Contaminantes Químicos

Es toda sustancia orgánica e inorgánica, natural o sintética que tiene probabilidades de lesionar la salud de las personas en alguna forma.

Se considera contaminante (agente) químico al elemento o compuesto químico cuyo estado y características fisicoquímicas le permiten entrar en contacto con los individuos de forma que pueden originar un efecto adverso para su salud. Sus vías principales de penetración son la inhaladora, la dérmica y la digestiva.

Respuesta de los organismos a los contaminantes químicos 

Cuando la contaminación entra en el cuerpo de un organismo provoca una serie de cambios. Estos cambios pueden o no servir para proteger al organismo contra efectos dañinos. La primera respuesta de un organismo contra los contaminantes es la puesta en acción de un mecanismo protector. En la mayoría de los casos estos mecanismos mantienen la detoxificación de los contaminantes, pero en algunos casos producen sustancias activas que pueden causar más daño a la célula que es contaminante original. Otra respuesta es la de reducir la disponibilidad de los contaminantes enlazándolos a otra molécula, para excretarlos o almacenarlos.

Junto con los mecanismos protectores un organismo también puede poner en acción un mecanismo que repare el daño causado por los contaminantes.

Las respuestas a la toxicidad y la absorción de los contaminantes no sólo dependen del contaminante que entre en el cuerpo de los organismos, sino también del tipo de organismo en cuestión.

Pueden provocar un daño de forma inmediata o a conto plazo (intoxicación aguda), o generar una enfermedad profesional al cabo de los años (intoxicación crónica).

Para que no produzca efectos irreversibles a largo plazo su concentración en el aire debe ser inferior a un cierto límite previamente establecido dicho parámetro , para lo que se precisan instrumentos de lectura directa o toma de muestra del contaminante y posterior análisis químico que cuantifique su presencia.

Los contaminantes químicos Incluyen compuestos orgánicos e inorgánicos disueltos o

dispersos que provienen de descargas domésticas, agrícolas e industriales o de la erosión del suelo. Los principales son cloruros, sulfatos, nitratos y carbonatos. Los contaminantes orgánicos también son compuestos disueltos o dispersos que provienen de desechos domésticos, agrícolas, industriales y de la erosión del suelo. Son desechos humanos y animales, de rastros o mataderos, de procesamiento de alimentos para humanos y animales, diversos productos químicos industriales de origen natural como aceites, grasas, breas y tinturas, y diversos productos químicos sintéticos como pinturas, herbicidas, insecticidas, etc. Se pueden diferenciar según el siguiente esquema:

1. Asbestos, sílice y otros minerales

2. Metales: plomo, mercurio y compuestos orgánicos de mercurio, cadmio, zinc, cromo y cobre (entre otros). Los metales pesados son muy tóxicos y acumulables por los organismos que los absorben, los cuales a su vez son fuente de contaminación de las cadenas alimenticias al ser ingeridos por alguno de sus eslabones. Al ser ingeridos por el hombre en el agua y alimentos contaminados por los compuestos de mercurio, plomo o cadmio le provocan ceguera, amnesia, raquitismo, miastenia o hasta la muerte.

3. Semimetales: arsénico, fósforo, selenio, telurio

4. Otras sustancias y compuestos inorgánicos como: Halógenos (flúor, cloro, bromo) Azufre y compuestos de azufre (ácido sulfúrico, dióxido de azufre) Derivados del nitrógeno (amoniaco, óxidos de nitrógeno) Cianuro, ácido cianhídrico, derivados cianohalogenados (entre otros)

5. Compuestos orgánicos hidrocarburos como:

Hidrocarburos alifáticos (todo tipo de combustible, metano, butano, propano etcétera)

Hidrocarburos aromáticos (benceno, tolueno, xileno) ("BTX")

Hidrocarburos aromáticos policiclicos (antraceno, benzoantraceno, naftalina)

Hidrocarburos clorados / halogenizados (clorobenceno, clorofenol)

6. Otros grupos de compuestos orgánicos como por ejemplo:

Alcoholes (metilito, propílico etc) Aldehidos (formaldehído) Glicoles Cetonas Esteres Éteres Ácidos orgánicos

AGENTES

Plaguicidas Inorgánicos. En agricultura, representanel principal contaminante en este ámbito, ya que no sólo afecta a los suelos sino también, además de afectar a la plaga, incide sobre otras especies. Esto se traduce en un desequilibrio, y en contaminación de los alimentos y de los animales

Actividad minera. Contamina los suelos, a través de las aguas de relave. De este modo, llegan hasta ellos ciertos elementos químicos como mercurio (Hg), cadmio (Cd), cobre (Cu), arsénico (As), plomo (Pb), etcétera.

Basura contienen entre sus componentes: pilas, baterías, tintas (periódicos, revistas, etc), óxidos de metales lo cuales causan gravísimo daño a los suelos provocando contaminación.

Fertilizantes Daños por salinidad y contaminación de acuíferos, causados por una dosificación muy alta.

Daños causados por las impurezas y productos de descomposición.

TECNICAS DE DESCONTAMINACION

Técnicas físico-químicas En general se trata de técnicas que abarcan un amplio espectro de metodologías y cuya aplicación puede llevarse a cabo "in situ" o "ex situ". En ocasiones suponen una alta agresión para el medio edáfico, provocando alteraciones en sus características lo que provoca tras la descontaminación cambios en el suelo que impiden recuperar el uso anterior.

-Técnicas de extracción. Entre ellas, las más conocidas son el "Soil Washing" ó lavado de suelos, se realiza habitualmente en deposito. Se basa en una separación o una reducción del volumen. El rendimiento depende de la solubilidad de los compuestos contaminantes en la solución de lavado que se utilice. Otra de las técnicas es la conocida como "Soil Vacuum". Se produce una extracción de los contaminantes y se utiliza para eliminar compuestos

orgánicos volátiles y mercurio. Para potenciar la eficacia se puede utilizar además vapor de agua. Una modificación es la técnica de Soil Venting, donde se combina el efecto de extracción con la inyección de aire. En este tipo de técnicas las características físico-químicas del suelo pueden alterar la eficacia de la técnica.

-Técnicas químicas. Decloración, Oxidación química, neutralización. Son técnicas, que se pueden realizar "in situ". La decloración se basa en originar una detoxificación en el suelo. Se puede utilizar cuando los contaminantes son compuestos halogenados de tipo aromático. La oxidación química se utiliza en casos de contaminación por cianuros u otros compuestos fácilmente oxidables. En el caso de la neutralización además de la detoxificación se puede llevar a cabo procesos de inmovilización. Se eliminan de esta forma ácidos y bases.

-Técnicas de fijación y/o encapsulación. En general el objetivo es almacenar e inmovilizar, con lo que el principal problema es evitar que los productos de transformación o lixiviados no constituyan una nueva fuente de contaminación. Ejemplos de estos procesos son la vitrificación y solidificación con cal o cemento.

-Técnicas de tratamiento térmico. Se puede aplicar para eliminar compuestos orgánicos, pero las limitaciones se basan en la formación de gases de combustión, además de la producción de cenizas. Se trata de procesos de pirolisis, hornos rotativos o tratamientos por infrarrojos.

-Técnicas de lavado. Se aplican en lecho o "in situ" y combinan el efecto del lavado con procesos como la fotolisis (eliminación de dioxinas), precipitación (en el caso de metales), adsorción (residuos de altos pesos moleculares y poco polares) o intercambio iónico, donde además de separar los contaminantes es necesario inmovilizarlos. Requiere valores de ph adecuados Un caso particular de estas técnicas lo constituyen las electrocinéticas, basadas en la separación en cargas iónicas de los contaminantes, mediante el efecto de la corriente eléctrica a través de una solución de purga añadida al suelo.

-Técnicas biológicas: En la actualidad, se potencia la utilización de este tipo de técnicas, ya que no producen en general agresiones en el entorno, aunque la dimensión de la contaminación y el tiempo requerido para el desarrollo del proceso de descontaminación no las hacen adecuadas en todos los casos.

-BIORREMEDIACIÓN

La biorremediación se define como un procedimiento natural, a lo largo del cual distintos microorganismos son capaces de eliminar los contaminantes orgánicos e inorgánicos de un determinado medio. La mayoría de los microorganismos son capaces de utilizar compuestos presentes en su entorno y transformarlos en precursores de sus constituyentes celulares, ya que obtienen ellos, la energía que necesitan para realizar los procesos biosintéticos. A causa de esta capacidad de adaptación, las bacterias del suelo y algunos hongos son capaces de metabolizar núcldos y radicales relativamente inertes y utilizarlos como fuente de carbono y energía para su crecimiento. De aquí surge el interés microorganismos en la transformación de productos de desecho tanto industriales como naturales. De esta forma además de poder abordar la descontaminación ambiental de sustancias tóxicas y/o persistentes, se conseguiría la integración del carbono y del nitrógeno contenido en los compuestos de estructura inerte al ciclo biológico del suelo, con lo que se contribuiría al mantenimiento del propio equilibrio biológico en la naturaleza.

En general este tipo de estudios lleven desarrollándose un par de décadas, sobre todo a escala piloto, aunque ya en los últimos años se comienzan a desarrollar a escala real, tanto en el caso de suelos contaminados como en el caso de aguas o efluentes. El sistema a aplicar debe considerar las condiciones específicas del medio a descontaminar, evaluando las interacciones suelo-contaminante, microorganismo aplicado-contaminante, microorganismo aplicado-poblaciones del suelo y proceso de biotransformación-condiciones físico-químicas.Los procesos de biorremediación de suelos contaminados pueden realizarse "ex situ", como los tratamientos de landfarming, utilización de biofiltros o biorreactores o compostaje, así como actuaciones "in situ" sin excavación de suelo, que fundamentalmente se centran en la bioestimulación o bioaugmentación, la utilización de enzimas y la fitorremediación. Al tratarse de

técnicas biológicas, para su control deberemos tener en cuanta todos aquellos factores que pueden influir sobre la actividad biológica de los microorganismos, entre los que se encuentran las características fisicoquímicas y biológicas de los suelos a tratar.

Como se señalaba anteriormente, antes de iniciar un proceso de biorremediación, tendremos que considerar:-Los microorganismos y características del suelo.

-La naturaleza y concentración de los contaminantes

-La dinámica de los contaminantes en el suelo.

-La actividad biológica del suelo y los procesos de transformación de los contaminantes.

Los microbios pueden usarse en la descontaminación del suelo.

-FITORREMEDIACIÓN

Es una de las tecnologías a las que se dirige en la actualidad el mayor interés, se define como la utilización de plantas para llevar a cabo acciones de eliminación o transformación de contaminantes. La ventaja de esta técnica se basa en el bajo imput de los costes, su contribución a la estabilización del suelo, así como a la mejora del paisaje, y reduce los lixiviados de agua y el transporte de los contaminantes inorgánicos del suelo, aunque evidentemente el tiempo requerido para llevar a cabo este tipo de remediación es más largo que el utilizado en otras tecnologías. Para llevar a cabo acciones de fitorremediación, existen dos posibilidades, la fitoestabilización o

fitorrestauración, que consiste en llevar a cabo inactivaciones "in situ" de los contaminantes por medio de revegetación, inmovilizando los metales o utilizando enmiendas con capacidad fijadora, y la fitoextracción, llevando a cabo la extracción de los contaminantes con plantas hiperacumuladoras. Tanto las plantas como las enmiendas que se aplican al suelo se utilizan para extraer o cambiar la forma química de los contaminantes en el medio ambiente disminuyendo la disponibilidad química o biológica que causaría el peligro de contaminación. El uso de técnicas de fitorremediación incluyen la utilización de aditivos que inmovilizan los metales en el suelo. Las plantas adecuadas para llevar a cabo acciones de este tipo deben cumplir algunas características como tolerancia al metal que haya que eliminar, que la acumulación sep produzca fundamentalmente en la aparte aérea de la planta, que presenten rápido crecimiento y alta producción de biomasa en la parte aérea.

En general, una situación de contaminación en el suelo, requerirá un estudio multidisciplinar, que englobe la naturaleza del contaminante, magnitud de la contaminación, estudio del suelo y su entorno y futuro uso del mismo, con el fin de aplicar en cada caso la tecnología más adecuada, minimizando costes, aumentando la eficacia del proceso, pero controlando siempre la posible difusión de esa contaminación, así como el menor impacto ambiental en el ecosistema.

Según su forma de presentan:

A continuación discutiremos los efectos generales que puede tener un contaminante.

Genotoxicidad

Se sabe de muchos compuestos que causan daños en el ADN cuando entran en el cuerpo de un organismo. Estos compuestos se llaman genotoxinas, debido a su efecto genotóxico.

Normalmente, cuando los contaminantes dañan el ADN, un sistema natural de reparación en el organismo lo devolverá a su estado natural, pero cuando este sistema falla por alguna razón, las células con ADN dañado pueden dividirse. Se producen entonces células mutantes y el defecto se puede extender, haciendo que la descendencia del organismo tenga serios defectos que son a menudo muy perjudiciales para la salud.

Algunos ejemplos de genotoxinas son PAH’s, aflatoxinas y cloruro de vinilo.En todas estas genotoxinas no es el componente original el que reacciona con el ADN, ya que éste es relativamente estable. Las reacciones son normalmente provocadas por compuestos de vida corta altamente reactivos que se producen a partir del compuesto original.

Carcinogenicidad

Existen varios contaminantes carcinógenos, lo que quiere decir que inducen cáncer en el cuerpo de humanos y animales. Los contaminantes carcinógenos son contaminantes que intervienen en una o más de las fases de desarrollo de cáncer en un organismo.

Los contaminantes pueden ser inductores; esto significa que introducen propiedades cancerígenas en las células de un organismo. También pueden ser promotores, lo que significa que promueven el crecimiento de células que tienen propiedades cancerígenas. Por último, pueden ser progresores, lo que significa que estimulan la división incontrolada y la propagación de las células de cancerígenas. Cuando una de estas sustancias está ausente el cáncer no puede inducirse.

Cuando las células cancerígenas son malignas, pueden propagarse por el cuerpo humano rápidamente, provocando defectos en células sanas y en mecanismos inmunitarios. Destruirán las células normales del cuerpo y causarán cáncer en órganos y sistemas. Neurotoxicidad El sistema nervioso de los organismos es muy sensible a los efectos tóxicos de los compuestos químicos tanto naturales como artificiales. Los compuestos químicos que causan efectos neurológicos se llaman neurotoxinas. Algunos ejemplos de neurotoxinas peligrosas son los insecticidas.

Todas las neurotoxinas alteran la transmisión normal de impulsos nerviosos a lo largo de los nervios o a través de las sinapsis.

Las consecuencias de la neurotoxicidad son variadas. Éstas pueden ser temblores musculares no coordinados y convulsiones, disfunción de los nervios y transmisiones, mareos y depresión, o incluso total disfunción de algunas partes del cuerpo. La neurotoxicidad puede ser tan seria, que las sinapsis se bloqueen. El bloqueo de las sinapsis provoca la muerte como resultado de la parálisis de los músculos del diafragma y fallo respiratorio.   Alteración de la transferencia de energía   La transformación de la energía en los organismos se hace a través de los sistemas mitocondriales en las células. En la mitocondria se producen moléculas de ATP, que transfieren energía a través del cuerpo del organismo. Cuando la producción de ATP es alterada, la transferencia de energía cesará. Esto hará al organismo sentirse cansado y carente de vida e incapaz de funcionar con normalidad.

Fallo reproductor

  Los contaminantes que producen fallos en la reproducción debidos al daño en los órganos reproductores se llaman alteradores endocrinos. Hay diversos maneras en las que un contaminante puede actuar como alterador endocrino. La primera es un compuesto químico estrógeno. Esto es un compuesto químico que imita a un estrógeno uniéndose al receptor del estrógeno. Esto tienen como consecuencia la inducción de procesos estrogénicos, haciendo que el organismo experimente un fallo reproductivo debido a una alteración del sistema reproductor. Un compuesto químico estrogénico también puede bloquear los efectos de los estrógenos endógenos al unirse al receptor estrogénico. Esto provoca la masculinización de los organismos hembra. También es posible encontrar compuestos químicos reproductivos femeninos en organismo macho. Esto crea organismos hermafroditas. El imposex (superposición de caracteres sexuales masculinos sobre las hembras) ha sido ampliamente constatado en organismos marinos, por ejemplo en el caracolillo multicolor o caracol púrpura (Nucella lapillus) con el tributil

Otra serie de problemas se tienen cuando los compuestos químicos bloquean los receptores. En este caso, la acción normal de la hormona es inhibida, ya que no puede reaccionar con el receptor. Esto puede causar infertilidad cuando ocurre durante un largo periodo de tiempo.

Efectos comportamentales Todos los comportamientos son vulnerables a ser alterados por contaminantes. Los niveles de forraje pueden disminuir, resultando en una reducción de la producción. La vulnerabilidad a los predadores puede aumentar, debido a una disminución de la vigilancia. De esta manera, los efectos de los contaminantes en el comportamiento resultan en una disminución de la producción y mayores tasas de mortalidad.

Un resultado frecuente de la contaminación es la pérdida de apetito y por lo tanto una menor ingesta de alimentos. La localización de las presas también se puede ver afectada, debido a los efectos de los contaminantes en las estrategias de aprendizaje, búsqueda y sistemas sensoriales.

Estos efectos comportamentales se traducen en menores probabilidades de supervivencia de los organismos, principalmente animales.   Una propiedad de los contaminantes que siempre debe tenerse en cuenta es su posibilidad de interactuar unos con otros. Las reacciones químicas que hacen que los compuestos químicos se combinen pueden reducir su efecto químico conjunto, pero también lo pueden aumentar, haciendo a un contaminante incluso mas peligroso para los organismos.

Contaminantes emitidos por la industria

Se caracteriza por la gran cantidad de contaminantes producidos en las distintas fases de los procesos industriales y por la variedad de los mismos. Por otra parte, en los focos de emisión industriales se suelen combinar las emisiones puntuales, fácilmente controlables, con emisiones difusas de difícil control.

Entre los sectores que dan lugar a la mayor emisión de contaminantes atmosféricos podemos destacar:

La siderurgia integral . Produce todo tipo de contaminantes y en cantidades importantes, siendo los principales: partículas, SOx, CO, NOx, fluoruros y humos rojos (óxidos de hierro).

Refinerías de petróleo . Producen principalmente: SOx, HC, CO, NOx,

amoniaco, humos y partículas.

Industria química . Produce, dependiendo del tipo de proceso empleado: SO2, nieblas de ácidos sulfúrico, nítrico y fosfórico y da lugar a la producción de olores desagradables.

Industrias básicas del aluminio y derivados del fluor . Producen emisiones de contaminantes derivados del flúor.

Los óxidos de azufre (SOx). El SO2 es un gas incoloro, de olor picante e irritante en concentraciones superiores a 3 ppm. Es 2.2 veces más pesado que el aire, a pesar de lo cual se desplaza rápidamente en la atmósfera, siendo un gas bastante estable. El SO3 es un gas incoloro y muy reactivo que condensa fácilmente; en condiciones normales, no se encuentra en la atmósfera, ya que reacciona rápidamente con el agua atmosférica, formando ácido sulfúrico

El monóxido de carbono (CO) es el contaminante del aire más abundante en la capa inferior de la atmósfera, sobre todo en el entorno de las grandes ciudades.

El CO se produce generalmente como resultado de alguno de los siguientes procesos químicos:

• Combustión incompleta del carbono.

• Reacción a elevada temperatura entre el CO2 y materiales que tienen carbono.

• Disociación del CO2 a altas temperaturas.

• Oxidación atmosférica del metano (CH4 procedente de la fermentación anaerobia (sin aire) de la materia orgánica.

• Proceso de producción y degradación de la clorofila en las plantas.