Análisis probabilístico de riesgos ambientales mediante simulaciones de MonteCarlo 2D

Pérez Fernández, Paula (2017). Análisis probabilístico de riesgos ambientales mediante simulaciones de MonteCarlo 2D. Tesis (Master), E.T.S.I. de Minas y Energía (UPM).

Descripción

Título: Análisis probabilístico de riesgos ambientales mediante simulaciones de MonteCarlo 2D
Autor/es:
  • Pérez Fernández, Paula
Director/es:
  • Barrio Parra, Fernando
  • Izquierdo Díaz, Miguel
Tipo de Documento: Tesis (Master)
Título del máster: Investigación, Modelización y Análisis del Riesgo en Medio Ambiente
Fecha: Septiembre 2017
Materias:
Escuela: E.T.S.I. de Minas y Energía (UPM)
Departamento: Ingeniería Geológica y Minera
Licencias Creative Commons: Reconocimiento - Sin obra derivada - No comercial

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Resumen

ABSTRACT The concern for human health risk associated with the exposure to trace elements in urban environments is increasing. Risk assessment is usually conducted by a deterministic approach. This methodology does not allow characterizing the influence of the variability of the exposure factors in the uncertainty of the risk estimations. Probabilistic risk assessment considers the input terms in the intake equations as random variables, allowing the obtainment of risk distributions in the studied population. The uncertainties integrated in the risk analysis come from the sample size (N), the variability of the parameters or the simplification or prediction of data. These uncertainties can be introduced through a two-dimensional Monte Carlo analysis. The uncertainties related with the sample size could be introduced through a bootstrap, obtaining a distribution of the parameters that characterize a Theoretical Probability Distribution Function (i.e, mean in a normal distribution). Thus, these parameters can be introduce as a random variable in a Classic Monte Carlo Simulation. An R-script has been developed to obtain vector of random numbers for exposure variables that considers the information and uncertainties from a set of reliable bibliographic sources. With this mathematical procedure, a distribution of values of the exposure variables related with the accidental soil ingestion and dermal contact with soil in children between 0-6 years in an urban environment. The studied variables are body weight, average life expectancy, exposure frequency, soil ingestion rate and body surface. 16 studies have been considered to obtain the exposure variables distribution. The results show that, in most cases, the point estimates of these variables proposed by the USEPA are conservative in comparison with the obtained distributions. A sensitivity analysis was performed showing that the exposure factor that most influence the risk estimations in the soil ingestion rate (for the soil ingestion route) and the exposure frequency for the dermal contact route. A deeper analysis of the dermal adhesion factor is proposed as a future research line, because it is beyond the scope of this work. A similar study applied to the bioavailability of trace elements in urban environments is also proposed. RESUMEN La preocupación por el riesgo para la salud humana asociada a la exposición a elementos traza en entornos urbanos está aumentando. La evaluación del riesgo suele llevarse a cabo mediante un enfoque determinista. Esta metodología no permite caracterizar la influencia de la variabilidad de los factores de exposición en la incertidumbre de las estimaciones del riesgo. La evaluación del riesgo probabilístico considera los términos de entrada en las ecuaciones de consumo como variables aleatorias, permitiendo la obtención de distribuciones de riesgo en la población estudiada. Las incertidumbres integradas en el análisis del riesgo provienen del tamaño de muestra (N), de la variabilidad de los parámetros o de la simplificación o predicción de datos. Estas incertidumbres se pueden introducir mediante un análisis de Monte Carlo en dos dimensiones. Las incertidumbres relacionadas con el tamaño de la muestra son introducidas a través de un bootstrap, obteniendo una distribución de los parámetros que caracterizan una Función de Distribución de Probabilidad Teórica (es decir, la media en una distribución normal). Por lo tanto, estos parámetros se pueden introducir como una variable aleatoria en una Simulación Clásica de Monte Carlo. Se ha desarrollado un programa en R para obtener un vector de números aleatorios para variables de exposición que considera la información y las incertidumbres de un conjunto de fuentes bibliográficas fiables. Con este procedimiento matemático, se ha relacionado una distribución de los valores de las variables de exposición con la ingesta accidental de suelo y contacto dérmico con el suelo en niños entre 0-6 años en un entorno urbano. Las variables estudiadas son el peso corporal, la esperanza de vida media, la frecuencia de exposición, la tasa de ingestión del suelo y la superficie corporal. Se han considerado 16 estudios para obtener la distribución de las variables de exposición. Los resultados muestran que, en la mayoría de los casos, las estimaciones puntuales de estas variables propuestas por la USEPA son conservadoras en comparación con las distribuciones obtenidas. Se realizó un análisis de sensibilidad mostrando que el factor de exposición que más influye en las estimaciones de riesgo es la tasa de ingestión del suelo, para la ruta de ingestión del suelo, y la frecuencia de exposición para la ruta de contacto dérmico. Como futuras líneas de investigación, se propone la caracterización del factor de adherencia dérmico, puesto que ha quedado fuera del alcance de este trabajo, así como la realización de un estudio similar aplicado a la biodisponibilidad de los elementos traza en ambientes urbanos.

Más información

ID de Registro: 48257
Identificador DC: http://oa.upm.es/48257/
Identificador OAI: oai:oa.upm.es:48257
Depositado por: Biblioteca ETSI Minas y Energía
Depositado el: 25 Oct 2017 10:54
Ultima Modificación: 25 Oct 2017 10:54
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