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 en 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 distinto dentro de la toxicología en 1962 con la publicación de su libro Primavera silenciosa , que cubría los efectos del uso incontrolado de pesticidas . El libro de Carson se basó ampliamente 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 sustancias tóxicas en cualquier etapa del ciclo de vida, algunas de las cuales son más sensibles que otras. La toxicidad también puede variar según la ubicación del organismo dentro de su red alimentaria . La bioacumulación ocurre cuando un organismo almacena sustancias tóxicas en tejidos grasos, lo que eventualmente puede establecer una cascada trófica y la biomagnificación de sustancias tóxicas específicas. 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 , los insecticidas , los pesticidas y los fertilizantes pueden afectar a un organismo y a su comunidad al reducir la diversidad y abundancia de sus especies. Estos cambios en la dinámica demográfica 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 en 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 las pruebas actuales de toxicidad acuática "protocolos" pueden conducir a una inminente "edad oscura" de la toxicología ambiental.
Para proteger el medio ambiente, se redactó la Ley de Política Ambiental Nacional (NEPA). [5] El punto principal que la NEPA saca a la luz es que "garantiza que todas las ramas del gobierno den la debida consideración al medio ambiente antes de emprender cualquier acción federal importante que afecte significativamente el medio ambiente". [5] Esta ley fue aprobada en 1970 y también fundó el Consejo de Calidad Ambiental (CEQ). [6] La importancia del CEQ fue que ayudó a impulsar aún más áreas de políticas.
CEQ creó programas ambientales que incluyen la Ley Federal de Control de la Contaminación del Agua, la Ley de Control de Sustancias Tóxicas y la Ley de Recuperación y Conservación de Recursos (RCRA and the Safe). [7] CEQ fue esencial en la creación de las bases para la mayor parte de la "legislación ambiental actual, excepto el Superfund y la legislación de control de asbesto". [6]
Algunos impactos iniciales de la NEPA se refieren a la interpretación dentro de los tribunales. Los tribunales no sólo interpretaron que la NEPA se extiende a los impactos ambientales directos de cualquier proyecto, específicamente federal, sino también a las acciones indirectas de proyectos federales. [6]
TSCA, también conocida como Ley de Control de Sustancias Tóxicas, es una ley federal que regula los químicos industriales que tienen el potencial de ser dañinos para los humanos y el medio ambiente. [8] La TSCA se dirige específicamente a "la fabricación, importación, almacenamiento, uso, eliminación y degradación de productos químicos para 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 productos químicos para detectar riesgos significativos 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 protegieron el ácido reductor, la capa de ozono, mejoraron la calidad del aire y los contaminantes tóxicos. [9] De hecho, la Ley de Aire Limpio fue revisada y, con el apoyo del presidente George HW Bush, fue firmada. [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, el ácido lluvia, etc. Además de apuntar a estas áreas específicas, también estableció un operativo nacional que "programa de permisos para hacer que la ley sea más viable y fortaleció su 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 elaborados antes de la prohibición de los PCB en 1979. La Agencia de Protección Ambiental (EPA) publicó su prohibición de los PCB en 19 de abril de 1979. [10] Según la EPA, "Aunque ya no se producen PCB en este país, ahora controlaremos la gran mayoría de los PCB que todavía 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 causado 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 causan cáncer. La EPA "estima que 150 millones de libras de PCB están dispersos en el medio ambiente, incluidos los suministros de aire y agua; 290 millones de libras adicionales se encuentran en vertederos de este país". [10] Nuevamente, a pesar de que han sido prohibidos, 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 humanos.
Hubo algunos casos en los que personas o empresas eliminaron los PCB de forma incorrecta. Hasta ahora, ha habido cuatro casos en los que la EPA tuvo que emprender acciones legales contra personas/empresas por sus métodos de eliminación. En los dos casos que involucran a las empresas, se les impuso una multa de 28.600 dólares por disposición inadecuada. Se desconoce la multa que se les impuso a las tres personas por "verter ilegalmente PCB a lo largo de 210 millas de carreteras en Carolina del Norte". [10]
Aunque los PCB fueron prohibidos, existen algunas excepciones en los casos en que se utilizan. El área en la que ha sido completamente prohibido es "la fabricación, procesamiento, distribución en el comercio y usos "no cerrados" (abiertos al medio ambiente) de PCB a menos que estén específicamente autorizados o exentos por la EPA. Usos "totalmente cerrados" (contenidos) , y por lo tanto la exposición a PCB es poco probable) se permitirá que continúe durante la vida útil del equipo". [10] En términos de equipos eléctricos, se permiten PCB que contengan PCB en condiciones controladas específicas. De los 750 millones de libras de PCB, los equipos eléctricos representan 578 millones de libras. Está prohibida cualquier nueva fabricación de PCB. [10]
Existen muchas fuentes de toxicidad ambiental que pueden provocar la presencia de sustancias tóxicas en nuestros alimentos, agua y aire. Estas fuentes incluyen contaminantes orgánicos e inorgánicos, pesticidas y agentes biológicos, todos los cuales pueden tener efectos nocivos en los organismos vivos. Puede haber fuentes de contaminación denominadas puntuales, por ejemplo los desagües de una determinada fábrica, pero también fuentes difusas (fuentes difusas), como el caucho de los neumáticos de los automóviles, que contienen numerosos productos químicos y metales pesados que se esparcen 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 ) del Mar Báltico tiene niveles de PCB significativamente más altos que el salmón de piscifactoría, ya que los peces salvajes viven en un ambiente muy contaminado. [11]
Los PCB pertenecen a un grupo de "químicos orgánicos conocidos como hidrocarburos clorados" producidos por el hombre [12]. Las propiedades químicas y físicas de un PCS determinan la cantidad y ubicación del cloro y, a diferencia de otros químicos, no tienen forma de identificación. [12] El rango de toxicidad no es consistente 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. Algunos de ellos incluyen "equipos eléctricos, de transferencia de calor e hidráulicos, plastificantes en pinturas, productos de plástico y caucho y pigmentos, tintes y papel autocopiante", por nombrar algunos. [12]
Los metales como el cadmio, el mercurio y el plomo tienen un papel mínimo en los organismos vivos, si es que tienen alguno, por lo que su acumulación, aunque sea pequeña, puede provocar problemas de salud. [13]
Por ejemplo, debido a que los humanos consumen pescado, es importante monitorear los peces para detectar dichos metales traza. [13] Se sabe desde hace mucho tiempo que estos metales traza pasan a la red alimentaria debido a su falta de biodegradabilidad o capacidad de descomponerse. [13] Tal acumulación puede provocar daño hepático y enfermedades cardiovasculares en las personas. [13] También es importante monitorear 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 (es decir, 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 de la perca amarilla silvestre a lo largo de diversos 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 por cadmio en el hígado. [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 las altas concentraciones de metales pesados, una especie de díptero, Chironomus riparius , de la familia de los mosquitos, Chironomidae, ha evolucionado hasta volverse tolerante a la toxicidad del cadmio en ambientes acuáticos. Las historias de vida alteradas, el aumento de la excreción de cadmio y el crecimiento sostenido bajo la exposición al cadmio son evidencia que muestra que C. riparius exhibe una tolerancia a los metales pesados de base genética. [dieciséis]
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 anillado y Cyprinus carpio. la carpa común que vive en el lago Taihu. [13] Estos metales se liberaban activamente de fuentes como desechos industriales derivados de la agricultura y la minería y luego iban a los ecosistemas costeros y se almacenaban en los peces locales, especialmente en sus órganos. [13] Esto fue especialmente alarmante porque un consumo excesivo de cobre puede provocar diarrea y náuseas en los seres 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 del umbral para el consumo humano establecido por el Criterio de salud alimentaria china. [13] En general, el estudio demostró que los esfuerzos de remediación aquí de hecho redujeron la cantidad de metales pesados acumulados en el pescado. [13]
En términos generales, la tasa específica de acumulación de metales en los peces depende del metal, la especie de pez, el medio acuático, la época del año y los órganos del pez. [13] Por ejemplo, se sabe que los metales se encuentran más comúnmente en especies carnívoras, seguidas por las especies omnívoras. [13] En este caso, tal vez debido a que las propiedades del agua difieren en diferentes épocas del año, se detectaron más metales pesados en las dos especies de peces en el verano en comparación con el 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 a partir del agua circundante. [13] Esta es la razón por la que se cree que las branquias son mejores bioindicadores de la contaminación por metales. [13]
La materia emite radiación 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 seres 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 Chernobyl en 1986, la radiación nuclear dañó los tejidos reproductivos de las plantas circundantes , y estos planes tardaron aproximadamente tres años en recuperar sus capacidades reproductivas. [18] El estudio de la radiación y sus efectos en el medio ambiente se conoce como radioecología .
Los tipos de metales pesados más conocidos o comunes incluyen zinc, arsénico, cobre, plomo, níquel, cromo, aluminio y cadmio. Todos estos tipos provocan ciertos riesgos para la salud humana y ambiental.
Aunque cierta cantidad de estos metales en realidad puede 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, sin embargo, se vuelven nocivos cuando exceden ciertas concentraciones umbral". [19] Los metales pesados son una gran parte 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 circula naturalmente por el medio ambiente a través de procesos como la erosión de las rocas y las erupciones volcánicas. [20] Esos procesos naturales liberan más aluminio en los ambientes de agua dulce que los humanos, pero el impacto antropogénico ha provocado que los valores aumenten por encima de 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 atención médica como antitranspirantes y producción de vacunas. [20] Las escorrentías de esos usos industriales llevan el metal al medio ambiente. [20]
Generalmente, una exposición excesiva al aluminio afecta las habilidades 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 las células nerviosas en ratones. [20] Otro estudio ha demostrado que está relacionado con enfermedades humanas asociadas con el sistema nervioso, como la enfermedad de Alzheimer y Parkinson y el autismo. [20]
La exposición a contaminantes puede cambiar los tejidos de la vida marina, como también 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 la capacidad locomotora de los peces, ya que se cree que el aluminio afecta negativamente su suministro de oxígeno. [20] Finalmente, el metal provoca respuestas lentas a la excitación y otros estímulos ambientales, un comportamiento anormal 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 "una propiedad semimetálica, es notablemente tóxica y cancerígena y está 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 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 es un problema en más de 30 países del mundo.
Los seres humanos tienden a encontrar arsénico por "medios naturales, fuentes industriales o fuentes no deseadas". [19] El agua puede contaminarse con pesticidas de arsénico o químicos naturales de arsénico. Hay algunos casos en los que el arsénico se ha utilizado en intentos de suicidio y puede provocar una intoxicación aguda. El arsénico "es un veneno protoplástico ya que afecta principalmente al grupo de células sulfhidrilo provocando un mal funcionamiento de la respiración celular, las enzimas celulares y la mitosis". [19]
Otro metal extremadamente tóxico, el plomo, puede causar, y se sabe, "extensa contaminación ambiental y problemas de salud en muchas partes del mundo". La apariencia física del plomo es la de un metal brillante y de color plateado. Algunas fuentes de contaminación por plomo en el medio ambiente incluyen el revestimiento de metales y las operaciones de pesca, los desechos del suelo, las chimeneas de las fábricas, la fundición de minerales, los desechos de las industrias de rebozado, los fertilizantes y pesticidas, y muchas más. A diferencia de otros metales como el cobre, el plomo sólo desempeña un aspecto fisiológico y no funciones biológicas. En Estados Unidos, "se liberan más de 100 a 200.000 toneladas de plomo por año a partir de los gases de escape de los vehículos" y una parte puede ser absorbida por las plantas, fluir en el agua o fijarse en el suelo. [19]
Los humanos entran en contacto con el plomo a través de la minería y la quema de combustibles fósiles. Al quemarse, el plomo y sus compuestos quedan expuestos al aire, el suelo y el agua. El plomo puede tener diferentes efectos en el cuerpo y afecta el sistema nervioso central. Alguien que ha estado en contacto con plomo puede sufrir intoxicación por plomo aguda o crónica. Quienes experimentan una intoxicación aguda tienen síntomas como apetito, dolor de cabeza, hipertensión, dolor abdominal, disfunción renal, fatiga, insomnio, artritis, alucinaciones y vértigo." [19] La exposición crónica, por otro lado, puede causar síntomas más graves como, "retraso mental, defectos de nacimiento, psicosis, autismo, alergias, dislexia, pérdida de peso, hiperactividad, parálisis, debilidad muscular, daño cerebral, daño renal y puede incluso 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 el 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", todos ellos relativamente relacionados con el agua. [19]
El mercurio existe en tres formas diferentes y las tres poseen diferentes niveles de biodisponibilidad y toxicidad. Las tres formas incluyen compuestos orgánicos, elementos metálicos y sales inorgánicas. Como se indicó 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 introduce el metal en su sistema y luego es devorado por otros organismos marinos. [21] Este ciclo continúa en la red alimentaria. [21] Este proceso se llama biomagnificación y "causa perturbaciones significativas en la vida acuática". [19]
El mercurio daña la vida marina, pero también puede ser muy perjudicial para el sistema nervioso de los humanos. Los niveles más altos de exposición al mercurio pueden cambiar muchas funciones cerebrales. Puede "provocar timidez, temblores, problemas de memoria, irritabilidad y cambios en la visión o el oído". [19] Además, respirar mercurio puede provocar disfunciones en las capacidades sensoriales y mentales de los seres humanos, así 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 pacífica 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 de mercurio total en el cabello medida en personas que vivían en dos comunidades, Quibdó y Paimado, era de 1,26 g/g y 0,67 g/g respectivamente. [21] Se ha encontrado que los residentes en otras áreas de Columbia tienen niveles similares. [21] Estos niveles son mayores que los valores umbral recomendados por la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. (EPA). [21] Además, midieron la concentración de mercurio que se encuentra en los peces que viven cerca del río Atrato. [21] Aunque se determinó que la concentración tenía un factor de riesgo bajo para la salud y el consumo humanos, 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, enfatizando aún más que se deberían llevar a cabo más programas de intervención para frenar la filtración de mercurio al medio ambiente. [21] Esta fue una preocupación importante, especialmente porque la región del Chocó es un punto crítico de biodiversidad para todo tipo de organismos, no solo para los humanos. [21] Al final, se encontró que los niveles más altos de mercurio total en el aire se encontraban en las tiendas de oro del centro, lo que enfatiza aún más el costo de la minería de oro en tales comunidades nativas y la necesidad de mejores programas dirigidos a prevenir su propagación. [21]
Según el ranking de la ATSDR, el cadmio es el séptimo metal pesado más tóxico. El cadmio es interesante porque una vez expuesto a los humanos (en el trabajo) o a los animales en su entorno, se acumulará dentro del cuerpo durante toda la vida del ser humano/animal. [19] Aunque el cadmio se usó como reemplazo del estaño en la Primera Guerra Mundial y como pigmento en las industrias de pinturas en el pasado, actualmente se ve principalmente en baterías recargables, humo de tabaco y en la producción de algunas aleaciones.
Según lo declarado por la Agencia para el Registro de Sustancias Tóxicas y Enfermedades, en "EE.UU., más de 500.000 trabajadores quedan expuestos al cadmio tóxico cada año". También se afirma que la mayor exposición al cadmio se da en China y Japón. [19]
Los efectos del cadmio sobre los riñones y los huesos son enormes. Puede causar mineralización ósea, que "es el proceso de depositar minerales en la matriz del hueso". [22] Esto puede ocurrir a través de disfunción renal o daño óseo.
El séptimo elemento más abundante, el cromo, puede producirse de forma natural cuando se quema petróleo y carbón y se libera al medio ambiente a través de aguas residuales y fertilizantes. El uso del cromo se puede observar 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 los "procesos biológicos en diversas plantas como el maíz, el trigo, la cebada, la coliflor, los cítricos y las hortalizas. 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 después de su administración. La escasa biodegradabilidad de los pesticidas puede provocar la bioacumulación de sustancias químicas en varios 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 diversas frutas y cultivos. Los herbicidas atacan las plagas de las hierbas, como las malas hierbas y otras plantas no deseadas que reducen la producción de cultivos. [ cita necesaria ]
Se ha demostrado que los pesticidas en general tienen un impacto negativo en los sistemas reproductivo y endocrino de varios reptiles y anfibios, hasta el punto de que se piensa cautelosamente que son uno de los principales factores detrás de la disminución de sus poblaciones en todo el mundo. [23] Estos pesticidas dañan sus sistemas inmunológico, nervioso y de comportamiento, lo que incluye tasas de fertilidad más bajas, niveles hormonales anormales y una menor aptitud física de la descendencia. [23] Se cree que los anfibios están especialmente en 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 para el control de malezas y pastos para la agricultura. [24] Se utilizan principalmente para cultivos como maíz, arroz, soja, girasol, algodón, entre otros y son capaces de permanecer en el medio ambiente por largos periodos 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 de las condiciones climáticas como la temperatura y la humedad. [24] Los herbicidas de cloroacetanilida incluyen acetoclor, alaclor, entre otros. [24] Todos ellos están clasificados como carcinógenos de las clases B2, L2 y C por la EPA de EE. UU. [24]
Otro herbicida llamado atrazina todavía se usa comúnmente en todo el mundo, incluso cuando la Unión Europea prohibió 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 aromatasa, lo que hace que los cuerpos de peces y anfibios produzcan estrógeno incluso cuando no deberían hacerlo. [23] El herbicida también provoca cambios en la expresión genética que pueden transmitirse de padres a hijos y obstaculizar la homeostasis de la tiroides. [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 encontró 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 que 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 agua dulce Cherax destructor de la República Checa, una especie clave. [25] Descubrieron que el hepatopáncreas, la parte del cuerpo que sirve como hígado y páncreas en estos crustáceos, resultó dañado después de haber estado 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 daños e incluso deterioro de las branquias, sin embargo, pudieron sanar 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 en los seres humanos como en la vida silvestre. Las propiedades insecticidas del DDT se descubrieron por primera vez en 1939. Después de este descubrimiento, los agricultores utilizaron ampliamente el DDT 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 e incontrolado del DDT en su libro The Silent Spring. Cantidades tan grandes de DDT y su metabolito diclorodifenildicloroetileno (DDE) que se liberaron al medio ambiente fueron tóxicas tanto para los animales como para los humanos. [ cita necesaria ]
El DDT no es fácilmente biodegradable y, por tanto, la sustancia química se acumula en el suelo y en los sedimentos . Los sistemas acuáticos se contaminan y la vida marina, como peces y mariscos, acumula DDT en sus tejidos. Además, este efecto se amplifica cuando los animales que consumen pescado también consumen la sustancia química, lo que demuestra biomagnificación dentro de la red 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 del huevo. Como resultado, se han observado rápidos descensos en las poblaciones de aves en Europa y América del Norte. [ cita necesaria ]
Los seres humanos que consumen animales o plantas contaminados con DDT experimentan efectos adversos para la salud. Varios estudios han demostrado que el DDT tiene efectos dañinos sobre el hígado , el sistema nervioso y el sistema reproductivo de los humanos.
En 1972, la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos (EPA) prohibió el uso de DDT en Estados Unidos . A pesar de la regulación de este pesticida en América del Norte, todavía se utiliza en determinadas zonas del mundo. Se han encontrado rastros de esta sustancia química en cantidades notables en un afluente del río Yangtze en China , lo que sugiere que el pesticida todavía se utiliza en esta región.
Aunque el DDT fue prohibido en 1972, parte del pesticida (así como otros químicos) permaneció en el medio ambiente. Esta permanencia de material tóxico llevó a 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. trabajó con grupos conservacionistas para ayudarlos a reproducirse fuera del área 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 perjudican 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 estos productos químicos 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 producto químico tenía propiedades únicas y útiles, como resistencia al agua, al aceite y a temperaturas extremas. En 1945, DuPont patentó este producto químico, junto con otros productos químicos PFAS como el PFOA con el nombre ahora familiar 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 enviaba a todo el mundo. mundo y se utiliza en aeropuertos, sitios militares y centros de entrenamiento de extinción de incendios. Los productos químicos se utilizan ahora en muchos productos domésticos, 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 fracking, césped artificial, lubricantes (mecánicos, industriales y para bicicletas), envases de alimentos, revistas, pesticidas, refrigerantes e incluso dispositivos médicos implantados quirúrgicamente.
A estos productos químicos se les ha dado 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 muchas de las sustancias químicas 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 sustancias químicas en la sangre. Se ha encontrado PFAS en casi todas las muestras de sangre humana analizadas; un estudio encontró que el 97% de los estadounidenses tiene PFAS en la sangre. [27] Los químicos PFAS se han relacionado con colesterol alto, [28] función renal y tiroidea alterada, [29] colitis ulcerosa, [30] inmunosupresión, [31] disminución de la eficacia de las vacunas, [32] bajo peso al nacer, [33] problemas reproductivos [34] y cánceres como el de riñón, testículo y hígado. [35] Sin embargo, todavía estamos descubriendo todos los efectos de estos químicos en la salud.
Las sustancias químicas PFAS ahora son omnipresentes en el medio ambiente; una investigación reciente encontró sustancias químicas PFAS en toda el agua de lluvia estudiada. [36] DuPont y 3M habían realizado estudios internos sobre los posibles efectos nocivos de estos productos químicos y conocían desde hacía décadas su potencial para causar cáncer y bajo peso al nacer. [37] Sin embargo, esta investigación no se hizo pública y las empresas continuaron obteniendo grandes ganancias con los productos químicos nocivos. En 2000, 3M anunció que detendría voluntariamente la producción de PFOA y PFOS (técnicamente conocidos como químicos de “cadena larga”) y dejaría de incluirlos en sus productos para el año 2002. Reemplazaron estos químicos con nuevas formulaciones de PFAS de “cadena corta”, pero los científicos han descubierto que estos reemplazos son posiblemente igual de peligrosos.
Ahora han surgido demandas en todo el mundo contra empresas y gobiernos que sabían del daño que podían causar estos productos químicos y continuaron usándolos. Actualmente se están llevando a cabo conversaciones sobre regulación de estos productos químicos en todo el mundo. Se ha intentado remediar estos " productos químicos permanentes " en puntos calientes de todo el mundo, colocando el suelo contaminado en vertederos o calentándolo a temperaturas extremadamente altas. Sin embargo, ambos son muy costosos y se necesitan desesperadamente herramientas de remediación nuevas y más baratas.
Productos químicos organofosforados
Los pesticidas organofosforados (OP) son derivados éster del fósforo. [38] Estas sustancias se encuentran en pesticidas, herbicidas e insecticidas y, en general, 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 llegan 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 de comportamiento y retraso en la metamorfosis en organismos acuáticos. [38]
En un estudio de caso específico, se descubrió que los pesticidas organofosforados como clorpirifos, diazinón, fenitrotión y 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 y crustáceos acuáticos. [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 usaron 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 no hará más que aumentar, ejerciendo así más presión sobre los agricultores. [39]
Las cianobacterias, o algas verdiazules, son bacterias fotosintéticas. 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 debido a menudo 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, desarrollar un biomarcador específico de exposición ha sido difícil debido al complejo mecanismo de acción que poseen estas toxinas. [43]
La aparición de esta toxina en el agua potable depende de un par de factores. Uno, es el nivel del agua potable en el agua de origen cruda y, en segundo lugar, depende de la efectividad de eliminar estas toxinas del agua cuando realmente se produce agua potable. [44] Debido a que no hay datos sobre la ausencia o presencia de estas toxinas en el agua potable, es muy difícil controlar realmente 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, por lo que está disponible sugiere que las toxinas atacan el hígado y los riñones. Hubo un brote similar a una 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 normalmente involucran a niños) han requerido su traslado a un hospital. Los resultados de la hospitalización incluyen: vómitos, daño renal (debido a la pérdida de agua, proteínas y electrolitos), fiebre, diarrea con sangre y dolores de cabeza. [44]
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Medios relacionados con la toxicología ambiental en Wikimedia Commons