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El arsénico en el agua y su influencia en la salud humana. Exposición de programas de prevención El arsénico en el agua y su influencia en la salud humana.

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1 El arsénico en el agua y su influencia en la salud humana. Exposición de programas de prevención El arsénico en el agua y su influencia en la salud humana. Exposición de programas de prevención Subsecretaría de Salud Gobierno de la Provincia de La Pampa Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Universidad Nacional de La Pampa Santa Rosa, La Pampa. Abril 17 de 2008

2 Cátedra de Toxicología, Farmacología y Bioquímica Legal Facultad de Bioquímica y Ciencias Biológicas Universidad Nacional del Litoral

3 Miembro Investigador del Proyecto CAI+D N° 274 Programación 94/95: Impacto Biológico de los Niveles de Arsénico y Vanadio en Aguas de Consumo Humano en las Localidades de Ceres y Villa Trinidad (Provincia de Santa Fe) Informe final presentado: 12 de marzo/97

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5 Determinación de los Niveles de Arsénico en Aguas de Consumo Humano y Estudio del Impacto Biológico en Poblaciones de la Provincia de Santa Fe. Enseñanza Media-Universidad: Una experiencia en Ramona

6 Beca RAMON CARRILLO – ARTURO OÑATIVIA 2005 Becario para Estudios Colaborativos Multicéntricos sobre: Epidemiología del Hidroarsenicismo Crónico Regional Endémico (H.A.C.R.E.) Providencia, Provincia de Santa Fe Coordinación de la Asociación Toxicológica Argentina (ATA) Ministerio de Salud y Ambiente de la Nación. CONAPRIS. Secretaria de Ambiente y Desarrollo Sustentable de la Nación.

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8 METODOLOGÍA Análisis de la calidad del agua Efectos Biológicos BiodisponibilidadSusceptibilidad Efectos en Salud Ingeniería Ambiental Educación Ambiental Intervención Nutricional, etc. Vigilancia Epidemiológica Evaluación de la Exposición Mecanismos Toxicológicos

9 Criterios Diagnósticos OMS, 2000

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12 Muestras para la Determinación de Arsénico Agua Agua Orina Orina Pelo Pelo Uña Uña Sangre Sangre Alimentos Alimentos Otras Otras

13 Agua subterránea Se utilizan botellas de plástico de 1 litro con tapa a rosca, previamente lavadas con ácido nítrico 0.1 %. Se utilizan botellas de plástico de 1 litro con tapa a rosca, previamente lavadas con ácido nítrico 0.1 %. La recolección se realiza encendiendo el bombeador eléctrico o accionando manualmente la bomba para dejar correr el agua de 2 a 4 minutos. La recolección se realiza encendiendo el bombeador eléctrico o accionando manualmente la bomba para dejar correr el agua de 2 a 4 minutos. Enjuagar con el agua la botella de recolección por 5 veces antes del llenado definitivo con la muestra a analizar. Enjuagar con el agua la botella de recolección por 5 veces antes del llenado definitivo con la muestra a analizar. Se debe medir in situ, el pH, la temperatura y registrar su característica física, (turbidez). Se debe medir in situ, el pH, la temperatura y registrar su característica física, (turbidez).

14 Código Alimentario Argentino (CAA), ley Nº Art. 982º establecía una concentración máxima de arsénico en agua de bebida de 50 ppb o 50 ug/l o 0.05 ppm desde el año Código Alimentario Argentino (CAA), modificación del Art. 982º establece una concentración máxima de arsénico en agua de bebida de 10 ppb o 10 ug/l o 0.01 ppm desde el 7 de junio de 2007 Asimismo se establece que la autoridad sanitaria competente podrá admitir valores distintos si la composición natural del agua de la zona y la imposibilidad de aplicar tecnologías de corrección lo hicieran necesario. En la provincia de Santa Fe, la Ley Provincial Nº en vigencia desde el año 1995 obliga a todos los servicios de agua potable a suministrar agua de bebida con concentraciones de arsénico de 50 ppb o menos.

15 Orina Se debe descartar el consumo de alimentos de origen marino. Se debe descartar el consumo de alimentos de origen marino. Primera micción de la mañana. En botellas plásticas de 100 ml. con tapa a rosca previamente lavadas con ácido nítrico 0.1%. Primera micción de la mañana. En botellas plásticas de 100 ml. con tapa a rosca previamente lavadas con ácido nítrico 0.1%. Todas las orinas durante 24 hs. En botellas plásticas de 2,5 litros con tapa a rosca previamente lavadas con ácido nítrico 0.1%. Todas las orinas durante 24 hs. En botellas plásticas de 2,5 litros con tapa a rosca previamente lavadas con ácido nítrico 0.1%. Criterio de exclusión: densidad menor a g/l. Criterio de exclusión: densidad menor a g/l. Traslado y conservación en refrigerador. Traslado y conservación en refrigerador.

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17 Pelos y Uñas La muestra de pelo debe ser de por lo menos 1 g, cortado cerca del cuero cabelludo y de varios sitios de la cabeza. La muestra de pelo debe ser de por lo menos 1 g, cortado cerca del cuero cabelludo y de varios sitios de la cabeza. El inconveniente la posibilidad de distinguir entre el arsénico realmente incorporado en el cabello y el que se ha depositado como consecuencia de la contaminación del aire ambiental. El inconveniente la posibilidad de distinguir entre el arsénico realmente incorporado en el cabello y el que se ha depositado como consecuencia de la contaminación del aire ambiental. La cantidad normal de arsénico hallada en pelo es por lo general de 0,08 a 1 mg/Kg. Estudios realizados por Roses, O. et al (1992), en la población de Buenos Aires, Argentina, revelaron un valor medio de 1,1 mg/Kg, sin observarse diferencias significativas entre los sexos. La cantidad normal de arsénico hallada en pelo es por lo general de 0,08 a 1 mg/Kg. Estudios realizados por Roses, O. et al (1992), en la población de Buenos Aires, Argentina, revelaron un valor medio de 1,1 mg/Kg, sin observarse diferencias significativas entre los sexos.

18 Pelos y Uñas La OPS presenta como concentraciones usualmente halladas niveles de 0,3 a 1,75 mg/Kg. La OPS presenta como concentraciones usualmente halladas niveles de 0,3 a 1,75 mg/Kg. En el ambiente laboral se considera que niveles mayores a 1 mg/Kg son índice de sobreexposición. En el ambiente laboral se considera que niveles mayores a 1 mg/Kg son índice de sobreexposición. La muestra de uñas debe ser de por lo menos 1 g. La muestra de uñas debe ser de por lo menos 1 g. En uñas, el contenido arsénico considerado normal es del orden de 0,3 a 1 mg/ Kg. En uñas, el contenido arsénico considerado normal es del orden de 0,3 a 1 mg/ Kg.

19 Sangre Los niveles de arsénico en sangre entera considerados normales abarcan un rango de 1 a 4 µg/L. Son muy variables los valores obtenidos en plasma y glóbulos rojos. Aproximadamente se puede estimar una media de 1µg/L en plasma y en glóbulos rojos, una media de 2 µg/L. Estos valores de referencia abarcan a población no- expuesta laboralmente, pero incluye a fumadores. Aproximadamente se puede estimar una media de 1µg/L en plasma y en glóbulos rojos, una media de 2 µg/L. Estos valores de referencia abarcan a población no- expuesta laboralmente, pero incluye a fumadores. La OPS propone un rango de 1 a 3 µg/L. La OPS propone un rango de 1 a 3 µg/L.

20 Observaciones analíticas Para obtener una solución acuosa límpida como muestra a analizar, las matrices sólidas y líquidas turbias deben someterse a la Destrucción de Materia Orgánica mas apropiada. Para obtener una solución acuosa límpida como muestra a analizar, las matrices sólidas y líquidas turbias deben someterse a la Destrucción de Materia Orgánica mas apropiada. Método KJEDALL Método KJEDALL Horno de Micro ondas y Alta Presión Horno de Micro ondas y Alta Presión

21 PRETRATAMIENTO PARA EL ANÁLISIS DE ARSÉNICO EN MUESTRAS DE ORINA POR HGAAS. CEPROCOR El As inorgánico (AsIII y AsIV) y los metabolitos metilados monometilarsénico y dimetilarsénico (MMA y DMA) reaccionan con L-cisteína para originar compuestos tioderivados que generan arsinas a velocidades equivalentes, lo cual permite la cuantificación de la suma de ellos sin la sobreestimación o subestimación de ninguna especie.

22 PRETRATAMIENTO PARA EL ANÁLISIS DE ARSÉNICO EN MUESTRAS DE ORINA POR HGAAS. CEPROCOR Los tioderivados reaccionan con NaBH4 y HCl para generar las arsinas correspondientes que son arrastradas por una corriente de argón hacia una celda abierta de cuarzo, la cual es calentada por una llama de aire-acetileno, allí se produce la descomposición de las arsinas y libera el As que pasa al estado elemental (As) capaz de absorber a la longitud de onda característica del mismo.

23 METODOLOGIA ANALITICA PARA LA DETERMINACION DE ARSENICO Espectrometría de Absorción Atómica, EAA Espectrometría de Absorción Atómica, EAA Sistema de Generación de Hidruros Sistema de Generación de Hidruros Horno de Grafito para la Atomización Horno de Grafito para la Atomización Plasma Acoplado Inductivamente, IPC con Espectrometría de Masas Plasma Acoplado Inductivamente, IPC con Espectrometría de Masas Espectrofotometría Espectrofotometría Voltametría Voltametría

24 Generación Hidruros EAA El fundamento de la espectroscopia de absorción atómica es la medición de elementos en fase gaseosa mediante la absorción específica de radiación correspondiente a una transición resonante del elemento a determinar. En el caso de la atomización por generación de hidruros, (NaBH4 ) los compuestos de As ingresan a una celda precalentada y se pirolízan liberando los elementos libres. Así el As absorbe la radiación proveniente de la lámpara específica que emite radiación propia del As. En el caso de la atomización por generación de hidruros, (NaBH4 ) los compuestos de As ingresan a una celda precalentada y se pirolízan liberando los elementos libres. Así el As absorbe la radiación proveniente de la lámpara específica que emite radiación propia del As. La señal correspondiente a la absorción atómica, es proporcional a la concentración de As en la solución. La señal correspondiente a la absorción atómica, es proporcional a la concentración de As en la solución.

25 Generación Hidruros EAA Ventajas de la Técnica Alta sensibilidad y precisión típica de 0.3 a 3% Alta sensibilidad y precisión típica de 0.3 a 3% Límites de detección instrumentales que rondan los 0.1 µg/l Límites de detección instrumentales que rondan los 0.1 µg/l El As es separado de casi todos los elementos presentes en la muestra original, evitando de esta forma las interferencias químicas en su mayoría El As es separado de casi todos los elementos presentes en la muestra original, evitando de esta forma las interferencias químicas en su mayoría Es un método relativamente costoso Es un método relativamente costosoDesventajas Rango de trabajo limitado, debido a que las curvas de calibración en AAS pierden la linealidad a absorbancias mayores a 0.5 a 1.0 unidades Rango de trabajo limitado, debido a que las curvas de calibración en AAS pierden la linealidad a absorbancias mayores a 0.5 a 1.0 unidades Es una técnica monoelemental, y relativamente lenta comparada con ICP-MS Es una técnica monoelemental, y relativamente lenta comparada con ICP-MS

26 Horno de Grafito EEA El método consiste en inyectar un volumen de muestra dentro de un tubo de grafito, el cual es calentado a sequedad, remueve la parte principal de la matriz y finalmente atomiza al arsénico. En este estado absorbe la radiación proveniente de la lámpara específica que emite radiación propia del As. El método consiste en inyectar un volumen de muestra dentro de un tubo de grafito, el cual es calentado a sequedad, remueve la parte principal de la matriz y finalmente atomiza al arsénico. En este estado absorbe la radiación proveniente de la lámpara específica que emite radiación propia del As. La señal correspondiente a la absorción atómica, es proporcional a la concentración de As en la solución. La señal correspondiente a la absorción atómica, es proporcional a la concentración de As en la solución.

27 Horno de Grafito EEA Ventajas de la técnica El límite de detección de 0,5 g/L, y las mediciones se pueden realizar usando curva de calibración o adición estándar El límite de detección de 0,5 g/L, y las mediciones se pueden realizar usando curva de calibración o adición estándarDesventajas Se recomienda usar una matriz modificada para permitir la pirólisis a alta temperatura, para remover otros compuestos sin la pérdida de arsénico. Se recomienda usar una matriz modificada para permitir la pirólisis a alta temperatura, para remover otros compuestos sin la pérdida de arsénico. La más usada es una mezcla de paladio-nitrato de magnesio, adicionalmente gas hidrogeno para mantener el paladio en estado reducido La más usada es una mezcla de paladio-nitrato de magnesio, adicionalmente gas hidrogeno para mantener el paladio en estado reducido

28 Espectrometría de Masas Plasma de Acoplamiento Inductivo ICP-MS Un Espectrómetro de Plasma de Acoplamiento Inductivo puede definirse como un instrumento capaz generar iones monovalentes positivos a partir de algunos elementos de una muestra inyectada convenientemente, separar dichos iones según su relación masa-carga y finalmente detectar su abundancia relativa. Un Espectrómetro de Plasma de Acoplamiento Inductivo puede definirse como un instrumento capaz generar iones monovalentes positivos a partir de algunos elementos de una muestra inyectada convenientemente, separar dichos iones según su relación masa-carga y finalmente detectar su abundancia relativa.

29 Espectrometría de Masas Plasma de Acoplamiento Inductivo El instrumento consta fundamentalmente de tres partes: El instrumento consta fundamentalmente de tres partes: 1-una fuente generadora de iones, 1-una fuente generadora de iones, 2-un selector de masas y 2-un selector de masas y 3-un detector. 3-un detector.

30 Espectrometría de Masas Plasma de Acoplamiento Inductivo 1. Fuente de iones: un plasma es un gas ionizado que microscópicamente es eléctricamente neutro. Para generar un plasma de Argón es necesario el aporte de energía externa en la forma de un campo eléctrico de alta frecuencia. La temperatura en distintas zonas del plasma varía entre los 5000 y K suficiente para lograr la desolvatación, atomización y posterior ionización de la muestra, la cual generalmente es introducida por nebulización neumática.

31 Espectrometría de Masas Plasma de Acoplamiento Inductivo 2. Selector de masas: permite la separación de los iones provenientes del ICP según su relación masa-carga. El espectro de masas resultante es un reflejo de la composición relativa de elementos que tenga la muestra. Los selectores de masas llevan a cabo dos tareas fundamentalmente: a) separar los iones de acuerdo a su relación m / z b) medir la abundancia relativa de los iones de cada masa.

32 Espectrometría de Masas Plasma de Acoplamiento Inductivo 3. Detector de iones: luego de atravesar el selector de masas, los iones llegan secuencialmente al detector. Distintos tipos de detectores se encuentran en uso, sin embargo el más común es el ELECTRON MULTIPLIER (este tipo de detector se hace necesario cuando las corrientes son menores a A). Cuando el haz de iones sale del selector de masas, golpea en la superficie de un plato de conversión, el cual los convierte en electrones, este choque provoca el desprendimiento de electrones que son acelerados debido al voltaje aplicado al plato.

33 Espectrometría de Masas Plasma de Acoplamiento Inductivo Ventajas de la técnica Alta sensibilidad. Límites de detección del orden de µg/l Alta sensibilidad. Límites de detección del orden de µg/l La precisión de la técnica en rutina es del 2 al 3% La precisión de la técnica en rutina es del 2 al 3% Tiempos de análisis cortos debido a la posibilidad de determinación multielemental, un ICP-MS secuencial puede determinar entre 40 y 50 elementos por minuto en una muestra y Amplio rango dinámico Tiempos de análisis cortos debido a la posibilidad de determinación multielemental, un ICP-MS secuencial puede determinar entre 40 y 50 elementos por minuto en una muestra y Amplio rango dinámico Requiere poca cantidad de muestra para un análisis multielemental Requiere poca cantidad de muestra para un análisis multielemental Las altas temperaturas del plasma reducen las interferencias químicas Las altas temperaturas del plasma reducen las interferencias químicas Escasa manipulación previa de la muestra, lo cual disminuye la posibilidad de contaminación externa de las muestras y a la vez tiempos Escasa manipulación previa de la muestra, lo cual disminuye la posibilidad de contaminación externa de las muestras y a la vez tiemposDesventajas: El instrumental y los insumos de esta técnica son costosos El instrumental y los insumos de esta técnica son costosos Requiere operadores altamente capacitados Requiere operadores altamente capacitados

34 Espectrofotometría AgDDTC Este método es el más usado debido a la simplicidad de la instrumentación. Este método es el más usado debido a la simplicidad de la instrumentación. Se fundamenta en que el arsénico presente es reducido en presencia de zinc y HCl, al igual que en los métodos anteriores. el As (V) es reducido después por ioduro de potasio y cloruro de estaño (II), la reducción del As (III) a arsina es provocada por el hidrogeno producido por el medio ácido. Se fundamenta en que el arsénico presente es reducido en presencia de zinc y HCl, al igual que en los métodos anteriores. el As (V) es reducido después por ioduro de potasio y cloruro de estaño (II), la reducción del As (III) a arsina es provocada por el hidrogeno producido por el medio ácido. La arsina, debe pasar por una lana de vidrio impregnada con acetato de plomo, para remover el sulfuro de hidrogeno interferente antes de ser absorbido en la solución de (Ag DDTC). La arsina, debe pasar por una lana de vidrio impregnada con acetato de plomo, para remover el sulfuro de hidrogeno interferente antes de ser absorbido en la solución de (Ag DDTC).

35 Espectrofotometría AgDDTC La arsina producida reacciona con la solución de dietilditiocarbamato de plata (Ag DDTC) en efedrina/cloroformo o piridina, formando un complejo coloreado color rojo vino, cuya intensidad es proporcional a la concentración del arsénico, luego es leído en el espectrofotómetro a 520 nm. La arsina producida reacciona con la solución de dietilditiocarbamato de plata (Ag DDTC) en efedrina/cloroformo o piridina, formando un complejo coloreado color rojo vino, cuya intensidad es proporcional a la concentración del arsénico, luego es leído en el espectrofotómetro a 520 nm. Límite de detección está entre 1 y 10 g/L. El cromo, cobalto, cobre, mercurio, molibdeno, níquel, platino, plata y selenio interfieren a altas concentraciones. Límite de detección está entre 1 y 10 g/L. El cromo, cobalto, cobre, mercurio, molibdeno, níquel, platino, plata y selenio interfieren a altas concentraciones.

36 Voltametría El análisis se realiza por redisolución anódica mediante una instrumento portátil de voltametría con un procedimiento simple para el análisis en el campo de As(III) y As(V). El análisis se realiza por redisolución anódica mediante una instrumento portátil de voltametría con un procedimiento simple para el análisis en el campo de As(III) y As(V). El As(III) es determinado a un potencial de deposición de –0.2V, luego todo el arsénico es oxidado a As(V), y el arsénico total es determinado a un potencial de deposición de –1.6V. El As(III) es determinado a un potencial de deposición de –0.2V, luego todo el arsénico es oxidado a As(V), y el arsénico total es determinado a un potencial de deposición de –1.6V. La concentración original de As(V), se calcularía por diferencia. La técnica usa un electrodo de oro. La concentración original de As(V), se calcularía por diferencia. La técnica usa un electrodo de oro. El limite de detección obtenido para el As(III) o As(V) es de 0.5 g/l. El limite de detección obtenido para el As(III) o As(V) es de 0.5 g/l. Las principales especies interferentes pueden ser el cobre, mercurio, zinc y bismuto. Las principales especies interferentes pueden ser el cobre, mercurio, zinc y bismuto.

37 METODOLOGÍA Análisis de la calidad del agua Efectos Biológicos BiodisponibilidadSusceptibilidad Efectos en Salud Ingeniería Ambiental Educación Ambiental Intervención Nutricional, etc. Vigilancia Epidemiológica Evaluación de la Exposición Mecanismos Toxicológicos

38 Muchas gracias Raúl A. Grigolato Bioquímico


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