Conferencia de clausura

 

JOSÉ GUTIÉRREZ LÓPEZ

 

CIEMAT Dep. de Impacto Ambiental de la Energía. Avda. Complutense, 22. 28040 Madrid

 

 

RADIACTIVIDAD EN EL MEDIO AMBIENTE. PROTECCIÓN RADIOLÓGICA DE LA POBLACIÓN

 

INTRODUCCIÓN

 

Siempre hemos vivido en un medio con radiaciones, las cuales originan un cierto nivel de exposición en todos los seres vivos existentes sobre la Tierra. Desde la formación de la Tierra y hasta hace aproximadamente un siglo la única exposición procedía de las llamadas fuentes naturales de radiación. A estas fuentes han venido a sumarse, desde el descubrimiento de la radiactividad, otras surgidas de las aplicaciones de dicho descubrimiento y que denominamos fuentes artificiales. Actualmente, por tanto, el nivel de exposición causante de la dosis de radiación que recibe la población humana procede de un conjunto de fuentes, clasificadas por su origen en naturales y artificiales, constituidas por diferentes contribuciones con distinta intensidad. La apreciación objetiva de la exposición a todas las fuentes, en términos de dosis, ofrece una buena perspectiva de los diferentes impactos para su comparación, ayudando a emitir juicios razonables sobre su valoración y potencialidad de reducción.

 

 

La exposición a las radiaciones ionizantes, cualquiera que sea su origen, puede causar efectos perjudiciales sobre la salud. Para dosis de radiación agudas y elevadas, los efectos son detectables clínicamente en los individuos expuestos, poco tiempo después de la exposición. Estos efectos se denominan deterministas porque su aparición es segura cuando la dosis sobrepasa un nivel umbral, siendo la probabilidad de ocurrencia nula a dosis bajas. La severidad del daño aumenta con la dosis por encima del umbral, el cual varía para cada tipo de efecto. Para dosis bajas de radiación, también se considera la posibilidad de inducción de efectos, los cuales son detectables sólo estadísticamente, no pudiendo ser relacionados inequívocamente con la dosis de radiación recibida. Estos efectos se denominan estocásticos o probabilistas debido a su carácter aleatorio, no existiendo umbral demostrado por debajo del cual no puedan producirse y siendo su probabilidad de ocurrencia (y no su gravedad) proporcional a la magnitud de la dosis recibida. Los efectos estocásticos pueden manifestarse tras un periodo de latencia, aunque los mecanismos de reparación y defensa del cuerpo humano hacen que esta manifestación sea muy poco probable para las dosis pequeñas. A los fines de protección radiológica, es preciso determinar un factor de riesgo nominal para la aparición de efectos estocásticos, que se estima en base al conocimiento actual.

 

 

La respuesta inmediata a la potencialidad de producción de efectos perjudiciales sobre la salud es el establecimiento de un sistema de protección radiológica adecuado tratando de reducir al máximo todo tipo de exposición. En principio, la protección prestó atención fundamental a las exposiciones procedentes de fuentes artificiales, al ser éstas creadas por el hombre y, por tanto, susceptibles de ser controladas y limitadas por él. Sin embargo, como se verá más adelante, al ser las fuentes naturales las mayores contribuyentes en promedio a la dosis de radiación que recibe la población humana, actualmente se está poniendo énfasis en identificar acciones conducentes a la posible protección contra las mismas, lo cual contribuiría muy eficazmente a la reducción global de la exposición de la población como conjunto y ayudaría a la optimización de los recursos dedicados a la protección.

 

 

No se puede dejar de tener en cuenta, asimismo, el beneficio económico, social y sanitario, producido por determinadas actividades cuya práctica puede conducir a algún nivel de dosis de radiación. La Protección Radiológica debe conjugar adecuadamente la protección contra los efectos perjudiciales de la radiación, sin limitar indebidamente dicho beneficio. Se ha conformado así un sistema de Protección Radiológica, universalmente aceptado, aunque sometido a una permanente evolución conceptual y de aplicación operativa, en función tanto del avance en el conocimiento de las bases científicas que le sirven de apoyo, como de la investigación y desarrollo tecnológico que le permiten realizar progresivamente mejores medidas y evaluaciones.

 

 

A lo largo del texto se revisarán las principales fuentes de radiación que producen exposición a la población humana, las bases científicas y los principios fundamentales en los que se fundamenta el actual sistema de Protección Radiológica y una panorámica global de la vigilancia y control de la radiactividad ambiental y la evaluación de su impacto.

 

 

LAS FUENTES DE LA RADIACIÓN

 

El Comité Científico de Naciones Unidas para los Efectos de las Radiaciones Atómicas (UNSCEAR en sus siglas inglesas), es la fuente más reconocida internacionalmente en relación con la evaluación de la contribución a las dosis de la población por las diferentes fuentes de radiación existentes en el medio ambiente, cualquiera que sea su origen, y la estimación de los efectos atribuibles a la radiación ionizante. Este Comité ha publicado en el año 2000 el último de sus informes exhaustivos, cuyas conclusiones principales tratan de resumirse a continuación como muestra objetiva del estado actual en el tema [1].

 

 

De lejos, la radiactividad natural ha sido y es actualmente la mayor contribuyente a la dosis promedio de la población, alcanzando un valor de 2,4 mSv por año como media mundial y oscilando en un rango típico comprendido entre 1 y 10 mSv por año.

 

 

La radiación cósmica alcanza la superficie de la Tierra atravesando la atmósfera, procedente del sol y otras fuentes de energía de nuestra galaxia o incluso externas a ella. Esta radiación consiste en partículas cargadas de diferentes energías, teniendo también una componente neutrónica. Su intensidad aumenta con la latitud, al estar afectada por el campo magnético terrestre y, en mayor grado, con la altitud del lugar, al disminuir el efecto blindaje que ejerce la atmósfera. Esta variación con la altitud es significativa, duplicándose la dosis cada 1.500 m en los primeros kilómetros, lo que significa, por ejemplo, que los habitantes de ciudades como Teherán o Méjico reciben el doble de dosis por esta causa que los de Londres o París y también una cierta dosis adicional como por viajes aéreos frecuentes. Su principal vía de exposición es la irradiación externa, con una ínfima contribución a la exposición interna por la incorporación al organismo de radionucleidos (tritio, berilio-7, carbono-14 y sodio-22, fundamentalmente) resultantes de la interacción de los rayos cósmicos con los componentes de la atmósfera.

 

 

La exposición, tanto interna como externa, debida a las fuentes terrestres, procede de los elementos radiactivos naturales presentes en los materiales de la corteza terrestre y su distribución en otros componentes de la biosfera. Dichos elementos son los llamados primordiales, como el potasio-40, y los componentes de series radiactivas naturales cuyas cabezas, uranio-238, uranio-235 y torio-232, existen en la tierra desde su formación dado sus muy largos periodos de semidesintegración. De entre las exposiciones debidas a las fuentes terrestres, la contribución a la irradiación interna por inhalación de radón-222, gas noble radiactivo perteneciente a la serie del uranio-238, asciende en promedio a 1,2 mSv por año, lo que supone el 50% de toda la exposición media por fuentes naturales, alcanzando valores de 10 mSv por año y superiores, en áreas con altos contenidos de radio-226. La concentración de radón en interiores de edificios es significativamente más alta que al aire libre, donde puede dispersarse; de ahí que la mayor parte de la dosis por radón se reciba en interiores.

 

 

Entre las fuentes de radiactividad artificial contribuyentes a la dosis de radiación de la población se encuentran las exposiciones médicas, el ciclo del combustible nuclear, incluyendo la operación de centrales nucleares, las antiguas explosiones nucleares en atmósfera, causantes de contaminación a escala mundial, los accidentes con consecuencias ambientales y otras fuentes de uso industrial, si bien éstas limitan su posible exposición a los profesionales que las manejan, sin afectar a la población general, salvo pérdida de control o accidente. Con excepción de las exposiciones médicas, cuya contribución a la dosis promedio se estima en 0,4 mSv por año, el resto de fuentes artificiales tiene escasa contribución a la dosis promedio de la población. A pesar de ello, la preocupación social es mucho mayor para estas fuentes, menos contribuyentes a la exposición total.

 

 

Además de las citadas fuentes naturales y artificiales existe otro grupo a caballo entre ambas constituido por procesos humanos, en su mayoría de carácter industrial que producen una alteración de las concentraciones de radionucleidos naturales en el medio ambiente, provocando una modificación en sus niveles de exposición originales. Entre estas actividades industriales modificadoras de la radiactividad natural, cabe citar como más significativas la minería y combustión del carbón, los procesos industriales de producción de fosfatos y el uso de productos o subproductos de estos procesos tales como los fertilizantes fosfatados en agricultura o los fosfoyesos en la construcción de edificios. Aún con la existencia de situaciones especiales, que pueden afectar a grupos de población reducidos, su contribución a la dosis global de la población en promedio no es significativo frente a los valores citados de exposición por fuentes naturales.

 

 

VIGILANCIA Y COMPORTAMIENTO DE LA RADIACTIVIDAD EN EL MEDIO

 

En todas las situaciones en que la población puede resultar expuesta como consecuencia de vertidos planificados o accidentales de radiactividad al medio ambiente, es necesario realizar una evaluación del impacto radiológico asociado. La aplicación de la protección radiológica a esta evaluación utiliza dos aproximaciones diferentes, aunque complementarias. Una, que podemos denominar vigilancia radiológica, está basada en la realización de mediciones directas (discretas o continuas) y en la obtención de muestras representativas posteriormente sometidas a procesos analíticos y de medida, para lograr determinar los niveles de radiación o radiactividad en los componentes del medio. La otra se basa en la predicción de dichos niveles, a partir de un término fuente causante de la liberación, o de la distribución accidental de radionucleidos, mediante modelos de comportamiento ambiental. Ambas se complementan, ya que pueden apoyarse mutuamente, bien para optimizar el diseño de la vigilancia desde la predicción, bien para comprobar lo adecuado de la predicción mediante su comparación con datos reales. Es evidente que estas aproximaciones no pueden hacerse sin el apoyo de investigación medioambiental y el desarrollo paralelo de fuertes capacidades tecnológicas).

 

 

La disciplina científica que agrupa la investigación sobre el comportamiento ambiental de los materiales radiactivos y su transferencia hasta el hombre a través de las cadenas ecológicas y alimentarias se conoce con el nombre de radiecología y su primer objetivo es comprender como las interacciones entre la radiactividad, el medio y el hombre afectan a la exposición a las radiaciones, estableciendo los mecanismos que gobiernan tales interacciones y los principales parámetros que los cuantifican. El principal estímulo para el comienzo de la radiecología fue la inyección masiva de material radiactivo al medio, debida a las explosiones nucleares que se realizaron en los 50 y 60. A ello se unió el gran desarrollo de la industria nuclear, cuya operación normal libera cierta cantidad de radiactividad adicional, siempre sometida a valores planificados y autorizados.

 

 

Surgió así una necesidad de aplicación de la protección radiológica, al ser preciso demostrar la limitación del impacto radiológico, impuesta ya desde el diseño para la autorización de operación de instalaciones susceptibles de originar un incremento en la radiactividad ya existente en el medio. Para ello se han desarrollado modelos, de carácter conservador, predictivos de la dispersión, transporte y transferencia de la radiactividad desde el foco emisor hasta el hombre, identificando las vías críticas de exposición y estimando la dosis que puede resultar por cada una de ellas. Su carácter conservador se debe a que están destinados únicamente a demostrar que no se alcanzarán determinados niveles de impacto.

 

 

Por otro lado, es preciso establecer programas de vigilancia radiológica durante la operación de la instalación, que garanticen el control de los niveles de radiación y radiactividad esperado en los distintos componentes de los ecosistemas, a los cuales pueden ser incorporados y transferidos los radionucleidos, una vez liberados al medio. Para ello se exige la detección de muy bajas concentraciones de radiactividad, lo que ha impulsado el desarrollo de metodologías analíticas y tecnologías instrumentales de detección y medida. El nivel de desarrollo actualmente alcanzado es totalmente consistente para cumplir los objetivos de protección radiológica en cuanto a los límites requeridos. Este proceso de detección es muy complejo en su conjunto y debe estar sometido a controles de calidad, garantizando un elevado nivel de confianza en el resultado final que asegure no sólo la precisión analítica, sino la exactitud del método empleado. Los resultados obtenidos por distintos laboratorios, deben ser comparables entre sí y garantizar su trazabilidad al Sistema Internacional, lo cual sólo puede lograrse mediante la participación en ejercicios de intercomparación de carácter multinacional.

 

 

La ocurrencia de liberaciones accidentales de radiactividad al medio ha provocado la reconsideración de los modelos conservadores utilizados para la predicción del impacto radiológico por operación normal. En estos casos pueden requerirse acciones para la restauración del medio contaminado y su optimización es un condicionante esencial, por lo que la predicción de flujos de radiactividad no puede basarse en hipótesis conservadoras sino realistas. La radiecología actual tiene esta línea de investigación como prioritaria.

 

 

LA BASE CIENTÍFICA DE LA PROTECCIÓN RADIOLÓGICA

 

La radiación ionizante puede producir cambios a nivel atómico y molecular. En una célula viva, algunos de estos cambios, derivados del daño producido al ADN de su núcleo, pueden tener consecuencias a corto o a largo plazo. Si el daño inducido no es adecuadamente reparado puede afectar a las funciones celulares esenciales o a la división normal de la célula. El resultado será la muerte celular inmediata o tras un pequeño número de divisiones, o bien una transformación celular con producción de células hijas modificadas. Estos resultados, como se adelantó en la Introducción, pueden dar lugar a distintos tipos de efectos, deterministas (efectos tempranos), para altas dosis de radiación o estocásticos (efectos tardíos) en el rango de dosis bajas. Se subraya de nuevo que los mecanismos de reparación y defensa del cuerpo humano hacen que la manifestación de efectos estocásticos sea muy poco probable para las dosis pequeñas.

 

El nivel actual del conocimiento, resultante fundamentalmente de los estudios epidemiológicos efectuados en la población japonesa de Hiroshima y Nagasaki y otros grupos expuestos a dosis de radiación altas, ha permitido inferir una relación lineal dosis-efecto para las dosis y tasas de dosis bajas. Los resultados de muchos estudios epidemiológicos, realizados sobre grupos de trabajadores o poblaciones en el rango de dosis bajas, están afectados por incertidumbres significativas y dificultades prácticas que conducen a un insuficiente nivel de confianza estadística de los estudios. Estos datos no son estadísticamente válidos para confirmar o excluir una relación lineal entre incremento de dosis equivalente y probabilidad de un determinado efecto estocástico.

 

 

Una dificultad importante en los estudios epidemiológicos es estimar el número de efectos estocásticos que todavía no han aparecido en el momento en que están siendo estudiadas las poblaciones. En la mayor parte de los casos el exceso de mortalidad radioinducida, después de un periodo de latencia, parece mostrar el patrón temporal de la misma enfermedad producida naturalmente. Esto permite establecer una sencilla proporción entre la mortalidad natural y el exceso radioinducido para todo el periodo posterior al de latencia, obteniéndose así un modelo multiplicativo de predicción de riesgo. La aproximación alternativa es suponer que el exceso de mortalidad sea independiente de la mortalidad natural, lo que supone un modelo aditivo de predicción de riesgo. Las predicciones así obtenidas son un 50% más bajas que con el modelo anterior, pero este modelo no parece ser tan consistente con la mayor parte de las observaciones epidemiológicas. Como consecuencia de la dificultad de registro de la incidencia de enfermedad, casi siempre se manejan datos de mortalidad. Sin embargo, también debe tenerse en cuenta la influencia de aspectos tales como las variaciones interpoblacionales, entre distintos sexos, etc.

 

 

Con todas estas dificultades se ha estimado un coeficiente nominal de probabilidad de efectos estocásticos “fatales”, para relacionar la probabilidad de aparición de un determinado cáncer mortal con la unidad de dosis efectiva, con un valor de 5.10-5 mSv-1. Su interpretación es la existencia de una probabilidad de 5 en 100.000 de aparición de un cáncer mortal por cada mSv recibido. Si se pondera este coeficiente teniendo en cuenta la posible aparición adicional de cánceres no mortales, estimada en un 20 % del valor citado, y la probabilidad de inducción de efectos hereditarios, estimada en 1,3.10-5 mSv-1, se obtiene un coeficiente nominal de probabilidad para todos los efectos estocásticos de 7,3.10-5 mSv-1. A título de comparación puede citarse que una actividad que suponga una probabilidad de muerte de 1 en 10.000 es considerada “muy segura”, considerándose “aceptables” actividades con probabilidad de muerte de 1 en 1.000 para grupos que conocen el riesgo, saben protegerse y reciben un beneficio directo por realizar la actividad 2.

 

 

Los valores de las dosis agudas de radiación que son capaces de producir efectos deterministas (clínicamente detectables) se conocen con un grado razonable de precisión. Como esos efectos se producen con dosis relativamente elevadas, existen suficientes datos fiables de los cambios en ciertos parámetros fisiológicos tales como las alteraciones cromosómicas o hematológicas, que en combinación con ciertas variables físicas hacen incluso posible realizar una dosimetría biológica. No obstante, últimamente, se ha puesto de manifiesto que no hay un conocimiento suficiente sobre los niveles umbrales de producción de estos efectos deterministas en los casos de irradiaciones crónicas que persisten en el tiempo.

 

 

EL MARCO CONCEPTUAL DE PROTECCIÓN RADIOLÓGICA

 

 

El sistema de protección radiológica está proyectado para evitar la aparición de efectos deterministas, manteniendo las dosis por debajo de umbrales significativos, y para asegurar que se toman todas las medidas razonables para reducir la probabilidad de inducción de efectos estocásticos [2]. Existe un alto grado de convencimiento en la comunidad científica relacionada con la protección radiológica, acerca de que el nivel de conocimiento científico actual, sobre el que debe basarse el sistema, constituye una base aceptable para un sistema de protección conservador. La reevaluación de los resultados epidemiológicos derivados de las explosiones de Hiroshima y Nagasaki apuntó hacia un nivel de riesgo para las exposiciones de bajo nivel de dosis mayor que el anteriormente estimado. Ello unido a la evidencia de que algunos grupos profesionales no relacionados con la exposición profesional a las radiaciones podían alcanzar niveles de exposición debidos a radiación natural, fundamentalmente por alto contenido de radón en el ambiente de trabajo, muy superiores a los límites prescritos para la exposición ocupacional, llevó a una revisión de las normas y recomendaciones en materia de Protección Radiológica.

 

El actual marco conceptual de protección radiológica, establecido por la Comisión Internacional de Protección Radiológica (ICRP en sus siglas inglesas) [2], proporciona las recomendaciones y criterios operativos aplicables a las diversas situaciones que requieren protección (p.e. energía nuclear, aplicaciones médicas de la radiación, exposiciones crónicas a radiaciones de origen natural). Estas recomendaciones han sido desarrolladas por organizaciones intergubernamentales tales como las Agencias de Naciones Unidas y la Agencia de Energía Nuclear de la OCDE y también por la Unión Europea [3] [4], e incorporadas a las normas y regulaciones nacionales de la mayoría de los países.

 

 

El sistema hace distinción principal en dos tipos de situaciones, las denominadas Prácticas, actividades planificadas de antemano que conducen a un aumento o una probabilidad de aumento en la exposición a la radiación de fondo, al introducir una nueva fuente de radiación y las denominadas Intervenciones, que son actividades dirigidas a reducir la exposición existente por la radiactividad presente de hecho en el medio. Tanto para prácticas como para intervenciones puede afirmarse casi con certeza que determinadas exposiciones se van a producir con una magnitud predecible dentro de cierto margen de error. Otras exposiciones que pudieran tener lugar con una determinada probabilidad, se denominan “exposiciones potenciales”. Aunque estas exposiciones deben considerarse como parte de la evaluación de las prácticas, si se dieran, podrían requerir algún tipo de intervención.

 

 

También se distingue entre tres tipos de exposición: profesional, cuando tiene lugar en el trabajo y principalmente como resultado del mismo; médica, cuando se recibe como consecuencia de un diagnostico o tratamiento y exposición del público que comprende los restantes casos. En función del tipo de exposición, el control puede hacerse en la fuente, en el medio o en el propio individuo.

 

El sistema de protección en prácticas se basa en los siguientes principios:

 

 

- Justificación: No deberá adoptarse ninguna práctica que implique exposición a radiaciones a menos que proporcione suficiente beneficio a los individuos expuestos o a la sociedad como para compensar el detrimento por la radiación que produce.

 

 

- Optimización: El riesgo radiológico debe mantenerse tan bajo como sea razonablemente posible. En relación con cualquier fuente particular existente en una práctica, la magnitud de la dosis individual, el número de personas expuestas, la probabilidad de que ocurran exposiciones imprevistas deben de mantenerse tan bajos como sea razonablemente posible teniendo en cuenta factores económicos y sociales. La optimización deberá estar condicionada por la restricción de las dosis o los riesgos, de modo que se limiten las desigualdades que puedan resultar de las valoraciones económicas y sociales, ya que es poco probable que la distribución de los beneficios y detrimentos resultante del proceso sea homogénea para el conjunto de la sociedad. A tal efecto, se recomienda generalmente un valor no superior a 0,3 mSv al año como restricción de dosis de una práctica.

 

 

- Límite de dosis o riesgo individual: Las exposiciones individuales resultantes de todas las prácticas relevantes deberán someterse a límites de dosis o a determinados controles del riesgo en caso de exposiciones potenciales. Estos tiene por objeto asegurar que ningún individuo está expuesto a riesgos de irradiación inaceptables en circunstancias normales. No todas las fuentes son susceptibles de control actuando sobre la propia fuente y es necesario especificar que fuentes van a incluirse como relevantes antes de seleccionar un límite de dosis.

 

 

Centrándonos en la limitación de dosis al público, las recomendaciones ICRP se resumen en:

 

 

- Límite de dosis efectiva de 1 mSv en un año. Bajo circunstancias excepcionales sepodría permitir una dosis efectiva más alta en un único año, siempre que la dosis media en cinco años consecutivos no sea superior a 1 mSv por año.

 

- Dosis equivalente en el cristalino de 15 mSv en un año.

 

- Dosis equivalente en piel de 50 mSv en un año.

 

 

El sistema de protección en intervenciones se basa en los siguientes principios:

 

 

- Justificación: La intervención propuesta deberá proporcionar más beneficio que daño, es decir, la reducción en el detrimento resultante de la reducción de la dosis deberá ser suficiente para justificar el daño y los costes, incluyendo costes sociales, de la intervención.

 

 

- Optimización: La forma, escala y duración de la intervención deberán optimizarse de modo que el beneficio neto de la reducción de dosis, es decir el beneficio de la reducción del detrimento por irradiación, menos el detrimento asociado a la intervención deberán maximizarse.

 

 

No son aplicables límites de dosis en las intervenciones. Los dos principios anteriores podrán conducir a niveles de intervención que suponen una guía acerca de en qué casos la intervención es adecuada. Habrá determinados valores de la dosis proyectada, por encima de los cuales la intervención estará casi siempre justificada, debido a la posibilidad de ocurrencia de efectos deterministas graves. ICRP ha recomendado [5] el uso de niveles de referencia genéricos que pueden expresarse en función de la dosis anual existente. El uso de estos niveles debe conducir a facilitar decisiones oportunas sin provocar discordancias con los principios de justificación y optimización.

 

 

CONCLUSIONES

 

Dado que la radiactividad es en gran parte consustancial al mundo en que vivimos, la descripción de las fuentes que la originan, su evaluación, la investigación sobre los procesos y vías que pueden suponer exposición a la población y la base científica para el conocimiento de los mecanismos de producción y reparación de efectos, ofrecen una adecuada perspectiva y una base razonable en la que apoyar las acciones de protección. Existe un alto grado de convencimiento en la comunidad científica relacionada con la protección radiológica, acerca de que el nivel de conocimiento científico actual constituye una base aceptable para un sistema de protección conservador. A la vez, subyacen en el sistema condicionantes éticos conducentes a garantizar que su aplicación no redunda en una distribución heterogénea, tanto de los beneficios económicos, sociales y sanitarios producido por determinadas actividades cuya práctica puede causar algún nivel de dosis de radiación, como de los efectos perjudiciales que pueden producir.

 

 

No obstante, la protección radiológica es un campo dinámico sometido a una permanente evolución conceptual y de aplicación. Es previsible que la actual investigación en curso contribuya a mejorar el tratamiento para la solución de determinadas situaciones de exposición crónica, como las debidas a radiación natural, accidentes, prácticas antiguas, o exposiciones potenciales como las que pueden resultar del almacenamiento de residuos radiactivos. La información procedente del área de la biología fundamental mejorará en los próximos años las bases de apoyo de la protección. Es exigible además, un esfuerzo notable para mejorar la comprensión pública en relación con estos temas, generando información objetiva y bien fundada científicamente.).

 

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