Introducción

El crecimiento poblacional ha hecho que el ladrillo sea la materia prima más importante, por sus características que lo hacen idóneo para la construcción (Torres 2019). La composición del ladrillo es importante para evitar el deterioro de las estructuras, sus características se han relacionado directamente con la resistencia y la durabilidad (^{Elert et al. 2003}). Sin embargo, se ha evaluado la posibilidad de la sustitución de materiales e innovación de tecnologías para el cuidado del ambiente y la salud (Enciso Urrego et al. 2014). Aunque este sector tiene gran impacto económico, su elaboración sigue siendo artesanal, se utilizan técnicas rudimentarias, hornos de baja tecnología y diversos combustibles de poca calidad como: basura electrónica, plásticos, llantas, madera, entre otros, que generan humos negros con gran cantidad de contaminantes (Rajarathnam et al. 2014) como partículas suspendidas de 10 y 2.5 micrómetros (PM10 y PM25), metales, Hidrocarburos Aromáticos Policíclicos (HAPs), dioxinas, y gases de efecto invernadero que afectan el ambiente y la salud de los trabajadores como de la población aledaña, incrementando su vulnerabilidad a enfermedades crónicas.

Los HAPs son compuestos formados por dos o más anillos fusionados de benceno (ATSDR 2013) que se clasifican en función de sus anillos estructurales como de bajo peso molecular (dos o tres anillos) y de alto peso molecular (los que tienen más de 4 anillos estructurales). Estos compuestos son relevantes para la salud y el ambiente por sus características cancerígenas y mutagénicas (IARC 2010). Los HAPs pueden permanecer largos periodos de tiempo en el suelo, y por su alta afinidad pueden encontrarse en partículas suspendidas, por lo que se puede transferir a los seres humanos con facilidad a través de la ingestión, inhalación o contacto dérmico (Barrán-Berdón et al. 2012). El proceso de combustión que tiene los hornos ladrilleros es a temperaturas de aproximadamente 800°C, fase incompleta que permite la liberación de HAPs directamente a la atmósfera, en especial los de mayor peso molecular y más cancerígenos (Barrán-Berdón et al. 2012).

Se ha estudiado la contaminación por HAPs en zonas industriales como agrícolas, sin embargo, en países en desarrollo como México la presencia de estas sustancias es preocupante por su generación en otro tipo de actividades; como la combustión de madera en interiores, eliminación de basura y la fabricación de ladillos, actividades que con frecuencia se llevan a cabo en los patios de los hogares, exponiendo a las familias a este tipo de sustancias tóxicas.

En México de acuerdo con el Directorio Estadístico Nacional de Unidades Económicas (2021), en el país hay 10.083 unidades económicas ladrilleras, aunque este número podría estar subestimado, debido a que es un trabajo precario que no está regulado, siendo uno de los trabajos más olvidados, mal remunerados y poco reconocidos (Ortiz Herrera et al. 2020). En México son pocos los estudios en estas zonas (Berumen-Rodríguez et al. 2020). Por lo que el objetivo de este estudio fue caracterizar químicamente el polvo de los hornos, HAPs en aire y biomonitoreo de HAPs en trabajadores de la zona ladrillera “Las Terceras” de San Luis Potosí, México.

Metodología

La investigación es de corte transversal, dirigida a los trabajadores de la zona ladrillera “Las Terceras”. El sitio se encuentra en la parte norte de San Luis Potosí, México (22°08'59MN 100°58'30MO) aproximadamente en la zona se encuentran alrededor de 130 hornos ladrilleros (Berumen-Rodríguez et al. 2020). El trabajo contó con la aprobación el comité de ética del estado de San Luis Potosí (SLP/-CEI-2018-002), cumpliendo con los principios éticos de Helsinki (AMM 2013). La participación de los trabajadores fue voluntaria y se tomaron en cuenta los siguientes criterios de inclusión: 1) Trabajara en la zona ladrillera, 2) consentimiento informado, voluntario y firmado.

Evaluación ambiental de HAPs en aireCon el fin de conocer la exposición laboral se determinó la concentración de HAPs en partículas PM10 durante una semana laboral, del 28 de noviembre al 4 de diciembre de 2020, con un Hi-Vol a un flujo de 16,7 L/min a la altura del horno, en filtros de cuarzo durante 8 horas, para su análisis se siguió la metodología descrita por Bocanegra (2011), en tomar 1/3 del filtro de cuarzo y se le adicionan 30 pL de pireno-d10 de 500 mg/L como estándar surrogado para determinar la pérdida de compuestos. Posterior se realizan dos procesos de extracción y se filtra para poder llevarlo al cromatógrafo de gases acoplado a un detector de masas, analizando los 16 HAPs prioritarios por la EPA (ATSDR 2013).

Se estimó el riesgo a la salud humana, por la inhalación de HAPs contenidos en la fracción de partículas suspendidas mediante la concentración equivalente de Benzo(a)pireno (BaP) mediante el uso de un factor de toxicidad equivalente (TEF) valor asignado por la EPA (Agencia Protección Ambiental) y por La Goy (Nisbet y LaGoy 1992) para cada uno de los HAPs.

Caracterización de polvos de hornos ladrillerosPara las muestras de polvo se realizó un muestreo dirigido, se colectaron 3 muestras de polvo de los hornos que permitieron tener acceso. Para la obtención, se delimito un área de 1 m2 y con ayuda de una brocha se recolectó el material y almaceno en bolsas de polietileno. Posteriormente, la muestra se tamizó en una criba de acero inoxidable, recuperando partículas menores de 250 pm.

Las muestras se montaron en un portamuestras con resina epoxídica (Buehler 20-8140-032) y, a continuación, se esmerilaron y pulieron con discos de papel abrasivo giratorios. A continuación, se recubrieron con una fina capa de oro y se analizaron mediante microscopía electrónica de barrido (JEOL, JSM-6610LV). El microanálisis se realizó con espectroscopia de dispersión de energía de rayos X (EDS). Las muestras se caracterizaron bajo electrones retrodispersados para determinar la composición química y en modo secundario para observar la topografía superficial.

Evaluación de exposición de OH-PAH en orinaSe les solicito a los trabajadores la primera orina de la mañana, recolectada en botes de polipropileno y refrigeradas a -30° hasta su análisis.

La evaluación de los HAPs se realizó mediante la evaluación de los metabolitos hidroxilados (OH-HAPs), con base en el al método establecido por la CDC con algunas modificaciones (CDC 2013; Díaz de León-Martínez etal. 2021). Esta técnica se lleva a cabo por medio de un Isotope Dilution Gas Chromatography/Tandem Mass Spectrometry (GC-MS/MS). Analizando diez metabolitos hidroxilados: 1-hidroxinaftaleno (1-OH-NAP) y 2-hidroxinaftaleno (2-OH-NAP); 2,3 y 9-hidroxiflúoreno (2-OH-FLU, 3-OH-FLU, 9-OH-FLU); 1,2,3 y 4-hidroxifenantreno (1-OH-PHE, 2-OH-PHE, 3-OH-PHE, 4-OH-PHE) y 1-hidroxipireno (1-OH-PYR), obtenidos de los laboratorios LCG standards (materiales de referencia del Dr. Ehrenstrofer). Como estándar interno se utilizó 25 ppb de 13C6 1-OH-PYR (Cambrigde Isotope Laboratories).

Resultados y discusión Evaluación ambiental a HAPs en aireEn la Tabla 1 se muestran las concentraciones de 14 de los 16 HAPs prioritarios por la EPA en la fracción de PM10, con una concentración mediana de 99550,31 ng/m3, siendo los HAPs de 3 y 4 anillos los más abundantes de las muestras analizadas.

Tabla 1: Concentración de HAPs en aire (ng/m3) del ambiente de trabajo y equivalencias a BaP. 

Según la Organización Internacional del Trabajo (OIT) cada año mueren 2,3 millones de trabajadores a causa de un accidente o enfermedad relacionada con el trabajo, además 313 millones de trabajadores sufren de lesiones no mortales cada año, lo que implica un impacto económico de seguridad y salud en el trabajo (OIT 2017). Según la Organización Mundial de la Salud (OMS) el 30 % de los trabajos tiene problemas de calidad de aire, trayendo como consecuencias directas efectos en la salud. Por lo que, se han generado reportes para la prevención de los factores ambientales para favorecer el establecimiento de directrices con el fin de tener un control de la contaminación del aire y prevenir efectos en la salud de los trabajadores (OIT 2001; 2017). Estas regulaciones no siempre se cumplen en todos los trabajos y menos en las ocupaciones precarias: ausentes de regulaciones, vigilancia y servicios de seguridad social, como lo es el sector ladrillero. Para evaluar si las concentraciones de HAPs encontradas en este estudio representan un riesgo potencial para la salud de los trabajadores, se compararon los niveles de HAPs con los valores de referencia por inhalación (RfC) propuesto por la EPA de 2 ng/m3 el cual protege contra efectos en el desarrollo embrionario y con el de la Unión Europea en PM10 de 1 ng/m3 valor establecido con base a un indicador de riesgo carcinogéni-co de los HAPs (ATSDR 2013). El valor obtenido por equivalencia a BaP fue de 43945,46 ng/m3 el cual supera por encima los valores de referencia, indicando riesgo y posibles efectos a la salud en los trabajadores del ladrillo.

La Administración de Seguridad y Salud Ocupa-cional (OSHA) estableció un límite para exposición a HAPs por metro cubico de aire de 0,2 mg/m3 y un límite de exposición permisible (PEL) en jornadas laborales de 8 horas para emisiones de aceite mineral de 5 mg/m3 y para hornos de coque y de brea de alquitrán de hulla con una media de 0,1 mg/m3, los valores máximos de este estudio son superados 2 veces por los límites permisibles de esas ocupaciones. Estas ocupaciones son mo-nitoreadas por la preocupación de exposición a contaminantes lo que ha llevado a desarrollar gran cantidad de investigaciones y directrices, el sector ladrillero deberá ser considerado dentro de estas. Se detectaron industrias donde se ha evaluado los HAPs en aire como lo son: los hornos de coque, de alquitrán de hulla, fabricación de hierro y acero, fábrica de aluminio y fundiciones, fabricación de electrodos de carbono y la fabricación de asfalto (Tabla 2), estos estudios han logrado que se les brinde a los trabajadores equipo de protección, vigilancia, control y monitoreo. Este trabajo, demuestra que la actividad ladrillera tiene niveles muy parecidos de exposición a estas ocupaciones y que no se ha considerado dentro de labores de alto riesgo.

Tabla 2: Niveles de ZHAPs en aire en 8 h de trabajo (gg/m3). Comparación con valores publicados en literatura científica. 

BaP se ha utilizado como marcador importante de la exposición de HAPs en lugares de trabajo, este HAP cuenta con mayor número de estudios y por ende mayor cantidad de información disponible sobre sus efectos, por lo que también se utiliza su concentración de referencia (RfC). Se ha visto que la asociación del BaP con los compuestos de 4-6 anillos se ve correlacionada y por eso se ha ocupado al BaP como marcador eficaz para la salud ocupacional (Fertmann et al. 2002). Los HAPs encontrados son preocupantes por la alta presencia de BaP en el 80% de las sustancias analizadas, clasificado como cancerígeno para los humanos (grupo 1 de la IARC) (IARC 2010). Scobbie (1998) demostró que el siguiente paso para vigilar la exposición a HAPs es la medición de las sustancias individualmente, sin embargo, existen pocos límites de exposición laboral para los HAPs individuales. Por lo contrario, Unwin (2006) propone evaluar a los HAPs en conjunto de compuestos podría ser más adecuado para una evaluación de riesgos basada en toxicología, ya que no todos tienen una actividad carcinógena. El Ejecutivo de Salud y Seguridad (HSE) utilizo a nueve HAPs entre los compuestos con potencial cancerígeno para representar una medida de exposición total a HAPs (Department of Health 1994). Evaluar los 16 HAPs prioritarios permite conocer el comportamiento de la exposición ocu-pacional y por ende comprender las mezclas y efectos que se generan en el trabajador. Además, se ha visto que la evaluación de la exposición de HAPs en aire no basta para determinar el riesgo en los trabajadores (Unwin etal. 2006), por lo que el biomonitoreo es imponte para determinar las mezclas de HAPs en el metabolismo.

Tabla 3: Concentraciones de OH-HAPS en orina de ladrilleros (ng/mL) 

Biomonitoreo de OH-HAPsEn el biomonitoreo participaron 42 trabajadores ladrilleros, los resultados de la exposición a OH-HAPs en orina demostraron que el 100% de los trabajadores presentaron los biomarcadores. La suma total de los OH-HAPs de 15,7 (6,92-195) ng/ml (Tabla 3).

Los resultados indican la alta exposición a HAPs debido a la presencia de los diez metabolitos encontrados. Los metabolitos encontrados con mayor frecuencia fueron 1-OH-PYR, 1-OH-NAP Y 2-OH NAP presentes en más del 90 % de los trabajadores. La presencia de estos compuestos indica que la vía de ingreso al organismo es inhalatoria por el bajo peso molecular que los diferencia de los otros compuestos. El naftaleno de este estudio se podría deber al tipo de combustibles como aceite usado utilizado en las zonas ladrilleras. El naftaleno se ha considerado como un carcinógeno potencial y también puede ser usado como un marcador de exposición de HAPs en los lugares de trabajo. Según Unwin (2006), el naftaleno es uno de los mayores representantes de los HAPs entre el 5090 % en los lugares de trabajo, por lo que la EPA lo ha declarado como uno de los contaminantes atmosféricos más peligrosos (^{Kamal et al. 2011}). El 1-OH-PYR es el metabolito del pireno y ampliamente ha sido utilizado como biormarcador de los HAPs en lugares de trabajo. Nuestros resultados indican que se detectaron niveles de este metabolito en todos los participantes, se observó que el 98 % de los participantes presentaron niveles mayores a los establecidos por (Jongeneelen 2001) de 0,24 gmol/mol Cr para personas ocupacionalmente no expuestas y no fumadoras. Se propuso el límite de 2,5 gg/L de exposición biológica para personas expuestas al término de la jornada laboral semanal, siendo nuestros valores máximos más altos a este valor, al término del día laboral. Asimismo, Jongeneelen (2014) propuso el valor de 1,9 gmol/ mol Cr que oriente a trabajadores expuestos y que presentan efecto genotóxico en linfocitos, el cual el 18 % de los trabajadores están por encima de este valor que indica posibles efectos para la salud. La presencia de los metabolitos en orina indica que se están metabolizando los HAPs encontrados en aire. La exposición laboral a los hidrocarburos está considerada dentro de la IARC (Centro Internacional de Investigaciones sobre Cáncer) como cancerígena del grupo 1 por ocupaciones de riesgo como gasificación del carbón, producción de aluminio, producción de coque y pavimentación de carreteras (WHO & ILO 2021), el sector ladrillero no se encontró dentro de la clasificación. Los resultados de este estudio muestran similitud en la exposición de HAPs con las ocupaciones monitoreadas por las agencias internacionales en hornos de coque, alquitrán de hulla, aceites y carbón negro (Kang et al. 2002; ^{Rossella et al. 2009}; Tsai et al. 2002; Unwin et al. 2006; ^{Vimercati et al. 2020}). Se ha demostrado que la exposición a los HAPS puede ser un factor de riesgo para el desarrollo de efectos para la salud de los trabajadores asociados principalmente con marcadores de inflamación respiratoria (Barraza-Villarreal et al. 2015), riesgos a enfermedades cardiovasculares, diabetes, dislipidemias, efectos inmunotóxicos y daño genotóxico (Poursafa et al. 2017).

Caracterización de suelos de hornos ladrillerosLos resultados del análisis químico de los polvos hornos ladrilleros mostraron que están constituidos de cuarzo (SiO2) y arcillas (Sial Ox) con presencia de óxidos de Fe-Ti, fosfatos de tierras raras (lantano, cerio, neodimio torio), silicatos de zirconio, sulfatos de bario, óxidos de zinc (Figura 1).

Figura 1: Caracterización de polvos de hornos ladrilleros de la zona de "Las Terceras", San Luis Potosí, México. 

La arcilla encontrada es la materia prima para la elaboración del ladrillo, sus partículas sólidas al ser mezcladas con agua vuelven a este material maleable, para dar la forma al ladrillo y al perder el agua este se endurece permanentemente, ladrillo que se forma químicamente de silicatos (Norma 2005). Este tipo de compuestos hacen que el ladrillo pueda resistir la humedad y el calor. Las muestras presentaron concentraciones altas de Fe2O3 y TiO2 con porcentajes de 45%, óxidos que son los elementales para la coloración rojiza del ladrillo, color que se adquiere hasta los 700°C, lo que indica que las arcillas no tendrán tonalidad blanquecina color que se obtiene al tener menos del 1% de óxido de hierro (Norma 2005).

En los resultados se encontró adherido el óxido de fierro al óxido de zinc, unión que se caracteriza por tener una resistencia a la corrosión y a los rayos UV (Kiomarsipour et al. 2013). La aplicación de óxido de zinc genera una gama de tonalidades para las arcillas, generando ladrillos utilizados principalmente en las fachadas. La aparición de los óxidos en las zonas ladrilleras son comunes para dar tonalidad a las arcillas e influye en los procesos de sinterización de los materiales. Tomar en cuenta la caracterización de los materiales podría influir en la regulación de la temperatura de los hornos y tiempo de cocción (Roa-Bohórquez et al. 2019).

Diversas investigaciones han demostrado que la composición química de los ladrillos indica principalmente altas cantidades de cuarzo, óxidos de zinc, silicatos, arcillas, óxidos de hierro y calcio, congruente con lo encontrado en este estudio (^{Elert et al. 2003}; Zea 2005; Roa-Bohórquez et al. 2019; Soto y Sánchez 2017). Los compuestos encontrados son idóneos para la fabricación de ladrillos por su plasticidad, volumen, densidad, color, resistente a grandes cambios de temperaturas (Soto y Sánchez 2017).

Sin embargo, en esta zona ladrillera se encontraron otros elementos de la familia de los lantánidos, conocidos por estar estrechamente unidos y no se pueden separados. Elementos que son utilizados principalmente en la industria de la tecnología como: la industria automotriz, petroquímica, aleaciones, energía eléctrica, imanes, teléfonos móviles (Santos y Vera 2019), estos podrían ser ocupados por los trabajadores para generar otras fuentes de empleo.

El estudio presenta a su vez debilidades al ser un estudio transversal y piloto, número de muestras reducidas, ausencia de valores de corte que pueda indicar efecto. Sin embargo, los altos niveles de HAPs en aire y de OH-HAPs en orina de los trabajadores indican un escenario de alto riesgo, por lo que debe tomarse en cuenta para realizar intervenciones en los trabajadores del sector ladrillero, dichas intervenciones podrían basarse en la caracterización del material que se está utilizando y poder disminuir los impactos en salud y ambiente.

Conclusión

En los hornos ladrilleros se encontraron altos niveles de HAPs en aire, dominados por HAPs de 4-6 anillos, se observó que estos niveles son similares a los límites de exposición de labores de alto riesgo, monitoreada y reguladas por agencias internacionales. A su vez, se observaron altos niveles de OH-HAPs, lo que podría indicar que los humos liberados en los hornos de trabajo están siendo metabolizados por los trabajadores. Además, al abordar la caracterización química de los elementos que hay en la zona de trabajo, se tiene un potencial para buscar alternativas de trabajo y materiales sostenibles.

Por lo que el sector ladrillero deberá ser tomado como un centro laboral sostenible donde se debe tomar como pilar fundamental la salud laboral con condiciones de trabajo justas, evitando trabajos precarios como en el que se encuentra los trabajadores ladrilleros con falta de acceso a servicios de salud, servicios sanitarios, largas jornadas laborales y salarios bajos, aunado a lo anterior se encuentran expuestos a sustancias tóxicas parecidas a las de ocupaciones reguladas con límites de exposición internacionales, por lo que debe considerarse a la ocupación ladrillera dentro de las labores de alto riesgo cancerígeno con el propósito de prevención, control y vigilancia para la protección de la salud promoviendo el trabajo decente que permita seguridad ambiental y laboral.

Agradecimientos

Los autores agradecen las ayudas y becas del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología-Investigación Sectorial FOSEC SS/IMSS/ISSSTE # A3-S-38681.

Recibido: 27/04/2022

Aceptado: 23/05/2022

Editores: Susana García y Laura Lanari