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ANÁLISIS DE LA CONTAMINACIÓN AMBIENTAL Y EFECTOS SOBRE LA
SALUD PÚBLICA POR EL USO DE PAVIMENTOS EN ÁREAS URBANAS: UNA
REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA MUNDIAL
ALEJANDRO DUQUE GIRALDO – CÓDIGO: 20101180016
LAURA CAMILA FORERO PINZÓN – CÓDIGO: 20101180020
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD DEL MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES
INGENIERÍA AMBIENTAL
BOGOTÁ D.C., COLOMBIA
2016
ANÁLISIS DE LA CONTAMINACIÓN AMBIENTAL Y EFECTOS SOBRE LA
SALUD PÚBLICA POR EL USO DE PAVIMENTOS EN ÁREAS URBANAS: UNA
REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA MUNDIAL
ALEJANDRO DUQUE GIRALDO
LAURA CAMILA FORERO PINZÓN
MODALIDAD
MONOGRAFÍA
DIRECTOR
CARLOS ALFONSO ZAFRA MEJÍA
PhD. EN INGENIERÍA AMBIENTAL
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD DEL MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES
INGENIERÍA AMBIENTAL
BOGOTÁ D.C., COLOMBIA
2016
Nota de aceptación:
__________________________________
__________________________________
__________________________________
__________________________________
__________________________________
__________________________________
__________________________________
Firma del director del proyecto
__________________________________
Firma del jurado
__________________________________
Firma del jurado
Bogotá D.C., 2016
DEDICATORIA
A Myriam, por su fortaleza, y por brindarme su apoyo y acompañamiento en este proceso
que decidí emprender hace algunos años. Todas sus enseñanzas me han sido y seguirán
siendo útiles en cada nuevo proyecto que comience a lo largo de la vida. A mis padres y
abuelos, mi motor.
Alejandro Duque Giraldo
Para Maribel, quien siempre me brindó su apoyo incondicional desde el primer día, y aún
hoy sé que lo tendré por mucho tiempo más. Su amor y palabras de aliento me llevan a ser lo
que soy ahora; A Pablo, por sus infinitas enseñanzas sobre la disciplina y el orden siempre.
Laura Camila Forero Pinzón
AGRADECIMIENTOS
Los autores de la presente investigación deseamos agradecer profundamente al profesor
Carlos Alfonso Zafra Mejía, por su valiosa ayuda en el desarrollo del presente proyecto; su
profesionalismo y precisión en cada detalle permitieron la culminación exitosa de la presente
revisión bibliográfica; así mismo, agradecemos al profesor Néstor Ricardo Bernal Suárez por
sus provechosos aportes y la ayuda que siempre brindó desinteresadamente.
Por otro lado, queremos expresar nuestros más sinceros agradecimientos a la Universidad
Distrital Francisco José de Caldas y a cada una de las personas que hacen parte de esa
institución, por depositar en cada estudiante semillas de cambio, imprescindibles para el
desarrollo del país.
Finalmente, agradecemos a todas las personas que directa o indirectamente hicieron posible
la terminación exitosa del presente trabajo de grado.
TABLA DE CONTENIDO
INDICE DE TABLAS
LISTA DE FIGURAS
LISTA DE ECUACIONES
ANEXOS
RESUMEN
INTRODUCCIÓN
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA .................................................................................... 4
2. JUSTIFICACIÓN ..................................................................................................................... 7
3. OBJETIVOS .................................................................................................................................. 9
3.1. OBJETIVO GENERAL ................................................................................................... 9
3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS .......................................................................................... 9
4. MARCO TEÓRICO ................................................................................................................... 10
4.1 ELEMENTOS CONCEPTUALES ................................................................................ 10
4.1.1. PAVIMENTOS ............................................................................................................ 10
4.1.2. PAVIMENTOS CON SUPERFICIE DE CONCRETO ASFÁLTICO .................. 10
4.1.3. PAVIMENTOS RÍGIDOS O DE CONCRETO HIDRÁULICO ........................... 12
4.1.4. PAVIMENTOS PERMEABLES ............................................................................... 13
4.2. METALES PESADOS EN ÁREAS URBANAS ........................................................... 14
4.3. ESCORRENTÍA VIAL................................................................................................... 14
4.4. CALIDAD DE AIRE ....................................................................................................... 15
4.5. CONTAMINACIÓN DEL SUELO Y VEGETACIÓN VIAL .................................... 15
4.5. CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA Y EFECTOS SOBRE LA SALUD
PÚBLICA ..................................................................................................................................... 17
4.6. METALES PESADOS Y EFECTOS SOBRE LA SALUD ......................................... 18
4.7. TÉCNICAS Y MÉTODOS PARA LA FABRICACIÓN E INSTALACIÓN DE
PAVIMENTOS ............................................................................................................................ 19
4.7.1. PAVIMENTOS ASFÁLTICOS ................................................................................. 19
4.7.2. PAVIMENTOS RÍGIDOS O DE CONCRETO HIDRÁULICO ........................... 20
4.7.3. MANEJO Y ALMACENAMIENTO DE AGREGADOS PÉTREOS, CEMENTO,
ADITIVOS Y DEMÁS COMPONENTES ............................................................................... 21
4.7.4. PAVIMENTOS PERMEABLES ............................................................................... 22
4.7.5. RECOMENDACIONES DURANTE LA CONSTRUCCIÓN Y
MANTENIMIENTO ................................................................................................................... 22
4.9.1. MARCO NORMATIVO NACIONAL ...................................................................... 25
4.9.2. MARCO NORMATIVO NACIONAL CON RESPECTO A CALIDAD DE AGUA
Y AIRE ....................................................................................................................................... 25
4.9.3. MARCO NORMATIVO INTERNACIONAL RELACIONADO CON LA
CONCENTRACIÓN DE METALES PESADOS .................................................................... 26
5. MATERIALES Y MÉTODOS ............................................................................................... 27
5.1. SISTEMAS DE DETECCIÓN, CONSULTA Y SELECCIÓN DE LA
INFORMACIÓN ......................................................................................................................... 27
5.1.1. IDENTIFICACIÓN DEL CAMPO DE ESTUDIO Y DEL PERIODO A
ANALIZAR ................................................................................................................................. 28
5.1. 2. SELECCIÓN DE LA FUENTE DE INFORMACIÓN ............................................ 28
5.1.3. SISTEMAS DE DETECCIÓN, CONSULTA Y SELECCIÓN DE LA
INFORMACIÓN ............................................................................................................................. 28
5.1.4. GESTIÓN Y DEPURACIÓN DE LOS RESULTADOS DE LA BÚSQUEDA ......... 33
5.1.5. DEPURACIÓN DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS............................................ 33
5.1.6. ANÁLISIS DE LA INFORMACIÓN ............................................................................ 34
6. RESULTADOS Y DISCUSIÓN ............................................................................................. 39
6.1. ANÁLISIS DEL MEDIO IMPACTADO POR LOS METALES PESADOS .................... 39
6.1.1. EVALUACIÓN DEL MEDIO AGUA (ÍNDICE DE CITACIÓN: 0,844 - Q1) ........... 40
6.1.1.1. ANÁLISIS DEL ORIGEN DE LOS METALES PESADOS ..................................... 40
6.1.1.2. CONCENTRACIÓN DE METALES PESADOS POR USO DEL SUELO Y
COMPARACIÓN LEGISLATIVA ........................................................................................... 41
6.1.1.3. VARIABILIDAD CONTINENTAL DE LAS CONCENTRACIONES DE
METALES PESADOS ................................................................................................................ 42
6.1.1.4. ANÁLISIS TEMPORAL DE LAS CONCENTRACIONES DE METALES
PESADOS .................................................................................................................................... 45
6.1.2. EVALUACIÓN DEL MEDIO SUELO - SEDIMENTO VIAL (ÍNDICE DE
CITACIÓN: 0,621-Q2) ................................................................................................................... 55
6.1.2.1. EVALUACIÓN DEL ORIGEN DE LOS METALES PESADOS ............................. 55
6.1.2.2. CONCENTRACIÓN DE METALES PESADOS POR USO DEL SUELO Y
COMPARACIÓN LEGISLATIVA ........................................................................................... 56
6.1.2.3. VARIABILIDAD CONTINENTAL DE LAS CONCENTRACIONES DE
METALES PESADOS ................................................................................................................ 58
6.1.3. EVALUACIÓN DEL MEDIO AIRE (ÍNDICE DE CITACIÓN: 0,599-Q2) ......... 69
6.1.3.1. ANÁLISIS DEL ORIGEN DE LOS METALES PESADOS .............................. 69
6.1.3.2. CONCENTRACIÓN DE METALES PESADOS POR USO DEL SUELO ...... 70
6.1.3.3. VARIABILIDAD CONTINENTAL DE LAS CONCENTRACIONES DE
METALES PESADOS ................................................................................................................ 70
6.2. ANÁLISIS DE LA CONTAMINACIÓN SEGÚN EL TIPO DE PAVIMENTO ...... 75
6.2.1. EVALUACIÓN DEL PAVIMENTO DE CONCRETO (ÍNDICE DE CITACIÓN:
0,547-Q2) ...................................................................................................................................... 76
6.2.2. EVALUACIÓN DEL PAVIMENTO DE ASFALTO (ÍNDICE DE CITACIÓN:
0,532-Q2) ...................................................................................................................................... 77
6.2.3. EVALUACIÓN DEL PAVIMENTO PERMEABLE (ÍNDICE DE CITACIÓN:
0,433-Q3) ...................................................................................................................................... 78
7. CONCLUSIONES ................................................................................................................... 83
7.1. MEDIO AGUA ..................................................................................................................... 83
7.2. MEDIO SUELO – SEDIMENTO VIAL ....................................................................... 84
7.3. MEDIO AIRE .................................................................................................................. 86
7.4. TIPO DE PAVIMENTO ...................................................................................................... 87
8. RECOMENDACIONES ......................................................................................................... 88
9. BIBLIOGRAFÍA ..................................................................................................................... 88
Anexo 1. Matriz de proximidades del Dendrograma para las variables analizadas en la revisión
bibliográfica ...................................................................................................................................... 95
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1. Contaminantes primarios, efectos y causas
Tabla 2. Marco normativo nacional con respecto a calidad de agua y aire
Tabla 3. Marco normativo internacional relacionado con la concentración de metales pesados
en suelos urbanos y agua
Tabla 4. Fases 1 y 2 de la metodología aplicada a la revisión bibliográfica
Tabla 5. Ejemplo de tabla de registro
Tabla 6. Coeficientes de correlación lineal de Pearson entre concentraciones de metales
pesados en el medio agua (n = 132)
Tabla 7. Concentración de metales pesados (µg/l) en la fracción disuelta de la escorrentía vial
Tabla 8. Coeficientes de correlación lineal de Pearson entre concentraciones de metales
pesados en el medio suelo (n = 187)
Tabla 9. Coeficientes de correlación lineal de Pearson entre concentraciones de metales
pesados en el sedimento vial (n = 90)
Tabla 10. Comportamiento de las concentraciones de Pb, Cu, Cd, Cr y Zn en las regiones
continentales de América del Sur, Asia y África
Tabla 11. Concentración promedio de Pb y Zn en Europa y marco normativo internacional
relacionado con la concentración de metales pesados en suelos urbanos
Tabla 12. Concentración de metales pesados en suelos para diferentes usos
Tabla 13. Concentración de metales pesados (mg/kg) asociada con la fracción sólida del
sedimento vial para diferentes usos del suelo
Tabla 14. Coeficientes de correlación lineal de Pearson entre concentraciones de metales
pesados en el medio aire (n = 115)
Tabla 15. Rangos de variación de las concentraciones de Pb, Cu, Cd, Cr y Zn en el medio
aire
Tabla 16. Concentración de metales pesados (ng/m3) en el aire para diferentes usos del suelo
Tabla 17. Metales pesados predominantes y secuencia de la fracción disuelta de la escorrentía
vial según tipo de pavimento
Tabla 18. Metales pesados predominantes y secuencia de la fracción sólida de la escorrentía
vial según tipo de pavimento
Tabla 19. Concentración de metales pesados en los medios agua y suelo para diferentes usos
de suelo y tipos de pavimentos
LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Perfil de pavimentos con superficie asfáltica y sus componentes
Figura 2. Perfil de los pavimentos rígidos y sus componentes
Figura 3. Disposición típica de un sistema de pavimento permeable
Figura 4. Fases del proceso de revisión bibliográfica
Figura 5. Etapas del proceso de análisis de la información
Figura 6. Dendrograma para las variables analizadas en la revisión bibliográfica
Figura 7. Variación de la concentración continental promedio de Cu en agua
Figura 8. Variación de la concentración continental promedio de Cd en agua
Figura 9. Variación de la concentración continental promedio de Pb en agua
Figura 10. Variación temporal de la concentración de Zn en los medios agua, aire y suelo, y
en el sedimento vial
Figura 11. Variación temporal de la concentración de Pb en los medios agua, aire y suelo, y
en el sedimento vial
Figura 12. Variación temporal de la concentración de Cu en los medios agua, aire y suelo, y
en el sedimento vial
Figura 13. Variación temporal de la concentración de Cd en los medios agua, aire y suelo, y
en el sedimento vial
Figura 14. Variación temporal de la concentración de Cr en los medios agua, aire y suelo, y
en el sedimento vial
Figura 15. Variación de la concentración continental promedio de Pb en suelo
Figura 16. Variación de la concentración continental promedio de Cu en suelo
Figura 17. Variación de la concentración continental promedio de Cd en suelo
Figura 18. Variación de la concentración continental promedio de Cu en aire
Figura 19. Variación de la concentración continental promedio de Cd en aire
Figura 20. Variación de la concentración continental promedio de Pb en aire
LISTA DE ECUACIONES
Ecuación 1. Coeficiente de escorrentía
Ecuación 2. Estandarización de las variables de concentración de los metales pesados Zn,
Pb, Cu, Cd y Cr
ANEXOS
Anexo 1. Matriz de proximidades del Dendrograma para las variables analizadas en la
revisión bibliográfica
RESUMEN
El continuo crecimiento de las áreas urbanas genera un incremiento de las areas
impermeables que producen contaminación por metales pesados, afectando el recurso
hídrico, suelo, atmósfera y la salud pública. En esta investigación se presenta una revisión
bibliográfica sobre la contaminación ambiental por metales pesados (Pb, Cu, Cd, Cr y Zn) y
los efectos sobre la salud pública causados por el uso de pavimentos en áreas urbanas a nivel
mundial, entre los años de 1995 y 2015. Se utilizaron las bases de datos Scopus, Google
Scholar y ScienceDirect empleando las palabras Clave “Pavement” y “Heavy metals” para
detectar los documentos asociados. En una segunda fase se usaron palabras Clave adicionales
asociadas temáticamente por la base de datos Scopus. Los resultados mostraron que la
bibliografía mundial reporta un mayor número de estudios para el tipo de pavimento asfáltico
permeable (42,1%), seguido en orden de importancia por los pavimentos asfáltico
impermeable (24,6%), concreto permeable (17,5%) y concreto impermeable (15,8%). Así
mismo, el medio más estudiado con respecto a la contaminación por metales pesados
generada por los pavimentos fue el suelo (64,3%), seguido por el aire (18,3%) y el agua
(17,4%). Los resultados indicaron que la concentración promedio de Zn en el agua de
escorrentía vial es más elevada en el suelo de uso industrial (2201,4 µg/L), la de Pb en el
suelo de uso residencial (135,8 µg/L), y la de Cd en el suelo de uso comercial (140,2 µg/L).
Por su parte, Zn registró la mayor concentración promedio (más abundante) comparada con
los demás metales pesados estudiados para los tres usos del suelo (residencial, comercial e
industrial) y medios impactados (agua, suelo y aire). En cuanto a la legislación internacional,
se pudo observar en promedio que Zn superó en el continente Asiático en un 1908% (agua:
3435,8 µg/L) los limites máximos permisibles de la U.S.EPA para vida acuática en sistemas
de agua dulce. Así mismo, Zn sobrepasó dichos límites en el continente Europeo y en
América del Sur. Por otro lado, se detectó que los valores promedios de Pb también
sobrepasaron en un 3246% dicha norma, con respecto al recurso hídrico de cuatro áreas
continentales: Europa, Asia, Ameria del Norte y América del Sur. Cu (5470,5%) y Cd
(6465%) registraron una tendencia similar. Lo anterior evidencia un potenciamiento desde la
escorrentía vial de los casos de contaminación de fuentes hídricas y, por lo tanto, de riesgo
de enfermedades como el cáncer por ingestión de aguas contaminadas. Igualmente, por
inhalación y contacto dérmico con los sedimentos acumulados sobre las vías, los cuales son
suspendidos por el viento y turbulencia del tráfico. Los resultados proveen información
valiosa para establecer políticas de calidad del agua de la escorrentía y mecanismos eficaces
para la limpieza de las vías en áreas urbanas.
Palabras Clave: Contaminación ambiental, Metales pesados, Pavimento, Sedimento, Salud
pública, Superficie vial.
1
INTRODUCCIÓN
Las superficies viales son sólo una pequeña parte del área urbana, sin embargo, el aumento
progresivo de las áreas superficiales impermeables contribuye significativamente con el
aporte de cargas contaminantes (p.ej. metales pesados) sobre los cuerpos de agua durante los
eventos de lluvia (Ball et al., 1998). Al respecto, la escorrentía vial urbana ha sido
identificada como la segunda causa más frecuente de contaminación de los cuerpos hídricos
después de la agricultura. Así mismo, este tipo de contaminación es la más significativa en
los corredores fluviales urbanos (WPCF, 1986).
En este sentido, se debe resaltar que los sedimentos depositados en las vías son una fuente
significativa de metales y otros contaminantes en las superficies impermeables de los
ambientes urbanos (Adachi y Tainosho, 2005). En consecuencia, autores como Zafra et al.
(2012) sugieren la afectación del recurso hídrico y la calidad del aire a causa del transporte
y suspensión de los sedimentos viales acumulados en tiempo seco. De acuerdo con estos
autores, tales sedimentos llevan consigo elementos metálicos, los cuales por medio de la
escorrentía vial afectan el recurso hídrico. Adicionalmente, la calidad del aire de los
corredores viales se ve afectada cuando dichos sedimentos son suspendidos por el viento y
la turbulencia que causa el tráfico vehicular.
Los contaminantes típicos que pueden encontrarse en aguas de escorrentía vial son: sólidos
suspendidos, coliformes fecales, nutrientes, cloruros y metales pesados como Al, Pb, Cu y
Zn (Tsihrintzis y Hamid, 1997). Estos contaminantes generan un considerable estrés físico,
químico y biológico en las aguas receptoras, con el consecuente riesgo que esto representa
para la vida acuática y la salud pública (Field et al., 1998). En este sentido, durante los
eventos de precipitación la contaminación acumulada en la superficie vial en tiempo seco es
lavada y arrastrada hacia la red de alcantarillado generando un impacto ambiental
significativo sobre los medios acuáticos receptores (SDA, 2011).
Más del 90% de las vías del mundo han sido construidas utilizando pavimento asfáltico
(ASOPAC, 2004). Para la conformación de las capas asfálticas en este tipo de estructuras
viales son utilizadas, en su mayoría, mezclas del tipo denso y en caliente o Hot Mix Asphalt
2
(HMA, por sus siglas en inglés). Dichas mezclas presentan como una de sus principales
limitaciones el hecho de tener que ser fabricadas y construidas en plantas de asfalto (in situ)
a elevadas temperaturas, generando la emisión de componentes volátiles a la atmósfera
(Rondón et al., 2013).
La presente investigación tiene por objetivo la realización de una revisión bibliográfica
mundial acerca de investigaciones relacionadas con la contaminación por metales pesados
generada por la utilización de los diferentes tipos de pavimentos (i.e. asfálticos, concreto y
permeables), y los efectos que producen sobre la salud pública. Para esto, se empleó una
metodología de búsqueda sistemática de los estudios realizados a nivel mundial en los
últimos veinte años (1995-2015). Las bases de datos utilizadas fueron Scopus, ScienceDirect
y Google Scholar.
En la primera fase de la revisión bibliográfica se usaron las palabras Clave: “Pavement” y
“Heavy Metals”, restringiendo la búsqueda al periodo comprendido entre los años de 1995 –
2015 y al contenido total de artículos científicos incluidos en las bases de datos seleccionadas.
En esta fase fueron detectados 2074, 195 y 17000 documentos en las bases de datos
ScienceDirect, Scopus y Google Scholar, respectivamente. En la segunda fase de revisión se
incluyeron palabras clave adicionales asociadas temáticamente y reportadas por la base de
datos Scopus. Adicionalmente, se desarrolló un índice que relacionó el número de
documentos detectados en las fases 1 y 2 con el fin de establecer un orden de importancia
para los factores implicados en la contaminación ambiental por el uso de pavimentos en áreas
urbanas, a través del uso de cuartiles (Q). Finalmente, se seleccionó un total de 150 artículos
científicos para la elaboración de la presente revisión bibliográfica.
El presente documento se estructura de la siguiente manera. En el Capítulo 1 se presenta el
planteamiento del problema, allí se expone la existencia de los metales pesados en el
sedimento acumulado sobre los corredores viales, además del impacto generado por los
mismos sobre el recurso hídrico, la atmósfera y la salud pública. En el Capítulo 2 se presenta
la justificación, en donde se expone la pertinencia de la presente investigación, demostrando
que no sólo existen beneficios académicos e institucionales sino también sociales. En el
Capítulo 3, se presentan los objetivos general y específicos que constituyeron el eje central
del trabajo.
3
Posteriormente, en el Capítulo 4 se presenta el marco teórico, que pone de manifiesto el
soporte conceptual que da respuesta a los cuestionamientos generados en el planteamiento
del problema. En el Capítulo 5 se exponen los materiales y métodos que indican cuáles fueron
los protocolos que se siguieron para el desarrollo de la presente revisión bibliográfica. En el
Capítulo 6 se presentan los resultados y discusiones, donde se expone la información que se
obtuvo a partir del desarrollo de la presente investigación y se contrasta con los resultados
obtenidos en otras investigaciones similares y con la normatividad internacional relacionada
con la contaminación por metales pesados. Finalmente, se presentan las conclusiones
obtenidas por el desarrollo del proyecto de investigación y las recomendaciones pertinentes.
4
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
A pesar de que las superficies viales son sólo una pequeña parte del área urbana, el aumento
progresivo de las áreas superficiales impermeables debido a la expansión urbana y al aumento
de la población en las ciudades, contribuye significativamente con el aporte de cargas
contaminantes (p.ej. de metales pesados) sobre los cuerpos de agua durante los eventos de
lluvia y escorrentía (Ball et al., 1998). Se conoce que sobre las superficies viales se pueden
encontrar metales pesados, además de los contaminantes más comunes: aceites, polvo, arena,
combustibles y sal. Zn y Pb son los metales pesados predominantes en las vías (Cole et al.,
1984). Al respecto, Zafra et al. (2012) sugirieron la afectación del recurso hídrico a causa del
transporte de sedimentos viales acumulados en tiempo seco. Los sedimentos llevaron consigo
elementos metálicos, los cuales por medio de la escorrentía superficial fueron lavados hacia
los cuerpos hídricos urbanos.
Por otro lado, la calidad del aire de los corredores viales se ve afectada cuando los sedimentos
depositados en tiempo seco son suspendidos por el viento y la turbulencia que causa el tráfico
vehicular (Imperato et al., 2003; Machado et al., 2008). Zafra et al. (2007) manifestaron que
la generación de emisiones atmosféricas de vehículos, mobiliario urbano e industrias, y la
corrosión de materiales cromados o galvanizados son algunas de las causas por las cuales
pueden encontrarse metales sobre las superficies viales.
Adicionalmente, Lopera (2011) manifestó que el sector transporte es uno de los que más
contaminación emite a la atmósfera, representando el 40% de las emisiones totales de dióxido
de carbono (CO2) de origen energético y un 80% de las emisiones de monóxido de carbono
(CO). Por lo tanto, es la primera fuente de contaminación ambiental en el medio urbano. Cole
et al. (1984) reportó que las concentraciones de contaminantes en las vías son generalmente
superiores a los que ocurren en las áreas comerciales y residenciales.
En América Latina la calidad del aire en la mayoría de las ciudades que tienden a presentar
un rapido crecimiento, se ha deteriorado hasta el punto de causar trastornos respiratorios en
los grupos de la sociedad mas sensibles: niños y ancianos (Weitzenfeld, 2012). Dentro de los
tipos de contaminantes atmosféricos más complejos presentes en grandes ciudades se
5
encuentra el material particulado. Este tipo de contaminación adquiere gran importancia
debido al diámetro de partícula que lo caracteriza (i.e., potencialmente inhalable), pues parte
de esta ingresa al tracto respiratorio de las personas produciendo daños en los tejidos y
órganos que lo conforman, y sirviendo además como vehículo para virus y bacterias (SDA,
2011).
La ciudad de Bogotá presenta un alto grado de contaminación atmosférica debido a diversos
factores como la producción industrial (fuentes fijas) y la movilización vehicular (fuentes
móviles). En este sentido, la Organización Mundial de la Salud (OMS) estima a nivel mundial
que más de 600 millones de personas están expuestas a una concentración de SO2 muy
superior a la que es considerada inofensiva, y la cantidad se eleva a más de 1000 millones si
se considera la exposición a partículas suspendidas totales (PST, tamaño < 100 µm)
superiores a los límites recomendados por la OMS (Weitzenfeld, 2012).
Desde el punto de vista de la salud pública, numerosas investigaciones realizadas alrededor
del mundo han demostrado la correlación que existe entre la concentración de contaminantes
atmosféricos (PM, NOx, SO2, CO y O3) y los efectos nocivos sobre la salud de las personas.
Los efectos incluyen una disminución en la función pulmonar, incremento en la
hospitalización y consultas médicas por enfermedades respiratorias y cardiovasculares,
incremento de la morbilidad respiratoria, y un aumento de la mortalidad por enfermedad
cardiovascular (Muñoz et al., 2006).
Aproximadamente 76 millones de habitantes de América Latina se encuentran
constantemente expuestos a niveles de partículas suspendidas totales (PST) superiores a las
concentraciones máximas permisibles (CMP) establecidas por la OMS. A partir de los datos
proporcionados por las estaciones de vigilancia de calidad de aire, se pudo establecer que
debido a la contaminación el número de casos de tos crónica en niños menores de 15 años
aumentó en tres millones, en 130.000 nuevos casos de bronquitis crónica en ancianos, y se
cuantificó en 55 millones el número de jornadas laborales perdidas al año por adultos debido
a enfermedades o afecciones respiratorias (Weitzenfeld, 2012).
Dentro de las técnicas de fabricación e instalación de pavimentos asfálticos se encuentran los
procesos de producción de mezclas asfálticas del tipo denso y en caliente o Hot Mix Asphalt
(HMA, por sus siglas en inglés), las cuales tienen que ser fabricadas en plantas de asfalto y
6
construidas a elevadas temperaturas in situ; causando con esto la emisión de componentes
volátiles a la atmósfera (Rondón et al., 2013) y, por lo tanto, incidiendo en el deterioro de la
salud pública de los trabajadores y residentes de áreas aledañas a las vías.
Finalmente, en la ciudad de Bogotá son escasas las investigaciones que analizan la
contaminación ambiental y los efectos sobre la salud pública causados por la operación de
los diferentes tipos de pavimentos. Lo anterior evidencia un vacío de conocimiento por parte
de las instituciones encargadas del control de la contaminación y la gestión de la salud pública
urbana.
A partir de la problemática expuesta surgieron las siguientes preguntas de investigación:
1. ¿La utilización de pavimentos genera impactos negativos sobre el ambiente urbano y
produce alteraciones sobre la salud pública en los corredores viales a nivel mundial?
2. ¿Cuál es el tipo de pavimento que presenta las mayores ventajas desde el punto de
vista ambiental y de la salud pública urbana?
7
2. JUSTIFICACIÓN
La contaminación superficial por metales pesados debe constituir un tema de interés para la
comunidad científica debido a las alteraciones que causan sobre los recursos hídricos, el
suelo, la atmósfera y la salud pública (Essumang et al., 2006). Al respecto, la presente
investigación se constituye en un punto de partida para la generación de normas y medidas
de mitigación y control por parte de las autoridades ambientales, para regular la
contaminación generada por los pavimentos en los corredores viales; la cual altera los
ecosistemas aledaños en sus componentes biótico y abiótico.
A partir de lo anterior, es preciso desarrollar investigaciones en las que se evalúe la probable
correlación entre la utilización de pavimentos y los efectos potenciales que pueden generar
sobre la salud pública. Igualmente, se tendrá un punto de referencia para la formulación e
implementación de normatividad por parte de las autoridades ambientales, para regular la
contaminación generada por la utilización de pavimentos.
Adicionalmente, es fundamental desde el punto de vista de la calidad del aire y la salud
pública realizar estudios que permitan evaluar si existe correlación entre las concentraciones
de metales pesados en las particulas atmosféricas de los corredores viales y el sedimento
acumulado sobre la superficie. Igualmente, se hace necesario identificar la posible causa de
generación de metales pesados, reconociendo sí estos se generan principalmente a partir del
desgaste del pavimento o del sedimento acumulado sobre la superficie de rodadura. Esto
permitirá generar mecanismos de prevención y control de contaminantes, disminuyendo el
impacto generado sobre la salud de la población de megaciudades como Bogotá D.C.
Existen también beneficios económicos en la realización de investigaciones relacionadas con
la contaminación ambiental por el uso de pavimentos en áreas urbanas, pues a partir de la
información suministrada por las investigaciones y, por lo tanto, la normatividad futura
generada, se disminuirán los costos relacionados con la atención médica derivada de las
alteraciones provocadas sobre la salud pública por la contaminación asociada con la
utilización de pavimentos.
8
Por otro lado, teniendo en cuenta que actualmente son escasos los estudios colombianos de
revisión bibliográfica en los que se analice la contaminación ambiental y los efectos sobre la
salud pública por el uso de pavimentos en áreas urbanas, se hace necesario realizar este tipo
de trabajos académicos con el fin de aumentar los conocimientos que se tienen al respecto;
logrando así comprender mejor la problemática ambiental generada por la utilización de
pavimentos. Esto facilitará la generación de medidas efectivas de prevención, mitigación y
control ante los efectos provocados por la puesta en marcha de proyectos viales.
Adicionalmente, premitirá sugerir el tipo de pavimento que presenta las mejores ventajas
desde el punto de vista ambiental y de la salud pública. Para lograr esto, los estudios de
revisión bibliográfica deben identificar y analizar las limitaciones ambientales de los
pavimentos. Por ejemplo, los pavimentos fabricados a partir de mezclas asfálticas en caliente
generan emisiones atmosféricas de sus componentes volátiles debido a que deben ser
fabricados en plantas de asfalto y construidos in situ a muy altas temperaturas.
La realización de estudios de este tipo genera beneficios institucionales para los entes de
control como las secretarías de salud, para el establecimiento de límites reglamentarios de
contaminación ambiental que mantengan niveles ambientales adecuados. Así mismo, se
generan beneficios institucionales para organismos del orden nacional y departamental como
el Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible, y las Corporaciones Autónomas
Regionales de Colombia.
Por todo lo anterior, es de importancia la realización de estudios de revisión que permitan
profundizar el conocimiento acerca de la carga contaminante generada desde los diferentes
tipos de pavimentos y la acumulada sobre las superficies viales en diferentes ciudades del
mundo. Esto permitirá identificar los impactos que este tipo de contaminación causa sobre
los sistemas de drenaje pluvial y las aguas receptoras, el suelo, la atmósfera y la salud pública.
De esta manera, permitirá diseñar métodos de control para minimizar los impactos generados
en áreas urbanas a nivel nacional.
9
3. OBJETIVOS
3.1.OBJETIVO GENERAL
Realizar una revisión bibliográfica mundial de las investigaciones desarrolladas en
corredores viales urbanos en los últimos veinte años (1995 – 2015), con el fin de
evaluar la contaminación ambiental por metales pesados generada por la utilización
de diferentes tipos de pavimentos y sus efectos sobre la salud pública.
3.2.OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Identificar los impactos causados sobre el recurso hídrico, el suelo y la calidad del
aire debido a la utilización de diferentes tipos de pavimentos, reconociendo los que
generan el mayor grado de contaminación.
Examinar en los documentos detectados argumentos que permitan la selección de un
tipo de pavimento que presente ventajas desde el punto de vista ambiental y de la
salud pública.
Valorar el efecto sobre la salud pública y el ambiente urbano de la utilización de
pavimentos a partir de los documentos detectados, utilizando como referencia la
legislación nacional e internacional asociada con los niveles máximos admisibles de
metales pesados en suelos urbanos.
10
4. MARCO TEÓRICO
4.1 ELEMENTOS CONCEPTUALES
4.1.1. PAVIMENTOS
Un pavimento puede definirse como la capa o conjunto de capas de materiales apropiados,
comprendidas entre el nivel superior de las terracerías y la superficie de rodamiento, cuyas
principales funciones son las de proporcionar una superficie de rodamiento uniforme, de
color y textura adecuados, resistente a la acción del tránsito, a la del intemperismo y otros
agentes perjudiciales; así como transmitir a las terracerías los esfuerzos impuestos por el
tránsito (Rico, 2005). En otras palabras, un pavimento es una superficie artificial que actúa
como revestimiento del suelo para conseguir condiciones de solidez y firmeza, según el uso
al que se le destine (Trujillo, 2013). A continuación se describirán los tipos de pavimentos
existentes con sus respectivas características y consideraciones generales.
4.1.2. PAVIMENTOS CON SUPERFICIE DE CONCRETO
ASFÁLTICO
Son aquellos que poseen una capa de rodadura conformada por una carpeta de concreto
asfáltico y que está conformada por material pétreo y un producto asfáltico (ver figura 1). La
función de este tipo de pavimentos es proporcionar al tránsito una superficie estable,
prácticamente impermeable, uniforme y de textura apropiada (Bonnet, 2014).
11
Figura 1. Perfil de pavimentos con superficie asfáltica y sus componentes. Fuente:
(Pontificia Universidad Católica de Chile, 2008)
Algunas de las ventajas de los pavimentos con superficie de concreto asfáltico son: i) El costo
de construcción es menor comparado con el pavimento rígido, y con las nuevas tecnologías
los pavimentos asfálticos requieren un mantenimiento mínimo; ii) por su color oscuro evita
accidentes causados por reflejos y deslumbramientos; iii) es totalmente reciclable; iv)
restaurar una vía en concreto hidráulico puede tardar días, mientras que restaurar una vía en
concreto asfáltico tarda apenas unas pocas horas; v) la contaminación auditiva generada por
el paso de un vehículo sobre una superficie de concreto asfáltico es nueve decibeles menor,
en comparación con el paso del vehículo por una superficie de concreto hidráulico, lo que en
volumen equivale a cuatro veces menos ruido; vi) el pavimento asfáltico ofrece suavidad en
el rodamiento, lo cual permite ahorrar hasta un 4,5% en el consumo de combustible; y vii)
las empresas fabricantes de pavimento asfáltico son cien por ciento colombianas, tributan y
generan empleo en el país (ASOPAC, 2004).
La carpeta asfáltica es la capa superficial de un pavimento que proporciona el área de
rodamiento para los vehículos, esta es elaborada con materiales pétreos y productos
asfálticos. Los materiales pétreos para construir carpetas asfálticas son suelos inertes
provenientes de playones de arroyos o ríos, de depósitos naturales; las características más
relevantes que deben cumplir tales materiales para ser utilizados en carpetas asfálticas son:
dureza, granulometría, adherencia con el asfalto y forma de partícula.
La carpeta asfáltica está conformada por una mezcla de cemento asfáltico, agregado grueso
(piedra triturada de origen granítico), y agregado fino: arena y filler (Ministerio de Obras y
Servicios Públicos, 2005), los cuales se caracterizan a continuación:
a) Cemento asfáltico: Utilizando una cantidad de 5 a 7% del total de la mezcla.
b) Agregado grueso: Se caracteriza por ser el material retenido en el tamiz No. 10, y
obtenido por trituración de rocas de origen granítico homogéneo y fragmentos angulares, de
alta pureza, sin permitir presencia de algún porcentaje de agregado con mineral en
descomposición. Del mismo modo cada una de las fracciones que componen la mezcla debe
estar constituida por agregados pétreos del mismo origen geológico. Este agregado tendrá
12
una resistencia al desgaste superior al 35% y una durabilidad del 12% después de cinco ciclos
con ataque de sulfato de sodio.
c) Agregado fino: Este material pasa por el tamiz No. 10, y está compuesto por una mezcla
de arena natural y una de trituración, provenientes de rocas para agregado grueso y en mezcla
con la arena natural en un 40% o más, sin arcilla y otros materiales extraños.
d) Filler: se usa cal (hidratada) y puede ser en polvo o cemento, y se debe presentar como
polvo seco suelto y libre de terrones o agregaciones de partículas de cualquier origen
(Ministerio de Obras y Servicios Públicos, 2005).
La cantidad de asfalto para una carpeta se considera como aquella cantidad que forma una
membrana alrededor de las partículas, de un espesor que resista las diferentes condiciones
meteorológicas y que no permita la oxidación del asfalto; sin embargo, no debe excederse en
grosor, pues puede llegar a perder estabilidad y resistencia y, además, no permitiría el soporte
de las cargas de los vehículos (Salazar, 1999).
4.1.3. PAVIMENTOS RÍGIDOS O DE CONCRETO HIDRÁULICO
Son aquellos constituidos por una losa de concreto hidráulico, apoyada sobre la sub-rasante
o sobre una capa, de material seleccionado, la cual se denomina sub-base del pavimento
rígido (ver figura 2). Debido a la alta rigidez del concreto hidráulico así como de su elevado
coeficiente de elasticidad, la distribución de los esfuerzos se produce en una zona muy amplia
(Montejo, 2006). Este tipo de pavimento se caracteriza además por presentar un deterioro
mínimo durante su tiempo de vida, un mejor drenaje superficial, mayor reflexión de la luz,
mayor velocidad de construcción y requerir una menor estructura de soporte (Instituto
mexicano del cemento y del concreto, 2009).
13
Figura 2. Perfil de los pavimentos rígidos y sus componentes. Fuente: (Pontificia
Universidad Católica de Chile, 2008)
4.1.4. PAVIMENTOS PERMEABLES
Los pavimentos permeables se caracterizan por dejar pasar el agua a través de ellos mismos.
Este tipo de pavimentos permiten que el agua se infiltre por el terreno o sea captada y retenida
en capas subsuperficiales, para su posterior utilización o evacuación. Cuando el firme está
compuesto por varias capas, todas ellas deben tener permeabilidades crecientes desde la
superficie hacia el subsuelo. El modo de actuar de los pavimentos permeables es el siguiente:
el agua atraviesa la superficie permeable (la cual actúa a modo de filtro) hasta la capa inferior
que sirve de reserva, atenuando de esta manera los picos del flujo de escorrentía superficial.
El agua que permanece en esa reserva puede ser conducida a otro lugar o infiltrada, si las
características del terreno lo permiten. Las distintas capas permeables se caracterizan por
retener partículas de diversos tamaños, aceites y grasas. Se está estudiando si algunos
hidrocarburos retenidos pueden llegar a ser biodegradados (Drenaje Urbano Sostenible, s.f.).
La capa de rodadura de los pavimentos permeables en concreto poroso está compuesta por
una mezcla de agregados gruesos uniformemente gradados, cemento y agua (Castro, 2011).
Figura 3. Disposición típica de un sistema de pavimento permeable. Fuente: (Trujillo, et al.,
2013)
14
4.2. METALES PESADOS EN ÁREAS URBANAS
El desarrollo del automóvil a principios de siglo estimuló un rápido desarrollo de las
carreteras a nivel mundial. En Colombia, se dio inicio a la construcción de carreteras
prácticamente hacia el año 1930, y la pavimentación de vías hacia 1945 (ASOPAC, 2004).
Colombia presenta una de las tasas de migración campo–ciudad más elevadas del mundo en
los últimos cincuenta años. Esto ha sido consecuencia de la descomposición de las antiguas
estructuras agrarias, su baja productividad y el desempleo (Garcés, 1972). Esta dinámica de
flujo poblacional de la ciudad al campo ha estimulado y acelerado los procesos de
urbanización, lo cual implica cambios en el área construida de las ciudades. Al respecto, la
expansión de las áreas urbanas implica la transformación del paisaje, la extensión de la ciudad
sobre áreas no urbanizadas, la densificación del espacio urbano y la ampliación de la
superficie construida de la ciudad (Melo et al., 2005).
En este sentido, el acelerado proceso de urbanización genera la necesidad de garantizar el
tránsito vehicular, lo cual implica necesariamente la construcción de vías, de las cuales más
del 90% en el mundo, y más del 65% en Bogotá, fueron construidas empleando pavimentos
asfálticos (ASOPAC, 2004); que se caracterizan por proporcionar superficies prácticamente
impermeables debido principalmente a la necesidad de drenar el agua para evitar el
deslizamiento de los vehículos. De esta manera, el aumento progresivo de las áreas
superficiales impermeables ha venido contribuyendo significativamente con el aporte de
cargas de contaminantes (p.ej. metales pesados) sobre los cuerpos de agua durante los eventos
de lluvia (Ball et al., 1998).
4.3. ESCORRENTÍA VIAL
Según Morales (2006) la escorrentía es la cantidad de agua lluvia que no se infiltra, que no
se evapora y que no se almacena temporalmente sobre el terreno; en términos más específicos
se puede definir como el agua lluvia que escurre por la superficie del terreno. Al respecto, el
coeficiente de escorrentía es un parámetro que representa la proporción de precipitación que
se convierte en caudal, es decir, la relación entre el volumen de escorrentía y el de
precipitación total sobre un área determinada (Ver Ecuación 1). Para zonas urbanas se ha
determinado un valor de este coeficiente de entre 0,7-0,95; lo que indica que entre el 70-95%
15
del agua lluvia que cae sobre el pavimento es arrastrado hacia los sistemas de alcantarillado
(MVU, 2005).
𝐶 =𝑉𝑜𝑙.𝐸𝑠𝑐.𝑆𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙
𝑉𝑜𝑙. 𝑝𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 (Ecuación 1)
4.4. CALIDAD DE AIRE
De acuerdo con la Ley 7/94 de protección Ambiental de Andalucía, se entiende por Calidad
del Aire “la adecuación de niveles de contaminación atmosférica, cualesquiera que sean las
causas que la produzcan, que garanticen que las materias o formas de energía, incluidos los
posibles ruidos y vibraciones presentes en el aire que no impliquen molestia grave, riesgo o
daño inmediato o diferido para las personas y los bienes de cualquier naturaleza” (Chaves,
1994). Las sustancias que se encuentran en la atmósfera tal como fueron emitidas se conocen
como contaminantes primarios, mientras que aquellas que resultan de la interacción de
contaminantes primarios se conocen como contaminantes secundarios. A continuación se
presentan algunos contaminantes primarios, sus efectos sobre la salud y las principales
fuentes (ver Tabla 1).
Tabla 1. Contaminantes primarios, efectos y causas (Molina, 2010).
Contaminante Efectos en la salud Principales fuentes
Monóxido de carbono Impide el transporte de oxígeno
en la sangre, causa daños en el
Sistema Nervioso Central (SNC)
y en el cardiovascular.
Uso de combustibles fósiles
Bióxido de azufre (SO2),
Trióxido de azufre (SO3)
Causa daños en el sistema
cardiovascular y respiratorio
Combustión de carbón y
petróleo que contienen azufre
Bióxido de nitrógeno (NO2),
Monóxido de nitrógeno (NO)
Causa daños en el tracto
respiratorio alto y bajo
Plantas generadoras de energía
eléctrica y combustión a altas
temperaturas de combustibles
fósiles
Bióxido de carbono No existen pruebas de que sea
tóxico como contaminante.
Sobreutilización de
combustibles fósiles y carbón
4.5. CONTAMINACIÓN DEL SUELO Y VEGETACIÓN VIAL
Dentro de los efectos ecológicos más significativos de los proyectos viales se encuentran la
producción de material particulado, ruido, contaminación de aguas y suelos, y reconversión
16
del uso del suelo (Arroyave et al., 2006). Al respecto, las actividades de transporte se
clasifican dentro de las actividades degradadoras de suelos puesto que causan consecuencias
negativas en las propiedades biológicas del suelo (i.e., disminución del contenido de materia
orgánica), físicas (deterioro por compactación, disminución de la permeabilidad y la
capacidad de retención de agua y aumento de la densidad aparente), y químicas (pérdida de
nutrientes, acidificación, salinización, solidificación y aumento en la toxicidad) (FAO-
PNUMA, 1983). Por otro lado, determinados niveles de metales pesados en el suelo pueden
resultar tóxicos para la salud de las poblaciones humanas y los ecosistemas naturales, por lo
que este grupo de elementos traza resulta de gran interés ambiental (Cruz, 2007).
Uno de los componentes más relevantes de las ciudades es el arbolado urbano, pues esta
cobertura arbórea otorga una serie de servicios eco-sistémicos que van más allá del atractivo
visual y estético (Ramos, 2012). Al respecto, la vegetación tiene la capacidad de filtrar el
polvo atmosférico; este atributo varía en función de la especie y de las características morfo–
anatómicas de la hoja (superficie expuesta y grado de pilosidad) (Dalmasso et al., 1997). Sin
embargo, la alta concentración de contaminantes atmosféricos ejerce efectos adversos sobre
el rendimiento fisiológico del arbolado y sobre algunos atributos químicos y físicos de las
hojas, como la cantidad de antioxidantes, el contenido relativo del agua, la concentración de
los pigmentos y la composición de lípidos (Ramos, 2012). Adicionalmente, el polvo
atmosférico ejerce un efecto perjudicial sobre la vegetación, provocando obturación de
estomas y reducción de la fotosíntesis y del crecimiento (Dalmasso et al., 1997).
En cuanto a la contaminación por metales pesados en las plantas, los elementos metálicos
que con mayor probabilidad pueden ser tóxicos para estos organismos son Cu, Ni, Zn y
posiblemente B. Otros metales como Cd, Pb o Hg pueden estar presentes en el suelo, pero
sus concentraciones en general no son lo suficientemente altas como para tener un efecto
adverso sobre el crecimiento de las plantas (Dalzell y Biddlestone, 1991).
En cuanto a la contaminación del suelo por metales pesados, se encontró que la vía principal
de ingreso de metales ha sido la atmósfera debido a la alta volatilidad de algunos metales,
que facilita su transporte, como es el caso de Hg y Pb; algunos otros, no volátiles como el Cu
y Zn se encuentran asociados a partículas finas en las masas de aire, que están sujetos al
transporte atmosférico (Zafra et al., 2013). Adicionalmente, Alcalá et al. (2009) señalaron
17
que los suelos son un factor de contaminación debido a que su condición trae efectos a la
salud humana, principalmente por la concentración de metales pesados. Así mismo, estos
autores resaltaron que el conocimiento de la calidad del suelo y su relación con la salud
pública y, su efecto y desarrollo sobre otros organismos como el caso de la vegetación es
insuficiente o exiguo.
4.5.CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA Y EFECTOS SOBRE LA
SALUD PÚBLICA
Dentro de las principales actividades productoras de contaminación atmosférica en las
ciudades se encuentra el transporte. Cerca del 50% del total de emisiones de hidrocarburos,
óxidos de nitrógeno y monóxido de carbono producto de la utilización de combustibles
fósiles provienen de los motores de diésel o bencina. En corredores viales de alto tráfico
vehicular, el flujo automovilístico puede generar niveles de hasta el 90 y 95% del monóxido
de carbono en el aire, de entre el 80 y 90% de los óxidos de nitrógeno e hidrocarburos, del
80 a 90% del Pb en el aire, y de niveles semejantes del dióxido de carbono (CO2); de los
Componentes Orgánicos Volátiles (COV), de las partículas diésel y de los
Clorofluorocarbonos (CFC), todos ellos con comprobadas y graves consecuencias sobre la
salud humana y el ambiente (Figueroa y Reyes, 1996).
Durante los últimos años, un creciente número de investigaciones sugiere que los
incrementos en los niveles de contaminación atmosférica pueden causar efectos a corto plazo
sobre la salud humana, incluso a niveles cercanos o por debajo de los considerados como
seguros (Ballester et al., 1999). En este sentido, una evaluación del año 2013 realizada por el
Centro Internacional de Investigaciones sobre el Cáncer de la OMS determinó que la
contaminación del aire exterior es carcinógena para el ser humano, especialmente para el
cáncer de pulmón (OMS, 2014). Por otro lado, la contaminación atmosférica es uno de los
factores responsables de la aparición de la Infección Respiratoria Aguda (IRA), la cual causa
la muerte de 3,5 millones de personas cada año en el mundo. En Colombia, la IRA ocupa los
primeros lugares en la morbi-mortalidad de niños con edades de 0-5 años; esta situación se
presenta en los municipios que cuentan con más necesidades básicas insatisfechas (NBI)
(Forest et al., 2007). Adicionalmente, existe una estrecha relación cuantitativa entre la
18
exposición a altas concentraciones de pequeñas partículas (PM10 y PM2,5) y el aumento de la
mortalidad o morbilidad diaria y a largo plazo (OMS, 2014).
4.6.METALES PESADOS Y EFECTOS SOBRE LA SALUD
Una de las definiciones clásicas del término Metal Pesado es la que declara que “Metal
Pesado es todo metal que cuenta con una densidad mayor o igual a 6 g/cm3” (Bautista,
1999); sin embargo, Barceló y Poschenrieder (1990) utilizaron como índice un valor de
densidad de 5 g/cm3 para clasificar el grupo de los metales pesados. Dentro del grupo de los
elementos metálicos clasificados como Metales Pesados se encuentran elementos a los que
hoy por hoy no se les ha identificado utilidad alguna en el desarrollo y metabolismo de los
seres vivos, y que en cambio resultan tóxicos para la mayoría de ellos (i.e., Cd, Pb, Hg)
(Barceló y Poschenrieder, 1989).
De este modo, el conocimiento de la composición química de las partículas que se
encuentran presentes en el aire es de suma importancia, puesto que permite determinar el
potencial efecto que sobre la salud humana pueden causar las sustancias tóxicas adheridas al
material particulado (PM); que se caracteriza por presentar un tamaño muy pequeño (Piñeiro
et al., 2003). Al respecto, Mohanraj et al. (2004) determinaron que entre el 75–90% de
metales pesados como el Cu, Cd, Ni, Zn y Pb se encuentran en la fracción de material
particulado menor o igual a 10 µm (PM10), y la fracción alveolar (0-1,1 µm) contiene entre
50–70% de esos metales.
En relación con los efectos de los metales pesados sobre la salud pública, de acuerdo con la
Organización Mundial de la Salud (OMS), no existe nivel de exposición al Pb que pueda
considerarse seguro. Al respecto, los niños de corta edad son especialmente vulnerables a
los efectos tóxicos de este metal, afectando en particular al desarrollo del cerebro y del
sistema nervioso. Así mismo, el Pb causa daños en los adultos, pues aumenta el riesgo de
hipertensión arterial y de lesiones renales (OMS, 2014). Por su parte, el mercurio es tóxico
para el sistema nervioso central y el periférico; tras la inhalación o ingestión de distintos
compuestos de mercurio o tras la exposición cutánea a ellos se pueden observar trastornos
neurológicos y del comportamiento, efectos neuromusculares, disfunciones cognitivas y
motoras. Se han descrito efectos en los riñones que van de la proteinuria a la insuficiencia
renal (OMS, 2014).
19
Por su parte, la exposición al Cd puede producir una variedad de efectos adversos tanto en
el humano como en los animales. Una vez absorbido se acumula en el organismo por tiempos
largos. Dependiendo de la dosis, fuente y tipo de exposición puede dañar varios órganos
como el hígado, riñón, pulmón, hueso, testículos y placenta (Martinez y Souza, 2013). Por
otro lado, el Cu a pesar de ser un elemento esencial, puede conducir en algunos casos a
efectos tóxicos que incluyen daños al hígado y daños en el sistema gastrointestinal. La
excesiva acumulación de Cu en el hígado produce lo que se conoce como Enfermedad de
Wilson, que es un extraño desorden del metabolismo del Cu (Fewtrell et al., 1996). Al
respecto, la toxicidad bioquímica del Cu aparece cuando la concentración de este elemento
metálico supera el control homeostático, causando efectos negativos en la estructura y
función de varias biomoléculas (Sancha y Lira, 2002).
4.7.TÉCNICAS Y MÉTODOS PARA LA FABRICACIÓN E
INSTALACIÓN DE PAVIMENTOS
4.7.1. PAVIMENTOS ASFÁLTICOS
Las mezclas asfálticas en caliente o Hot MixAsphalt (HMA, por sus siglas en inglés) se
tipifican de esta manera porque tanto el agregado pétreo como el asfalto se calientan antes
del mezclado. La puesta en obra se realiza a temperaturas muy superiores a la ambiente, pues
de otro modo estos materiales no podrían extenderse ni compactarse adecuadamente. El
proceso para la fabricación del asfalto incluye dentro de los primeros pasos la inclusión de
materiales como piedra grande, pequeña y arena en tolvas para someterlos a procesos de
vibración. Posteriormente, se descargan en un horno rotativo con una llama alimentada por
petróleo de una temperatura aproximada a 800 °C, en este proceso es donde se generan los
gases contaminantes emitidos hacia la atmosfera (Universidad de Piura, 2011).
Adicionalmente, el proceso de fabricación de mezclas asfálticas en caliente conlleva a un
gran consumo de combustibles fósiles y a un elevado porcentaje de emisión de contaminantes
a la atmósfera como hidrocarburos policíclicos aromáticos, dióxido de nitrógeno (NO2),
dióxido de azufre (SO2) y dióxido de carbono (CO2) (Reyes et al., 2013).
20
Por otro lado, las mezclas asfálticas tibias o WarmMixAsphalt (WMA, por sus siglas en
inglés) son un conjunto de tecnologías desarrolladas en Europa como respuesta a los gases
de efecto invernadero. La National Asphalt Pavement Association (NAPA, por sus siglas en
inglés) en cooperación con la Federal Highway Administration (FHWA, por sus siglas en
inglés) introdujeron las WMA en el World Asphalt Show & Conference del 2004, en
Nashville, Tennessee, como aporte a estos problemas ambientales.
El objetivo de estas tecnologías ambientales consiste en bajar las temperaturas de trabajo,
principalmente de compactación. Para ello existen diferentes técnicas que pretenden reducir
la viscosidad del ligante asfáltico con la utilización de aditivos orgánicos, asfaltos
espumados, tecnologías con bases acuosas y uso de aditivos químicos (i.e. emulsiones) (Loría
et al., 2001). La disminución de la temperatura genera beneficios como la disminución de
costos, el descenso en la emisión de gases de efecto invernadero y la reducción en el consumo
de energía (Reyes et al., 2013).
La mezcla asfáltica en frio con emulsión es producida con asfalto que ha sido emulsionado
en agua antes de mezclarlo con el agregado; en este estado de emulsión, el asfalto es menos
viscoso, y la mezcla es más fácil de trabajar y compactar. Comúnmente se usa como material
para bacheo en rutas de bajo tránsito. Por su parte, la mezcla con asfalto rebajado es producida
con asfalto que ha sido disuelto en keroseno u otra fracción más liviana de petróleo antes de
mezclarlo con el agregado. Luego de que la mezcla es colocada, la fracción volátil se evapora.
Este proceso tiene como resultado la contaminación del aire, por lo cual está prohibido en
Estados Unidos, pero aceptado y usado en Europa y el resto del mundo, especialmente para
el reciclado de pavimentos ya oxidados (Jimenez, 2008).
4.7.2. PAVIMENTOS RÍGIDOS O DE CONCRETO
HIDRÁULICO
21
4.7.3. MANEJO Y ALMACENAMIENTO DE AGREGADOS
PÉTREOS, CEMENTO, ADITIVOS Y DEMÁS
COMPONENTES
Los agregados pétreos serán producidos o suministrados en fracciones granulométricas
diferenciadas, que serán acopiadas y manejadas por separado hasta su introducción en las
tolvas de agregados; esto con el fin de evitar que se produzcan contaminaciones entre ellas.
Cada fracción debe ser lo suficientemente homogénea y debe poderse acopiar y manejar sin
peligro de segregación (INVIAS, 2002).
El cemento en sacos debe ser almacenado en lugares secos y aislados del suelo, en acopios
de no más de 7 m de altura. El cemento que tenga más de dos meses de almacenamiento en
sacos, o tres meses en silos, debe ser examinado por el interventor, con el fin de verificar si
aún es viable su utilización.
Los aditivos deben ser protegidos de la intemperie y de todo tipo de sustancias que puedan
contaminarlos. Los sacos de productos en polvo deben ser almacenados bajo cubierta,
aplicando las mismas precauciones utilizadas en el almacenamiento del cemento. Los
aditivos suministrados en estado líquido deben ser almacenados en recipientes estancos.
La mezcla de los componentes se realiza en una planta central. El amasado debe realizarse
utilizando dispositivos capaces de garantizar una completa homogenización de todos los
componentes. La cantidad de agua que debe ser añadida a la mezcla es aquella necesaria para
alcanzar la relación agua/cemento fijada por la fórmula de trabajo. Debe tenerse en cuenta el
agua aportada por la humedad de los agregados, especialmente los finos. Luego de la
descarga del mezclador, todo el agregado debe presentar una distribución uniforme en el
concreto fresco, y todas sus partículas deben estar total y homogéneamente cubiertas de pasta
de cemento. Los tiempos de mezcla y amasado requeridos para lograr una mezcla homogénea
y uniforme, sin segregación, al igual que la temperatura máxima del hormigón al salir del
mezclador, serán fijados durante la realización del tramo de prueba. En caso de que se utilice
hielo para enfriar el concreto, la descarga de este no comenzará sino hasta que el hielo se
22
haya derretido en su totalidad, y esto será tenido en cuenta para la relación agua/material
cementante (a/c).
4.7.4. PAVIMENTOS PERMEABLES
4.7.5. RECOMENDACIONES DURANTE LA
CONSTRUCCIÓN Y MANTENIMIENTO
Es recomendable mantener los sedimentos lejos del área de construcción, además de desviar
o impedir la entrada de escorrentía al lugar de construcción, puesto que esta puede contener
partículas contaminantes. Si estos aspectos no son tenidos en cuenta, la estructura puede
colmatarse antes de tiempo, acortando su vida útil (Castro, 2011).
En el proceso constructivo de preparación de la subrasante es necesario asegurar que se
obtenga el espesor requerido del pavimento en el lugar de construcción. En la medida de lo
posible debe evitarse el tráfico fuera de la subrasante durante el periodo de construcción,
pues esto genera sobre compactación del lugar, afectando de esta manera la permeabilidad
del suelo (Vigil, 2012). Así mismo, se debe ser cuidadoso con el uso de maquinaria pesada,
pues esta puede compactar la subrasante a medida que la transita, teniendo esto incidencia en
la capacidad de infiltración de la misma (CIRIA, 2015).
El material de la sub-base debe ir incorporándose mediante capas de 10 cm, buscando
alcanzar su máxima densidad mediante un compactador estático con 10 Ton, buscando no
excederse pues se puede aplastar o triturar el material, generando partículas finas, lo cual
modifica la relación de vacíos (CIRIA, 2007), teniendo esto incidencia en la permeabilidad
del pavimento.
El 60% de la compactación debe realizarse utilizando rodillo estático, y el 40% restante con
vibro compactador. Con el fin de obtener un nivel óptimo de compactación, el material debe
estar húmedo (Castro, 2011).
Es de suma importancia la realización de mantenimiento periódico a los pavimentos
permeables, puesto que ésta ha demostrado una mejora respecto a su comportamiento y
aumento de vida útil. La forma de realizar mantenimiento a este tipo de pavimentos es a
través del aspirado de los sedimentos de superficie en condición seca cuando el clima así lo
permita (Castro, 2011).
23
4.8.EXPERIENCIAS EN AMÉRICA RELACIONADAS CON LA
SELECCIÓN DEL TIPO DE PAVIMENTO
Desde la Federación interamericana de Cementos se realiza una descripción de las
metodologías en los Estados Unidos para la selección del tipo de pavimento; estas se
presentan a continuación:
Missouri (MoDOT) : Dentro de la metodología que se utilizó en el año 2004 se
publicó un reporte para la documentación del proceso de la historia del diseño de pavimento
y del proceso de selección del mismo, empleando criterios como la comparación de diseños
de pavimentos utilizando métodos mecanísticos y análisis de costos durante el ciclo de vida
útil. Los periodos de diseño pueden ser extendidos a más de 35 años basados en un diseño
con mayores expectativas de vida útil con pavimentos de concreto y flexibles especiales.
Washington (WSDOT): Publicó en el año 2005 un protocolo de selección de tipo de
pavimento, para lo cual se sigue un proceso de tres pasos: i) análisis de diseño de pavimento,
ii) análisis de costos durante el ciclo de vida útil, y iii) análisis ingenieril. Algunos de los
criterios para la selección de pavimentos son la revisión de la calidad de la capa sub-rasante,
análisis de tráfico, materiales, clima/drenaje y ambiente, y consideraciones de construcción.
Se establece un periodo de análisis de 50 años para autopistas interestatales o arterias
principales y uno de 20 años para arterias menores o colectores mayores. Se realiza un
análisis de las dos alternativas viables: pavimento flexible y rígido.
Texas (TxDOT): En el año 2008 se desarrolló un nuevo procedimiento para el
desarrollo de pavimentos equivalentes. Uno de los criterios para la selección de pavimentos
es la utilización de análisis de costos durante el ciclo de vida útil, recomendando el uso por
30 años como periodo de análisis.
California (caltrans): Se publicó un manual de procedimientos de análisis de costos
durante el ciclo de vida útil en noviembre de 2007, el cual recomienda la comparación de
alternativas de pavimentos con diferentes duraciones de vida útil. Para la selección del tipo
de pavimento se utilizan criterios como: i) comparación de alternativas para 10, 20 y 40
años de vida útil del pavimento, ii) incorporación de análisis de costos durante el ciclo de
24
vida útil, iii) tasa de descuento del 4%, iv) demoras/desviaciones de tráfico, v) operación
vehicular, y vi) costo de accidentes viales y utilización del software RealCost de la FHWA
Colorado (CDOT): realiza un reporte publicado en el año 2006 que explica el uso
del análisis de costos durante el ciclo de vida para apoyar en la selección del tipo de
pavimento. En este reporte se usa un periodo de análisis 40 años (Federación Interamericana
de Cementos, Comité de Pavimentos, Videoconferencia, 2013).
Las actuales herramientas conocidas y utilizadas en el Perú, para el análisis de
comportamiento de pavimento nos remiten a los modelos HDM del Banco Mundial, que
incorporan submodelos de deterioro del pavimento. En tal sentido, fueron analizadas con los
modelos HDM III y HDM4 (Highway Development & Management). Al respecto, el uso del
modelo del HDM III, es de amplia y reconocida aplicación en el País e incorpora submodelos
de deterioro para caminos no pavimentados (afirmados) y para caminos con pavimento
flexible con superficie asfáltica; además, ha desarrollado programas específicos para
verificar el comportamiento o deterioro de los pavimentos, DETOUR (Deterioration of
Engineered Unpaved Roads) para afirmados y HDM-PRD (HDM Paved Roads Deterioration
Model) para pavimentos flexibles con superficie asfáltica. Para seleccionar una estructura de
pavimento, primero se efectúan diseños alternativos de pavimento nuevo, siguiendo la
metodología AAHTO’93, y verificando su comportamiento para el periodo de diseño
mediante el modelo de deterioro del HDM (Ministerio de Transporte y Comunicaciones,
2013).
Debe tenerse en cuenta que en las experiencias de selección del tipo de pavimento en cada
una de estas regiones involucran dos factores principalmente: (i) el económico y (ii) técnico.
Dentro de este último se incluyen los criterios de diseño del tipo de pavimento que tendrán
incidencia en la vida útil del pavimento y el ambiente, pues un pavimento con una vida útil
mayor se traduce en una menor presión sobre los ecosistemas por la obtención de materias
primas para la fabricación de pavimentos, una disminución en la generación de emisiones
atmosféricas de los elementos volátiles cuando el tipo de pavimento seleccionado es el
asfáltico y elaborado a partir de mezclas asfálticas calientes y, consecuentemente, en un
menor impacto sobre la salud pública.
25
4.9.MARCO LEGAL
Teniendo en cuenta la importancia de comparar los niveles de metales pesados detectados en
la elaboración del presente estudio con los niveles máximos permisibles dictados por la
normatividad ambiental vigente, se presenta a continuación el marco normativo nacional
relacionado con parámetros de calidad del aire, agua y suelo. Así mismo se presenta el marco
normativo internacional relacionado con la concentración máxima permisible de metales
pesados.
4.9.1. MARCO NORMATIVO NACIONAL
4.9.2. MARCO NORMATIVO NACIONAL CON
RESPECTO A CALIDAD DE AGUA Y AIRE
Tabla 2. Marco normativo nacional con respecto a calidad de agua y aire
MARCO NORMATIVO NACIONAL
CALIDAD DE AIRE
NORMA CONTEXTO
Decreto 948
de 1995
Se reglamenta la prevención y control de la contaminación atmosférica y la protección de la
calidad del aire, donde se catalogan contaminantes de primer grado, aquellos que pueden
causar cáncer, enfermedades agudas o defectos de nacimiento y mutaciones genéticas.
Resolución
601 de 2006
Por la cual se establece la norma de calidad de aire o nivel de inmisión para todo el territorio
nacional en condiciones de referencia.
Resolución
610 de 2010
En la cual se modifica la resolución 601 de 2006, en cuanto a términos de referencia, y los
niveles máximos permisibles para contaminantes.
Resolución
6982 de 2011
Por la cual se expiden las normas sobre prevención y control de la contaminación
atmosférica por fuentes fijas y protección de la calidad del aire.
CALIDAD DE AGUA
Decreto 1575
de 2007
Por medio de este decreto se establece el sistema para la protección y control de la calidad
del agua, con el fin de monitorear, controlar y prevenir los riesgos para la salud humana
causados por su consumo, sin incluir el agua envasada.
Resolución
2115 de 2007
Esta resolución señala características, instrumentos básicos y frecuencias del sistema de
control y vigilancia para la calidad del agua para consumo humano y se reglamentan los
niveles máximos permisibles de elementos metálicos como el Cu y Pb.
Decreto 1594
de 1984
Este decreto establece los criterios de calidad admisibles para la destinación del recurso
hídrico para diferentes usos como: consumo agrícola y consumo humano y doméstico.
26
4.9.3. MARCO NORMATIVO INTERNACIONAL RELACIONADO
CON LA CONCENTRACIÓN DE METALES PESADOS
Tabla 3. Marco normativo internacional relacionado con la concentración de metales
pesados en suelos urbanos y agua
Marco normativo internacional relacionado con la concentración de metales pesados para suelos
urbanos
País Normativa Metales pesados (mg/Kg)
Pb Zn Ni Cr Cu
Venezuela Gaceta oficial Venezolana
vigente, Decreto 2.635 (1998)
150 300 -- 300 _
Turquía1 Regulación y control de
contaminación del suelo de
Turquía (TSPCR)
150 50 100 250 _
Estados
Unidos2
Agencia de Protección
Ambiental de Estados Unidos
(EPA)
1-15 11-25 2-10 0,1-1 _
Italia3 Ministerio de Ambiente Italiano
(suelo urbano)
100 150 -- -- _
Colombia4 Resolución 2115 de 2007 0,01 _ _ _ 1,0
México5 Norma Oficial Mexicana
NOM-127-SSA1 (1994)
0,025 _
_ _ 2,0
Estados
Unidos6
Estándares del Reglamento
Nacional Primario de Agua
Potable
0 _ _ _ 1,3
Argentina7 Normas de calidad y límites
permisibles de agua potable
0,05 _ _ _ 1,0
Salvador8 Norma Salvadoreña obligatoria
NSO 13.07.01:08
0,01 _ _ _ 1,3
1 (Yukselen, 2002), 2(Yu-Pin et al., 2002); 3(Imperato et al., 2003). 4(Ministerio de la Protección
Social, 2007); 5(Comité Consultivo Nacional de Normalización de Regulación y Fomento Sanitario,
2000); 6 (EPA, 2000); 7 (Orellana, 2005); 8(Ministerio de Salud del Salvador, 2009).
27
5. MATERIALES Y MÉTODOS
5.1.SISTEMAS DE DETECCIÓN, CONSULTA Y SELECCIÓN DE LA
INFORMACIÓN
Se empleó una metodología para la realización de búsquedas sistemáticas de bibliografía
descrita por Medina et al. (2010), en la cual se detallan las diferentes fases que son necesarias
para desarrollar este proceso. En esta metodología se estableció un documento de ruta en el
que se especificaron las actividades realizadas y los resultados de cada una de las fases, lo
cual fue fundamental para tener información del proceso ejecutado (ver Figura 4).
Figura 4. Fases del proceso de revisión bibliográfica
Fuente: (Medina et al., 2010)
1. Identificación del campo de estudio y
periodo a analizar
2. Selección de la fuente de información
3. Sistemas de detección, consulta y
selección de la información
4. Sintaxis de la estrategia de búsqueda
5. Gestión y depuración de los resultados
de la búsqueda
28
5.1.1. IDENTIFICACIÓN DEL CAMPO DE ESTUDIO Y DEL PERIODO A
ANALIZAR
La primera actividad a realizar fue la identificación del campo de estudio que se buscó
analizar, lo cual derivó en la detección del problema de investigación, los objetivos generales
y específicos, y el marco teórico.
Para el estudio que se realizó se estableció que el campo de estudio sería el análisis de la
contaminación ambiental y los efectos sobre la salud pública por el uso de pavimentos en
áreas urbanas. También se definieron límites temporales teniendo en cuenta que se quería
conocer el estado del arte actual, estableciendo así un periodo de 20 años. Lo anterior debido
al carácter dinámico de los conceptos tratados, y para conocer tanto la evolución de la
temática que se iba a tratar, como el avance de las diferentes técnicas y estudios relacionados.
5.1.2. SELECCIÓN DE LA FUENTE DE INFORMACIÓN
Se empleó una metodología de búsqueda sistemática de los estudios realizados a nivel
mundial durante los últimos veinte años, acerca de la contaminación ambiental y los efectos
sobre la salud pública por el uso de diferentes tipos de pavimentos en las áreas urbanas. Las
bases de datos utilizadas para detectar los documentos fueron: Google Académico,
ScienceDirect y Scopus.
5.1.3. SISTEMAS DE DETECCIÓN, CONSULTA Y SELECCIÓN DE LA
INFORMACIÓN
Se asumió que los aspectos más importantes relacionados con un tema como la
contaminación ambiental y los efectos sobre la salud pública causados por el uso de
pavimentos, serán más frecuentemente citados o estudiados y reportados en bases de datos
científicas; de esta manera en el presente trabajo investigativo se estimó la importancia de
tales aspectos a través de la frecuencia de citación en los artículos científicos. A pesar de que
esta suposición no es necesariamente cierta, fue usada en la presente investigación como
línea directriz.
A partir de los artículos seleccionados, se pudo verificar que el medio impactado de mayor
importancia en relación con el porcentaje de unidades experimentales (documentos)
29
utilizados para la realización de la presente revisión bibliográfica fue el suelo, el cual estuvo
referenciado en 74 de las 115 unidades experimentales (documentos) analizadas en el
presente estudio. Por su parte, los medios aire y agua ocuparon el segundo y tercer lugar, con
21 y 20 unidades experimentales analizadas, respectivamente. Al respecto, se pudo
evidenciar que el suelo fue el medio más reportado por su contaminación por metales pesados
(64,3%), en comparación con aire (18,3%) y agua (17,4%).
Es importante resaltar, que cuando la contaminación por metales pesados en áreas urbanas
impactó el suelo las concentraciones de estos contaminantes se registraron en mg/kg. De esta
manera, cuando se detectaron artículos que reportaron contaminación por metales pesados
en la fracción sólida del sedimento vial (mg/kg), esa información fue incluida en el apartado
de contaminación del suelo. Esto hizo que el medio suelo fuera el que contara con el mayor
porcentaje de artículos en la presente investigación bibliográfica. Por otro lado, cuando los
artículos reportaron contaminación por metales pesados en la fracción disuelta del sedimento
vial (µg/L), dicha información fue incluida en el apartado de contaminación del medio agua.
Las bases de datos ScienceDirect, Scopus y Google Scholar fueron empleadas para establecer
un orden de relevancia de los elementos relacionados con la contaminación ambiental y los
efectos sobre la salud pública causados por el uso de pavimentos en áreas urbanas. Esto se
hizo con el objetivo de realizar un conteo de los artículos científicos relacionados con la
contaminación ambiental y los efectos sobre la salud pública causados por el uso de
pavimentos en áreas urbanas, teniendo en cuenta especialmente la contaminación ambiental
generada por la presencia de metales pesados asociada con el sedimento de rodadura, y en
consecuencia, con los suelos y la escorrentía superficial urbana. En la primera fase de la
revisión bibliográfica (Fase 1) las siguientes palabras clave fueron utilizadas: (i)“Pavement”
y (ii) “Heavy Metals”. La búsqueda fue restringida al periodo comprendido entre los años de
1995 – 2015 y al contenido total de artículos científicos incluidos en las bases de datos
usadas1. En esta primera fase fueron detectados 2.074, 195 y 17.000 documentos en las bases
de datos ScienceDirect, Scopus y Google Scholar, respectivamente.
1 Se definió como uno de los criterios de exclusión en la etapa de consecución de material bibliográfico, la
selección exclusiva de artículos científicos, rechazando de esta manera el material bibliográfico en formato de libro, capítulos de libros, entre otros.
30
Una segunda fase (Fase 2) de la revisión bibliográfica consistió en incluir palabras clave
adicionales temáticamente asociadas y reportadas por Scopus. Se encontró un total de 160
palabras clave relacionadas con el tema de estudio, las cuales fueron agrupadas en tres
categorías (Environmental Pollution, Pavements, y Phisical Medium). Posteriormente, fue
seleccionado un grupo de palabras clave de cada categoría con base en dos criterios: (i)
Mayor frecuencia de citación en artículos científicos, y (ii) relevancia para el objeto de
estudio de la presente revisión bibliográfica. Al respecto, para la selección de la cantidad de
artículos a analizar para la realización de la presente investigación se tomó cada una de las
palabras clave de cada categoría, y sobre una base de 50 artículos se calculó un promedio
ponderado en función de la relevancia de cada palabra clave; buscando analizar una cantidad
de artículos científicos suficiente para que el contenido de la presente investigación fuese
apropiado para solucionar las preguntas de investigación planteadas inicialmente.
Adicionalmente, en esa segunda fase de la revisión bibliográfica se construyó un índice que
relacionó el número de documentos en la segunda y primera fase de la metodología propuesta
(frecuencia de citación en artículos científicos). Esto fue hecho con el propósito de establecer
un orden de importancia a través del uso de cuartiles (Q) para los elementos relacionados con
la contaminación ambiental y los efectos sobre la salud pública causados por el uso de
pavimentos en áreas urbanas. El índice presentó una variación entre 0 y 1. La Tabla 4 presenta
el índice y el orden de importancia calculado para los elementos relacionados con la
contaminación ambiental y los efectos sobre la salud pública causados por el uso de
pavimentos en áreas urbanas, identificados a partir de la propuesta metodológica utilizada
(e.g. Pollution, 974 documentos detectados en la fase 2 y 2074 documentos detectados en la
Fase 1, Índice = 974/2074 = 0,47). Como puede verse, los estudios más frecuentemente hacen
referencia a Water (Q1-0,844), Pollution (Q2-0,638), Soils (Q2-0,621) y Air (Q2-0,599);
siendo estos los elementos dominantes relacionados con la contaminación y los efectos sobre
la salud pública causados por el uso de pavimentos en áreas urbanas.
Posteriormente, una tercera fase de la revisión bibliográfica fue desarrollada (Fase 3) con
respecto a las referencias incluidas en los documentos detectados en la Fase 1 en la base de
datos ScienceDirect. Se utilizó la misma combinación de palabras clave y línea de tiempo.
629 documentos fueron detectados y analizados. Finalmente, se seleccionó un total de 150
31
documentos para la elaboración de la presente revisión bibliográfica. Para la construcción de
cada sección (factores relacionados) el siguiente número de documentos fue seleccionado:
Water (26), Air (20), Soils (18), Traffic emission (6), Porous pavement (7), Construction
materials (18), Concrete (14), Asphalt (10), Particulate matter (7), Recycling (11), Pollution
(13). En los casos en que se encontraba el mismo artículo científico en dos secciones, se
procedió a recolectar el siguiente documento detectado en función de su relevancia
(frecuencia de citación).
Para la construcción de cada sección (medios impactados) el siguiente número de
documentos fue seleccionado: agua (36), suelo (44), aire (26) y sedimento vial (30). En
algunos casos por el tema, el mismo artículo fue incluido en dos secciones.
Por otro lado, para realizar la búsqueda de referencias bibliográficas se usó una sintaxis
determinada, cuyo operador básico fue “AND”; el cual se caracteriza por combinar los
términos de búsqueda de modo que cada referencia seleccionada los contenga todos.
32
Tabla 4. Fases 1 y 2 de la metodología aplicada a la revisión bibliográfica
FASE
Keywords (Palabras clave)
Database (Base de datos) Average index (Índice promedio)
Average quartile (Cuartil promedio)
Quartile variation (Variación entre cuartiles)
ScienceDirect Scopus Google Scholar
Documents Detected (Documentos detectados)
Index (Índice)
Documents Detected (Documentos detectados)
Index (Índice)
Documents Detected (Documentos detectados)
Index (Índice)
1
Pavement and Heavy Metals (Pavimento y metales pesados)
2074 1.000 195 1.000 17000 1.000
2
Pollution (Contaminación)
974 0,47 98 0,502 16000 0,941 0,638 Q2 Q3, Q2, Q1
Recycling (Reciclaje) 759 0,374 29 0,149 15500 0,912 0,478 Q3 Q3, Q4, Q1
Traffic Emission (Emisiones del tráfico)
449 0,216 16 0,082 15900 0,935 0,411 Q3 Q4, Q4, Q1
Particulate Matter (Material Particulado)
497 0,24 13 0,067 16200 0,953 0,420 Q3 Q4, Q4, Q1
Asphalt (Asfalto) 702 0,338 63 0,323 15900 0,935 0,532 Q2 Q3, Q3, Q1
Construction Materials (Materiales de construcción)
1298 0,626 45 0,231 16000 0,941 0,599 Q2 Q2, Q4, Q2
Concrete (Concreto) 1033 0,498 45 0,231 15500 0,912 0,547 Q2 Q3, Q4, Q1
Porous Pavement (Pavimento poroso)
534 0,257 23 0,118 15700 0,923 0,433 Q3 Q3, Q4, Q1
Soils (Suelos) 1288 0,621 63 0,323 15600 0,918 0,621 Q2 Q2, Q3, Q1
Water (Agua) 1882 0,907 128 0,656 16500 0,97 0,844 Q1 Q1, Q2, Q1
Air (Aire) 1483 0,715 24 0,123 16300 0,959 0,599 Q2 Q2, Q4, Q1
33
5.1.4. GESTIÓN Y DEPURACIÓN DE LOS RESULTADOS DE LA
BÚSQUEDA
Se realizó una revisión preliminar de los documentos detectados explorando las palabras
clave, el título, abstract, metodología y resultados de cada documento, para poder comprobar
si era de interés o no para la investigación. Así mismo, se incluyó en el documento de ruta
un registro de los resultados obtenidos de todas las estrategias de búsqueda que se iban
ejecutando, para poder revisar posteriormente (en caso de ser necesario) las búsquedas que
se hicieron junto con la fecha y la base de datos consultada. También se registró la cantidad
de artículos obtenidos y los que realmente quedaron tras aplicar los criterios de selección
(Ver tabla 5).
Tabla 5. Ejemplo de tabla de registro
FECHA ESTRATEGIA DE
BUSQUEDA ARTICULO COMENTARIOS UBICACIÓN DE
ARCHIVOS CATEGORIA
10/02/2016
pavement AND heavy metals AND pollution
Chemical speciation, human health risk assessment and pollution level of selected heavy metals in urban street dust of shiraz
Iran -
D:\Universidad\TESIS\ScienceDirect\P
OLLUTION
SELECCIONADO
10/02/2016
pavement AND heavy metals AND pollution
Bioaccumulation and translocation of heavy metals by Plantago major L grown in
contaminated soils under the effect of traffic pollution -
D:\Universidad\TESIS\ScienceDirect\P
OLLUTION
SELECCIONADO
10/02/2016
pavement AND heavy metals AND pollution
Pollution of Aquatic Ecosystems II Hydrocarbons, Synthetic Organics,
Radionuclides, Heavy Metals, Acids, and Thermal Pollution
NO SE TIENE EL ACCESO
COMPLETO AL PDF, SOLO ABSTRACT
D:\Universidad\TESIS\ScienceDirect\P
OLLUTION
DUDOSO
10/02/2016
pavement AND heavy metals AND pollution
Leaching of heavy metals and polycyclic aromatic hydrocarbons from reclaimed
asphalt pavement -
D:\Universidad\TESIS\ScienceDirect\P
OLLUTION SELECCIONADO
10/02/2016
pavement AND heavy metals AND pollution
Biodegradation of waste motor oil by Nostoc hatei strain TISTR 8405 in
water containing heavy metals and nutrients as co-contaminants -
RECHAZADO
5.1.5. DEPURACIÓN DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS
Después de que se clasificaron las referencias de los trabajos hallados usando la estrategia de
búsqueda seleccionada, se verificó que estos contaran con los conceptos e información que
se deseaba encontrar; para ello se hizo un filtrado de la información ya encontrada a través
del resumen, título y palabras clave. Además, en el registro que se construyó para la
34
bibliografía anteriormente mencionada se dedicó un campo para clasificar los trabajos en una
de las siguientes categorías: (a) seleccionado, (b) falso positivo, (c) falso negativo y (d)
dudoso. El proceso de depuración de la búsqueda realizada se desarrolló en tres etapas,
siguiendo el orden que se indica a continuación: a. Clasificación de las referencias
encontradas, b. Análisis de falsos positivos, y c. Identificación y análisis de falsos negativos.
A continuación se describen las etapas.
A. CLASIFICACIÓN DE LAS REFERENCIAS ENCONTRADAS
Se determinó si cada una de las referencias identificadas era realmente de interés para el
objeto de estudio de la investigación; en este sentido, se revisó el título, las palabras clave y
el resumen de cada trabajo identificado y con esta información se procedió a clasificarlo en
una de las siguientes categorías:
Seleccionado: el trabajo sí resultó de interés para la investigación.
Falso positivo: el trabajo fue seleccionado atendiendo a la estrategia de búsqueda
establecida; sin embargo, no resultó ser de interés para la investigación.
Dudoso: no quedó claro para si el trabajo era o no de interés para la investigación, por lo
cual fue necesario realizar un análisis más detenido del mismo para su clasificación.
Una vez clasificados los dudosos y descontados los falsos positivos de los resultados de la
búsqueda, se dispuso de los que a priori fueron los trabajos que resultaron ser de interés para
el desarrollo de la investigación.
5.1.6. ANÁLISIS DE LA INFORMACIÓN
Dentro del análisis de la información contenida en los documentos científicos seleccionados
para desarrollar la presente investigación se consideraron las siguientes etapas las cuales se
ilustran en la figura 5.
a) Análisis del medio impactado.
b) Análisis del tipo de pavimento reportado.
c) Estadística descriptiva para las concentraciones de metales pesados.
35
d) Análisis de correlación lineal de Pearson entre metales pesados.
e) Análisis de la variación en las concentraciones de metales pesados por uso del suelo.
f) Análisis de la variación geográfica (continental) de la concentración.
g) Análisis de la carga contaminante por tipo de pavimento.
h) Análisis temporal de la variación en las concentraciones contaminantes.
A continuación se hará la descripción de cada una de ellas
Figura 5. Etapas del proceso de análisis de la información
a) Análisis del medio impactado
En este apartado se identificó un orden de importancia para cada uno de los medios
impactados (suelo, aire y agua) por la contaminación ambiental generada por el uso de
36
pavimentos en áreas urbanas en función de la frecuencia de citación de las bases de datos
utilizadas. Al respecto, se utilizaron los cuartiles e índices que se presentaron en la Tabla 4.
De este modo, se pudo identificar cuál fue el medio más estudiado a nivel mundial, lo cual
da cuenta de su importancia y de la necesidad de aumentar los conocimientos al respecto para
poder generar medidas de prevención y control de la contaminación de ese medio.
b) Análisis del tipo de pavimento reportado
Para realizar este análisis se procedió a reconocer un orden de importancia en la
concentración promedio de cada uno de los contaminantes a partir del tipo de pavimento
(asfáltico permeable asfáltico impermeable, de concreto permeable y de concreto
impermeable) y la frecuencia de citación en las bases de datos utilizadas. Al igual que en el
caso anterior, para identificar el orden de importancia se emplearon los índices y cuartiles
presentados en la Tabla 4.
c) Estadística descriptiva para las concentraciones de metales pesados
Este análisis consistió en el cálculo del promedio, mediana, moda, valores máximos y
mínimos, desviación estándar, varianza, curtosis y coeficiente de asimetría de cada medio
impactado.
d) Análisis de correlación lineal de Pearson entre metales pesados
El coeficiente de correlación lineal de Pearson fue empleado para evaluar la afinidad en el
origen de los metales pesados reportados para cada uno de los medios impactados. Al
respecto, cuando se encontraban valores del coeficiente cercanos a 1, se concluía que
probablemente existía la presencia de una misma fuente de contaminación.
e) Análisis de la variación en las concentraciones de metales pesados por uso del suelo
El uso del suelo (residencial, comercial e industrial) es uno de los factores principales que
inciden en la variación de la concentración de metales pesados en el aire, suelo, agua y
sedimentos viales. En este sentido, se realizó un análisis de la variación que experimentó la
concentración promedio de los metales Zn, Pb, Cu, Cd y Cr en cada uno de los medios ya
mencionados.
37
f) Análisis de la variación geográfica de la concentración
Para realizar este análisis se procedió a reconocer la variación en el promedio de la
concentración de cada uno de los cinco metales pesados estudiados (i.e. Zn, Pb, Cu, Cd y Cr)
anteriormente descritos para cada región continental (Europa, Asia, África, América del Sur,
América del Norte y Oceanía); a cada una de estas regiones continentales le fue asignado un
código (Europa: 1; Asia: 2; África: 3; América del Sur: 4; América del Norte: 5 y Oceanía:
6) para de esta manera poder hacer posteriormente un análisis comparativo entre la
concentración promedio de cada una de estas.
g) Análisis de la concentración contaminante por tipo de pavimento
Este apartado consistió en determinar cuáles fueron los tipos de pavimento (Pavimento
asfáltico permeable, pavimento asfáltico impermeable, pavimento de concreto permeable y
pavimento de concreto impermeable) que registraron la mayor concentración contaminante
de los cinco metales pesados estudiados (i.e. Zn, Pb, Cu, Cd y Cr), identificando además el
grado de importancia que estos tuvieron respecto a su concentración promedio para cada uno
de los tipos de pavimento estudiados.
h) Análisis temporal de la variación en las concentraciones contaminantes
Para realizar este análisis se procedió a relacionar las concentraciones promedio de cada uno
de los metales pesados analizados con el año en que fue realizado el estudio (entre 1995 y
2015, para de esta manera poder analizar si las concentraciones tienen un patrón de
comportamiento temporal o se identificaron variaciones importantes a lo largo del tiempo en
cada uno de los medios impactados.
i) Análisis de conglomerados
Dentro de las técnicas multivariadas de análisis estadístico que existen pueden encontrarse
las de interdependencia, cuyo propósito es estudiar la interdependencia existente entre las
variables. Esta interdependencia puede examinarse desde la independencia total de las
variables hasta la dependencia de alguna con respecto a un subconjunto de variables
(Colinealidad). Al respecto, las técnicas de análisis de interdependencia buscan el cómo y el
por qué se relaciona un conjunto de variables; dentro de estas técnicas se destaca el análisis
de conglomerados (Clúster), aplicado en el presente estudio y cuyo objetivo fue la
38
identificación de un pequeño número de grupos de tal manera que los elementos dentro de
cada grupo fueran similares (cercanos) respecto a sus variables y muy diferentes de los que
se encontraban en otro grupo (Díaz y Morales, 2012).
Para realizar este análisis las variables fueron estandarizadas a partir de promedios de valores
Z antes de realizar el análisis de conglomerados y de calcular las distancias euclidianas para
identificar la similitud entre las variables (ver ecuación 2). El análisis de conglomerados se
realizó por medio del software estadístico comercial SPSS versión 23 para Windows.
X =𝑋𝑖− 𝜗
𝛿 (Ecuación 2)
Donde:
X: Variable concentración del metal pesado estandarizada.
Xi: i-ésimo valor registrado para la concentración del metal pesado para cada estudio.
𝜗: Valor promedio de la concentración del metal pesado objeto de estudio.
𝛿: Desviación estándar de la concentración del metal pesado objeto de estudio.
39
6. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
6.1. ANÁLISIS DEL MEDIO IMPACTADO POR LOS METALES PESADOS
El agrupamiento de las variables establecidas reflejó similitudes entre los subconjuntos
conformados (análisis clúster). En este caso se pudo observar que para las variables área
continental, uso del suelo, Zinc, Plomo, Cobre, Cadmio, Cromo, medio impactado y tipo de
pavimento existió una relación en un nivel más cercano, y en segundo lugar, se encontró
relacionado el año del estudio y Cadmio en un nivel más lejano de similitud; lo que reflejó
una relación leve entre estas variables (ver Figura 6 y Anexo 1).
Figura 6. Dendrograma para las variables analizadas en la revisión bibliográfica
A partir de los artículos seleccionados para la realización de la presente revisión
bibliográfica, se pudo identificar que el medio agua presentó el mayor índice de citación
40
(0,844 - Q1), seguido por el medio suelo (0,621 - Q2) y finalmente el medio aire (0,599 -
Q2). Al respecto, se asumió que los aspectos más importantes relacionados con la
contaminación ambiental y los efectos sobre la salud pública causados por el uso de
pavimentos, serían evidenciados a partir de la frecuencia de citación en bases de datos
científicas. En este sentido, en el presente trabajo investigativo se estimó la importancia de
tales aspectos a través de su frecuencia de citación en artículos científicos. A pesar de que
esta suposición no es necesariamente cierta, fue usada en la presente investigación como
línea directriz.
Teniendo en cuenta lo anterior, se pudo comprobar que el medio impactado que presentó una
mayor importancia respecto a la contaminación ambiental y los efectos sobre la salud pública
causados por el uso de pavimentos en áreas urbanas fue el agua (Q1), seguido por el suelo
(Q2) y el aire (Q2) (ver Tabla 4).
6.1.1. EVALUACIÓN DEL MEDIO AGUA (ÍNDICE DE CITACIÓN: 0,844 - Q1)
6.1.1.1. ANÁLISIS DEL ORIGEN DE LOS METALES PESADOS
El coeficiente de correlación lineal de Pearson fue empleado para evaluar la afinidad en el
origen de los metales pesados objeto de estudio de la presente investigación (i.e., la fuente
de contaminación). Los resultados mostraron que existió una correlación positiva alta entre
las concentraciones (µg/L) de Zn y Cu en la fracción disuelta de la escorrentía vial (r-Pearson:
0,82), lo cual sugirió la existencia de una fuente común o dominante de estos metales en el
ambiente vial. Por otro lado, el coeficiente de correlación lineal de Pearson entre las
concentraciones de Cu y Cr, Zn y Cr, y Cd y Cr fueron 0,68, 0,79 y 0,80, respectivamente;
mostrando una correlación positiva de moderada a alta (ver Tabla 6). Por lo tanto, los
resultados sugirieron al tráfico vehicular como fuente principal de metales pesados en
ambientes viales. Al respecto, Amato et al. (2013) indicaron que en la carga contaminante de
ambientes viales inciden además factores como el clima, el tipo de pavimento y fuentes
externas. En este sentido, autores como Zafra et al. (2008) reportaron a la escorrentía
superficial como un factor principal en la remoción de los contaminantes acumulados sobre
superficies impermeables.
41
Tabla 6. Coeficientes de correlación lineal de Pearson entre concentraciones de
metales pesados en el medio agua (n = 132)
Zn Pb Cu Cd Cr
Zn 1
Pb 0,39 1
Cu 0,82 0,20 1
Cd 0,44 0,16 0,43 1
Cr 0,79 0,18 0,68 0,80 1
6.1.1.2. CONCENTRACIÓN DE METALES PESADOS POR USO DEL SUELO Y
COMPARACIÓN LEGISLATIVA
El Zn presentó una mayor concentración contaminante (µg/L) en el suelo de uso industrial,
seguido por el suelo residencial y comercial. En este sentido, el suelo industrial presentó una
concentración contaminante promedio de metales pesados en la fracción disuelta de la
escorrentía vial de la siguiente manera: Zn > Cu > Cr > Pb > Cd. Por su parte, Pb fue más
importante en el suelo residencial, seguido por el suelo industrial y comercial; presentando
la siguiente secuencia en la concentración promedio de metales pesados en la fracción
disuelta de la escorrentía vial de uso residencial: Zn > Pb > Cu > Cr > Cd (ver Tabla 7). Lo
anterior, fue coherente con lo reportado por Cole et al. (1984), quienes indicaron que Zn y
Pb fueron los metales pesados predominantes en las vías.
Así mismo, Cd fue más importante en el suelo de tipo comercial, seguido por el industrial y
residencial. Al respecto, el suelo de tipo comercial presentó un orden de precedencia en las
concentraciones metálicas de la siguiente manera: Zn > Cr > Cd > Cu > Pb. Finalmente, Cr
y Cu fueron los más importantes en términos de la concentración promedio en la fracción
disuelta de la escorrentía vial en el suelo industrial, seguido por el comercial y residencial.
Adicionalmente, se debe resaltar que las concentraciones reportadas por las investigaciones
presentaron grandes variaciones para cada metal pesado en la fracción disuelta de la
escorrentía vial (Zn entre 6,8 – 11824 µg/L; Pb entre 1 – 1180 µg/L; Cu entre 0,86 – 1100
µg/L; Cd entre 0,01 – 430 µg/L; Cr entre 4 - 722 µg/L), sugiriendo que las fuentes de
contaminación de metales pesados en el ambiente vial fueron diversas: vehículos, pavimento,
pintura vial, accidentes de tráfico, mobiliario urbano o emisiones industriales (ver Tabla 7).
42
Con respecto a la variabilidad continental de las concentraciones de metales en el medio agua
reportadas por las investigaciones, se observó que Pb y Cu en América del Sur registraron
magnitudes promedios de 250 y 100 µg/L, respectivamente; superando los límites máximos
admisibles para Pb establecidos por la Resolución 2115 de 2007 de Colombia (10 µg/L) y
las Normas de calidad y límites permisibles de agua potable de Argentina (50 µg/L). Por el
contrario, la concentración promedio de Cu en Sur América (100 µg/L) estuvo por debajo de
los límites máximos admisibles establecidos por la Resolución 2115 de 2007 de Colombia
(1000 µg/L), y las Normas de calidad y límites permisibles de agua potable de Argentina
(1000 µg/L).
6.1.1.3. VARIABILIDAD CONTINENTAL DE LAS CONCENTRACIONES DE
METALES PESADOS
De la totalidad de artículos detectados cuyo medio impactado por metales pesados fue el
agua, se obtuvieron registros de cuatro de las seis regiones continentales analizadas en la
presente investigación (i.e. Europa, Asia, América del Sur y América del Norte). Al respecto,
el continente europeo evidenció una concentración contaminante promedio de metales de la
siguiente manera: Zn > Cu > Pb > Cr > Cd; siendo la concentración de Zn 7, 5,1, 225 y 15,8
veces superior a las reportadas para Pb, Cu, Cd y Cr, respectivamente. Por lo tanto, los
resultados sugirieron al Zn como el metal más abundante en ambientes viales europeos. Lo
anterior fue coherente con lo reportado por Eriksson et al. (2007), quienes indicaron que los
metales pesados más reportados por las investigaciones sobre superficies viales fueron Zn,
Pb y Cu.
La concentración contaminante de metales pesados del continente asiático presentó un orden
de importancia de la siguiente manera: Zn > Cu > Cr > Cd > Pb. El Zn evidenció en promedio
registros 28,6, 2, 99, 26,6 y 10,3 veces superiores a los reportados para Pb, Cu, Cd y Cr,
respectivamente. Con respecto a la variación continental de la concentración de Cu en agua
(ver Figura 7 y Tabla 7), se evidenciaron registros promedio que fueron superiores en Asia
(1149 µg/ L, color vino tinto), con respecto a las demás regiones continentales estudiadas
(América del Sur: 160 µg/L; Europa: 100 µg/L; América del Norte: 5,9 µg/L).
43
Figura 7. Variación de la concentración continental promedio de Cu en agua.
Con respecto a la variación continental de la concentración de Cd en agua (ver Figura 8), se
evidenciaron registros promedio que fueron superiores en Asia (129 µg/ L, color vino tinto),
con respecto a las demás regiones continentales estudiadas (América del Sur: 50 µg/L;
Europa: 3,6 µg/L; América del Norte: 0,97 µg/L).
Figura 8. Variación de la concentración continental promedio de Cd en agua
44
Por otro lado, América del Sur presentó la siguiente secuencia en la concentración promedio
de metales: Zn > Pb > Cu > Cr > Cd. El Zn evidenció en promedio registros 1, 2,6, 5,2 y 2,6
veces superiores a los reportados para para Pb, Cu, Cd y Cr, respectivamente. Finalmente, la
región continental de América del Norte presentó una concentración contaminante de metales
pesados de la siguiente manera: Cr > Zn > Pb > Cu > Cd; siendo la concentración de Cr 1,
1,3, 3,7 y 22,3 veces superior a las reportadas para Zn, Pb, Cu y Cd, respectivamente. Por lo
tanto, los resultados sugirieron al Cr como el metal más abundante en ambientes viales
norteamericanos.
Debe resaltarse que el continente europeo registró concentraciones (µg/L) promedio de Zn,
Cu y Cr que fueron entre 2,4 y 37,9 veces superiores a las registradas en América del Sur.
Sin embargo, las concentraciones promedio de esos mismos metales en Asia fueron entre 4,2
y 7,2 veces más elevadas que las reportadas en el continente Europeo. Estas diferencias en el
continente asiático pudieron deberse a que los registros correspondieron a áreas altamente
urbanizadas de China (p.ej. Shanghai, Guangdong y Xi´an).
Es importante destacar que las concentraciones de Zn, Cu, Cd y Cr fueron mayores en el
continente asiático con respecto a las demás regiones continentales estudiadas. En América
del Sur el Pb fue el más importante con respecto a la concentración promedio de metales.
Finalmente, América del Norte presentó las concentraciones más bajas de las cuatro regiones
continentales analizadas (ver Tabla 7).
La variación continental de la concentración de Pb en agua (ver Figura 9) evidenció registros
promedio que fueron superiores en América del Sur (250 µg/ L, color vino tinto), con
respecto a las demás regiones continentales estudiadas (Asia: 120 µg/L; Europa: 116 µg/L;
América del Norte: 16,4 µg/L).
45
Figura 9. Variación de la concentración continental promedio de Pb en agua.
6.1.1.4. ANÁLISIS TEMPORAL DE LAS CONCENTRACIONES DE METALES
PESADOS
Para realizar un análisis temporal de la variación de las concentraciones metálicas, se
relacionaron las concentraciones con el año en que fue realizado el estudio; esto con el fin de
analizar si las concentraciones de metales tenían un patrón de comportamiento temporal o se
identificaban variaciones a lo largo del tiempo en cada uno de los medios impactados (i.e.,
agua, aire y suelo).
La variación de la concentración de Zn en agua, aire y sedimentos viales (ver Figura 10)
evidenció una tendencia creciente en el tiempo. De esta manera, la concentración de este
metal ha aumentado en los últimos 20 años a nivel mundial (1995-2015). En la Figura 10 (a)
se evaluó el agua como medio impactado; allí se pudo observar que si bien la tendencia en la
concentración fue creciente, existieron registros que evidenciaron una amplia variabilidad en
las concentraciones reportadas. En la Figura 10 (b) se evidenció una tendencia creciente en
la concentración de Zn en el aire en los últimos cinco años y la existencia de registros que
evidenciaron una amplia variabilidad en las concentraciones reportadas (entre 10 - 6307
ng/m3) durante la totalidad del periodo analizado (1995-2015).
46
En la Figura 10 (d) se evaluó la concentración de Zn en el sedimento vial; allí se evidenció
una tendencia creciente en los últimos diez años. Finalmente, en la Figura 10 (c) se evidenció
una tendencia decreciente en la concentración de Zn en el suelo en los últimos 20 años a nivel
mundial.
Figura 10. Variación temporal de la concentración de Zn en los medios agua, aire y suelo, y
en el sedimento vial.
Con respecto a la variación de la concentración de Pb en agua, aire y sedimento vial (ver
Figura 11) se evidenció una tendencia creciente en el tiempo. De esta manera, la
concentración de este metal ha aumentado en los últimos 20 años a nivel mundial. En la
Figura 11 (a) se evaluó el agua como medio impactado; allí se pudo observar que si bien la
tendencia en la concentración fue creciente, existieron registros que evidenciaron una amplia
47
variabilidad en las concentraciones reportadas (entre 1 – 1180 µg/L). En la Figura 11 (b) se
evaluó el aire como medio impactado; allí se pudo observar una tendencia creciente en la
concentración, sin embargo, se debe resaltar que las concentraciones reportadas por las
investigaciones presentaron grandes variaciones (entre 1,6 - 747 ng/m3).
En la Figura 11 (c) se evaluó el suelo como medio impactado; allí se pudo observar que si
bien la tendencia en la concentración fue decreciente, existieron registros que evidenciaron
una amplia variabilidad en las concentraciones reportadas (entre 4,6 – 1504 mg/kg). Al
respecto, cabe resaltar que las emisiones atmosféricas provenientes de los escapes de los
vehículos han contribuido históricamente con gran parte del Pb en la escorrentía superficial
urbana. Sin embargo, la disminución de los niveles de Pb en la gasolina han provocado la
reducción de su concentración en una proporción de 1 a 10 con respecto a los niveles
reportados a comienzos de la década de los setentas (Lau y Stenstrom, 2005).
En la Figura 11 (d) se evaluó la variación de la concentración de Pb en sedimento vial; allí
se pudo observar una tendencia creciente en la concentración, sin embargo, existieron
registros que evidenciaron una amplia variabilidad en las concentraciones reportadas (entre
0,01 – 956 mg/kg).
48
Figura 11. Variación temporal de la concentración de Pb en los medios agua, aire y suelo, y
en el sedimento vial.
La variación de la concentración de Cu en agua, aire, suelo y sedimentos viales (ver Figura
12) evidenció una tendencia creciente en el tiempo. De esta manera, la concentración de este
metal ha aumentado en los últimos 20 años a nivel mundial (1995-2015). En la Figura 12 (a)
se evaluó el agua como medio impactado; allí se pudo observar que si bien la tendencia en la
concentración fue creciente, existieron registros que evidenciaron una amplia variabilidad en
las concentraciones reportadas (entre 0,86 – 1100 µg/L).
En la Figura 12 (b) se evidenció una tendencia creciente en la concentración de Cu en el aire.
Sin embargo, en términos generales la concentración de Cu en el aire no tuvo grandes
variaciones durante la totalidad del periodo analizado (1995-2015). En la Figura 12 (c) se
evaluó el suelo como medio impactado; allí se pudo observar que si bien la tendencia en la
49
concentración fue creciente, existieron registros que evidenciaron una amplia variabilidad en
las concentraciones reportadas (entre 9,4 - 629 mg/kg).
En la Figura 12 (d) se evaluó la variación de la concentración de Cu en el sedimento vial; allí
se pudo observar una tendencia creciente en la concentración de Cu en el tiempo. De esta
manera, la concentración de este metal ha aumentado en los últimos diez años a nivel mundial
(2005-2015).
Figura 12. Variación temporal de la concentración de Cu en los medios agua, aire y suelo, y
en el sedimento vial.
La variación de la concentración de Cd en agua, aire, suelo y sedimentos viales (ver Figura
13) evidenció una tendencia creciente en el tiempo. De esta manera, la concentración de este
metal ha aumentado en los últimos 20 años a nivel mundial (1995-2015). En la Figura 13 (a)
se evaluó el agua como medio impactado; allí se pudo observar que si bien la tendencia en la
concentración fue creciente, existieron registros que evidenciaron una amplia variabilidad en
las concentraciones reportadas (entre 0,01 – 430 µg/L). En la Figura 13 (b) se evidenció una
50
tendencia creciente en la concentración de Cd en el aire durante la totalidad del periodo
analizado (1995-2015).
En la Figura 13 (c) se evaluó el suelo como medio impactado; allí se pudo observar que si
bien la tendencia en la concentración de Cd fue creciente en el tiempo, existieron registros
que evidenciaron una amplia variabilidad en las concentraciones reportadas (entre 0,13 - 19,6
mg/kg).
Finalmente, en la Figura 13 (d) se evaluó la variación de la concentración de Cd en el
sedimento vial; allí se pudo observar una tendencia creciente en los últimos diez años.
Figura 13. Variación temporal de la concentración de Cd en los medios agua, aire y suelo, y
en el sedimento vial.
La variación temporal de la concentración de Cr en agua, aire, suelo y sedimentos viales (ver
Figura 14) evidenció una tendencia creciente en el tiempo. De esta manera, la concentración
51
de este metal ha aumentado en los últimos 20 años a nivel mundial (1995-2015). En la Figura
14 (a) se evaluó el agua como medio impactado; allí se pudo observar que la tendencia en la
concentración fue creciente, y existieron registros que evidenciaron una amplia variabilidad
en las concentraciones reportadas (entre 4 - 722 µg/L). En la Figura 14 (b) se evaluó el aire
como medio impactado; allí se pudo observar una tendencia creciente leve y la existencia de
registros que evidenciaron gran variabilidad en las concentraciones reportadas (entre 1,2 -
1304 ng/m3).
En la Figura 14 (c) se evaluó el suelo como medio impactado; allí se pudo observar una ligera
tendencia creciente y la existencia de registros que evidenciaron una amplia variabilidad en
las concentraciones reportadas por las investigaciones (entre 8,3 - 244 mg/kg). Finalmente,
la Figura 14 (d) evaluó la variación temporal de la concentración de Cr en sedimento vial;
allí se pudo observar que si bien la tendencia en la concentración fue creciente, existieron
registros que evidenciaron una gran variabilidad en las concentraciones reportadas por las
investigaciones (entre 21,7 – 188 mg/kg).
Figura 14. Variación temporal de la concentración de Cr en los medios agua, aire y suelo, y
en el sedimento vial.
52
Finalmente, la Tabla 7 presenta la matriz con la revisión bibliográfica de las concentraciones
de metales pesados detectadas en la fracción disuelta de la escorrentía vial para los suelos de
tipo residencial, comercial e industrial y las áreas continentales de Europa, Asia, África,
América del Sur y América del Norte.
53
Tabla 7. Concentración de metales pesados (µg/l) en la fracción disuelta de la
escorrentía vial
Localidad Uso del
sueloa
Área
continentalb
Concentración (µg/l) Investigación, año
Zn Pb Cu Cd Cr
Vila Real/Portugal 1 1 172 10,8 10,7 - - Barbosa y Hvitved-
Jacobsen, 1999
Berlín/Alemania 1 1 240 - 156 1,4 - Kluge et al., 2014
Monmouth-NJ/EUA 1 5 66,8 14,6 16,6 - 15,2 Tuccillo, 2006
Renton/EUA 1 5 8,2 - 0,89 - - Brattebo y Booth.,
2003
Renton/EUA 1 5 13,2 - <MDL - - Brattebo y Booth.,
2003
Renton/EUA 1 5 7,7 - 1,3 - - Brattebo y Booth.,
2003
Renton/EUA 1 5 6,8 - 0,86 - - Brattebo y Booth.,
2003
Renton/EUA 1 5 21,6 - 8 - - Brattebo y Booth.,
2003
Renton/EUA 1 5 11,5 - 3,4 - - Brattebo y Booth.,
2003
Munich/Alemania 1 1 933 37,2 194 - - Hilliges et al., 2013
Central Scotland/Reino
Unido 1 1 7000 1180 1100 12 190
Newman et al.,
2013
Nantes/Francia 1 1 228 40 30 0,88 - Pagotto et al., 2000
Nantes/Francia 1 1 77 8,7 20 0,28 - Pagotto et al., 2000
Nantes/Francia 1 1 152 24,35 25 0,58 - Pagotto et al., 2000
Varias ciudades/EUA 1 5 11,2 1 1 - - Page et al., 2015
Florida/EUA 1 5 - 98 - - - Romero et al., 2013
Caroline County,
Maryland/EUA 1 5 - - - - 49,5 Cetin et al., 2012
Mandi Gobindgarh
(Punjab)/India 1 2 170 78 27 6,7 108 Kaur et al., 2013
54
Localidad Uso del
sueloa
Área
continentalb Concentración (µg/l) Investigación, año
Zn Pb Cu Cd Cr
Linnéaholm/Estocolmo 3 1 200 8 37,5 0,05 8,5 Karlsson et al.,
2010
Guangdong/China 1 2 10 <10 105 <10 15 Zhan y Poon., 2015
Cincinnati/EUA 1 5 1,3 0,247 0,844 0,975 0,451 Sansalone et al,
1996
Xi’an/China 3 2 118 7,9 51,6 0,95 29 Jiang et al., 2015
Chenoan/Korea 2 2 400 170 160 130 160 Maniquiz-Redillas y
Kim., 2006
Chenoan/Korea 2 2 680 300 530 430 560 Maniquiz-Redillas y
Kim., 2006
Ontario/Canadá 2 5 85 3,2 16 - - Drake et al., 2014
Ontario/Canadá 2 5 19 5,2 6,3 - - Drake et al., 2014
Ontario/Canadá 2 5 14 3,7 5,8 - - Drake et al., 2014
Ontario/Canadá 2 5 13 5,7 9,4 - - Drake et al., 2014
Shanghai/China 3 2 696 58 - 46,5 381 tu y Zhao., 2012
Hubei Wuhan/ China 3 2 11824 126 958 194 722 Xue et al., 2009
Hubei Wuhan/ China 3 2 13588 122 6210 216 692 Xue et al., 2009
Alemania 3 1 8,5 5,3 43,4 0,01 59,38 Schwab et al., 2014
Recife/Brasil 3 4 260 250 100 50 100 de Figueirédo et al.,
2014
Estocolmo/Suecia 2 1 150 3,6 78 0,23 4 Sorme y Lagerkvist,
2002
Estocolmo/Suecia 2 1 275 30 185 0,65 7 Sorme y Lagerkvist,
2002
Italia 3 1 220 <10 <10 20 40 Passetto., 2000
Munich/Alemania 1 1 933 37,2 194 - - Hilliges et al., 2013
Mediana 150 24,4 28,5 1,4 54,4 Promedio 1103 97,4 321 58,5 175 Desv. Est. 3135 230 1105 112 243 Mínimo 1,3 0,25 0,84 0,01 0,45 Máximo 13588 1180 6210 430 722
Datos de entrada 35 29 33 20 18 Nota: a 1-Residencial; 2-Comercial; 3-Industrial. b 1-Europa; 2-Asia; 3-África; 4-América del Sur; 5-América
del Norte.
55
6.1.2. EVALUACIÓN DEL MEDIO SUELO - SEDIMENTO VIAL (ÍNDICE DE
CITACIÓN: 0,621-Q2)
6.1.2.1. EVALUACIÓN DEL ORIGEN DE LOS METALES PESADOS
El coeficiente de correlación lineal de Pearson fue empleado para evaluar la afinidad en el
origen de los metales pesados objeto de estudio de la presente investigación (i.e., la fuente
de contaminación). Los resultados mostraron que existió una correlación positiva moderada
entre las concentraciones (mg/kg) de Pb y Zn (r-Pearson: 0,66), lo cual sugirió la existencia
de una fuente común o dominante de estos metales en el ambiente vial. Es decir,
probablemente el tráfico. Por otro lado, el coeficiente de correlación lineal de Pearson entre
las concentraciones de Cd y Pb, Cu y Cr, Zn y Cr, Cu y Pb, Cd y Zn, Cu y Cd, Cr y Pb y Cu
y Zn fueron: 0,05, 0,14, 0,18, 0,23, 0,26, 0,36, 0,42 y 0,64, respectivamente; mostrando
correlaciones positivas entre muy bajas y moderadas (ver Tabla 8). Por lo tanto, los
resultados sugirieron diversas fuentes de contaminación en el ambiente vial para los
anteriores metales pesados.
Tabla 8. Coeficientes de correlación lineal de Pearson entre concentraciones de
metales pesados en el medio suelo (n = 187)
Zn Pb Cu Cd Cr
Zn 1
Pb 0,66 1
Cu 0,64 0,23 1
Cd 0,26 0,05 0,36 1
Cr 0,18 0,42 0,14 -0,14 1
Para evaluar la afinidad en el origen de los metales pesados en el sedimento vial se empleó
el coeficiente de correlación lineal de Pearson. Los resultados mostraron que existió una
correlación positiva alta entre las concentraciones (mg/kg) de Cd y Zn (r-Pearson: 0,83), lo
cual sugirió la existencia de una fuente común o dominante de estos metales en el ambiente
vial (i.e., probablemente el tráfico). Por otro lado, el coeficiente de correlación lineal de
Pearson entre las concentraciones de Cr y Cd, Cu y Pb, Cr y Pb, Cd y Cu, Pb y Zn, Cr y Cu,
y Cd y Pb fueron: 0,02, 0,08, 0,28, 0,38, 0,44, 0,47 y 0,56 respectivamente; mostrando una
56
correlación positiva de baja a moderada (ver Tabla 9). Nuevamente, los resultados sugirieron
diversas fuentes de contaminación para estos metales pesados. Finalmente, el coeficiente de
correlación lineal de Pearson entre las concentraciones de Cd y Cr fue -0,14, mostrando una
correlación negativa muy baja.
Tabla 9. Coeficientes de correlación lineal de Pearson entre concentraciones de
metales pesados en el sedimento vial (n = 90)
Zn Pb Cu Cd Cr
Zn 1
Pb 0,44 1
Cu 0,39 0,08 1
Cd 0,83 0,56 0,38 1
Cr -0,13 0,28 0,47 0,02 1
6.1.2.2. CONCENTRACIÓN DE METALES PESADOS POR USO DEL SUELO Y
COMPARACIÓN LEGISLATIVA
El suelo residencial presentó una carga contaminante promedio de metales pesados de la
siguiente manera: Zn > Pb > Cr > Cu > Cd; siendo la concentración de Zn 2,7, 4,7, 48,8 y
3,6 veces superior a las reportadas para Pb, Cu, Cd y Cr, respectivamente. Por otro lado, el
suelo comercial presentó un orden de precedencia en las concentraciones metálicas de la
siguiente manera: Zn > Cr > Pb > Cu > Cd, siendo la concentración de Zn 2,3, 2,8, 205 y 2,3
veces superior a las reportadas para Pb, Cu, Cd y Cr, respectivamente.
Adicionalmente, el suelo de tipo industrial evidenció una concentración contaminante
promedio de metales de la siguiente manera: Zn > Pb > Cu > Cr > Cd, siendo la concentración
de Zn 1,3, 2,9, 198 y 5,5 veces superior a las reportadas para Pb, Cu, Cd y Cr,
respectivamente. En este sentido, el orden de precedencia en las concentraciones metálicas
de los suelos residencial e industrial fueron coherentes con lo reportado por Cole et al. (1984),
quienes indicaron que Zn y Pb fueron los metales pesados predominantes en las vías (ver
Tabla 12).
Es importante destacar que las concentraciones de Zn, Cu y Cr fueron mayores en el suelo
comercial con respecto a los suelos residencial e industrial. Por su parte, Pb fue el metal más
57
importante con respecto a la concentración promedio en el suelo industrial, con respecto a
los demás usos del suelo estudiados.
Autores como Zafra et al. (2008) reportaron que el uso del suelo es uno de los principales
factores que contribuyen en la variación de la concentración de metales pesados asociada con
los sedimentos depositados en las vías. En este sentido, algunas investigaciones (Zhu et al.,
2008; Duong y Lee, 2011; Gunawardana et al., 2012) han sugerido que las áreas residenciales
tienden a acumular altas concentraciones de metales pesados en comparación con las áreas
de uso comercial. Al respecto, Cd fue más importante en el suelo residencial, seguido por el
suelo comercial e industrial.
La investigación del fenómeno de lavado de metales pesados por la escorrentía vial indica
que la lluvia y los periodos de sequía previos son los factores climáticos de mayor
importancia e incidencia en tal proceso. En este sentido, el lavado de metales pesados por
escorrentía vial aumenta cuando la intensidad de la lluvia es alta y cuando los periodos de
sequía previos son extensos. Al respecto, las investigaciones sugieren que la frecuencia de
eventos de precipitación afectan el lavado de la carga de sedimentos depositados en las vías
(Zafra et al., 2008).
El Zn presentó una mayor concentración (mg/kg) en los suelos de uso industrial y comercial.
En este sentido, los suelos industrial y comercial presentaron una carga contaminante
promedio de metales pesados en la fracción sólida del sedimento vial de la siguiente manera:
Zn > Pb > Cu > Cr > Cd. Finalmente, el suelo de tipo residencial presentó un orden de
precedencia en las concentraciones metálicas de la siguiente manera: Zn > Cu > Pb > Cr >
Cd.
Es importante destacar que las concentraciones (mg/kg) de Zn, Pb, Cu, Cd y Cr en la fracción
sólida del sedimento vial fueron mayores en el suelo de tipo industrial con respecto a los
suelos comercial y residencial (ver Tabla 13). Finalmente, las concentraciones reportadas por
las investigaciones presentaron grandes variaciones para cada metal pesado cuando el medio
impactado fue el suelo (Zn entre 3,8 – 4023 mg/kg; Pb entre 4,6 – 1504 mg/kg; Cu entre 9,4
- 629 mg/kg; Cd entre 0,13 - 19,6 mg/kg y Cr entre 8,3 - 245 mg/kg), sugiriendo que las
fuentes de contaminación de metales pesados en el ambiente vial fueron diversas: generación
58
de emisiones atmosféricas de vehículos, mobiliario urbano e industrias, o corrosión de
materiales cromados o galvanizados (Zafra et al., 2007).
6.1.2.3. VARIABILIDAD CONTINENTAL DE LAS CONCENTRACIONES DE
METALES PESADOS
De la totalidad de artículos detectados cuyo medio impactado por metales pesados fue el
suelo, se obtuvieron registros de cinco de las seis regiones continentales analizadas en la
presente investigación (i.e. Europa, Asia, África, América del Sur y América del Norte). Al
respecto, Europa, Asia y América del Norte presentaron una concentración promedio de
metales pesados de la siguiente manera: Zn > Pb > Cu > Cr > Cd. El Zn en Europa evidenció
en promedio registros que fueron entre 2,4 y 187 veces superiores a los reportados para Pb,
Cu, Cd y Cr. En Asia las concentraciones (mg/kg) promedio de Zinc fueron entre 1,4 y 132
veces superiores a las reportadas para Pb, Cu, Cd y Cr. Finalmente, América del Norte
evidenció en promedio registros que fueron entre 1 y 236 veces superiores a los reportados
para Pb, Cu, Cd y Cr (ver Tabla 12).
Por otro lado, la concentración promedio de metales pesados del continente africano presentó
un orden de importancia de la siguiente manera: Pb > Zn > Cr > Cu > Cd. El Pb evidenció
en promedio registros que fueron entre 1,5 y 142 veces superiores a los reportados para Zn,
Cu, Cd y Cr. Por lo tanto, los resultados sugirieron al Pb como el metal más abundante en
ambientes viales africanos.
Con respecto a la variación continental de la concentración de Pb en suelo (ver Figura 15)
se evidenciaron registros promedio que fueron superiores en Asia (268 mg/kg, color vino
tinto), con respecto a las demás regiones continentales estudiadas (Europa: 222 mg/kg;
África: 176 mg/kg; América del Norte: 114 mg/kg; América del Sur: 108 mg/kg).
59
Figura 15. Variación de la concentración continental promedio de Pb en suelo.
Finalmente, la concentración promedio de metales pesados en América del Sur presentó un
orden de importancia de la siguiente manera: Zn > Cu > Pb > Cr > Cd. El Zn evidenció en
promedio registros que fueron entre 3,7 y 1001 veces superiores a los reportados para Pb,
Cu, Cd y Cr.
Con respecto a la variación continental de la concentración de Cu en suelo (ver Figura 16)
se evidenciaron registros promedio que fueron superiores en Asia (124 mg/kg, color vino
tinto), con respecto a las demás regiones continentales estudiadas (Europa: 115 mg/kg;
América del Sur: 108 mg/kg; América del Norte: 48,1 mg/kg; África: 31,4 mg/kg).
60
Figura 16. Variación de la concentración continental promedio de Cu en suelo.
Es importante destacar que las concentraciones de Zn y Cd fueron mayores en el continente
europeo con respecto a las demás regiones continentales estudiadas. Con respecto a la
variación continental de la concentración de Cd en suelo (ver Figura 17) se evidenciaron
registros promedio que fueron superiores en Europa (2,9 mg/kg, color vino tinto), con
respecto a las demás regiones continentales estudiadas (Asia: 2,9 mg/kg; África: 1,2 mg/kg;
América del Norte: 0,5 mg/kg; América del Sur: 0,4 mg/kg).
61
Figura 17. Variación de la concentración continental promedio de Cd en suelo.
En Asia Pb y Cu fueron más importantes con respecto a la concentración promedio de
metales, mientras que en África Cr fue más importante. Finalmente, América del Sur reportó
registros que evidenciaron las concentraciones promedio más bajas de Pb (ver Tabla 10).
Tabla 10. Comportamiento de las concentraciones de Pb, Cu, Cd, Cr y Zn en las
regiones continentales de América del Sur, Asia y África
Región continental Comportamiento de las concentraciones
de metales pesados
América del Sur Menores concentraciones de Pb
Asia Mayores concentraciones de Zn y Cd, menor
concentración de Cd y Cr
África Mayores concentraciones de Cr, menores
concentraciones de Zn y Cu
Con respecto a la variabilidad continental de las concentraciones de metales pesados en el
medio suelo reportadas por las investigaciones, se observó que Pb y Zn en Europa registraron
62
magnitudes promedios de 222 y 546 mg/Kg, respectivamente; superando los límites máximos
admisibles para Pb y Zn establecidos por la norma de regulación y control de contaminación
del suelo de Turquía (TSPCR) (150 mg/Kg para el Pb y 50 mg/Kg para el Zn), y la norma de
concentración de metales pesados en suelo urbano del Ministerio de Ambiente Italiano (100
mg/Kg para el Pb y 150 mg/Kg para el Zn) (ver Tabla 11).
Tabla 11. Concentración promedio de Pb y Zn en Europa y marco normativo
internacional relacionado con la concentración de metales pesados en suelos urbanos
Concentración promedio de los metales pesados
Pb y Zn en Europa
Marco normativo internacional relacionado con
la concentración de metales pesados en suelos
urbanos
Regulación y control de
contaminación del suelo de
Turquía (TSPCR)
Ministerio de
Ambiente Italiano
(Suelo urbano)
Zn 546 mg/Kg 50 mg/Kg 150 mg/Kg
Pb 222 mg/Kg 150 mg/Kg 100 mg/Kg
De la totalidad de artículos detectados relacionados con la contaminación por metales
pesados detectada en la fracción sólida del sedimento viario, se obtuvieron registros de cinco
de las seis regiones continentales analizadas en la presente investigación (i.e. Europa, Asia,
África, América del Norte y Oceanía). Al respecto, el continente europeo evidenció una
concentración contaminante promedio de metales de la siguiente manera: Zn > Pb > Cr > Cu
> Cd, siendo la concentración de Zn entre 4,5 y 131 veces superior a las reportadas para Pb,
Cu, Cd y Cr (ver Tabla 13).
Por su parte, las regiones continentales de Asia, América del Norte y Oceanía evidenciaron
una concentración contaminante promedio de metales de la siguiente manera: Zn > Pb > Cu
> Cr > Cd. En Asia el Zn registró concentraciones promedio (mg/kg) que fueron entre 4,8 y
72,1 veces superiores a las reportadas para Pb, Cu, Cd y Cr. En América del Norte el Zn
registró concentraciones promedio (mg/kg) que fueron entre 1,7 y 327 veces superiores a las
reportadas para Pb, Cu, Cd y Cr. Finalmente, en Oceanía el Zn registró concentraciones
promedio (mg/kg) que fueron entre 5,5 y 813 veces superiores a las reportadas para Pb, Cu,
Cd y Cr.
63
Por su parte, la concentración promedio de metales pesados del continente africano presentó
un orden de importancia de la siguiente manera: Pb > Zn > Cu > Cr > Cd. El Pb evidenció
en promedio registros que fueron entre 1,1 y 292 veces superiores a los reportados para Zn,
Cu, Cd y Cr.
Por otro lado, debe destacarse que Zn, Cu y Cd fueron más importantes en el continente
asiático (Zn: 1231 mg/kg, Cu: 168 mg/kg y Cd: 17,1 mg/kg), con respecto a las otras regiones
continentales estudiadas. Por su parte, Cr fue más importante en Europa (114 mg/kg) con
respecto a las demás regiones continentales estudiadas. Así mismo, en África Pb fue más
importante (351 mg/kg) con respecto a las otras regiones continentales estudiadas.
Finalmente, América del Norte presentó las concentraciones más bajas de los cinco
contaminantes estudiados (Zn, Pb, Cu, Cd, Cr), con respecto de las cinco regiones
continentales analizadas.
Finalmente, la Tabla 12 presenta la matriz con la revisión bibliográfica de las concentraciones
de metales pesados detectadas en el suelo para los usos residencial, comercial e industrial y
las áreas continentales de Europa, Asia, África, América del Sur y América del Norte. Así
mismo, la Tabla 13 presenta la matriz con la revisión bibliográfica de las concentraciones de
metales pesados detectadas en la fracción sólida del sedimento vial para los suelos de tipo
residencial, comercial e industrial y las áreas continentales de Europa, Asia, África, América
del Sur, América del Norte y Oceanía.
64
Tabla 12. Concentración de metales pesados en suelos para diferentes usos
Localidad Uso del
sueloa
Área
continentalb
Concentración (mg/kg) Investigación, año
Zn Pb Cu Cd Cr
Varias
ciudades/Europa 1 1 179 106 47,9 0,73 28 Werkenthin et al., 2014
Novi Sad/Serbia 3 1 100 82,3 38,8 - 28 Mihailovic et al., 2015
Varias
ciudades/China 3 2 266 1350 115 1,6 78,4 Wei & Yang, 2010
Avilés/España
Promedio 3 1 734 159 60,7 3,9 25,7 Ordóñez et al., 2015
Kavala/Grecia 3 1 115 180 43,2 0,2 144 Christoforidis y Stamatis,
2009
Varias
ciudades/China 3 2 133 61,3 99,2 0,88 76,8 Luo et al., 2012
Baghdad/Iraq 3 2 87 7,1 22 - 84 Hamad et al., 2014
Berlín/Alemania 1 1 277 245 74 3,3 25,4 Kluge et al., 2014
Luxemburgo 1 1 224 44 32 0,8 124 Horckmans et al., 2005
París/Francia 1 1 4023 1504 - 3,1 - Lee y Touray., 1998
Oakland/EUA 1 5 - 181 - - - McClintock, 2015
Riga/Letonia 1 1 109 51,1 18,9 0,2 8,3 Cekstere y Osvalde, 2013
Bahía
Blanca/Argentina 3 4 49,5 7 25,8 0,4 16,6
Morales Del Mastro et al.,
2014
Cincinnati/EUA 1 5 33,6 10 29,3 - - Jang et al., 2005
Central
Scotland/Reino
Unido
1 1 194 44 43 18 25 Newman et al., 2013
Rezé/Francia 1 1 383 190 46 0,3 - Legret et al., 1996
Beijing/China 1 2 76,6 13,2 - - - Wang et al., 2012
65
Localidad Uso del
sueloa
Área
continentalb
Concentración (mg/kg) Investigación, año
Zn Pb Cu Cd Cr
Maha
Sarakham/Tailandi
a
1 2 46,3 4,6 9,4 0,2 - Ma y Singhirunnusorn.,
2012
Maha
Sarakham/Tailandi
a
2 2 83,4 11,8 17,6 0,73 - Ma y Singhirunnusorn.,
2012
Beijing/China 3 2 92,1 35,4 29,7 0,21 61,9 Chen et al., 2010
Varias
ciudades/Asia 3 2 152 67,4 60,4 0,27 47,8 Chen et al., 2010
Varias
ciudades/Africa 3 3 113 176 31,4 1,2 51,6 Chen et al., 2010
Irlanda 3 1 81,8 40,8 16,6 - - Chen et al., 2010
Tokio/Japon 1 2 3,8 20,4 40,4 0,14 - Kumar et al., 2013
Romorantin/
Francia 3 1 60 5 15 0,13 42 Legret et al., 2005
Shiraz/Iran 1 2 403 116 136 0,5 67,2 Keshavarzi et al., 2015
Shiraz/Iran 3 2 444 329 133 2,9 70,2 Keshavarzi et al., 2015
Shiraz/Iran 3 2 184 68 188 0,6 59 Keshavarzi et al., 2015
Shiraz/Iran 3 2 390 1073 148 0,6 196 Keshavarzi et al., 2015
Ekaterinburg/
Rusia 1 2 455 103 105 - -
Seleznev y Yarmoshenko,
2014
Beijing/China 2 2 51,4 511 126 3,1 - Li et al., 2015
Varias
ciudades/Europa 2 1 614 439 426 1,4 - Li et al., 2015
Varias
ciudades/Asia 2 2 1292 321 312 19,6 - Li et al., 2015
Varias
ciudades/América
del Sur
2 4 751 208 190 - - Li et al., 2015
Beijing/China 2 2 76,6 13,2 - - - Wang et al., 2012
Tehran/Iran 2 2 873 257 225 10,7 33,5 Saeedi et al., 2012
66
Localidad Uso del
sueloa
Área
continentalb
Concentración (mg/kg) Investigación, año
Zn Pb Cu Cd Cr
Isfahan/Iran 2 2 707 393 182 2,1 82,1 Soltani et al., 2015
Nantes/Francia 3 1 - 17 629 - 13 Flyhammar y Bendz.,
2006
Baoji/China 3 2 715 433 123 - 127 Du et al., 2010
Baoji/China 3 2 1192 457 115 - 80,3 Du et al., 2010
Taipei/China 2 2 218 235 262 3 245 Zhang et al., 2014
Taipei/China 2 2 928 288 154 2,2 118 Zhang et al., 2014
Los Angeles/ EUA 2 5 202 150 66,8 0,5 21,7 Ying et al., 2008
Mediana 194 116 66,8 0,8 60,4
Promedio 417 233 114 2,7 70,7
Desv. Est. 664 334 124 4,8 56,4
Mínimo 3,8 4,6 9,4 0,13 8,3
Máximo 4023 1504 629 19,6 245
Datos de entrada 41 43 39 31 28
Nota: a 1-Residencial; 2-Comercial; 3-Industrial. b 1-Europa; 2-Asia; 3-África; 4-América del Sur; 5-América
del Norte.
67
Tabla 13. Concentración de metales pesados asociada con la fracción sólida del
sedimento vial para diferentes usos del suelo
Localidad Uso del
sueloa
Área
continentalb
Concentración (mg/kg) Investigación, año
Zn Pb Cu Cd Cr
Varias
ciudades/China 2 2 656 239 150 2 109 Wei & Yang, 2010
Avilés/España 3 1 6198 436 243 29,4 64,4 Ordóñez et al., 2015
Kavala/Grecia 1 1 272 301 124 0,2 196 Christoforidis y Stamatis, 2009
Kavala/Grecia 3 1 208 274 82,3 0,3 180 Christoforidis y Stamatis, 2009
Nanjing/China 1 2 307 113 238 - 139 Liu et al., 2014
Huludao/China 3 2 5271 533 264 72,8 - Xu et al., 2013
Varias
ciudades/Australia 1 6 250 50 90 0,53 11,6 Gunawardana et al., 2015
Beijing/China 1 2 - 50,4 64,2 0,47 77,4 Tang et al., 2013
Varias
ciudades/Inglaterra 1 1 460 47.5 347 1,3 - Midlands et al., 2003
Christchurch/Nueva
Zelanda 1 6 867 172 66,3 - - Rijkenberg y Depree., 2010
Christchurch/Nueva
Zelanda 1 6 177 11,4 36,8 - - Murphyet al., 2015
Tokio/Japon 1 2 1018 100 262 0,35 - Kumar et al., 2013
Christchurch/Nueva
Zelanda 2 1 0,51 0,03 0,16 - - Wicke et al., 2012
Christchurch/Nueva
Zelanda 2 1 2,7 0,03 0,19 - - Wicke et al., 2012
Nanjing/ China 2 2 289 103 274 - 136 Wicke et al., 2012
Zhuzhou/ China 2 2 2379 956 139 41,4 125 Li et al., 2013
Varias
ciudades/Asia 2 2 798 177 185 1,8 147 Li et al., 2013
68
Localidad Uso del
sueloa
Área
continentalb
Concentración (mg/kg) Investigación, año
Zn Pb Cu Cd Cr
Varias
ciudades/Angola 2 3 317 351 42 1,2 26 Li et al., 2013
Varias
ciudades/Europa 2 1 387 803 145 0,8 128 Li et al., 2013
Beijing/ China 1 2 219 202 72 0,64 69,3 Du et al., 2013
Florida/EUA 2 5 - 27,4 - - - Roessler et al., 2015
Tongchuan/ China 2 2 141 75,6 33 - 106 lu et al., 2014
California/EUA 1 5 1,5 0,54 0,25
7,2
x10-
3
0,12 Lau y Stenstrom., 2005
California/EUA 2 5 6,3 1,7 1,6 0,02 0,34 Lau y Stenstrom., 2005
California/EUA 3 5 2,1 0,89 1,1 0,1 0,15 Lau y Stenstrom., 2005
Christchurch/Nueva
Zelanda 1 1 0,18 0,01 0,04 - - Murphy et al., 2015
Christchurch/Nueva
Zelanda 3 1 0,5 0,05 0,09 - - Murphy et al., 2015
California/EUA 2 5 66 12,5 22,7 - 2,8 Sabin et al., 2006
Grecia 2 1 - <1 9,5 - 1,1 Gantsas et al., 2011
Los Angeles/EUA 2 5 202 150 66,8 0,5 21,7 Ying et al., 2010
Mediana 250 101 66,8 0,64 73,3
Promedio 759 183 102 9 77
Desv. Est. 1521 244 103 20 66
Mínimo 0,18 0,01 0,04 0,02 0,12
Máximo 6198 956 347 72,8 196
Datos de entrada 26 28 28 17 19
Nota: a 1-Residencial; 2-Comercial; 3-Industrial. b 1-Europa; 2-Asia; 3-África; 4-América del Sur; 5-América
del Norte; 6-Oceanía
69
6.1.3. EVALUACIÓN DEL MEDIO AIRE (ÍNDICE DE CITACIÓN: 0,599-
Q2)
6.1.3.1. ANÁLISIS DEL ORIGEN DE LOS METALES PESADOS
El coeficiente de correlación lineal de Pearson fue empleado para evaluar la afinidad en el
origen de los metales pesados objeto de estudio de la presente investigación (i.e., la fuente
de contaminación). Los resultados mostraron que existió una correlación positiva de alta a
muy alta entre las concentraciones (ng/m3) de Cd y Pb, Zn y Cu, Cr y Zn y Cr y Cu (r-
Pearson: 0,82, 0,94, 0,95 y 0,98, respectivamente), lo cual sugirió la existencia de una fuente
común o dominante de estos metales en el ambiente vial (el tráfico vehicular).
Por otro lado, el coeficiente de correlación lineal entre las concentraciones de Cd y Cr, Cu y
Cd, Cu y Pb, Cr y Pb, Cd y Zn y Pb y Zn fueron 0,43; 0,42; 0,45; 0,52; 0,55 y 0,58,
respectivamente; mostrando una correlación positiva moderada (ver Tabla 14). Al respecto,
Amato et al. (2013) indicaron que además de la gran influencia del clima y la meteorología
en la concentración contaminante de ambientes viales, esta varía ampliamente de una vía a
otra por diversos factores como las condiciones del tráfico, el tipo de pavimento y las fuentes
externas. Sin embargo, estos autores indicaron que ninguno de esos factores es
suficientemente conocido para hacer una descripción confiable de la contaminación por
medio de la modelación de emisiones y, por consiguiente, para la toma de decisiones en el
manejo de la calidad del aire.
Tabla 14. Coeficientes de correlación lineal de Pearson entre concentraciones de
metales pesados en el medio aire (n = 115)
Zn Pb Cu Cd Cr
Zn 1
Pb 0,58 1
Cu 0,94 0,45 1
Cd 0,55 0,82 0,42 1
Cr 0,95 0,52 0,98 0,43 1
70
6.1.3.2. CONCENTRACIÓN DE METALES PESADOS POR USO DEL
SUELO
El Zn fue el metal más importante en el suelo de tipo residencial. La secuencia en la
concentración promedio de metales pesados cuando el medio impactado es el aire fue la
siguiente: Zn > Pb > Cu > Cr > Cd, siendo esto coherente con lo reportado por Cole et al.
(1984), quienes indicaron que Zn y Pb fueron los metales pesados predominantes en las vías.
Sin embargo, ocurrió algo diferente con el suelo comercial, el cual presentó un orden de
precedencia en las concentraciones metálicas de la siguiente manera: Zn > Cu > Cr > Pb >
Cd.
Por otro lado, en el suelo residencial, Zn, Pb, Cu y Cr fueron más importantes, contrario a lo
ocurrido en el suelo de tipo industrial con los metales Zn, Pb, Cu y Cr; los cuales presentaron
las concentraciones promedio más bajas (ver Tabla 16).
6.1.3.3. VARIABILIDAD CONTINENTAL DE LAS
CONCENTRACIONES DE METALES PESADOS
De la totalidad de artículos detectados cuyo medio impactado por metales pesados fue el aire,
se obtuvieron registros de cuatro de las seis regiones continentales analizadas en la presente
investigación (i.e. Europa, Asia, América del Sur y América del Norte). Al respecto, el
continente europeo evidenció una concentración contaminante promedio de metales de la
siguiente manera: Zn > Cu > Cr > Pb > Cd; siendo la concentración de Zn 7,5, 1,1, 153 y 5,7
veces superior a las reportadas para Pb, Cu, Cd y Cr, respectivamente. Por lo tanto, los
resultados sugirieron al Zn como el metal más abundante en ambientes viales europeos. Lo
anterior fue coherente con lo reportado por Eriksson et al. (2007), quienes indicaron que los
metales pesados más reportados por las investigaciones sobre superficies viales fueron Zn,
Pb y Cu.
Por otro lado, las regiones continentales de Asia y Norteamérica evidenciaron una
concentración contaminante promedio de metales de la siguiente manera: Zn > Pb > Cu > Cr
> Cd, siendo la concentración de Zn en Asia 2,3, 7,1, 97,2 y 7,8 veces superior a las
reportadas para Pb, Cu, Cd y Cr, respectivamente. Por su parte, la concentración de Zn en
Norteamérica fue 2,6, 2,8, 168 y 8,4 veces superior a las reportadas para Pb, Cu, Cd y Cr,
respectivamente.
71
Por otro lado, Sur América evidenció una concentración promedio de metales de la siguiente
manera: Cu > Zn > Cr > Pb > Cd, siendo la concentración de Cu 1,7, 12,1, 344 y 7,7 veces
superior a las reportadas para Pb, Cu, Cd y Cr, respectivamente.
Con respecto a la variación continental de la concentración de Cu en aire (ver Figura 18) se
evidenciaron registros promedio que fueron superiores en Europa (1046 ng/m3 color vino
tinto), con respecto a las demás regiones continentales estudiadas (América del Sur: 124
ng/m3; Asia: 81,1 ng/m3; América del Norte: 3,6 ng/m3).
Figura 18. Variación de la concentración continental promedio de Cu en aire.
Adicionalmente, se encontró que los metales pesados Zn y Cd fueron más importantes en el
continente europeo, seguido por el continente asiático, América del Sur y América del Norte,
respectivamente. En ese sentido, la variación continental de la concentración de Cd en aire
(ver Figura 19) evidenció registros promedio que fueron superiores en Europa (7,7 ng/m3
color vino tinto), con respecto a las demás regiones continentales estudiadas (Asia: 6 ng/m3;
América del Sur: 0,36 ng/m3; América del Norte: 0,06 ng/m3).
72
Figura 19. Variación de la concentración continental promedio de Cd en aire.
Por su parte, Pb registró la concentración promedio más elevada en el continente asiático, lo
cual pudo deberse a que los registros de la concentración contaminante de metales pesados
en Asia correspondieron a áreas altamente urbanizadas (p.ej. Japón, Tailandia e Indonesia).
En este sentido, los altos registros de Pb en Asia sugirieron al tráfico vehicular como fuente
común de metales pesados en ambientes viales. Al respecto, Chen et al. (2010) reportaron
que las concentraciones de Pb en suelos de borde de carretera de Beijing presentaron una
correlación positiva significativa con el tráfico vehicular. En ese sentido, la variación
continental de la concentración de Pb en aire (ver Figura 20) evidenció registros promedio
que fueron superiores en Asia (254 ng/m3 color vino tinto), con respecto a las demás regiones
continentales estudiadas (Europa: 158 ng/m3; América del Sur: 10,3 ng/m3; América del
Norte: 3,9 ng/m3). Finalmente, América del Norte reportó las concentraciones contaminantes
más bajas para Zn y Cu, y América del Sur registró los valores más bajos de la concentración
promedio para Pb y Cr.
73
Figura 20. Variación de la concentración continental promedio de Pb en aire.
Por otro lado, se debe resaltar que las concentraciones reportadas por las investigaciones
presentaron grandes variaciones para cada metal pesado cuando el medio impactado fue el
aire (Zn entre 0,01 - 6307 ng/m3; Pb entre 0,005 - 747 ng/m3; Cu entre 0,002 - 6390 ng/m3;
Cd entre 0,001 - 24 ng/m3; Cr entre 0,003 - 1304 ng/m3), sugiriendo esto que las
contribuciones e importancia de las fuentes de contaminantes variaron significativamente en
el ambiente vial (ver Tabla 15).
Finalmente, la Tabla 16 presenta la matriz con la revisión bibliográfica de las concentraciones
de metales pesados detectadas en el aire para los usos residencial, comercial e industrial y las
áreas continentales de Europa, Asia, África, América del Sur y América del Norte.
Tabla 15. Rangos de variación de las concentraciones de Pb, Cu, Cd, Cr y Zn en el
medio aire
Metal pesado Rango de la concentración
Zn Entre 0,01 - 6307 ng/m3
Pb Entre 0,005 - 747 ng/m3
Cu Entre 0,002 - 6390 ng/m3
Cd Entre 0,001 - 24 ng/m3
Cr Entre 0,003 - 1304 ng/m3
74
Tabla 16. Concentración de metales pesados (ng/m3) en el aire para diferentes usos del
suelo
Localidad Uso del
sueloa
Área
continentalb
Concentración (ng/m3) Investigación, año
Zn Pb Cu Cd Cr
Estocolmo/Suecia 2 1 29 5,3 32,6 0,11 4,2 Johansson et al., 2009
Barcelona/España 2 1 6307 453 6390 12 1304 Amato et al., 2013
Utrecht/Holanda 2 1 3442 747 2600 24 511 Amato et al., 2013
California/EUA 2 5 10,2 1,6 6,9 0,06 1,2 Affari etal., 2013
Seul/Korea 3 2 964 333 - 6,7 45,3 Lim et al., 2010
Seul/Korea 1 2 264 196 - 3,8 7,7 Lim et al., 2010
Agra/India 3 2 0,43 0,45 0,04 - 0,15 Kulshrestha et al.,
2009
Varias
ciudades/Europa 3 1 0,03 0,06 0,19 - 0,003
Kulshrestha et al.,
2009
Florida/EUA 3 5 0,01 0,005 0,002 - - Kulshrestha et al.,
2009
Rio de Janeiro/Brasil 1 4 74.5 10,2 124 0,36 16,1 da Silva et al., 2015
Incheon/Korea 1 2 0,38 0,03 0,13 0,001 0,1 Han et al., 2011
Incheon/Korea 2 2 0,25 0,02 0,13 0,001 0,07 Han et al., 2011
Thessaloniki/Grecia 3 2 99,5 20,8 46,5 5,3 14,6 Samara et al., 2015
Asia 1 2 741 606 59,3 20,9 63,7 Das et al., 2015
India 1 2 2295 250 210 10,5 118 Das et al., 2015
India 3 1 535 119 - 5 6 Das et al., 2015
Grecia 1 1 76 24,5 28,5 7,5 8,3 Das et al., 2015
Grecia 3 1 117 39 99 13 17 Das et al., 2015
China 3 2 527 135 35 3 43,5 Das et al., 2015
China 1 2 449 359 51,1 1,5 103 Das et al., 2015
75
Localidad Uso del
sueloa
Área
continentalb
Concentración (ng/m3) Investigación, año
Zn Pb Cu Cd Cr
Florida/EUA 1 5 10 5 2 - - Das et al., 2015
China 1 1 129 77 32,2 - 6 Das et al., 2015
Mediana 117 31,7 32,6 5 11,4
Promedio 762 154 511 6,7 113
Desv. Est. 1534 217 1540 7,3 302
Mínimo 0,01 0,005 0,002 0,001 0,003
Máximo 6307 747 6390 24 1304
Datos de entrada 22 22 19 17 20
Nota: a 1-Residencial; 2-Comercial; 3-Industrial. b 1-Europa; 2-Asia; 3-África; 4-América del Sur; 5-América
del Norte.
6.2. ANÁLISIS DE LA CONTAMINACIÓN SEGÚN EL TIPO DE
PAVIMENTO
A partir de los artículos seleccionados para la realización de la presente revisión
bibliográfica, se pudo identificar que el pavimento de concreto presentó el mayor índice de
citación (0,547 - Q2), seguido por el pavimento asfáltico (0,532 - Q2) y finalmente el
pavimento poroso (0,433 - Q3). Al respecto, se asumió que los aspectos más importantes
relacionados con la contaminación ambiental y los efectos sobre la salud pública causados
por el uso de pavimentos, serían evidenciados a partir de la frecuencia de citación en bases
de datos científicas. En este sentido, en el presente trabajo investigativo se estimó la
importancia de tales aspectos a través de su frecuencia de citación en artículos científicos. A
pesar de que esta suposición no es necesariamente cierta, fue usada en la presente
investigación como línea directriz.
Teniendo en cuenta lo anterior, se pudo comprobar que el tipo de pavimento que presentó
una mayor importancia respecto a la contaminación ambiental y los efectos sobre la salud
pública causados por su uso en áreas urbanas fue el de concreto (Q2), seguido por el asfáltico
(Q2) y permeable (Q3) (ver Tabla 4).
76
6.2.1. EVALUACIÓN DEL PAVIMENTO DE CONCRETO (ÍNDICE DE
CITACIÓN: 0,547-Q2)
El Zn presentó una mayor concentración promedio (µg/L) en el pavimento de concreto
permeable, presentando una carga contaminante promedio de metales pesados en la fracción
disuelta de la escorrentía vial de la siguiente manera: Zn > Cu > Cr > Pb > Cd. El Zn evidenció
en promedio registros 14,4, 5,3, 46 y 7,9 veces superiores a los reportados para Pb, Cu, Cd y
Cr, respectivamente. Lo anterior, fue coherente con lo reportado por Kumar et al. (2013),
quienes indicaron que Zn y Cu fueron los metales pesados predominantes en la escorrentía
de las vías (ver Tabla 19).
Así mismo, el pavimento de concreto impermeable presentó la siguiente secuencia en la
concentración promedio de metales en la fracción disuelta de la escorrentía vial: Cu > Pb >
Cr > Zn > Cd. Al respecto, el Cu evidenció en promedio registros 10,5, 1, 10,5 y 7 veces
superiores a los reportados para Zn, Pb Cd y Cr, respectivamente. Lo anterior, fue coherente
con lo reportado por Wicke et al. (2012), quienes indicaron que Cu y Pb fueron los metales
pesados predominantes en las vías construidas con pavimento impermeable.
Adicionalmente, a partir de los resultados obtenidos se pudo comprobar que el pavimento de
concreto permeable reportó los niveles más altos de concentración promedio en cuatro de los
cinco metales pesados analizados en el suelo, los cuales fueron Zn, Cu, Cd y Cr (ver Tablas
17 y 19). Al respecto, la Agencia de Protección Medio Ambiental de los Estados Unidos
(EPA) reconoció la aplicación de concreto permeable como mejor práctica de manejo (BMP,
por sus siglas en inglés), ya que reduce las cargas de polución que puedan entrar a ríos,
lagunas y arroyos; filtrando de manera natural el agua de lluvia (Vigil, 2012).
En este sentido, estas diferencias en el pavimento de concreto permeable pudieron deberse a
que este tipo de pavimento por sus características relacionadas con las técnicas de fabricación
e instalación hacen que acumule una mayor cantidad de sedimento vial que contiene metales
pesados en los poros. Al respecto, Amato et al. (2013) indicaron que en la carga contaminante
de ambientes viales inciden factores como el tipo de pavimento, el clima, y fuentes externas.
77
Tabla 17. Metales pesados predominantes y secuencia de la fracción disuelta de la
escorrentía vial según tipo de pavimento
Tipo de pavimento Metal predominante Secuencia de la fracción disuelta de
la escorrentía vial
Concreto permeable Zn Zn>Cu>Cr>Pb>Cd
Concreto impermeable Cu Cu>Pb>Cr>Zn>Cd
Asfáltico impermeable Zn Zn>Cu>Cr>Pb>Cd.
Asfáltico permeable Zn Zn>Cu>Cr>Pb>Cd
6.2.2. EVALUACIÓN DEL PAVIMENTO DE ASFALTO (ÍNDICE DE CITACIÓN:
0,532-Q2)
Zn fue el metal más importante en el pavimento asfáltico impermeable, presentando la
siguiente secuencia en la concentración promedio de metales pesados en la fracción disuelta
de la escorrentía vial: Zn > Cu > Cr > Pb > Cd. Al respecto, el Zn evidenció en promedio
registros 9,4, 80,5 y 387 veces superiores a los reportados para ese mismo metal en los
pavimentos de concreto permeable, asfáltico permeable y de concreto impermeable,
respectivamente.
Por su parte, el pavimento asfáltico permeable reportó la concentración promedio más baja
de Pb, con respecto a los demás tipos de pavimentos estudiados en la presente investigación.
Adicionalmente, en el pavimento asfáltico impermeable, se presentó un orden de precedencia
en las concentraciones metálicas en la fracción disuelta de la escorrentía vial de la siguiente
manera: Zn > Cu > Cr > Pb > Cd (ver Tabla 19). Lo anterior, fue coherente con lo reportado
por Legret et al. (2005) y Li et al. (2015), quienes indicaron que Zn y Cu fueron los metales
pesados predominantes en las vías.
Por otro lado, Cd y Cr fueron más importantes en el pavimento asfáltico impermeable cuando
el medio impactado fue el suelo. Al respecto, el Cd evidenció en promedio registros 14,5 y
51,4 veces superiores a los reportados para ese mismo metal en los pavimentos asfáltico
permeable y de concreto permeable, respectivamente.
78
Así mismo, Cr evidenció en promedio registros que fueron entre 1 y 1,7 veces superiores a
los reportados para ese mismo metal en los pavimentos asfáltico permeable y de concreto
permeable, respectivamente.
Por otro lado Pb, Cd y Cu fueron más importantes en la fracción disuelta de la escorrentía
vial en el pavimento asfáltico impermeable, seguidos en orden de importancia por el
pavimento de concreto impermeable, de concreto permeable y asfáltico permeable,
respectivamente.
Finalmente, los resultados mostraron que Cr evidenció en promedio registros de
concentración promedio en la fracción disuelta de la escorrentía vial que fueron entre 6,6,
22,6 y 23 veces superiores a los reportados para ese mismo metal en los pavimentos de
concreto permeable, de concreto impermeable y asfáltico permeable, respectivamente.
6.2.3. EVALUACIÓN DEL PAVIMENTO PERMEABLE (ÍNDICE DE CITACIÓN:
0,433-Q3)
Los artículos detectados relacionados con la contaminación por metales pesados en el suelo
evidenciaron que Zn y Cu fueron más importantes en el tipo de pavimento asfáltico
permeable (ver Tabla 18), seguidos en orden de importancia por el pavimento asfáltico
impermeable y de concreto impermeable, respectivamente. Al respecto, Zn evidenció en
promedio registros que fueron entre 4,1 y 5,2 veces superiores a los reportados para ese
mismo metal en los pavimentos asfáltico impermeable y de concreto permeable,
respectivamente (ver Tabla 19).
Por último, el pavimento asfáltico permeable presentó la siguiente secuencia en la
concentración promedio de metales pesados en la fracción disuelta de la escorrentía vial: Zn
> Cu > Cr > Pb > Cd. Al respecto, el Zn evidenció en promedio registros 9,7, 2, 53,4 y 3,3
veces superiores a los reportados para Pb, Cu, Cd y Cr, respectivamente. Lo anterior, fue
coherente con lo reportado por Legret et al. (1999), quienes indicaron que Zn y Cu fueron
los metales pesados predominantes en las vías
79
Tabla 18. Metales pesados predominantes y secuencia de la fracción sólida de la
escorrentía vial según tipo de pavimento
Tipo de pavimento Metal predominante Secuencia de la fracción sólida de la
escorrentía vial
Concreto permeable Zn Zn>Cu>Cr>Pb>Cd
Asfáltico permeable Zn Zn>Cu>Cr>Pb>Cd.
Finalmente, la Tabla 19 presenta la matriz con la revisión bibliográfica de las concentraciones
de metales pesados detectadas en el agua y suelo para los usos residencial, comercial e
industrial, las áreas continentales de Europa, Asia, África, América del Sur, América del
Norte y Oceanía en los tipos de pavimento asfáltico permeable, asfáltico impermeable, de
concreto permeable y de concreto impermeable.
78
Tabla 19. Concentración de metales pesados en los medios agua y suelo para diferentes usos de suelo y tipos de pavimentos
Localidad Uso del
sueloa
Área
continentalb
Concentración Tipo de
Pavimentoc
Medio
impactadod Investigación, año
Zn Pb Cu Cd Cr
Berlín/Alemania 1 1 240 - 156 1,4 - 1 1 Kluge et al., 2014
Renton/EUA 1 5 8,2 - 0,89 - - 1 1 Brattebo y Booth.,
2003
Renton/EUA 1 5 13,2 - - - - 1 1 Brattebo y Booth.,
2003
Renton/EUA 1 5 7,7 - 1,3 - - 1 1 Brattebo y Booth.,
2003
Renton/EUA 1 5 6,8 - 0,86 - - 1 1 Brattebo y Booth.,
2003
Renton/EUA 1 5 21,6 - 7,98 - - 1 1 Brattebo y Booth.,
2003
Munich/Alemania 1 1 933 37,2 194 - - 3 1 Hilliges et al., 2013
Central Scotland/Reino
Unido 1 1 7000 1180 1100 12 190 2 1 Newman et al., 2013
Nantes/Francia 1 1 228 40 30 0,88 - 2 1 Pagotto et al., 2000
Nantes/Francia 1 1 77 8,7 20 0,28 - 1 1 Pagotto et al., 2000
Varias ciudades/EUA 1 5 11,2 1 1 - - 3 1 Page et al., 2015
79
Localidad Uso del
sueloa
Área
continentalb Concentración (µg/l)
Tipo de
Pavimentoc
Medio
impactadod Investigación, año
Zn Pb Cu Cd Cr
Caroline County,
Maryland/EUA 1 5 - - - - 49,5 3 1 Cetin et al., 2012
Mandi Gobindgarh
(Punjab)/India 1 2 170 78 27 6,7 108 3 1 Kaur et al., 2013
Linnéaholm/Estocolmo 3 1 200 8 37,5 0,05 8,5 3 1 Karlsson et al., 2010
Guangdong/China 1 2 10 100 105 10 15 4 1 Zhan y Poon., 2015
Cincinnati/EUA 1 5 1,3 0,25 0,84 0,97 0,45 1 1 Sansalone et al.,
1996
Xi’an/China 3 2 118 7,95 51,6 0,95 29 1 1 Jiang et al., 2015
Chenoan/ Korea 1 2 400 170 160 130 160 2 1 Maniquiz et al.,
2014
Chenoan/ Korea 1 2 680 300 530 430 560 2 1 Maniquiz et al.,
2014
Ontario/ Canadá 1 5 85 3,2 16 - - 1 1 Drake et al., 2014
Ontario/ Canadá 1 5 19 5,2 6,3 - - 1 1 Drake et al., 2014
Ontario/ Canadá 1 5 14 3,7 5,8 - - 1 1 Drake et al., 2014
Ontario/ Canadá 1 5 13 5,7 9,4 - - 1 1 Drake et al., 2014
Shanghai/ China 1 2 696 58 - 46,5 381 2 1 Yu et al.,2012
80
Localidad Uso del
sueloa
Área
continentalb Concentración (µg/l)
Tipo de
Pavimentoc
Medio
impactadod Investigación, año
Zn Pb Cu Cd Cr
Hubei Wuhan/ China 1 2 11824 126 958 194 722 2 1 Yu et al.,2012
Hubei Wuhan/ China 1 2 13588 122 6210 216 692 2 1 Yu et al.,2012
Estocolmo/Suecia 1 1 150 3,6 78 0,23 4 2 1 Xue et al., 2008
Estocolmo/Suecia 1 1 275 30 185 0,65 7 2 1 Xue et al., 2008
Italia 1 1 220 10 10 20 40 3 1 Passeto, 2000
Munich/Alemania 1 1 933 37,2 194 - - 3 1 Helmreich et al.,
2012
Nanjing/China 1 2 307 113 238 - 139 1 2 Liu et al., 2012
Christchurch/Nueva
Zelanda 1 6 177
11,4
2 36,8 - - 4 2 Wicke et al., 2012
Tokio/Japon 1 2 1018 100 262 0,35 - 4 2 Kumar et al., 2013
Christchurch/Nueva
Zelanda 1 1 2,7 0,03 0,19 - - 2 2 Wicke et al., 2012
Nanjing/China 1 2 289 103 274 - 136 2 2 Liu et al., 2014
California/EUA 1 5 1,5 0,54 0,25 0,07 0,12 4 2 Hussain et al., 2015
California/EUA 1 5 6,3 1,7 1,6 0,02 0,34 4 2 Hussain et al., 2015
California/EUA 1 5 2,1 0,89 1,1 0,1 0,15 4 2 Hussain et al., 2015
81
Localidad Uso del
sueloa
Área
continentalb Concentración (µg/l)
Tipo de
Pavimentoc
Medio
impactadod Investigación, año
Zn Pb Cu Cd Cr
Christchurch/Nueva
Zelanda 1 1 0,18 0,01 0,04 - - 4 2 Murphy et al., 2015
Christchurch/Nueva
Zelanda 1 1 0,5 0,05 0,09 - - 4 2 Murphy et al., 2015
California/EUA 1 5 66 12,5 22,7 - 2,8 2 2 Sabin et al., 2006
Los Ángeles/EUA 1 5 202 150 66,8 0,5 21,7 3 2 Sansalone et al.,
2013
Berlín/Alemania 1 1 277 245 74 3,3 25,4 1 2 Kluge et al., 2014
París/Francia 1 1 4023 1504 - 3,1 - 1 2 Zhang et al., 2016
Oakland/EUA 1 5 - 181 - - - 3 2 McClintock, 2015
Riga/Letonia 1 1 109 51,1 18,9 0,2 8,3 3 2 Cekstere et al., 2013
Bahía Blanca/Argentina 1 4 49,5 7 25,8 0,4 16,6 2 2 Del Mastro et al.,
2014
Central Scotland/Reino
Unido 1 1 194 44 43 18 25 3 2 Newman et al., 2013
Rezé/Francia 1 1 383 190 46 0,3 - 2 2 Legret et al., 1996
Maha
Sarakham/Tailandia 1 2 46,3 4,6 9,4 0,2 - 2 2 Ma et al., 2012
Romorantin/Francia 1 1 60 5 15 0,13 42 1 2 Legret et al., 2005
82
Localidad Uso del
sueloa
Área
continentalb Concentración (µg/l)
Tipo de
Pavimentoc
Medio
impactadod Investigación, año
Zn Pb Cu Cd Cr
Nantes/Francia 1 1 - 17 629 - 13 1 2 Legret et al., 2005
Medio impactado Agua
Mediana 150 30 30 6,7 49,5
Promedio 1308 101 374 63 198
Desv. Est. 3417 246 1199 118 261
Mínimo 1,3 0,25 0,84 0,05 0,45
Máximo 13588 1180 6210 430 722
Datos de entrada 29 23 27 17 15
Medio impactado Suelo
Mediana 87,5 14,7 24,2 0,3 16,6
Promedio 361 125 88,2 2 33,1
Desv. Est. 893 317 155 4,9 47,9
Mínimo 0,18 0,01 0,04 0,02 0,12
Máximo 4023 1504 629 18 139
Datos de entrada 20 22 20 13 13
Nota: a 1-Residencial; 2-Comercial; 3-Industrial. b 1-Europa; 2-Asia; 3-África; 4-América del Sur; 5-América del Norte; 6-Oceanía. c 1-Pavimento
asfáltico permeable; 2-Pavimento asfáltico impermeable; 3-Pavimento de concreto permeable; 4-Pavimento de concreto impermeable. d 1-Agua (µg/l);
2-Suelo (mg/kg).
83
7. CONCLUSIONES
7.1. MEDIO AGUA
A partir de los artículos seleccionados para la realización de la presente revisión
bibliográfica, se pudo evidenciar que el medio agua presentó el mayor índice de
citación (0,844 - Q1), seguido por el medio suelo (0,621 - Q2) y, finalmente, el medio
aire (0,599 - Q2). Por lo tanto, los resultados sugirieron al medio agua como el de
mayor importancia para las investigaciones, seguido por el suelo y el aire,
respectivamente.
Teniendo en cuenta los resultados de los análisis de correlación lineal de Pearson
entre las concentraciones contaminantes de metales pesados en el medio agua (r >
0,68), se sugirió al tráfico vehicular como fuente común de metales pesados en
ambientes viales, teniendo además incidencia factores como el clima, la
meteorología, el tipo de pavimento y fuentes externas.
Con respecto a la variabilidad continental de las concentraciones de metales pesados
en el medio agua reportadas por las investigaciones, se evidenció que Pb y Cu en
América del Sur registraron magnitudes promedios de 250 y 100 µg/L,
respectivamente; superando los límites máximos admisibles para Pb establecidos por
la Resolución 2115 de 2007 de Colombia (10 µg/L) y las Normas de calidad y límites
permisibles de agua potable de Argentina (50 µg/L). Por el contrario, la concentración
promedio de Cu en Sur América (100 µg/L) estuvo por debajo de los límites máximos
admisibles establecidos por la Resolución 2115 de 2007 de Colombia (1000 µg/L), y
las Normas de calidad y límites permisibles de agua potable de Argentina (1000
µg/L).
Cuando el medio impactado fue el agua, Asia reportó los niveles más altos de
concentración promedio en cuatro de los cinco metales pesados analizados en la
presente investigación (Zn 3436 µg/L; Cu 1149 µg/L; Cd 146 µg/L; Cr 333 µg/L).
84
Europa registró concentraciones (µg/L) promedio de Zn, Cu y Cr que fueron entre
2,4 y 37,9 veces más elevadas que las registradas en América del Sur; sin embargo,
las concentraciones promedio de esos mismos metales en Asia fueron entre 4,2 y 7,2
veces más altas que las que se registraron en el continente Europeo. Estas diferencias
pudieron deberse a que los registros de la concentración contaminante de metales
pesados en Asia correspondieron a áreas altamente urbanizadas de China (p.ej.
Shanghai, Guangdong y Xi´an).
Con respecto a la concentración contaminante de Pb, se presentó un aumento en la
concentración a lo largo del tiempo (Pb = 2E - 92e0,1067x); sin embargo, existieron
registros que evidenciaron una amplia variabilidad en las concentraciones reportadas
(entre 1 – 1180 µg/L)
El Pb fue el metal más abundante en el suelo de uso residencial (127 µg/L), seguido
por el suelo industrial (82,5 µg/L) y comercial (65,2 µg/L), respectivamente. Al
respecto, según la Organización Mundial de la Salud (OMS) no existen niveles de
exposición al Pb que puedan considerarse seguros, siendo los niños especialmente
vulnerables a los efectos tóxicos de este metal, afectando particularmente el
desarrollo del cerebro y el sistema nervioso.
7.2. MEDIO SUELO – SEDIMENTO VIAL
Teniendo en cuenta los resultados de los análisis de correlación lineal de Pearson
entre las concentraciones de metales pesados en el medio suelo (r-Pearson entre 0,05
– 0,66), se sugirió la existencia de diversas fuentes de contaminación de metales
pesados en el ambiente vial.
Con respecto a la concentración contaminante de Pb en el suelo, se presentó una
disminución en la concentración contaminante a lo largo del tiempo (Pb = 2E-
06e0,0089x). Al respecto, cabe resaltar que las emisiones atmosféricas provenientes de
los escapes de los vehículos han contribuido históricamente con gran parte del Pb en
85
la escorrentía superficial urbana; sin embargo, la disminución de los niveles de Pb en
la gasolina han provocado la reducción de su concentración en una proporción de 1 a
10 con respecto a los niveles reportados a comienzos de la década de los setentas.
Cuando el medio impactado fue el suelo, Zn, Pb, Cu, Cd y Cr fueron más abundantes
en el suelo de uso comercial (Zn: 527 mg/kg; Pb: 257 mg/kg; Cu: 196 mg/kg; Cd 4,8
mg/kg; Cr 100 mg/kg). Por su parte, los metales Pb, Cu y Cr ocuparon el segundo
lugar en orden de importancia en el suelo de uso industrial (Pb: 253 mg/kg; Cu: 105
mg/kg; Cr: 70,7 mg/kg), seguido por el suelo residencial (Pb: 188 mg/kg; Cu: 52,9
mg/kg; Cr: 46,3 mg/kg), respectivamente.
Cuando el medio impactado fue el suelo, Asia reportó los niveles más altos de
concentración promedio en cuatro de los cinco metales pesados analizados en la
presente investigación (Pb 268 mg/kg; Cu 124 mg/kg; Cd 2,9 mg/kg; Cr 95,1 mg/kg).
Por su parte, América del Sur reportó los niveles más altos de concentración promedio
en Zn (400 mg/kg).
Pb y Zn en Europa registraron concentraciones promedio de 222 y 546 mg/Kg,
respectivamente; superando los límites máximos admisibles para Pb y Zn
establecidos por la norma de Regulación y control de contaminación del suelo de
Turquía (TSPCR) (150 mg/Kg para el Pb y 50 mg/Kg para el Zn), y la norma de
concentración de metales pesados en suelo urbano del Ministerio de Ambiente
Italiano (100 mg/Kg para el Pb y 150 mg/Kg para el Zn).
Con respecto a la contaminación por metales pesados detectada en la fracción sólida
del sedimento viario, Pb, Cu y Cr fueron los metales más abundantes en el suelo de
uso comercial (255 mg/kg; 168 mg/kg y 113 mg/kg, respectivamente). Por su parte,
el suelo de uso industrial reportó los niveles más altos de concentración promedio en
Zn y Cd (2336 mg/kg y 25,6 mg/kg, respectivamente). Finalmente, el uso de suelo
residencial reportó los niveles más bajos de concentración promedio en cuatro de los
cinco metales pesados analizados (Zn: 357 mg/kg; Pb: 100 mg/kg; Cu: 118 mg/kg;
Cd: 0,58 mg/kg).
86
Con respecto a la contaminación por metales pesados detectada en la fracción sólida
del sedimento viario, Zn, Cu y Cd fueron más importantes en el continente asiático
(Zn: 1231 mg/kg, Cu: 168 mg/kg y Cd: 17,1 mg/kg), con respecto a las otras regiones
continentales estudiadas. Por su parte, Cr fue más importante en Europa (114 mg/kg)
con respecto a las demás regiones continentales estudiadas. Así mismo, en África Pb
fue más importante (351 mg/kg) con respecto a las otras regiones continentales
estudiadas. Finalmente, América del Norte presentó las concentraciones más bajas de
los cinco contaminantes estudiados (Zn: 55,6 mg/kg; Pb: 32,2 mg/kg; Cu: 18,5
mg/kg; Cd: 0,21 mg/kg, Cr: 5 mg/kg), con respecto de las cinco regiones
continentales analizadas.
7.3. MEDIO AIRE
Teniendo en cuenta los resultados de los análisis de correlación lineal de Pearson
entre las concentraciones de metales pesados en el medio aire (r-Pearson entre 0,43
– 0,98), se sugirió al tráfico vehicular como fuente común de metales pesados en
ambientes viales.
Cuando el medio impactado fue el aire, el suelo comercial reportó los niveles más
altos de concentración promedio (Zn 1958 ng/m3; Pb 241 ng/m3; Cu 1806 ng/m3; Cd
7,2 ng/m3; Cr 364 ng/m3) en los cinco metales pesados analizados en la presente
investigación, los cuales fueron Zn, Pb, Cu, Cd y Cr.
La secuencia en la concentración promedio de metales pesados en el suelo residencial
cuando el medio impactado es el aire fue la siguiente: Zn > Pb > Cu > Cr > Cd (Zn:
548 ng/m3; Pb: 181 ng/m3; Cu: 67,9 ng/m3; Cr: 45,3 ng/m3; Cd: 6,4 ng/m3). Sin
embargo, ocurrió algo diferente con el suelo comercial, el cual presentó un orden de
precedencia en las concentraciones metálicas de la siguiente manera: Zn > Cu > Cr >
Pb > Cd (Zn: 1958 ng/m3; Cu: 1806 ng/m3; Cr: 364 ng/m3; Pb: 241 ng/m3; Cd: 7,2
ng/m3).
87
El suelo industrial reportó las concentraciones contaminantes más bajas (Zn 280
ng/m3; Pb 80,9 ng/m3; Cu 30,1 ng/m3; Cr 18,1 ng/m3), en cuatro de los cinco metales
pesados analizados; siendo Cd el metal pesado que reportó la mayor concentración
promedio (6,6 ng/m3). Al respecto, Cd también reportó la concentración
contaminante más elevada asociada con el sedimento vial en el suelo industrial (25,6
mg/kg), en comparación con los usos del suelo comercial (6,8 mg/kg) y residencial
(0,58 mg/kg), los cuales ocuparon el segundo y tercer lugar, respectivamente.
Con respecto a la concentración contaminante de Cd, se presentó un aumento en la
concentración contaminante a lo largo del tiempo (Cd= 0,6614x -1323,7),
evidenciando además registros que indicaron una amplia variabilidad en las
concentraciones reportadas (entre 0,001 - 24 ng/m3).
Europa reportó los niveles más altos de concentración promedio en cuatro de los cinco
metales pesados analizados en la presente investigación (Zn: 1329 ng/m3; Cu: 1312
ng/m3; Cd: 10,3 ng/m3; Cr: 232 ng/m3). Por su parte, Asia reportó los niveles más
altos de concentración promedio en Pb (190 ng/m3).
7.4. TIPO DE PAVIMENTO
A partir de los artículos seleccionados para la realización de la presente revisión
bibliográfica, se pudo identificar que el pavimento de concreto presentó el mayor
índice de citación (0,547 - Q2), seguido por el pavimento asfáltico (0,532 - Q2) y
finalmente el pavimento poroso (0,433 - Q3). Por lo tanto, los resultados sugirieron
al tipo de pavimento de concreto como el de mayor importancia para las
investigaciones, seguido por el asfáltico y el permeable, respectivamente.
El Zn fue el contaminante predominante en la fracción disuelta de la escorrentía vial
en los tipos de pavimento de concreto permeable (411 µg/L), asfáltico impermeable
(3871 µg/L) y asfáltico permeable (48,1 µg/L). Por su parte, en el pavimento de
88
concreto impermeable Cu reportó los niveles más altos de concentración promedio
(105 µg/L).
El pavimento de asfáltico impermeable reportó los niveles más altos de concentración
promedio en los cinco metales pesados analizados en la presente investigación en la
fracción disuelta de la escorrentía vial (Zn: 3871 µg/L; Pb: 225 µg/L; Cu: 1156 µg/L;
Cd: 114 µg/L; Cr: 339 µg/L). Por su parte, el pavimento asfáltico permeable reportó
la concentración promedio más baja de Pb en la fracción disuelta de la escorrentía
vial (4,9 µg/L).
Cuando el medio impactado fue el suelo, el pavimento asfáltico permeable reportó
los niveles más altos de concentración promedio en cuatro de los cinco metales
pesados analizados en la presente investigación (Zn: 1167 mg/kg; Pb: 377 mg/kg; Cu:
239 mg/kg; Cr: 54,8 mg/kg). Por su parte, el pavimento de concreto impermeable
reportó la concentración promedio más baja de Pb cuando el medio impactado fuel el
suelo (16,4 mg/kg).
En las vías construidas con pavimento asfáltico permeable en la región continental de
Norteamérica el metal pesado predominante en la fracción disuelta de la escorrentía
vial fue el Zn (19 µg/L), seguido por el Cu (5,5 µg/L), Pb (3,6 µg/L), Cd (0,97 µg/L)
y Cr (0,45 µg/L), respectivamente.
La presente investigación permite profundizar el conocimiento que se tiene respecto
a la contaminación ambiental causada por el uso de pavimentos en áreas urbanas del
mundo, especialmente con respecto al comportamiento de los metales pesados en el
suelo, agua, aire y sedimento vial. Adicionalmente, esta investigación es útil para las
agencias privadas y entidades públicas cuya misión se orienta al monitoreo y control
de la calidad del agua, aire y suelo, y al diseño e implementación de sistemas para la
limpieza del ambiente y aquellas relacionadas con la salud pública.
8. RECOMENDACIONES
89
Se recomienda utilizar la información contenida en la presente revisión bibliográfica
como insumo para la elaboración de futuros estudios orientados a aumentar los
conocimientos que se tienen acerca de la contaminación ambiental causada por el uso
de pavimentos en áreas urbanas, para de esta manera poder generar medidas de
prevención y control de la contaminación; logrando con esto una reducción de la
afectación sobre los ecosistemas en sus componentes biótico y abiótico, y la salud
pública.
Se recomienda la implementación de mecanismos de recolección del sedimento vial
a partir de técnicas como la aspiración mecánica o el barrido, con el fin de evitar el
aporte de cargas contaminantes que pueden contener metales pesados sobre los
cuerpos de agua receptores y los suelos. Adicionalmente, con esta medida se reducirá
el deterioro sobre la salud pública, causado por la inhalación de sedimentos
depositados sobre las vías, los cuales son re-suspendidos por el viento y la turbulencia
que causa el tráfico vehicular.
Se recomienda la formulación e implementación de proyectos orientados a realizar
un manejo integrado de afluentes urbanos, los cuales deben ser considerados como
fuentes difusas de contaminación de los cuerpos de agua receptores; para de esta
manera poder lograr una correcta disposición final de tales afluentes, en función de
las características de peligrosidad del material para los ecosistemas en sus
componentes biótico y abiótico, y la salud humana.
Se recomienda la formulación e implementación de medidas de control de las
emisiones contaminantes de fuentes fijas y móviles, las cuales pueden contener
metales pesados. Los proyectos que incluyan tales medidas de control deberán incluir
además otra serie de criterios ambientales que constituyan directrices para la
planificación ambiental urbana del país, que es inadecuada; lo cual puede
comprobarse por los impactos sobre la salud pública y los ecosistemas urbanos.
Se recomienda que las autoridades ambientales generen medidas más estrictas que
regulen la contaminación por metales pesados en el agua, aire y suelo, ajustando los
niveles a los que la Organización Mundial de la Salud (OMS) y la Agencia de
Protección Medioambiental de los Estados Unidos (EPA) indican como no peligrosos
para la salud humana y los ecosistemas en sus componentes biótico y abiótico.
90
Se recomienda complementar este tipo de investigaciones con otras relacionadas con
el campo de la medicina, con el objetivo de determinar concretamente los impactos
causados sobre la salud por la contaminación por metales pesados y de esta manera
poder generar medidas de prevención en salud que reduzcan los impactos que sobre
este aspecto recaen en la población en general.
Se recomienda alertar a las autoridades ambientales y de salud acerca de la
importancia de conocer la composición química de las partículas que se encuentran
presentes en el aire, pues esto permite determinar el efecto potencial que sobre la
salud humana pueden causar las sustancias tóxicas adheridas al material particulado,
cuyo tamaño de partícula es muy pequeño.
Se recomienda la utilización de pavimentos fabricados a partir de mezclas asfálticas
tibias por generar un menor impacto ambiental, debido a que no emiten sus
componentes volátiles a la atmósfera. Adicionalmente, los pavimentos asfálticos
presentan otras ventajas como: 1) costo de construcción menor comparado con el
pavimento rígido; 2) por su color oscuro evita accidentes causados por reflejos y
deslumbramientos; 3) es totalmente reciclable; 4) restaurar una vía en concreto
hidráulico puede tardar días, mientras que restaurar una vía en concreto asfáltico tarda
apenas unas pocas horas; 5) la contaminación auditiva generada por el paso de un
vehículo sobre una superficie de concreto asfáltico es nueve decibeles menor, en
comparación con el paso del vehículo por una superficie de concreto hidráulico, lo
que en volumen equivale a cuatro veces menos ruido; 6) el pavimento asfáltico ofrece
suavidad en el rodamiento, lo cual permite ahorrar hasta un 4,5% en el consumo de
combustible.
88
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93
ANEXOS
94
95
Anexo 1. Matriz de proximidades del Dendrograma para las variables analizadas en la revisión bibliográfica
Caso Entrada de archivo matricial
¿En qué año
fue
desarrollado
el estudio?
¿En qué
área
continental
se
desarrolló
el estudio?
¿Cuál es
el uso del
suelo
propio del
lugar
donde se
desarrolló
el estudio?
¿Cuál es la
concentración
de Zinc
detectada en
el estudio
¿Cuál es la
concentración
de Plomo
detectada en
el estudio
¿Cuál es la
concentración
de Cobre
detectada en
el estudio
¿Cuál es la
concentración
de Cadmio
detectada en
el estudio
¿Cuál es la
concentración
de Cromo
detectada en
el estudio
¿Cuál fue
el medio
que resultó
impactado?
¿Cuál es
el tipo de
pavimento
presente
en el lugar
de estudio
¿En qué año
fue
desarrollado el
estudio?
0 64324753 64344832 64467041 64485110 64482501 64451540 64485587 64356819 64296692
¿En qué área
continental se
desarrolló el
estudio?
64324753 0 43 143 143 142 131 152 26 33
¿Cuál es el uso
del suelo
propio del
lugar donde se
desarrolló el
estudio?
64344832 43 0 82,1 90,7 86,6 82,5 95 29 38
¿Cuál es la
concentración
de Zinc
detectada en el
estudio?
64467041 143 82,1 0 14,2 9,7 38,3 9,1 90,4 152
¿Cuál es la
concentración
de Plomo
detectada en el
estudio?
64485110 143 90,7 14,2 0 731 32,8 10,3 86,3 154
95
¿Cuál es la
concentración
de Cobre
detectada en el
estudio?
64482501 142 86,6 9,7 731 0 29,8 6,4 87,4 153
¿Cuál es la
concentración
de Cadmio
detectada en el
estudio?
64451540 131 82,5 38,3 32,8 29,8 0 24,7 74 143
¿Cuál es la
concentración
de Cromo
detectada en el
estudio?
64485587 152 95 9,1 10,3 6,4 24,7 0 103 171
¿Cuál fue el
medio que
resultó
impactado?
64356819 26 29 90,4 86,3 87,4 74,1 103 0 35
¿Cuál es el tipo
de pavimento
presente en el
lugar de
estudio?
64296692 33 38 152 154 1563 143 171 35 0
