Programa Senior: El agua, recurso imprescindible POLICLOROBIFENILOS (PCBs), DIOXINAS Y FURANOS. Son...

Programa Senior: El agua, recurso imprescindible

POLICLOROBIFENILOS (PCBs), DIOXINAS Y FURANOS.

Son compuestos orgánicos polihalogenados que se suelen estudiar conjuntamente porque tienen estructuras y propiedades químicas semejantes al igual que sus efectos medioambientales. Sin embargo el origen de su presencia en el medio ambiente es muy diferente en el caso de los PCBs respecto al de las dioxinas y furanos.

Policlorobifenilos PCBs)

Los PCBs tienen una estructura formada por dos anillos bencénicos unidos, en los que los átomos de hidrógeno pueden estar sustituidos por átomos de cloro. Su fórmula general es C12H10-nCln


Existen formulados más de 200 PCBs, aunque en las mezclas comerciales existen unos 130. se pueden formular por su nombre sistemático o por el comercial.

Los PCBs son estables a temperaturas elevadas (<800ºC), no inflamables y tienen conductividad eléctrica baja, son resistentes a los ácidos y bases, a la oxidación. Muy poco solubles en agua. Por este motivo se pueden utilizar para:Intercambiadores de calor industriales.Aislantes eléctricos en transformadores y condensadores industriales.Fluidos hidráulicos.Ignífugos e impermeabilizantes en pinturas, adhesivos, tintas de impresión, plásticos,..Plastificadores en películas de polímeros.


Los PCBs, descubiertos en 1881, se utilizan desde los años 30, pero debido a su peligrosidad ambiental en la actualidad su uso está muy limitado. En sistemas abiertos, en los que no pueda evitarse su dispersión, están prohibidos.

En sistemas cerrados, condensadores, transformadores e intercambiadores industriales están todavía permitidos, pero estrictamente controlados. En las corrientes de agua la EPA limita su concentración a 0,01 ppb.

Son muy persistentes debido a su baja biodegradabilidad, estimándose que su vida media está entre 10-15 años.

Debido a su solubilidad en las grasas, al igual que los pesticidas organoclorados, tienen un elevado carácter bioacumulativo, con coeficientes de bioacumulación superiores a 104, pudiendo llegar a valores 100 veces mayores..


Su toxicidad depende del número de átomos de cloro que entran en sustitución de los de hidrógeno, siendo más solubles en grasas y tóxicos cuando los átomos de cloro son menos.

Su forma de actuar es como los organoclorados (DDT), no tienen toxicidad aguda pero si a largo plazo efectos crónicos. Aunque su efecto como inhibidor enzimático es mayor que el del DDT.

El efecto es mayor cuanto menor sea la especie contaminada: invertebrados y plantas.


Dioxinas y Furanos:

Son los nombres vulgares de los policlorodibenzo-p-dioxinas (PCDDs) y los policlorodibenzofuranos(PCDFs), aunque muchas veces se engloban ambos como dioxinas. Son éteres aromáticos policlorados, con un máximo de 8 átomos de cloro.


Son los compuestos ,más tóxicos conocidos en la actualidad, está confirmado su carácter carcinogénico, mutagénico y teratogénico. Ha habido incidentes graves de contaminación ambiental .

En 1977 se encontró que en el proceso de incineración de residuos se liberaban dioxinas.

Los accidentes de contaminación más graves se han dado en Yusho (Japon 1968) y Cheng (Taiwuan 1979) por arroz contaminado.

En la guerra de Vietnan por los herbicidas contaminados utilizados.

En Bighampton (USA 1981) por el incendio de un transformador.

El mas importante ejemplo de contaminación fue el escape de dioxinas en Seveso (Italia 1976).


El número de dioxinas y furanos posibles son 75 y 135, respectivamente.. Ambos son tipos de compuestos sin aplicaciones conocidas.


Su presencia en el medio ambiente se puede deber a dos causas diferentes:• Subproductos de procesos de la industria química en la que intervengan

compuestos orgánicos aromáticos y cloro. En los procesos de síntesis de clorofenoles y organoclorados.

Cuando se sintetizan pesticidas pueden aparecer dioxinas y cuando la síntesis es de PCBs se forman furanos.

También en las aguas residuales de la industria papelera cuando se emplea el cloro como agente para el blanqueo de la pasta de papel.

• En procesos de combustión de compuestos organoclorados. Todos los procesos de incineración de residuos sólidos, plantas de

combustión de carbón y los incendios donde se quemen compuestos organoclorados (PVC, PCBs, clorofenoles,…).

También cuando se producen reacciones a elevada temperatura entre compuestos orgánicos no clorados y iones cloruro.

Programa Senior: El agua un recurso imprescindible

Son muy persistentes en el medio ambiente, solubles en grasas, con alto carácter bioacumulativo.

Al aumentar el contenido en cloro aumenta su resistencia a la biodegradación.

Vida media superior a 1 año y factores de bioacumulación en organismos acuáticos por encima de 10.000.

Su solubilidad en el agua es muy baja 0,02 ppb, pero son adsorbidos por la materia coloidal y en suspensión, en los sedimentos y en la materia orgánica del suelo, al igual que con los PCBs.

Las concentraciones de dioxinas en aguas naturales son inferiores a 0,001 ppb.


. Son compuestos muy tóxicos, incluso para mamíferos, con efectos agudos y crónicos. Para el TCDD la DL50 para cerdos está sólo en 2 mg/kg. Los órganos más afectados son el hígado y el sistema nervioso.

La Unión Europea establece el límite que puede asimilar una persona sin que existan riesgos para su salud en un valor máximo de 10-12 g/kg-peso y día.

Como siempre habrá mezclas de diferentes dioxinas se utiliza el Factor de Equivalencia Tóxica Internacional (i-TEF).

A la dioxina más tóxica TCDD se le asigna un factor 1. Para las demás su factor será : i –TEF = CE50 TCDD / CE50


Se utiliza para cada compuesto el concepto de su Equivalente Tóxico con la TCDD (TEQ), que sería la concentración de TCDD que produciría el mismo efecto que la concentración existente del compuesto considerado.

TEQ = i –TEF x Concentración compuesto.


COMPUESTOS ORGÁNICOS PERSISTENTES (COPs)

En mayo de 2001 se firmó el Convenio de Estocolmo, relativo a los COPs. Se entiende por este nombre a aquellos compuestos que tienen las siguientes características : persistencia, bioacumulación y potencial para ser transportados a grandes distancias.


Son doce las sustancias : aldrín, clordano, DDT, dieldrin, dioxinas, endrín, furanos, heptacloro, hexaclorobenceno, mirex, PCBs y toxafeno.

El convenio prevé la eliminación de la producción y uso de : aldrín, clordano, dieldrin, endrín, heptacloro, hexaclorobenceno, mirex, PCBs y toxafeno. Respecto al DDT restringe su producción a su utilización para el control de vectores de enfermedades , como por ejemplo la malaria.

Así mismo impone la adopción de medidas para la reducción, y si es posible la eliminación, de emisiones que den origen a la formación de subproductos como dioxinas, furanos, hexaclorobenceno y PCBs. Modificando la utilización de materias primas, productos y procesos, así como adoptando las mejores técnicas para evitar las emisiones.


GRASAS Y ACEITES La mayor parte de las grasas y aceites que se producen en las industrias están emulsionadas como consecuencia de los detergentes y jabones utilizados en la limpieza. Otras se liberan como aceites líquidos como es el caso de los aceites de motores y aceites de cocina; otras se pueden encontrar como glóbulos de grasa resultante de los procesos de preparación de comidas. La parte de las grasas que flotan en la superficie formando bolitas interfieren en las operaciones de las plantas de tratamiento produciendo obstrucciones que requieren limpiezas periódicas. También se adhieren a los fangos y pueden eliminarse con ellos.

Aceites y grasas pueden clasificarse en polares y no polares. Ejemplos de polares son la grasa de la leche, aceites vegetales, etc. Ejemplos de no polares, aceites de motores, aceites diesel, aceites para engrase de ejes, etc..

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Los aceites usados constituyen un residuo industrial frecuente de gran importancia por la cantidad que se desecha, por los inconvenientes que origina en el tratamiento de las aguas residuales, por la naturaleza difusa de la contaminación que origina y por el impacto ambiental que produce. Se producen como resultando de su empleo con fines lubricantes.

Todas las materias empleadas como lubricantes se hallan constituidas por unas bases y unos aditivos cuya naturaleza y proporciones varían en función de las aplicaciones concretas que de ellos vayan a realizarse. Las bases lubricantes son hidrocarburos alifáticos (40-70 %), cíclicos (15-50 %) y aromáticos (10-30 %); mientras que en los aditivos podemos encontrar una gama amplia de compuestos químicos.

Es evidente que los hidrocarburos que constituyen las bases lubricantes serán el componente mayoritario del residuo aceite usado. Sin embargo, la degradación térmica de éstos, de los aditivos y la presencia de sustancias contaminantes que se van a agregando poco a poco contribuyen a que su composición sea notablemente diferente; se pueden encontrar metales (As, Ba, Cd, Cr, Pb, Zn), disolventes clorados como Cl2F2C, Cl3FC, 1,1,1-tricloroetano, y disolventes orgánicos como benceno, xileno, tolueno, naftaleno y PCBs.


METALES PESADOS No todos los metales presentan riesgos para el ambiente; algunos no son tóxicos y otros, aunque sí lo son, son muy escasos o sus compuestos son insolubles. Metales pesados son los que tienen una densidad superior a 5 g/cm3; los que tienen una densidad inferior a esta se denominan metales ligeros. El término metal traza pretende indicar la abundancia natural del mismo (Tabla 1). Por lo común aquellos metales que se encuentran en la corteza terrestre en proporciones inferiores al 0,1 % o menos (1000 ppm) en peso son los que se sitúan en esta categoría.

Los metales traza son generalmente más importantes que los metales que abundan mucho, en términos de contaminación ambiental, debido a sus efectos sobre los organismos vivos.


Los seres vivos han desarrollado sistemas para enfrentarse a los metales abundantes, y de hecho, algunos de ellos son vitales para los organismos. El contacto limitado con las trazas de metales hizo innecesarios tales ajustes hasta que las actividades humanas aumentaron la concentración de los mismos en un ambiente determinado La peligrosidad de la contaminación de las aguas con restos metálicos radica en que no pueden degradarse ni biológica ni químicamente en la naturaleza. Si forman parte de un compuesto éste puede alterarse pero los átomos metálicos ahí quedan, en el espacio y en el tiempo. Uno de los resultados más graves de su persistencia es la amplificación biológica de los metales en las cadenas tróficas.

Como consecuencia de este proceso, los niveles de metales en los miembros superiores de la cadena pueden alcanzar valores muchas veces superiores a los que se encuentran en el aire o en el agua.


Además, el cuerpo humano presenta cierta tendencia a acumular metales como lo demuestra la prolongada vida media de algunos de ellos en el cuerpo: 1460 días para el plomo. 933 días para el cinc. 667 días para el níquel 200 días para el cadmio. 80 días para el cobre.

Los metales se generan en todos los procesos desde la extracción en las minas, pasando después por los procesos de fusión y refino, por la construcción de bienes de consumo hasta el momento final de abandonar esos bienes cuando ya no son útiles.

La propia actividad humana causa contaminación ambiental más importante por metales como es el caso de la combustión de combustibles fósiles (incluida la gasolina con aditivos).


Para la selección de los elementos que forman parte de los considerados peligrosos, además de la cantidad total de emisión de metales que tiene lugar anualmente, se tienen en cuenta los siguientes criterios:

• Número y tamaño de las fuentes en una localidad específica• Topografía y condiciones meteorológicas de la zona que rodea a las fuentes• Número de personas afectadas por una fuente o un grupo de ellas.

Algunos metales que no están en la lista pueden causar efectos significativos

en los seres humanos. No obstante, al considerar todos los criterios mencionados algunos de ellos no pueden clasificarse todavía como peligrosos. Por ejemplo, el antimonio no figura en la lista ya que las concentraciones en el ambiente son todavía muy bajas.

Al no poder degradarse los metales en una planta de tratamiento pueden terminar en los fangos o salir con el efluente.


La concentración de metales en los efluentes está regulada legalmente porque son tóxicos para el hombre y para los animales y pueden afectar de forma negativa a la operación en las plantas de tratamiento.

Ejemplos de esos metales son: arsénico, bario, cadmio, cromo, cobre, plomo, mercurio, níquel, selenio, plata y cinc.

Los procedimientos para deshacerse de los fangos producidos en las plantas de tratamiento son limitados. Su aplicación al terreno está limitada y debe conocerse muy bien la concentración de metales que contienen antes de depositarlos en el terreno.

Los metales que aparecen en las plantas de tratamiento de aguas residuales proceden de residuos domiciliarios o de pequeñas industrias que no necesitan permisos especiales de eliminación de esos residuos.


El mercurio como metal Sus propiedades le convierten en el más atractivo en aplicaciones científicas e industriales.

Estas propiedades son:

1. Es el único metal líquido. Tf=-39ºC y Tv=396ºC

2. Es el más volátil de todos los metales.

3. Tiene una resistividad eléctrica muy baja.

4. Forma amalgama con otros metales.

5. El y sus compuestos son muy tóxicos para todos los organismos.

6. A pesar de ser un elemento traza se encuentra en la naturaleza en diversas menas (cinabrio HgS, del que se obtiene por calcinación).


Empleo industrial del mercurio El mercurio se emplea, en orden decreciente, como: metal, formando parte de compuestos inorgánicos y orgánicos.


Aplicaciones eléctricas: lámparas de mercurio (menos consumo) y pilas (aguantan condiciones extremas de T y humedad).

Industria química : álcalis y cloro . Es el cátodo de la cuba electrólitica.. Fungicida: Se añade el acetato de fenil mercurio a las pintura de zonas húmedas. También se añade a las semillas para evitar los hongos


Toxicidad y metilación biológica del mercurio Todos los compuestos del mercurio son tóxicos para el cuerpo si están en cantidad suficiente.

Los distintos compuestos de Hg tienen características algo diferentes en cuanto a toxicidad, distribución, acumulación y tiempo de retención en el cuerpo.

Tanto en el ambiente como en el cuerpo pueden mediante transformaciones biológicas, cambiar los compuestos de mercurio de un tipo a otro.

El último efecto se debe a la inhibición de la actividad enzimática y al daño celular causado por la capacidad del Hg de unirse al S de las enzimas y de las paredes celulares.

El daño causado es permanente.


Efectos de los distintos tipos de compuestos de mercurio: El mercurio inorgánico (HgCl2) tiende a acumularse en los tejidos

hepáticos y renales. Aunque causa daños es a la vez una garantía de eliminación rápida, no permitiendo que se alcancen niveles peligrosos.

El vapor de mercurio, se difunde rápidamente en los pulmones hacia la sangre y de allí al cerebro donde causa daños graves en el sistema nervioso central.

Los aril mercuriales, se descomponen rápidamente en compuestos inorgánicos de Hg y actúan como estos.

Los alquilmercuriales representan el mayor riesgo para la salud por diversas razones:

Penetran en el tejido cerebral y se acumulan en él.Tienen tiempos prolongados de retención (70 días)A partir de compuestos inorgánicos algunas bacterias anaerobias pueden formar alquilmercuriales.


Problemas ambientales por la contaminación de Hg: Generalmente no existen problemas a nivel de inhalaciones de vapor debido a las bajas concentraciones.

La baja solubilidad en agua hace que las concentraciones en agua potable sean también bajas.

El principal problema radica en la ampliación biológica que se encuentra en los alimentos. En tierra la amplificación es 2 ó 3, pero en los ambientes acuáticos puede llegar a 103. El primer caso se produjo en la bahia de Minamata (Japón, 1953 ) los pescadores sufrieron una extraña enfermedad neurológica, murieron 44 personas y muchas quedaron paralizadas de por vida. La causa no se descubrió hasta que se observó que aves y gatos también sufrían la misma enfermedad.

Se comenzó a estudiar algo que tuviesen en común todos y esto dio lugar a encontrar que el metilmercurio que vertía una fábrica de plásticos (Nippo Chisson fabricante de acetaldehido y PVC) era el responsable de que peces y mariscos lo estuviesen concentrando.


Los fangos próximos a la fábrica tenían 2000 ppm. El agua hasta 3,6 ppb (0,1 ppb normal) y los peces hasta 20 ppb.

En 1990 se reconoció que los vertidos fueron responsables de la muerte de 987 personas, 2239 victimas que no murieron pero quedaron afectadas y 2093 seguían luchando desde el punto de vista legal para que fuesen reconocidas como víctimas.

En 1965 en Niigato (Japón) la Fabrica de Showa Denko producia acetaldehido , se produjo el vertido de organomercuriales, hubo 5 muertos y 26 personas afectadas.

En Suecia (1960) murieron aves al comer semillas tratadas con fungicidas en base a Hg.En 1970 en el lago St. Clair (Canada) se encontraron niveles altos en los peces, en USA se obligó a tirar latas de pez espada (90 % niveles altos) y atún (5-10 %). Mas tarde el atún sería declarado como seguro. La industria química de cloro y NaOH reaccionaron de inmediato, si en julio se vertían 130 kg/día en septiembre sólo 18 kg/día. Posteriores mejoras en los procesos de producción redujeron más este vertido


También se elimino el Hg en la industria papelera, para el papel que entrase en contacto con los alimentos. ¿Qué ocurrió con el pescado? Se descubrió que no todo el Hg estaba como metilmercurio y que por lo tanto se había tirado mucho pescado sin necesidad. Si el nivel permitido había sido <0,5 ppm se descubrió que podía ser mayor, al no ser todo metilmercurio.

Los peces que estaban en zonas muy alejadas de toda posible contaminación también tenían Hg, lo que había que interpretar como debido a contaminación natural.

El Hg no permanece continuamente en el organismo, y cuando se abandona un ambiente contaminado los niveles de mercurio descienden

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