Los contaminantes orgánicos persistentes (COPs), son un conjunto de compuestos químicos que resisten en grado variable la degradación fotoquímica, química y bioquímica; lo que causa que su vida media sea elevada en el ambiente.
Aunque existen COPs de origen natural, la mayoría de ellos son xenobióticos. Los plaguicidas (insecticidas, fungicidas, nematicidas, herbicidas), los policlorobifenilos (PCBs), dioxinas y furanos forman parte de los compuestos orgánicos persistentes (COPs).
Debido a sus características fisicoquímicas, los COPs se han identificado en todos los compartimientos ambientales (agua, lluvia, nieve, aire, sedimento y suelos), en todas las zonas del mundo incluyendo aquellas que son muy remotas del sitio de su liberación ambiental. Al igual que se han encontrado en todo tipo de especies desde plancton hasta animales polares; estos se bioacumulan en numerosas especies y se biomagnifican a través de todas las redes tróficas del planeta.
Los seres humanos no están exentos de esto ya que se han encontrado en tejidos de personas que habitan en lugares donde no hay ni ha habido fuentes de estas sustancias. La preocupación mundial sobre estos contaminantes se debe a su persistencia y su movilidad ambiental, sus concentraciones en el ambiente que no disminuirán a corto plazo, aunque cesen las actividades y el uso de estos.
El DDT, primer COP detectado en el ambiente en 1960, fue usado como un insecticida durante la segunda Guerra mundial, salvando a miles de personas de la muerte por malaria. Sin embargo, junto con otros pesticidas clorados, tal como el dieldrín, fue encontrado presente en huevos de pájaros, pez, sedimentos y leche humana. Más tarde los policloruros de bifenilo, usados en una variedad de aplicaciones industriales, fueron también detectados en las mismas matrices ambientales así como en los seres humanos. Rachel Carson en su libro "La primavera silenciosa", describió por primera vez que la disminución en las poblaciones de aves, se debía al uso indiscriminado de plaguicidas sintéticos. Posteriormente numerosos estudios demostraron que los plaguicidas organoclorados, en particular el DDT, se biomagnifican a lo largo de las cadenas tróficas y causa daños graves en los organismos situados en los niveles superiores de ellas, como las aves de presas y los mamíferos marinos, aunque las concentraciones ambientales de estos compuestos en el ambiente fueran muy bajas. Fue así como en la década de 1980, la producción y el uso de la mayoría de estos fue prohibida.
Por otra parte hubo varios casos de intoxicación agudo por el mal manejo de los COPs, así como la contaminación accidental de alimentos y con accidentes industriales. Uno de los primeros fue la intoxicación crónica que ocurrió en Turquía en 1960-63, a causa de la contaminación de alimentos con hexaclorobenceno. Este accidente causó la muerte de un 90% de los afectados y una alta tasa de cirrosis hepática, porfiria y trastornos urinarios, artríticos y neurológicos.
Entre 1962 y 1971 cerca de 75 millones de herbicidas fueron lanzados sobre territorio vietnamita desde los aviones norteamericanos para despejar los bosques y facilitar así los bombardeos de la población. Entre los productos que cayeron desde el cielo se encontraba el agente naranja, uno de los pesticidas más famosos de aquella guerra y que más repercusiones ha traído desde entonces para la salud de los combatientes de ambos bandos.
En 1976 el accidente de Seveso en Italia hizo al mundo consciente de la toxicidad extrema, involuntariamente generada por un COP, nombrado 2,3,7,8-tetraclorodibenzo-p-dioxina, que posteriormente dio lugar a toda una familia entera de dioxinas como COPs, incluyendo la adición del policlorodibenzo-p- dioxinas (PCDDs), policlorodibenzofuranos(PCDFs), y PCBs específicos. Durante el periodo de las décadas de 1960 y 1990, químicos analíticos continuaron desarrollando y mejorando el análisis de plaguicidas clorados, PCBs, PCDDs y PCDFs. La cromatografía de gas fue el método de elección para separar estos compuestos semi-volátiles. Debido a su alta sensibilidad para los halógenos, se utilizó inicialmente el detector de captura de electrones (ECD), pero fue reemplazado gradualmente por los detectores de espectrometría de masas de baja resolución y alta resolución, que siguen mejorando cada día más en los aspectos de sensibilidad y selectividad.
Además de la persistencia, las propiedades fisicoquímicas de mayor importancia para el comportamiento ambiental de los COPs son la solubilidad en agua, la presión de vapor, la constante de la ley de Henry (H), el coeficiente de partición octanol-agua (Kow) y el coeficiente de partición de carbono orgánico-agua (Koc). Estas propiedades varían de manera muy amplia, dependiendo de la naturaleza de las moléculas. Existen compuestos orgánicos clorados de persistencia y toxicidad bajas y escasa movilidad ambiental, que es poco probable que representen un riesgo para el ambiente o la salud humana, así como también los hay de baja solubilidad en agua, muy soluble en lípidos y de presión de vapor relativamente alta a las temperaturas ambientales más comunes, por lo que típicamente son semi-volátiles, lo que les confiere la movilidad ambiental que los caracteriza. Este grupo de compuestos son los de mayor peligrosidad e interés desde el punto de vista ambiental y de salud por riesgo que presentan y a ellos se refiere específicamente la abreviatura COP.
Otras propiedades importantes de los COPs son las siguientes:
Persistencia: Son muy estables a los distintos tipos de degradaciones posibles, lo que supone una larga vida de los mismos en el medio.
Movilidad ambiental: Se debe fundamentalmente, a la volatilidad parcial de los COPs, en conjunto con su persistencia. Algunas de las propiedades fisicoquímicas de los COPs, en particular, la presión de vapor, la solubilidad en agua, y por lo tanto, la constante de la ley de Henry, dependen de la temperatura, por lo que, en gran medida, el movimiento ambiental de los COP también depende de ella. Estos compuestos pueden participar en una serie de volatilizaciones y depósitos consecutivos que les permiten transportarse con los vientos y pasar de un ecosistema a otro a grandes distancias, y contaminar desde el ámbito local, hasta el global.
Lipofilicidad: Los COPs son más solubles en grasas (lipofilicos) que en soluciones acuosas; de hecho, la mayoría son hidrofóbicos. La lipofilicidad es característica de los hidrocarburos halogenados con pesos moleculares mayores de 236 g/mol y es justamente una de las propiedades de los COPs que origina los problemas ambientales y de salud más importantes. A causa de ella aumenta la biodisponibilidad de la sustancia, pues ésta tiene una mayor tendencia a asociarse con la materia viva que con el medio que la rodea, por lo que, una vez que han entrado al ambiente, los COPs tienden a bioconcentrarse en los seres vivos.
Bioacumulación y biomagnificación: A causa de la lipofilicidad de estas sustancias, en conjunto con su resistencia a la degradación bioquímica (biotransformación) y su lenta excreción, los COPs tienden a bioacumularse en los organismos a través del tiempo y, posteriormente, a biomagnificarse y movilizarse a través de las redes tróficas, hasta alcanzar concentraciones elevadas en los niveles tróficos superiores.
La capacidad de bioacumulación y biomagnificación de un producto está en relación directa con su persistencia.
Biodisponibilidad: La concentración total de una sustancia que está disponible para su absorción por un organismo depende de las propiedades fisicoquímicas del compuesto, las condiciones del ambiente y las características morfológicas, bioquímicas y fisiológicas del organismo. En el caso de los COPs, el factor determinante de la biodisponibilidad son la persistencia y lipofilicidad, las cuales contribuyen a que dichas sustancias sean muy biodisponibles.
Los COPs pertenecen a dos subgrupos: los hidrocarburos policíclicos y los halogenados. En este último grupo, la mayoría contienen uno o más átomos de halógenos unidos a unos átomos de carbono. El halógeno puede ser cloro o bromo, pero por lo común en los COPs predomina el cloro. A causa de la baja polaridad y la estabilidad de los enlace carbono-halógeno, estos compuestos son pocos reactivos y resistentes a la degradación biológica y fotoquímica, algunas propiedades dependen de las estructuras de las moléculas y de la naturaleza de sus átomos que la forman. En general, los compuestos clorados son más estables y por lo tanto más persistentes que los alifáticos clorados, por lo que la mayoría de los COPs son aromáticos. se acepta que, a mayor número de átomo halógeno en la molécula, la liposolubilidad, la tendencia a la bioacumulación y la estabilidad en las moléculas también son mayores. En paticular, la estabilidad ha sido la base de muchos de usos de los COPs pero, al mismo tiempo, es la causa de que se resistan a la degradación de todo tipo y de que su vida en el ambiente sea elevada.
Sus fuentes antropogénicas pueden ser fijas o difusas:
Sus fuentes naturales pueden ser:
Una vez que los COPs han entrado al ambiente, no pueden ser recuperados, por lo que una gestión adecuada de ellos debe basarse en evitar su generación y / o liberación, y en sustituirlos por compuestos menos peligrosos, pues aún el uso de COPs en sistemas cerrados puede representar un riesgo grave en el caso de accidentes como fugas, derrames o incendios.
En términos generales, la absorción más importante de COPs para la mayoría de la población ocurre por vía oral y se facilita en presencia de alimentos ricos en grasas. La estructura espacial de la molécula es determinante para la biotransformación y la excreción pero, por lo común éstas son más rápidas en los productos con menor contenido de halógeno. Debido a la resistencia de los COPs a la degradación, en general son resistentes a la biotransformación. Algunos de ellos se biotransforman para dar productos más persistentes que el compuesto original, como ocurre con la biotransformación de DDT en DDE y la de aldrín para formar dieldrín. En muchos casos similares, los productos de biotransformación son más persistentes y de mayor peligrosidad que el compuesto original.
A causa de su lipofilicidad, el principal sitio de depósito de los COPs son los tejidos ricos en grasa y, de ellos, además del tejido adiposo, el hígado, el sistema nervioso, la médula ósea y las gónadas. La excreción de los COPs es difícil, lo que contribuye a su bioacumulación.
Debido a que los COPs son lipofílicos la bioacumulación en organismos de la cadena trófica es su principal vía de afección en el ambiente, pudiendo causar inmunodeficiencia en la fauna. Por lo cual, al elevar su concentración, se convierten en tóxicos. Aunque los efectos agudos de estos contaminantes están bien documentados, son de mayor interés los efectos derivados de la exposición crónica a bajos niveles.
La inmunotoxicidad es la capacidad de una sustancia de afectar desfavorablemente el sistema inmunológico y la respuesta inmune de los individuos afectados. Se ha demostrado en una variedad de especies silvestres que varios COPs que están ampliamente distribuidos en el ambiente (entre ellos, TCDD, PCB, clordano, HCB, toxafeno y DDT) pueden inducir inmunodeficiencia. Las investigaciones también han demostrado que la disfunción inmunitaria es una causa probable del aumento en la mortalidad de los mamíferos marinos y que el consumo en las focas de dietas contaminadas con COPs puede causarles deficiencias vitamínicas y tiroideas y una susceptibilidad elevada a las infecciones microbianas y los trastornos reproductivos.
Una serie de efectos adversos en diferentes órganos, aparatos y sistemas del ser humano se han asociado con la exposición aguda o crónica a los COPs. Estos efectos se han demostrado a través de estudios clínicos y epidemiológicos en seres humanos.
Dentro de los efectos de los COPs en el ser humano se encuentran:
Los pesticidas son sustancias que pueden matar directamente a organismos no deseados o bien controlarlos, por ejemplo interfiriendo con el proceso reproductivo. Todos los pesticidas químicos presentan la propiedad común de bloquear procesos metabólicos vitales de los organismos. la aplicación de los pesticidas implica a la agricultura, de hecho la capacidad actual de los países desarrollados de producir y cultivar grandes cantidades de alimento en relativamente pequeñas extensiones de terrenos y con relativamente poco trabajo humano, ha sido posible gracia al uso de los pesticidas. existen varios tipos de pesticidas: Acaricias (ácaros), Avivias (pájaros), Bactericidad (bacterias), fungicidas (hongos), Raticidas (roedores), herbicidas (plantas), insecticidas (insectos), entre otros. pero los más preocupande por su uso masivo y alta toxicidad son los insecticidas organoclorados.
Todos los problemas de contaminación asociados a los plaguicidas químicos han despertado un gran interés en buscar alternativas a su uso. Las investigaciones se orientan en diferentes campos, entre los que podemos citar:
Son sustancias tóxicas que se utilizan para combatir plagas de insectos.
La mayoría de estos pesticidas constituyen ingredientes activos organoclorados, muchos de los cuales presentan propiedades notables:
1.- Estabilidad a la descomposición o degradación en el medio ambiente.
2.- Bajas solubilidades en agua, exceptos que estén presentes átomos de oxígeno o nitrógeno en las moléculas.
3.- Alta solubilidad en medios hidrocarbonados, como la materia grasa de los organismos vivos.
4.- Relativamente alta toxicidad a los insectos, pero baja para los seres humanos.
Los bifenilos policlorados o también llamados PCB por sus siglas en inglés (PolyChlorinated Biphenyls), son una mezcla de hasta 209 productos químicos que da referencia a un grupo de compuestos químicos organoclorados individuales, formados por dos moléculas aromáticas unidas por medio de un enlace de Carbono-Carbono. Su característica fundamental es que sus hidrógenos están sustituidos por hasta diez átomos de cloro. Cada PCB difiere por la cantidad y ubicación de los átomos de cloro. No se conocen fuentes naturales de PCB. Son líquidos aceitosos o sólidos, incoloros a amarillo claro. Ciertos PCBs pueden existir como vapor en el aire. No tienen sabor especial y poseen un olor característico comparable a los compuestos clorados (DDT, Gamexane). En el mundo, ciertas mezclas comerciales de PCBs se conocen por su nombre industrial registrado, por ejemplo Aroclor (en EE. UU. producido por Monsanto), Los PCBs se han usado ampliamente como lubricantes y refrigerantes en transformadores, condensadores y otros equipos eléctricos ya que no son muy combustibles y son muy buenos aislantes. igual que muchos otros compuesto organoclorados, son muy persistentes en el medio ambiente y se bioacumulan en los sistemas vivos. como resultado de las negligentes prácticas de disposición, los PCB se han convertido en un gran problema de contaminación en muchas partes del mundo. En vista de su toxicidad y a sus contaminantes funaricos, los PCB en el medio ambiente han sido motivo de preocupación a causa de su impacto ambiental potencial sobre la salud humana, en particular si se tiene en cuenta su elevado ritmo de crecimiento y desarrollo.
La dioxina, cuyo nombre genérico es policloro dibenzo-p-dioxinas (PCDD) son el nombre con el que se conoce a un grupo de 75 compuestos formados por un núcleo básico de dos anillos de benceno unidos por dos átomos de oxígeno en el cual puede haber como sustitutos de uno a ocho átomos de cloro. La dioxina más estudiada y más tóxica es la 2, 3, 7, 8 -tetracloro-dibenzo-pdioxina, conocida comúnmente como TCDD.Son los productos químicos más tóxico sintetizado por el hombre, Permanecen en el aire, el agua y el suelo cientos de años, resistiendo los procesos de degradación físicos o químicos. Comenzaron a producirse en la década de 1930. Sus usos más frecuentes estaban en el campo de los aislantes y refrigerantes en baterías y transformadores. No se trata de un producto industrial, sino de un subproducto químico al elaborarse otros. El furano cuyo nombre genérico es policloro-dibenzofuranos (PCDF) son un grupo de 135 compuestos de estructura y efectos similares a las dioxina y cuyas fuentes de generación son las mismas. Las dioxinas y furanos tienen varias características comunes: son muy tóxicos, activos fisiológica mente en dosis extremadamente pequeñas; son persistentes, es decir no se degradan fácilmente y pueden durar años en el medio ambiente; son bioacumulables en los tejidos grasos de los organismos y se biomagnifican, esto significa que aumentan su concentración progresivamente a lo largo de las cadenas alimenticias. Por su persistencia pueden viajar grandes distancias siendo arrastrados por las corrientes atmosféricas, marinas o de agua dulce, y mediante la migración a larga distancia de los organismos que los han bioacumulado. Tal es el caso de ballenas y aves.
En mayo de 2001, en Estocolmo, Suecia, 127 países adoptaron un tratado de las Naciones Unidas para prohibir o minimizar el uso de doce de las sustancias tóxicas más utilizadas en el mundo, consideradas como causantes de cáncer y defectos congénitos en personas y animales. Las sustancias objeto policlorados y hexaclorobenceno y dos subproductos de diversos procesos de combustión (dioxinas y los furanos).
El objetivo del Convenio de Estocolmo es la eliminación o restricción en la producción y uso de los contaminantes orgánicos persistentes que se fabrican internacionalmente. Además, se busca minimizar la generación de los contaminantes producidos de manera no intencional, como las dioxinas y los furanos. El Convenio sobre los COPs es un acuerdo importante, que viene a complementar otros pactos de acción mundiales o regionales relacionados con el manejo de productos químicos, tales como el Convenio de Basilea sobre el control de los movimientos transfronterizos de desechos peligrosos y su eliminación y el Convenio de Róterdam sobre el procedimiento de consentimiento fundamentado previo (PCFP) para ciertos productos químicos peligrosos y plaguicidas en el comercio internacional.
La Convención de Estocolmo fue firmada por el gobierno de México el 22 de mayo del 2001 y el senado la aprobó en octubre del 2002, y se ratificó en febrero del 2003. Los objetivos principales de esta Convención establecen una serie de compromisos y oportunidades para los países signatarios, entre las que se incluyen: designar un punto focal nacional; brindar asistencia técnica a otros países que lo requieran; promover la participación pública y la difusión de información y llevar a cabo actividades de investigación, desarrollo y monitoreo.
Entre las principales actividades comprometidas por México dentro de la Convención de Estocolmo se tienen:
Inicialmente el Convenio de Estocolmo solo reconoció doce COPs por sus efectos adversos en la salud humana y en el ambiente, colocando una prohibición mundial en estos compuestos particularmente tóxicos y dañinos y requiriendo que sus partes tomaran medidas para eliminar o reducir la liberación de COPs al ambiente.
Los compuestos listados en la docena sucia son los siguientes:
Otros agregados a la "Docena Sucia" derivada del Convenio de Estocolmo de 2001 son:
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