CAPÍTULO 5

EVALUACIÓN DE EXPOSICIONES

Visión General

Exposición y Riesgo - ¿Qué consecuencias provocan las diferentes sustancias en el ambiente y en las personas?

Ejemplos de algunas Regulaciones - ¿Existen regulaciones concernientes a diferentes sustancias?

Diseño Químico más seguro

Estimando Exposiciones

Tipos de Exposición

OCUPACIONAL : La exposición del trabajador en la industria.

COMUNIDAD : Exposición de la Población que rodea un área industrial debido a las corrientes de desecho.

Exposición Ocupacional y de Comunidad

Tres pasos están relacionados a la exposición:

1) Reconocimiento : todas las fuentes y fuentes potenciales

2) Evaluación : nivel y duración de la exposición

3) Control (y Eliminación) : en base a fuente, vía, e información de la exposición del trabajador/población.

Exposición Ocupacional Reconocimiento

• Usa descripciones esquemáticas y escritas para identificar: - Fuentes potenciales de exposición (i.e. operaciones

unitarias específicas).

- Mecanismos que reducen la exposición del trabajador

(i.e. sistemas de ventilación).

• Vías de Exposición- Inhalación

- Contacto Dérmico

- Ingestión

Exposición OcupacionalEvaluación

• Los objetivos de monitorear la exposición del trabajador incluyen:

- Línea base- Diagnóstico- Conformidad

- Tipos de Monitoreo:- Personal (i.e. Medición de la zona a respirar)- Área ( i.e. Monitoreo general para controlar exposiciones a

largo plazo)

La Evaluación de la exposición ocupacional incluye: Evaluación de la inhalación y Evaluación

Dérmica

Evaluación: Evaluación de Inhalación

Técnicas de Monitoreo Incluyen:

- Simulador de respiración

- Muestra estática

Técnicas de Control incluyen:

- Respiradores y otros dispositivos

- Procesos alternos o modificaciones a los equipos

Modelos usados en el lugar de monitoreo para evaluar inhalación son: Balance de Masa y Modelo de Dispersión.

Balance de Masa o Modelo de Caja El contaminante se encuentra disperso uniformemente en el

área (caja)

Donde: C : concentración del contaminante en el aire de el área de trabajo

(masa/longitud3),V : volumen del área de trabajo (longitud3),T : tiempo durante el cual el contaminante ha sido emitido,G : velocidad de emisión del contaminante al aire (masa/tiempo),Q : velocidad de ventilación en el área de trabajo (longitud3/time),k : factor de mezclado para considerar mezclado incompleto en el área

de trabajo (sin unidades), Co : concentración del contaminante en el aire entrando al área de

trabajo (masa/longitud3).

)( oCCkQGdt

dCV (5.1)

kQG

CoC

)/exp(1 VkQtkQG

CoC

(5.2)

(5.3)

))()((

)()29/1/1())((1079.8 5.05.005.0

25.025.0883.05

PxTvMWVPMW

G (5.4)

Donde :

Balance de Masa o Modelo de Caja (continuación)

En estado estable (Steady State, ss) la ecuación 5.1 se transforma como sigue:

Con ventilación constante una nueva fuente de contaminación puede ser estimada usando:

Modelo de DispersiónVariación de la concentración (de la fuente) en un área dada

Donde:

U es la velocidad del viento en la dirección x (lengitud/tiempo)C es la concentración del contaminante en el aire (masa/longitud3)D es el coeficiente de difusión (longitud2/tiempo)x es la distancia, en la dirección del viento, de la fuente (longitud)r es la distancia de la fuente al punto de muestreo (longitud)

G es la velocidad de emisión del contaminante desde la fuente (masa/tiempo)

dr

rdC

dr

d

r

D

dx

dCu

2

))(2/(exp4

xrDuDr

GC

(5.5)

(5.6)

Evaluación: Evaluación de Exposición Dérmica

Los mecanismos de exposición dérmica son: - Contacto directo entre piel y sustancia.- Transferencia de la sustancia desde una superficie

contaminada a la piel.- Deposición o impacto en la piel.

Las técnicas de monitoreo incluyen:- Almohadillas absorbentes.- Muestras de limpieza.- Técnicas computarizadas.

Las técnicas de Control incluyen: - Usar ropa de protección.- Sustitución por una sustancia química menos tóxica (que no

impactará por ingestión o inhalación).

Evaluación de Exposición DérmicaModelamiento

Donde :

DAR : velocidad de absorción dérmica de la dosis de la sustancia química (masa/tiempo),

S : área superficial de la piel en contacto con el químico (longitud2),

Q : cantidad depositada en la piel por evento (masa/longitud2/evento),

N : número de eventos de exposición por día (evento/tiempo),

WF : fracción en peso de la sustancia química a tratar en la mezcla (adimensional),

ABS : fracción de la dosis aplicada absorbida durante el evento (adimensional).

))()()()(( ABSWFNQSDAR (5.7)

Donde :DA : dosis de la sustancia química absorbida dérmicamente (masa),S : área superficial de la piel en contacto con el químico (longitud2),Kp : coeficiente de permeabilidad para el químico en cuestión en la mezcla (longitud/tiempo),ED : duración de la exposición (tiempo),WF : fracción en peso de la sustancia química en cuestión en la mezcla (adimensional), : densidad de la mezcla (masa/longitud3).

))()()()(( WFEDKSDA p (5.8)

Evaluación de Exposición Dérmica : Modelamiento (continuación)

Exposición de la ComunidadReconocimiento

Reconocimiento de Contaminantes del Aire:- Principales sustancias y subproductos que pueden

causar daño.- Patrones climáticos principales y comunidades

potencialmente afectadas por descargas. - Cambios de fase (en corrientes acuosas o en tierra).

Reconocimiento de Contaminantes del Agua:- Sustancias y subproductos principales que pueden causar daño. - Usos de flujos y corrientes de agua (planta de tratamiento de agua, pesca,etc).-Cambios de fase (volatilización, ab/adsorción en partículas sólidas, etc).

Reconocimiento de Contaminantes Sólidos:- Sustancias y subproductos principales que pueden causar daño. - Filtración potencial y volatilización de sustancias.

Exposición de la Comunidad : Reconocimiento (continuación)

Descripción FuentesEstándares o Directrices

Los Compuestos Orgánicos Volátiles (VOCs) son emitidos como gases de ciertos sólidos o líquidos. Los VOCs incluyen una variedad de químicos, algunos de los cuales pueden tener efectos adversos a la salud a largo y corto plazo. Las concentraciones de muchos VOCs son consistentemente mayores en lugares cerrados (hasta 10 veces mayores) que en lugares abiertos.

Los VOCs son emitidos por un gran grupo de productos que oscilan en los miles. Ejemplos incluyen: pinturas y lacas, decapantes, artículos de limpieza, pesticidas, materiales de construcción, equipo de oficina como copiadoras e impresoras, líquidos de corrección y papel carbón, materiales de gráficos y artesanías incluyendo pegamentos y adhesivos, marcadores permanentes y soluciones fotográficas.

No se han establecido estándares para los VOCs fuera del entorno industrial. OSHA regula el formaldehído, un VOC específico, como carcinógeno. OSHA ha adoptado un nivel Permisible de Exposición (PEL) de .75 ppm, y un nivel de acción de 0.5 ppm. HUD ha establecido un nivel de .4 ppm para casas rodantes. En base a la información actual, es aconsejable mitigar el formaldehído presente en niveles mayores a 0.1 ppm.

Descripción Fuentes Estándares o Directrices

El plomo es un mental altamente tóxico.

Fuentes de plomo incluyen agua potable, alimentos, suelo, aire y polvo contaminados.La pintura a base de plomo es una fuente común de polvo de plomo.

La Comisión de Seguridad del Consumidor (The Consumer Product Safety Commission) ha prohibido el plomo en la pintura.

Efectos en la Salud Medidas de Control

El plomo puede causar daños serios a los riñones, al sistema nervioso, y a los glóbulos rojos. Los niños son particularmente vulnerables. La exposición al plomo en niños puede provocar retrasos en el desarrollo físico, bajos niveles de IQ, periodos mas cortos de atención, y un incremento en problemas de conducta.

Medidas preventivas para reducir la exposición a plomo incluyen: limpieza de áreas de juego; limpieza frecuente de pisos y cornisas de ventanas y otras áreas lisas con trapo mojado; mantener a los niños alejados de áreas donde la pintura esté descascarillada o cayéndose; prevenir a los niños de masticar alféizares u otras áreas pintadas; y asegurar que los juguetes sean limpiados frecuentemente y que los niños se laven las manos antes de ingerir alimentos.

Exposición de la ComunidadEvaluación

Exposición al Aire - Qué químicos (sustancias tóxicas o dañinas).- Qué cantidades y de donde provienen (área, punto, móvil).- Concentración estimada en una ubicación específica (ubicación de

la exposición).• Los modelos de Dispersión incluyen modelos Gaussianos

(basados en muchos factores).- Estimación del número de personas afectadas por la

contaminación.

Exposición Dérmica- Frecuencia y duración de la exposición potencial (solo por

natación). - Concentración de una sustancia dada.

Agua de superficie- Qué cantidad de una toxina dada permanece después de el

tratamiento de agua de desecho y la concentración real en la corriente dada.

- Analiza el destino de las sustancias dadas usando modelos.

- Qué impacto tienen los contaminantes en los organismos acuáticos.

Contaminación de agua de Subsuelo- De infiltración (rellenos) y corrientes de agua pluvial.

- Puede ser transportada por grandes distancias (y en diferentes fases) y durar por largos periodos de tiempo.

Exposición de la Comunidad: Evaluación (continuación)

Regulaciones

Sustancias Persistentes, Bioacumulación y Sustancias

Tóxicas (PBT) El top 12 • Aldrin/Dieldrin,• Benzo(a)pireno, • Clordano, • DDT • Hexaclorobenzeno, • Alquil-plomo, • Mercurio y compuestos, • Mirex, • Octacloroestireno, • PCBs, • Dioxinas y Furanos, y • Toxafeno.

Referencias :• Binational Toxics Strategy :

– http://www.epa.gov/bns/index.html

• Environment Canada’s ARET program

– http://www.ec.gc.ca/nopp/aret/en/el2.cfm

• EPA’s PBT Chemical Program– http://www.epa.gov/pbt/

index.htm

Contaminación del Aire en el lugar de trabajo

Referencias

OSHA : regulaciones de emisiones en el lugar de trabajohttp://www.osha.gov/pls/oshaweb/

owadisp.show_document?p_table=FEDERAL_REGISTER&p_id=13306

CCOSH : sitio web general http://www.ccohs.ca/

Ejemplo de Estándares de Emisión• Agua y Agua de desecho:

- Directrices de Efluentes: • En una base continua : pH entre 6.0 y 9.5

• En una base promedio mensual: Sólidos Suspendidos Totales (TSS) 25 mg/L

Demanda Química de Oxígeno (COD)

200 mg/L

Aceite y Grasa 10 mg/L

Cadmio 0.1 mg/L

Cromo (total) 0.5 mg/L

Plomo 0.2 mg/L

Mercurio 0.01 mg/L

Níquel (total) 0.5 mg/L

Zinc 0.5 mg/L

Toxicidad No mas de 50 % de mortalidad en 100% del efluente

Fuente : http://www.ec.gc.ca/nopp/docs/cp/1mm8/en/c4.cfm

Diseño Químico más Seguro

Diseño Químico más Seguro• Metas clave en el diseño de sustancias

químicas más seguras son minimizar :- Persistencia y Dispersión en el ambiente (y por lo

tanto reducción de la exposición).

- Bioacumulación y reducción de dosis (reduciendo de ese modo la absorción por el cuerpo).

- Toxicidad.

• El Diseño Químico más Seguro incluye: - Minimización de dosis.

- Minimización de toxicidad.

Diseño Químico más SeguroReducción de dosis

Información requerida para calcular dosis:- Masa del químico transferida a través de cierta

membrana.

- Dependiendo de las diferentes membranas, se necesitan propiedades físicas y químicas:

• Pulmones : solubilidad en agua, tamaño de partícula.

• Tracto gastrointestinal : solubilidad en lípidos, solubilidad en agua, constante de disociación y tamaño molecular.

• Piel : solubilidad en lípidos.

El pulmón también provee un área superficial relativamente grande para la absorción de químicos. El pulmón es una membrana relativamente delgada y debido a que es tan delgada, la solubilidad en lípidos juega un rol menor en la absorción química que para el tracto gastrointestinal. Alta solubilidad en agua promoverá la absorción en el pulmón, así como la distribución del compuesto en partículas finas.

La piel presenta una barrera formidable al transporte de químicos. Para que un compuesto químico sea llevado por la piel, este debe pasar capas múltiples. Con el tracto gastrointestinal, un grado moderado de lipofilicidad promueve la absorción a través de la piel porque el transporte debe ocurrir a través de capas tanto acuosas como de lípidos.

Un alto nivel de solubilidad en agua mejora la absorción en el tracto gastrointestinal porque los materiales solubles en agua son más fácilmente movilizados en el intestino grueso y delgado y por lo tanto los materiales experimentan menos resistencia a la transferencia de masa en la migración hacia la pared del intestino. Alta solubilidad en lípidos eleva la absorción y el transporte a través de la membrana.

Diseño Químico más SeguroReducción de la Toxicidad

• Información importante es obtenida al:

- Examinar mecanismos.

- Identificar mecanismos estructurales.

Los TREs usan exámenes de toxicidad, análisis químicos detallados, y evaluaciones de proceso para determinar la causa de la toxicidad del efluente.

Estas evaluaciones exploran las opciones de tratamiento para reducir la toxicidad a niveles aceptables o para identificar cambios dentro de una instalación o alterar el tipo, cantidad o carácter de la descarga.

Entonces identificamos el tipo y fuente de toxinas y hacemos una evaluación de las alternativas de tratamiento. Cuando la TRE está completa, preparamos un reporte final que contiene recomendaciones para la reducción o eliminación de la toxicidad que pondrán la instalación nuevamente dentro de norma.

Evaluaciones de Reducción de Toxicidad (TREs)