LOS SUELOS CONTAMINADOS LOS SUELOS CONTAMINADOS LOS SUELOS CONTAMINADOS LOS SUELOS CONTAMINADOS

Y SU GESTIÓNY SU GESTIÓNY SU GESTIÓNY SU GESTIÓN

Master en Planificación Territorial y Gestión Ambie ntal UTEM - UB

Contaminante: Toda substancia, organismo o perturbación física (agente físico, químico o biológico) perjudicial o potencialmente perjudicial para los seres vivos y para el funcionamiento de los ecosistemas (capaz de alterar el funcionamiento normal de un ser o un ecosistema).

Xenobiótico: Aquella substancia o agente que es ajeno al ser vivo y al entorno, es decir no natural (sintetizada por el hombre).

TIPOS DE CONTAMINANTES

• CONTAMINANTES ABIÓTICOS :Físicos: radiaciones ionizantes y no ionizantes, ruido, temperatura. Químicos:

Inorgánicos: metales pesados, nitratos y fosfatos, cianuros, óxidos de azufre y nitrógeno.

Orgánicos: plaguicidas organoclorados y organofosforados, hidrocarburos alifáticos halogenados, éteres halogenados, BPCs (PCBs), hidrocarburos aromáticos monocíclicos, ftalatos, HAPs (PAHs), nitrosaminas, etc.

• CONTAMINANTES BIÓTICOS O BIOLÓGICOS : bacterias, hongos, virus, etc.

LISTAS SUBSTANCIAS PRIORITARIAS U.E.

CRITERIOS QUE SE TIENEN EN CUENTA EN LA ELABORACIÓN DE LOS LISTADOS DE SUBSTANCIAS PRIORITARIAS

1. Efectos sobre el hombre o el ambiente2. Nivel de exposición para humanos3. Falta de datos sobre efectos sanitarios y ambientales4. Investigación desarrollada por Organismos especializados (OMS)5. Legislaciones comunitarias

CAS No EINECS No Nombre químico Ponente

60-00-4 200-449-4 edetic acid D 62-53-3 200-539-3 aniline D 64-02-8 200-573-9 tetrasodium ethylenediaminetetraacet D 71-43-2 200-753-7 benzene D 75-05-8 200-835-2 acetonitrile E 79-01-6 201-167-4 trichloroethylene UK 79-06-1 201-173-7 acrylamide UK 79-10-7 201-177-9 acrylic acid D 79-20-9 201-185-2 methyl acetate D 79-41-4 201-204-4 methacrylic acid D 80-62-6 201-297-1 methyl methacrylate D

http://ecb.jrc.it/esis/

LISTAS SUBSTANCIAS PRIORITARIAS U.E.

Chemical Abstracts Service(CAS), es una división de la Sociedad Química Americana, asigna estos identificadores a cada compuesto químico que ha sido descrito en la literatura

El número EINECS (European Inventory of Existing Chemical Substances) (Inventario Europeo de Sustancias Químicas Existentes), es un número de registro dado a cada sustancia químicacomercialmente disponible en la Unión Europea entre el 1 de enerode 1971y el 18 de septiembrede 1981.

REACH

EU regulatory framework for Registration, Evaluation and Authorisationof CHemicals (REACH)

Aprobado 29 Octubre 2003.

http://ec.europa.eu/environment/chemicals/reach/reach_intro.htm

POPs

Convención de Stockholm sobre contaminantes orgánicos persistentes (POPs), 2001

� Contaminantes altamente tóxicos, persistentes, que se bioacumulan y recorren largas distancias en el ambiente.

� Eliminación o restricción de producción. Minimización de producción de dioxinas y furanos

� Gestión y disposición adecuada� Restricciones comerciales� Posibilidad de ampliación de la lista.

United Nations Environment Program. Stockholm Convention on Persistent Organic Pollutants. Annex A, B and C.

http://www.pops.int/documents/convtext/convtext_en.pdf

POPs

ALDRIN1 (309-00-2).CAMPHECHLOR(8001-35-2).CHLORDANE(57-74-9).DDT (50-29-3).DIBENZOFURANS (CHLORINATED)(1080).DIELDRIN (60-57-1).ENDRIN (72-20-8).HEPTACHLOR(76-44-8).HEXACHLOROBENZENE(118-74-1).MIREX (2385-85-5).POLYCHLORINATED BIPHENYLS(1336-36-3).POLYCHLORINATED DIBENZO-P-DIOXINS(PCDD).

1 Sinónimos y nombres comerciales para el Aldrin(lista parcial): Aldrec, Aldrex, Aldrex 30, Aldrite, Aldrosol, Altox, Compuesto 118, Drinox, Octalene, Seedrin.

PRINCIPALES CONTAMINANTES

Cr CdCo SnNi BaCu HgZn PbAs Se

METALES y METALOIDES

PRINCIPALES CONTAMINANTES inorgánicos y efectos crónicos

PLOMO – lapsus mentales

CADMIO – riñon, hígado y tracto gastrointestinal

ARSÉNICO – riñón y sistema nervioso central

CROMO

10.000 – 40.000 ppm870 ± 57 ppm

FORMAS EN EL SUELO DE METALES O ESPECIES METÁLICAS

• (1) solubles,

• (2) intercambiables,

• (3) complejadas por la materia orgánica,

• (4) ocluidas dentro de los óxidos de Fe y Mn,

• (5) precipitadas,

• (6) incluidas en la estructura de los silicatos y/o

• (7) acumuladas en los organismos vivos.

pH

1.21.00.80.60.40.20.0-0.2-0.4-0.6

Cr2O3

CrO4 2-

Cr2O7 -

Cr 3+

Eh

(vol

ts)

0 2 4 6 8 10 12 14

Chromium Eh-pH Diagram

Fracción bioaccesible

Fracción del metal que está disponible para su absorción por los organismos. Generalmente es mayor que la fracciónbiodisponible por lo que puede ser utilizadapara estimar la fracción biodisponible con un criterio conservador.

Fracción biodisponible

Fracción del metal que puede ser absorbida por el organismo a través del sistema gastrointestinal, el sistema pulmonar y la piel.

Se calcula, desde el punto de vista toxicológico, a partir de la experimentación en laboratorio con animales a los que se les suministra diferentesdosis de suelo contaminado y se les analizaposteriormente el contenido en sangre o en órganos del compuesto.

NH4+

FCN-

S-

Br -

P

COMPUESTOS INORGANICOS

COMP. AROMATICOS

Benceno Etilbenceno Tolueno Xileno Fenoles

BencenoEtilbencenoToluenoXilenoFenoles

COMPUESTOS AROMATICOS

El alpechín y los fenoles

PAHs Naftaleno Fenantreno Antraceno Fluoranteno Criseno

Benzo(a)pireno Benzo(k)fluorano Indenopireno Benzoperileno

NaftalenoFenantrenoAntracenoFluorantenoCrisenoBenzo(a)pirenoBenzo(k)fluoranoIndenopirenoBenzoperileno

PAHs

ClorobencenosClorofenolesPAHs cloradosPCBsEOXs (organohalogenados extractables)

HIDROCARBUROS CLORADOS

PCBs

PAHs Naftaleno Fenantreno Antraceno Fluoranteno Criseno

Benzo(a)pireno Benzo(k)fluorano Indenopireno Benzoperileno

InorgánicosOrgánicos

NaturalesSíntesis

OrganocloradosOrganofosforadosTriazinasDer. A. CarbámicoDer. A. FenoxiacéticoComp. Fenólicos ….

PLAGUICIDAS

PLAGUICIDAS

POR SU APLICACIÓN Insecticidas

Herbicidas

Acaricidas

Antisépticos

Bactericidas

Fungicidas

Repelentes

Defoliantes

POR SU ACCIÓN De contacto

No selectivos

Selectivos

Sistémicos

Los plaguicidas y la guerra de Vietnam

TPHs

benceno, etilbenceno, tolueno, xileno, cresol, fenol, catecol, resorcinol, hidroquinona, naftaleno, antraceno, fenantreno, fluoranteno, benzo (a) antraceno, criseno, benzo (a) pireno, benzo (ghi) perileno, benzo (k) fluoranteno e indeno (123-cd)pireno.

TPHsHTPs

Aliph >C05-C06 n-HexanoAliph >C06-C08Aliph >C08-C10Aliph >C10-C12Aliph >C12-C16 QuerosenoAliph >C16-C21Aliph >C21-C34 Aceites minerales

Arom >C05-C07Arom >C07-C08Arom >C08-C10Arom >C10-C12Arom >C12-C16Arom >C16-C21Arom >C21-C35

Benceno, Tolueno, Etilbenceno Xileno

Naftaleno

2001 CERCLA Priority List Hazardous Substances

1. ARSENIC 1653.61 1 007440-38-2

2. LEAD 1528.01 2 007439-92-1

3. MERCURY 1503.32 3 007439-97-6

4. VINYL CHLORIDE 1388.65 4 000075-01-4

5. PCB s 1364.35 6 001336-36-3

AGENCY FOR TOXIC SUBSTANCES AND DESEASE REGISTRY (A TSDR)

Disolventes (clorados y otros), pesticidas, Arsénico, Mercurio, Cromo, CobreFabricación de pesticidas

Según el reciclajePlantas de reciclaje

Aceite, BTEX, mercurio, CadmioTalleres y garajes

Aceite, disolventes (clorados y otros)Vulcanización

Disolventes (clorados y otros), Plomo, Cobre, Mercurio, Cromo, NíquelImprenta/Artes gráficas

Disolventes (clorados y otros), pentaclorofenol, Cromo, Cadmio, NíquelTextiles e impregnación

Plomo, Cobre, Cromo, Níquel, Cadmio, aceitesChatarrerías

Disolventes (clorados y otros), PAH, aceite, Cadmio, Cobre, Cromo, Níquel, Plomo, Cinc, Estaño.

Astilleros

Disolventes (clorados y otros), aceiteTintorerías

Disolventes, Ftalatos, Plomo, CadmioIndustria de plástico

Aceite/diesel, BTEX, PlomoRefinerías

Aceite/diesel, BTEX, Plomo, MTBEGasolineras

Cd, Cu, Cr, Ni, Pb, Zn, Mo, aceites, fenoles, BTEX, disolventes cloradosFundiciones/Acerías

Disolventes (clorados y otros)Industria farmacéutica

MercurioGrano y piensos

Disolventes (clorados y otros), Arsénico, CromoQuímica de síntesis

Disolventes (clorados y otros)Lacados

Fenoles, PAH, BTEX, cianuros, azufreFábricas de gas

Disolventes (clorados y otros), Cromo, Cobre, Cadmio, Níquel, Arsénico, CincCurtidos

Disolventes (clorados y otros), Arsénico, Cromo, Cobre, Cadmio, Plomo, Cinc, Estaño, Ftalatos

Pinturas/Lacados

Fenoles, PAH, BTEX, y aceiteAsfalto/Alquitrán

Plomo, Cromo, Níquel, Cadmio, ArsénicoAcumuladores/baterías

ContaminantesTipo de industria

CONTAMINANTES RADIOACTIVOS

Uranium-234, -235, -238Radon-222Europium-152, -154, -155

TritiumRadium-224, -226Curium-242,-244

Thorium-228, -230, -232Polonium-210Cobalt-60

Tellurium-132Plutonium-238, -239,-241Cesium-134, -137

Technetium-99Neptunium-237Cerium-144

Strontium-89,-90Molybdemum-99Carbon-14

Silver-110mKrypton-85Barium-140

Ruthenium-103,106Iodine-129,-131Americium-241

RELACIÓN PROCESOS DEGRADACIÓN

Degradación físicaaumento de la densidad aparente, en gr/cm3/año; disminución de la permeabilidad, en cm/hr/año.erosión hídrica y eólica: pérdida de suelo en Tm/ha/año.

Degradación químicaacidificación, disminución de la saturación en bases, en %/año; salinización, aumento de la conductividad eléctrica en pasta saturada a 25ºC en dS/m/año; sodificación, aumento del sodio intercambiable, en %/año; toxicidad, aumento de los elementos tóxicos, en ppm/año. contaminación, aumento de contaminantes, en %/año o en ppm/año.

Degradación biológicadisminución del humus, en %/año.

CARACTERIZACIÓN DEGRADACIÓN

I Tarapacá: En esta zona predominan los problemas de salinización sobretodo de los bofedales y la erosión hídrica en la Precordillera Andina y Valles Interiores. En menor medida existen problemas de drenaje, expansión urbana, contaminación con microelementos, sodificación y contaminación por aguas servidas.

II Antofagasta: Predominan los problemas de salinización y como menosrelevantes se mencionaron la sodificación, erosión eólica, degradaciónquímica, expansión urbana, contaminación por actividades minero-industrial, mala calidad del agua de riego, alta contaminación porconcentración de sustancias solubles y suelos son limo.

III Copiapó: La mayor importancia radica en los problemas asociados a salinización, erosión y sobrepastoreo. En menor medida el avance urbano y la contaminación química.

IV Coquimbo: Predominan los problemas asociados a deforestación(pérdida de cobertura vegetal) y erosión. Además, se observa: degradaciónquímica, expansión urbana, degradación y pérdida de material biológico, degradación de cuencas, escasez e irregularidad de lasprecipitaciones, tenencia de la tierra, sobrepastoreo y salinización.

V Valparaíso: Predomina como principal problema la erosión hídrica. En menor medida la compactación de los suelos, la salinización, desertificación y la deforestación.

VI O’Higgins: Los principales problemas de conservación de suelos están asociados a la presencia de erosión hídrica, degradación biológica y avance urbano. Como problemas secundarios destacan: el mal uso de la capacidad de uso de los suelos, la deforestación, la degradación química y la erosión eólica.

VII Maule: El principal problema es la erosión hídrica seguida por la degradación biológica. También están el mal uso de la capacidad de uso de los suelos, la deforestación, la degradación química y la contaminación química.

VIII Bío-Bío: Los principales problemas son la erosión, seguido de la deforestación y la reducción de la fertilidad (degradación química). Como problemas secundarios están la degradación biológica, la compactación del suelo, la mala calidad de las aguas, la contaminación por plaguicidas y el monocultivo forestal.

IX Araucanía: El problema prioritario es la erosión hídrica, seguido por la reducción de la fertilidad y el mal uso de la capacidad de uso de los suelos. En segundo lugar se encuentran: acidificación, pérdida de la coberturavegetal (deforestación) y la extracción de áridos. Como problemas de menorgravedad (o de menor intensidad) son considerados la degradación biológica(asociado a quemas), el avance urbano y la contaminación (sin especificarde que tipo).

X Los Lagos: La erosión y deforestación son los problemas prioritarios, seguidos de la pérdida de fertilidad, la variación de las propiedades físico-químicas del suelo, un mal uso de la capacidad del usodel mismo, el drenajey el sobrepastoreo.

XI Aysen: Erosión, pérdida de fertilidad, desertificación y expansiónurbana.

XII Magallanes: El principal problema es la erosión y el sobrepastoreo. En segundo lugar: el aumento de la malezaHieracium pilosella, disminución de la cobertura vegetal y la baja productividad de la estepa. La reducción de la fertilidad de los suelos y la presencia de dunas.

EVALUACIÓN CALIDAD DE LOS SUELOS

• Efectos sobre la salud humana derivados del estado del suelo.

• Efectos sobre el funcionamiento de los ecosistemas y sobre el propio medio.

• Dinámica de los contaminantes en el suelo.

PRODUCTOS CONTAMINANTES

EFECTOS TÓXICOS

Se define como efecto tóxico o respuesta tóxica, cualquier desviación del funcionamiento normal del organismo que ha sido producida por la exposición a substancias tóxicas.

Sólo se consideran como desviaciones significativas los cambios irreversibles o los cambios que permanecen por un período prolongado después de que la exposición ha cesado. Por ejemplo; la variación en la relación de masa hepática a masa corporal es una respuesta tóxica, porque persiste varios días o semanas después de que la exposición terminó. El incremento en grasa hepática no se considera como cambio significativo, porque desaparece en una cuantas horas.

TIPOS DE EFECTOS TÓXICOS DE LOS CONTAMINANTES

• cancerígenos

• no-cancerígenos

• tóxicos para el desarrollo

TIPOS DE EFECTOS TÓXICOS

• Corrosivo: Efecto de destrucción de los tejidos sobre los que actua el tóxico.

• Irritativo : Efecto de irritación de la piel o las mucosas en los puntos en los que se produce el contacto con el tóxico.

• Neumoconiótico: Efecto de fibrosis pulmonar producido por particulassólidas de determinadas substancias insolubles en los fluidos biológicos.

• Asfixiante: Efecto de anoxia producido por desplazamiento del oxígenodel aire (asfixiantes físicos) o por alteración de los mecanismosoxidativos biológicos (asfixiantes químicos).

• Sensibilizante: Efecto debido a una reacción de tipo alérgico del organismo ante la presencia del tóxico, que puede manifestarse de múltiples formas (asma, dermatitis).

• Cancerígeno, mutágeno y teratógeno: Efecto de producción de cáncer, modificaciones hereditarias y malformaciones en la descendencia, respectivamente, debidas básicamente a la inducción de cambios en los cromosomas de las células.

• Sistémico: Alteraciones en órganos y sistemas específicos debidas a la acción sobre los mismos del tóxico, una vez absorbido y distribuído por el cuerpo; incluye, por tanto, los efectos sobre el sistema nervioso, sistema hematopoyético, hígado, riñones, etc.

CLASIFICACIÓN DE LA CANCEROGENICIDAD POR PESO DE LA EVIDENCIA

Cancerígeno para HumanosProbable cancerígeno para HumanosHay información limitada con humanosHay información suficiente en animales pero no con humanosPosible cancerígeno humanoNo clasificable como cancerígeno para humanosEvidencia de no-carcinogenicidad para humanos

http://monographs.iarc.fr/ENG/Classification/crthgr01.php

AB

B1B2

CDE

DESCRIPCIONGRUPO

TIPOS DE EFECTOS

Locales y generales : Los primeros aparecen en el lugar de contacto del tóxico con el cuerpo y los segundos se manifiestan en puntos apartados de dicho lugar.Agudos y crónicos : Responden a una distinción desde el punto de vista clínico según la duración o evolución de las manifestaciones.Reversibles e irreversibles : Hace referencia a la posibilidad de recuperación del estado normal tras la remisión de los cambios biológicos producidos por el tóxico.Acumulativos y no acumulativos : Diferencia entre los tóxicos que actúan por acumulación en el organismo, al ser eliminados muy lentamente, y aquellos otros, cuya eliminación es mucho más rápida, que actúan cuando la exposición es suficientemente intensa.Estocásticos (cuantales) y no estocásticos (graduad os) : En el primer grupo, la posibilidad de que se produzca el efecto aumenta con la dosis de tóxico recibida (cancerígenos). En el segundo, es la intensidad o gravedad del efecto la que depende de la dosis (irritativos, sistemáticos).

TIPOS DE RESPUESTASInteracción entre diferentes tóxicos

Independientes: Cada uno de los tóxicos concurrentes produce un efecto distinto a través de un modo de acción diferente.

Sinérgicas: El efecto combinado es mayor que el de cada uno de los componentes de la mezcla. Pueden ser de dos clases:

• Aditivas, cuando la magnitud del efecto combinado es igual a la suma de los efectos producidos separadamente por cada uno de los tóxicos.

• Potenciadas, cuando el efecto combinado es más que aditivo.

Antagónicas. El efecto combinado es inferior al aditivo.

Teratógenas, genotóxicas (?)Herbicidas contaminados (agente naranja)Accidentes industriales

Dioxinas

Disruptores endocrinosAgua y sueloPCBs

Genotóxicos (cáncer)Armas nuclearesProcesamiento material radiactivo

Radiactividad

Sistema nervioso y renalCáncer (leucemia)

Agua/suelo: Desgrasantes, limpieza en seco, pinturas, indústria militar, tanques enterrados

VOCsBenceno, tolueno,

percloetileno

Nitrosaminas carcinógenasMetahemoglobinemia:

Agua: Suelo:

Nitratos/Fosfatos

Clorados: neurotóxicos, posible carcinogénicosFosforados/carbamatos: acción colinérgica

Agua y suelo: PlaguicidasOrganoclorados,

organofosforados

Males congénitos, SNC, deficiencias mentalesAgua: Hg

Daños renales y dolores óseos (síndrome itai-itai)Agua: Cd

Cáncer piel, pulmón, linfáticoAgua: lixiviación de comp. inorg. de As Suelo: plaguicidas, scories minas, etc.

As

Sistemas nervioso y hematopoiéticoAnemia, hiperactividad, deficiencias,

encefalopatías, etc.

Agua: cañerías/soldadurasSuelo: deposición Pb gasolina,

Pb

EfectoFuenteContaminante

EFECTOS DE LOS CONTAMINANTES HÍDRICOS Y EDÁFICOS

EFECTOS DE LOS CONTAMINANTES ATMOSFÉRICOS

Cáncer pulmónFundición cobreMinas

As

Asma, rinitisPolenPolvo doméstico

Alergenos

AsbestosisCáncer pulmón

Minas asbestoMat. Construcción y aislamientos

Asbesto

Cáncer de pulmónNaturalRn

PAHs: cáncer pulmónHumo (gasolina, cigarr, indust.)Fuentes naturales

Hidrocarburos HxCy

Irritante pulmonarSmog FotoquímicoO3

CarboxihemoglobinemiaEmisiones vehículosCombustibles fósilesCombustiones incompletas

CO

Edema pulmonarEmisiones automóvilesTérmicas comb. fósiles

NOx

Irritante pulmonarBronquitis crónica

Centrales térmicas RefineríasFundiciones

SOx, Partículas

EfectosFuenteContaminante

Bronquitis: inflamación de los bronquios. Las evidencias de las vinculaciones entre contaminación del aire y bronquitis crónica están bien establecidas. En la bronquitis crónica, la inflamación característica va acompañada de la producción excesiva de moco y una tos productiva y persistente. Los principales factores responsables del aire ambiental parecen ser el SO2 (dióxido de azufre) y el material particulado.

Enfisema pulmonar: se caracteriza por la distensión excesiva y la destrucción de los alvéolos (diminutas bolsas de aire ubicadas en el pulmón donde se realiza el intercambio de gas). La incidencia de esta enfermedad progresiva, aunque no relacionada de manera concluyente con los contaminantes del aire, está aumentando especialmente en las zonas urbanas altamente contaminadas.

El efecto adverso es función de la dosis y de las condiciones de exposición (vía de ingreso, duración y frecuencia de las exposiciones, tasa de contacto con el medio contaminado, etc.).

Existe variabilidad de la respuesta biológica en función de la susceptibilidad de cada organismo.

Corba dosi-resposta hipotètica

. ... . ?

?

Dosi d’exposició

% R

espo

sta

1: corba amb dosi llindar2: corba linial des de l’origen

1

2

LOAEL

NOAEL

PARÁMETROS UTILIZADOS PARA EVALUAR LA TOXICIDAD DE LOS CONTAMINANTES

PROTECCIÓN DE LA SALUD

Substancias no cancerígenas:(NOEC, NOAEL, LOAEL), en mg/kg peso y día (NOEC, NOAEL, LOAEL), en mg/kg peso y día (calculados a partir de animales)

• RfD [Reference Dose], estimación del nivel de exposición diaria para la población humana (incluídas las poblaciones sensibles) que probablemente no produce riesgo apreciable de efectos nocivos durante toda la vida. Este valor protege de una exposición a largo plazo (mg/kg día).

• ADI [Acceptable Daily Intake], cantidad que puede consumirse diariamente durante toda la vida sín que exista un riesgo significativo para la salud, en mg/kg peso y día. Igual que RfD, pero calculada a partir de un métode más libremente definido.

Substancias cancerígenas:• SF [Slope Factor], límite superior en la estimación de la probabilidad de respuesta

(desarrollo cáncer) por incorporación (ingesta) de una substancia, considerada una exposición a lo largo de toda la vida (70 años) (mg/kg y día)-1 . Pendiente de la curba dosis-respuesta. Representa riesgo por unidad de dosis.

• UCR o UR [Unit Cancer RisK o Unit Risk] , Igual que SF pero por unidad de concentración en el medio (aire, agua). (mg/L)-1 , (mg/m3)-1 . Representa riesgo por unidad de concentración en el medio.

La ATSDR (Agency for Toxic Substances and Disease Registry) publica los llamados Perfiles Toxicológicos de los principales contaminantes; éstoscontienen información general sobre toxicidad y niveles de exposición asociadoscon letalidad, cáncer, genotoxicidad, neurotoxicidad, toxicidad para el desarrollo y la reproducción, inmunotoxicidad y toxicidad sistémica (hepática, renal, respiratoria, cardiovascular, gastrointestinal, hematológica, músculo-esquelética y dermo/ocular).

Los Perfiles contienen información sobre los efectos tóxicos observados en el hombre y en los animales, por ruta de exposición y duración (aguda, intermedia, crónica). Los perfiles también incluyen capítulos sobre propiedades físicoquímicasy métodos analíticos.

Los Perfiles Toxicológicos de ATSDR son adecuados para obtener información en forma rápida de los efectos adicionales a la salud que puedan ocurrir por exposiciones de mayor nivel que los que producen los efectos críticos.

Es conveniente hacer notar que ATSDR y EPA definen en forma diferente algunasde las variables que entran en el cálculo de los índices de toxicidad. Es necesariotener cuidado al mezclar los datos provenientes de estasdos fuentes de información.

http://www.atsdr.cdc.gov/toxpro2.html#-A-

Sistema IRIS (Integrated Risk Information System) es una base de datosque contiene información actualizada sobre toxicidad y la normativa USA para el uso de numerosas substancias. Sólo está disponible para consulta en línea y se puede acceder desde la página electrónica de la EPA.

IRIS contiene los valores verificados de las DdR y de los Factores de Pendiente y especifica el nivel de incertidumbre usados en la derivaciónde DdR.

La base de datos consiste de una colección de archivos que se van actualizando a medida que la información científica se revisa. Se tiene un archivo por cada substancia.

http://www.epa.gov/iris/search.htm

http://www.epa.gov/iris/subst/index.html

Tablas HEAST

Las tablas HEAST (Health Effects Assessment Summary Tables) contienen información sobre DdR y Factores de Pendiente interinos, asícomo otros datos de toxicidad de algunas substancias. Tienen informaciónbibliográfica sobre estudios de toxicidad.

Estas tablas son de gran utilidad cuando la informaciónque se necesita no se encuentra en IRIS. Las tablas se publican trimestralmente.

http://www.epa.gov/radiation/heast/

Rutas de exposición Vías de exposición

La dosis efectiva depende, en parte, de cuatro factores, comúnmente resumidos por las siglas ADME

• absorción• distribución (por determinados lugares de almacenamiento)• metabolismo (biotransformación)• excreción

La velocidad de absorción depende de varios factores entre los que se incluyen:

• la concentración del tóxico• la magnitud y localización en el cuerpo del área expuesta• la condición de la piel (la hidratación, quemadurasy ciertas enfermedades

incrementan la permeabilidad)• la velocidad de flujo sanguíneo• temperatura y humedad ambiental• la interacción con otras substancias que puedan modificar la permeabilidad

de la piel.

Una vez que el tóxico ha llegado al torrente sanguíneo, se puede transportar a distintos destinos:• sus sitios de acción• uno o varios almacenes de depósito. Los almacenes de depósitos son los sitiosdonde se puede acumular el compuesto y que no es su sitio de acción. Ejemplos de almacenes de depósito son el hígado, los riñones, el tejido adiposoy el tejido óseo• diversos órganos para su biotransformación

La distribución depende de:• del flujo sanguíneo,• la velocidad de difusión en las interfaces sangre-tejido, la cual depende del coeficiente de partición,• la permeabilidad de la membrana y• de la afinidad del tejido por el compuesto.

En el camino hacia el sitio de acción, el compuesto puede ser:• captado por las proteínas plasmáticas• transportado hacia determinadas células• ver restringido su paso por membranas selectivas• ser lo suficientemente liposoluble como para ser almacenado en el tejido graso

Unión a proteínas

Los xenobióticos se pueden ligar reversiblemente a las proteínasplasmáticas, por medio de distintos tipos de uniones: interaccioneshidrófobas, puentes de hidrógeno y fuerzas de van der Waals. La moléculade proteína tiene un número limitado de sitios donde se pueden ligar, tantolos xenobióticos, como los compuestos endógenos. Así que, un agentedeterminado tiene que competir con los demás compuestos (xenobióticos y/o endógenos) por los sitios de unión disponibles. La unión reversible del compuesto a las proteínas impide la difusión simple pero no limita sutransporte activo.

Transporte a tejido graso

Los lípidos atraviesan fácilmente las membranas y se almacenan por disolución simple en las grasas neutras, pudiendo dar lugar a grandesacumulaciones, ya que las grasas representan entre el 20 y el 50% de la masa corporal. Esta forma de acumulación puede parecerbenigna, sinembargo el compuesto depositado está siempre en equilibrio con su forma libre en la sangre, haciendo que se incremente la permanencia del compuesto en este fluido. También existe el peligro de que se produzcaun elevación súbita de la concentración de la substancia en la sangrecuando se tiene una rápida movilización de grasa por inanición, o por esfuerzos extenuantes y prolongados, etc.

El cuerpo emplea diversos mecanismos de defensa para impedir que las sustancias químicas nocivas ingresen en él e interfieran con los procesos vitales. Esos mecanismos protectores se pueden agrupar, por lo general, en tres tipos:

• barreras físicas• barreras mecánicas• barreras químicas

Cuando el aire entra por la nariz pasa a través de un extenso filtro de revestimientos cubiertos de mucosidad, pelos nasales e intrincados conductos. El moco es un lubricante espeso secretado por las células en los revestimientos de muchas cavidades y circuitos corporales.

La forma de las cavidades nasales hace que el aire que ingresa se agite y entre en contacto máximo con los revestimientos cubiertos de mucosidad de las vías respiratorias.

Las partículas inhaladas que no quedan obstruidas en la región nasal tienen mayor probabilidad de ser interceptadas cuando el aire hace una curva de 90 grados al pasar por la faringe (la parte posterior de la garganta) antes de entrar en la tráquea.

La efectividad de esta región para detectar gérmenes inhalados se pone de manifiesto en la alta incidencia de dolores de garganta.

Bajo el nivel de la tráquea, las vías respiratorias presentan numerosas bifurcaciones de diámetro cada vez más pequeño y cada bifurcación genera una nueva oportunidad para la introducción de partículas en las paredes de las vías respiratorias.

El cuerpo incluso posee un mecanismo que contrae las vías respiratorias, denominado broncoconstricción,

No basta solo con interceptar las partículas inhaladas; éstas también deben removerse de las vías respiratorias para mantener el funcionamiento efectivo del sistema de intercambio de gases.

Los tres mecanismos que se especializan en la remoción de elementos irritantes de las vías respiratorias son los siguientes:• el estornudo o la tos;• el movimiento mucociliar, y los• macrófagos alveolares

El estornudo tiene como propósito expulsar el material agresivo fuera del cuerpo.

La tos es un mecanismo reflejo que ayuda a la faringe, a la tráquea y a los bronquios superiores. Una tos efectiva expulsa el agente irritante del cuerpo o lo coloca en un lugar donde puede ser removido de las vías respiratorias al expectorar o deglutir. La tos también puede ser provocada voluntariamente, pero no será tan enérgica como la tos refleja.

El movimiento mucociliar: implica el movimiento del moco ayudado por la moción ciliar. Los cilios son pequeñas proyecciones de las superficies de algunas células, a manera de pelos. Los revestimientos del tracto respiratorio están ciliados desde la nariz hasta los bronquiolos más pequeños. Todos los cilios respiratorios ejercen fuerza hacia la faringe e impulsan la capa de moco en esa dirección, por medio de ondas.

A pesar de los mecanismos de defensa físicos y mecánicos mencionados, algunas partículas pequeñas regularmente logran alcanzar los alvéolos y penetrar en los pulmones. En este nivel, las partículas irritantes se enfrentan a la última línea de defensa mecánica, los macrófagos alveolares.

Los macrófagos alveolares envuelven las partículas y las expulsan de los pulmones, y bien las transportan para que sean evacuadas mediante el movimiento mucociliar, bienlas llevan hasta los espacios existentes entre las células pulmonares. Desde ese punto, las sustancias pueden despejarse a través del sistema linfático.

La región del aparato respiratorio en el que se depositan las partículas y aerosoles depende de su tamaño.

• Las partículas de 5 µm o más grandes se depositan en la regiónnasofaríngea, que es la región más alta.

• Las partículas de 1 a 5 µm son depositadas en la regióntraqueobronquiolar del pulmón, que es la región intermedia, de aquí puedenser eliminadas por el moco mediante un movimiento tipoelevador haciaarriba, a las regiones ciliadas de donde se podrían eliminar por medio de estornudos o tos, y pueden pasar al TGI.

• Las partículas de 1 µm y más pequeñas penetran a las sacos alveolaresde los pulmones. Estas pueden ser absorbidas a la sangre o bien, pueden ser eliminadas a través del sistema linfático o por mediode macrófagosalveolares. Las partículas inhaladas por la boca son deglutidas y entran al TGI.

Para que un compuesto ingerido pueda alcanzar la circulación general, acceder al resto del organismo y tener la posibilidad de causar un daño, debe primero ser capaz de resistir:

• la acción de las enzimas digestivas,

• el pH del estómago,

• la biodegradación por la flora intestinal.

• la biotransformación por las enzimas hepáticas.

La absortividad del tóxico ingerido depende de sus propiedades físicoquímicas. Los compuestos liposolubles de bajo peso molecular y los compuestos no ionizados se absorben mejor.

Barreras de exclusión

La barrera sangre-cerebro, aunque no es absoluta, protege al Sistema NerviosoCentral (SNC) de la exposición a muchas substancias químicas. Lo mismo sucede con la barrera placentaria que protegeal feto y con la barrera testicular que protege a los testículos.

La barrera del SNC consiste de tres mecanismos de exclusión:• las células epiteliales de los vasos capilares del SNC están íntimamenteunidas no dejando poros acuosos entre las células. Estoimpide la difusiónde substancias polares de bajo peso molecular• los capilares del SNC están rodeados de células gliales (astrocitos) imponiendo una película adicional que cruzar• la concentración de proteínas en el líquido intersticial del SNC es la másbaja de todo el organismo, haciendo que los lípidos no cuentan con transportadores intercelulares.

La excreción está fuertemente influenciada por las propiedades físicoquímicasdel excretando, las bases débiles pueden excretarse en la orina debido al pH de la orina, aunque los riñones también pueden excretar activamente aniones y cationes orgánicos.

HecesConsisten de la ingesta no absorbida, secreciones biliares, secrecionesintestinales y microflora. Cualquier dosis oral que no se absorbe se elimina con las heces. La flora microbiana puede bioacumular compuestos y como parte de ella es eliminada en las heces, esto contribuye a la excreción de tóxicos.

BilisLa bilis contribuye a la excreción de los metabolitosformados en el hígado. Las substancias con peso molecular mayor a 350 se excretan más fácilmente por esta vía. Algunos iones metálicos, ácidos orgánicos, bases orgánicas y compuestos neutros se pueden transferir a la bilis por medio de transporteactivo. Una vez formada la bilis pasa al intestino para ser excretada con las heces. La microflora intestinal biotransforma algunoscompuestos que van en la bilis y los metabolitos resultantes pueden ser reabsorbidos y llevados de nuevoal hígado. Este fenómeno es la causa de que se incremente la permanencia del tóxico en el organismo.

Aire exhalado

Así como los compuestos pueden ser inhalados también pueden ser exhalados. Para que esto ocurra el compuesto debe de ser un gas a temperatura corporal. Los líquidos volátiles están en equilibrio con su fase vapor en los alvéolos. La transferencia de la sangre a los pulmones tiene lugar por difusión pasiva y es inversamente proporcional a su velocidad de absorción.La baja solubilidad en sangre permite una excreción rápida y está limitada por la perfusión (flujo de sangre), mientras que para los compuestos con una alta solubilidad en sangre su excreción está limitada por la ventilación.

Otros mecanismos

Las secreciones corporales, como la leche, el sudor y la saliva constituyenvías menores de excreción de tóxicos.

La leche constituye una vía importante en el caso de transporte de tóxicosde madre a hijo y del ganado lechero al hombre. El pH ligeramente menor de la leche, con respecto al plasma, facilita la excreción de algunoscompuestos básicos pero también se pueden excretar algunos compuestosliposolubles e iones similares al calcio.

En el sudor y en la saliva se pueden excretar compuestos liposolubles no disociados, que en el caso del sudor, pueden causar dermatitis y en caso de la saliva se vuelven a deglutir y empieza de nuevo el ciclo de absorción, distribución, metabolismo y excreción.

INFLUENCIA DE LA EDAD SOBRE LA TOXICIDAD

Niños

pH neutro y tiempo prolongado de vaciado del estómagoReducción en la capacidad renalAumento en la absorción percutáneaMayor proporción de agua corporalMenor capacidad de formar ligandos con proteínas

Ancianos

Múltiples enfermedadesDeficiencias nutricionalesAlta proporción de grasasMayor vida media de drogas en el plasmaReducción en la eliminación renalReducción en la capacidad de ligar compuestos a las proteínas plasmáticasDisminución de la absorción gastrointestinal

LA TOXICIDAD OCURRE CUANDO TODAS LAS DEFENSAS HAN SIDO VENCIDAS.

Ej. el fenol se destoxifica primero por sulfatación y después por glucuronidación. Cuando se agotan los dos cofactores para estasreacciones, el fenol se empieza a acumular y se produce su distribuciónhacia su sitio activo, la médula ósea, donde produce su respuesta tóxica.

PUNTOS DE ACCIÓN

PUNTOS DE ACCIÓN

Proteínas

Receptores(nivel: membrana, citoplasma y nucleo). Neurotransmisores u hormonas: insulina, cortisol, hormonas sexuales (los disruptoreshormonales, como nonilfenoles y PCBs, por similitud actúan sobre los receptores de hormonas sexuales)Enzimas: los organofosforados interfieren con la acetilcolinesterasaProteínas de transporte: la hemoglobina se puede inactivar por la unión con el monóxido de carbono provocando anoxia a los tejidos.Estructurales: colágeno (ozono y amianto, provocan el incremento de fibroblastos en el pulmón).Coenzimas: la toxicidad se alcanza por disminución del nivel de coenzimas(Cu, Zn, ditiocarbamato).

Lípidos: presentes en membranas. Determinados disolventesorgánicos pueden disolver la membrana; algunos metales comoHg o Cd interaccionan con la membrana por complejación, y no alteran el funcionamiento.

Ácidos nucléicos: Pueden unirse covalentemente con ADN o ARN, generando genotoxicidad

Otros mecanismos: sensibilización directa o cruzada, por mediación del sistema immune, o per corrosión (ácidos, irritantes, etc).

PUNTOS DE ACCIÓN

EFECTOS SOBRE EL FUNCIONAMIENTO DE LOS ECOSISTEMAS Y SOBRE EL PROPIO SUELO

• Reducción de la capacidad autodepuradora

• Disminución de la biodiversidad y de la actividad microbiana

• Disminución del rendimiento en la producción de biomasa

• No mantenimiento de las funciones del suelo

• Modificación de las propiedades y características del suelo

NOEC/NOEL [Non Observed Effect Concentration/ Level], concentración/dosis más alta a la que no se observa ningún efecto significativo respecto a un control.

NOAEC/NOAEL [Non Observed Adverse Effect Concentration/Level], concentración/dosis más alta a la que no se observa ningún efecto adverso significativorespecto a un control.

LOAEL [Lowest Observed Adverse Effect Level], dosis más pequeña a la que se observanefectos adversos.

EC50 [Effect Concentration 50%], concentración a la que el efecto medido, respecto a un control, es significativa para el 50% de los organismos testados que viven en el correspondiente medi (aire, agua).

LC50 o EC50-l [Lethal Concentration 50%], concentración a la que la mortaldad, respecto a un control, de los organismos testados que viven en el correspondiente medio (aire, agua) llega al 50%.

LD50 (Lethal Dose 50%), dosis ingerida o absorbida dérmicamente que mata al 50 % de los individuos testados.

PARÁMETROS UTILIZADOS PARA EVALUAR LA TOXICIDAD DE LOS CONTAMINANTES

PROTECCIÓN DE LOS ECOSISTEMAS

TOXICIDAD AGUDA DE LOS CONTAMINANTES PARA LA FAUNA

Peces LC50 (mg/L)

Aves/mamíferos LD50 (mg/kg)

Clasificación Ejemplo

>100 >5000 Relativamente no tóxico

Ba

10-100 500-5000 Moderadamente tóxico

Cd

1-10 50-500 Muy tóxico 1,4-diclorbenceno

<1 <50 Extremadamente tóxico

Aldrin

DINÁMICA DE LOS CONTAMINANTES EN EL SUELO

PROPIEDADES DEL SUELO

• Materia orgánica

• pH

• Sorción

• Ligandos sintéticos

• Salinidad

PROPIEDADES CONTAMINANTECoeficiente de distribución

PROPIEDADES DE LOS CONTAMINANTES

• Kd: coeficiente de distribución de la sustancia entre el suelo y el agua. Valores comprendidos entre 5 y 500 indican una sorción relativamente fuerte. Los comprendidos entre 500 y 5000 indican una sorción muy fuerte.

• Koc: Es el coeficiente de distribución de la sustancia entre el carbono orgánico y el agua.

• Kow: Es el coeficiente de distribución entre el octanol y el agua. Se ha utilizado para predecir la tendencia de la sustancia a distribuirse entre la fase orgánica (acumulación en los tejidos grasos de los peces) o la fase acuosa, o para evaluar la bioacumulación de la sustancia en especies acuáticas. Se expresa habitualmente en forma de logaritmo.

PROPIEDADES DE LOS CONTAMINANTES

• Solubilidad: Es la concentración máxima de una sustancia en disolución en agua a una temperatura determinada.

• Constante de Henry: Da idea del grado de distribución de una sustancia entre la fase gaseosa y la fase líquida. Regula la volatilización desde el agua o la solución del suelo de la correspondiente sustancia. Valores inferiores a 10-7

corresponden a sustancias no volátiles. Valores superiores a 10-3 corresponden a sustancias altamente volátiles.

• Presión de vapor: Regula la volatilización de las sustancias químicas y la volatilización de sustancias sorbidas sobre suelos o sedimentos. Los compuestos volátiles tienen presiones de vapor superiores a 1 mm de Hg a 20ºC y/o puntos de ebullición inferiores a 100ºC.

PROPIEDADES DE LOS CONTAMINANTES

• Difusividad: Es la capacidad de movimiento de una molécula en un medio líquido o gaseoso como resultado de una diferencia de concentración.

• Factor de bioconcentración: mide la distribución de una sustancia química entre un medio biológico y una matriz ambiental (agua, suelo).

• Vida media: mide la persistencia de la sustancia en el medio. La vida media del Aldrin, un insecticida, aplicado a una dosis media de 2 Kg/ha es de 0.3 años. La del DDT es de 2.8 años. La del tetracloroetano es de 384 años.

aire aguasuelo/

sedimento

Transferencia aire-agua

Transferencia agua-

suelo/sedimento

•Fotolisi s•Fotooxidación•Hidrólisis•Oxidación

•Hidrólisis•Biodegradación (aeróbica)•Fotolisis•Oxidación

•Hidrólisis•Biodegradación (anaeróbica)•Redox

Mínima, abióticaAIRE

Biótica y abióticaAGUA

biótica y abióticaSUELO/SEDIMENTO

Transferencia aire-suelo

CONTAMINANTES EmisiónEmisión

Transporte Transporte intraintra --mediosmedios

TransferenciaTransferenciatransporte transporte interinter --mediosmedios

TransformaciónTransformación

AcumulaciónAcumulaciónretenciónretención

(Adaptat de Klein AW, 1985)

sedimentosuelo

CONDICIONES PARA LA MOVILIZACIÓN DE LOS CONTAMINANTES HACIA AGUAS

SUBTERRÁNEAS

Caso plaguicidas

• solubilidad en agua >30 mg/L

• Kd < 5

• Vida media frente a los procesos hidrolíticos > 25 semanas

• Vida media en el suelo > 2 semanas

ACUMULACIÓN BIÓTICA

• Bioconcentración: incremento directo de la concentración de un contaminante.

• Bioacumulación: Suma de las absorciones de un contaminante por parte de especies acuáticas o terrestres por vía directa y alimentaria.

• Bioamplificación:Numerosos seres vivos pueden acumular substancias poco o nada biodegradables. En ellos se da un fenómeno de transferencia y deamplificación biológica de la contaminación.

Bioconcentración

Bioacumulación

Bioamplificació

s

s

Bioamplificación

CONTAMINANTES BIOAMPLIFICABLES

Las substancias contaminantes susceptibles de bioamplificarse serán, en los medios acuáticos las que tengan:

o Kow elevadas

o alta estabilidad

o baja toxicidad para los organismos

En igualdad de condiciones, los niveles de contaminantes en los tejidos de las especies situadas en el extremo de las cadenas alimentarias serán más elevados cuanto más estables sean los contaminantes y cuanto más larga sea la cadena trófica.

COEFICIENTES DE DISTRIBUCIÓNPlaguicidas

Plaguicida Vida media Kow