La caracterización de los riesgos a la salud pública en un sitio contaminado consiste en determinar si es tolerable el nivel de riesgo de que se produzcan daños asociados a la exposición a los tóxicos presentes en el sitio.

Para hacer lo anterior se evalúan las exposiciones que sufren los pobladores, lo cual, consiste en:

Por otro lado se evalúa la peligrosidad de los tóxicos presentes, lo cual consiste en:

En la mayoría de los sitios contaminados, los individuos están expuestos a varios tóxicos al mismo tiempo y cada uno de los tóxicos pueden llegar a hacer contacto con las poblaciones por más de una ruta.

En esta sección se revisará cómo se integran ambos conocimientos para la evaluación de riesgos por exposición a substancias tóxicas, tanto si se trata de exposiciones a una sola sustancia por una ruta, como de exposiciones múltiples.

Los riesgos asociados a la exposición de substancias no-cancerígenas, se evalúan por separado de los riesgos por exposición a cancerígenos. Las metodologías para evaluar estos dos modos de toxicidad química son diferentes.

Para caracterizar efectos no-cancerígenos, las comparaciones se hacen entre las dosis de exposición estimadas para cada una de las substancias y sus dosis de referencia y al cociente de estas dos cantidades (exposición /dosis de referencia), que se le conoce como Cociente de Peligro.

Los efectos cancerígenos o sea , la probabilidad de que un individuo desarrolle cáncer por exposición vitalicia a una sustancia, se estima a partir de las dosis de exposición estimadas y la información sobre la probabilidad específica de desarrollar cáncer (riesgo de cáncer por unidad de dosis o factor de pendiente), para la sustancia de interés. Al producto del valor de la exposición por el factor de pendiente se le llama: Riesgo de Cáncer.

Una evaluación de riesgos no se puede considerar completa, a menos que las estimaciones numéricas del riesgo se califiquen, a la luz de las suposiciones más importantes que se hicieron para llegar a los resultados obtenidos y el análisis de las incertidumbres que se introdujeron en los resultados como producto de esas suposiciones.

1 Evaluación de la exposición

En la sección 3.1 se presentó cómo se transportan los tóxicos en el ambiente desde la fuente de emisión y cómo parte de esos tóxicos liberados llegan en estado activo a contactar a algunos miembros de las poblaciones en uno o más escenarios, y cómo se determina qué rutas son significativas. Se vio también, cómo se define y calcula la dosis que reciben los individuos expuestos. Se mencionó varias veces que los modelos matemáticos que normalmente se utilizan en estos cálculos pueden representar sobre-simplificaciones de la realidad. También se dijo, que muy frecuentemente no se tiene información propia del sitio y/o de la población que se está estudiando y, que en ese caso se tienen que asignar valores a los parámetros de los modelos, basándose en estadísticas nacionales o en base a la experiencia de los encargados de hacer la evaluación de riesgos.

La presentación de toda esta información numérica y cualitativa acompañada de los juicios de valor sobre las suposiciones hechas en el proceso de obtenerla es lo que denominamos evaluación de la exposición. Es la información que se necesita para hacer la evaluación de riesgos.

1.1 Información contenida

Los resultados del estudio de la exposición que se necesitan son los siguientes:

1.2 Calificación de la información

En la sección 3.1 se trató cómo se estiman los valores numéricos de la Dosis Suministrada, en esta sección veremos cómo se evalúa esa información.

Las dosis suministradas que se calculen son tan válidas como la calidad de los datos usados, la validez de las suposiciones que se hicieron y lo apropiado de los modelos que se usaron. La desviación de la idealidad de cualesquiera de estos factores introducen incertidumbres en los resultados. Es necesario estimar el impacto de estas incertidumbres.

La evaluación de la exposición involucra la toma de varias decisiones que influyen substancialmente en la calidad de los resultados. Los aspectos más importantes son:

• Definición del escenario físico. Las decisiones que se toman en este paso están basadas en la información que se tenga sobre el área y en la experiencia del evaluador de riesgos. En primer lugar se tiene que asignar la categoría de uso actual y potencial del suelo, en base a la información recabada por observación directa del sitio y en los servicios de información gubernamental sobre planes de desarrollo, reglamentación del uso del suelo y zonificación. Las dosis estimadas son diferentes, dependiendo de si el sitio es residencial, si se va convertir en residencial dentro de un plazo de 10 años o si es o se va a convertir en comercial/industrial/agropecuario, etc. Las exposiciones probables son de muy distinta duración y frecuencia. En segundo lugar, en base a la información de muestreo ambiental y el conocimiento que se tenga sobre la peligrosidad de los tóxicos ambientales detectados, se tiene que seleccionar la lista de substancias de interés y las rutas de exposición significativas que existen realmente. En base al estudio de campo, usando modelos de transporte y destino se seleccionan las rutas que se puedan esperar para el futuro.
• Selección de Modelos de Transporte y Destino. Se trata de seleccionar modelos que representen adecuadamente todas las interelaciones conocidas e importantes que definen el comportamiento del sitio. Normalmente se cuenta sólo con modelos sencillos y en algunas ocasiones sin validar.
• Selección de los valores de los parámetros de exposición. Lo ideal es obtener información específica en el sitio, sin embargo muy frecuentemente no se hace y se usan valores estándar para muchos de los parámetros que se usan en la estimación de la dosis. Por ejemplo; se fijan valores para tasas de contacto como ingesta diaria de agua, consumo diario de pescado, etc., o para longitud de los períodos de exposición por duración promedio en un determinado domicilio o en un trabajo, etc.

1.3 Evaluación de las incertidumbres

La evaluación de las incertidumbres es un aspecto muy importante en la evaluación de riesgos. Algunas de las fuentes de incertidumbre se pueden cuantificar, a las otras se les da un tratamiento cualitativo, pero siempre se analizan. Es conveniente conocer las posibilidades de que las incertidumbres se magnifiquen a lo largo del proceso de evaluación.

Identificación. Las incertidumbres más importantes son las siguientes:

Se debe de revisar esta información para confirmar o revocar las decisiones que se hayan tomado antes. Los errores que se cometan en estos aspectos pueden llegar a invalidar los resultados del análisis de riesgos.

Otras fuentes importantes de incertidumbre son las inherentes a la evaluación de la exposición de los individuos a todas las substancias. Estas incertidumbres son introducidas por:

Es conveniente tener en cuenta y evaluar el posible efecto de las suposiciones más importantes que se tienen que hacer en la derivación de los modelos como son:

Las distintas suposiciones pueden tener efectos diferentes en los resultados. Es necesario identificar las suposiciones claves, indicando el orden de magnitud de la sobrestimación o subestimación del riesgo.

Si no se dispone de datos de campo para validar un modelo, se puede hacer un análisis de sensibilidad limitado, para indicar la magnitud de la incertidumbre asociada al uso de ese modelo.

Es conveniente identificar cuáles de estos parámetros tienen más influencia en los resultados y los efectos sobre los resultados del hecho que se hayan dado valores estándar a los parámetros de exposición y de transporte. Lo anterior se determina por análisis de sensibilidad o por opinión de expertos. En el análisis de sensibilidad se calculan los riesgos dando diferentes valores a los parámetros y observando su efecto sobre los resultados.

Análisis. Idealmente se debería hacer un seguimiento a lo largo de todo el proceso de evaluación de riesgo de cada una de las incertidumbres asociadas al cálculo de las exposiciones y así, caracterizar sus efectos sobre los resultados finales. A continuación se describen algunas formas de cómo evaluar las incertidumbres en forma cuantitativa, semicuantitativa y cualitativa.

Método Cuantitativo.- El método cuantitativo se puede aplicar cuando los modelos son sencillos y se conocen bien los valores de los parámetros de insumo. En este caso, el primer paso será la caracterización de las distribuciones de probabilidades de los valores de las variables y, el segundo será el estudio de la propagación de las incertidumbres de los valores de las variables, a través del proceso de cálculo, usando métodos analíticos (series de Taylor de primer orden) o por métodos numéricos (simulación Montecarlo).

Los métodos analíticos son posibles cuando se trata de pocas variables con distribuciones conocidas y de funciones lineales. En los casos más complejos se usan los métodos numéricos.

Los análisis de primer orden, con series de Taylor, están basados en la suposición de que la varianza total de la variable de salida del modelo, es una función de las varianzas de las variables individuales de entrada al modelo y que la sensibilidad de la variable de salida es una función de las variables de entrada. La sensibilidad de la variable de salida se define como la primera derivada de la función o modelo. La derivada se puede generar en forma analítica o numérica.

En la simulación Montecarlo se estima una distribución de exposiciones o riesgos por medio de la resolución repetitiva de las ecuaciones del modelo. Se necesita definir la distribución de probabilidades para cada variable del modelo. De la distribución de riesgos que resulta se puede seleccionar un determinado percentil (por ejemplo el 95 en el caso de distribución de exposiciones).

Las técnicas cuantitativas requieren de la definición de las distribuciones de todas las variables de entrada y de la covarianza que existen entre ellas. El valor de estos métodos disminuye rápidamente, si no se conocen bien las distribuciones de una o más variables y, si se tienen que suponer los valores y las distribuciones de algunos de los parámetros. Las técnicas cuantitativas se vuelven más difíciles de documentar y revisar, a medida que aumenta el número de variables en el modelo.

El llevar acabo el análisis cuantitativo de las incertidumbres a veces lleva a una falsa percepción de confiabilidad en los resultados. Aún en los análisis más completos no se puede estar seguro de que se tomaron en cuenta todas las fuentes de incertidumbre y que se tomaron en cuenta todas las covarianzas.

Métodos Semicuantiativos.- Con frecuencia la información disponible es insuficiente para describir la distribución de valores de las variables, pero sí se pueden conocer los rangos dentro de los cuales toman valores los parámetros. En esta situación se pueden hacer estudios de sensibilidad de la variable de salida, determinar cuáles variables tienen más influencia en los resultados y calcular los rangos dentro de los cuales puede tomar valores la variable de salida. Se calcula el rango de la variable de salida del modelo (exposición) que resulte de suponer las combinaciones de valores extremos o medios de los parámetros de entrada.

La caracterización de las incertidumbres por medio de este método, se puede hacer presentando los rangos de las exposiciones o riesgos calculados en el análisis de sensibilidad y, por la descripción de las limitaciones en los datos que se usaron para estimar rangos plausibles de las variables de entrada del modelo.

Método cualitativo.- En la mayoría de los casos este es el método más adecuados para presentar el análisis de incertidumbres. Se describe en forma cuantitativa o cualitativa la incertidumbre de cada parámetro y se indica simplemente la influencia posible de estas incertidumbres en la estimación final del riesgo en base al conocimiento que se tenga de cada modelo.

En seguida se hace un resumen de la información y las incertidumbres que pueden estar asociadas a esas informaciones, que es conveniente tener a la mano cuando se está haciendo este tipo de análisis:

• lista de los parámetros de evaluación de la exposición tales como: velocidad de infiltración, duración de la exposición, factores de bioconcentración, peso corporal, etc.
• lista de los valores usados para cada parámetro y la razón para seleccionar ese valor
• distribución de valores de cada parámetro sean estos medidos o supuestos, considerando, si es posible, los siguientes: rango total, tipo de distribución, media (geométrica o aritmética), desviación estándar y percentiles específicos (mediana, percentil 95)
• incertidumbre en valores estadísticos usados en la evaluación de riesgos (por ejemplo, el error estándar de la media) o la falta de datos y calificadores
• dirección y magnitud potencial de las desviaciones en las estimaciones de riesgos introducidas por las suposiciones hechas y por la falta de datos.

Las curvas de nivel de riesgo que se calculan en base de exposiciones modeladas, son útiles para visualizar el efecto posible de contaminaciones actuales o futuras sobre las comunidades que viven cerca o en el sitio.

2 Evaluación de la toxicidad

En la segunda parte de este libro, la cual se denomina Toxicología Ambiental, se analizó qué pasa cuando un tóxico entra al organismo y cómo cada individuo expuesto tiene sistemas bioquímicos para responder a la agresión química, que mecanisticamente pueden ser iguales, pero que pueden ser cuantitativamente diferentes, dependiendo de diversos factores ya sean, ambientales o propios de cada organismo. Se presentaron los mecanismos por medio de los cuales los tóxicos causan daños, así como los factores que tienen influencia sobre esa respuesta. Lo presentado en esas secciones ayuda a explicar la respuesta tóxica y su variabilidad. También se vio cómo la magnitud de las respuestas tóxicas están determinadas por la cantidad del tóxico que llega activo al tejido blanco.

Evaluación de la toxicidad, es la selección de los valores adecuados de los parámetros que miden la peligrosidad de las substancias tóxicas presentes en el sitio, acompañados por la calificación de la calidad de esa información. El parámetro que se usa en evaluación de riesgos es el índice de toxicidad.

 2.1 Información sobre toxicidad

La información sobre toxicidad es crítica en el proceso de evaluación de riesgos, sin embargo, la cantidad de datos sobre toxicidad es muy limitada y no es fácil estimarla. La derivación e interpretación de los índices de toxicidad requiere de experiencia.

La EPA acumula información sobre la potencialidad de que un determinado compuesto sea un tóxico (cancerígeno o no-cancerígeno). Puede provenir de estudios epidemiológicos controlados, estudios clínicos, estudios fármaco-toxicológicos con animales experimentales, así como, información de apoyo provenientes de estudios in vitro y estudios comparativos entre estructura y actividad.

Los resultados de los estudios epidemiológicos bien diseñados y conducidos que muestran una correlación positiva entre un agente y una enfermedad, presentan la evidencia más convincente de que el compuesto es un tóxico para humanos. Las bases de datos sobre toxicidad contienen muy poca información de efectos tóxicos observados en humanos, porque normalmente las exposiciones no son intencionales y por lo tanto no son estudios controlados.

Si no se cuenta con información proveniente de estudios con humanos, lo que se hace es inferir el potencial de una sustancia para producir efectos adversos en el hombre, a partir de información obtenida con mamíferos experimentales (ratas, ratones, conejos, cuyos, perros o monos).

Hay ocasiones en que las observaciones con animales son de relevancia incierta para humanos. Se considera más probable que un agente tendrá efectos adversos en el hombre, si éstos se observan en diversos experimentos con animales de diferente especie, cepa, en ambos sexos, y por diferentes rutas de exposición. Se le da más credibilidad a los resultados, si se tiene información proveniente de estudios de metabolismo comparado, que demuestren que la sustancia experimenta biotransformaciones similares en el animal de laboratorio y en el hombre.

Los estudios de los efectos de un compuesto sobre poblaciones microbianas y células en cultivos de tejidos proporcionan información sobre su toxicidad. Por ejemplo; se refuerza la sospecha de que un compuesto es cancerígeno si se demuestra in vitro que produce daño al ADN, aberraciones cromosomales, transformación de células y es mutagénico. Estos resultados también dan información sobre el mecanismo potencial de carcinogenicidad. Por otro lado, los resultados negativos en estos estudios de genotoxicidad de corta duración, no se consideran que son suficientes para desechar los resultados obtenidos en estudios de carcinogenicidad de larga duración con animales.

Los estudios de Estructura-Actividad (o sea la predicción de actividad toxigénica basada en el análisis de la estructura química) son otra fuente potencial de información de apoyo. En algunos casos, se usa la información sobre toxicidad de un compuesto para estimar la actividad de otro compuesto de estructura parecida para el que no existe información experimental.

La EPA está estudiando la adopción de nuevos lineamientos para hacer la evaluación de riesgos de cáncer en sitios contaminados. La metodología actual está basada en los conocimientos que existían hace más de 10 años, está modificándose para dar mayor peso a los estudios de genotoxicidad, reflejando el incremento en la confianza que se tiene en el resultado de estos estudios, después del desarrollo, durante esta década, que han experimentado las distintas técnicas de laboratorio.

El primer paso en la evaluación de la toxicidad es obtener la información sobre los daños que pueden producir los tóxicos presentes en el sitio. Se obtiene la información sobre peso de la evidencia de que el compuesto es cancerígeno humano o tóxico para el desarrollo, así como los índices que corresponden a los distintos modos de acción de la sustancia (cancerígenos, no-cancerígenos, tóxicos para el desarrollo) correspondientes a los distintos períodos de exposición y vías de exposición.

La mayoría de los índices de toxicidad publicados se calcularon en base a los niveles de efectos críticos observados experimentalmente, en donde se midieron las dosis suministradas y no las dosis absorbidas. Cuando se obtienen valores calculados usando dosis absorbidas, es necesario transformarlos a valores equivalentes en dosis suministradas.

La EPA ha hecho el trabajo de analizar la información toxicológica de buena calidad que existe y la ha acumulado en varias tablas electrónicas para consulta en línea o en publicaciones periódicas. Estas tablas constituyen las mejores fuentes de información sobre índices de toxicidad disponible. Las más importantes son:

Sistema IRIS. IRIS (Integrated Risk Information System) es una base de datos que contiene información actualizada sobre toxicidad y la normatividad para el uso de numerosas substancias. Sólo está disponible para consulta en línea y se puede acceder desde la página electrónica de la EPA.

IRIS contiene los valores verificados de las DdR y de los Factores de Pendiente y especifica el nivel de incertidumbre usados en la derivación de DdR.

La base de datos consiste de una colección de archivos que se van actualizando a medida que la información científica se revisa. Se tiene un archivo por cada sustancia. Se agregan nuevos archivos a medida que la información va estando disponible. Hasta 1998, se cuenta con archivos para más de 500 sustancias.

La base de datos IRIS no contiene información sobre toxicidad a niveles de exposición mayores que los efectos críticos.

Con el propósito de ejemplificar el contenido de los archivos en la base IRIS se presenta en el apéndice la impresión del archivo del arsénico tal como aparecía a mediados de 1998.

Los índices que están esperando la decisión de los grupos de trabajo para ser declaradas como valores verificados se les conoce como índices interinos y no aparecen en IRIS.

Tablas HEAST. Las tablas HEAST (Health Effects Assessment Summary Tables) contienen información sobre DdR y Factores de Pendiente interinos, así como otros datos de toxicidad de algunas sustancias. Tienen información bibliográfica sobre estudios de toxicidad. Estas tablas son de gran utilidad cuando la información que se necesita no se encuentra en IRIS. Las tablas se publican trimestralmente.

Otros Documentos. Cuando no se encuentra información, en las fuentes arriba mencionadas, sobre la toxicidad de la sustancia de interés, se pueden consultar otras publicaciones que contienen información general, tales como los documentos que especifican criterios de calidad de agua potable y pureza del aire.

La ATSDR (Agency for Toxic Substances and Disease Registry) publica una serie de documentos que se llaman Perfiles Toxicológicos. Contienen información general sobre toxicidad y niveles de exposición asociados con letalidad, cáncer, genotoxicidad, neurotoxicidad, toxicidad para el desarrollo y la reproducción, inmunotoxicidad y toxicidad sistémica (hepática, renal, respiratoria, cardiovascular, gastrointestinal, hematológica, músculo-esquelética y dermo/ocular). Los Perfiles contienen información sobre los efectos tóxicos observados en el hombre y en los animales, por ruta de exposición y duración (aguda, intermedia, crónica). Los perfiles también incluyen capítulos sobre propiedades físicoquímicas y métodos analíticos.

Los Perfiles Toxicológicos de ATSDR son adecuados para obtener información en forma rápida de los efectos adicionales a la salud que puedan ocurrir por exposiciones de mayor nivel que los que producen los efectos críticos.

Es conveniente hacer notar que ATSDR y EPA definen en forma diferente algunas de las variables que entran en el cálculo de los índices de toxicidad. Es necesario tener cuidado al mezclar los datos provenientes de estas dos fuentes de información.