La toxicología ambiental es un campo multidisciplinario de la ciencia que se ocupa del estudio de los efectos nocivos de diversos agentes químicos, biológicos y físicos sobre los organismos vivos . [1] [2] La ecotoxicología es una subdisciplina de la toxicología ambiental que se ocupa del estudio de los efectos nocivos de los tóxicos a nivel de población y ecosistema .
Rachel Carson es considerada la madre de la toxicología ambiental, ya que la convirtió en un campo diferenciado dentro de la toxicología en 1962 con la publicación de su libro Primavera silenciosa , que trataba los efectos del uso incontrolado de pesticidas . El libro de Carson se basó en gran medida en una serie de informes de Lucille Farrier Stickel sobre los efectos ecológicos del pesticida DDT . [3]
Los organismos pueden estar expuestos a diversos tipos de tóxicos en cualquier etapa del ciclo de vida, algunos de los cuales son más sensibles que otros. La toxicidad también puede variar según la ubicación del organismo dentro de su red alimentaria . La bioacumulación se produce cuando un organismo almacena tóxicos en los tejidos grasos, lo que puede eventualmente establecer una cascada trófica y la biomagnificación de tóxicos específicos. La biodegradación libera dióxido de carbono y agua como subproductos al medio ambiente. Este proceso suele estar limitado en áreas afectadas por tóxicos ambientales.
Los efectos nocivos de agentes químicos y biológicos como los tóxicos de los contaminantes , insecticidas , pesticidas y fertilizantes pueden afectar a un organismo y a su comunidad al reducir la diversidad y abundancia de especies. Estos cambios en la dinámica de las poblaciones afectan al ecosistema al reducir su productividad y estabilidad.
Aunque la legislación implementada desde principios de la década de 1970 tenía como objetivo minimizar los efectos nocivos de los tóxicos ambientales sobre todas las especies, McCarty (2013 [4] ) advirtió que "las limitaciones de larga data en la implementación del modelo conceptual simple que es la base de los protocolos actuales de pruebas de toxicidad acuática " pueden conducir a una inminente "edad oscura" de la toxicología ambiental.
Para proteger el medio ambiente, se redactó la Ley Nacional de Política Ambiental (NEPA, por sus siglas en inglés). [5] El punto principal que destaca la NEPA es que "garantiza que todas las ramas del gobierno consideren adecuadamente el medio ambiente antes de emprender cualquier acción federal importante que afecte significativamente al medio ambiente". [5] Esta ley se aprobó en 1970 y también fundó el Consejo de Calidad Ambiental (CEQ, por sus siglas en inglés). [6] La importancia del CEQ fue que ayudó a impulsar aún más áreas de políticas.
CEQ creó programas ambientales, entre ellos la Ley Federal de Control de la Contaminación del Agua, la Ley de Control de Sustancias Tóxicas , la Ley de Conservación y Recuperación de Recursos (RCRA y la Ley Safe). [7] CEQ fue esencial en la creación de las bases para la mayor parte de la "legislación ambiental actual, excepto la legislación de Superfund y de control del asbesto". [6]
Algunos de los impactos iniciales de la NEPA se refieren a la interpretación que deben hacer los tribunales. Los tribunales no sólo interpretaron la NEPA de modo que abarcara los impactos ambientales directos de cualquier proyecto, en particular los federales, sino también las acciones indirectas de los proyectos federales. [6]
La TSCA, también conocida como la Ley de Control de Sustancias Tóxicas, es una ley federal que regula los productos químicos industriales que tienen el potencial de ser nocivos para los seres humanos y el medio ambiente. [8] La TSCA se dirige específicamente a "la fabricación, importación, almacenamiento, uso, eliminación y degradación de productos químicos en uso comercial". [8] La EPA permite que se haga lo siguiente: "1. Pruebas previas a la fabricación de productos químicos para determinar el riesgo para la salud o el medio ambiente 2. Revisión de los productos químicos para determinar el riesgo significativo antes del inicio de la producción comercial 3. Restricción o prohibición de la producción o eliminación de ciertos productos químicos 4. Control de importación y exportación de productos químicos antes de su entrada o salida de los EE. UU." [8]
La Ley de Aire Limpio se vio favorecida por la firma de las enmiendas de 1990. Estas enmiendas protegían la reducción de la acidez, la capa de ozono, la mejora de la calidad del aire y los contaminantes tóxicos. [9] La Ley de Aire Limpio fue revisada y, con el apoyo del presidente George HW Bush, se firmó. [9] Las mayores amenazas a las que se dirige esta ley son: la contaminación del aire urbano, las emisiones tóxicas al aire, el ozono estratosférico, la lluvia ácida, etc. Además de centrarse en estas áreas específicas, también estableció un programa operativo nacional que "permite hacer que la ley sea más viable y fortalecer la aplicación para ayudar a garantizar un mejor cumplimiento de la ley". [9]
Como se mencionó anteriormente, aunque Estados Unidos prohibió el uso de bifenilos policlorados (PCB), existe la posibilidad de que estén presentes en productos fabricados antes de la prohibición de los PCB en 1979. La Agencia de Protección Ambiental (EPA) publicó su prohibición de los PCB el 19 de abril de 1979. [10] Según la EPA, "Aunque los PCB ya no se producen en este país, ahora controlaremos la gran mayoría de los PCB que aún se utilizan", dijo el administrador de la EPA, Douglas M. Castle. "Esto ayudará a prevenir una mayor contaminación de nuestro aire, agua y suministros de alimentos por una sustancia química tóxica y muy persistente creada por el hombre". [10]
Los PCB se han probado en animales de laboratorio y han provocado cáncer y defectos de nacimiento. Se sospecha que los PCB tienen ciertos efectos en el hígado y la piel de los seres humanos. También se sospecha que provocan cáncer. La EPA "estima que 150 millones de libras de PCB están dispersas por todo el medio ambiente, incluidos los suministros de aire y agua; otros 290 millones de libras se encuentran en vertederos de este país". [10] Una vez más, a pesar de que se han prohibido, todavía hay una gran cantidad de PCB circulando en el medio ambiente y posiblemente estén causando efectos en la piel y el hígado de los seres humanos.
Hubo algunos casos en los que personas o empresas desecharon PCB de forma incorrecta. Hasta ahora, ha habido cuatro casos en los que la EPA tuvo que emprender acciones legales contra personas o empresas por sus métodos de eliminación. En los dos casos en los que se vieron involucradas las empresas recibieron una multa de 28.600 dólares por eliminación incorrecta. Se desconoce qué multa se impuso a las tres personas por "arrojar PCB de forma ilegal a lo largo de 210 millas de carreteras en Carolina del Norte". [10]
Aunque los PCB fueron prohibidos, hay algunas excepciones en las que se están utilizando. El área en la que se ha prohibido completamente es "la fabricación, procesamiento, distribución comercial y usos "no cerrados" (abiertos al medio ambiente) de PCB a menos que estén específicamente autorizados o exentos por la EPA. Los usos "totalmente cerrados" (contenidos y, por lo tanto, la exposición a PCB es improbable) se permitirán durante la vida útil del equipo". [10] En términos de equipos eléctricos que contienen PCB, se permite bajo condiciones controladas específicas. De los 750 millones de libras de PCB, los equipos eléctricos representan 578 millones de libras. Cualquier nueva fabricación de PCB está prohibida. [10]
Existen numerosas fuentes de toxicidad ambiental que pueden provocar la presencia de sustancias tóxicas en los alimentos, el agua y el aire. Entre estas fuentes se encuentran los contaminantes orgánicos e inorgánicos, los pesticidas y los agentes biológicos, todos ellos capaces de tener efectos nocivos para los organismos vivos. Pueden existir las denominadas fuentes puntuales de contaminación, por ejemplo, los desagües de una determinada fábrica, pero también fuentes no puntuales (fuentes difusas), como el caucho de los neumáticos de los automóviles, que contienen numerosos productos químicos y metales pesados que se encuentran dispersos en el medio ambiente.
Los PCB son contaminantes orgánicos que todavía están presentes en nuestro medio ambiente hoy en día, a pesar de estar prohibidos en muchos países, incluidos Estados Unidos y Canadá. Debido a la naturaleza persistente de los PCB en los ecosistemas acuáticos , muchas especies acuáticas contienen altos niveles de esta sustancia química. Por ejemplo, se ha demostrado que el salmón salvaje ( Salmo salar ) en el mar Báltico tiene niveles significativamente más altos de PCB que el salmón de piscifactoría, ya que los peces salvajes viven en un entorno muy contaminado. [11]
Los PCB pertenecen a un grupo de "sustancias químicas orgánicas producidas por el hombre conocidas como hidrocarburos clorados" [12]. Las propiedades químicas y físicas de un PCS determinan la cantidad y la ubicación del cloro y, a diferencia de otras sustancias químicas, no tienen forma de identificación. [12] El rango de toxicidad no es constante y, debido a que los PCB tienen ciertas propiedades (estabilidad química, no inflamabilidad), se han utilizado en una cantidad colosal de prácticas comerciales e industriales. Algunas de ellas incluyen "equipos eléctricos, de transferencia de calor e hidráulicos, plastificantes en pinturas, plásticos y productos de caucho y pigmentos, tintes y papel autocopiativo", por nombrar algunos. [12]
Los metales como el cadmio, el mercurio y el plomo tienen un papel mínimo, si es que tienen alguno, en los organismos vivos, por lo que su acumulación, incluso si es pequeña, puede provocar problemas de salud. [13]
Por ejemplo, debido a que los seres humanos consumen pescado, es importante controlarlos para detectar la presencia de estos metales traza. [13] Se sabe desde hace mucho tiempo que estos metales traza pasan a través de la cadena alimentaria debido a su falta de biodegradabilidad o capacidad para descomponerse. [13] Esta acumulación puede provocar daños en el hígado y enfermedades cardiovasculares en las personas. [13] También es importante controlar a los peces no solo por motivos de salud pública, sino también para evaluar la salud de los ecosistemas costeros. [13]
Por ejemplo, se ha demostrado que los peces (por ejemplo, la trucha arco iris ) expuestos a niveles más altos de cadmio crecen a un ritmo más lento que los peces expuestos a niveles más bajos o ninguno. [14] Además, el cadmio puede alterar potencialmente la productividad y los comportamientos de apareamiento de estos peces.
Los metales pesados también pueden alterar la composición genética de los organismos acuáticos. En Canadá, un estudio examinó la diversidad genética en la perca amarilla silvestre a lo largo de varios gradientes de concentración de metales pesados en lagos contaminados por operaciones mineras. Los investigadores querían determinar qué efecto tenía la contaminación por metales en las respuestas evolutivas entre las poblaciones de perca amarilla. A lo largo del gradiente, la diversidad genética en todos los loci se correlacionó negativamente con la contaminación del hígado por cadmio. [15] Además, se observó una correlación negativa entre la contaminación por cobre y la diversidad genética. Algunas especies acuáticas han desarrollado tolerancias a los metales pesados. En respuesta a altas concentraciones de metales pesados, una especie de díptero, Chironomus riparius , de la familia de los mosquitos, Chironomidae, ha evolucionado para volverse tolerante a la toxicidad del cadmio en entornos acuáticos. Las historias de vida alteradas, el aumento de la excreción de cadmio y el crecimiento sostenido bajo exposición al cadmio son evidencia que muestra que C. riparius exhibe tolerancia a los metales pesados de base genética. [16]
Además, un estudio de caso en China analizó las concentraciones de Cu (cobre), Cr (cromo), Cd (cadmio) y Pb (plomo) en las partes comestibles de los peces Pelteobagrus fluvidraco, el bagre rayado, y Cyprinus carpio, la carpa común que vive en el lago Taihu. [13] Estos metales se liberaban activamente de fuentes como los desechos industriales derivados de la agricultura y la minería y luego ingresaban en los ecosistemas costeros y se almacenaban en los peces locales, especialmente en sus órganos. [13] Esto era especialmente alarmante porque el consumo excesivo de cobre puede provocar diarrea y náuseas en los humanos y daño hepático en los peces. [13] Además, demasiado plomo puede provocar defectos en el aprendizaje, el comportamiento, el metabolismo y el crecimiento en algunos vertebrados, incluidos los humanos. [13] Gran parte de estos metales pesados se encontraron en el hígado, los riñones y las branquias de las dos especies de peces, sin embargo, afortunadamente se encontró que sus concentraciones estaban por debajo de la cantidad umbral para el consumo humano establecida por el Criterio de salud alimentaria chino. [13] En general, el estudio mostró que los esfuerzos de remediación en realidad redujeron la cantidad de metales pesados acumulados en los peces. [13]
En términos generales, la tasa específica de acumulación de metales en los peces depende del metal, la especie de pez, el entorno acuático, la época del año y los órganos de los peces. [13] Por ejemplo, es más común encontrar metales en las especies carnívoras, seguidas por las omnívoras. [13] En este caso, quizás debido a que las propiedades del agua difieren en diferentes partes del año, se detectaron más metales pesados en las dos especies de peces en verano que en invierno. [13] En general, se entiende relativamente que la cantidad de metales en el hígado y el riñón de un pez representa la cantidad que se ha almacenado activamente en sus cuerpos, mientras que la cantidad de metales en las branquias representa la cantidad que se ha acumulado del agua circundante. [13] Por eso se cree que las branquias son mejores bioindicadores de la contaminación por metales. [13]
La radiación es emitida por la materia en forma de rayos u ondas de energía pura o partículas de alta velocidad. Los rayos u ondas de energía , también conocidos como radiación electromagnética, incluyen la luz solar, los rayos X , el radar y las ondas de radio . La radiación de partículas incluye partículas alfa y beta y neutrones . [17] Cuando los humanos y los animales están expuestos a altos niveles de radiación, pueden desarrollar cáncer , discapacidades congénitas o quemaduras en la piel. Las plantas también enfrentan problemas cuando se exponen a grandes niveles de radiación. Después del desastre de Chernóbil en 1986, la radiación nuclear dañó los tejidos reproductivos de las plantas circundantes , y estas plantas tardaron aproximadamente tres años en recuperar sus capacidades reproductivas. [18] El estudio de la radiación y sus efectos sobre el medio ambiente se conoce como radioecología .
Los tipos de metales pesados más conocidos o comunes son el zinc, el arsénico, el cobre, el plomo, el níquel, el cromo, el aluminio y el cadmio. Todos estos tipos provocan ciertos riesgos para la salud humana y el medio ambiente.
Aunque ciertas cantidades de estos metales pueden tener un papel importante, por ejemplo, en el mantenimiento de ciertas funciones bioquímicas y fisiológicas en los organismos vivos cuando se encuentran en concentraciones muy bajas, se vuelven nocivos cuando superan ciertas concentraciones límite. [19] Los metales pesados son una parte importante de la contaminación ambiental y su toxicidad "es un problema de creciente importancia por razones ecológicas, evolutivas, nutricionales y ambientales". [19]
Aluminio
El aluminio es el metal natural más común en la corteza terrestre y se recicla de forma natural en el medio ambiente a través de procesos como la erosión de las rocas y las erupciones volcánicas. [20] Estos procesos naturales liberan más aluminio en los entornos de agua dulce que los humanos, pero el impacto antropogénico ha estado provocando que los valores superen la cantidad recomendada por la EPA de EE. UU. y la Organización Mundial de la Salud. [20] El aluminio se utiliza comúnmente en artículos fabricados industrialmente como pinturas, papel, electrodomésticos, envases, procesamiento de alimentos y agua, y para artículos de cuidado de la salud como antitranspirantes y producción de vacunas. [20] La escorrentía de estos usos industriales hace que el metal fluya al medio ambiente. [20]
En general, la exposición excesiva al aluminio afecta las capacidades motoras y cognitivas. [20] En los mamíferos, se ha demostrado que el metal afecta la expresión genética, la reparación del ADN y la unión del ADN. [20] Un estudio mostró cómo los efectos del aluminio incluyen la neurodegeneración y la muerte de células nerviosas en ratones. [20] Otro estudio ha demostrado que está relacionado con enfermedades humanas asociadas con el sistema nervioso, como el Alzheimer y la enfermedad de Parkinson y el autismo. [20]
La exposición a contaminantes puede cambiar los tejidos de la vida marina, como los peces. Por ejemplo, se ha demostrado que su acumulación causa neurodegeneración en regiones cerebrales del cerebro, como las de O. mossambicus , también conocida como tilapia de Mozambique. [20] El aluminio también disminuye las capacidades locomotoras de los peces, ya que se cree que el aluminio afecta negativamente su suministro de oxígeno. [20] Finalmente, el metal causa respuestas lentas a la excitación y otros estímulos ambientales, un comportamiento anormal en general y cambios en los neurotransmisores de sus cuerpos, como la adrenalina y la dopamina. [20]
El arsénico, uno de los metales pesados más importantes, causa problemas ecológicos y de salud en los seres humanos. Es un “elemento semimetálico, sumamente tóxico y cancerígeno, y se encuentra ampliamente disponible en forma de óxidos o sulfuros o como sal de hierro, sodio, calcio, cobre, etc.” [19] También es uno de los elementos más abundantes en la Tierra y sus formas inorgánicas específicas son muy peligrosas para los seres vivos (animales, plantas y seres humanos) y el medio ambiente.
En los seres humanos, el arsénico puede provocar cáncer de vejiga, piel, pulmones e hígado. Una de las principales fuentes de exposición al arsénico en los seres humanos es el agua contaminada, que constituye un problema en más de 30 países del mundo.
Los seres humanos tienden a entrar en contacto con el arsénico por "medios naturales, fuentes industriales o fuentes no deseadas". [19] El agua puede contaminarse con pesticidas arsenicales o productos químicos arsenicales naturales. Hay algunos casos en los que se ha utilizado arsénico en intentos de suicidio y puede provocar intoxicaciones agudas. El arsénico "es un veneno protoplástico, ya que afecta principalmente al grupo sulfhidrilo de las células, lo que provoca un mal funcionamiento de la respiración celular, las enzimas celulares y la mitosis". [19]
El plomo, otro metal extremadamente tóxico, puede causar, y se sabe que lo ha hecho, "una extensa contaminación ambiental y problemas de salud en muchas partes del mundo". La apariencia física del plomo es brillante y de color plateado. Algunas fuentes de contaminación por plomo en el medio ambiente incluyen las operaciones de enchapado de metales y pesca, los desechos del suelo, las chimeneas de las fábricas, la fundición de minerales, los desechos de las industrias de las baterías, los fertilizantes y pesticidas, y muchas más. A diferencia de otros metales como el cobre, el plomo solo tiene un aspecto fisiológico y no tiene funciones biológicas. En los EE. UU., "se liberan más de 100 a 200.000 toneladas de plomo por año a través de los escapes de los vehículos" y una parte puede ser traída por las plantas, el flujo en el agua o la fijación en el suelo. [19]
Los seres humanos entran en contacto con el plomo a través de la minería y la quema de combustibles fósiles. Al quemarlo, el plomo y sus compuestos quedan expuestos al aire, el suelo y el agua. El plomo puede tener diferentes efectos en el cuerpo y afectar al sistema nervioso central. Alguien que ha estado en contacto con el plomo puede sufrir una intoxicación aguda o crónica. Quienes experimentan una intoxicación aguda presentan síntomas como apetito, dolor de cabeza, hipertensión, dolor abdominal, disfunción renal, fatiga, insomnio, artritis, alucinaciones y vértigo. [19] Por otro lado, la exposición crónica puede causar síntomas más graves como "retardo mental, defectos de nacimiento, psicosis, autismo, alergias, dislexia, pérdida de peso, hiperactividad, parálisis, debilidad muscular, daño cerebral, daño renal e incluso puede causar la muerte". [19]
El mercurio, de color blanco plateado brillante, puede transformarse en un gas incoloro e inodoro cuando se calienta. [19] El mercurio afecta en gran medida al medio marino y se han realizado muchos estudios sobre los efectos en el medio acuático. Las mayores fuentes de contaminación por mercurio incluyen "la agricultura, los vertidos de aguas residuales municipales, la minería, la incineración y los vertidos de aguas residuales industriales", todas ellas relativamente relacionadas con el agua. [19]
El mercurio existe en tres formas diferentes y las tres poseen distintos niveles de biodisponibilidad y toxicidad. Las tres formas incluyen compuestos orgánicos, elementos metálicos y sales inorgánicas. Como se mencionó anteriormente, están presentes en recursos hídricos como océanos, ríos y lagos. [19] Los estudios han demostrado que el mercurio se convierte en metilmercurio (MeHg) y se filtra al medio ambiente. [21] El plancton luego incorpora el metal a su sistema y luego es ingerido por otros organismos marinos. [21] Este ciclo continúa a lo largo de la cadena alimentaria. [21] Este proceso se llama biomagnificación y "provoca una perturbación significativa en la vida acuática". [19]
El mercurio daña la vida marina, pero también puede ser muy dañino para el sistema nervioso de los humanos. Una mayor exposición al mercurio puede alterar muchas funciones cerebrales. Puede "provocar timidez, temblores, problemas de memoria, irritabilidad y cambios en la visión o la audición". [19] Además, la inhalación de mercurio puede provocar disfunciones en las capacidades sensoriales y mentales de los seres humanos, como en el uso de las habilidades motoras, la cognición y la vista. [21]
Debido a estos preocupantes efectos secundarios, se realizó un estudio en la costa del Pacífico de Colombia para evaluar los niveles de mercurio en el medio ambiente y en las personas que viven allí debido a la minería de oro. [21] Los investigadores encontraron que la concentración media total de mercurio en el cabello medida de las personas que viven en dos comunidades, Quibdó y Paimado, fue de 1,26 g/g y 0,67 g/g respectivamente. [21] Se ha encontrado que los residentes en otras áreas de Colombia tienen niveles similares. [21] Estos niveles son mayores que los valores límite recomendados por la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA). [21] Además, midieron la concentración de mercurio encontrada en los peces que viven cerca en el río Atrato. [21] Aunque se determinó que la concentración tenía un factor de riesgo bajo para la salud humana y el consumo, la concentración (0,5 g/g) estaba por encima del umbral recomendado por la Organización Mundial de la Salud (OMS). [21]
También determinaron que aproximadamente el 44% del total de sitios alrededor del río tenían un nivel moderado de contaminación, lo que enfatiza aún más que se deben llevar a cabo más programas de intervención para frenar la filtración de mercurio al medio ambiente. [21] Esto fue una preocupación importante, especialmente porque la región del Chocó es un foco de biodiversidad para todo tipo de organismos, no solo humanos. [21] Al final, los niveles más altos de mercurio total en el aire se encontraron en las tiendas de oro del centro, lo que enfatiza aún más el costo de la minería de oro en esas comunidades nativas y la necesidad de mejores programas dirigidos a prevenir su propagación. [21]
Según la clasificación de la ATSDR, el cadmio es el séptimo metal pesado más tóxico. El cadmio es interesante porque, una vez que los seres humanos (en el trabajo) o los animales de su entorno se exponen a él, se acumula en el interior del cuerpo durante toda la vida del ser humano o animal. [19] Aunque el cadmio se utilizó como sustituto del estaño en la Primera Guerra Mundial y como pigmento en las industrias de la pintura en su día, en la actualidad se lo ve sobre todo en baterías recargables, humo de tabaco y en la producción de algunas aleaciones.
Según la Agencia para el Registro de Sustancias Tóxicas y Enfermedades, en "los Estados Unidos, más de 500.000 trabajadores están expuestos al cadmio tóxico cada año". También se afirma que la mayor exposición al cadmio se observa en China y Japón. [19]
Los efectos del cadmio sobre los riñones y los huesos son enormes. Puede provocar mineralización ósea, que es "el proceso de depositar minerales en una matriz ósea". [22] Esto puede ocurrir a causa de una disfunción renal o daño óseo.
El séptimo elemento más abundante, el cromo, se encuentra de forma natural cuando se quema petróleo y carbón y se libera al medio ambiente a través de las aguas residuales y los fertilizantes. El cromo se utiliza en "industrias como la metalurgia, la galvanoplastia, la producción de pinturas y pigmentos, el curtido, la conservación de la madera , la producción química y la producción de pulpa y papel ". [19] La toxicidad del cromo afecta a los "procesos biológicos en diversas plantas como el maíz, el trigo, la cebada, la coliflor, los cítricos y en las verduras. La toxicidad del cromo causa clorosis y necrosis en las plantas". [19]
Los pesticidas son una fuente importante de toxicidad ambiental. Se sabe que estos agentes sintetizados químicamente persisten en el medio ambiente mucho tiempo después de su administración. La baja biodegradabilidad de los pesticidas puede dar lugar a la bioacumulación de sustancias químicas en diversos organismos, junto con la biomagnificación dentro de una red alimentaria. Los pesticidas se pueden clasificar según las plagas a las que se dirigen. Los insecticidas se utilizan para eliminar plagas agrícolas que atacan a diversas frutas y cultivos. Los herbicidas se dirigen a plagas de hierbas como las malas hierbas y otras plantas no deseadas que reducen la producción de cultivos. [ cita requerida ]
Se ha demostrado que los pesticidas en general tienen un impacto negativo en los sistemas reproductivo y endocrino de varios reptiles y anfibios, tanto que se piensa cautelosamente que es uno de los principales factores detrás del declive de sus poblaciones en todo el mundo. [23] Estos pesticidas perjudican sus sistemas inmunológico, nervioso y conductual, lo que incluye causar tasas de fertilidad más bajas, niveles hormonales anormales y menor aptitud de la descendencia. [23] Se cree que los anfibios están especialmente en bajo declive porque la liberación de pesticidas agrícolas es simultánea con la secreción de feromonas durante su temporada de reproducción. [23] Por ejemplo, se ha demostrado que mayores cantidades de pesticidas se correlacionan con un mayor número de defectos en los sapos. [23]
Por ejemplo, la clase de herbicidas cloroacetanilida se utiliza en todo el mundo en el control de malezas y pastos para la agricultura. [24] Se utilizan principalmente para cultivos como maíz, arroz, soja, girasol, algodón, entre otros y pueden permanecer en el medio ambiente durante largos períodos de tiempo. [24] Por lo tanto, se pueden encontrar en el suelo, las aguas subterráneas y las aguas superficiales debido a la erosión del suelo, la lixiviación y la escorrentía superficial. [24] La cantidad de tiempo que permanecen en el medio ambiente depende del tipo de suelo y las condiciones climáticas como la temperatura y la humedad. [24] Los herbicidas cloroacetanilida incluyen acetoclor, alaclor, entre otros. [24] Todos ellos están listados como clases B2, L2 y C de carcinógenos por la EPA de EE. UU. [24]
Otro herbicida llamado atrazina todavía se usa comúnmente en todo el mundo, incluso después de que la Unión Europea prohibiera su uso en 2005. [25] Sorprendentemente, su uso todavía prevalecía en los EE. UU. en 2016 y en Australia durante algún tiempo. [25] Debido a que puede disolverse en agua, se han planteado muchas preocupaciones sobre su potencial para contaminar el suelo y el agua a lo largo de la superficie y el suelo. [25] Se han realizado varios estudios para determinar el impacto de la atrazina en la vida silvestre. [23]
Por ejemplo, los estudios han demostrado que causa retraso en el crecimiento y suprime o daña los sistemas inmunológico y reproductivo de la vida acuática. [25] También está relacionado con el cáncer no solo en peces, sino también en mamíferos como los humanos. [25] Además, se sabe que la atrazina induce la aromatasa, que hace que los cuerpos de los peces y los anfibios produzcan estrógeno incluso cuando no se supone que lo hagan. [23] El herbicida también causa cambios en la expresión genética que pueden transmitirse de padres a hijos y obstaculizar la homeostasis tiroidea. [23] Por ejemplo, un estudio realizado en ranas africanas con garras macho muestra que la exposición a la atrazina provocó un tamaño testicular más pequeño y niveles más bajos de testosterona. [23] Otro estudio realizado con la rana leopardo del norte y la rana grillo de Blanchard descubrió que la atrazina redujo su éxito con la metamorfosis, el proceso de convertirse en una rana adulta desde la etapa inicial de un renacuajo. [23] Esto tiene sentido ya que la metamorfosis está controlada por hormonas de la glándula tiroides, sobre las cuales se sabe que la atrazina tiene un impacto negativo. [23]
Además, se realizó un estudio para estudiar los efectos de la atrazina en el cangrejo de río de agua dulce Cherax destructor de la República Checa, una especie clave. [25] Encontraron que el hepatopáncreas, la parte del cuerpo que sirve como hígado y páncreas en estos crustáceos, se dañó después de ser expuesto. [25] También se produjo una acumulación de lactato y amoníaco, lo que provocó insuficiencia hepática, hipoxia tisular, acidosis láctica, fatiga muscular y dolor. [25] También hubo daño e incluso deterioro de las branquias, sin embargo, pudieron curarse después de 2 semanas. [25] También se encontraron daños en las branquias en el bivalvo Diplodon expansus . [25]
El diclorodifeniltricloroetano (DDT) es un insecticida organoclorado que ha sido prohibido debido a sus efectos adversos tanto para los seres humanos como para la vida silvestre. Las propiedades insecticidas del DDT se descubrieron por primera vez en 1939. Después de este descubrimiento, el DDT fue ampliamente utilizado por los agricultores para matar plagas agrícolas como el escarabajo de la patata, la polilla de la manzana y el gusano cogollero del maíz. En 1962, Rachel Carson detalló los efectos nocivos del uso generalizado y descontrolado del DDT en su libro La primavera silenciosa. Esas grandes cantidades de DDT y su metabolito diclorodifenildicloroetileno (DDE) que se liberaron al medio ambiente resultaron tóxicas tanto para los animales como para los seres humanos. [ cita requerida ]
El DDT no es fácilmente biodegradable y, por lo tanto, la sustancia química se acumula en el suelo y en los sedimentos que se escurren . Los sistemas hídricos se contaminan y la vida marina, como los peces y los mariscos, acumula DDT en sus tejidos. Además, este efecto se amplifica cuando los animales que consumen el pescado también consumen la sustancia química, lo que demuestra la biomagnificación dentro de la cadena alimentaria. El proceso de biomagnificación tiene efectos perjudiciales en varias especies de aves porque el DDT y el DDE se acumulan en sus tejidos, lo que induce el adelgazamiento de la cáscara de los huevos. Como resultado, se han observado rápidas disminuciones de las poblaciones de aves en Europa y América del Norte. [ cita requerida ]
Los seres humanos que consumen animales o plantas contaminadas con DDT sufren efectos adversos para la salud. Diversos estudios han demostrado que el DDT tiene efectos nocivos sobre el hígado , el sistema nervioso y el sistema reproductivo de los seres humanos.
En 1972, la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) prohibió el uso de DDT en los Estados Unidos . A pesar de la regulación de este pesticida en América del Norte, todavía se utiliza en ciertas áreas del mundo. Se han encontrado rastros de esta sustancia química en cantidades considerables en un afluente del río Yangtze en China , lo que sugiere que el pesticida todavía se utiliza en esta región.
Aunque el DDT se prohibió en 1972, parte del pesticida (así como otras sustancias químicas) permaneció en el medio ambiente. Esta permanencia de material tóxico provocó la casi extinción del halcón peregrino. Se encontraron altos niveles de DDT en muchas zonas, como "huevos, grasa y tejidos del ave". [26] El gobierno colaboró con grupos conservacionistas para ayudarlos a reproducirse fuera de la zona contaminada. Finalmente, en 1999, las aves fueron retiradas de la lista de especies en peligro de extinción de Estados Unidos. [26]
El fluoruro de sulfurilo es un insecticida que se descompone en fluoruro y sulfato cuando se libera al medio ambiente. Se sabe que el fluoruro afecta negativamente a la vida silvestre acuática. Se ha demostrado que los niveles elevados de fluoruro afectan la eficiencia alimentaria y el crecimiento de la carpa común ( Cyprinus carpio ). La exposición al fluoruro altera el equilibrio iónico, las proteínas totales y los niveles de lípidos en estos peces, lo que cambia su composición corporal y altera varios procesos bioquímicos.
Las sustancias perfluoroalquiladas y polifluoroalquiladas, conocidas como PFAS , son un grupo de aproximadamente 15 000 sustancias químicas. La estructura común de estas sustancias químicas implica un grupo funcional y una larga cola de carbono que está total o parcialmente fluorada. El primer químico PFAS, el politetrafluoroetileno (PTFE), fue sintetizado accidentalmente en 1938 por el investigador de DuPont Roy J. Plunkett mientras fabricaba refrigerantes. Se descubrió que el químico tenía propiedades únicas y útiles, como resistencia al agua, al aceite y a las temperaturas extremas. En 1945, DuPont patentó este químico, junto con otros químicos PFAS como el PFOA con el nombre ahora conocido de teflón . El conglomerado multinacional estadounidense 3M comenzó a producir teflón en masa en 1947. Luego, en la década de 1960, la marina estadounidense y 3M crearon un nuevo tipo de espuma contra incendios utilizando productos químicos PFAS, "espuma formadora de película acuosa" o AFFF , que luego se envió a todo el mundo y se utilizó en aeropuertos, sitios militares y centros de capacitación para bomberos. Los productos químicos ahora se utilizan en muchos productos para el hogar, incluidos esmaltes de uñas, maquillaje, champús, jabones, pastas de dientes, productos menstruales, ropa, lentes de contacto y papel higiénico. Los productos químicos también se utilizan en el fracking, el césped artificial, los lubricantes (mecánicos, industriales y de bicicletas), el envasado de alimentos, las revistas, los pesticidas, los refrigerantes e incluso los dispositivos médicos implantados quirúrgicamente.
Estos productos químicos han recibido el sobrenombre de "productos químicos para siempre" debido a su extrema estabilidad y resistencia a la degradación natural en el medio ambiente. También se bioacumulan en humanos y animales, y muchos de los productos químicos PFAS tienen vidas medias de varios años. También se "biomagnifican", por lo que los animales que se encuentran más arriba en la cadena alimentaria tienden a tener una mayor concentración de estos productos químicos en la sangre. Se han encontrado PFAS en casi todas las muestras de sangre humana analizadas; un estudio encontró que el 97% de los estadounidenses tienen PFAS en la sangre. [27] Los productos químicos PFAS se han relacionado con el colesterol alto, [28] la función renal y tiroidea alterada, [29] la colitis ulcerosa, [30] la inmunosupresión, [31] la disminución de la eficacia de las vacunas, [32] el bajo peso al nacer, [33] los problemas reproductivos, [34] y cánceres como el cáncer de riñón, testículo y hígado. [35] Sin embargo, todavía estamos descubriendo los efectos completos de estos productos químicos en la salud.
Los PFAS son sustancias químicas omnipresentes en el medio ambiente y, según una investigación reciente, se encontraron sustancias químicas PFAS en toda el agua de lluvia estudiada. [36] DuPont y 3M habían realizado estudios internos sobre los posibles efectos nocivos de estas sustancias químicas y sabían desde hacía décadas que podían causar cáncer y bajo peso al nacer. [37] Sin embargo, esta investigación no se hizo pública y las empresas siguieron obteniendo grandes beneficios gracias a estas sustancias químicas nocivas. En 2000, 3M anunció que detendría voluntariamente la producción de PFOA y PFOS (técnicamente conocidos como sustancias químicas de "cadena larga") y que dejaría de utilizarlas en sus productos en 2002. Reemplazaron estas sustancias químicas por nuevas fórmulas de PFAS de "cadena corta", pero los científicos han descubierto que estos sustitutos pueden ser igual de peligrosos.
En todo el mundo han surgido demandas contra empresas y gobiernos que sabían los daños que podían causar estos productos químicos y que seguían utilizándolos. Actualmente se están llevando a cabo conversaciones sobre la regulación de estos productos químicos en todo el mundo. Se ha intentado remediar estos " productos químicos para siempre " en puntos críticos de todo el mundo, colocando el suelo contaminado en vertederos o calentándolo a temperaturas extremadamente altas. Sin embargo, ambas son muy caras y se necesitan desesperadamente herramientas de remediación nuevas y más baratas.
Productos químicos organofosforados
Los pesticidas organofosforados (OP) son derivados ésteres del fósforo. [38] Estas sustancias se encuentran en pesticidas, herbicidas e insecticidas y generalmente se pensaba que eran seguras porque se degradan rápidamente en el entorno natural suponiendo que haya luz solar, aire y suelo. [38] Sin embargo, los estudios han demostrado que estos pesticidas afectan negativamente la fotosíntesis y el crecimiento de las plantas. [38] Estas sustancias también ingresan al suelo a través de la escorrentía y también causan disminuciones en la fertilidad del suelo. [38] Además, también se sabe que causan natación errática, estrés respiratorio, cambios en el comportamiento y metamorfosis tardía en organismos acuáticos. [38]
En un estudio de caso específico, se descubrió que los pesticidas organofosforados como el clorpirifos, el diazinón, el fenitrotión y el quinalfos utilizados en la agricultura en la parte noroeste de Bangladesh tenían riesgos ecológicos altos o agudos en las aguas superficiales y el suelo para los insectos acuáticos y los crustáceos. [39] Más específicamente, mostró mayores riesgos ecológicos para Daphnia en comparación con otros organismos marinos. [39] El descubrimiento de concentraciones tan altas de pesticidas podría deberse a que los agricultores locales usan más pesticidas que la cantidad recomendada. [39] Esto podría deberse a que la agricultura es la mayor actividad económica del país. [39] Con el aumento de la población del país, la necesidad de más alimentos solo aumentará, lo que pondrá más presión sobre los agricultores. [39]
Las cianobacterias, o algas verdeazuladas, son bacterias fotosintéticas que crecen en muchos tipos de agua. Su rápido crecimiento ("floración") está relacionado con la alta temperatura del agua, así como con la eutrofización (resultante del enriquecimiento con minerales y nutrientes, a menudo debido a la escorrentía de la tierra que induce el crecimiento excesivo de estas algas). Muchos géneros de cianobacterias producen varias toxinas. [40] [41] Las cianotoxinas pueden ser dermatotóxicas, neurotóxicas y hepatotóxicas, aunque la muerte relacionada con su exposición es rara. [40] Las cianotoxinas y sus componentes no tóxicos pueden causar reacciones alérgicas, pero esto no se comprende bien. [42] : 589 A pesar de sus toxicidades conocidas, el desarrollo de un biomarcador específico de exposición ha sido difícil debido al complejo mecanismo de acción que poseen estas toxinas. [43]
La presencia de esta toxina en el agua potable depende de un par de factores. En primer lugar, el nivel de agua potable en el agua de origen sin tratar y, en segundo lugar, depende de la eficacia de la eliminación de estas toxinas del agua cuando se produce el agua potable. [44] Debido a que no existen datos sobre la ausencia o presencia de estas toxinas en el agua potable, es muy difícil controlar las cantidades que están presentes en el agua tratada. Esto se debe a que Estados Unidos no cuenta con programas estatales o federales que realmente controlen la presencia de estas toxinas en las plantas de tratamiento de agua potable. [44]
Aunque los datos sobre los efectos de estas dos toxinas son limitados, lo que está disponible sugiere que las toxinas atacan el hígado y el riñón. Hubo un brote similar a la hepatoenteritis en Palm Island, Australia (1979), debido al consumo de agua que contenía " C. raciborskii , una cianobacteria que puede producir cilindrospermopsina". [44] La mayoría de los casos (que generalmente involucran niños) han requerido ser llevados a un hospital. Los resultados de la hospitalización incluyen: vómitos, daño renal (debido a la pérdida de agua, proteínas y electrolitos), fiebre, diarrea sanguinolenta y dolores de cabeza. [44]
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