9548E-03 6 1.0 1.0 10000.0 0.00 225.

2200. 0.8988E-03 6 1.0 1.0 10000.0 0.00 225.

2400. 0.8523E-03 6 1.0 1.0 10000.0 0.00 225.

2600. 0.8136E-03 6 1.0 1.0 10000.0 0.00 225.

2800. 0.7808E-03 6 1.0 1.0 10000.0 0.00 225.

3000. 0.7526E-03 6 1.0 1.0 10000.0 0.00 225.

***************************************

*** SUMMARY OF SCREEN MODEL RESULTS ***

***************************************

CALCULATION MAX CONC DIST TO TERRAIN

PROCEDURE (UG/M**3) MAX (M) HT (M)

-------------- ----------- ------- -------

SIMPLE TERRAIN 0.3983E-02 600. 0.

***************************************************

** REMEMBER TO INCLUDE BACKGROUND CONCENTRATIO

NS

**


3.5.0

***************************************************

11/16/12

13:15:59

*** SCREEN3 MODEL RUN ***

*** VERSION DATED 96043 ***

Ladrillera A

COMPLEX TERRAIN INPUTS:

SOURCE TYPE = POINT

EMISSION RATE (G/S) = 0.260000E-05

STACK HT (M) = 188.000

STACK DIAMETER (M) = 16.100

STACK VELOCITY (M/S) = 50.200

STACK GAS TEMP (K) = 3.243.000

AMBIENT AIR TEMP (K) = 2.870.000

RECEPTOR HEIGHT (M) = 0.0000

URBAN/RURAL OPTION = RURAL

THE REGULATORY (DEFAULT) MIXING HEIGHT OPTION WAS SELEC

TED.

THE REGULATO

RY

(DEFAULT) ANEMOME

TER

HEIGH

T

OF 10.0 METERS WAS ENT

ERE

D.

BUO

Y.

FLUX = 3.669 M**4/S

**3;

MOM. FLUX = ##### M**

4/S*

*2.

FINAL STABLE PLUME HEIGHT (M) = 46.6

DISTANCE TO FINAL RISE (M) = 149.8

*VALLEY 24-HR CALCS* **SIMPLE TERRAIN 24-HR CALCS**

TERR MAX 24-HR PLUME HT PLUME HT

HT DIST CONC CONC ABOVE ST

K

CONC ABOVE STK U10M UST

K

(M) (M) (UG/M**3) (UG/M**

3)

BASE (M) (UG/M**3

)

HGT (M) SC (M/

S)

----- ------- ---------- ---------- ------ ---------

-

------ -- ---- ----

32. 400. 0.1226E-03 0.4814E-04 46.6 0.1226

E-03

14.1 4 3.5 3.8

74. 800. 0.3607E-04 0.3607E-04 46.6 0.000 0.0 0 0.0 0.0

168. 1200. 0.2132E-04 0.2132E-04 46.6 0.000 0.0 0 0.0 0.0

261. 1600. 0.1436E-04 0.1436E-04 46.6 0.000 0.0 0 0.0 0.0

262. 2000. 0.1043E-04 0.1043E-04 46.6 0.000 0.0 0 0.0 0.0

295. 2400. 0.8080E-05 0.8080E-05 46.6 0.000 0.0 0 0.0 0.0

342. 2800. 0.6490E-05 0.6490E-05 46.6 0.000 0.0 0 0.0 0.0

360. 3200. 0.5379E-05 0.5379E-05 46.6 0.000 0.0 0 0.0 0.0

388. 3600. 0.4570E-05 0.4570E-05 46.6 0.000 0.0 0 0.0 0.0

398. 4000. 0.3948E-05 0.3948E-05 46.6 0.000 0.0 0 0.0 0.0

382. 4400. 0.3456E-05 0.3456E-05 46.6 0.000 0.0 0 0.0 0.0

***************************************

*** SUMMARY OF SCREEN MODEL RESULTS ***

***************************************

CALCULATIO

N

MAX CONC DIST TO TERRAIN

PROCEDURE (UG/M**3) MAX (M) HT (M)

-------------- ----------- ------- -------

COMPLEX TERRAIN 0.1226E-03 400. 32. (24-HR CONC)

***************************************************

** REMEMBER TO INCLUDE BACKGROUN

D

CONCENTRATI

ONS

**

***************************************************

M**4/S**2.

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