ABSTRACT A methodology was optimized and validated for the determination of soluble and particulate arsenic (As[III] and As[V]) in drinking water using anion exchange chromatography (AEC) and inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). The AEC optimization consisted in a laboratory simulation of the procedure to be followed in the field to evaluate the recovery of 10 mixtures of As(III) and As(V) in synthetic water. The following figures of merit were obtained in the total arsenic analysis: detection limit (LOD) of 0.1 μg/L, quantification limit (LOQ) of 0.2 μg/L, linear range between 0.1 μg/L and 300 μg/L, and coefficients of determination ≤ 0.9996. Repeatability and intermediate repeatability were evaluated with a total arsenic standard solution of 12.5 μg/L, obtaining an average repeatability of 12.6 μg/L with a standard deviation of 0.2 % and a coefficient variation of 0.2 % for n = 7, while the intermediate precision had an average of 12.6 µg/L with a standard deviation of 0.4 % and a coefficient variation of 0.3 % for n = 7.. The average recoveries in the mixtures were: total arsenic ≤ 99 %, soluble arsenic ≤ 99 % and for arsenite and arsenate ≤ 97 %.

RESUMEN Se optimizó y validó una metodología para la determinación de arsénico soluble y particulado (As[III] y As[V]) en aguas de consumo humano (ACH) empleando cromatografía de intercambio aniónico (CIA) y espectrometría de masas con plasma de acoplamiento inductivo (ICP-MS). La optimización de CIA consistió en una simulación en el laboratorio del procedimiento a seguir en el campo, donde se evaluó la recuperación de 10 mezclas de disoluciones de As(III)/As(V) en agua sintética. Se obtuvieron las siguientes figuras de mérito en el análisis de arsénico total: límite de detección (LD) de 0.1 µg/L, límite de cuantificación (LC) de 0.2 µg/L, ámbito lineal de 0.1 µg/L a 300 µg/L y coeficientes de determinación ≤ 0.9996. La repetibilidad y repetibilidad intermedia fueron evaluadas mediante la lectura de un patrón de 12.5 µg/L de arsénico total: el promedio de repetibilidad fue de 12.6 µg/L con una desviación estándar (S0) de 0.2 µg/L y un coeficiente de variación (CV) de 0.2 % para n = 7, mientras que la repetibilidad intermedia tuvo un promedio de 12.6 µg/L con S0 = 0.4 µg/L y un CV de 0.3 % para n = 7. Las recuperaciones promedio fueron: arsénico total ≤ 99 %, arsénico soluble ≤ 99 %, y arsenito y arseniato ≤ 97 %.

ResumenEl objetivo del estudio fue analizar la asociación entre el consumo de agua contaminada con arsénico total (As-total) superior a 10 ug/L y los índices de morbilidad estandarizada (IME) de insuficiencia renal crónica (IRC) en los 59 distritos de los 11 cantones de la provincia de Guanacaste, Costa Rica.Para ello se realizaron al menos 1600 muestreos y análisis de As-total en las aguas de 421 acueductos, a los cuales se les calculó el promedio ponderado según su población; luego se establecieron los IME utilizando los egresos hospitalarios de personas con esta patología. Con estas variables se diseñó un estudio ecológico-retrospectivo con características descriptivas y analíticas, aplicando la correlación lineal al 95% de confianza entre los promedios ponderados de As-total (ug/L) y los IME de cada cantón. Por otro lado, se realizó un análisis de tendencia, utilizando intervalos de exposición a As-total y los IME ubicados en cada zona. Además, se elaboró un análisis descriptivo entre los 17 distritos con IME con significancia estadística y los promedios ponderados de As-total.Como resultados, los datos de As-total indican que de los 421 acueductos, solo 11 (2,6%) presentaron concentraciones superiores a 10 ug/L y pertenecen a los distritos de Cañas, Bebedero y Bagaces. Los resultados de IME de IRC indican que de los 59 distritos, 32 (54,2%) tenían un IME mayor a 1, es decir, el riesgo de enfermar por IRC era mayor al promedio nacional en el periodo 2003-2012. Los análisis estadísticos indican una correlación simple o r de 0,41, calificando la asociación entre ambas variables como Media, es decir, entre 0,33 y 0,66. El análisis de tendencias, según los intervalos o zonas de exposición a As-total, indican un comportamiento irregular en los intervalos 4 y 5, en donde la exposición "Medianamente Alta (11 a 20 ug/L de As-total) presenta un IME de IRC más alto que el intervalo Alta Exposición, o mayor a 20 ug/L de As-total. En el análisis descriptivo de los 17 distritos con IME con significancia estadística se observan varios distritos con promedios ponderados de As-total inferior a 3 ug/L pero con IME de IRC muy altos, como Nosara, Nacascolo, Diriá, Sámara, Palmira y Filadelfia.Conclusiones: la comparación individual de los 17 distritos de los promedios ponderados de As-total y los IME de IRC demuestran que existen distritos que no estuvieron expuestos a As-total, pero que presentan altos IME de IRC, como Mansión, Sámara, Hojancha y Palmira. Además, se presenta la misma situación en los distritos con Muy Baja Exposición, como Liberia, Nicoya, Nacascolo, Nosara, San Antonio, Santa Cruz, Veintisiete de Abril y Diriá. Esto sugiere que el agua contaminada con As-total en los distritos de Guanacaste probablemente no es un factor de riesgo común en las zonas afectadas por la epidemia de IRC.Recomendaciones: se debe continuar con otros estudios de tipo transversal o casos y controles, sin descartar ninguna hipótesis sobre factores de riesgo comunes en los distritos afectados con IRC, incluyendo la exposición a plaguicidas, altas temperaturas, metales pesados, incluido el As-total en aguas, y agroquímicos, entre otros.

AbstractTo analyze the association between arsenic-contaminated drinking water intake (total-As) above 10 ug/L and the Standardized Morbidity Index (SMI) for Chronic Kidney Disease (CKD) in the 59 districts of the province of Guanacaste, Costa Rica.1600 sampling and analyses for total-As were performed on water from 421 aqueducts and population weighted averages were calculated in each of the 59 districts. SMI were established using the CKD hospital discharge data for the year 2012. Using the above variables, and through a descriptive and retrospective-analytical methodology, an ecological study was designed, in which a linear correlation was tested, (95% confidence level), between the weighted averages (total-As, ug/L) and the SMI for the 59 districts. On the other hand a tendency analysis was performed with exposure intervals for each zone. In addition, a descriptive analysis was done for the 17 districts with a statistically significant SMI considering population weighed averages for As-total exposure.Total-As data show that among the 421 studied aqueducts, only 17 (4,00%) display concentrations above 10 ug/L, which are located in the districts of Cañas, Bebedero, Bagaces, and La Cruz. Results for SMI for CKD indicate that among the 59 districts, 33 (55,9%) had a SMI above "1,0", in other words, the risk of disease por CKD was over the national average for the period of study. Statistical analyses indicate a simple correlation "r" of 0,41, which can be qualified as a medium-strength association between both variables, with a range of 0,33 and 0,66. Tendency analysis, according to the exposure intervals for As-total, show an irregular behavior within intervals 4 and 5, where the "medium-exposure" range, resulting from a weighted average between 11 and 20 ug/L, has a SMI for CKD higher than the "high-exposure" interval, which is higher than 20 ug/L total-As. In the descriptive analysis for the 17 districts with statistically significant SMI, some districts with a population-weighted average of total-As below 3 ug/L, but with a very high SMI for CKD, such as Nosara, Nacascolo, Diriá, Sámara, Palmira and Filadelfia.Conclusions: even though the tendency analysis shows there is an increased risk of illness as exposure augments up to the exposure range, individual comparison of the population-weighted averages for total-As and the SMI for CKD of the 17 districts; it is evident that some districts that were not exposed to total -As have a high SMI for CKD, such as Mansión, Sámara, Hojancha and Palmira. The same situation is also seen for the very low exposure category, such as Liberia, Nicoya, Nacascolo, Nosara, San Antonio, Santa Crur, 27 de Abril and Diriá. This suggests that total-As contaminated water, in the districts of Guanacaste, probably is not a common risk factor in the zones affected by the CKD epidemic.Recommendations: cross sectional and case/control studies should be done, without neglecting any hypothesis regarding the common risk factors in the CKD affected districts, including exposure to pesticides, high temperature, heavy metals (including total-As in drinking water) agrochemicals, agricultural occupation, among others.