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Contaminante orgánico persistente

Los contaminantes orgánicos persistentes ( COP ) son compuestos orgánicos resistentes a la degradación mediante procesos químicos , biológicos y fotolíticos . [1] Son tóxicos y afectan negativamente a la salud humana y al medio ambiente en todo el mundo. [1] Debido a que pueden ser transportados por el viento y el agua, la mayoría de los COP generados en un país pueden afectar y de hecho afectan a las personas y la vida silvestre lejos de donde se usan y liberan.

El efecto de los COP sobre la salud humana y ambiental fue discutido por la comunidad internacional en el Convenio de Estocolmo sobre Contaminantes Orgánicos Persistentes en 2001, con la intención de eliminar o restringir severamente su producción.

La mayoría de los COP son pesticidas o insecticidas , y algunos también son solventes , productos farmacéuticos y químicos industriales. [1] Aunque algunos COP surgen naturalmente (por ejemplo, de los volcanes), la mayoría son artificiales. [2] Los "doce sucios" COP identificados por el Convenio de Estocolmo incluyen aldrín , clordano , dieldrín , endrín , heptacloro , HCB , mirex , toxafeno , PCB , DDT , dioxinas y dibenzofuranos policlorados . Sin embargo, desde entonces se han agregado muchos COP nuevos (por ejemplo, PFOS ).

Consecuencias de la persistencia

Los COP son típicamente compuestos orgánicos halogenados (ver las listas a continuación) y como tales exhiben una alta solubilidad en lípidos . Por esta razón, se bioacumulan en los tejidos grasos . [3] [4] [5] [6] Los compuestos halogenados también exhiben una gran estabilidad que refleja la no reactividad de los enlaces C-Cl hacia la hidrólisis y la degradación fotolítica . La estabilidad y lipofilicidad de los compuestos orgánicos a menudo se correlaciona con su contenido de halógeno, por lo que los compuestos orgánicos polihalogenados son de particular preocupación. [1] Ejercen sus efectos negativos sobre el medio ambiente a través de dos procesos: transporte de larga distancia, que les permite viajar lejos de su fuente, y bioacumulación, que reconcentra estos compuestos químicos a niveles potencialmente peligrosos. [7] Los compuestos que forman los COP también se clasifican como PBT (persistentes, bioacumulables y tóxicos) o TOMP (microcontaminantes orgánicos tóxicos). [8]

Transporte de largo alcance

Los COP entran en la fase gaseosa bajo ciertas temperaturas ambientales y se volatilizan desde los suelos , la vegetación y los cuerpos de agua hacia la atmósfera , resistiendo las reacciones de descomposición en el aire, para viajar largas distancias antes de ser re-depositados. [9] Esto resulta en la acumulación de COP en áreas alejadas de donde fueron utilizados o emitidos, específicamente ambientes donde los COP nunca han sido introducidos como la Antártida y el Círculo Polar Ártico . [10] Los COP pueden estar presentes como vapores en la atmósfera o ligados a la superficie de partículas sólidas ( aerosoles ). Un factor determinante para el transporte de largo alcance es la fracción de un COP que se adsorbe en aerosoles. En forma adsorbida está – a diferencia de la fase gaseosa – protegido de la fotooxidación, es decir, fotólisis directa así como oxidación por radicales OH u ozono. [11] [12]

Los COP tienen una baja solubilidad en agua, pero son fácilmente capturados por partículas sólidas y son solubles en fluidos orgánicos ( aceites , grasas y combustibles líquidos ). Los COP no se degradan fácilmente en el medio ambiente debido a su estabilidad y bajas tasas de descomposición . Debido a esta capacidad de transporte a larga distancia, la contaminación ambiental por COP es extensa, incluso en áreas donde nunca se han utilizado, y permanecerá en estos entornos años después de que se implementen las restricciones debido a su resistencia a la degradación. [1] [13] [14]

Bioacumulación

La bioacumulación de los COP se asocia típicamente con la alta solubilidad lipídica de los compuestos y la capacidad de acumularse en los tejidos grasos de los organismos vivos, incluidos los tejidos humanos, durante largos períodos de tiempo. [13] [15] Las sustancias químicas persistentes tienden a tener concentraciones más altas y se eliminan más lentamente. La acumulación dietética o bioacumulación es otra característica distintiva de los COP, ya que a medida que los COP ascienden en la cadena alimentaria, aumentan en concentración a medida que se procesan y metabolizan en ciertos tejidos de los organismos. La capacidad natural del tracto gastrointestinal de los animales para concentrar las sustancias químicas ingeridas, junto con la naturaleza hidrofóbica y mal metabolizada de los COP, hace que estos compuestos sean altamente susceptibles a la bioacumulación. [16] Por lo tanto, los COP no solo persisten en el medio ambiente, sino que también, a medida que son absorbidos por los animales, se bioacumulan, lo que aumenta su concentración y toxicidad en el medio ambiente. [9] [17] Este aumento de la concentración se llama biomagnificación, que es cuando los organismos que se encuentran más arriba en la cadena alimentaria tienen una mayor acumulación de COP. [18] La bioacumulación y el transporte a larga distancia son la razón por la que los COP pueden acumularse en organismos como las ballenas, incluso en áreas remotas como la Antártida. [19]

Convenio de Estocolmo sobre contaminantes orgánicos persistentes

Estados partes en el Convenio de Estocolmo sobre contaminantes orgánicos persistentes

El Convenio de Estocolmo fue adoptado y puesto en práctica por el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA) el 22 de mayo de 2001. El PNUMA decidió que la regulación de los COP debía abordarse a nivel mundial en el futuro. La declaración de propósitos del acuerdo es "proteger la salud humana y el medio ambiente de los contaminantes orgánicos persistentes". A partir de 2024, hay 185 países más la Unión Europea que han ratificado el Convenio de Estocolmo. [20] El convenio y sus participantes han reconocido la potencial toxicidad humana y ambiental de los COP. Reconocen que los COP tienen el potencial de transporte a larga distancia y de bioacumulación y biomagnificación. El convenio busca estudiar y luego juzgar si una serie de productos químicos que se han desarrollado con avances en la tecnología y la ciencia pueden clasificarse como COP. La reunión inicial en 2001 hizo una lista preliminar, denominada "la docena sucia", de productos químicos que se clasifican como COP. [21] A partir de 2024, Estados Unidos ha firmado el Convenio de Estocolmo pero no lo ha ratificado. Hay un puñado de otros países que no han ratificado la convención, pero la mayoría de los países del mundo la han ratificado. [20]

Compuestos incluidos en la lista del Convenio de Estocolmo

En mayo de 1995, el Consejo de Administración del PNUMA investigó los COP. [22] Inicialmente, el Convenio reconoció sólo doce COP por sus efectos adversos sobre la salud humana y el medio ambiente, prohibiendo globalmente estos compuestos particularmente dañinos y tóxicos y exigiendo a sus partes que tomaran medidas para eliminar o reducir la liberación de COP en el medio ambiente. [2] [21] [23]

  1. También se sabe que el aldrín , un insecticida utilizado en el suelo para matar termitas , saltamontes , gusanos de la raíz del maíz y otros, mata pájaros, peces y seres humanos. Los seres humanos están expuestos al aldrín principalmente a través de los productos lácteos y las carnes animales.
  2. Se sabe que el clordano , un insecticida utilizado para controlar las termitas y en una variedad de cultivos agrícolas, es letal en varias especies de aves, incluidos los patos silvestres, las codornices bobwhite y los camarones rosados; es una sustancia química que permanece en el suelo con una vida media reportada de un año. Se ha postulado que el clordano afecta el sistema inmunológico humano y está clasificado como un posible carcinógeno humano . Se cree que la contaminación del aire por clordano es la principal vía de exposición humana.
  3. Dieldrina , un pesticida utilizado para controlar termitas, plagas textiles, enfermedades transmitidas por insectos e insectos que viven en suelos agrícolas. En el suelo y los insectos, la aldrina puede oxidarse, lo que resulta en una rápida conversión a dieldrina. La vida media de la dieldrina es de aproximadamente cinco años. La dieldrina es altamente tóxica para los peces y otros animales acuáticos, particularmente las ranas, cuyos embriones pueden desarrollar deformidades espinales después de la exposición a niveles bajos. La dieldrina se ha relacionado con la enfermedad de Parkinson , el cáncer de mama y se ha clasificado como inmunotóxica, neurotóxica, con capacidad de alteración endocrina . Se han encontrado residuos de dieldrina en el aire, el agua, el suelo, los peces, las aves y los mamíferos. La exposición humana a la dieldrina se deriva principalmente de los alimentos.
  4. Endrina , un insecticida que se rocía sobre las hojas de los cultivos y se utiliza para controlar los roedores. Los animales pueden metabolizar la endrina, por lo que la acumulación de tejido graso no es un problema; sin embargo, la sustancia química tiene una vida media prolongada en el suelo de hasta 12 años. La endrina es altamente tóxica para los animales acuáticos y los seres humanos como neurotoxina . La exposición humana se produce principalmente a través de los alimentos.
  5. Heptacloro , un pesticida utilizado principalmente para matar insectos del suelo y termitas, junto con insectos del algodón, saltamontes, otras plagas de los cultivos y mosquitos portadores de malaria. El heptacloro, incluso en dosis muy bajas, se ha asociado con la disminución de varias poblaciones de aves silvestres, como los gansos canadienses y los cernícalos americanos . En pruebas de laboratorio se ha demostrado que el heptacloro en dosis altas es letal, con cambios adversos en el comportamiento y una reducción del éxito reproductivo en dosis bajas, y está clasificado como un posible carcinógeno humano. La exposición humana se produce principalmente a través de los alimentos.
  6. El hexaclorobenceno (HCB ) se introdujo por primera vez entre 1945 y 1959 para tratar las semillas, ya que puede matar hongos en los cultivos alimentarios. El consumo de semillas tratadas con HCB se asocia con lesiones cutáneas fotosensibles, cólicos , debilitamiento y un trastorno metabólico llamado porfiria turca, que puede ser letal. Las madres que transmiten HCB a sus bebés a través de la placenta y la leche materna tienen un éxito reproductivo limitado, incluida la muerte del bebé. La exposición humana se produce principalmente a través de los alimentos.
  7. Mirex , un insecticida utilizado contra hormigas y termitas o como retardante de llama en plásticos, caucho y aparatos eléctricos. Mirex es uno de los pesticidas más estables y persistentes, con una vida media de hasta 10 años. Mirex es tóxico para varias especies de plantas, peces y crustáceos , con capacidad cancerígena sugerida en humanos. Los humanos están expuestos principalmente a través de la carne animal, el pescado y la caza silvestre.
  8. Toxafeno , un insecticida utilizado en el algodón, los cereales, los granos, las frutas, los frutos secos y las verduras, así como para el control de garrapatas y ácaros en el ganado. El uso generalizado de toxafeno en los EE. UU. y la persistencia química, con una vida media de hasta 12 años en el suelo, dan como resultado toxafeno residual en el medio ambiente. El toxafeno es altamente tóxico para los peces, lo que induce una pérdida de peso drástica y una menor viabilidad de los huevos. La exposición humana se produce principalmente a través de los alimentos. Si bien la toxicidad humana por exposición directa al toxafeno es baja, el compuesto está clasificado como un posible carcinógeno humano.
  9. Los bifenilos policlorados (PCB) se utilizan como fluidos de intercambio de calor , en transformadores eléctricos y condensadores , y como aditivos en pinturas, papel autocopiativo y plásticos. La persistencia varía con el grado de halogenación , con una vida media estimada de 10 años. Los PCB son tóxicos para los peces en dosis altas y se asocian con fallos en el desove en dosis bajas. La exposición humana se produce a través de los alimentos y se asocia con fallos reproductivos y supresión inmunológica. Los efectos inmediatos de la exposición a los PCB incluyen pigmentación de las uñas y las membranas mucosas e hinchazón de los párpados, junto con fatiga, náuseas y vómitos. Los efectos son transgeneracionales , ya que la sustancia química puede persistir en el cuerpo de una madre hasta 7 años, lo que resulta en retrasos en el desarrollo y problemas de conducta en sus hijos. La contaminación de los alimentos ha provocado una exposición a los PCB a gran escala.
  10. El diclorodifeniltricloroetano (DDT) es probablemente el COP más infame. Se utilizó ampliamente como insecticida durante la Segunda Guerra Mundial para proteger contra la malaria y el tifus. Después de la guerra, el DDT se utilizó como insecticida agrícola. En 1962, la bióloga estadounidense Rachel Carson publicó Primavera silenciosa , describiendo el impacto de la pulverización de DDT en el medio ambiente y la salud humana de Estados Unidos. La persistencia del DDT en el suelo durante hasta 10 a 15 años después de la aplicación ha dado lugar a residuos de DDT generalizados y persistentes en todo el mundo, incluido el Ártico, a pesar de que ha sido prohibido o severamente restringido en la mayor parte del mundo. El DDT es tóxico para muchos organismos, incluidas las aves, para las que es perjudicial para la reproducción debido al adelgazamiento de la cáscara de los huevos. El DDT se puede detectar en alimentos de todo el mundo y el DDT transmitido por los alimentos sigue siendo la mayor fuente de exposición humana. Los efectos agudos a corto plazo del DDT en los seres humanos son limitados, sin embargo, la exposición a largo plazo se ha asociado con efectos crónicos para la salud, incluido un mayor riesgo de cáncer y diabetes, menor éxito reproductivo y enfermedades neurológicas.
  11. Las dioxinas son subproductos no intencionales de procesos de alta temperatura, como la combustión incompleta y la producción de pesticidas. Las dioxinas se emiten típicamente a partir de la quema de desechos hospitalarios, desechos municipales y desechos peligrosos , junto con emisiones de automóviles, turba, carbón y madera. Las dioxinas se han asociado con varios efectos adversos en humanos, incluidos trastornos inmunológicos y enzimáticos, cloracné , y están clasificadas como un posible carcinógeno humano. En estudios de laboratorio sobre los efectos de las dioxinas, se ha asociado un aumento en los defectos de nacimiento y muertes fetales, y la exposición letal a las sustancias. Los alimentos, particularmente los de origen animal, son la principal fuente de exposición humana a las dioxinas. Las dioxinas estaban presentes en el Agente Naranja , que fue utilizado por los Estados Unidos en la guerra química contra Vietnam y causó efectos devastadores multigeneracionales tanto en civiles vietnamitas como estadounidenses.
  12. Los dibenzofuranos policlorados son subproductos de procesos de alta temperatura, como la combustión incompleta después de la incineración de residuos o en automóviles, la producción de pesticidas y la producción de bifenilos policlorados . Estructuralmente similares a las dioxinas, los dos compuestos comparten efectos tóxicos. Los furanos persisten en el medio ambiente y están clasificados como posibles carcinógenos humanos. La exposición humana a los furanos se produce principalmente a través de los alimentos, en particular los productos animales.

Nuevos contaminantes orgánicos persistentes en la lista del Convenio de Estocolmo

Desde 2001, esta lista se ha ampliado para incluir algunos hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP), retardantes de llama bromados y otros compuestos. A la lista inicial del Convenio de Estocolmo de 2001 se han sumado los siguientes COP: [24] [21]

Efectos sobre la salud

La exposición a los COP puede causar defectos de desarrollo, enfermedades crónicas y la muerte. Algunos son carcinógenos según la IARC , posiblemente incluyendo el cáncer de mama . [1] Muchos COP son capaces de alterar el sistema endocrino dentro del sistema reproductivo , el sistema nervioso central o el sistema inmunológico . [26] Las personas y los animales están expuestos a los COP principalmente a través de su dieta, ocupacionalmente o mientras crecen en el útero. [1] Para los humanos no expuestos a los COP por medios accidentales u ocupacionales, más del 90% de la exposición proviene de alimentos de origen animal debido a la bioacumulación en los tejidos grasos y se bioacumulan a través de la cadena alimentaria. En general, los niveles séricos de COP aumentan con la edad y tienden a ser más altos en las mujeres que en los hombres. [15]

Se han realizado estudios para investigar la correlación entre la exposición a niveles bajos de contaminantes orgánicos persistentes y diversas enfermedades. Para evaluar el riesgo de enfermedades debido a los contaminantes orgánicos persistentes en un lugar en particular, los organismos gubernamentales pueden realizar una evaluación de riesgos para la salud humana que tenga en cuenta la biodisponibilidad de los contaminantes y sus relaciones dosis-respuesta . [27]

Disrupción endocrina

Se sabe que la mayoría de los COP alteran el funcionamiento normal del sistema endocrino. La exposición a niveles bajos de COP durante períodos críticos de desarrollo del feto, el recién nacido y el niño puede tener un efecto duradero a lo largo de su vida. Un estudio de 2002 [28] resume los datos sobre la alteración endocrina y las complicaciones de salud por la exposición a los COP durante etapas críticas de desarrollo en la vida de un organismo. El estudio tuvo como objetivo responder a la pregunta de si la exposición crónica a niveles bajos de COP puede tener un impacto en la salud del sistema endocrino y el desarrollo de organismos de diferentes especies. El estudio encontró que la exposición a los COP durante un período crítico de desarrollo puede producir cambios permanentes en la ruta de desarrollo de los organismos. La exposición a los COP durante períodos no críticos de desarrollo puede no conducir a enfermedades detectables y complicaciones de salud más adelante en su vida. En la vida silvestre, los períodos críticos de desarrollo son en el útero , in ovo y durante los períodos reproductivos. En los humanos, el período crítico de desarrollo es durante el desarrollo fetal . [28]

Sistema reproductivo

El mismo estudio de 2002 [28] , que contenía pruebas de la relación entre los COP y la alteración endocrina, también vinculó la exposición a dosis bajas de COP con efectos sobre la salud reproductiva . El estudio indicó que la exposición a los COP puede provocar efectos negativos sobre la salud, especialmente en el sistema reproductor masculino , como disminución de la calidad y cantidad de los espermatozoides , alteración de la proporción sexual y aparición temprana de la pubertad . En el caso de las mujeres expuestas a los COP, se han descrito alteraciones de los tejidos reproductivos y de los resultados del embarazo , así como endometriosis . [2]

Aumento de peso gestacional y circunferencia de la cabeza del recién nacido

Un estudio griego de 2014 investigó el vínculo entre el aumento de peso materno durante el embarazo, su nivel de exposición a PCB y el nivel de PCB en sus recién nacidos, su peso al nacer , edad gestacional y circunferencia de la cabeza. Cuanto menor fue el peso al nacer y la circunferencia de la cabeza de los bebés, mayores fueron los niveles de POP durante el desarrollo prenatal , pero solo si las madres tuvieron un aumento de peso excesivo o inadecuado durante el embarazo. No se encontró correlación entre la exposición a POP y la edad gestacional. [29] Un estudio de casos y controles de 2013 realizado en 2009 en madres indias y sus hijos mostró que la exposición prenatal a dos tipos de pesticidas organoclorados ( HCH , DDT y DDE ) afectó el crecimiento del feto , redujo el peso al nacer, la longitud, la circunferencia de la cabeza y la circunferencia del pecho. [30] [31]

Efectos de los PFAS sobre la salud

Efectos de la exposición a PFAS en la salud humana [32] [33] [34]

Efectos aditivos y sinérgicos

La evaluación de los efectos de los COP sobre la salud es un gran desafío en el laboratorio. Por ejemplo, en el caso de los organismos expuestos a una mezcla de COP, se supone que los efectos son aditivos . [35] Las mezclas de COP pueden, en principio, producir efectos sinérgicos . En los efectos sinérgicos, la toxicidad de cada compuesto se ve potenciada (o deprimida) por la presencia de otros compuestos en la mezcla. Cuando se combinan, los efectos pueden superar con creces los efectos aditivos aproximados de la mezcla de compuestos de COP. [7]

En zonas urbanas y ambientes interiores

Tradicionalmente se pensaba que la exposición humana a los COP se producía principalmente a través de los alimentos , sin embargo, los patrones de contaminación en interiores que caracterizan a ciertos COP han puesto en tela de juicio esta noción. Estudios recientes del polvo y el aire en interiores han implicado a los ambientes interiores como fuentes importantes de exposición humana por inhalación e ingestión. [36] Además, la contaminación significativa por COP en interiores debe ser una vía importante de exposición humana a los COP, considerando la tendencia moderna de pasar una mayor parte de la vida en interiores. Varios estudios han demostrado que los niveles de COP en interiores (aire y polvo) superan las concentraciones de COP en exteriores (aire y suelo). [35]

En el agua de lluvia

En 2022, los niveles de al menos cuatro ácidos perfluoroalquilo (PFAA) en el agua de lluvia en todo el mundo superaron ampliamente los avisos de salud sobre el agua potable de por vida de la EPA , así como los estándares de seguridad comparables daneses, holandeses y de la Unión Europea , lo que llevó a la conclusión de que "la propagación global de estos cuatro PFAA en la atmósfera ha provocado que se supere el límite planetario de contaminación química". [37]

Se pensaba que los PFAA acabarían en los océanos, donde se diluirían a lo largo de décadas, pero un estudio de campo publicado en 2021 por investigadores de la Universidad de Estocolmo descubrió que a menudo se transfieren del agua al aire cuando las olas llegan a la tierra, son una fuente importante de contaminación del aire y, finalmente, llegan a la lluvia. Los investigadores concluyeron que la contaminación puede afectar a grandes áreas. [38] [39] [40]

En 2024, un estudio mundial de 45.000 muestras de agua subterránea encontró que el 31% de las muestras contenían niveles de PFAS que eran nocivos para la salud humana; estas muestras se tomaron de áreas que no estaban cerca de ninguna fuente obvia de contaminación. [41]

El suelo también está contaminado y se han encontrado productos químicos en áreas remotas como la Antártida . [42] La contaminación del suelo puede dar lugar a niveles más elevados de PFA en alimentos como el arroz blanco, el café y los animales criados en suelos contaminados. [43] [44] [45]

Control y eliminación en el medio ambiente

Los estudios actuales destinados a minimizar los COP en el medio ambiente están investigando su comportamiento en reacciones de oxidación fotocatalítica . [46] Los COP que se encuentran en los seres humanos y en los entornos acuáticos en su mayoría son los principales sujetos de estos experimentos. Se han identificado productos de degradación aromáticos y alifáticos en estas reacciones. La degradación fotoquímica es insignificante en comparación con la degradación fotocatalítica. [2] Un método de eliminación de COP de entornos marinos que se ha explorado es la adsorción. Ocurre cuando un soluto absorbible entra en contacto con un sólido con una estructura de superficie porosa. Esta técnica fue investigada por Mohamed Nageeb Rashed de la Universidad de Aswan, Egipto. [47] Los esfuerzos actuales se centran más en prohibir el uso y la producción de COP en todo el mundo en lugar de la eliminación de los COP. [15]

Véase también

Referencias

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