Toxicidad de la plastilina en función de su contenido de Cd, Cr, Pb,Ti, V, Fe y Mn. Posibles riesgos de su uso en Educación Preescolar

José Ramón Dominguez V, Ana María Varela E, José Alvarado Durán

jrdomin@usb.ve

anamariavarela@gmail.com

jalvar@usb.ve

Universidad Simón Bolívar

RESUMEN

La plastilina es un material sintético que utilizan niños en educación pre-escolar. Su coloración se debe fundamentalmente a la utilización en su fabricación de óxidos metálicos como óxidos de cromo, de aluminio, de hierro, de titanio. Entre sus componentes podrían encontrarse los siguientes metales tóxicos Cd, Cr, Fe, Mg, Pb, Ti y V. Se determinó, por espectroscopia de absorción atómica con llama y con horno de grafito, la presencia o ausencia de los metales antes mencionados. Se analizaron dos marcas comerciales identificadas como A y B. Las muestras fueron digeridas según metodología propuesta en el manual del horno de microondas marca CEM modelo MDS-81D, para muestras de naturaleza similar. Las concentraciones obtenidas están dentro de los rangos permitidos, según las normas que rigen estos valores.

Palabras clave: Toxicidad; Educación preescolar; plastilina; análisis; metales

Modelling Clay´s Toxicity as a function of its Cd, Cr, Pb, Ti, V, Fe and Mn content. Possible risk of its use in Pre-school education

ABSTRACT

Clay is a sinthetic material used by children in pre-school education. Clay colors are primarily due to the use of metallic oxides during its manufacturing process. Therefore, some toxic metals such as Cd, Cr, Fe, Mg, Pb, Ti and V could be found as components of clay. In this work, we describe the analysis of two clay samples, A and B, by means of atomic absorption spectrometry using flame or graphite furnace as atomizers, in order to determine their content of the metals mentioned above. Samples A and B were digested following the methodology proposed in the CEM model MDS-81D microwave oven manual for digestion of samples of similar structure to clay. Results showed that metal concentrations in the two clay samples analyzed are within the limits allowed according to the corresponding regulations.

Key words: Toxicity; preschool education; clay; Analysis; Metals

INTRODUCCIÓN

Es bien conocido que los niños, en sus primeras etapas del conocimiento utilizan la plastilina como objeto para jugar, desarrollar destrezas e imaginar Debido a la tendencia que existe entre ellos de llevar todo a su boca, hay la posibilidad de que esta sustancia sea ingerida, De allí, la justificación y motivo de preocupación para los padres y maestros para de Dado que ellos no poseen información exacta y precisa acerca de la toxicidad de este material. Es por ello que en este trabajo se trata de establecer la posible toxicidad debido a la presencia de algunos ingredientes que se utilizan durante la fabricación de productos similares. Los metales pesados como Plomo, Cadmio, Cromo, entre otros, constituyen un grave problema por su peligrosidad y perjuicio para la salud, aún en pequeñas cantidades, en especial para los niños en edad preescolar. Los niños tienen su sistema nervioso en pleno desarrollo y pueden ser afectados mas fácilmente que los adultos por la presencia de estos metales (Kumar y Pastore, 2007).

Ciertas sales de Cd, Cr, Fe, Mg, Pb, Ti y V se utilizan como pigmentos para dar coloración a las pinturas, mastique, silicón etc, y es posible que a las plastilinas se les añadan estas sales para dar coloraciones brillantes que la hagan atractiva como material de juego y como material didáctico, especialmente para los niños. Los metales existentes en este tipo de materiales podrían desprenderse fácilmente si el material se somete a procesos de lamer, masticar e ingerir (Orkun y Koklu, 1998). En caso que las plastilinas contengan metales, la concentración de los mismos puede ser determinada, entre otras técnicas, mediante absorción atómica ya sea con horno de grafito o con atomización a la llama dependiendo del metal y de su concentración en la plastilina. Para esta determinación es necesario llevar la muestra de plastilina a solución, lo cual puede lograrse mediante métodos convencionales o mediante métodos que impliquen calentamiento con microondas. Esta última alternativa posee grandes ventajas en cuanto a rapidez, eficiencia, menor uso de reactivos y menor posibilidad de perdida de analitos volátiles tales como el Pb y el Cd. En este trabajo se trata de establecer los niveles de concentración de los elementos mencionados y así poder inferir sobre el potencial daño a la salud que podría ocasionarse en los niños que manipulan este tipo de material. De acuerdo a Atomic Absorption Spectrometry In Occupational and Environmental Practice (Salev, 1995), los niveles promedio de concentración en material biológico (suero, plasma, orina y otros tejidos) en personas no expuestas son los siguientes (ver Cuadro 1)

Cuadro 1. Niveles promedio reportados para fluidos y tejidos biológicos humanos, tomado de Salev (1995)

MÉTODO

Los reactivos empleados fueron de calidad analítica y las muestras analizadas adquiridas en forma aleatoria, en lo establecimientos que expenden material escolar. Los patrones fueron preparados a partir de la solución madre correspondiente de 1000 mg. L^-1 y se realizaron diluciones sucesivas hasta llegar al rango de trabajo deseado.

La digestión de las muestra se realizó vía microondas utilizando un equipo CEM modelo MDS-18 D y se procedió a realizar las lecturas correspondientes usando los equipos que se mencionan a continuación: Para las determinaciones de Cd, Cr, Pb, Ti y V se utilizó un espectrofotómetro marca Perkin Elmer modelo 5100 PC provisto de un sistema de atomización con horno de grafito de calentamiento transversal y corrector de fondo mediante efecto Zeeman. El contenido de Fe y Mg, cuya concentración se encuentra en el orden de (mg . L^-1), fue determinado con un espectrofotómetro marca Perkin Elmer modelo 460 provisto de un sistema de atomización a la llama. En ambos casos se siguieron las especificaciones indicadas en el manual del equipo Analytical Methods for Atomic Absorption Spectrophotometry (Perkin–Elmer,1982).

Para la digestión se utilizaron reactivos pro-análisis HNO3 al 65% Riedel de Häen, HCl al 37% Carlo Erba y Oxido de Lantano pro-análisis marca Merck.

Treinta y seis muestras fueron digeridas mediante la utilización de un horno de microondas marca CEM modelo MDS-81D. Se utilizó la metodología propuesta por el manual para muestras de naturaleza similar, con algunas modificaciones para optimizar la proporción de la mezcla de ácidos a utilizar así como también el tiempo de digestión y la presión de trabajo. Utilizando una de las muestras para estos ensayos, se determinó que 10 mL de la mezcla de HNO3 (65%) y HCl (37%) en una proporción de 3:1, según lo recomendado por el manual del equipo es lo más conveniente. Un tiempo de digestión de 10 minutos a 60% de la potencia total del horno de microondas de 620 watts produjo soluciones cristalinas de esa muestra de ensayo aunque con una pequena capa de grasa que se hizo visible al enfriarse la muestra. Optimizados estos parametros se procedio a la digestion del resto de las muestras. Transcurrido el tiempo de digestion, se obtuvo una solucion transparente, observandose en su superficie la capa de grasa ya mencionada. Se procedio a filtrar para separar la capa de grasa y se recogio el filtrado en un balon de 50 mL, luego se llevo a volumen con agua destilada desionizada.

RESULTADOS

Para la determinacion mediante atomizacion con horno de grafito, GFAAS, se establecio el programa de calentamiento adecuado para cada elemento y se utilizo como modificador de matriz fosfato acido de amonio (NH₄)₂HPO₄. Los volumenes inyectados de muestra y modificador, asi como los programas de calentamiento se muestran en el Cuadro 2.

Cuadro 2. Condiciones instrumentales para la determinacion de Cr, Cd, Pb, Ti y V mediante GFAAS en muestras de plastilina

El tiempo efectivo de cada etapa se expresa en segundos usando las siglas (t.s).

Es de hacer notar que para cada analisis se hizo un estudio del porcentaje de recuperacion (P.R) para estimar la exactitud de los resultados y se reporta tambien el limite de deteccion (L.D) para cada elemento. Obviamente, el analisis de material certificado de referencia habria sido lo mas indicado, sin embargo no fue posible obtener el material certificado apropiado, es decir, con matriz similar a la plastilina. Los resultados obtenidos se reportan en el Cuadro 3.

Cuadro 3. Resultados obtenidos con su correspondiente desviación estándar

En el mismo, se muestran los resultados de la determinación de Cd, Cr, Fe, Mg, Pb, Ti y V en muestras A y B de plastilina. La concentración de Cd y Cr en las muestras analizadas fue no detectable (ND). Las concentraciones de Fe y Mg están expresadas en mg.g^-1. Las concentraciones de Pb, Ti y V están expresadas en µg.g^-1. Cada resultado está acompañado con su respectiva desviación estándar relativa.

Determinación de Cadmio y Cromo

En cuanto a la determinación de Cd y Cr no se obtuvo señal para estos elementos. El límite de detección de la técnica utilizada es 0,09 µg.L^-1 Cd y 0,5 µg.L^-1 para Cr. El hecho que estos elementos no hayan sido detectados, aún a estos bajos niveles, es un hallazgo positivo dado que ambos están considerados entre los elementos más tóxicos del grupo estudiado.

Determinación de Plomo

Según se observa en el Cuadro 3, sólo tres de las submuestras de la muestra A indicaron presencia de Pb, mientras que en las submuestras de la muestra B, cuatro de ellas indican presencia de este elemento. Cabe destacar que al comparar estos valores con los reportados en el Cuadro 1, la concentración de Pb es igual o mayor en algunos casos a los permitidos en fluidos biológicos (plasma/suero y leche) (Salev, 1995).

Sin embargo, la concentración encontrada está muy por debajo de las concentraciones máximas permitidas para material escolar y juguetes en la legislación mexicana que es de 600 µg.g^-1 (NOM-015/- SCFI/SSA-1994), Adicional a lo anterior se debe considerar lo siguiente: si los niños ingieren plastilina, este tipo de material, la acumulación del plomo contenido en este producto puede ser importante dado que, como ya se dijo, su organismo está en etapa de crecimiento y su capacidad excretora no es suficientemente eficiente. En todo caso, si se sospecha de intoxicación con plomo, es conveniente realizar un examen de sangre para determinar los niveles del metal en plasma/suero con la finalidad de determinar si su concentración está dentro de los niveles permisibles de acuerdo al Cuadro 1.

Determinación de Titanio

Según el Cuadro 3, la concentración de Ti en la mayoría de los casos para ambas marcas es más alta que la de los otros elementos determinados. Es de hacer notar que la concentración de Ti en las muestras de color blanco es superior a la de los demas colores. Es notable tambien que la concentracion de este elemento tiene tendencia a ir disminuyendo a medida que se va oscureciendo el color de la plastilina, lo que nos lleva a pensar que el Ti o sus oxidos sean utilizados para dar el color blanco a las plastilinas. El hecho que el Ti se encuentre en mayor proporcion en todas las muestras puede obedecer a dos posibles razones: la primera es que el titanio, asi como el magnesio forme parte como un componente esencial de la plastilina; y segundo que en todas ellas, se utilice aunque sea un poco de tinte blanco para hacer los colores mas brillantes y llamativos a los ojos del nino que seria en todo caso el consumidor final. Si se comparan estos resultados con los reportados en el Cuadro 1, en el cual se reporta un rango de concentracion de Ti en el suero entre 11 . 7,92 µg.L^-1 para personas no expuestas, podemos observar que las concentraciones de Ti obtenidas para las muestras analizadas son muy altas al compararlas con las del suero sanguineo. Al igual que en el caso del Pb, es necesario realizar determinaciones de este elemento en el suero sanguineo si se sospecha que el nino ha ingerido este tipo de material.

Determinacion de Vanadio

Las concentraciones de V para las muestras A y B son muy similares exceptuando, los colores rojo y marron de la muestra B que no contienen dicho elemento. Una comparacion de las barras de colores rojo y marron de ambas muestras evidencia menor brillo e intensidad de estos colores en la muestra B. Posiblemente por la ausencia del metal.

Considerando los valores mostrados en elCuadro 3, se puede notar que las concentraciones de V para aquellas muestras que contienen el metal, estan entre 1,8 y 4,4 ¥ìg.g-1, valores que estan por encima de los reportados para el suero sanguineo y el plasma, segun en el Cuadro 1. Segun la Food and Nutrition Board (2005), la maxima ingestion diaria de V, sin que ello represente riesgo para la salud es 1,8 mg. Se concluye entonces que para encontrar un efecto toxicologico importante, un nino debe ingerir por lo menos media barra de plastilina por dia, lo cual consideramos que es poco probable.

Determinación de Hierro

Para la determinación de Fe, debido a que su concentración se encuentra en el orden de los mg.L-1 se utilizó atomización a la llama (FAAS). Las concentraciones de Fe obtenidas para todas las muestras son muy similares a excepción de las barras de color marrón de la muestra B, cuya concentración de Fe es casi el doble de las demás. Es importante destacar que la muestra B de color marrón es la más oscura de todas las muestras tratadas. Es posible que esta alta concentración de Fe esté relacionada con el intenso color marrón de la muestra. Si comparamos estos resultados con lo indicado en el Cuadro 1, podemos observar que son relativamente bajos ya que en la sangre los valores de Fe son generalmente altos (Salev, 1995). Sin embargo, es importante destacar que el Fe cuando es suministrado en una forma inadecuada puede causar efectos colaterales indeseables (Rodale, 1977).

La forma de suministrar el Fe para el control de algunas enfermedades, como la anemia, debe ser bajo estricta vigilancia médica. Según la Food and Nutrition Board (2005), la ingesta diaria de Fe no debe exceder de los 45 mg por día. Para superar este nivel, un niño debería consumir alrededor de 10 gramos de plastilina por día, esto es aproximadamente una barra, lo cual es también muy poco probable.

Determinacion de Magnesio

El Aluminio, Silicio, Titanio y Fósforo, deprimen la señal de Magnesio, este efecto puede ser controlado mediante la adición de Lantano (0,1% como cloruro). Esta adición se hizo a patrones y muestras con la finalidad de controlar esta interferencia (Analytical Methods for Atomic Absorption Spectrophotometry, Perkin–Elmer, 1982).

Analizando los resultados reportados en el Cuadro 3, se puede observar que las concentraciones de Mg se encuentran entre 50,0 y 110,0 mg.g^-1. El Mg es un metal que se encuentra presente en el organismo, pero hay una gran incertidumbre en cuanto a la cantidad que debe suministrarse en la nutrición. Se conoce que esta presente en los músculos y los huesos y es necesario que sea parte fundamental de la dieta. Se piensa que el 0,05 por ciento del cuerpo esta formado probablemente por magnesio.

Food and Nutrition Board (2005), establece un máximo de ingestión de 350 mg por día, valor que está muy por encima de los encontrados en esta investigación y además por ser el Mg un elemento considerado de baja toxicidad, se considera que este producto no representa ningún riesgo para la salud de los niños.

CONCLUSIONES

Las muestras de plastilina analizadas no contienen Cd ni Cr en concentraciones detectables mediante las técnicas utilizadas. Contienen Fe, Mg, Ti y V. Algunas muestras contienen Pb. Las concentraciones de estos metales en dichas muestras no son lo suficientemente altas como para considerar las plastilinas como un producto tóxico si éste se ingiere en pequeñas cantidades.

Los niveles de concentración de los elementos analizados se encuentran por debajo del valor máximo permitido por los organismos oficiales correspondientes.

En ambas marcas de plastilina, A y B, el color blanco presenta las concentraciones más altas de Ti y V.

Las muestras de plastilina analizadas presentan niveles similares de Pb. La plastilina de color marrón de la muestra B presenta la mayor concentración de hierro.

Obviamente, a pesar de los resultados obtenidos, no se recomienda la ingesta de este producto.

REFERENCIAS

1. Institute of Medicine. National Academy Press, Dietary Reference Intakes for energy. Carbohydrate, Fibre, Fat, Fatty Acids, Cholesterol, Protein and Amino Acids Washington, 1322, 2002.        [ Links ]

2. Kumar, A. and Pastore, P. (2007). Lead and Cadmiun in soft plastic toys, Current Science, pp. 93, 818.        [ Links ]

3. Manual, Analytical Methods for Atomic Absorption Spectrophotometry, Perkin–Elmer, Norwalk, Connecticut, United States, Standard Conditions for Cd, Cr, Fe, Mg, Pb. Ti and V. 1982        [ Links ]

4. NOM-015/-SCFI/SSA-1994, Norma Oficial Mexicana, Seguridad e Información Comercial en Juguetes. Seguridad de juguetes y Artículos Escolares. Límites de biodisponibilidad de metales en artículos recubiertos con pinturas y tintas. Especificaciones químicas y métodos de prueba. 1994.        [ Links ]

5. Orkun T. and Koklu U. Heavy metal contents of children´s colored magazines, painting dyes and colored chalks Chimica Acta Turcica 16, 83, 1998.        [ Links ]

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