CONTAMINACIÓN Y BIOACUMULACIÓN DE COMPUESTOS TÓXICOS
Metales pesados.
Se consideran metales pesados aquellos metaloides o metales estables y con densidad superior a 4.5 g/cm3 y, en concreto, plomo, cobre, níquel, cadmio, platino, zinc, mercurio yarsénico.
Las emisiones de metales pesados se originan fundamentalmente en grandes instalaciones de combustión, especialmente aquellas que utilizan combustibles sólidos, industria de calcinación y sintetización de minerales metálicos, fundiciones, acerías y otras instalaciones metalúrgicas, industria de producción de cemento y vidrio e instalaciones de incineración de residuos urbanos y sanitarios.
En general, es muy probable que la toxicidad de muchos de los metales pesados se deba a su afinidad por los residuos de cisteina de las proteínas, si bien difieren las consecuencias fisiológicas que producen. Incluso, las consecuencias sobre la salud dependen del estado físico y químico del metal, que puede presentar formas tóxicas y formas inocuas.
Todos los metales pesados se transportan por el medio ambiente, atmósfera incluida y para ellos existen ciclos al igual que los que se han señalado anteriormente para otros elementos. Dichos ciclos, al igual que ha ocurrido con estos últimos, han sido modificados por el hombre. Resulta muy claro que el ritmo actual de extracción y dispersión masivo de metales, incluidos los pesados, ha incrementado de manera notable su presencia en los sistemas circulatorios, incluido el atmosférico.
Para el futuro, la evolución de la emisión de metales pesados a la atmósfera queda en función de dos fuerzas motrices divergentes. En efecto, por un lado, las diferentes medidas de control de emisiones supondrán un descenso de éstas; por el contrario, las emisiones se correlacionan de forma positiva con la actividad económica, por lo que un aumento de ésta supondrá un mayor nivel de emisión. De hecho, se espera a medio plazo un incremento de las emisiones difusas de mercurio y cadmio en la Unión Europea y, en menor medida, de otros metales pesados, lo que en parte será debido a la ampliación de la Unión.
No obstante lo anterior, algunas medidas han supuesto una reducción de las emisiones. Por ejemplo, las de plomo se han reducido en la Unión Europea de una manera extraordinaria como consecuencia de la eliminación de la gasolina con plomo. Igualmente, la sustitución de combustibles sólidos por gas natural en la generación eléctrica supondrá menores emisiones de metales pesados, como beneficio colateral del buscado inicialmente que es el reducir las emisiones de azufre.
Plomo (Pb): metal pesado, sólido, que queda en suspensión con otros materiales particulados. Su presencia en la atmósfera está actualmente ligada a procesos de fundición de plomo y de elaboración de insecticidas, pinturas, vidrios, cerámicas y baterías eléctricas. Hace pocos años se utilizaba como antidetonante en la gasolina de manera generalizada, uso que ha quedado restringido en la actualidad en países en vías de desarrollo.
Su efecto sobre las plantas no es bien conocido y, si bien no lo acumulan, pueden depositarse en ellas partículas de plomo e incorporarse posteriormente en la dieta del ganado y otros animales o del hombre, entrando en definitiva en la red trófica. En animales, si bien la absorción es muy lenta, prácticamente no se excreta, de tal forma que tiende a acumularse.
La toxicidad del plomo se debe fundamentalmente a la degeneración del tejido nervioso central, si bien el mecanismo por el que esto ocurre no está claro hasta el momento; como consecuencia, se producen alteraciones en el crecimiento y en desarrollo mental, así como en el sentido del oído. También puede ocasionar anemia al interferir con el hierro en la formación de hemoglobina.
Se ha eliminado el principal aporte de plomo a la atmósfera mediante una reformulación de las gasolinas que hace innecesaria la aplicación del plomo como antidetonante (Gráfico 9).
Mercurio (Hg): es liberado a la atmósfera principalmente durante los procesos de elaboración de éste y otros metales, en la combustión de carbón y, de manera natural, en la desgasificación de la corteza terrestre y en procesos bacterianos de detoxificación. Una vez emitido, debido a la elevada volatilidad tanto del mercurio metálico como del complejo dimetilmercurio, (CH3)2Hg, este metal puede ser transportado a grandes distancias. La forma inorgánica más tóxica es el vapor de mercurio.
Las aplicaciones del mercurio son numerosas: fabricación de baterías y otros equipamientos eléctricos y, tanto su uso como su incorrecta eliminación, por ejemplo, mediante incineración de baterías, incorpora vapor de mercurio a la atmósfera. También puede emitirse mercurio a la atmósfera en los procesos extractivos de metales preciosos, en los que se forma una amalgama que posteriormente es calentada, emitiéndose vapor de mercurio.
Su efecto altamente tóxico sobre el hombre se debe a la acumulación en el sistema nervioso central, al que causa daños severos y que origina otro tipo de consecuencias motoras y sensoriales.
Cadmio (Ca): es liberado a la atmósfera en forma de partículas por procesos de erosión de aceros galvanizados; de forma un tanto curiosa, se produce emisión a la atmósfera a través del humo del tabaco, debido a que las plantas acumulan este metal, por la similitud que presenta con el cinc, (Zn), el cual es un microelemento esencial, de forma que los fumadores habituales pueden tener el doble de concentración de cadmio en sangre que los no fumadores. También se emite cadmio a la atmósfera a partir del quemado de carbón y de la aplicación de determinados fertilizantes.
La deposición de cadmio en terrenos agrícolas y su posterior acumulación en vegetales utilizados como alimento de personas y ganado puede incrementar la presencia de este metal en las redes tróficas. Además, el cadmio es movilizado en el suelo por la acidificación de éste, por lo que la cantidad disponible se incrementa en áreas con deposiciones ácidas.
La exposición crónica al cadmio en el hombre produce enfermedades coronarias y pulmonares, incluyendo cáncer de pulmón, supresión del sistema inmune y enfermedades graves de riñón y, sobre todo, de hígado.
Vanadio (Va): se emite a la atmósfera principalmente en la combustión de algunos tipos de petróleo. Su acumulación en animales inhibe la síntesis de colesterol y otros lípidos, así como de aminoácidos. Afecta negativamente los procesos energéticos celulares.
Arsénico (As): hace unos años tenía aplicaciones en la fabricación de pinturas, pero determinados hongos producían compuestos derivados -arsina y trimetilarsina-, altamente tóxicos y acumulativos, por lo que fue suspendida su utilización en aquellos procesos. Probablemente la forma más tóxica sea el arsenito (AsO33-). Al ser un elemento con propiedades similares al fósforo, puede incorporarse en moléculas fosfatadas.
La exposición crónica al arsénico en el hombre produce diabetes y cánceres, así como daños graves en hígado y riñón. Si bien el mecanismo de toxicidad no está totalmente establecido, es posible que pudiera derivarse de un proceso de metilación que podría afectar finalmente al ADN.
Cloro y derivados
Cloro (Cl): gas que se forma en diversas industrias químicas y petroquímicas, su forma habitual es la molécula biatómica -Cl2-. Es de color amarillo-verdoso y de olor sofocante, tóxico a partir de determinadas concentraciones. En la atmósfera, interviene en la generación de lluvia ácida mediante la formación de cloruro de hidrógeno o ácido clorhídrico. En la estratosfera, es un catalizador de la disociación del ozono, provocando la disminución de la capa de ozono.
Cloruro de hidrógeno (HCl): gas incoloro, irritante, que se emite en diversos procesos de limpieza y decapado de metales, así como en industrias químicas y petroquímicas y en incineradoras. Interviene directamente en la generación de lluvia ácida.
Pesticidas.
La aplicación usual de pesticidas se lleva a cabo por medio de fumigaciones, lo que supone la inmediata emisión a la atmósfera de las sustancias utilizadas en dichos procesos, su dispersión y la posible afección a seres vivos para los que no eran destinados, inclusive el hombre. Se ha calculado que las pérdidas en la aplicación de fitosanitarios por fumigación pueden llegar al 80-90%, en función del sistema de aplicación y de las condiciones atmosféricas en que se lleve a cabo ésta.
Las previsiones sobre la tendencia de las emisiones de pesticidas en el medio plazo son pesimistas. En efecto, un incremento de la actividad económica y, en concreto, de la producción agraria supondrá un mayor uso de este tipo de sustancias que se verá contrarrestado solamente de una manera limitada por la eficiencia de su uso, la formación de los agricultores y el abandono de tierras marginales.
Contaminantes orgánicos persistentes.
En este apartado entraría cualquier tipo de sustancia tóxica, persistente y que fuera bioacumulable o pudiera serlo. Se considera tóxico todo aquel elemento o compuesto que pueda tener tanto efectos directos causantes de mortalidad como otros que pudieran ser crónicos y que originen enfermedades u otro tipo de efectos deletéreos.
El grupo de sustancias que engloba a los contaminantes orgánicos persistentes se caracteriza porque persisten en el medio ambiente y se acumulan en los organismos a través de las redes alimentarias, causando enfermedades y otro tipo de consecuencias negativas en seres vivos o ecosistemas y produciéndose en muchos casos, además, los fenómenos conocidos como bioacumulación y biomagnificación, es decir, que siendo sustancias persistentes, su concentración se va incrementando en los sucesivos escalones de las redes tróficas, siendo los efectos finalmente graves. Se sabe ya que diversos contaminantes orgánicos persistentes en dosis subletales pero crónicas pueden reducir la tasa de supervivencia y afectar negativamente a la reproducción de diferentes especies animales, incluyendo el ser humano.
Aparte del daño directo que estos compuestos pueden ocasionar, resulta de gran interés conocer cómo evolucionan en la atmósfera, ya que pueden dar lugar a compuestos secundarios, con unos efectos no previsibles, normalmente subestimados, y que pueden ser de una mayor peligrosidad que la de los compuestos originales.
Las emisiones de este tipo de sustancias se originan fundamentalmente en procesos de incineración de residuos urbanos y sanitarios, en la producción de acero, aluminio y cobre e instalaciones de combustión, tanto de gran tamaño como domésticas y plantas de biomasa.
Al igual que se ha señalado con respecto a los pesticidas, las estimaciones acerca de la tendencia de las emisiones de contaminantes orgánicos persistentes en la Unión Europea a medio plazo son pesimistas, debido al previsible incremento de la actividad económica; por el contrario, se espera que tenga efectos positivos en especial la directiva de prevención y control integrados de la contaminación, así como medidas de ahorro energético y mejora en la eficiencia en los procesos de generación y transporte energético.
De entre este tipo de sustancias, merece la pena destacar dos grupos de compuestos:
- Dioxinas y furanos. Como dioxinas se entiende en realidad a una familia de compuestos, las dibenzodioxinas policloradas o PCDDs; los dibenzofuranos, PCDFs, tienen estructura similar. Estos compuestos se incorporan a la atmósfera en su aplicación industrial (se utilizan, por ejemplo, en el blanqueado de papel con cloro) o en diferentes biocidas, en procesos de combustión o en la producción de clorofenoles.
- Bifenilos policlorados (PCBs). Proceden de la cloración de compuestos aromáticos de bifenilo. Se han utilizado preferentemente como aislantes en redes de transporte de energía eléctrica, como transportadores de calor, plastificantes, etc. Son lipofílicos y se acumulan en los tejidos grasos, por lo que se produce bioacumulación en los organismos.
En los países industrializados, los principales emisores son actualmente los incineradores sanitarios y de basuras. La toxicidad de estos compuestos varía, pero es probable que estén asociados a diversos cánceres; existe un cierto riesgo en el proceso de fabricación (accidente de Seveso, Italia).
Si bien la exposición a estas sustancias por inhalación del aire es muy reducida, las dioxinas se bioacumulan, es decir, son lipofílicos y se depositan en el tejido graso, produciéndose una concentración consecutiva de sustancias conforme se avanza en la red trófica.
Estos compuestos se incorporan a la atmósfera adsorbiéndose a partículas de polvo y, consecuentemente, se desplazan con el viento. También, al igual que otros compuestos orgánicos volátiles, al volatilizarse pueden ser desplazados a largas distancias.
PRINCIPALES EMISORES DE CONTAMINACIÓN
Como resumen de los principales focos emisores de contaminantes a la atmósfera y de los respectivos gases, compuestos o partículas emitidos, se presenta la tabla 1.
En esta tabla se han señalado como COV los compuestos orgánicos volátiles en su conjunto, al igual que los metales pesados, si bien de este grupo se ha desgajado el plomo por su presencia particular como aditivo en determinadas gasolinas.
| Principales fuentes emisoras antropogénicas | SO2 | NO2 | CO | H2S | COV | HCl | CL2 | Partículas | Pb | Otros metales pesados |
| Generación energética (a partir de gas natural) | X | X | X | |||||||
| Generación energética (a partir de combustibles líquidos y sólidos) | X | X | X | X | ||||||
| Plantas asfálticas y cementeras | X | X | X | X | ||||||
| Instalaciones extractivas | X | X | ||||||||
| Cremaciones agrícolas | X | X | ||||||||
| Depuradoras de aguas residuales | X | X | X | |||||||
| Extracción de áridos y minería | X | |||||||||
| Fabricación de cerámica | X | X | X | X | ||||||
| Fabricación de cristal | X | X | X | X | ||||||
| Fabricación de pinturas | X | X | ||||||||
| Fabricación de pasta de papel | X | X | ||||||||
| Fundiciones | X | |||||||||
| Incineradoras | X | X | X | X | X | |||||
| Curtidos | X | |||||||||
| Industria química | X | X | X | X | ||||||
| Refinerías | X | X | X | X | X | X | ||||
| Transporte (gasolina) | X | X | X | X | (1) | |||||
| Transporte (diesel) | X | X | X | X |
Tabla 1.- Principales emisores de contaminantes atmosféricos y sus respectivas emisiones.
(1) Las emisiones de plomo a partir de la gasolina solamente se llevan a cabo en los estados que no han llevado a cabo la sustitución de este combustible por gasolina sin plomo.
(1) Las emisiones de plomo a partir de la gasolina solamente se llevan a cabo en los estados que no han llevado a cabo la sustitución de este combustible por gasolina sin plomo.
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