Fluoruro de Hidrógeno (HF)

No existen ejemplos documentados de HF volcánico gasificado en concentraciones altas en locaciones donde pudiera producir un efecto adverso sobre la salud humana. Aún así, durante una explosión eruptiva HF y fluoruro pueden condensarse en partículas de cenizas y tefra en la fumarola, formando una capa exterior de fluorine absorbida en partículas. Partículas más pequeñas tienen una superficie más amplia de manera que pueden absorber más fluoruro por unidad de masa que llas partículas grandes (Okarsson, 1980). Estas pequeñas partículas transportadas más lejos de la fuente volcánica, de manera que su mayor capacidad generadora de venenos se extiende considerablemente más allá de la fuente volcánica. Ya que el fluoruro es altamente soluble en agua, rápidamente se introduce en las corrientes de agua si la ceniza encuentra suelo húmedo o lluvia (Gregory, 1996).Para referirnos a este peligro adicional particular, los lineamientos de niveles de fluoruro para el agua potable se presentan aquí, así como los de HF atmosférico.

Propiedades

Efectos a la exposición

Lineamientos existentes

Efectos sobre animals de pastoreo

Ejemplos volcánicos e incidentes

Referencias

 


Propiedades

El hidrógeno de fluoruro (HF) es un gas incoloro con un olor fuertemente irritante.Es soluble al agua en todas las proporciones (Gangolli, 1999) y no es inflamable. Tiene un sabor ácido y reacciona a la humedad del aire formando una neblina. El gas es 30% menos denso que el aire [0.82 g L?¹ a 25°C y 1 atm (Lide, 2003)]. Las concentraciones típicas de HF en fumarolas volcánicas diluidas son de <1 ppm, y en nivel de la base troposférica es muy bajo (Briblecombe, 1996; Oppenheimer et al., 1998).


Efectos a la exposición

La absorción de fluoruro por exposición es principalmente a través del tracto respiratorio. Su alta solubilidad en agua hace que la absorción por la nariz y tracto respiratorio superior sea rápido. Los vapores del hidrógeno de fluoruro son irritantes severos para los ojos, membranas mucosas y sistema respiratorio superior y la inhalación puede producir úlceras en el tracto respiratorio superior. Las exposiciones de corta duración causan irritación extrema y quemaduras en la piel y membranas mucosas. Exposiciones frecuentes o prolongadas a bajas concentraciones, pueden causar cambios en los huesos así como  irritación crónica en la nariz, garganta y pulmones (NIOSH, 1981). En la siguiente tabla se describen los umbrales de concentración que afectan la salud:

Efectos a la salud por exposición respiratoria
de gas hidrógeno de fluoruro

(Baxter, 2000; NIOSH, 1981; Sax y Lewis, 1989)

Límites de
exposición (ppm)
  Efectos sobre la Salud
<3 Irritación de nariz y ojos
3< Síntomas respiratorios y oculares pronunciados, incluyendo ardor de garganta y tos después de 1 hora
30 Los síntomas respiratorios empeoran. Pueden ser tolerados durante varios minutos
50-250 Peligroso aún durante una breve exposición
120 Máxima concentración en el aire puede ser tolerada por un minuto.
Comezón sobre la piel, conjuntivitis e irritación del tracto respiratorio.

Depósitos de HF volcánico en el agua potable constituyen una seria amenaza de fluorosis . Los umbrales de concentración de fluoruro en agua se describen en la tabla que sigue:

Efectos sobre la salud por ingestión de fluoruro en agua potable
(siguiendo a Kaminsky et al., 1990)

Concentración
(mg L-1)
Efectos sobre la salud Población afectada (%)
1 Fluorosis dental 1-2
2 Fluorosis dental 10
2.4-4.1 Fluorosis dental 33
8 Osteosclerosis (en rayos X) -
>10 Fluorosis en esqueleto -


Lineamientos existentes

Solamente existen lineamientos ocupacionales para exposición al gas HF. Los depósitos de cenizas y tefra y la subsecuente introducción de fluoruro en la provisión de agua constituyen un gran peligro (ver siguiente tabla). La aplicación de los valores indicados en el agua potable fluorada deben tomar en cuanta las condiciones climáticas locales y cualquier incremento consecuente de los niveles en el agua de consumo.

 

Lineamientos ocupacionales para gas HF

Pais/
Institución
Nivel
(ppm)
Nivel
(µg m-3)
Tiempo promedio Tipo de linea-
miento
Fecha de implemen-
tación
Ley de soporte Notas Ref.
UE - 2500 8 horas TWA Límite de exposición ocupacional (OEL)   Recomen- daciones adoptadas   a
1 830 STEL OEL   Recomen- daciones adoptadas   a
Reino Unido 3 2500 15 min MEL   New, IOELV   b
1.8 1500 8 horas TWA MEL   New, IOELV   b
EEUU 6 5000 15 min techo REL 2003 NIOSH   c
3 2500 8 horas TWA PEL   regulación OSHA (Standards - 29 CFR) 1 d
3 2500 10 horas TWA REL 2003 NIOSH   c
2   10 min ERPG-1 1999 Guía para Plan de respuesta a Emergencias   e
50   10 min ERPG-2 1999 Guía para Plan de respuesta a Emergencias   e
170   10 min ERPG-3 1999 Guía para Plan de respuesta a Emergencias   e
2   1 hora ERPG-1 1997 Guía para Plan de respuesta a Emergencias   e
20   1 hora ERPG-2 1997 Guía para Plan de respuesta a Emergencias   e
50   1 hora ERPG-3 1997 Guía para Plan de respuesta a Emergencias   e
  1. ppm por volumen a 25° y 760 torr.
  2. <
  1. http://europa.eu.int/comm/employment_social/health_safety/docs/oels_en.pdf
  2. HSE, 2002. Occupational Exposure Limits 2002. HSE Books, Sudbury.
  3. NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards (NPG). http://www.cdc.gov/niosh/npg/npg.html
  4. OSHA Standards Website
  5. AIHA Emergency Response Planning Guidelines Committee, 2002. Emergency Response Planning Guidelines 2002 Complete Set, American Industrial Hygiene Association, Fairfax.

 

Niveles de tolerancia  de fluoruro en el agua potable

País/Institu-
ción
Nivel
(mg L?¹)
Fecha de implenta-
ción
Ley relevante Notas Ref.
Reino Unido 1.5 2000 Regulaciones para suministro de agua (calidad del agua) SI N° 3184   a
WHO 1.5 1984   1 b
EEUU 4 2004 EPA 822-R-04-005 2 c
  1. Basado en el consumo de 2 litros de agua por día. Mayores concentraciones pueden elevar la fluorosis dental en algunos niños
  2. Este es el nivel máximo de contaminación y esta actualmente en revisión. La regulación secundaria no obligatoria de agua potable para la prevención de efectos cosméticos o estéticos es de 2 mg L?¹.
  1. http://www.dwi.gov.uk/regs/si3184/3184.htm
  2. WHO, 2004. Guidelines for drinking-water quality, 3rd edn. World Health Organisation. Geneva, and http://www.who.int/water_sanitation_health/dwq/gdwq3/en/
  3. EPA 2004 Edition of the drinking water standards and health advisories, http://www.epa.gov/waterscience/drinking/


Efectos sobre animals de pastoreo

Es frecuente que ocurra envenenamiento en ovejas donde el contenido de fluoruro  en pastos secos excede 250 ppm. La situación más peligrosa para los animales de pastoreo está generalmente a una distancia del volcán en erupción donde la capa de cenizas y tefra es tan delgada que no se puede diferenciar del pasto. El envenenamiento puede ocurrir en regiones donde se ha depositado sólo 0.5 mm de cenizas o tefra . El envenenamiento agudo puede  venir acompañado de depresión, salivación, pérdida de apetito y de coordinación, respiración anormal, secreciones nasales, ataques convulsivos, edema pulmonar, daño renal o hepático, ceguera, coma y muerte (O’Hara et al., 1982).


Ejemplos volcánicos e incidentes

Las mediciones de flujos de HF son mucho más comunes que las de concentraciones y no hemos podido encontrar reportes confirmando los impactos directos de altas concentraciones de HF gaseoso en personas. En general, parece que niveles primarios de HF volcánico en volcanes con fugas de gases son raramente peligrosos, aunque la contaminación del agua potable y de los suelos por fluoruro como efecto secundario, ha sido documentada.

  • Popocatepetl, México: Concentraciones de HF cerca de los respiraderos, en febrero de 1997 fueron de ~0.3 ppm (250 µg m?³) (Goff et al., 1998), muy por debajo de los lineamientos ocupacionales.

  • Masaya, Nicaragua: Las máximas concentraciones en la fumarola en el borde del cráter en mayo de 2001 fueron de 0.567 ppm (448 µg m?³) (Allen et al., 2002), nuevamente, muy por debajo de los lineamientos ocupacionales, aunque  en marzo de 1999, las concentraciones máximas en la fumarola promediados sobre el cráter del Masaya fueron de > 4 ppm (Horrocks et al., 1999) excediendo muchas de los lineamientos para exposiciones de corto y largo tiempo.

  • Kilawea, Hawaii: Las mediciones de HF en fumarolas formadas por la intracción de lava y agua de mar en marzo de 1990 estuvieron por debajo de los lineamientos a <1 ppm (Kullman et al., 1994), perolas mediciones en el Pu’uO’o en 2004 dieron concentraciones de  HF variando de ~3-15 ppm, muy por encima de la mayoría de los límites de exposición (USGS, Hawaiian Volcano Observatory, datos no publicados).

Se han reportado frecuentemente impactos sobre animales de pastoreo en vegetación y suelos mezclados con cenizas, así como de humanos afectados por consumir agua potable contaminada.

  • Nyiragongo, DR Congo: En 2003 en los tanques colectores de agua de lluvia en varias localidades dominadas por vientos bajando del Nyiragongo se encontró concentraciones de fluoruro hasta de 23 mg L?¹, 15 veces mayor que los lineamientos de WHO

  • Lonquimay, Chile: Durante la actividad de 1988, 100,000 animales de granja fueron afectados por cenizas contaminadas de fluoruro y miles de personas sufrieron efectos sobre la salud asociados con altas concentraciones de cenizas finas (ver Material particularizado) que pudieron haber sido cubiertas por fluoruro (SEAN 14:6-7). La mayoría de estas personas fueron por consecuencia, evacuadas.

  • Etna, Italia; Kilauea, Hawai; La Soufriere, Guadaloupe: Altos niveles de fluoruro se encontraron en la vegetación cercana a estos volcanes (Garrec et al., 1977; Notcutt y Davis, 1989; Notcutt y Davies, 1993).

  • Caldera Furnas, Azores: Altos niveles de fluoruro en líquenes sugieren que las emisiones volcánicas pudieron haber sido la causa de altos niveles de F en agua, causantes de fluorosis dental en la población local (Notcutt y Davies, 1999).

  • Hekla, Islandia: Después de la erupción  de 1970, una combinación de una pobre cosecha de heno con fluoriosis causada por absorción de fluoruro en las cenizas, causó la muerte de 3% de las ovejas adultas y 8-9% de los corderos en áreas donde hubo tan poco como 1 mm de espesor de tefra (Thorarinsson y Siigvaldason, 1972, O’Hara et al., 1982).

  • Ruapehu, Nueva zelandia: Las muertes de varios miles de ovejas después de la erupción de 1995 se piensa que se debieron a la fluoriosis y casos aislados de fluoriosis en ganado también se reportaron después de ambas erupciones de 1995 y 1996 (Cronin et al, 2003).

  • Cráteres Laki, Islandia: Despés de las erupciones de 1783 y 1784, se adjudica la muerte de una alta proporción de ganado a la fluoriosis en la isla (11,500 vacunos, 28,000caballos y 190,000ovejas) (Gregory, 1996).


Referencias

Allen, A.G., Oppenheimer, C., Ferm, M., Baxter, P.J., Horrocks, L.A., Galle, B., McGonigle, A.J.S. and Duffell, H.J., 2002. Primary sulfate aerosol and associated emissions from Masaya Volcano, Nicaragua. Journal of Geophysical Research, 107(D23).

Brimblecombe, P., 1996. Air Composition and Chemistry. Cambridge University Press, Cambridge.

Cronin, S.J., Neall, V.E., Lecointre, J.A., Hedley, M.J. and Loganathan, P., 2003. Environmental hazards of fluoride in volcanic ash: a case study from Ruapehu volcano, New Zealand. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 121(3-4): 271-291.

Gangolli, S. (Ed.), 1999. The Dictionary of Substances and their Effects, 2nd edn. The Royal Society of Chemistry. Cambridge.

Garrec, J.P., Lounowski, A. and Plebin, R., 1977. The influence of volcanic fluoride emissions on the surrounding vegetation. Fluoride, 10(4): 152-156.

Goff, F., Janik, C.J., Delgado, H., Werner, C., Counce, D., Stimac, J.A., Siebe, C., Love, S.P., Williams, S.N., Fischer, T. and Johnson, L., 1998. Geochemical surveillance of magmatic volatiles at Popocatpetl Volcano, Mexico. Geological Society of America Bulletin, 110(6): 695-710.

Gregory, N., 1996. Toxicity hazards arising from volcanic activity. Surveillance, 23(2): 14-15.

Kaminsky, L.S., Mahoney, M.C., Leach, J.F., Melius, J.M. and Miller, M.J., 1990. Fluoride: benefits and risks of exposure. Critical Reviews in Oral Biology and Medicine, 1: 261-281.

Kullman, G.J., Jones, W.G., Cornwell, R.J. and Parker, J.E., 1994. Characterization of air contaminants formed by the interaction of lava and sea water. Environmental Health Perspectives, 102(5): http://ehpnet1.niehs.nih.gov/docs/1994/102-5/kullman.html.

Lide, D.R. (Ed.), 2003. CRC Handbook of Chemistry and Physics, 84th edn. CRC Press. Boca Raton, Florida.

National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH), 1981. Occupational Health Guidelines for Chemical Hazards, DHHS (NIOSH) Publication No. 81-123. http://www.cdc.gov/niosh/81-123.html.

Notcutt, G. and Davies, F., 1989. Accumulation of volcanogenic fluoride by vegetation: Mt. Etna, Sicily. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 39(4): 329-333.

Notcutt, G. and Davies, F., 1993. Dispersion of gaseous volcanogenic fluoride, island of Hawaii. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 56: 125-131.

Notcutt, G. and Davies, F., 1999. Biomonitoring of volcanogenic fluoride, Furnas Caldera, Sao Miguel, Azores. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 92(1-2): 209-214.

O'Hara, P.J., Fraser A.J., James M.P., 1982. Superphosphate poisoning in sheep: the role of fluoride. New Zealand Veterinary Journal, 30: 191-201.

Oppenheimer, C., Francis, P., Burton, M., Maciejewski, A.J.H. and Boardman, L., 1998. Remote measurement of volcanic gases by Fourier transform infrared spectroscopy. Applied Physics B, 67: 505-515.

Oskarsson, N., 1980. The interaction between volcanic gases and tephra: fluorine adhering to tephra of the 1970 Hekla eruption. Journal of Volcanology and Geothermal Research 8, 251-266.

Sax, N.I. and Lewis, R.J., Sr., 1989. Dangerous Properties of Industrial Materials, 7th edn. Van Nostrand Reinhold. New York.

Smithsonian Institution, 1989. Lonquimay. Scientific Event Alert Network (SEAN) Bulletin, v. 14, nos. 6-7.

Thorarinsson, S. and Sigvaldason, G.E., 1972. The Hekla eruption of 1970. Bulletin Volcanologique, 36(2): 269-288.

 

 
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