Ecotoxicidad

La ecotoxicidad , objeto de estudio en el campo de la ecotoxicología (un acrónimo de ecología y toxicología ), se refiere a los factores estresantes biológicos , químicos o físicos que afectan a los ecosistemas . Dichos factores estresantes pueden presentarse en el entorno natural en densidades, concentraciones o niveles lo suficientemente altos como para alterar el comportamiento y las interacciones bioquímicas y fisiológicas naturales. Esto, en última instancia, afecta a todos los organismos vivos que componen un ecosistema.

La ecotoxicología se ha definido como una rama de la toxicología que se centra en el estudio de los efectos tóxicos causados ​​por contaminantes naturales o sintéticos. Estos contaminantes afectan a los animales (incluidos los humanos), la vegetación y los microbios de forma intrínseca. ^[1]

En el artículo de Barrie Peake, Impact of Pharmaceuticals on the Environment (El impacto de los productos farmacéuticos en el medio ambiente ), la ecotoxicidad se define en función del nivel de exposición a sustancias peligrosas. Peake identifica dos categorías: ecotoxicidad aguda y crónica (Peake, 2016).

La ecotoxicidad aguda se refiere a los efectos nocivos que se producen por la exposición a una sustancia peligrosa durante hasta 15 días. Estos efectos son causados ​​por la interacción de la sustancia química con las membranas celulares de un organismo, lo que a menudo provoca daño o muerte de células o tejidos (Peake, 2016).

Por otra parte, la ecotoxicidad crónica se refiere a los efectos nocivos de una exposición prolongada, que puede durar desde 15 días hasta varios años. Por lo general, está relacionada con interacciones específicas entre fármacos y receptores que desencadenan una respuesta farmacológica en un organismo acuático o terrestre. Si bien es menos probable que la ecotoxicidad crónica sea letal, reduce las funciones bioquímicas celulares, lo que puede provocar cambios en las respuestas psicológicas o conductuales del organismo a los estímulos ambientales (Peake, 2016). ^{[ cita requerida ]}

1. Ftalato de dietilo : ingresa al medio ambiente a través de industrias que fabrican cosméticos, plásticos y otros productos comerciales.
2. Bisfenol A (BPA): se encuentra en productos fabricados en masa, como dispositivos médicos, envases de alimentos , cosméticos, juguetes para niños, computadoras, CD, etc.
3. Productos farmacéuticos: un fungicida presente en los champús anticaspa. El ejemplo más común es el Climbazole .
4. Pesticidas
5. Algunos, pero no todos: productos de limpieza , detergentes para ropa , suavizantes de telas , limpiadores de hornos y desinfectantes .
6. Fosfatos
7. Aceite

En Canadá, no existe ninguna ley que obligue a los fabricantes a indicar los riesgos para la salud y el medio ambiente asociados a sus productos de limpieza. Muchas personas compran estos productos para mantener un hogar limpio y saludable, a menudo sin saber que el producto puede dañar tanto su propia salud como el medio ambiente que los rodea. "Los canadienses gastan más de 275 millones de dólares en productos de limpieza para el hogar al año". ^[2] Los productos químicos de estos limpiadores ingresan a nuestro cuerpo a través de las vías respiratorias y la absorción a través de la piel . Cuando estos productos de limpieza se eliminan por el desagüe, pueden afectar negativamente a los ecosistemas acuáticos . Tampoco existen regulaciones vigentes que establezcan que los ingredientes deben figurar en las etiquetas de los productos de limpieza. Esto a menudo hace que los usuarios desconozcan los productos químicos a los que se exponen ellos mismos y a su entorno. ^{[ cita requerida ]}

Los productos de limpieza, perfumes y productos de cuidado personal contienen sustancias químicas que se utilizan en las fragancias . En estas mezclas de fragancias se utilizan más de 3000 sustancias químicas. Los almizcles sintéticos que se utilizan en los detergentes se acumulan en el medio ambiente y son perjudiciales para los organismos acuáticos. Algunos almizcles son posibles disruptores endocrinos que interfieren en el funcionamiento de las hormonas. Los ftalatos son un ingrediente común en estas mezclas de fragancias que se encuentran en los detergentes para ropa y los suavizantes de telas. Estos ftalatos (sospechosos de ser disruptores endocrinos) afectan las tasas de reproducción, incluida la reducción del recuento de espermatozoides en los machos. Algunos limpiadores de vidrios y abrillantadores de pisos contienen ftalato de dibutilo (DBP). La Unión Europea clasifica el DBP como muy tóxico para los organismos acuáticos. Esto representa un gran peligro, ya que estos limpiadores, especialmente los abrillantadores de pisos, a menudo se enjuagan por el desagüe y llegan a entornos acuáticos. ^{[ cita requerida ]}

Los fosfatos se encuentran en muchos detergentes para lavavajillas, detergentes para ropa y limpiadores de baño. Actúan como fertilizantes en el agua y en altas concentraciones pueden promover la proliferación de algas y aumentar el crecimiento de malezas. Cuando el agua que contiene fosfatos se lava en áreas acuáticas, arrastra consigo fertilizantes , nutrientes y desechos. El fitoplancton y las algas prosperan en la superficie debido al aumento de fosfatos. El fitoplancton muerto y otros organismos se hunden hasta el fondo dando lugar a un gran número de descomponedores debido al aumento del suministro de alimentos (organismos muertos, fitoplancton). Debido al mayor número de descomponedores que utilizan más oxígeno, los peces y camarones en las capas inferiores del océano se quedan sin oxígeno, lo que da como resultado la creación de zonas hipóxicas . ^{[ cita requerida ]}

Los cuaternarios son agentes antimicrobianos que se encuentran en limpiadores de baño, suavizantes de telas y desengrasantes. Son una clase de irritantes y sensibilizadores que afectan negativamente a las personas que sufren asma. Estos químicos persisten en los ecosistemas acuáticos y son tóxicos para los organismos que viven en ellos. A muchos investigadores les preocupa que su uso generalizado en desinfectantes y cosméticos domésticos cotidianos esté contribuyendo a la aparición de bacterias resistentes a los antibióticos , lo que limita las opciones de tratamiento de las infecciones microbianas. ^{[ cita requerida ]}

El nitrilotriacetato trisódico se encuentra en limpiadores de baño y posiblemente en algunos detergentes para ropa, aunque se utiliza más activamente en formulaciones industriales. La acumulación de nitrilotriacetato trisódico en el medio ambiente puede crear un problema de toxicidad general. En los ecosistemas acuáticos, estos productos químicos hacen que los metales pesados ​​presentes en los sedimentos se vuelvan a disolver en el agua. Muchos de estos metales son tóxicos para los peces y otros animales salvajes. ^[2]

Los productos de cuidado personal pueden llegar al medio ambiente a través del drenaje de las plantas de tratamiento de aguas residuales y del lodo digerido. Recientemente, se detectó el antimicótico Climbazole en los drenajes de tratamiento de aguas residuales. El Climbazole se utiliza con frecuencia en cosméticos y es un ingrediente de los champús anticaspa. Los champús contienen formulaciones de hasta un 2%, lo que equivale aproximadamente a 15 g/L. El Climbazole está clasificado como extremadamente tóxico para los organismos acuáticos. Afecta el crecimiento de las algas verdes Pseudokirchneriella subcapitata en concentraciones muy bajas.

El pez cebra experimentó efectos letales después de la exposición al climbingazol en pruebas de laboratorio. Los efectos incluyeron engrosamiento de huevos fertilizados, falta de formación de somitas, falta de desprendimiento de la yema de la cola del saco vitelino y falta de latidos cardíacos, todos evaluados y se produjeron después de 48 horas. Danio rerio , Lemna minor , Navicula pelliculosa , Pseudokirchneriella subcapitata y Daphnia magna fueron probados y se encontró que se vieron afectados negativamente por el climbingazol de manera dependiente de la concentración, con la toxicidad más alta observada en Lemna minor. Los efectos incluyeron retraso en el crecimiento de la colonia y oscurecimiento del color. Los efectos del climbingazol en la avena y el nabo incluyeron retraso en el crecimiento de las hojas y brotes, así como oscurecimiento del color. La ecotoxicidad acuática del climbingazol puede clasificarse como muy tóxica para Lemna y las algas, tóxica para los peces y dañina para Daphnia. ^[3]

Los ftalatos y el BPA se han utilizado desde las décadas de 1920 y 1930. Los ftalatos han servido como aditivos en el cloruro de polivinilo (PVC) desde 1926, pero también se han utilizado en el ámbito sanitario como repelentes de insectos y cercaricidas. El BPA está presente ahora en la mayoría de los entornos acuáticos, entrando en los sistemas de agua a través de vertederos y escorrentías de plantas de tratamiento de aguas residuales , lo que lleva a su bioacumulación en los organismos acuáticos. ^[4] Estos productos químicos, conocidos como disruptores endocrinos, llegan a los entornos acuáticos a través de la fabricación de productos industriales y de consumo, la agricultura, el procesamiento de alimentos y medicamentos, las plantas de tratamiento de aguas residuales y los desechos humanos.

Los ésteres de ftalato, aditivos comunes que suavizan y hacen más flexible el PVC, se encuentran en muchos artículos de uso diario, como dispositivos médicos, envases de fragancias y cosméticos, cuerdas, barnices, envoltorios de plástico para alimentos y cortinas de ducha. Se han detectado ésteres de ftalato en el agua, el aire, los sedimentos y en cuerpos de agua en todo el mundo (Giam et al.). ^[5] Tanto los ftalatos como el BPA afectan la reproducción en animales, incluidos moluscos, crustáceos, anfibios y peces, principalmente al alterar los sistemas hormonales. Algunos ftalatos tienen vías de alteración aún más amplias, que afectan el desarrollo y la reproducción en múltiples especies. Los impactos incluyen cambios en la producción de crías y una reducción del éxito de eclosión. Por ejemplo, en los anfibios, los ftalatos y el BPA alteran la función tiroidea, lo que afecta el desarrollo larvario. Los moluscos, crustáceos y anfibios son generalmente más sensibles a estos productos químicos que los peces, aunque se ha observado una espermatogénesis alterada en peces en bajas concentraciones. ^[4]

Un ftalato específico, el dietil ftalato (DEP), ingresa a los ambientes acuáticos a través de industrias que producen cosméticos, plásticos y varios productos comerciales, lo que plantea riesgos para los organismos acuáticos y la salud humana. Los estudios han demostrado que la bioacumulación de DEP ocurre en los tejidos de los peces, como la carpa común ( Cyprinus carpio ), incluidos los testículos, el hígado, el cerebro, las branquias y los músculos. Después de cuatro semanas de exposición a 20 ppm de DEP, la carpa se volvió somnolienta y descolorida. La contaminación por DEP también plantea riesgos para los humanos a través del contacto con cosméticos y el consumo de pescado. En los países que practican pesquerías alimentadas con aguas residuales, donde se utilizan aguas residuales para el cultivo de peces, es muy probable que se produzcan alteraciones endocrinas y la presencia de residuos de ftalatos. Este riesgo aumenta cuando se vierten aguas residuales de industrias que contienen DEP en estos entornos. En los peces, la exposición al DEP se ha relacionado con un aumento del tamaño del hígado, una disminución del tamaño de los testículos y una alteración de las actividades enzimáticas (ALT y AST). ^[5] Además, se ha descubierto que el DEP disminuye la inmunidad de M. rosenbergii después de la exposición. Dado que las concentraciones de plastificantes utilizadas en entornos de laboratorio son similares a las que se encuentran en el medio ambiente, es probable que las especies silvestres se vean afectadas negativamente. ^{[ cita requerida ]}

Los pesticidas suelen plantear graves problemas al medio ambiente, ya que no sólo matan a los organismos objetivo, sino también a los que no lo son. Los pesticidas son liberados en el medio ambiente de forma intencionada por personas que a menudo no son conscientes de que estos productos químicos viajarán más lejos de lo previsto, Hatakeyama et al. citado en ^[6] . Por tanto, los pesticidas afectan en gran medida a las comunidades naturales en las que se utilizan. Afectan negativamente a múltiples niveles, desde las moléculas hasta los tejidos y los órganos; a los individuos, a las poblaciones y a las comunidades.

En el entorno natural, una combinación de exposición a pesticidas y factores estresantes naturales como fluctuaciones de temperatura, escasez de alimentos o disminución de la disponibilidad de oxígeno son peores que cuando se presentan solos. Los pesticidas pueden afectar las tasas de alimentación del zooplancton. En presencia de pesticidas, el zooplancton muestra tasas de alimentación más bajas, lo que resulta en una reducción del crecimiento y la reproducción. La natación también puede verse afectada por pesticidas, lo que plantea un problema potencialmente mortal para el zooplancton, ya que nadan para obtener alimento y evitar a los depredadores. Tales cambios pueden alterar las relaciones depredador-presa. Un comportamiento giratorio se hizo evidente en Daphnia cuando se indujo con carbaril. La presencia de carbaril aumentó la probabilidad de que la Daphnia fuera devorada por otros peces, Dodson et al. citado por. ^[6] El pentaclorofenol tóxico aumenta la velocidad de natación en el rotífero Brachionus calyciflorus . Esto a su vez aumentó la tasa de encuentro con depredadores, Preston et al. citado por. ^[6]

Uno de los impactos ambientales más importantes de la exploración petrolera es la contaminación de los ecosistemas acuáticos a través de derrames y filtraciones de petróleo. En algunas zonas, como la Amazonia , el petróleo se utiliza incluso para suprimir el polvo de las carreteras, lo que provoca que las escorrentías contaminadas entren en los cuerpos de agua cercanos. Esto crea riesgos directos para la salud humana, ya que muchas personas, incluidos niños, caminan descalzas por estas carreteras cubiertas de petróleo, lo que las expone al petróleo crudo. Además, las filtraciones de petróleo pueden contaminar los estanques que sirven como fuentes de agua potable para las poblaciones locales.

Durante la exploración petrolera, el lodo producido durante la perforación suele verterse en fosas que, con frecuencia, no están revestidas, lo que aumenta el riesgo de que los contaminantes se filtren al medio ambiente. Una preocupación ambiental clave tiene que ver con los hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP), que "se acumulan en partículas y sedimentos, protegiéndolos de la biodegradación", según Green y Trett. ^[7]

En un estudio, se recogieron muestras de cuatro sitios (13 estaciones) en la Amazonia donde el petróleo crudo era el principal contaminante. El agua del Sitio B, un estanque de agua potable ubicado a 100 metros de un pozo de petróleo activo, tenía la concentración más alta de hidrocarburos totales de petróleo (TPH). Se encontró que las muestras de sedimentos del área eran extremadamente fototóxicas . Esta región, con su infraestructura limitada, depende de ríos y estanques para beber, cocinar y bañarse. Un estudio citado por Sebastian et al. informó tasas más altas de cáncer en una aldea de esta región, junto con enfermedades generalizadas entre las personas que consumían el agua contaminada. ^[7]

Wernersson realizó otras investigaciones para explorar la toxicidad de muestras de agua y sedimentos en dos especies acuáticas, Daphnia magna (un zooplancton crustáceo) y Hyalella azteca (un anfípodo). Las muestras se tomaron de cuatro sitios contaminados con petróleo crudo. En el estudio, se observó inmovilidad en D. magna después de 24 horas de exposición en interiores. Cuando los organismos fueron expuestos posteriormente a la luz solar, a menudo se recuperaron en una hora después de la exposición a los rayos UV. Hyalella azteca se cultivó en las mismas condiciones, con sombra para reducir el estrés y un ciclo de luz de 16 horas de luz y 8 horas de oscuridad. La letalidad se registró después de 96 horas de exposición. ^{[ cita requerida ]}

La ecotoxicidad nos ha permitido comprender mejor el alcance del daño causado por la liberación de sustancias químicas tóxicas en nuestro medio ambiente. Según la Biblioteca Nacional de Medicina, “según las estimaciones actuales, cada año una carga combinada de millones de toneladas de sustancias químicas potencialmente tóxicas ingresa al medio ambiente a partir de una amplia gama de procesos industriales y domésticos” (Fantke, 2020). Algunas de estas sustancias químicas tóxicas se vierten en lagos, ríos, océanos y aguas subterráneas. Los animales, las plantas y las superficies acuáticas también pueden verse expuestos a las emisiones químicas transportadas por el aire causadas por ciudades, fábricas e incendios (Fantke, 2020). Los lodos químicos también suelen llegar a los suelos agrícolas e industriales. ^{[ cita requerida ]}

Estos productos químicos se degradan en el medio ambiente y pueden convertirse en metabolitos tóxicos. Cuando esto sucede, “tienen el potencial de bioacumularse y biomagnificarse en especies de niveles tróficos superiores” (Fantke, 2020). Esto puede dar lugar a una amplia variedad de consecuencias, entre las que se incluyen, entre otras: la extinción de especies ambientalmente sensibles, alteraciones en las redes alimentarias locales, cambios fisiológicos y genéticos, y cambios en la reproducción, el crecimiento y el comportamiento (Fantke, 2020). Aunque se han realizado muchas investigaciones sobre la ecotoxicidad, todavía hay incertidumbre sobre el verdadero alcance del daño causado. Puede haber consecuencias a largo plazo sobre la estructura y el funcionamiento de los ecosistemas locales y globales que aún no comprendemos.

• Ecotoxicología
• Toxicidad

• Peake, Barrie M.; Braund, Rhiannon; Tong, Alfred YC; Tremblay, Louis A. (2016). "Impacto de los productos farmacéuticos en el medio ambiente". El ciclo de vida de los productos farmacéuticos en el medio ambiente . págs. 109–152. doi :10.1016/B978-1-907568-25-1.00005-0. ISBN 978-1-907568-25-1.
• Fantke, Peter; Aurisano, Nicoló; Desnudo, Jane; Backhaus, Thomas; Bulle, Cécile; Chapman, Peter M.; De Zwart, Dick; Dwyer, Robert; Ernstoff, Alexi; Golsteijn, Laura; Holmquist, Hanna; Jolliet, Olivier; McKone, Thomas E.; Owsianiak, Mikołaj; Peijnenburg, Willie; Póstuma, Leo; Roos, Sandra; Saouter, Erwan; Schowanek, Diederik; van Straalen, Nico M.; Vijver, Martina G.; Hauschild, Michael (diciembre de 2018). "Hacia la armonización de la caracterización de la ecotoxicidad en la evaluación del impacto del ciclo de vida". Toxicología y Química Ambiental . 37 (12): 2955–2971. doi : 10.1002/etc.4261. Número de modelo   : PMID 30178491 .

• Ecotoxmodels.org es un sitio web sobre modelos de ecotoxicidad.
• Ecotoxicidad Archivado el 8 de febrero de 2012 en Wayback Machine Definición en el sitio web Science-in-the-Box de P&G
• EXTOXNET – La RED DE EXTENSIÓN TOXICOLÓGICA
• Base de datos ECOTOX de la EPA (Agencia de Protección Ambiental de EE. UU.): datos de toxicidad de plantas y animales acuáticos y terrestres para muchas especies de prueba comunes