Compuestos orgánicos resistentes a la degradación ambiental.
Los contaminantes orgánicos persistentes ( COP ) son compuestos orgánicos que son 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 afectan a las personas y la vida silvestre lejos de donde se utilizan y liberan.
Los COP suelen ser compuestos orgánicos halogenados (véanse las listas a continuación) y, como tales, presentan una alta solubilidad en lípidos . Por ello, 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 lipofilia 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: el transporte a larga distancia, que les permite viajar lejos de su fuente, y la bioacumulación, que reconcentra estos compuestos químicos a niveles potencialmente peligrosos. [7] Los compuestos que componen los COP también se clasifican como PBT (persistentes, bioacumulativos y tóxicos) o TOMP (microcontaminantes orgánicos tóxicos). [8]
Transporte de larga distancia
Los COP entran en la fase gaseosa bajo ciertas temperaturas ambientales y se volatilizan desde los suelos , la vegetación y los cuerpos de agua a la atmósfera , resistiendo reacciones de descomposición en el aire, para viajar largas distancias antes de volver a depositarse. [9] Esto da como resultado la acumulación de COP en áreas alejadas de donde fueron utilizados o emitidos, específicamente ambientes donde nunca se han introducido COP, como la Antártida y el Círculo Polar Ártico . [10] Los COP pueden estar presentes en forma de vapores en la atmósfera o unidos a la superficie de partículas sólidas ( aerosoles ). Un factor determinante para el transporte a larga distancia es la fracción de un COP que se adsorbe en los aerosoles. En forma adsorbida, a diferencia de la fase gaseosa, está protegida de la fotooxidación, es decir, de la fotólisis directa y de la oxidación por radicales OH o por ozono. [11] [12]
Los COP tienen 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 de los COP es extensa, incluso en áreas donde nunca se han utilizado, y permanecerán en estos ambientes años después de que se implementen restricciones debido a su resistencia a la degradación. [1] [13] [14]
Bioacumulación
La bioacumulación de COP se asocia típicamente con la alta solubilidad en lípidos de los compuestos y su capacidad para acumularse en los tejidos grasos de 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 o bioacumulación en la dieta es otra característica distintiva de los COP, ya que a medida que ascienden en la cadena alimentaria, aumentan su 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 poco metabolizada de los COP, hace que dichos compuestos sean altamente susceptibles a la bioacumulación. [16] Por lo tanto, los COP no sólo persisten en el medio ambiente, sino que también, cuando son absorbidos por los animales, se bioacumulan, aumentando su concentración y toxicidad en el medio ambiente. [9] [17] Este aumento en la concentración se llama biomagnificación, que es donde 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 cual 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 del 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. El objetivo del acuerdo es "proteger la salud humana y el medio ambiente de los contaminantes orgánicos persistentes". En 2024, hay 185 países más la Unión Europea que han ratificado el Convenio de Estocolmo. [20] La convención y sus participantes han reconocido la potencial toxicidad humana y ambiental de los COP. Reconocen que los COP tienen potencial para el transporte, la bioacumulación y la biomagnificación a larga distancia. La convención busca estudiar y luego juzgar si una serie de sustancias químicas que se han desarrollado con avances en tecnología y ciencia pueden clasificarse como COP. La reunión inicial de 2001 elaboró una lista preliminar, denominada la "docena sucia", de sustancias químicas clasificadas 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 sí la han ratificado. [20]
Compuestos en la lista del Convenio de Estocolmo
En mayo de 1995, el Consejo de Administración del PNUMA investigó los COP. [22] Inicialmente, el Convenio reconocía sólo doce COP por sus efectos adversos sobre la salud humana y el medio ambiente, imponiendo una prohibición global a 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]
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 el ánade real, la codorniz y el camarón rosado; 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 con clordano es la principal vía de exposición humana.
Dieldrín , un pesticida utilizado para controlar termitas, plagas textiles, enfermedades transmitidas por insectos e insectos que viven en suelos agrícolas. En el suelo y en los insectos, el aldrín puede oxidarse, lo que provoca una rápida conversión en dieldrín. La vida media del dieldrín es de aproximadamente cinco años. El dieldrín es altamente tóxico para los peces y otros animales acuáticos, particularmente las ranas, cuyos embriones pueden desarrollar deformidades en la columna después de la exposición a niveles bajos. El dieldrín ha sido relacionado con la enfermedad de Parkinson , el cáncer de mama y clasificado como inmunotóxico, neurotóxico y con capacidad de alteración endocrina . Se han encontrado residuos de dieldrín en el aire, el agua, el suelo, los peces, las aves y los mamíferos. La exposición humana al dieldrín proviene principalmente de los alimentos.
Endrín , un insecticida que se pulveriza 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 larga vida media en el suelo, de hasta 12 años. La endrina es altamente tóxica para los animales acuáticos y los humanos como neurotoxina . La exposición humana se produce principalmente a través de los alimentos.
Heptacloro , un pesticida utilizado principalmente para matar insectos del suelo y termitas, junto con insectos del algodón, saltamontes, otras plagas de 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: gansos canadienses y cernícalos americanos . En pruebas de laboratorio se ha demostrado que el heptacloro en dosis altas es letal, con cambios de comportamiento adversos y un éxito reproductivo reducido en dosis bajas, y está clasificado como un posible carcinógeno humano. La exposición humana se debe principalmente a los alimentos.
El hexaclorobenceno (HCB ) se introdujo por primera vez entre 1945 y 1959 para tratar semillas porque puede matar hongos en los cultivos alimentarios. El consumo de granos de semillas tratados 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 hijos a través de la placenta y la leche materna tuvieron un éxito reproductivo limitado, incluida la muerte infantil. La exposición humana proviene principalmente de los alimentos.
Mirex , 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. El mirex es tóxico para varias especies de plantas, peces y crustáceos , y se sugiere que tiene capacidad cancerígena en humanos. Los seres humanos están expuestos principalmente a través de la carne de animales, el pescado y la caza silvestre.
Toxafeno , un insecticida utilizado en algodón, cereales, cereales, frutas, nueces y verduras, así como para el control de garrapatas y ácaros en el ganado. El uso generalizado de toxafeno en los EE. UU. y su 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 e induce una pérdida de peso espectacular y una reducción de la viabilidad de los huevos. La exposición humana se debe principalmente a los alimentos. Si bien la toxicidad humana por exposición directa al toxafeno es baja, el compuesto está clasificado como posible carcinógeno humano.
Bifenilos policlorados (PCB), utilizados como fluidos de intercambio de calor , en transformadores eléctricos y condensadores , y como aditivos en pinturas, papel autocopiante y plásticos. La persistencia varía según el grado de halogenación , con una vida media estimada de 10 años. Los PCB son tóxicos para los peces en dosis altas y están asociados con fallas en el desove en dosis bajas. La exposición humana ocurre a través de los alimentos y está asociada con fallas reproductivas y supresión inmune. Los efectos inmediatos de la exposición a los PCB incluyen pigmentación de las uñas y 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 la madre hasta por 7 años, lo que provoca 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.
El diclorodifeniltricloroetano (DDT) es probablemente el COP más notorio. Fue ampliamente utilizado 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 fumigación con DDT en el medio ambiente y la salud humana de Estados Unidos. La persistencia del DDT en el suelo hasta 10 a 15 años después de su aplicación ha dado lugar a residuos generalizados y persistentes de DDT 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, donde es perjudicial para la reproducción debido al adelgazamiento de la cáscara del huevo. 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, reducción del éxito reproductivo y enfermedades neurológicas.
Las dioxinas son subproductos no intencionales de procesos de alta temperatura, como la combustión incompleta y la producción de pesticidas. Las dioxinas generalmente se emiten por la quema de desechos hospitalarios, desechos municipales y desechos peligrosos , junto con las emisiones de automóviles, turba, carbón y madera. Las dioxinas se han asociado con varios efectos adversos en los seres 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 con estas sustancias un aumento de los defectos congénitos y de los mortinatos, así como la exposición letal. Los alimentos, en particular los animales, son la principal fuente de exposición humana a las dioxinas. Las dioxinas estaban presentes en el Agente Naranja , que fue utilizado por Estados Unidos en la guerra química contra Vietnam y causó efectos devastadores multigeneracionales en civiles vietnamitas y estadounidenses.
Los dibenzofuranos policlorados son subproductos de procesos de alta temperatura, como la combustión incompleta después de la incineración de desechos o en automóviles, la producción de pesticidas y la producción de bifenilo policlorado . Estructuralmente similares a las dioxinas, los dos compuestos comparten efectos tóxicos. Los furanos persisten en el medio ambiente y se clasifican como posibles carcinógenos humanos. La exposición humana a los furanos se debe principalmente a los alimentos, en particular a los productos animales.
La clordecona , un compuesto orgánico clorado sintético, se utiliza principalmente como pesticida agrícola, relacionado con el DDT y el Mirex. La clordecona es tóxica para los organismos acuáticos y está clasificada como posible carcinógeno humano. Muchos países han prohibido la venta y el uso de clordecona o tienen la intención de destruir sus reservas.
Lindano (γ-hexaclorociclohexano), pesticida utilizado como insecticida de amplio espectro para el tratamiento de semillas, suelos, hojas, árboles y madera, y contra ectoparásitos en animales y humanos (piojos y sarna). El lindano sufre una rápida biomagnificación y es inmunotóxico , neurotóxico , cancerígeno y está relacionado con daños hepáticos y renales, así como con efectos adversos sobre la reproducción y el desarrollo en varios animales de laboratorio. La producción de lindano produce involuntariamente otros dos COP, α-HCH y β-HCH. [25]
El pentaclorobenceno (PeCB) es un pesticida y un subproducto no intencional. El PeCB también se ha utilizado en productos con PCB, portadores de colorantes, como fungicida, retardante de llama y producto químico intermedio. Este compuesto es moderadamente tóxico para los humanos, pero altamente tóxico para los organismos acuáticos.
El éter de tetrabromodifenilo (tetraBDE) y el éter de pentabromodifenilo (pentaBDE) son productos químicos industriales y los componentes principales del éter de pentabromodifenilo (pentaBDE) comercial. Este par de moléculas han sido detectadas en humanos en todas las regiones del mundo.
Los endosulfanos son un grupo de insecticidas clorados utilizados para controlar plagas en cultivos como café, algodón, arroz y sorgo y soja, moscas tsetsé y ectoparásitos del ganado. Se utilizan como conservante de la madera . El uso y la fabricación mundial de endosulfán fueron prohibidos en virtud del Convenio de Estocolmo de 2011, aunque muchos países ya habían prohibido o introducido la eliminación gradual del producto químico cuando se anunció la prohibición. Tóxico para los seres humanos y los organismos acuáticos y terrestres, vinculado a trastornos físicos congénitos, retraso mental y muerte. Los efectos negativos para la salud de los endosulfanos se deben principalmente a su capacidad de alteración endocrina que actúa como antiandrógeno .
La exposición a COP puede causar defectos de desarrollo, enfermedades crónicas y la muerte. Algunos son carcinógenos según la IARC , posiblemente incluido el cáncer de mama . [1] Muchos COP son capaces de provocar alteraciones endocrinas en el 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 seres humanos que no están 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 a la bioacumulación a lo largo 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]
Los estudios han investigado la correlación entre la exposición a bajos niveles de COP y diversas enfermedades. Para evaluar el riesgo de enfermedad debido a los COP en un lugar particular, las agencias gubernamentales pueden producir una evaluación del riesgo para la salud humana que tenga en cuenta la biodisponibilidad de los contaminantes y sus relaciones dosis-respuesta . [27]
Alteración 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 toda su vida. Un estudio de 2002 [28] resume datos sobre alteraciones endocrinas y complicaciones de salud por la exposición a 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 y de bajo nivel a los 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 del organismo. La exposición a los COP durante períodos de desarrollo no críticos puede no provocar enfermedades detectables ni complicaciones de salud más adelante en la vida. En la vida silvestre, los períodos críticos de desarrollo son en el útero , en el ovo y durante los períodos reproductivos. En los seres humanos, el período crítico de desarrollo es durante el desarrollo fetal . [28]
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 era el peso al nacer y la circunferencia de la cabeza de los bebés, mayores eran los niveles de POP durante el desarrollo prenatal , pero sólo si las madres habían aumentado de peso excesiva o inadecuada durante el embarazo. No se encontró correlación entre la exposición a COP 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 ) perjudicó el crecimiento del feto , redujo el peso al nacer, la longitud, la circunferencia de la cabeza y circunferencia del pecho. [30] [31]
Efectos sobre la salud de las PFAS
Efectos de la exposición a las PFAS en la salud humana [32] [33] [34]
Efectos aditivos y sinérgicos.
La evaluación de los efectos de los COP en la salud es un gran desafío en el laboratorio. Por ejemplo, para 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 . Con efectos sinérgicos, la toxicidad de cada compuesto aumenta (o disminuye) por la presencia de otros compuestos en la mezcla. Cuando se combinan, los efectos pueden exceder con creces los efectos aditivos aproximados de la mezcla de compuestos 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 interior que caracterizan a ciertos COP han cuestionado esta noción. Estudios recientes sobre el polvo y el aire en interiores han implicado que los ambientes interiores son una de las principales fuentes de exposición humana a través de la inhalación y la ingestión. [36] Además, una contaminación significativa de COP en interiores debe ser una ruta importante de exposición humana a COP, considerando la tendencia moderna de pasar una mayor proporción de la vida en interiores. Varios estudios han demostrado que los niveles de COP en interiores (aire y polvo) exceden las concentraciones de COP en exteriores (aire y suelo). [35]
en agua de lluvia
En 2022, los niveles de al menos cuatro ácidos perfluoroalquilo (PFAA) en el agua de lluvia en todo el mundo excedieron con creces los avisos de salud para el agua potable de por vida de la EPA , así como los estándares de seguridad comparables de Dinamarca, Holanda y la Unión Europea , lo que llevó a la conclusión de que "la propagación global de estos cuatro PFAA en la atmósfera ha hecho que se supere el límite planetario de contaminación química". [37]
Se pensaba que los PFAA terminarían eventualmente en los océanos, donde se diluirían durante décadas, pero un estudio de campo publicado en 2021 por investigadores de la Universidad de Estocolmo encontró 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, lluvia. Los investigadores concluyeron que la contaminación puede afectar 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 perjudiciales 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 los productos químicos se han encontrado en zonas remotas como la Antártida . [42] La contaminación del suelo puede resultar en niveles más altos de PFA que se encuentran 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 mayor medida en humanos y en ambientes acuáticos son los principales temas de estos experimentos. En estas reacciones se han identificado productos de degradación aromáticos y alifáticos . La degradación fotoquímica es insignificante en comparación con la degradación fotocatalítica. [2] Un método de eliminación de COP de ambientes marinos que se ha explorado es la adsorción. Ocurre cuando un soluto absorbible entra en contacto con un sólido con una estructura superficial porosa. Esta técnica fue investigada por Mohamed Nageeb Rashed de la Universidad de Asuán, Egipto. [47] Los esfuerzos actuales se centran más en prohibir el uso y la producción de COP en todo el mundo que en eliminarlos. [15]
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Enlaces externos
Contaminantes orgánicos persistentes de la Organización Mundial de la Salud: impacto en la salud infantil
Pops.int, Convenio de Estocolmo sobre contaminantes orgánicos persistentes
Recursos sobre contaminantes orgánicos persistentes (COP)
Monarpop.at, seguimiento de COP en la región alpina (Europa)