apuntes de toxicología ambiental

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Apuntes de Toxicología AmbientalGeneralidades sobre ambiente y contaminación ambiental

1º Cátedra de Toxicología - Medicina/ UBAAgosto 2010

Toxicología Ambiental: disciplina que apunta a proveer de información sobre losriesgos que representa la presencia de tóxicos en el ambiente. Esta Información refiere alos contaminantes , las vías de transferencia ambientales, los impactos potenciales y lasmaneras de predecirlos.

Algunas definiciones:

Contaminante: Agente físico, químico o biológico que se encuentra en un organismo omedio que naturalmente no lo contiene o que lo contiene en una concentración inferior ala hallada.

Contaminación química: Es la presencia de un compuesto - extraño en calidad o encantidad - en un organismo o en un medio físico o en un ecosistema Los contaminantesquímicos son capaces de dar por resultado efectos en el medio físico

ola biomasa que lo ocupa,

en ambientes rurales o

urbanos,

naturaleso

antrópicos.

Entre las propiedades de los químicos que facilitan su papel como contaminantes secuentan como principales la toxicidad, la estabilidad y la persistencia:

Estabilidad: capacidad que tiene un compuesto químico para mantener suscaracterísticas en el ambiente, sin degradarse.

Persistencia: Capacidad de un compuesto para sostenerse inalterado en un medio a lolargo del tiempo. A mayor persistencia, mayor posibilidad de ingresar en la cadenaalimentaria.

SUELOAGUA

AIRE

CADENA ALIMENTARIA

Objetos de laContaminación



Persistencia ambiental de algunos plaguicidas

Familia PrincipioActivo

Persistencia en Suelos (semanas)

Organoclorados Aldrin 530

Dieldrin 312Endrin 624DDT 546HCH 208Lindano 728

Organofosforados Malatión 2Paration 8

Carbamatos Carbaryl 2Carbofuran 12

fuente : OMS

Entre las fuentes-problema, las emisiones reconocen un origen fijo o móvil (derramesaccidentales o voluntarios, vertidos industriales, aplicación, uso domestico, emisiones del

transporte, etc.), a las que se suman las tareas de inactivación y destino final deobsoletos, remanentes y envases de químicos ya utilizados.

Definiciones

Autótrofos: (productores) son organismos capaces de sintetizar compuestos orgánicosy su propia masa celular a partir de elementos físicos (luz) o sustancias inorgánicassimples (CO2).

Heterótrofos: (consumidores) animales, hongos, protozoos, virus y la mayoría de lasbacterias. Dependen de los autótrofos para fabricar moléculas orgánicas.

Biomasa: cantidad de materia viva (flora y fauna) que ocupa un área determinada de lasuperficie terrestre y comparte los elementos del medio físico.

Ecosistema: es un sistema dinámico y relativamente autónomo formado por el conjuntode elementos abióticos y bióticos de una determinada zona, incluida la interacción que seestablece entre ellos.

Cadena Trófica: es una representación simplificada de la interacción que se estableceen la naturaleza entre comunidades de un ecosistema, dentro de la cual se movilizan lamateria y la energía

- El flujo de energía: corresponde a la energía que se va transportando desde losvegetales -productores- hacia los herbívoros y carnívoros

- La circulación de materia: en las cadenas tróficas, la materia se transfiere de uneslabón a otro por la interacción que se produce entre los distintos organismosque las conforman.



Cadena Trofica. Fuente : OPS/OMS

Bioacumulación: es la capacidad de un organismo para acumular en sus tejidos algúncompuesto químico

Bioconcentración: es la capacidad de algunos organismos de concentrar nivelescrecientes de un toxico sin que esto les ocasione un daño evidente. Esta característica estípica de muchos organismos acuáticos. Por ella, magnifican el problema y ponen altóxico en situación de disponibilidad para el resto de la cadena trófica, en el curso de lacual el proceso de concentración continua. Este mecanismo es particularmenteimportante para tres riesgos específicos: el complejo Saxitoxinas/Gonyautoxinas, loscompuestos orgánicos de Mercurio y los Compuestos Orgánicos de Cloro.

Biomagnificación: es el aumento continuo en la concentración de un compuesto en

cada eslabón de la cadena alimentaria, hasta alcanzar una concentración potencialmenteletal para algún organismo constituyente de la misma.

¿De qué hablamos cuando hablamos de contaminantes ?

• plaguicidas• aceites industriales• hidrocarburos aromáticos• hidrocarburos alifáticos de

cadena corta•

metales pesados• COPS

• derivados halogenados• arsénico• óxidos de azufre• compuestos de Nitrógeno• partículas, polvo y fibras



Contaminacióndel agua / suelo

Partimos de considerar diferencias sustantivas entre los ecosistemas, dadas por

las características propias del medio físico y el peso de la biodiversidad.Lacapacidad de absorción de tóxicos por cada ecosistema y sus repercusiones amediano plazo son diferentes y se consideran un eje a incorporar en losmecanismos de decisión sobre los químicos a ser utilizados.

Fuente: educ.ar

Principales facilitadores de la contaminación edáfica

2.150

0.630

0.001

0.019

. . . . . .

Casquetes

polares y

glaciares

Aguas

subterráneas

Aguas

superficiales

(ríos, lagos)

Agua

atmosférica

2.15%

0.63 %

0.09 %

0.001 %

2.150

0.630

0.001

0.019

. . . . . .

Casquetes

polares y

glaciares

Aguas

subterráneas

Aguas

superficiales

(ríos, lagos)

Agua

atmosférica

2.15%

0.63 %

0.09 %

0.001 %

Océanos

97.2 % Agua dulce

2.8 %

Agua dulce

utilizable

0.003 %

FUENTES PRINCIPALES DE CONTAMINACIÓN A SUELO Y AGUA

• Naturales ( = Volcanes, As, Radón, etc.)• Volcados intencionales o accidentales• Utilización de Agroquímicos• Efluentes industriales y domésticos• Lluvia ácida• Tajos de la Minería a cielo abierto• Desguace de barcos• Descargas térmicas

Deforestación Basurales a cielo

abierto

Emprendimientos productivos nosustentables



Clasificación de los contaminantes del agua

Procesos

Escorrentía: proceso en que el agua discurre superficialmente sin penetrar en elsuelo.Percolación: Es el proceso de filtración del agua a las capas profundas delterreno a favor de la gravedad como única fuerza, y siguiendo el curso de menorresistencia. Está directamente relacionada con la permeabilidad del suelo.Filtración: Proceso por el cual el agua superficial cede partículas al terreno a

medida que atraviesa las distintas capas.Lixiviación: Es el arrastre de sustancias solubles o dispersables (arcilla, sales,hierro, humus, etc.) que se produce en el suelo con la percolación o laescorrentía de las aguas. Esto provoca que los planos superiores del suelopierdan sus compuestos nutritivos, se acidifiquen, y se pierda volumen.Contribuyen a la lixiviación el empleo de fertilizantes con elevada acidez, el riegoexcesivo, cultivos que retienen muchos nutrientes y la deforestación.

Indicadores

• DBO (Demanda Biológica de Oxigeno). VN < 30 mg O2/lt H2O – Cantidad de Oxigeno consumida por la población de

microorganismos aeróbicos del agua, al cabo de cinco días (DBO-5),para degradar compuestos orgánicos disueltos en ella. Se mide enmg O2 / lt de agua.

• OD (Oxigeno Disuelto) . Es la cantidad de Oxigeno que esta disuelto enel agua, y que es fundamental para la vida acuática..Se mide en ppm ydepende de la TºC y el tipo de organismo que se considere.

1.- Sustancias que consumen O2 : Carga orgánica de origen cloacal(bacterias colif y materia org.). Masa vegetal (eutrofización)

2. - Agentes que causan enfermedad (Microorganismos : bacterias,

parásitos, algas)3. - Compuestos sintéticos orgánicos : (Hidrocarburos alif./ aromát./

policiclicos y Plaguicidas. -COPs)

4. - Nutrientes de las plantas (compuestos orgánicos de nitrógeno)5. - Sustancias inorgánicas minerales (pb, Hg, Zn, cd, cu, mg, Ni)

6. - Sedimentos7. - Sustancias radiactivas

8. - Carga térmica



AIRE

Troposfera. Primera capa. Fenómenos climáticos:lluvia, vientos, formación de nubes, intercambio de vapores, gases y sólidos conla superficie del planeta, modificaciones térmicasLa temperatura, que puede llegar a 60°C sobre la superficie del suelo, vadescendiendo a medida que se gana altura hasta llegar a valores cercanos a los -60°C en el limite superior de esta capa.

Estratosfera. Segunda capaLa temperatura pasa de - 50°C en su limite inferior hasta superar los 20 gradosal comienzo de la mesosfera, a los 50.000 mts. de altura. El Ozono, abundanteen esta capa, devuelve al espacio la mayor parte de la radiacion ultravioleta quellega a la Tierra desde el Sol. La radiacion UV tiene efectos biocidas enorganismos inferiores

Ionosfera. Ultima capaLa Ionosfera comienza a partir de los 80.000 mts. de altitud y las temperaturasmas bajas (cercanas a los -100 °C) se cuentan en ella

Contaminación del aire

Fenómenos alérgicos eirritativos

EPOC

Cáncer

RespiratoriosDermicosConjuntivales

Aire atmosférico

Impacto Individual

Contaminación del aire

Impacto Global

Lluvia ácidaDepleción de la Capa de OzonoInversión Térmica

Calentamiento Global

Aire interior



En esta capa de producen las auroras boreales: reflejo de la luz en las partículaseléctricamente cargadas - electrones- que llegan a la Tierra como viento solar yquedan sujetas al efecto magneto del globo terrestre.En esta capa rebotan, asimismo, las ondas de radio.

El O2 es producido en grandes cantidades por lasplantas y es a su vez regulado fundamentalmente porla liberación de Dióxido de Carbono y Metano.El CO2 es naturalmente producto de la respiración dela biomasa terrestre y la actividad volcánica.CO: actividad de las algas, incendios forestalesespontáneos, volcanesEl Metano se emite desde fuentes primariamentevegetales: su combustión, digestión o

descomposición. La descomposición de vegetales enterrenos pantanosos y humedales resultan una fuentede importancia, así como las excretas animales. Elorigen antrópico del metano se relaciona con los

grandes basurales, la quema de leña como combustible, la quema de bosquespara la ganancia de terrenos agrícolamente útiles, la minería del carbón, laindustria alimentaria y el cultivo de arroz (importantes volúmenes dedescomposición vegetal en terreno sumergido.).Nitrógeno fuentes : suelos naturales, océanos, acuíferos, desechos animales

Los principales CONTAMINANTES ATMOSFÉRICOS en orden de importanciapor magnitud de emisión anual, son Hidrocarburos ; Gases de Carbono (Metano, Monóxido, Dióxido y otros), Óxidos de Azufre, de Nitrógeno ;Metales , Partículas sólidas (Sílice, Berilio, Asbestos, Plomo, Arsénico, Carbónproveniente de humos, etc) y Gases Halogenados

Los contaminantes antrópicos tienen sus fuentes principales en el uso decombustibles fósiles, (los motores de combustión interna siguen siendo lafuente principal), en procesos industriales que utilizan metales pesados, en laindustria petroquímica o plantas productoras de Energía, en procesosproductivos agrarios extensivos.fuentes :suelos cultivados, (arroz; plag.)quema de biomasa,quema de combustibles fósiles,tratamiento de aguas servidas,industrias,fuentes móviles,basura,desechos animales,otros .

Composicióndel aireatmosféricoElemento %N2 78.03O2 20.99Ar 0.94CO2 0.035Ne 0.0024

H2 0.00005

Todas estas fuentes, fijas omóviles, están ligadas asistemas productivos con granconcentración humana enmega-urbes del mal llamadodesarrollo.



Los Hidrocarburos reaccionan fácilmente con el Ozono para formarcompuestos de radicales libres que se combinan entre sí, con otroscontaminantes y con elementos propios del aire para formar el ” Smog” fotoquímico, que afecta a plantas y animales, especialmente a las coníferas,cítricos, cultivos de hortalizas.

Los Óxidos de Nitrógeno y los gases halogenados intervienen en el ciclo delOzono. Los Óxidos de Azufre son los principales protagonistas en las lluvias ácidas. Los Gases de Carbono los principales responsables del calentamiento global.

Efecto invernadero / Calentamiento globalSi el nivel de contaminantes aumenta, (utilización de combustibles fósiles, quemade leña y generación de energía a base de combustión de Carbón, emisiónesdirectamente vinculada con los distintos perfiles de desarrollo), la retención deEnergía aumenta también y aumenta por lo tanto la temperatura en lasuperficie del planeta.

La consecuencias de ese calentamiento global incluirían disminución de lascapas de hielo en los polos, aumento del nivel de los océanos y consecuenteinundación de áreas costeras, corrimiento de especies de un área geográficahacia otra, modificaciones en la dirección y fuerza de los vientos, asiento deplagas agrícolas o sanitarias en áreas geográficas hasta ahora libres de ellas.

Adelgazamiento de la capa de OzonoEl O3 se forma a partir de la incorporación transitoria, en presencia decatalizadores específicos, de un átomo de Oxigeno (iones desprendidos poracción de la luz solar), a una molécula de Oxigeno, y se degrada a partir de suencuentro con otras moléculas de Oxígeno, también en presencia de

catalizadores específicos y por la misma acción de la luz Entre las sustanciascatalizadoras en el ciclo del Ozono se encuentran NO2 y átomos de halógenoscedidos por compuestos halogenados que han representado una de lasfuentes catalíticas de Ozono más importantes durante el siglo pasadoUn desequilibrio entre los procesos de formación y degradación de Ozono aexpensas del incremento en este ultimo, facilitado por este incremento de ioneshalogenados en la atmósfera, disminuye la cantidad total de O3 y por lo tantodisminuye también el efecto protector de la biosfera a las radiacionesultravioletas, fenómeno asociado a un incremento en la incidencia de cataratas y cáncer de piel en población expuesta. Los efectos sobre ecosistemasterrestres o acuáticos son todavía impredecibles; se entiende, sin embargo, quela desaparición del Ozono de la atmósfera del planeta es incompatible con lavida.

Lluvia ÁcidaEn áreas con importantes fuentes de producción que utilizan combustibles fósilescomo fuentes de energía (Petróleo, gas, carbón, quema de leña) óxidos deNitrógeno y de Azufre son liberados a la atmósfera donde se oxidan primero(SO2 ►SO3, por una reacción de oxidación catalítica que ocurre en la superficiede gotas de agua o de partículas suspendidas, en presencia de catalizadoresespecíficos como el Fe y el Mn) y reaccionan luego fácilmente con la humedadambiente para formar ácidos. (SO3 + H2O► SO4H2). Estos ácidos permanecendisociados en la atmósfera pero precipitan con la lluvia o la nieve.



Los cuerpos cerrados de agua dulce se acidifican con consecuencias directas enla fauna acuática y también se acidifican los suelos, alterándose el perfiledafológico.

Las plantas expuestas a la lluvia ácida tienen inhibido el proceso de

fotosíntesis →

disminuye la cantidad de clorofila producida; las hojas se vuelvenamarillentas y en ellas pueden acumularse depósitos de sales de azufre quecausan una rápida destrucción; los troncos de los árboles cambian de color ypierden su rol de refugio para algunos animales, dando lugar a la desaparición,mutación o migración de especies.

La presencia de óxidos o sales de Azufre en el aire causa en el hombrevasoconstricción, dificultad respiratoria, efectos irritantes en las mucosas,cuadros asmatiformes.

Inversión Térmica En concentraciones urbanas geográficamente localizadas en áreas de depresión ocercadas por montañas puede pasar que - en especiales condiciones climáticas -quede limitada la dispersión, por corrientes horizontales de aire, de loscontaminantes localmente emitidos; la remoción de los mismos es entonces soloposible por un movimiento de intercambio vertical entre distintas masascolumnares de aire, y el recambio se enlentece.

En estas condiciones, a veces una capa de aire frío queda ubicada entre lasuperficie terrestre y la capa densa y caliente del aire contaminado, que actúacomo limitante de la llegada de radiación solar a la superficie. De noche, esta

capa de contaminantes, en ausencia del calor cedido por el sol, precipita a lasuperficie terrestre, para volver a comenzar el ciclo al día siguiente. Estefenómeno conocido como de “inversión térmica” puede durar varios días. Laspoblaciones afectadas por estos procesos tienen aumentada la incidenciaestacional de patologías irritativas bronquiales, y son masivos los cuadros dedificultad respiratoria, conjuntivitis químicas, broncoespasmos, rinitis, jaquecas.Predisponente: EPOC – asma.

SMOG TIPO LONDRES

• Combinación de la niebla – mas frecuente en épocas frias) con el humo ygases de Carbono . Produce una atmosfera densa, acida, oscura, cargadade compuestos de azufre, dificilmente penetrada por el sol y solodipersable por fenomenos meteorologicos ( viento, lluvia)

• Se vincula con un aumento en la mortalidad, a expensas de problemasrespiratorios, secundariamente cardiacos.

• Medidas de control : Creación de parques industriales lejos de lasciudades, regulación de estándares para bajar el nivel de emisiones desdefuentes fijas, cambio en las formas de calefacción de las casas, etc.



SMOG TIPO L.A. Fenómeno diurno que se ve en ciudades soleadas y secas, sin industrias

a base de combustión de carbón. Los Ángeles, Houston, Atenas, México,Santiago. Se caracteriza por una neblina blanca con ▲contenido deoxidantes como el Ozono y otros que resultan de la acción de la luz

solar sobre hidrocarburos y Nitrogenados (NOx) Se lo relaciona con lagrimeo, cefaleas, cansancio injustificado, dificultadrespiratoria, daño en las plantas (cultivos!), aparición de cuadrosrespiratorios y cardiacos.

Su control es mas problemático porque los contaminantes no se emiten directamente sino que se forman en la atmosfera por procesos quimicostodavía no del todo conocidos : sus vidas medias, la dinámica de laemision de gases, sus reacciones en el medio, etc.

AIRE INTERIOR El aire en el interior de los edificios (viviendas, escuelas, edificios públicos,lugares de trabajo o de recreación, bibliotecas, etc.) ha sido objeto de estudios ydado lugar a un perfil particular de riesgo por la presencia de contaminantesespecíficos, que pueden ser clasificados en

Físicos Contaminación por campos electromagnéticosRuido

Químicos 1 - Humo del Cigarrillo2 - Residuos y emisiones de procesos de combustión

3 - Fibras y Partículas pequeñas4 - Sustancias Naturales5 - Compuestos orgánicos volátiles y Pesticidas

Biológicos Esporas, hongos, polen, ácaros, insectosContaminación bacteriana

La existencia de acumulación de contaminantes en un edificio, en la mayoría delos casos es un síntoma causado por la ventilación deficiente del aire distribuidopor el sistema de aire acondicionado.

Compuestos orgánicos volátilesSon derivados del petróleo y fácilmente liberan vapores a temperatura ambiente,que lentamente van incorporándose al aire interior. Se encuentran en unamultitud de materiales que se usan en el mobiliario, decoración y construcción :barnices, tinturas, pinturas, pegamentos, lacas, recubrimientos plásticos,artículos de limpieza de uso cotidiano etc. que aportan compuestos a base debenceno, fenoles, bifenilos, cetonas, formaldehído, naftalina, cloro, fluor, etc.Las ropas, tapicerías, alfombras, cortinas y otros tejidos aportan al aire delinterior del local diversas fibras y otros contaminantes.Los compuestos clorados proveen la base de muchos químicos sintéticos usadosen el hogar; algunos de ellos son cancerígenos. Entre éstos se incluyen los BPC yel PCV.



El formaldehído y el benzeno son los 2 principales compuestos orgánicos volátilestóxicos. Las alfombras son una fuente muy importante de benzeno yformaldehído. Una alfombra típica puede contener más de 120 diferentes agentesquímicos

El benzeno es un conocido cancerígeno humano y una fuente importante de él, esla pintura. Los cigarros también contienen benzeno

El formaldehído es un gas incoloro emitido por muchos materiales de laconstrucción y productos relacionados como gomas, resinas y algunospreservativos de la madera. Debido a que el formaldehído es un sensibilizador delsistema inmunológico puede causar alergias múltiples y es además sindicadocomo oncogénico.

Asbesto: especial atención merece la emisión de fibras de amianto comocontaminante del aire urbano: en el interior de las casas, de los edificios

públicos, en el ambiente de trabajo, en el aire de comunidades cercanas a unafuente de producción o depósito. En muchos países se habla de las enfermedadesrelacionadas con el asbesto en términos de epidemia. Causante de cánceres (depulmón, pleura y peritoneo, estos dos últimos conocidos como Mesoteliomas) einsuficiencia respiratoria crónica e irreversible (Asbestosis).

Edificio EnfermoConjunto de enfermedades originadas o estimuladas por lacontaminación del aire en espacios cerrados. (OMS)

Se manifiesta en edificios que disponen de sistemas de ventilación o climatizaciónforzada del aire, herméticos (las ventanas no pueden abrirse), pretenden unambiente térmico homogéneo mediante un sistema de cerramiento exteriorcontinuo. Se pudo comprobar que los edificios menos “dañados” eran los quepermitían abrir ventanas y tenian un cierto control referido a la ventilación,iluminación y temperatura

Fuentes de contaminación: descompensación térmica, cargas iónicas yelectromagnéticas, partículas en suspensión, gases, vapores y bio-aerosoles.Frecuencia estimada ( OMS)

30% de los edificios modernos .

30% de la población trabajadora en oficinas



+ Quejas relacionadas con los sentidos del olfato y del gusto.

M

U

C

O

S

A

S

PI

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L

HIP

E

R

S

E

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SI

B.

N

E

U

R

O

M.SENSORIALES.

Los síntomas pueden agruparse en cinco categorías:

+ Irritación de los ojos, de la nariz y/o de la garganta. Sensación de

sequedad en membranas mucosas y piel. Ronquera. Respiración dificultosa.

Elevada incidencia de resfríos y otras infecciones respiratorias .

+ Irritación de la piel. Eritemas y erupciones cutáneas. Lipoatrófia semicircular.

+ Fenómenos de Hipersensibilidad específicas. En ciertos edificios pueden

estar potenciadas algunas enfermedades comunes, como sinusitis y algunos

tipos de eczemas.

+ Síntomas de neurotoxicidad. Nauseas, mareos y vértigos. Dolor de

cabeza. Fatiga mental, somnolencia.

SINDROME DEL EDIFICIO ENFERMO

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