Dibenzodioxinas policloradas para niños

Las dibenzodioxinas policloradas (PCDD), conocidas comúnmente como dioxinas, son un grupo de sustancias químicas que se encuentran en el ambiente. Son consideradas contaminantes importantes.

Estructura general de las dioxinas (PCDD), donde n y m pueden variar de 0 a 4

Aunque se les llama "dioxinas" de forma sencilla, su nombre completo es dibenzodioxinas policloradas. Esto se debe a que cada molécula de PCDD tiene una parte central llamada dibenzo-1,4-dioxina. Estas sustancias se acumulan en el cuerpo de las personas y los animales salvajes porque se disuelven fácilmente en las grasas. Pueden causar problemas en el desarrollo y otras enfermedades.

Las dioxinas se forman como subproductos no deseados en la fabricación de algunas sustancias que contienen cloro. También aparecen al quemar materiales con cloro, como el plástico PVC, o al blanquear papel con cloro. Además, se producen de forma natural en eventos como erupciones volcánicas e incendios forestales. A lo largo de la historia, ha habido muchos casos de contaminación por dioxinas debido a la industria y accidentes, especialmente desde mediados del siglo XIX, durante la Revolución Industrial.

La palabra "dioxinas" también puede referirse a otras sustancias con efectos similares.

¿Cómo son las dibenzo-1,4-dioxinas?

La forma y el esquema de numeración de la dibenzo-1,4-dioxina original

La estructura de la dibenzo-1,4-dioxina tiene dos anillos de benceno (una forma química especial) unidos por dos átomos de oxígeno. Esto la convierte en un tipo de éter aromático. El nombre "dioxina" se refiere al anillo central que contiene oxígeno, el cual está rodeado por los dos anillos de benceno.

En las dioxinas (PCDD), los átomos de cloro se unen a esta estructura en cualquiera de los 8 lugares posibles de la molécula. Existen 75 tipos diferentes de dioxinas, llamados congéneres.

La capacidad de las dioxinas para causar daño depende de cuántos átomos de cloro tienen y dónde están ubicados. Se ha descubierto que los congéneres que tienen cloro en las posiciones 2, 3, 7 y 8 son los más dañinos. De hecho, la Organización Mundial de la Salud (OMS) considera que 7 de estos congéneres son los más peligrosos.

Un poco de historia

Estructura de la 2,3,7,8-tetraclorodibenzodioxina (TCDD)

Las dioxinas existían en la naturaleza en pequeñas cantidades antes de la industrialización, debido a quemas naturales y procesos geológicos. Sin embargo, comenzaron a producirse de forma no intencionada a partir de 1848, cuando se iniciaron procesos industriales en Alemania. La primera vez que se creó una dibenzodioxina clorada de forma intencionada fue en 1872. Hoy en día, se encuentran dioxinas en todas las personas, y los niveles suelen ser más altos en quienes viven en países más industrializados.

La dioxina más dañina, la 2,3,7,8-tetraclorodibenzo-p-dioxina (TCDD), se hizo conocida como un contaminante del Agente Naranja, un herbicida usado en conflictos como la Guerra de Vietnam. Más tarde, se encontraron dioxinas en lugares como Times Beach, Misuri, Love Canal, Nueva York, y Seveso, Italia. Más recientemente, las dioxinas han sido noticia por la afectación de la salud del presidente Víktor Yúshchenko de Ucrania en 2004, y por incidentes de contaminación en alimentos en Bélgica, Irlanda y Alemania.

¿De dónde vienen las dioxinas?

La Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos ha realizado una de las investigaciones más completas sobre las fuentes de dioxinas. Otros países también han hecho estudios importantes.

Perfil de concentración de dioxinas (PCDD) en un núcleo de sedimento de Esthwaite Water, Cumbria, Reino Unido

La exposición a dioxinas puede ser un problema para algunas personas en la industria química, especialmente para quienes fabrican ciertos herbicidas. En muchos países desarrollados, existen regulaciones que han reducido mucho las emisiones de dioxinas. Sin embargo, la falta de monitoreo constante de estas emisiones genera preocupación, ya que podrían estar subestimándose. Por ejemplo, en Bélgica, un proceso de monitoreo continuo mostró que las emisiones se subestimaban entre 30 y 50 veces.

Las dioxinas se producen en pequeñas cantidades cuando se quema material orgánico en presencia de cloro. Esto ocurre en muchos lugares. Según la EPA de Estados Unidos, las principales fuentes de dioxinas son:

• Fuentes de combustión, como incineradoras de basura municipal o médica, y la quema de basura en patios traseros.
• Fundición de metales.
• Fuentes de refinado y procesamiento.
• Fuentes de fabricación de productos químicos.
• Fuentes naturales.
• Reservorios ambientales (lugares donde se acumulan).

Cuando se hizo el primer estudio en 1987, la EPA de EE. UU. encontró que la incineración era responsable de más del 80% de las dioxinas conocidas. Por eso, la EPA implementó nuevas reglas para las emisiones. Estas reglas lograron reducir las dioxinas de las incineradoras. Ahora, la quema de basura municipal, médica, lodos de aguas residuales y desechos peligrosos produce menos del 3% de todas las emisiones de dioxinas. Sin embargo, la quema de basura en patios traseros casi no ha disminuido desde 1987 y ahora es la mayor fuente, produciendo alrededor de un tercio del total.

En la incineración, las dioxinas también pueden volver a formarse o crearse de nuevo en el aire sobre la chimenea a medida que los gases se enfrían. La forma más común de reducir esto es enfriar rápidamente los gases de escape. Gracias a los nuevos requisitos de control, las emisiones de dioxinas de las incineradoras se han reducido en más del 90%. En los países desarrollados, la incineración ahora contribuye muy poco a las emisiones de dioxinas.

Las dioxinas también se generan en reacciones que no implican quemar, como al blanquear fibras con cloro para papel o telas, y al fabricar ciertos fenoles clorados, especialmente si la temperatura de la reacción no se controla bien. También pueden formarse dioxinas durante la descomposición de un compuesto antimicrobiano común llamado triclosán.

¿Cómo llegan las dioxinas a las personas?

Un gráfico que muestra 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 límites de ingesta diaria, mensual o anual de dioxinas. Las dioxinas llegan a la población general casi siempre a través de los alimentos, especialmente al consumir pescado, carne y productos lácteos. Esto se debe a que las dioxinas se disuelven en la grasa y suben fácilmente por la cadena alimentaria.

Las madres pueden transmitir dioxinas a sus hijos, y la lactancia materna aumenta la cantidad en el cuerpo del bebé. La exposición a dioxinas también puede ocurrir por el contacto con madera tratada con pentaclorofenol, ya que este producto a menudo contiene dioxinas como contaminante. La ingesta diaria de dioxinas en bebés lactantes a menudo es mucho mayor que la de los adultos, si se compara por peso corporal. Por eso, la OMS recomienda la lactancia materna por sus muchos beneficios, aunque los bebés amamantados suelen tener más dioxinas en su cuerpo que los que no lo son. En muchos países, los niveles de dioxinas en la leche materna han disminuido hasta un 90% en las últimas dos décadas.

Las dioxinas también están presentes en el humo del cigarrillo. La EPA de Estados Unidos ha señalado que la cantidad de dioxinas en el humo del cigarrillo es "subestimada" y que son "artificiales" (no naturales).

¿Cómo se comportan las dioxinas en el cuerpo?

Las dioxinas se absorben principalmente a través de las grasas de los alimentos, ya que es ahí donde se acumulan en animales y humanos. En las personas, las dioxinas con muchos átomos de cloro se guardan en los tejidos grasos y no se eliminan fácilmente del cuerpo. Se estima que estas dioxinas pueden permanecer en el cuerpo humano entre 4.9 y 13.1 años.

Se cree que la duración de una dioxina en un animal depende de su estructura. Las dioxinas que no tienen cloro en ciertas posiciones pueden ser eliminadas más fácilmente por el cuerpo, en lugar de almacenarse por mucho tiempo.

¿Qué tan dañinas son las dioxinas?

Modelo de espacio lleno de 2,3,7,8-tetraclorodibenzodioxina

La 2,3,7,8-tetraclorodibenzodioxina (TCDD) es considerada la dioxina más dañina. Otras dioxinas y sustancias similares reciben una clasificación de toxicidad de 0 a 1, donde TCDD = 1. Esta clasificación se llama factor de equivalencia tóxica (TEF). Los TEF son valores acordados y se usan para evaluar los riesgos en humanos.

El valor total de equivalencia tóxica de dioxinas (EQT) expresa la toxicidad de una mezcla como si fuera TCDD pura. Este método se ha adoptado internacionalmente para estimar los posibles riesgos para la salud de las mezclas de dioxinas.

Las dioxinas y otros contaminantes orgánicos persistentes (COP) están regulados por un acuerdo internacional llamado la Convención de Estocolmo. Este tratado obliga a los países a tomar medidas para eliminar, o al menos reducir al mínimo, todas las fuentes de dioxinas.

Efectos en la salud de las personas

Cloracné en la oreja y el cuello de un trabajador de producción de herbicidas

Las dioxinas se acumulan principalmente en los tejidos grasos con el tiempo, por lo que incluso pequeñas exposiciones pueden alcanzar niveles peligrosos. En 1994, la EPA de Estados Unidos informó que las dioxinas pueden causar problemas de salud graves, pero señaló que los efectos no relacionados con estos problemas (como en el crecimiento y desarrollo, y el sistema de defensas del cuerpo) pueden ser una amenaza aún mayor. La TCDD, la dioxina más dañina, está clasificada como una sustancia que puede causar problemas de salud graves por la Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer. La TCDD permanece en el cuerpo humano aproximadamente 8 años. Los efectos de las dioxinas en la salud se deben a su acción sobre una parte de las células llamada receptor de hidrocarburos arilo (AhR).

La exposición a altos niveles de dioxinas en humanos causa una forma grave y persistente de acné, conocida como cloracné. Estudios han demostrado que altos niveles de exposición a dioxinas en el trabajo o por accidentes aumentan el riesgo de crecimientos anormales en el cuerpo. Otros efectos en humanos (a dosis altas) pueden incluir:

• Problemas en el desarrollo del esmalte de los dientes de los niños.
• Afectaciones en el sistema nervioso.
• Problemas de la tiroides.
• Daño al sistema de defensas del cuerpo.
• Endometriosis.
• Diabetes.

Estudios recientes han mostrado que una alta exposición a dioxinas puede cambiar la proporción de nacimientos de niños y niñas en una población, haciendo que nazcan más niñas que niños.

Las dioxinas se acumulan en las cadenas alimentarias de manera similar a otras sustancias cloradas. Esto significa que incluso pequeñas cantidades en agua contaminada pueden concentrarse a niveles peligrosos en la cadena alimentaria debido a que las dioxinas permanecen mucho tiempo en el cuerpo y no se disuelven bien en el agua.

Efectos dañinos en animales

Aunque ha sido difícil determinar efectos específicos en la salud humana debido a la falta de experimentos controlados, los estudios en animales han demostrado que las dioxinas causan una amplia variedad de efectos dañinos. En particular, se ha demostrado que la TCDD puede afectar el desarrollo, cambiar el ADN, causar problemas de salud graves, dañar el sistema de defensas y el hígado. Además, se han reportado alteraciones en varios sistemas hormonales y factores de crecimiento. Los efectos más sensibles, observados en muchas especies, parecen ser en el desarrollo, incluyendo el sistema de defensas, el sistema nervioso y el sistema reproductivo en crecimiento. Estos efectos más sensibles son causados por cantidades en el cuerpo relativamente cercanas a las reportadas en humanos.

Entre los animales en los que se ha estudiado la toxicidad de la TCDD, hay pruebas sólidas de los siguientes efectos:

• Problemas de salud al nacer (teratogenicidad):

* En roedores (ratas, ratones, hámsteres y cobayas), aves y peces.

• Problemas de salud graves (incluyendo crecimientos anormales en el pulmón de mamíferos, cavidades orales/nasales, glándulas tiroides y suprarrenales, e hígado; y varios problemas hepáticos):

* En roedores y peces.

• Daño al hígado (hepatotoxicidad):

* En roedores, pollos y peces.

• Alteración hormonal:

* En roedores y peces.

• Debilitamiento del sistema de defensas:

* En roedores y peces.

La cantidad de dioxina necesaria para causar la muerte (DL50) varía enormemente entre especies. Por ejemplo, la DL50 oral para cobayas es muy baja (0.5 a 2 μg/kg de peso corporal), mientras que para hámsteres puede ser muy alta (1 a 5 mg/kg de peso corporal), una diferencia de hasta mil veces o más. Incluso entre ratas, puede haber grandes diferencias.

Agente Naranja

Helicóptero Huey del Ejército de Estados Unidos rociando Agente Naranja sobre tierras agrícolas vietnamitas

El Agente Naranja fue el nombre clave de uno de los herbicidas y defoliantes que el ejército de Estados Unidos usó en su programa de guerra química, Operación Ranch Hand, durante la Guerra de Vietnam (1961-1971). Era una mezcla de dos sustancias químicas. Una de ellas estaba contaminada con 2,3,7,8-tetraclorodibenzodioxina (TCDD), una dioxina extremadamente dañina.

Durante la Guerra de Vietnam, entre 1962 y 1971, el ejército de Estados Unidos roció millones de litros de herbicidas y defoliantes químicos en Vietnam, Laos y Camboya.

Para 1971, el 12% de la superficie total de Vietnam del Sur había sido rociada con estos químicos, a menudo en cantidades 13 veces mayores que el límite legal. Se estima que en Vietnam del Sur se destruyeron 10 millones de hectáreas de tierras de cultivo. En algunas áreas, las concentraciones de TCDD en el suelo y el agua eran cientos de veces mayores que los niveles considerados seguros por la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos.

Según el Ministerio de Relaciones Exteriores de Vietnam, 4.8 millones de vietnamitas estuvieron expuestos al Agente Naranja, lo que resultó en problemas de salud muy graves para 400,000 personas y el nacimiento de 500,000 niños con afectaciones en el desarrollo. La Cruz Roja de Vietnam estima que hasta 1 millón de personas tienen discapacidades o problemas de salud debido a la contaminación por el Agente Naranja. El gobierno de Estados Unidos ha cuestionado estas cifras, considerándolas poco fiables y demasiado altas.

Incidentes de exposición a dioxinas

• En 1949, en una planta de producción de herbicidas de Monsanto en Nitro, Virginia Occidental, 240 personas se vieron afectadas por una fuga de dioxinas.
• En 1963, una nube de dioxinas escapó tras una explosión en una planta de Philips-Duphar (ahora Solvay Group) cerca de Ámsterdam. La planta quedó tan contaminada que tuvo que ser desmantelada, cubierta de hormigón y arrojada al océano.
• Entre 1965 y 1968, la producción de un químico en la planta de Spolana Neratovice en Checoslovaquia afectó gravemente a unos 60 trabajadores con dioxinas. Después de 3 años de investigación, Spolana dejó de fabricar ese químico. Varios edificios de la planta química de Spolana quedaron muy contaminados. Cantidades desconocidas de dioxinas fueron vertidas a los ríos Elba y Mulde durante las inundaciones europeas de 2002, contaminando el suelo. Análisis de huevos y patos encontraron niveles de dioxinas 15 veces más altos que el límite de la UE en el pueblo de Libiš. En 2004, un estudio mostró que los niveles de dioxinas en la sangre humana cerca de Spolana eran aproximadamente el doble de lo normal. La cantidad de dioxinas cerca de Spolana es significativamente más alta que los niveles de fondo en otros países. Se prohibió el consumo de pescado, huevos, aves de corral y algunos productos locales debido a la contaminación después de la inundación.

Planta de cloro-álcali Spolana Neratovice, vista aérea

• También entre 1965 y 1968, el Dr. Albert M. Kligman fue contratado por Dow Chemical Company para realizar pruebas de dioxinas en personas encarceladas en la prisión de Holmesburg en Filadelfia. Estas pruebas no siguieron los protocolos adecuados y carecieron del consentimiento informado de los participantes. Como resultado, las pruebas fueron casi inútiles, a pesar de que diez personas estuvieron expuestas a grandes cantidades de dioxinas.
• En 1976, se liberaron grandes cantidades de dioxinas en un accidente industrial en Seveso, Italia, aunque no hubo muertes humanas inmediatas ni afectaciones en el desarrollo de bebés.
• En 1978, las dioxinas fueron algunos de los contaminantes que obligaron a evacuar el vecindario de Love Canal en las Cataratas del Niágara, Nueva York.
• Desde 1982 hasta 1985, la ciudad de Times Beach, Misuri, fue comprada y evacuada por orden de la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos debido a los altos niveles de dioxinas en el suelo, causados por la aplicación de aceite contaminado para controlar el polvo en los caminos de tierra. La ciudad finalmente dejó de existir como tal.
• Una planta química en Ufá, Rusia, liberó fenol en el agua en la primavera de 1990. Una investigación reveló la eliminación previamente secreta de dioxinas en la fabricación de un químico. El accidente afectó a 670,000 personas. Se encontró dioxina en el agua del grifo.
• En diciembre de 1991, una explosión eléctrica causó que las dioxinas se esparcieran por cuatro residencias y otros dos edificios en el campus universitario de SUNY New Paltz.
• En mayo de 1999, hubo una crisis de dioxinas en Bélgica: sustancias con toxicidad similar a las dioxinas habían entrado en la cadena alimentaria a través de alimentos para animales contaminados. Se sacrificaron 7 millones de pollos y 60,000 cerdos. Este incidente llevó a un gran cambio en el gobierno en las elecciones del mes siguiente.
• Las explosiones de los ataques terroristas en Estados Unidos el 11 de septiembre de 2001, liberaron enormes cantidades de polvo al aire. Se midieron dioxinas en el aire y se informó que era "probablemente la concentración ambiental más alta jamás registrada". Un informe de la EPA de Estados Unidos de 2002 indicó que los niveles de dioxina cerca del Ayuntamiento de Nueva York promediaron 5.6 partes por trillón, casi seis veces el nivel más alto de dioxinas jamás registrado en Estados Unidos. Los niveles de dioxinas en los escombros del World Trade Center fueron mucho más altos.
• En un caso de estudio de 2001, los médicos informaron cambios en una mujer de 30 años que había estado expuesta a una dosis masiva de dioxina, la más alta jamás registrada en un ser humano. Sufría cloracné, náuseas, vómitos, dolor de estómago, pérdida de apetito, y problemas en la sangre. Sin embargo, otras pruebas de laboratorio fueron relativamente normales. Otro caso similar mostró menos efectos negativos.
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  Víktor Yúshchenko con cloracné después de su incidente de afectación por TCDD
  En 2004, en un caso individual notable de afectación por dioxinas, el político ucraniano Víktor Yúshchenko fue expuesto a la segunda dosis más grande de dioxinas medida. Este es el primer caso conocido de una sola dosis alta de dioxina TCDD, y fue diagnosticado solo después de que un experto reconoció los síntomas del cloracné al ver las noticias.
• A principios de la década de 2000, los residentes de la ciudad de Nueva Plymouth, Nueva Zelanda, informaron sobre muchas enfermedades en personas que vivían y trabajaban cerca de la planta de Dow Chemical. Esta planta dejó de producir un químico en 1987.
• DuPont ha sido demandada por personas que afirman que las emisiones de dioxinas de su planta en DeLisle, Misisipi, causaron sus enfermedades o la muerte de sus seres queridos. En un caso, un pescador recibió 14 millones de dólares de DuPont, pero el fallo fue anulado. En otro caso, un jurado rechazó las afirmaciones de una familia, ya que no se pudo probar una conexión científica entre DuPont y la pérdida de su hija. La planta de DuPont en DeLisle es una de las mayores productoras de dioxinas en el país, según la EPA de Estados Unidos. DuPont sostiene que sus operaciones son seguras y responsables con el ambiente.
• En 2007, miles de toneladas de basura se acumularon en Nápoles, Italia. Las autoridades descubrieron que los niveles de dioxinas en la leche de búfala utilizada para hacer mozzarella excedían los límites permitidos. Se sospechó que la contaminación se debía a desechos depositados ilegalmente en la tierra donde pastaban los búfalos. Las ventas de queso mozzarella cayeron un 50% en Italia.
• En diciembre de 2008, en Irlanda, se reveló que los niveles de dioxinas en la carne de cerdo eran entre 80 y 200 veces el límite legal. Todos los productos porcinos irlandeses fueron retirados de la venta. Se cree que el incidente se debió a la contaminación del combustible usado en un secador de alimentos para animales, lo que produjo una mezcla muy dañina de sustancias que se incluyó en el pienso y luego fue consumida por los cerdos.
• Según datos de 2009, en 2005 la producción de dioxinas por la industria del acero ILVA en Tarento (Italia) representó el 90.3% de las emisiones totales de Italia y el 8.8% de las emisiones europeas.
• Incidente de dioxinas en Alemania: en enero de 2011, se prohibió a unas 4,700 granjas alemanas realizar entregas después de que un productor de alimentos para animales encontrara niveles de dioxina por encima de los máximos permitidos. Las dioxinas se encontraron en los alimentos para animales y los huevos en muchas granjas. El incidente fue menor en comparación con la crisis belga de 1999, y las prohibiciones de entrega se levantaron rápidamente.

¿Cómo se detectan las dioxinas?

Los análisis para determinar la toxicidad de estos compuestos son especiales. Los métodos preferidos para dioxinas utilizan una técnica llamada cromatografía de gases/espectrometría de masas de alta resolución (HRGC/HRMS). Las cantidades se miden comparando la sustancia con un estándar interno.

Hoy en día también se usan nuevas pruebas biológicas, como DR CALUX, para identificar dioxinas y compuestos similares. La ventaja es que pueden analizar muchas muestras a un costo menor. También pueden detectar todas las sustancias que interactúan con el receptor Ah, que es responsable de los efectos dañinos.

Ver también

• Dioxinas y compuestos similares a las dioxinas
• Dibenzofuranos policlorados (PCDF): Un grupo de compuestos que se producen en las mismas condiciones que las dioxinas y suelen estar presentes junto a ellas en incidentes de contaminación. Actúan de forma similar y se incluyen en la evaluación de los niveles de dioxinas.
• Bifenilos policlorados: Grupo de compuestos que se han usado históricamente en la fabricación de transformadores eléctricos. Algunos de ellos también pueden contribuir a la toxicidad similar a las dioxinas y se incluyen en la evaluación de los niveles de dioxinas.

Véase también

En inglés: Dioxin Facts for Kids