miniatura|Esquema de Categorías de organismos que se utilizan en las directrices estándar para la evaluación de la ecotoxicidad. La toxicología ambiental se encarga del estudio de los efectos negativos de diversos agentes químicos, biológicos y físicos en los organismos vivos. Asimismo, estudia evaluar los riesgos de los tóxicos en el medio ambiente.
Definición de toxicología ambiental La toxicología ambiental se define como los daños causados a los organismos vivos por diferentes sustancias o agentes químicos, llamados tóxicos o contaminantes ambientales.
La toxicología ambiental también se encarga de evaluar los riesgos de los tóxicos en el medio ambiente.
Dentro de la toxicología ambiental, podemos diferenciar dos ramas:
Toxicología ambiental: es un campo multidisciplinario de la ciencia que se ocupa del estudio de los efectos negativos de diversos agentes químicos, biológicos y físicos en los organismos vivos. Ecotoxicología: Estudio de los efectos de los tóxicos ambientales sobre la estructura y el funcionamiento de los ecosistemas, considerados de forma integrada. Diversidad. Estabilidad. Bioacumulación, biomagnificación. Adquisición de resistencia. Bioindicadores.
Además, la toxicología ambiental se apoya en ámbitos de estudio de la toxicología:
Toxicología analítica (descriptiva): Evaluación de la toxicidad de potenciales tóxicos. Normalmente se realiza sobre animales. Toxicología funcional: Examen de los procesos bioquímicos por los que determinados agentes tóxicos tienen un impacto en los organismos y los ecosistemas. Toxicología legal: Determinación de usos legales de tóxicos y evaluación de los riesgos ambientales del uso de esos tóxicos. Toxicología clínica: Estudia los aspectos de la exposición del hombre a los diferentes tóxicos, los mecanismos como estos actúan en el organismo y las manifestaciones clínicas a que dan lugar, la metodología para su diagnóstico, su prevención y su tratamiento, tomando en consideración todas las ramas de la toxicología y apoyándose en las demás disciplinas médicas. Toxicología laboral: Identificación de los agentes tóxicos presentes en el medio ambiente de trabajo y en los modos de producción, determinando los mecanismos de acción de los tóxicos, así como las medidas de prevención, el control de la exposición de los trabajadores y los límites de exposición segura permisibles. Toxicología forense: Trata de todos los aspectos médicos y legales de las intoxicaciones y está estrechamente vinculada con la Toxicología Clínica y la Toxicidad Laboral. Toxicología bromatológica: Evalúa el control sanitario de los alimentos, generados en la formación del alimento, por el propio alimento o por su fabricante. Toxicología farmacéutica: Estudio de las cualidades tóxicas de los medicamentos a corto y largo plazo, márgenes de seguridad y riesgos en su utilización.
¿Qué es un tóxico? Son agentes químicos o físicos que producen efectos negativos en seres vivos.
Deriva de la palabra griega toxicon (punta de flecha).
Podemos dividir los tóxicos por su origen (mineral, vegetal o animal).
Las toxinas son sustancias tóxicas producidas por seres vivos (microorganismos, plantas o animales). Las producidas por animales también las podemos denominar venenos. Los xenobióticos (xenos significa extraño y bios vida) son las toxinas producidas de forma artificial.
Para estudiar el efecto de los tóxicos ambientales debemos tener en cuenta que la toxicidad va a depender de la dosis, el tiempo de exposición, la naturaleza de la sustancia, y la especificidad del organismo.
Además, es necesario conocer la concentración de tóxico que entra en el organismo, las transformaciones que se producen en el metabolismo y en las cantidades en las que se encuentra el contaminante en el cuerpo. Estos estudios pueden realizarse a través de muestreos biológicos o por el uso de biomarcadores.
Para estimar los riesgos que supone a la población la presencia de un tóxico determinado, se utilizan los índices toxicológicos, que se calculan a través de la relación existente entre la dosis del tóxico en cuestión y el índice de respuesta en la población.
El índice toxicológico más utilizado es la Dosis Letal 50 (DL50), es decir, la dosis letal con unidades de miligramos de tóxico por kilogramo de peso del ejemplar que, habiendo sido administrada por vía oral a un grupo, produce la muerte del 50 % de la población en un periodo de dos semanas después del tratamiento.
Historia de la toxicología ambiental
Rachel Carson está considerada como la madre de la toxicología ambiental, ya que lo convirtió en un campo distinto dentro de la toxicología en 1962 con su libro Silent Spring. Habla sobre los efectos del uso descontrolado de pesticidas. El libro de Carson está basado en una serie de informes de Lucille Farrier Stickel sobre los efectos ecológicos del pesticida DDT.
Los organismos pueden estar expuestos a varios tipos de tóxicos en cualquier etapa de su ciclo de vida, siendo unos más sensibles que otros.
La toxicidad también puede variar según su localización en la cadena trófica.
La bioacumulación ocurre cuando un organismo almacena tóxicos en sus tejidos grasos, que puede desarrollar una cascada trófica y la biomagnificación de tóxicos específicos.
La biodegradación libera dióxido de carbono y agua como subproductos al medio ambiente. Este proceso generalmente está limitado en áreas afectadas por tóxicos presentes en el medio.
Los efectos nocivos de agentes químicos y biológicos, como los tóxicos de los contaminantes, insecticidas, pesticidas y fertilizantes pueden afectar a un organismo y su comunidad reduciendo la diversidad de especies y abundancia. Estos cambios en la dinámica de la población afectan al ecosistema reduciendo su productividad y estabilidad.
Aunque la legislación implantada desde principios de los años 70 intentó minimizar los efectos nocivos de las sustancias tóxicas para el medio ambiente, McCarty (2013) advirtió que “existen limitaciones para la implantación de un modelo conceptual simple, que es la base de la ley actual para los protocolos de muestreo de toxicología acuática” pudiendo conducir a una inminente “edad oscura” de la toxicología ambiental.
Fuentes de toxicidad ambiental
PCBs Los Bifenilos Policlorados (PCB), son contaminantes orgánicos que todavía están presentes en el medio ambiente hoy en día, a pesar de estar prohibidos en muchos países, incluidos EE. UU. y Canadá.
Debido a la persistencia en la naturaleza de los PCBs en los ecosistemas acuáticos, muchas especies acuáticas contienen altos niveles de este químico.
Por ejemplo, el salmón salvaje (Salmo salar) en el Mar Báltico se ha demostrado que tiene niveles significativamente más altos de PCBs que el salmón de piscifactoría, ya que los peces salvajes viven en ambientes mucho más contaminados.
Los PCBs pertenecen a un “grupo de químicos orgánicos artificiales conocidos como Hidrocarburos clorados”.
Las propiedades químicas y físicas de los PCBs determinan la cantidad y localización del cloro.
A diferencia de otros químicos, no existe forma de identificarlos. El rango de toxicidad no está definido y, debido a que los PCBs tienen ciertas propiedades (estabilidad química, y no inflamabilidad), se han utilizado una cantidad descomunal en prácticas comerciales e industriales.
Algunos de sus usos incluyen: “equipos eléctricos, de transferencia de calor y equipos hidráulicos, plastificantes en pinturas, productos de plástico y caucho y pigmentos, tintes, y papel de copia sin carbón”.
Metales pesados Los metales pesados encontrados en las fuentes de alimentación, como el pescado, también pueden tener efectos nocivos.
Estos metales pueden incluir mercurio, plomo y cadmio.
Se ha demostrado que peces como la trucha arcoíris (Oncorhynchus mykiss) están expuestos a grandes niveles de cadmio y crecen a un ritmo más bajo que los peces expuestos a niveles más expuestos o sin exposición a estos metales. Además, el cadmio puede alterar potencialmente la productividad y comportamiento de estos peces.
Los metales pesados no solo pueden afectar al comportamiento, sino también al genoma de los organismos acuáticos.
En Canadá, un estudio examinó la diversidad genética en la perca amarilla salvaje (Perca flavescens) en varios gradientes de concentración de metales pesados, en lagos contaminados por operaciones mineras.
Los investigadores querían determinar qué efecto tenía la contaminación por metales en las respuestas evolutivas entre las poblaciones de perca amarilla a lo largo del gradiente la diversidad genética.
Se relacionó negativamente con la contaminación de cadmio en el hígado y también tenía una relación con la contaminación por cobre.
Algunas especies acuáticas han desarrollado tolerancias a metales pesados en respuesta a altas concentraciones de metales pesados. Una especie de díptero, Chironomus riparius de la familia Chironomidae, ha evolucionado para volverse tolerante a la toxicidad del cadmio en ambientes acuáticos.
Sus condiciones de vida alteradas, junto con el aumento de excreción del cadmio y el crecimiento bajo exposición de éste, evidencia que Chironomus riparius presenta tolerancia genética a metales pesados.
Toxicidad en metales Los tipos más conocidos de metales pesados incluyen Zinc, Arsénico, Cobre, Plomo, Níquel, Cromo y Cadmio. Todos estos tipos causan ciertos riesgos en la salud humana y ambiental.
Aunque una pequeña cantidad de estos metales puede tener un papel importante, por ejemplo, mantener ciertas funciones bioquímicas y fisiológicas de “organismos vivos, sin embargo, se vuelven nocivos cuando traspasan un umbral”.
Los metales pesados forman una gran parte de los contaminantes ambientales y su toxicidad “es un problema de creciente importancia por razones ecológicas, nutricionales, evolutivas y ambientales”.
Arsénico Es uno de los metales pesados más importantes, causa problemas de salud en el medio ambiente y en seres humanos.
Está “ampliamente disponible en forma de óxidos o sulfuros como, una sal de hierro, cobre, calcio, sodio etc.”
También, es el elemento más abundante en la Tierra y sus formas inorgánicas específicas son muy peligrosas para los organismos vivos y medio ambiente.
Los efectos del arsénico en humanos pueden producir cáncer de vejiga, piel, pulmones, e hígado.
Una de las principales áreas en las que los humanos están más expuestos al arsénico, es a través del agua contaminada, que es un problema en más de 30 países en todo el mundo.
Los humanos tienden a encontrar el arsénico en “medios naturales, fuentes industriales y fuentes accidentales”.
El agua puede contaminarse por pesticidas arsenicales o simplemente con arsénico de forma natural.
Hay algunos casos en los que el arsénico se ha utilizado en intentos suicidas y puede provocar una intoxicación aguda.
El arsénico “es un veneno protoplástico, ya que afecta principalmente al grupo de células sulfhidrilo causando un mal funcionamiento de la respiración celular, encimas celulares y mitosis”.
Plomo Es otro metal extremadamente tóxico, puede ser y se sabe que es causa de “contaminación ambiental extensa y problemas de salud en muchas partes del mundo”.
La apariencia física del plomo es brillante y de color plata metalizado.
Algunas fuentes de la contaminación del plomo en el medio ambiente incluyen operaciones de chapado de metal y pesca, desechos del suelo, chimeneas de fábricas, fundición de minerales, fertilizantes y pesticidas y muchos más.
A diferencia de otros metales, como el cobre, el plomo solo juega un aspecto fisiológico y no tiene funciones biológicas.
En estados Unidos “se liberan más de 100 a 200.000 toneladas de plomo al año por los gases emitidos por los vehículos” y algunas pueden ser liberadas por las plantas, en el flujo del agua o en la fijación al suelo.