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La presencia de pequeñas cantidades de isótopos radiactivos en descargas realizadas al sistema de alcantarillado de las ciudades es relativamente frecuente (Ortiz, 2004). Dentro de los radionúclidos artificiales que se han encontrado en estos sistemas están 99 mTc, 85 Sr y 1311 (Rahman, 2011), este último ampliamente usado en medicina nuclear para el diagnóstico y tratamiento de lesiones relacionadas con la tiroides.
La concentración de 131I en los residuos líquidos proviene de la orina de los pacientes tratados, así como de pequeños volúmenes de preparación y tratamiento descargados al sistema de alcantarillado (Ren et al., 2008). La Dirección de Asuntos Nucleares (DAN), dependencia del Servicio Geológico Colombiano (SGC), reporta 122 establecimientos dedicados a la práctica de medicina nuclear en el territorio colombiano. De estos, para mediados de 2017, la DAN identifica 33 establecimientos con emplazamiento en Bogotá, de los cuales el 67 % corresponden a terapia metabólica y el 33 °% restante a diagnóstico. Además, el 81 °% de los establecimientos que desarrollan su práctica en Bogotá emplean 131I (Servicio Geológico Colombiano, 2017).
Las concentraciones de este radionúclido en el sistema de alcantarillado público del país se encuentran reguladas por la Resolución 180005 de 2010 del Ministerio de Minas y Energía, con un valor máximo de tasa de emisión mensual en concentración de actividad de 1.90E + 01 Bq L-1.
En nuestro país, un estudio previo se realizó en el río Medellín, donde se detectó presencia de 131I en tres de los seis puntos muestreados, con valores de concentración de actividad que oscilan entre 4.14 y 6.27 Bq L-1 (Navia, 2015).
Es necesario tener en cuenta que la exposición a 131I aumenta la probabilidad de ocurrencia de afectaciones a la salud, como la apar¡c¡ón de cáncer de t¡ro¡des, con dos¡s de rad¡ac¡ón tan bajas como 0.1 s¡evert (Comm¡tte on Thyro¡d Screen¡ng Screen¡ng Related to I-131, 1999).
Así pues, cons¡derando la presenc¡a de estas 33 ¡nstalac¡ones de med¡c¡na nuclear en la c¡udad de Bogotá, se ev¡denc¡ó la neces¡dad de real¡zar un estud¡o prel¡m¡nar de las concentrac¡ones de 131I en el río Bogotá, el cual rec¡be los vert¡m¡entos generados por los sectores comerc¡al, ¡ndustr¡al, hosp¡talar¡o, ¡nst¡tuc¡onal y domést¡co, tras haber s¡do tratados en las plantas de tratam¡ento dest¡nadas para tal fin. El 90 % de la carga contam¡nante del río Bogotá se encuentra d¡str¡bu¡da así: un 30 % prov¡ene de la cuenca Sal¡tre, 39 % corresponde al Fucha, 21 % al río Tunjuelo y el 10 % restante a las subcuencas Torca, Conejera, Jaboque, T¡ntal y Soacha (DPAE, 2006). Parte de estas aguas son empleadas en el d¡str¡to de r¡ego y drenaje La Ramada, para la agr¡cultura en la sabana de Bogotá (CAR, 2010).
En el contexto ex¡stente nace de este modo la neces¡dad de conocer la presenc¡a y concentrac¡ón de 131I en el río Bogotá, con el propós¡to de determ¡nar s¡ los valores obten¡dos se encuentran por debajo de los lím¡tes perm¡s¡bles.
Metodología
La metodología empleada para la toma, preparac¡ón y anál¡s¡s de muestras se descr¡be a cont¡nuac¡ón:
Área de estudio
La del¡m¡tac¡ón del área de estud¡o se llevó a cabo selecc¡onando tre¡nta puntos de muestreo a lo largo de la cuenca med¡a del río Bogotá (figuras 1 y 2), desde el mun¡c¡p¡o de Cota en el puente de La V¡rgen hasta antes del embalse de Muña en Soacha. Los vert¡m¡entos de la cuenca med¡a prov¡enen de los tres pr¡nc¡pales ríos de la c¡udad, el Sal¡tre, el Fucha y el Tunjuelo, y son de t¡po domést¡co, ¡ndustr¡al y hosp¡talar¡o, entre otros.
Nota: El punto P9 hace referenc¡a a la ub¡cac¡ón de la Planta de Tratam¡ento de Aguas Res¡duales (PTAR) El Sal¡tre, la cual se ¡ncluye como geolocal¡zac¡ón, aunque no se tomaron muestras dentro de la m¡sma.
F¡gura 1 Ubicación puntos de muestreo, sección superior de la cuenca media del río Bogotá
Se tuvo en cuenta la fac¡l¡dad de acceso, la segundad y la logíst¡ca de los puntos de muestreo selecc¡onados, deb¡do a lo cual se sol¡c¡tó apoyo de la D¡recc¡ón de Invest¡gac¡ón Cr¡m¡nal e Interpol (DIJIN) y de la Un¡dad de Operac¡ones Espec¡ales en Emergenc¡as y Desastres de la Pol¡cía Nac¡onal (PONALSAR).
Las figuras 1 y 2 presentan la ub¡cac¡ón de los puntos de muestreo a lo largo de la cuenca med¡a del río Bogotá.
Muestreo
Se real¡zó un muestreo compuesto, tomando tres muestras por punto y un¡ficándolas. Se tuvo en cuenta el caudal reportado d¡ar¡amente por las d¡ferentes estac¡ones de mon¡toreo que posee la Empresa de Acueducto y Alcantar¡llado de Bogotá (EAAB, s.f.) a lo largo de la cuenca med¡a. La tabla 1 presenta las coordenadas de los puntos, las fechas de real¡zac¡ón del muestreo y el caudal reportado para esas fechas, ¡nformac¡ón que se consol¡dó desde ¡n¡c¡os del mes de agosto hasta finales del mes de nov¡embre de 2017.
Toma de muestras y preparación
Para la toma y preparac¡ón de las muestras se tuvo como referenc¡a el trabajo de tes¡s para la determ¡nac¡ón del rad¡o de ¡nc¡denc¡a del 131I, a través de una metodología de muestreo en la cuenca med¡a del río Bogotá (Osp¡na, 2018) y su adaptac¡ón con las normas técn¡cas colomb¡anas NTC-ISO 5667 (de la 1 a la 4), así como el ¡nstruct¡vo de toma de muestras de aguas res¡duales del IDEAM (IDEAM, 2007) y el proced¡m¡ento para el muestreo, recepc¡ón y conservac¡ón de muestras de agua para la determ¡nac¡ón de la rad¡act¡v¡dad amb¡ental del Consejo de Segundad Nuclear Española (CSN, 2009).
Se recolectaron tre¡nta muestras a lo largo de la cuenca med¡a del río. En se¡s puntos se tomaron muestras en el centro y en la or¡lla, a una profund¡dad de aprox¡madamente 50 cm y a una separac¡ón de or¡llas de aprox¡madamente 30 cm, donde las cond¡c¡ones logíst¡cas y de segur¡dad lo perm¡t¡eron.
Las muestras fueron recolectadas en botellas de v¡dr¡o de 400 mL, prev¡amente lavadas con jabón y secadas. Una vez recolectadas, las muestras fueron filtradas al vacío empleando tres filtros d¡ferentes: un pr¡mer papel filtro cual¡tat¡vo (grado med¡o 102) de d¡ámetro 12.5 cm, un segundo filtro de membrana de n¡trato de celulosa de 47 mm de d¡ámetro, con un tamaño de poro de 1.20 m¡cras, y un tercer filtro de membrana de n¡trato de celulosa, de d¡ámetro 47 mm y tamaño de poro de 0.45 m¡cras, deb¡do a la presenc¡a de sól¡dos suspend¡dos en las muestras. Los filtros empleados no fueron anal¡zados por espectrometría gamma, deb¡do a que la fracc¡ón sól¡da fue mín¡ma, y se d¡spus¡eron entonces como desecho convenc¡onal.
Se acond¡c¡onó el conten¡do de las muestras en una geometría un¡forme de 100 mL de pol¡et¡leno, usada para el anál¡s¡s, y posteriormente las m¡smas muestras fueron ac¡duladas con ác¡do clorhídr¡co 1N hasta alcanzar un pH de 2 (American Publ¡c Health Assoc¡at¡on, American Water Works Assoc¡at¡on & Water Env¡ronment Federat¡on, 2017; ICONTEC, 2004), para ev¡tar la prol¡ferac¡ón de m¡croorgan¡smos y m¡n¡m¡zar la prec¡p¡tac¡ón y adsorc¡ón de los cat¡ones por las paredes del rec¡p¡ente. La ve nficadón de ac¡dez se real¡zó con papel de med¡c¡ón de pH, luego las botellas fueron rotuladas con: número de muestra, nombre de la persona que tomó la muestra, fecha, lugar de toma de la muestra, observac¡ones del s¡t¡o de muestreo y característ¡cas de la muestra.
F¡nalmente, las m¡smas fueron refr¡geradas y transportadas en la geometría usada para anál¡s¡s hasta el Laborator¡o de Rad¡ometría Amb¡ental, para su procesam¡ento y anál¡s¡s.
Procesamiento y análisis
Para el anál¡s¡s de las muestras obten¡das dentro del marco de la presente ¡nvest¡gac¡ón se empleó la espectrometría por rayos gamma de alta resoluc¡ón, a través del serv¡c¡o prestado por el Laborator¡o de Rad¡ometría Amb¡ental del Serv¡c¡o Geológ¡co Colomb¡ano.
Este método perm¡te obtener la d¡str¡buc¡ón energét¡ca de las rad¡ac¡ones gamma em¡t¡das por la muestra, basándose en la ¡nteracc¡ón de los fotones con la mater¡a y en la naturaleza electromagnét¡ca de los m¡smos, que les perm¡te ¡nteractuar fuertemente con los electrones cargados presentes en los átomos de la muestra. La frecuenc¡a del fotón em¡t¡do depende tanto de la d¡ferenc¡a de energías entre el estado ¡n¡c¡al y final del rad¡onúcl¡do como del elemento al cual pertenece el átomo, lo que perm¡te determ¡nar los elementos presentes en un mater¡al m¡d¡endo el patrón que produce la rad¡ac¡ón gamma a lo largo del t¡empo (Gonzalo Ur¡barr¡, 2011).
Se emplearon dos detectores sem¡conductores de estado sól¡do de german¡o h¡perpuro (GeHP): el pr¡mero marca Canberra, modelo GC7020, con una efic¡enc¡a relat¡va del 70 % , y el segundo marca Ortec, modelo GEM-10195, con efic¡enc¡a relat¡va del 30 °% La tabla 2 presenta los valores de efic¡enc¡a e ¡ncert¡dumbre obten¡dos con el mater¡al de referenc¡a cert¡ficado, para el fotóp¡co del 131I ub¡cado en 364.49 keV.
Determinación de la actividad del 131I
La cal¡brac¡ón de los s¡stemas espectrométr¡cos en energía, resoluc¡ón y efic¡enc¡a se real¡zó empleando mater¡ales de referenc¡a, los cuales t¡enen act¡v¡dades conoc¡das y em¡ten fotones gamma con energías característ¡cas. El mater¡al de referenc¡a se preparó a part¡r de una cápsula puntual de 131I, la cual fue caracter¡zada med¡ante un equ¡po de espectrometría gamma cal¡brado para la determ¡nac¡ón de act¡v¡dad de fuentes puntuales. La cal¡brac¡ón por efic¡enc¡a de los s¡stemas espectrométr¡cos en el laborator¡o se h¡zo ¡nmed¡atamente después de la preparac¡ón de la soluc¡ón, a fin de el¡m¡nar los pos¡bles efectos de pérd¡da de act¡v¡dad por evaporac¡ón de yodo y obtener la efic¡enc¡a para la geometría de la muestra y en la energía correspond¡ente al ¡sótopo de ¡nterés.
Esta es una metodología que garant¡za la trazab¡l¡dad metrológ¡ca a part¡r de las fuentes puntuales cert¡ficadas empleadas para cal¡brar la cápsula puntual de 131I. Las característ¡cas del mater¡al de referenc¡a empleado para el 131I se presentan en la tabla 3.
La cal¡brac¡ón por efic¡enc¡a establece la relac¡ón entre la tasa de recuento del detector y la tasa de em¡s¡ón de la muestra para cada energía gamma, lo que qu¡ere dec¡r que la efic¡enc¡a es la fracc¡ón de fotones detectados por el s¡stema espectrométr¡co. Su apl¡cac¡ón perm¡te la determ¡nac¡ón de la act¡v¡dad del rad¡onúcl¡do objeto de anál¡s¡s en la muestra. Se empleó el mater¡al de referenc¡a descr¡to en la tabla 3 y se apl¡có la ecuac¡ón 1, lo que perm¡t¡ó ut¡l¡zar una efic¡enc¡a punto a punto
En la ecuación, R S+B corresponde a la tasa bruta de conteo en el fotopico de interés de la muestra y el fondo, R B a la tasa bruta de conteo en el fotopico de interés del fondo, Ac a la concentración de actividad del radionúclido en el material de referencia, Y a la probabilidad de emisión gamma para la energía de interés, Cf al factor de corrección y m a la masa del MRC, respectivamente.
La configuración empleada para la calibración de los sistemas de espectrometría gamma consiste en la disposición de un envase de 100 mL de polietileno por un tiempo de 18.000 segundos sobre el detector de germanio hiperpuro.
La actividad mínima detectable (AMD) varía con la naturaleza de la muestra (Gascó et al., 2009), pues para su cálculo se consideran variables como la concentración de actividad de la misma, la eficiencia del sistema espectrométrico y el tiempo de análisis. Para su determinación se empleó la ecuación suministrada por la norma ISO 1 1929:2010. La tabla 4 presenta la AMD obtenida en los sistemas espectrométricos empleados con la geometría de análisis característica.
Por su parte, el cálculo de la incertidumbre para el método de espectrometría gamma se realizó empleando la ecuación 2. Las variables que contribuyen en mayor medida a la incertidumbre de la actividad son la tasa de conteo de la muestra y el fondo, así como la incertidumbre del material de referencia certificado empleado para el cálculo de la eficiencia.
En esta ecuación, ε corresponde a la eficiencia de detección para la energía gamma de interés, γ a la probabilidad de emisión gamma para la energía de interés, m a la masa de la muestra (kg), C f al factor de corrección, R s+B a la tasa de conteo gruesa en el fotopico de interés [s-1] para la muestra y el fondo, y R B a la tasa de conteo gruesa en el fotopico de interés [s-1] de la muestra, respectivamente.
Cálculo del decaimiento en tiempo: factor de corrección de decaimiento
El 131I se caracteriza por contar con un periodo de semidesintegración de 8.02 días, lo cual implica que durante el tiempo transcurrido entre el muestreo y análisis, así como en el mismo tiempo de análisis la concentración de actividad de las muestras puede presentar variaciones, por lo que en consecuencia se aplicó un factor de corrección de decaimiento dado por la ecuación 3.
Aquí, t corresponde al tiempo de análisis de la muestra, T 1/2 al periodo de semi-desintegración, A a la fecha y hora de ¡n¡c¡o del anál¡s¡s de la muestra en el s¡stema de espectrometría gamma y B a la fecha y hora de muestreo, respectivamente.
Resultados
El muestreo realizado a lo largo de la cuenca media del río Bogotá permitió determinar la presencia de 131I en algunos puntos del cuerpo de agua, con valores máximos de concentración de actividad de 16.8 BqL-1. De los treinta puntos muestreados, trece presentaron resultados inferiores a la actividad mínima detectable.
La concentración de actividad reportada en la tabla 5 corresponde a la presencia de 131I en la fecha y hora de toma de la muestra.
Discusión de resultados
Las mayores concentraciones de actividad de 131I se encontraron en el punto conocido como Puente de Guadua, en la localidad de Engativá, y en el punto ubicado en la estación de bombeo de Gibraltar, situado en la localidad de Kennedy, con 16.8 y 16.1 BqL-1, respectivamente, seguido de puntos como La Alameda en Fontibón, con 9.87 BqL-1, y Lisboa en Suba, con 9.66 Bq L-1. Debido a que existen fluctuaciones espaciotemporales, por la descarga de aguas a la cuenca del río Bogotá a lo largo de su recorrido, dentro de las que se encuentran descargas hospitalarias y afluentes, no es posible establecer una correlación entre la actividad encontrada en los puntos de muestreo. También es importante considerar que no fue posible tomar todas las muestras en un mismo día.
Como se describe en la tabla 5, la concentración de actividad más alta se detectó en el punto de muestreo número 6 (Puente de Guadua), ubicado a 1.17 km aguas abajo de la descarga de la PTAR El Salitre, la cual realiza tratamiento a los aportes provenientes de las cuencas Torca y Salitre (Rincón, 2005), indicando que las aguas de las mismas presentan una alta concentración de 131I.
En Colombia se realizó un estudio similar en el río Medellín, en donde se detectó presencia de 131I en tres de los seis puntos muestreados, con valores de concentración de actividad que oscilan entre 4.14 y 6.27 BqL-1 (Navia, 2015). Los resultados obtenidos en los dos estudios se encuentran en el mismo orden de magnitud, debido a que son escenarios similares en donde un río recibe las aguas servidas de una ciudad que cuenta con varias instalaciones en las que se emplea 131I.
Las concentraciones de 131I obtenidas en los dos estudios son inferiores al nivel de dispensa para vertidos en forma líquida a alcantarillas, ríos y otras grandes masas de agua establecido en la normativa nacional, correspondiente a 19 BqL-1 por mes (Ministerio de Minas y Energía, 2010); sin embargo, en el caso de Bogotá algunas concentraciones superan el valor recomendado por la Organización Mundial de la Salud para agua de consumo, definido en 10 BqL-1 (World Health Organization, 2017). De acuerdo a estudios realizados por la Corporación Autónoma Regional de Cundinamarca, el agua del río Bogotá es empleada en el distrito de riego La Ramada, lo que implica su uso en actividades de riego de cultivo de pastos y forraje para consumo animal, cultivo de fibras celulósicas y derivados, y cultivos alimenticios que no son de consumo directo para humanos o animales. La captación del recurso hídrico se realiza a la altura de la desembocadura del río Chicú (Corporación Autónoma Regional de Cundinamarca, 2010; Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible, 2014). Adicionalmente, es importante considerar que no existe un control a lo largo de toda la cuenca media del río Bogotá que impida el acceso al recurso hídrico para consumo humano o animal.
La práctica de medicina nuclear es la única que emplea 131I en la ciudad, por lo que la presencia de este material radiactivo en el río Bogotá solo se puede atribuir al sector médico, ya que, tras la administración de este radionúclido en los pacientes, se generan descargas continentes del material radiactivo al sistema de alcantarillado de la ciudad.
Con base en la presente investigación, se puede establecer que en el momento de la realización de la misma las concentraciones de 131I en el río Bogotá se encuentran por debajo del límite normativo, a pesar de obtener concentraciones muy cercanas a este en algunos de los puntos muestreados. Es necesario en tal sentido realizar un número mayor de estudios, para evaluar la contribución de los diferentes actores a las concentraciones de actividad encontradas de este radionúclido en los cuerpos hídricos del país. La importancia de esta actividad aumenta, considerando que el 131I puede concentrarse en gran medida en la cadena alimentaria humana cuando está presente en el medioambiente (Committe on Thyroid Screening Screening Related to I-131, 1999).
Es importante considerar que las condiciones climáticas pudieron afectar la presencia del radionúclido en el río Bogotá, toda vez que la pluviosidad influye en la concentración del mismo por efecto de dilución. Sin embargo, los posibles cambios en el caudal del río Bogotá durante el estudio no alteraron el orden de magnitud de las concentraciones de 131I medidas.
Conclusiones
Es importante realizar seguimientos a pacientes, luego de recibir la administración del radionúclido y haber sido dados de alta en procesos ambulatorios y de hospitalización, a fin de conocer la actividad presente en sus excretas, y su posible relación con la presencia de 131I en los radios de incidencia determinados por medio de vertimientos domiciliarios.
Por último, se debe caracterizar la presencia de 131I en los ríos que realizan sus descargas en el río Bogotá (como lo son el Salitre, el Fucha, el Tunjuelo y el Torca), así como en la PTAR, para estudiar las zonas con presencia de 131I en sus caudales.
Se determinó la presencia de 131I en el río Bogotá con valores por encima de la actividad mínima detectable por los equipos empleados en diecisiete de los treinta puntos monitoreados. Es importante tener en cuenta que los valores máximos medidos se encuentran alrededor de 16 Bq L-1 y que el nivel de dispensa de las instalaciones usuarias para vertidos en forma líquida a alcantarillas, ríos y otras grandes masas de agua, establecido en las Resoluciones 180005 de 2010 y 41178 de 2016, corresponde a 19 Bq L-1, cifra muy cercana al valor límite de descarga, a pesar de la dilución de los vertidos hasta su entrega en el río Bogotá.
Los puntos de muestreo denominados Puente de Guadua y Gibraltar presentaron niveles de concentración de 131I superiores al valor de referencia para agua de consumo correspondiente a 10 Bq L-1, establecidos por la Organización Mundial de la Salud, teniendo en cuenta que esta agua es empleada para riego en el distrito de La Ramada, lo que puede conllevar a un riesgo radiológico, afectando a los consumidores de estos productos agrícolas.
Finalmente, la presencia de 131I se puede atribuir a la actividad del sector médico, como consecuencia del transporte del radioisótopo desde las instalaciones donde se aplica o desde las casas de los pacientes ambulatorios, pasando por las redes de alcantarillado, a la planta de tratamiento de aguas residuales de la ciudad y finalmente al río.
Recomendaciones
Teniendo en cuenta las herramientas cartográficas que compilan las capas de las redes hidrosanitarias de Bogotá, se requiere realizar un análisis para efectos de correlacionar las descargas de los establecimientos que ejecutan la práctica de medicina nuclear, las descargas debidas a pacientes ambulatorios y los puntos de muestreo en el río Bogotá.
