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Introducción
Los agentes biológicos, como microorganismos patógenos, material biogénico y residuos anatomopatológicos, son comunes en ambientes laborales tales como plantas de tratamiento de aguas residuales (PTAR), centros de salud y centros de manufactura de alimentos(1,2). La pandemia de COVID-19 ha aumentado la atención en la evaluación y control de riesgos biológicos en el trabajo(3,4). Sin embargo, los desafíos en su evaluación y difusión de información en la salud laboral siguen presentes debido a la naturaleza estocástica de los procesos de salud-enfermedad y la distribución de los agentes biológicos en el ambiente(5,6).
Existen múltiples ocupaciones que presentan exposición a agentes biológicos tales como: atención en salud, procesamiento de alimentos de origen animal, crianza de animales, recolección de residuos sólidos y tratamiento de aguas residuales(7-14). Entre estas, la operación y mantenimiento de sistemas de tratamiento de aguas residuales es particularmente riesgosa debido a la producción y dispersión de aerosoles con altas cargas de microorganismos patógenos en el proceso de tratamiento(15). Las personas trabajadoras en las PTAR pueden exponerse a aerosoles o superficies potencialmente contaminadas(16,17).
En las PTAR, labores que implican contacto directo con las aguas residuales como mantenimiento, reparación de maquinaria y/o limpieza aumentan la exposición a patógenos, más allá de la inhalación e ingestión accidental de aerosoles(6,15). Además, variables en el espacio laboral como la infraestructura, conductas laborales, políticas administrativas y uso de equipos de protección personal (EPP) pueden modificar la exposición a agentes biológicos(5,18,19). Algunas soluciones efectivas para disminuir la exposición son el aislamiento de las fuentes de contaminación, soluciones tecnológicas y uso de EPP, pero su implementación en las PTAR no siempre es adecuada(20,21).
La evaluación del riesgo biológico en espacios laborales como las PTAR es importante para identificar potenciales puntos de control y prevención(22). La metodología de evaluación simplificada de riesgo biológico (ESRB) es una opción rápida y sencilla para estimar la exposición a agentes biológicos y valorar la gravedad de los potenciales daños(23). Incluye factores como vía de transmisión, vacunación, periodo de exposición y medidas higiénicas(24). Estos factores son evaluados conjuntamente para obtener un nivel de riesgo global, por lo cual, es adecuada en situaciones donde se requiere una evaluación exploratoria rápida(5). En particular, los procesos de tratamiento de aguas residuales requieren un alto grado de trabajo manual, lo que puede propiciar la ingestión accidental de aguas residuales(1).
Por otro lado, la automatización de las evaluaciones e informes en salud laboral puede resultar muy beneficiosa, puesto que optimiza el tiempo de análisis al procesar y visualizar rápidamente los datos recolectados, aumentando la eficiencia y reduciendo la posibilidad de errores humanos(25). Además, una herramienta de evaluación automatizada permite una monitorización más efectiva y consistente de los factores de riesgo ocupacionales en el ambiente laboral(26). Lo cual permite la implementación de medidas correctivas o preventivas necesarias a corto plazo, facilitando la comparación de resultados y protección de las personas trabajadoras(27).
En consideración de ello, se aplicó una ESRB en tres PTAR con diferentes tamaños de cobertura, al ser una herramienta apropiada y automatizable. Los tres PTAR variaban en sus procesos de tratamiento y las prácticas laborales, permitiendo así probar la metodología de la ESRB en el contexto costarricense, donde no existen evaluaciones previas de riesgos biológicos ocupacionales para las personas que laboran en estas.
El objetivo del presente estudio fue evaluar el nivel de riesgo biológico para los trabajadores de tres PTAR con diferente tamaño de cobertura durante el año 2021. De forma paralela, se tuvo como objetivo crear una herramienta en el lenguaje de programación R para facilitar la aplicación de la ESRB junto con la visualización y reporte de los resultados obtenidos.
Métodos
Sitio de estudio
Este estudio se realizó en tres PTAR ubicadas en las regiones Central y Pacífico Central de Costa Rica con diferentes tamaños de cobertura: grande (153.000 hab.), media (11.172 hab.), y pequeña (725 hab.). La planta pequeña y la mediana aplican tratamiento primario y secundario, mientras que la grande únicamente aplica tratamiento primario. El tratamiento primario implica la separación física de sólidos del caudal de aguas residuales, mientras que el tratamiento secundario consiste en degradación biológica por medio de lodos activados(28).
Identificación de peligros biológicos
Se realizó una ESRB en cada una de las tres PTAR utilizando la metodología propuesta por Llorca et al; 2013 & 2018(5,29), que consiste en la clasificación del riesgo biológico según las cualidades de la exposición: 1) Tipo de agente (en este estudio infecciones causadas por virus y parásitos entéricos), 2) Clasificación del daño potencial (D), 3) Vía de transmisión (T), 4) Tasa de incidencia de enfermedad gastrointestinal aguda donde se ubican las PTAR (I), 5) Vacunación de las personas trabajadoras contra el tipo de agente (en el caso de los agentes evaluados no hay vacunación, lo cual implica el mayor puntaje en este rubro) (V), 6) Frecuencia de realización de tareas de riesgo (F), y 7) Medidas higiénicas implementadas (H). Cabe mencionar que en el presente caso se omitió el grupo aplicable (G) de la metodología de Llorca et al; 2018, puesto que en el contexto los patógenos seleccionados, virus y parásitos entéricos, se considera más pertinente el ajuste del daño potencial por la vacunación, sobre la suma de grupo del agente menos la vacunación, la cual no existe para este grupo de patógenos(5). El nivel de riesgo biológico semicuantitativo (R) se clasificó mediante la aplicación de la siguiente fórmula propuesta en Llorca et al (2013)(29):
Para las medidas higiénicas (H), a diferencia de las demás variables, se aplicó una lista de revisión, donde se asignó un valor en función del porcentaje de respuestas positivas (RP) (cumplimiento) y respuestas negativas (RN) (no cumplimiento) en el proceso de trabajo. El porcentaje de cumplimiento (PRP) descarta los rubros que no aplicaron. Su cálculo se realizó de la siguiente manera:
Según el PRP de la lista de revisión se asignó una puntuación a H, siendo: < 50 % = 0, 50 - 79 % = -1, 80 - 95 % = -2 y > 95 % = -3. Una vez obtenida el valor H, se procede a la estimación del riesgo biológico semicuantitativo (R) por infecciones causadas por virus y parásitos entéricos, la cual, se categoriza de la siguiente manera según su puntaje obtenido: “Aceptable” (8-≤12); “Requiere aplicación de medidas preventivas” (>12-17); y “Riesgo intolerable - acciones correctivas inmediatas” (>17)(29).
Medición de indicadores fecales y polvo inhalable
En cada PTAR, se colectó dos muestras de aire y dos muestras de superficies: una en la zona de trabajo (espacio de aireadores y maquinaria) y otra en la zona de operación (espacio de oficinas y monitoreo de la PTAR). Las muestras fueron colectadas durante 30 min en la jornada laboral diurna, entre las 6:00 a.m. y 12:00 p.m. El muestreo de indicadores fecales en el aire se realizó mediante la succión de aire exterior hacia un borboteador con 10 mL de solución amortiguadora (agua peptonada estéril con un pH 7,2). El aire succionado fluyó a través de la solución, promoviendo la retención de las partículas en el líquido(30,31). Para la succión se utilizó una bomba de succión marca SKC AirChek Touch modelo 220-5000TC con un flujo de 3 L/min.
Simultáneamente, se realizó un muestreo de indicadores fecales en superficies, donde se colocó una plantilla de metal con un área interna de 25 cm(2). Seguidamente, un hisopo estéril humedecido en solución amortiguadora se pasó por el área interna de la plantilla, a fin de recoger cualquier microorganismo que pudiera estar presente en la superficie, después de este proceso el hisopo se agitó en el tubo de solución amortiguadora, proceso que se repitió tres veces. Al final, el hisopo junto con el amortiguador fueron transportados al laboratorio para su posterior análisis(32,33).
Las muestras se almacenaron a 4 °C y se transportaron al laboratorio para su análisis en un periodo máximo de 24 h. Para el análisis de las muestras se utilizó la técnica de plaqueo por esparcido, donde se determinó la presencia o ausencia de coliformes fecales (CF) y Escherichia coli(32).
El muestreo de polvo inhalable se realizó en los mismos puntos utilizados para los indicadores fecales en aire. Para su medición se utilizó el método general de muestreo y análisis gravimétrico de aerosoles respirables, torácicos e inhalables de la Agencia Ejecutiva para la Salud y Seguridad del Reino Unido(34). El muestreo y análisis se realizó según lo descrito por el Instituto de Medicina Ocupacional del Reino Unido con filtros de cloruro de polivinilo con 25 mm de diámetro y un tamaño de poro de 5 μm marca Whatman®, instalados en una bomba de muestreo personal con un flujo de 3 L/min de manera uniforme durante las 6 h de jornada laboral diurna, entre las 6:00 a.m. y 12:00 p.m. Las cabezas de muestreo con los filtros instalados fueron pesadas antes y después del muestreo, la masa de polvo inhalable fue definida por la diferencia entre estas mediciones con el método descrito(34).
Programación de herramienta y análisis de datos
El análisis y visualización de datos de la ESRB fueron llevado a cabo fueron llevados a cabo mediante la programación de un archivo formato Markdown con el lenguaje de programación R (https://cran.r-project.org/) (Figura 1). De esta manera, fue posible la generación de informes automatizados y reproducibles. La entrada para las funciones fueron los datos recolectados en campo con el instrumento de la ESRB(5). La herramienta realiza el filtrado (selección de datos por categoría) y compresión (reducción de múltiples variables en una única variable) de datos y devuelve el cálculo del puntaje del nivel de riesgo biológico semicuantitativo, la categorización de riesgo y gráficos de mosaico de las medidas higiénicas observadas por tipo de control: administrativo, infraestructura y EPP. La herramienta, una base de datos aleatoria para prueba y el README del cuaderno se encuentran disponibles de manera abierta en: https://github.com/ericmoralesmora/git_biorisk.
Figura 1. Diagrama de flujo para la aplicación de la evaluación simplificada de riesgo biológico automatizado con el lenguaje de programación R y con la herramienta de Markdown. Azul (flujo de la herramienta analítica), amarillo (inspección de campo), gris (generalidades de la herramienta analítica).
Resultados
Todas las PTAR evaluadas presentaron niveles de riesgo inaceptables, sin embargo, la grande presentó un menor riesgo en comparación con la media y pequeña (Tabla 1). Este se debe, principalmente a factores como la transmisión aérea y por superficies, generación de aerosoles, alta frecuencia de actividades en áreas de generación de aerosoles y la falta de vacunas para virus y parásitos entéricos, lo cual implica el máximo puntaje de riesgo para este rubro. En cuanto a la generación de aerosoles, se detectaron indicadores fecales (CF y E. coli) en las zonas de trabajo y operación en las PTAR en aire y superficies, con excepción de E. colique no se encontró en el aire (Tabla 1). Adicionalmente, las zonas de trabajo (aireadores y maquinaria) de las tres PTAR presentaron concentraciones de polvo inhalable por encima de los límites laborales recomendados, particularmente notable en la PTAR grande. Por su parte, las áreas de operación (oficinas) se mantuvieron dentro de los límites aceptables de 4 mg/m(3)(valor umbral promedio ponderado en el tiempo - TLV-TWA -, por sus siglas en inglés).
Tabla 1. Descripción del riesgo e indicadores de contaminación fecal y química en el ambiente de trabajo de las plantas de tratamiento de aguas residuales.
| Variable | PTAR | Valor | Interpretación |
|---|---|---|---|
| Evaluación simplificada de riesgo biológico | |||
| Nivel de riesgo biológico semicuantitativo | Grande | 17 | Requiere medidas preventivas a corto plazo |
| Media | 18 | Requiere acciones correctivas inmediatas | |
| Pequeña | 18 | Requiere acciones correctivas inmediatas | |
| Indicadores fecales en aire | |||
| Coliformes fecales en la zona de trabajo | Grande | Positivo | Presencia de coliformes fecales en el aire |
| Media | Positivo | Presencia de coliformes fecales en el aire | |
| Pequeña | Negativo | Ausencia de coliformes fecales en aire | |
| Coliformes fecales en la zona de operaciones | Grande | Positivo | Presencia de coliformes fecales en el aire |
| Media | Negativo | Ausencia de coliformes fecales en aire | |
| Pequeña | Positivo | Presencia de coliformes fecales en el aire | |
| Escherichia colien la zona de trabajo | Grande | Negativo | Ausencia de E. colien aire |
| Media | Negativo | Ausencia de E. colien aire | |
| Pequeña | Negativo | Ausencia de E. colien aire | |
| E. colien la zona de operaciones | Grande | Negativo | Ausencia de E. colien aire |
| Media | Negativo | Ausencia de E. colien aire | |
| Pequeña | Negativo | Ausencia de E. colien aire | |
| Indicadores fecales en superficies | |||
| Coliformes fecales en la zona de trabajo | Grande | Positivo | Presencia de coliformes fecales en las superficies |
| Media | Negativo | Ausencia de coliformes fecales en superficies | |
| Pequeña | Positivo | Presencia de coliformes fecales en las superficies | |
| Coliformes fecales en la zona de operaciones | Grande | Positivo | Presencia de coliformes fecales en las superficies |
| Media | Negativo | Ausencia de coliformes fecales en superficies | |
| Pequeña | Positivo | Presencia de coliformes fecales en las superficies | |
| E. colien la zona de trabajo | Grande | Positivo | Presencia de E. colilas superficies |
| Media | Negativo | Ausencia de E. colien superficies | |
| Pequeña | Positivo | Presencia de E. colilas superficies | |
| E. colien la zona de operaciones | Grande | Negativo | Ausencia de E. colien superficies |
| Media | Negativo | Ausencia de E. colien superficies | |
| Pequeña | Negativo | Ausencia de E. colien superficies | |
| Polvo inhalable en aire | |||
| Polvo inhalable en la zona de trabajo | Grande | 16,83 mg/m3 | Supera el TLV-TWA |
| Media | 8,89 mg/m3 | Supera el TLV-TWA | |
| Pequeña | 7,18 mg/m3 | Supera el TLV-TWA | |
| Polvo inhalable en la zona de operaciones | Grande | -0,02 mg/m3 | No supera el TLV-TWA |
| Media | 2,43 mg/m3 | No supera el TLV-TWA | |
| Pequeña | -0,08 mg/m3 | No supera el TLV-TWA | |
Evaluación medidas higiénicas administratives
Se observó el mayor cumplimiento en la PTAR grande (91,7%). Sin embargo, se encontraron incumplimientos en la limpieza de ropa de trabajo tras la jornada y protección de personal sensible (Figura 2). En las PTAR de escala media y pequeña se detectaron que no se cumple con los comportamientos o medidas recomendadas, en transporte de muestras, medidas preventivas (consumo de cigarrillo, alimentos o bebidas), procedimientos de higiene, información y comunicación de riesgos relacionados a agentes biológicos. El cumplimiento general fue de 58,3% en la planta media y 54,2% en la pequeña.
Evaluación medidas higiénicas infraestructura
Se presentaron diferentes niveles de cumplimiento entre las tres PTAR. La planta grande tuvo el mayor cumplimiento (88,9%), seguida de la media (55,6%) y la pequeña (44,4%). Todas incumplieron aspectos como el uso de equipos de bioseguridad, limpieza de áreas de trabajo y monitoreo de contaminación biológica (Figura 3). La planta media carece de duchas de seguridad, mientras que la pequeña no tiene dispositivos de seguridad para emergencias ni infraestructura para limpieza y desinfección. Solo la planta grande cuenta con sistemas de ventilación, puesto que las otras dos se encuentran al aire libre.
Evaluación medidas higiénicas EPP
El mayor cumplimiento se observó en las PTAR grande y media (80%), y el menor en la PTAR pequeña (50%) (Figura 4). La PTAR grande mostró un incumplimiento general en la limpieza y monitoreo de EPP por parte del empleador. En las PTAR mediana y pequeña, no se evidenció el uso de EPP durante actividades de alto riesgo que involucran exposición a aguas residuales. Adicionalmente, en la PTAR pequeña no se observó monitoreo de EPP y ni cambio de ropa de los trabajadores al finalizar la jornada.
En general, las medidas administrativas, de infraestructura y EPP se cumplieron parcialmente en las tres PTAR, con el mayor cumplimiento en la PTAR grande y el menor en la PTAR pequeña. Los principales ámbitos para mejorar se encontraron en los controles administrativos e infraestructurales, que son prioridades antes de implementar el uso de EPP.
Discusión
Los resultados de la ESRB mostraron que el riesgo biológico en las tres PTAR estudiadas fue clasificada como inaceptable, por lo tanto, se requieren medidas correctivas y preventivas para reducirlo. Adicionalmente, se constató este riesgo biológico con la presencia de indicadores fecales en aire y superficies, confirmando la existencia de contaminación biológica en los espacios de trabajo (Tabla 1). De manera inespecífica, fue posible observar altas concentraciones de polvo inhalable en las zonas de trabajo, relacionado con la alta presencia de aerosoles producidos en el tratamiento de aguas residuales.
Complementariamente, la documentación de las medidas higiénicas en cada PTAR mostró que los controles administrativos e infraestructurales tienen el menor grado de cumplimiento en las plantas pequeña y mediana (Tabla 1y Figuras. 2, 3 y 4). Esto no corresponde a la jerarquía ideal de medidas de control, que van desde la más deseable a la menos deseable: eliminación, sustitución, soluciones tecnológicas, soluciones administrativas y uso de EPP(21). En este caso, la eliminación o sustitución de la fuente del agente no es posible, ya que el objetivo final del proceso laboral es el tratamiento de las aguas residuales, que es el principal insumo y peligro de trabajo. Por lo tanto, las dos medidas recomendadas y con mayor oportunidad de mejora son las soluciones tecnológicas en la infraestructura o la aplicación de medidas administrativas directamente. Los factores administrativos, como los procedimientos de prevención y limpieza del ambiente de trabajo y la modificación de conductas, tienen un gran potencial de mejora en las tres PTAR (Figura 2).
En cuanto a las medidas higiénicas de infraestructura en las PTAR, se observaron deficiencias en el uso de dispositivos de bioseguridad, limpieza y sistemas de respuesta a accidentes, principalmente en las plantas medianas y pequeñas (Figura 3). A pesar de esto, la presencia de indicadores fecales en el aire y las superficies en las zonas de trabajo y operaciones requieren medidas alternativas para la contención y aislamiento de las fuentes de contaminación microbiológica (Figura 3). Las medidas comunes para la contención de bioaerosoles incluyen la luz ultravioleta para la desinfección, inactivación térmica, radiación de microondas, ventilación forzada, filtración de aire o aislamiento de la fuente (aguas residuales)(20).
A pesar de la implementación de medidas de control administrativo e infraestructura, la naturaleza del peligro biológico requiere el uso EPP, ya que la posibilidad de contacto directo con aguas residuales es alta, especialmente en tareas de riesgo como el mantenimiento y operación(19). En este sentido, se detectó el uso discontinuo o no uso de EPP en las PTAR, junto con un deficiente mantenimiento y monitoreo de su funcionamiento (Figura 4).
La aplicación de estrategias de evaluación del riesgo biológico en ambientes laborales permite reconocer potenciales fuentes para la mejora y aplicación de la técnica en otros contextos con alto riesgo biológico con el fin de evitar y prevenir la exposición(35). Sumado a ello, la automatización en la evaluación del riesgo biológico ocupacional por medio de visualizaciones y reportes automáticos incrementa su eficiencia dado que le enriquece en términos de análisis y detección temprana de cambios en los niveles de riesgo(25). Esta mejora es crucial para la comparación de datos efectiva a lo largo del tiempo y entre instalaciones. Al contar con una plataforma común de reportes y análisis estas comparaciones se facilitan sustancialmente y disminuyen la subjetividad de la interpretación de resultados(26,27).
La ESRB es una técnica útil para realizar una evaluación exploratoria rápida del riesgo biológico que permita la valoración de análisis y mediciones de mayor complejidad. Sin embargo, puede presentar limitaciones para la proyección del impacto de medidas preventivas y correctivas(24). Por otro lado, identifica la presencia de medidas higiénicas con potencial de mejora de manera sencilla. Finalmente, la aplicación de técnicas para la evaluación de peligros y riesgos biológicos resulta relevante, puesto que previo a la pandemia por SARS-CoV-2, la evaluación de riesgo biológico en espacios ocupacionales tenía un alcance limitado e incluido en las evaluaciones tradicionales de peligros debidos a sustancias químicas tóxicas y especiales.
La ESRB ofrece una útil y rápida evaluación del riesgo biológico para la identificación de mejoras higiénicas(24). Además, puntualiza de manera sencilla acciones correctivas a realizar y actualmente su relevancia ha crecido debido a la pandemia por SARS-CoV-2. Su complementariedad con herramientas como R y Markdown, mejora sustancialmente su aplicabilidad y reproducibilidad al facilitar su aplicación, análisis y comunicación de resultados. Consecuentemente, es recomendable su uso extendido por evaluadores de riesgo en espacios laborales con alto potencial de presentar agentes biológicos.
Limitaciones
Aunque la ESRB proporciona una rápida evaluación del riesgo biológico en ambientes laborales, puede tener limitaciones para proyectar el impacto a largo plazo de las medidas preventivas y correctivas. Adicionalmente, la investigación se centró en plantas de tratamiento de aguas residuales específicas, clasificadas por su escala, lo que puede limitar la generalización de los resultados. Finalmente, la eficiencia de la automatización de la evaluación de riesgos mediante R depende del nivel de habilidad y experiencia del usuario con este lenguaje de programación, aun cuando el archivo Markdown provee el código listo para ejecutar, su modificación para adaptarlo a cada contexto requiere al menos de un conocimiento básico en el lenguaje de programación.
Conclusiones
Este estudio reveló un riesgo biológico inaceptable en las plantas de tratamiento de aguas residuales evaluadas, que amerita urgentes de medidas correctivas. Por otro lado, la automatización de la evaluación mediante el lenguaje de programación R mostró ser eficaz para la detección temprana de riesgos, la identificación de posibles mejoras, reproducibilidad coherente de la evaluación y disminución de periodo de evaluación, resaltando su relevancia en la gestión de riesgos biológicos ocupacionales.
