Risk evaluation for mollusk consumption polluted with cadmium, chromium and lead

Alma Sobrino-Figueroa¹ Carlos Cáceres-Martínez² y Ricardo Rosas-Cedillo³

¹ Laboratorio de Ecotoxicología. Universidad Autónoma Metropolitana-Iztapalapa. Av. Sn. Rafael Atlixco #186 Col. Vicentina C.P. 09340 México D.F. coco@xanum.uam.mx

² UABCS, Unidad Pichilingue Carretera a Pichilingue Km 18. La Paz, B.C.S.

³ Lab. Instrumentación Universidad Autónoma Metropolitana-Iztapalapa. Av. Sn. Rafael Atlixco #186 Col. Vicentina C.P. 09340 México D.F.

Recibido: 16 de octubre de 2005
Aceptado: 15 de noviembre de 2006

Resumen

Los pectínidos concentran metales en sus tejidos, en niveles superiores en comparación con otros moluscos. Lo cual constituye un posible riesgo para las personas que los consumen, ya que se han detectado concentraciones de cadmio (Cd), cromo (Cr) y plomo (Pb) en estos organismos que rebasan los límites establecidos en la Norma Oficial Mexicana (NOM 031-SSA1993) para consumo de mariscos frescos, congelados y refrigerados. En este trabajo se determinó la variación en el contenido de éstos metales en la almeja Catarina y se evaluó el posible riesgo que implica su consumo calculando la ración mínima segura por día. Se recolectaron muestras de organismos en verano e invierno, durante 1998, 1999 y 2000, del Vivero de cultivo de la Universidad Autónoma de Baja California Sur, (UABCS). La cuantificación de elementos se realizó mediante la técnica de absorción atómica en flama. Las concentraciones promedio ± DE (desviación estándar) de Cd, Cr y Pb registradas en las muestras de almejas fueron de 1.76 ± 1.23, 0.28 ± 0.23 y 3.34 ± 1.09 µg/g (p.s., peso seco) respectivamente. La estación y el año en que se registraron las concentraciones más altas fue en verano (julio) de 1998. Las raciones seguras de consumo de almejas calculadas (g) por día y peso del consumidor (kg) fueron: Para niños de 18 y 30 kg, porciones de 1.50 y 2.50 g (p.h., peso húmedo) de moluscos. Para mujeres de 50, 60 y 70 kg, valores de 97.09, 116.50 y 135.92 g (p.h.), respectivamente. Para hombres de 70, 80, 90 y 100 kg, raciones de 135.92, 155.33, 174.75 y 194.17 g (p.h.) de almejas respectivamente. El consumo de raciones superiores podría implicar un riesgo a la salud.

Palabras clave: Almejas, cadmio, cromo, plomo, bioacumulación.

Abstract

Pectinids accumulate metals at higher levels in comparison to other mollusks. This constitutes a possible risk for people that consume them since it has been detected that concentrations of cadmium, chromium and lead in these organisms exceed the maximum limit established by the Mexican NOM (Norma Oficial Mexicana 031-SSA1993). The objective of this work was to determine the concentrations of those metals in tissues of Catarine clams and to evaluate the possible risk that implicates their consumption calculating the minimal secure ration (per day). Samples were collected during the summer and winter seasons of 1998, 1999 and 2000, from the mollusk farm of UABCS (Universidad Autónoma de Baja California Sur, México). The quantification of the elements was carried out by means of atomic absorption technique in flame. The average concentrations of Cd, Cr and Pb ± SD (standard deviation) registered in the scallops ranged from 1.76 ± 1.23, 0.288 ± 0.228 to 3.34 ± 1.09 µg/g (d.w., dry weight), respectively. The season and year that showed the highest concentrations was during the summer (July 1998). The safety portions of scallops (g) calculated for children, women and men (per day) and weight of consumers were: For children of 18 and 30 kg, portions of 1.50 and 2.50 g (w.w., wet weight); for women of 50, 60 and 70 kg, portions of 97.09, 116.50 and 135.92 g (w.w.), respectively. For men of 70, 80, 90 and 100 kg, 135.92, 155.33, 174.75 and 194.17 g (w.w.) of clams. The consumption of higher rations might imply a health risk.

Introducción

La almeja Catarina, Argopecten ventricosus (Sowerby II, 1842) es un recurso pesquero importante en el estado de Baja California Sur, ya que en esta entidad se pesca entre el 84 a 95% de la producción nacional (Secretaria de Pesca, 1988; SEMARNAP, 1999; SAGARPA, 2003). Hace 50 años su consumo era local, pero desde la década de los años 70 el producto se comercializó a mayor escala, ya que entre el 60 y 76 % de la captura se exporta (SEMARNAP, 1999). Anualmente en este estado se consumen alrededor de 3 a 5 toneladas (SEMARNAP, 1999), constituyendo un alimento básico para un sector de la población.

Las investigaciones realizadas con esta especie se han dirigido principalmente a aspectos de su anatomía, fisiología, crecimiento, reproducción, desarrollo y desde luego, a su cultivo (Silva-Loera, 1986; Cáceres-Martínez et al., 1987; Hernández y Singh, 1988; Avilés-Quevedo, 1990; Cáceres-Martínez & Rodríguez-Jaramillo, 1990; Chávez & Cáceres-Martínez, 1992; Carmona & Ramírez, 1994; Villalejo, 1992; Signoret-Brailovsky et al., 1996; Monsalvo-Spenser et al., 1997; Maeda et al., 1997; Sicart, 1999; Roldan, 2001; Ramírez, 2002). Sin embargo, no se han realizado evaluaciones en nuestro país sobre los niveles de metales tóxicos presentes en estos organismos, a pesar de que existen estudios que han demostrado, que los pectínidos son acumuladores eficaces de cadmio. Este hecho fue observado por Topping (1973) en Pecten maximus y Chlamys sp.; por Vattuone et al., (1976) en Hinnites sp.; por Carmichael et al., (1979) y Pesch & Stewart, (1980) en Argopecten irradians (almeja del Atlántico); Kamimura (1980) lo detectó en Pecten sp., y Méndez et al., (2002) en Chione gnidia y Laevicardium elatum.

Asimismo Bustamante y Miramand (2004), realizaron un estudio para determinar las concentraciones de Cd en pectínidos que habitan en el Mediterráneo; los niveles registrados en los tejidos de Pecten maximus, P. jacobeus, Adamussium colbecki y Chlamys sp., variaron de 2.4 a 5.6 µg/g (p.s.) siendo los organismos procedentes de la zona norte (Islas Faroe) las que tuvieron el mayor contenido de metal en comparación con las colectadas al sur (Bahía de Biscaya). Además la proporción Cd:Zn detectada fue de 4:1, hecho que confirma que estos moluscos acumulan Cd más eficientemente que otros metales.

Por otro lado, Saavedra et al., (2004) detectaron que Venerupis pullastra concentra Cr en mayor proporción que Mytillus galloprovincialis. Finalmente Peerzada et al., (1992) notaron que las concentraciones de Pb (1.2 a 4.27 µg/g p.h.) y Cd (1.09 a 6.2 µg/g p.h.) registradas en los tejidos de almejas que habitan la parte norte de Australia, exceden los limites máximos establecidos por la NHMRC (National Health and Medical Research Council) para consumo humano. Asimismo Méndez et al., (2002) observaron que los niveles de Cd en los tejidos de las almejas Chione gnidia y Laevicardium elatum procedentes de la Bahía de Guaymas sobrepasan los valores señalados por la FAO (Nauen, 1983) para consumo humano.

Debido a que no existen antecedentes para A. ventricosus el objetivo de este estudio fue evaluar los niveles de cadmio, cromo y plomo en los tejidos de adultos de almeja Catarina en diferentes épocas del año (verano e invierno de 1998, 1999 y 2000), para determinar si existe un riesgo a la salud humana por su consumo.

Materiales y métodos

Los bivalvos se cultivaron en jaulas suspendidas por medio de flotadores a una profundidad de 4 m. Durante el muestreo se evaluó in situ la salinidad y temperatura del agua. Los moluscos recolectados se transportaron en hieleras de plástico al laboratorio para ser procesados.

La evaluación de metales en los organismos se realizó en muestras de 20 ± 4 especimenes siguiendo el método descrito por IAEA (1984), APHA (1994) y ASTM (1994). Una alícuota de 500 mg de la muestra de almejas, previamente desecada y pulverizada se digirió en vasos de teflón con 10 ml de HNO₃ (Baker, grado de pureza 98%) en un horno de microondas, marca CEM (modelo MDS-81D) (USEPA, 1990). Las soluciones obtenidas en las digestiones, se analizaron en un espectrofotómetro de absorción atómica marca Varian (modelo Spectraa-20) en flama con una mezcla de aire-acetileno en proporción 10:2 para el análisis de cadmio y plomo y de 6:4 para la determinación de cromo. Los límites de detección de los metales fueron: 0.0230 µg/g para Cd, 0.0014 µg/g para Cr y 0.0017 µg/g para Pb.

Simultáneamente se procesó un estándar de tejido de almeja como material de referencia (National Research Council of Canada, Ottawa), para determinar el porcentaje de extracción de los metales en las muestras (IAEA, 1984; APHA et al., 1994; ASTM, 1994). El porcentaje de recuperación para cadmio fue de 94.34% para cromo de 83.17% y para plomo de 96.8% (Tabla 1).

Los resultados obtenidos en la determinación de metales se analizaron mediante la prueba estadística de comparación múltiple no paramétrica de Kruskal Wallis-Newman Keuls, para determinar las diferencias significativas entre épocas del año y entre las concentraciones de los metales. Se escogió esta prueba debido a que el número de muestras fue variable y los datos no cumplieron con los requisitos de normalidad (previamente se aplicó un análisis exploratorio con la prueba de Kolmogorov- Smirnov para probar normalidad) (Zar, 1996). El análisis exploratorio de datos se realizó con el programa STATA versión 7 y la prueba no paramétrica con Statistica versión 5.

Para evaluar el riesgo a la salud humana por el consumo de A. ventricosus se calcularon los niveles de exposición a los tóxicos, por medio de la fórmula (USEPA, 1986):

donde: E, es la exposición (mg de metal/kg/día); [metal], es la concentración de metal en los tejidos de almeja (mg/kg p.h.); (ingesta), cantidad de moluscos (kg p.h.) que se consumen por día y W es el peso corporal (kg).

Donde: La Rfd (oral reference dose) (EPA-IRIS, 1994; 1998a; 1998b; Health Canada 1996), es la dosis de referencia (metal (mg)/kg peso corporal/día), que es una dosis de metal que puede ser consumida diariamente sin que exista riesgo de efectos nocivos en la salud.

Cuando el RP tiene valores menores a 1 significa que el riesgo es imperceptible. Cuando el RP tiene valores superiores a 1 significa que existe un riesgo alto.

También se evaluó la tasa de consumo (USEPA, 2000), que determina la cantidad de mariscos (kg) que una persona puede consumir en un día sin sufrir efectos dañinos, con base en la dosis de referencia (Rfd):

Donde: Tc, es la tasa de consumo (kg/día); La Rfd es la dosis de referencia (mg/kg /día); W, es el peso corporal (kg); Cm, es la concentración de metal en la almeja (mg/kg p.h.). Generalmente se aplica un factor de conversión (se multiplica el resultado por 1000) para obtener la tasa de consumo en gramos.

Resultados y discusión

Los organismos colectados del vivero de Pichilingue midieron 4.5 ± 0.65 cm de longitud. Se observaron diferencias significativas (P < 0.05) en el tamaño de los especímenes obtenidos en verano de 1998 (3.55 ± 0.07 cm), ya que fueron más pequeños en comparación con los colectados durante invierno de 1998 y verano e invierno de 1999 y 2000. Asimismo hubo diferencias en el porcentaje de humedad de los organismos el cual varió de 65% (verano) a 83% (invierno).

Probablemente las concentraciones altas de metales en los tejidos de la almeja Catarina registradas durante 1998, se deban a un incremento de su tasa de incorporación por efecto de un aumento en la temperatura, ocasionada por los cambios hidrológicos generados por el fenómeno del "Niño". Obeso-Nieblas et al., (1999), observaron una elevación de la temperatura de 3 a 5 °C en las aguas de la Ensenada de la Paz en 1997 y 1998. Esta variación en la temperatura puede ocasionar que la tasa metabólica de los moluscos se duplique (Widdows, 1973; Newell et al., 1977).

Un hecho similar fue reportado por Cantillanez et al. (2005), estos autores notaron un incremento en la tasa metabólica de Argopecten purpuratus ocasionada por el ascenso de la temperatura de las aguas en Antofagasta, Chile en el año Niño de 1998.

La acumulación de metales observada en los organismos procedentes del vivero de Pichilingue de acuerdo a su orden de magnitud fue (de mayor a menor nivel):

Pb > Cd > Cr

El plomo se acumuló en los tejidos de A. ventricosus en una proporción promedio de 2:1 en comparación con el cadmio y de 16:1 con el cromo (Tabla 2).

Aunque no se pueden definir con precisión las fuentes de estos metales, debido a que en la Ensenada de La Paz no se realizan actividades industriales de importancia (INEGI, 2001), es probable, que la zona de Pichilingue pueda tener aportes aéreos de plomo por la operación de la termoeléctrica cercana (se encuentra a 3 km al NE de los bancos de cultivo de almejas), la cual utiliza combustoleo para la generación de energía eléctrica y por los residuos originados de las actividades desarrolladas en los astilleros aledaños (Méndez et al., 1998; Shumilin, et al., 2001).

El aporte de cadmio y cromo se podría atribuir a un enriquecimiento de tipo natural debido a la erosión de las formaciones geológicas de la cuenca, que pertenecen a la formación Monterrey (Álvarez & Páez-Osuna, 1995; Méndez et al., 1998) y al transporte por las corrientes de residuos de la explotación de los yacimientos de fosforita situados en la parte norte de la Bahía de la Paz (Mann & Ritchie, 1995; Méndez et al., op cit).

En la Tabla 3 se observa que las concentraciones de los metales cadmio y cromo presentes en los tejidos de las almejas originarias del vivero de Pichilingue, son inferiores si se comparan con las presentes en otros bivalvos que habitan en las costas de Baja California o en el Mar de Cortés, pero la concentración de plomo es superior a la registrada en Mytilus californianus procedentes de Punta Erendira y Santa Rosalía.

Sin embargo, si comparamos los niveles de metales presentes en los tejidos de las almejas de Pichilingue, con la Norma Oficial Mexicana (NOM 031-SSA1993) (Tabla 2) que establece los límites máximos permisibles para consumo de mariscos (Cd 0.5 µg/g y Pb 1.0 µg/g p.h.), podemos notar que las concentraciones de cadmio presentes en estos organismos en julio de 1998 y 2000 rebasan los valores establecidos por esta NOM y los niveles de plomo registrados en verano de 1998, 1999 y 2000 sobrepasan estos límites lo cual indica que no tienen la calidad para ser consumidos. Cabe mencionar que esta NOM no fija un criterio para el metal cromo.

La Food and Drugs Adminitration (FDA, 2003), estableció los niveles máximos de estos metales para el consumo de mariscos siendo éstos de 4.0 µg/g (p.h.) para Cd, 13 µg/g (p.h.) para Cr y 1.7 µg/g (p.h.) para Pb. Estos valores son superiores a los que están aprobados por la NOM mexicana. Sólo la concentración de plomo registrada en A. ventricosus en verano de 1998, sobrepasa el criterio establecido por la FDA.

El consumo de moluscos constituye un aporte de metales potencialmente tóxicos a la dieta humana. Aunque es muy poco probable un envenenamiento agudo por su ingesta, sí pueden constituir un riesgo de intoxicación crónica, especialmente para los habitantes de las zonas costeras (Regoli & Orlando, 1994; Guzman-Amaya, 2004). Este hecho es importante debido a que existen reportes de daños graves a la salud por la ingesta de mariscos contaminados con metales. Un ejemplo de esto, fue el caso de la enfermedad de Minamata en Japón, donde se presentaron alteraciones nerviosas entre los pescadores que fueron atribuidas a las altas concentraciones de mercurio presentes en moluscos y peces. Otro caso fue el síndrome de itai-itai causado por el consumo de cereales y mariscos contaminados con cadmio (Moore, 1991).

La United States Environmental Protection Agency (USEPA, 2000) estableció la dosis oral de referencia Rfd (oral reference dose) que es una cantidad de xenobiótico que puede ser consumida diariamente sin que existan efectos nocivos a la salud durante el tiempo de vida. Las Rfd son el resultado de largos estudios realizados en laboratorio y de información epidemiológica.

La Rfd de ingesta de cadmio es de 0.001 mg/kg/día (EPA-IRIS, 1994), y para cromo (hexavalente) es de 0.003 mg/kg/día (EPA-IRIS, 1998a). La USEPA no ha fijado un valor de Rfd para el plomo (EPA-IRIS 1998b), pero la Normatividad Ambiental de Canadá sugiere una dosis de 0.00357 mg/kg/día (Health Canada, 1996). Cabe mencionar que estas Rfd se recomiendan para adultos y la USEPA no ha establecido criterios para la población infantil.

La Normatividad Ambiental de Canadá ha establecido una Rfd de 0.0000785 mg Pb/kg/día y una MRL (Minimal Risk Level) de 0.0002 mg Cd/kg/día como límites de ingesta de estos metales para niños, pero no se ha establecido un valor de referencia para el metal cromo (Buechner et al., 2003).

En éste estudio, con los niveles de Cd, Cr y Pb presentes en las almejas de Pichilingue, se realizó un cálculo para determinar sus concentraciones en los cocteles comerciales considerando el tamaño de las raciones que corresponden a los cocteles grandes (350 g) y a los chicos (129 g). Los niveles de estos metales al consumir un coctel grande al día son: 0.1800 mg de Cd, 0.0306 mg de Cr y 0.3260 mg de Pb. Mientras que los niveles ingeridos en las raciones de 129 g son: 0.066 mg; 0.011 mg y 0.120 mg de Cd, Cr y Pb, respectivamente.

Con base en lo anterior se calculó la dosis de exposición para niños de 18 kg (5 años) y 30 kg (10 años) (SSA, 1988), mujeres de 50, 60 y 70 kg de peso, así como para hombres de 70, 80, 90 y 100 kg de peso corporal (Tabla 4). Simultáneamente se determinó el riesgo potencial (RP) que tienen las personas que consumen estos bivalvos (Tabla 4).

La concentración de metales que son ingeridos por los niños de18 y 30 kg de peso corporal, al consumir 350 g de estos moluscos son respectivamente: 0.01002 mg/kg/día y 0.00601 mg/ kg/día de Cd; 0.00170 mg/kg/día y 0.00100 mg/kg/día de Cr; 0.01812 mg/kg/día y 0.01087 mg/kg/día de Pb (Tabla 4).

Los niveles de metales ingeridos en las raciones de 129 g son: 0.00369 mg/kg/día y 0.00222 mg/kg/día de Cd; 0.00062 mg/kg/día y 0.00037 mg/kg/día de Cr; 0.00667 mg/kg/día y 0.00401 mg/kg/día de Pb.

Es evidente que los cocteles de 350 y 129 g contienen concentraciones de Cd que rebasan la MRL y niveles de Pb superiores a la Rfd establecida por la Legislación Ambiental de Canadá para la protección infantil, por lo tanto el riesgo por su consumo es alto (Tabla 4).

Para las mujeres de 50, 60 y 70 kg de peso corporal, los niveles de Cd, Cr y Pb al ingerir una porción de almejas de 350 g son: 0.00361 mg/kg/día, 0.00301 mg/kg/día y 0.00258 mg/kg/día de Cd, respectivamente; 0.00061 mg/kg/día, 0.00051 mg/kg/día y 0.00044 mg/kg/día de Cr; y 0.00652 mg/kg/día, 0.00544 mg/kg/día y 0.00466 mg/kg/día de Pb. De lo anterior es claro que la porción de almejas de 350 g rebasa la Rfd para Cd y Pb, lo que implica que la ingestión de un coctel grande representa un riesgo alto (Tabla 4).

El consumo de un coctel chico de 129 g aporta los siguientes niveles de metales a mujeres de 50, 60 y 70 kg de peso corporal respectivamente: 0.00133 mg/kg/día, 0.00111 mg/kg/día y 0.00095 mg/kg/día de Cd; 0.00023 mg/kg/día, 0.00019 mg/kg/día y 0.00016 mg/kg/día de Cr; 0.00240 mg/kg/día 0.00200 mg/kg/día y 0.00172 mg/kg/día de Pb (Tabla 4). En esta porción de moluscos los niveles de Cd son superiores a la Rfd sólo para las mujeres de 50 y 60 kg de peso.

Para hombres de 70, 80, 90 y 100 kg de peso corporal, la concentración de Cd, Cr y Pb que son ingeridos al consumir 350 g de almejas son respectivamente: 0.00258 mg/kg/día, 0.00226 mg/kg/día, 0.00200 mg/kg/día y 0.00180 mg/kg/día deCd; 0.00044 mg/kg/día, 0.00038 mg/kg/día, 0.00034 mg/kg/día y 0.00031 mg/kg/ día de Cr; y 0.0046 mg/kg/día, 0.0040 mg/kg/día, 0.0036 mg/kg/día, 0.0032 mg/kg/día de Pb (Tabla 4). Los niveles de metales ingeridos en las raciones de 129 g son: 0.00094 mg/kg/día, 0.00083 mg/kg/ día, 0.00073 mg/kg/día, 0.00066 mg/kg/día Cd; 0.00016 mg/kg/día, 0.00014 mg/kg/día, 0.00012 mg/kg/día, 0.00011 mg/kg/día Cr; y 0.00171 mg/kg/día, 0.00150 mg/kg/día, 0.00133 mg/kg/día, 0.00120 mg/kg/día Pb. Es evidente que los cocteles de 350 g contienen concentraciones de cadmio que rebasan la Rfd, por lo cual su consumo implica un riesgo alto (Tabla 4).

Finalmente se calculó la ración de moluscos que se pueden ingerir sin riesgos para niños, mujeres y hombres (Tabla 5).

Es importante señalar que la ingesta de raciones superiores a las calculadas, podrían implicar un riesgo alto a la salud, para niños, mujeres y hombres.

La FDA (1993 a, b), recomienda una porción diaria de moluscos de 28 a 83 g como ración segura, para el aporte los niveles necesarios de metales esenciales. Esta dependencia gubernamental ha calculado la concentración promedio de Cd en mariscos la cual es de 2.0 µg/g, y de Pb de 3.0 µg/g. Estos valores son superiores a los registrados en los tejidos de las almejas de Pichilingue. El nivel de cadmio en los moluscos americanos es cuatro veces mayor al registrado en A. ventricosus y el del plomo tres veces más alto.

De lo anterior es evidente que se deben realizar estudios y/o monitoreos continuos para determinar la calidad de los pectínidos, en las zonas donde se realiza su explotación, para que no constituyan un factor de riesgo para la salud de las personas que los consumen.

Es importante reiterar que en este estudio solo se está considerando el aporte de metales proveniente de moluscos, sin embargo, éstos elementos están presentes en otros alimentos como: los vegetales verdes (lechuga, espinaca acelgas), las papas, el hígado, la leche, el azúcar no refinada, la carne y el agua (FDA, 1993 a, b).

González et al., (2001) encontraron valores promedio de Cd en muestras de jitomate (0.25 mg/kg), chile (0.18 mg/kg), cilantro (0.14 mg/kg), frijol (0.001 mg/kg), maíz (0.004 mg/kg), tomate (0.10 mg/kg) y leche (0.004 mg/kg), que constituyen alimentos básicos para los habitantes de nuestro país. Es evidente que se deben realizar estudios considerando todas las fuentes de metales presentes en la dieta diaria para determinar el riesgo real por la ingestión de metales y así poder determinar las dosis seguras para la población mexicana y principalmente para los niños.

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