Metodología de un Proyecto de Investigación. Estudio de Caso. Doctorado Ciencias Ambientales

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1 Metodología de un Proyecto de Investigación Estudio de Caso Evaluación del Riesgo por Exposición a contaminantes en agua y alimentos en un sector de la ciudad de Cali PALABRAS CLAVE Plaguicidas en Agua y Alimentos Metales en Agua y Alimentos Evaluación del riesgo riesgo cancerígeno y no cancerígeno SEMINARIO DE INVESTIGACION II Mario A. Pérez (Univalle) Hugo Portela Guarín (Unicauca) 1 Doctorado Ciencias Ambientales

2 IDENTIFICACIÓN DEL PROBLEMA La exposición ambiental crónica a bajas concentraciones de agentes contaminantes como pesticidas, metales pesados, subproductos de la desinfección y nitratos, ha sido asociada a problemas de la salud incluyendo diferentes tipos de cáncer y otras enfermedades en adultos, como los pesticidas Diurón y 2,4- D, que tienen efectos en el sistema inmunológico y una alta probabilidad de producir cáncer. En Cali, se ha documentado en el río Cauca algunas especies de peces que constituyen fuentes y rutas de exposición a metales pesados y otros contaminantes. Además, posiblemente debido a esas exposiciones, se ha establecido una ocurrencia elevada y agregada de efectos en la salud, como anomalías congénitas y otros efectos de tipo agudo y subagudo. Sin embargo, no hay información sobre la magnitud de la exposición crónica a uno o varios de esos agentes por ingesta de agua y alimentos, ni se ha estimado la dosis acumulada que experimentan los diferentes grupos poblacionales. Esta información es la base para estimar la magnitud de los riesgos cancerígenos y no cancerígenos en la población. EL PROBLEMA VACÍOS DE INFORMACIÓN 2

3 IDENTIFICACION DEL PROBLEMA Una forma de estudiar y cuantificar el riesgo en la salud humana por exposición a estos contaminantes, es realizando una Evaluación del Riesgo, que sirve para caracterizar la naturaleza y magnitud de los riesgos de salud en los humanos de contaminantes químicos y otros factores de estrés, que pueden estar presentes en el ambiente. Esta metodología permite la identificación y caracterización del peligro, la evaluación de la exposición y la caracterización del riesgo. A pesar de ofrecer información importante para conocer el riesgo al que esta expuesta la población, este tipo de estudios no han sido desarrollados en la región. Con el fin de responder a esta necesidad, este proyecto de investigación propone realizar una evaluación de riesgo de exposición a metales pesados y plaguicidas por agua y alimentos en un sector de Cali, el cual brindará herramientas a los tomadores de decisiones para la formulación de acciones que mitiguen esos efectos. LA PROPUESTA VACÍOS DE INFORMACIÓN LA PROPUESTA 3

4 MARCO TEÓRICO La relación entre las fuentes, exposición y efectos de los contaminantes y receptores ecológicos es compleja y en la mayoría de las veces específica para un sitio en particular, condición ambiental y organismo receptor. El modelo teórico aplicado en este estudio es una adaptación del Modelo de Riesgo que incluye desde las fuentes de contaminación hasta los efectos en salud: Fuente Transporte Contam. Exposición Dosis Riesgo en Salud Bajo esta teoría, las fuentes de los contaminantes pueden ser naturales o antropogénicas, y según la forma en que llegan a los medios (i.e., agua, aire, suelo) pueden ser puntuales o difusas. Al ingresar a los medios, entran en sus ciclos biogeoquímicos, donde interactúan y pueden dar origen a nuevas mezclas. La exposición del organismo receptor al contaminante por lo tanto varía según los procesos bioquímicos y su distribución en el agua (agua subterránea o superficial), aire, suelo y alimentos en contacto directo con estos medios. (etc.) 4

5 OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL Evaluar los riesgos carcinogénicos y no carcinogénicos para la salud debidos a la exposición crónica a cadmio, plomo, mercurio, 2,4-D y Diurón a través del consumo de agua y alimentos en la población de mujeres en edad fértil del distrito de Agua Blanca en Cali. Hipótesis: La exposición a contaminantes prioritarios (i.e. pesticidas y metales pesados) por agua y alimentos puede representar un riesgo apreciable para la salud de en mujeres en edad fértil como uno de los grupos poblacionales susceptibles. OBJETIVOS ESPECÍFICOS Determinar la concentración de cadmio, plomo, mercurio, 2,4-D y Diurón en el agua de consumo y en los alimentos de mayor bio-acumulación. Identificar los patrones de dispersión y transporte de cadmio, plomo, mercurio, 2,4-D y Diurón en agua de consumo y alimentos. Determinar los niveles y variaciones demográficas en el consumo de agua y alimentos de mayor bio-acumulación para los contaminantes seleccionados. Estimar los riesgos asociados a la ingesta crónica de los contaminantes por consumo de agua y alimentos. 5

6 METODOLOGÍA PREGUNTAS COMO VOY A ALCANZAR ESOS OBJETIVOS Y COMO VOY A PROBAR LA VALIDEZ DE MIS HIPÓTESIS? HAY QUE REVISAR LA COHERENCIA ENTRE HIPÓTESIS, OBJETIVOS Y METODOLOGÍA SI LA METODOLOGÍA ESTA BIEN DEFINIDA Y SUFICIENTEMENTE DETALLADA, LAS ACTIVIDADES SE VUELVEN UNA CONSECUENCIA DIRECTA DE LA MISMA 6

7 METODOLOGÍA PROPUESTA GENERALIDADES DEL DISEÑO PARA LA INVESTIGACIÓN Debido a que la ingestión representa una de las vías de exposición más importantes, el agua y alimentos contaminados pueden producir diversos efectos en salud a corto, mediano y largo plazo. Para conocer riesgo, se propone: Realizar un estudio de Evaluación de Riesgo en salud en un sector de la ciudad, Por medio de una encuesta poblacional para identificar hábitos de consumo Mediciones ambientales en agua y alimentos, para determinar concentraciones de contaminantes a que están expuestos. Grupo vulnerable seleccionado: mujeres en edad fértil. Niños no entran, por mayor complejidad en análisis de dieta y sesgos de información. Criterios de inclusión para encuesta en grupo de mujeres: - Mujeres adultas en edad fértil entre 18 y 49 años (según criterios de la OMS). - No encontrarse en embarazo en el momento de la encuesta, ya que las mujeres en embarazo tienden a cambiar sus prácticas de consumo y su peso varía por la gestación. - Que residan en el área de estudio (Comunas 13, 14, 15 y 21). 7

8 ÁREA DE ESTUDIO Distrito Agua Blanca en Cali. Se han realizado investigaciones previas relacionadas con condiciones ambientales de riesgo. Proyectos: "Factores ambientales relacionados con malformaciones congénitas" y "Exposición a plomo y cadmio y relación con bajo peso al nacer en una cohorte de mujeres embarazadas". Se encontró presencia de herbicidas y metales en el río Cauca cercano al sector, y metales en red de distribución de agua potable y en el pescado del río Cauca consumido en el sector. Sector ubicado al sur-oriente de Cali e incluye las Comunas 13, 14, 15 (Distrito Aguablanca) y 21, que suman el 27% de la población urbana de la ciudad. Población: 602,401 hab. (51% mujeres), 53 barrios, mayoría de bajo nivel socioeconómico. Limita al oriente con río Cauca, caudal promedio de 200 m3/s que suministra cerca del 80% del agua de consumo de Cali. Ha sido contaminado por varios años con aguas residuales municipales e industriales; sur, zona de expansión donde se ubica antiguo vertedero de residuos sólidos municipales "Navarro", que operó 40 años (2008) y donde se depositaban en los últimos años de funcionamiento cerca de 1700 toneladas/día de residuos. 8

9 TAMAÑO DE LA MUESTRA PARA ENCUESTA POBLACIONAL Encuesta poblacional en mujeres adultas en edad fértil Muestreo aleatorio en las viviendas del área de estudio Cálculo de tamaño de muestra a partir de población estimada para 2010 en área de estudio = 602,401 hab. en 114,042 viviendas (aprox. 5 hab/viv). Probabilidad de presentar algún contaminante = 25% (según estudios anteriores se presentaron entre 7.1% % en agua y entre 5.2% % en alimentos). Nivel de confianza = 95%; Error alfa = 6%. Tamaño de muestra = 224 % de no participación = 25% Tamaño de muestra final =

10 DESCRIPCIÓN DE LA METODOLOGÍA POR OBJETIVOS ESPECÍFICOS OBJETIVO 1: Determinar la concentración de cadmio, plomo, mercurio, 2,4-D y Diurón en el agua de consumo y en los alimentos de mayor bioacumulación. Información secundaria del área de estudio: características sociodemográficas, datos técnicos del sistema de abastecimiento y estudios previos sobre calidad de agua y alimentos. Información primaria de los contaminantes: Matriz Agua: Potabilización convencional elimina carga orgánica contaminante y patógenos (bacterias, parásitos, virus). Micro-contaminantes persisten después de tratamiento y llegan a la red. Para identificar concentraciones de Pb, Cd, Hg, Diuron y 2,4-D, se realizará muestreo en agua cruda, agua potable y agua embotellada. Muestreo agua cruda: bocatoma Planta en Puerto Mallarino. Agua potable: 2 puntos de la red de distribución. Muestras puntuales, 1 vez por semana durante 3 meses en dos épocas del año. Agua embotellada, solo Pb, Cd y Hg, primero por triplicado en 4 marcas; después se seleccionarán 2 marcas y se hará análisis 10 muestras/marca. 10

11 Matriz Alimentos La ingesta de determinados grupos de alimentos: frutas, vegetales y peces ha sido identificada (EPA) como fuente de exposición a metales y agroquímicos. Los niveles de contaminación dependen de la concentración del contaminante, la cantidad ingerida y la frecuencia de ingestión, que a su vez dependen de los comportamientos y prácticas de la población en estudio. Se medirán los contaminantes en 2 especies de peces y 4 tipos de vegetales con potencial bioacumulador con mayor frecuencia de consumo. Se analizarán 10 muestras por cada alimento teniendo como puntos de muestreo 4 de los distribuidores mayoritarios identificados por los expendios menores frecuentados por la población según encuesta poblacional en el sector. Cuidados en la recolección de muestras y Análisis en Laboratorio: Se elaborará Procedimiento Operativo Estandarizado (POE). 11

12 OBJETIVO 2: Identificar los patrones de dispersión y transporte de cadmio, plomo, mercurio, 2,4-D y Diurón en agua de consumo y alimentos. Matriz agua, se conseguirá información sobre el río Cauca y documentación de investigaciones previas realizadas en el río sobre calidad del agua en cuanto a metales pesados y puntos de contaminación. Para el agua embotellada sobre las fuentes de agua utilizadas y características fisicoquímicas de dichas fuentes. Matriz alimentos, información sobre las cadenas de distribución de alimentos en el área de estudio. Por medio de encuesta poblacional en el área de estudio se recolectará información acerca de los tipos de alimentos bioacumuladores más frecuentes y puntos donde fueron comprados. La información recolectada en cada matriz será depurada y analizada para identificar rutas de exposición, ubicando como punto final el individuo receptor y los patrones de dispersión y transporte de los contaminantes de interés. 12

13 OBJETIVO 3: Determinar los niveles y variaciones demográficas en el consumo de agua y alimentos de mayor bioacumulación para los contaminantes seleccionados. Se recogerá información de fuentes secundarias sobre fuentes y cadenas de distribución de alimentos de este sector de la ciudad. Se hará una encuesta poblacional en área de estudio. Encuesta poblacional: Información de consumo y tiempo de exposición, 3 tipos de cuestionarios. 1. Personal: Información individual sobre características socio-demográficas y antropométricas como ubicación, edad, sexo, nivel de ingresos, nivel de educación, tiempo de residencia en el sector, talla y peso, y las relacionadas con exposición por ingesta de agua o de un grupo de alimentos con potencial de bioacumulación: tipo, procedencia, cantidad, frecuencia de consumo y el sitio de alimentación. 2. Personal: Detectará movilidad de la persona y tiempo de permanencia en el hogar. 3. Expendios donde la población compra sus alimentos. tiempo de estadía y procedencia de los alimentos, que a su vez nos llevarán a distribuidores mayoristas donde se realizará el muestreo de alimentos y donde se volverá a aplicar la encuesta. 13

14 OBJETIVO 4: Estimar los riesgos asociados a la ingesta crónica de los contaminantes por consumo de agua y alimentos. Evaluación del riesgo sirve para caracterizar naturaleza y magnitud de riesgos en salud. Evaluación dosis-respuesta relaciona cantidad de contaminante y riesgo, permite obtener una base de discusión sobre la naturaleza y alcance del riesgo. Se estimará exposición diaria por medio del cálculo de la dosis de ingesta diaria promedio durante el tiempo de vida (lifetime average daily dose, LAAD) o por la ingestión crónica diaria (chronic daily intake, CDI) sugeridos por la USEPA (19, 67). Se calcularán los riesgos de cáncer y no cáncer asociados con exposición por ingestión. Se harán análisis determinísticos y probabilísticos. Calidad de los Datos Muestras ambientales procesadas en laboratorios con técnicas estandarizadas y acreditados. Elaboración y seguimiento de Procedimiento Operativo Estandarizado (POE). Entrenamiento del personal que realizará los muestreos ambientales y las encuestas poblacionales. Control de calidad permanente de los datos recolectados, verificando la plausibilidad de los datos y el diligenciamiento de los formatos. Bases de datos previamente diseñadas. Revisión periódica y sistemática de datos ingresados por personal diferente al digitador. 14

15 PLAN DE ANÁLISIS OBJETIVO 1: Los datos de las 2 matrices ambientales serán geo-referenciados con GPS y serán ubicados en mapas utilizando el aplicativo Arcgis. Con los resultados de las concentraciones se calcularán y analizarán las estadísticas descriptivas, incluyendo la frecuencia de presencia de cada metal o herbicida en cada matriz, y se les realizará la prueba de Kolmogorov Smirnov con el fin de comprobar si se ajustan a una distribución normal. OBJETIVO 2: En la matriz agua sobre la fuente y la hidrodinámica del Río Cauca y la red de agua potable se elaborará un esquema de puntos de contaminación. En la matriz alimentos se reconstruirá por medio de un esquema las rutas de distribución de los alimentos, los tempos de almacenamiento y se complementará con las concentraciones encontradas que permitan identificar la dinámica y distribución del contaminante en esta matriz. 15

16 CRONOGRAMA 16

17 PRESUPUESTO 17

18 PRESUPUESTO LAS ACTIVIDADES DEBEN COSTEARSE PARA PODER DETERMINAR EL VALOR DE LA PROPUESTA DE INVESTIGACIÓN UNA VEZ CONOCIDO EL COSTO TOTAL DE LA PROPUESTA, SE DEBE DEFINIR LA ESTRATEGIA DE FINANCIACION (i.e CONVOCATORIA, DONACION, CO-FINANCIACION, RECURSOS PROPIOS, CRÉDITOS). 18

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