Las dibenzodioxinas policloradas (PCDD), o simplemente dioxinas, son un grupo de compuestos orgánicos polihalogenados que son contaminantes ambientales importantes.
thumb|right|Estructura general de los PCDD donde n y m pueden variar de 0 a 4
Por simplicidad, se las denomina comúnmente, pero de manera inexacta, dioxinas, porque cada molécula de PCDD contiene una estructura esquelética de dibenzo-1,4-dioxina, con 1,4-dioxina como anillo central. Los miembros de la familia PCDD se bioacumulan en humanos y en la vida silvestre debido a sus propiedades lipofílicas y pueden causar alteraciones del desarrollo y cáncer.
Las dioxinas se producen como subproductos en la fabricación de algunos organocloruros, en la incineración de sustancias que contienen cloro, como el policloruro de vinilo (PVC), en el blanqueo con cloro del papel y en fuentes naturales como volcanes e incendios forestales. Ha habido muchos incidentes de contaminación por dioxinas como resultado de emisiones industriales y accidentes; los primeros incidentes de este tipo se produjeron a mediados del durante la Revolución Industrial.
La palabra "dioxinas" también puede referirse a otros compuestos clorados de acción similar (ver Dioxinas y compuestos similares a las dioxinas).
Estructura química de las dibenzo-1,4-dioxinas thumb|200px|La fórmula esqueletal y el esquema de numeración de sustituyentes del compuesto original dibenzo-1,4-dioxina
La estructura de la dibenzo-1,4-dioxina consta de dos anillos de benceno unidos por dos puentes de oxígeno. Esto hace que el compuesto sea un diéter aromático. El nombre dioxina se refiere formalmente al anillo central dioxigenado, que está estabilizado por los dos anillos de benceno flanqueantes.
En los PCDD, los átomos de cloro están unidos a esta estructura en cualquiera de los 8 lugares diferentes de la molécula, en las posiciones 1-4 y 6-9. Hay 75 diferentes congéneres de PCDD (es decir, compuestos de dioxina relacionados).Nomenclature and physico-chemical properties of PCDDs and PCDFs. In: Dioxins in the Environment: What are the health risks? INSERM Collective Expert Evaluation Reports (2000). Ncbi.nlm.nih.gov (2011-03-18). Retrieved on 2011-06-09.
La toxicidad de los PCDD depende del número y la posición de los átomos de cloro. Se ha descubierto que los congéneres que tienen cloro en las posiciones 2, 3, 7 y 8 son significativamente tóxicos. De hecho, 7 congéneres tienen átomos de cloro en las posiciones relevantes que fueron considerados tóxicos por el esquema de equivalentes tóxicos de la Organización Mundial de la Salud (WHO-TEQ).
Perspectiva histórica right|220px|thumb|Estructura de la 2,3,7,8-tetraclorodibenzodioxina (TCDD)
Las bajas concentraciones de dioxinas existían en la naturaleza antes de la industrialización como resultado de la combustión natural y los procesos geológicos. Las dioxinas se produjeron por primera vez involuntariamente como subproductos a partir de 1848 cuando las plantas de proceso Leblanc comenzaron a funcionar en Alemania. La primera síntesis intencional de dibenzodioxina clorada fue en 1872. Hoy en día, las concentraciones de dioxinas se encuentran en todos los seres humanos, con niveles más altos que se encuentran comúnmente en personas que viven en países más industrializados. La dioxina más tóxica, 2,3,7,8-tetraclorodibenzo-p-dioxina (TCDD), se hizo conocida como contaminante del Agente Naranja, un herbicida utilizado en la Emergencia Malaya y la Guerra de Vietnam. Más tarde, se encontraron dioxinas en Times Beach, Misuri y Love Canal, Nueva York y Seveso, Italia. Más recientemente, las dioxinas han aparecido en las noticias con el envenenamiento del presidente Víktor Yúshchenko de Ucrania en 2004, la crisis de la mozzarella de Nápoles la crisis del cerdo irlandés de 2008 y el incidente de la alimentación en Alemania de 2010.http://ec.europa.eu/food/committees/regulatory/scfcah/animal_health/presentations/1112012011_dioxin_germany.pdf
Fuentes de dioxinas El inventario de fuentes de compuestos similares a las dioxinas de la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos es posiblemente la revisión más completa de las fuentes y liberaciones de dioxinas, EPA/600/P-03/002f, Final Report pero otros países ahora también tienen investigaciones sustanciales.
thumb|Perfil de concentración de PCDD en un núcleo de sedimento fechado de Esthwaite Water, Cumbria, Reino Unido
La exposición ocupacional es un problema para algunos en las industrias químicas, históricamente para aquellos que fabrican herbicidas de clorofenoles o clorofenoxiácidos o en la aplicación de productos químicos, en particular herbicidas. En muchas naciones desarrolladas existen ahora regulaciones sobre emisiones que han disminuido drásticamente las emisiones y, por lo tanto, han aliviado algunas preocupaciones, aunque la falta de muestreo continuo de las emisiones de dioxinas causa preocupación por la subestimación de las emisiones. En Bélgica, mediante la introducción de un proceso llamado AMESA, el muestreo continuo mostró que el muestreo periódico subestimaba las emisiones en un factor de 30 a 50 veces. Pocas instalaciones cuentan con muestreo continuo.
Las dioxinas se producen en pequeñas concentraciones cuando se quema material orgánico en presencia de cloro, ya sea que el cloro esté presente como iones cloruro o como compuestos organoclorados, por lo que se producen ampliamente en muchos contextos. Según los datos más recientes de la EPA de Estados Unidos, las principales fuentes de dioxinas se encuentran en general en los siguientes tipos:
Fuentes de combustión, por ejemplo, incineradores de desechos municipales o desechos médicos y quema de barriles de patio trasero Fundición de metales Fuentes de refino y proceso Fuentes de fabricación de productos químicos Fuentes naturales Reservorios ambientales
Cuando se llevó a cabo por primera vez en 1987, el inventario original de fuentes de dioxinas de la EPA de EE. UU. Reveló que la incineración representaba más del 80% de las fuentes de dioxinas conocidas. Como resultado, la EPA de EE. UU. Implementó nuevos requisitos de emisiones. Estas regulaciones lograron reducir las emisiones de dioxinas de los incineradores. La incineración de desechos sólidos urbanos, desechos médicos, lodos de aguas residuales y desechos peligrosos juntos produce ahora menos del 3% de todas las emisiones de dioxinas. Sin embargo, desde 1987, la quema de barriles en el patio trasero casi no ha disminuido y ahora es la mayor fuente de emisiones de dioxinas, produciendo alrededor de un tercio de la producción total.
En la incineración, las dioxinas también pueden reformarse o formarse de novo en la atmósfera sobre la chimenea a medida que los gases de escape se enfrían a través de una ventana de temperatura de 600 a 200 °C. El método más común para reducir la cantidad de dioxinas que se reforman o se forman de novo es mediante el enfriamiento rápido (30 milisegundos) de los gases de escape a través de esa ventana de 400 °C. Las emisiones de dioxinas del incinerador se han reducido en más del 90% como resultado de los nuevos requisitos de control de emisiones. La incineración en los países desarrollados es ahora un contribuyente muy pequeño a las emisiones de dioxinas.
Las dioxinas también se generan en reacciones que no implican quemaduras, como fibras blanqueadoras con cloro para papel o textiles, y en la fabricación de fenoles clorados, particularmente cuando la temperatura de reacción no está bien controlada. Los compuestos implicados incluyen el conservante de la madera pentaclorofenol y también herbicidas como el ácido 2,4-diclorofenoxiacético (o 2,4-D) y el ácido 2,4,5-triclorofenoxiacético (2,4,5-T). Los niveles más altos de cloración requieren temperaturas de reacción más altas y una mayor producción de dioxinas. También se pueden formar dioxinas durante la descomposición fotoquímica del compuesto antimicrobiano común triclosán.
Fuentes de ingesta humana thumb|400px|Un gráfico que ilustra la cantidad de dioxinas que consume un estadounidense promedio por día. (Nota: pg = picogramo, o una billonésima parte de un gramo, o 10−12 g).
La Organización Mundial de la Salud y varios gobiernos han establecido ingestas tolerables diarias, mensuales o anuales. Las dioxinas ingresan a la población general casi exclusivamente por la ingestión de alimentos, específicamente a través del consumo de pescado, carne y productos lácteos, ya que las dioxinas son solubles en grasa y escalan fácilmente en la cadena alimentaria.
Las madres transmiten a los niños cargas corporales sustanciales y la lactancia materna aumenta la carga corporal del niño. La exposición a dioxinas también puede ocurrir por contacto con madera tratada con pentaclorofenol (Penta) ya que el pentaclorofenol a menudo contiene dioxinas como contaminante. La ingesta diaria de los niños durante la lactancia a menudo supera con creces la ingesta de los adultos en función del peso corporal. Es por eso que el grupo de consulta de la OMS evaluó la ingesta tolerable para evitar que una mujer acumule cargas corporales nocivas antes de su primer embarazo. Los niños amamantados por lo general todavía tienen cargas corporales de dioxinas más altas que los niños no amamantados. La OMS todavía recomienda la lactancia materna por sus otros beneficios.Healthy Milk, Healthy Baby – Chemical Pollution and Mother's Milk – Chemicals: Dioxins and Furans. Nrdc.org. Retrieved on 2011-06-09. En muchos países, las dioxinas en la leche materna han disminuido incluso en un 90% durante las dos últimas décadas.
Las dioxinas están presentes en el humo del cigarrillo. Las dioxinas en el humo del cigarrillo fueron consideradas "subestimadas" por la EPA de los Estados Unidos en su "Reevaluación de las dioxinas" (1995). En ese mismo documento, la EPA de los Estados Unidos reconoció que la dioxina en los cigarrillos es "antropogénica" (artificial, "poco probable en la naturaleza").
Metabolismo Las dioxinas se absorben principalmente a través de la ingesta dietética de grasas, ya que aquí es donde se acumulan en animales y humanos. En los seres humanos, las dioxinas altamente cloradas se almacenan en los tejidos grasos y no se metabolizan ni excretan fácilmente. La vida media de eliminación estimada de las dioxinas altamente cloradas (4 a 8 átomos de cloro) en los seres humanos varía de 4.9 a 13.1 años.
Se cree que la persistencia de un congénere de dioxinas en particular en un animal es una consecuencia de su estructura. Las dioxinas sin cloro laterales (2, 3, 7 y 8), que por tanto contienen átomos de hidrógeno en pares de carbonos adyacentes, pueden oxidarse más fácilmente por los citocromos P450. Las dioxinas oxidadas pueden entonces excretarse más fácilmente en lugar de almacenarse durante un tiempo prolongado.
Toxicidad thumb|220px|Modelo de espacio lleno de 2,3,7,8-tetraclorodibenzodioxina
La 2,3,7,8-tetraclorodibenzodioxina (TCDD) se considera el más tóxico de los congéneres. Otros congéneres de dioxinas, incluidos los PCDF y los PCB con toxicidad similar a las dioxinas, reciben una clasificación de toxicidad de 0 a 1, donde TCDD = 1. Esta clasificación de toxicidad se denomina concepto de factor de equivalencia tóxica o TEF. Los TEF son valores de consenso y, debido a la fuerte dependencia de las especies para la toxicidad, se enumeran por separado para mamíferos, peces y aves. Los TEF para especies de mamíferos son generalmente aplicables a los cálculos de riesgo humano. Los TEF se han desarrollado a partir de una evaluación detallada de los datos de la literatura para facilitar tanto la evaluación de riesgos como el control reglamentario. Muchos otros compuestos también pueden tener propiedades similares a las de las dioxinas, en particular los PCB no ortográficos, uno de los cuales tiene un TEF tan alto como 0,1.