Instituto Nacional de Ecología

Capítulo 3. Dioxinas, furanos y hexaclorobenceno

Arturo Gavilán García*
José Castro Díaz*

En este capítulo se consideran, desde la perspectiva de la afectación al medio ambiente, las principales características de toxicidad, generación y transporte de las dioxinas y furanos, sustancias no generadas de manera comercial o intencional, además del hexaclorobenceno (HCB), que es generado de forma no intencional como subproducto en procesos industriales. También se presentan datos sobre la situación en México respecto a estos contaminantes.

Las dioxinas, furanos y el hexaclorobenceno son sustancias altamente tóxicas que son generadas en una gran variedad de procesos industriales y de combustión, que se encuentran ampliamente distribuidas en el ambiente en concentraciones muy bajas y que tienden a acumularse en los tejidos grasos de los seres vivos.

Estas sustancias han sido consideradas de gran peligrosidad en los últimos años, desde el accidente de Seveso, Italia y el descubrimiento de su generación en los procesos de combustión e incineración de residuos. Esto ha motivado que en todo el mundo se hayan tomado diversas acciones, como la entrada en vigor de la Convención de Estocolmo sobre Contaminantes Orgánicos Persistentes y el Plan de Acción Regional para Dioxinas, Furanos y Hexaclorobenceno de la Comisión para la Cooperación Ambiental de América del Norte.

Actualmente, existen bastantes lagunas con respecto al conocimiento sobre estas sustancias, en particular sobre su distribución y transporte en el medio, así como sobre los niveles que resultan potencialmente peligrosos para los seres humanos. En México, aunque se tienen ciertos avances con respecto al conocimiento de estas sustancias, se requiere apoyar a las actividades de investigación para determinar tanto los niveles de afectación en el ambiente, como para identificar las fuentes generadoras más importantes y con esto determinar las mejores medidas para su control.

Los procesos de producción y consumo de nuestra sociedad han tenido como consecuencia la generación de residuos que tienden a incrementarse a medida que se eleva el nivel de vida de la sociedad. Debido a los bajos beneficios económicos de la separación y reciclaje y a la problemática involucrada con la disposición de residuos, desde hace varios años la incineración, tanto controlada como no controlada, ha sido una tecnología muy recurrida para la reducción de volúmenes de residuos peligrosos y domésticos. Entre los componentes de los residuos peligroso que son incinerados, generalmente se encuentran productos clorados derivados de ciertos plásticos o solventes, los cuales favorecen la producción de dioxinas, furanos y hexaclorobenceno.

Los primeros avisos de preocupación pública por las dioxinas y furanos se realizaron en 1976, después del accidente de Seveso, Italia, en donde se liberaron al ambiente entre 1-5 kg de tetraclorodibenzodioxinas provenientes del sobrecalentamiento del proceso de síntesis del herbicida ácido 2,4,5-triclorofenoxiacético. Entre los síntomas desarrollados se encontraron brotes de cloracné, disfunciones del sistema nervioso, dolores en músculos y articulaciones y desórdenes psicológicos, en la población afectada, y una elevada mortandad de animales domésticos. (Schwedt, 2001)

Dada la similitud estructural de estos compuestos, también presentan propiedades físico-químicas similares: son sólidos cristalinos de color blanco con puntos de fusión y ebullición elevados. También tienen una estabilidad térmica muy elevada, razón que lo hace ser muy difíciles de destruir en procesos de combustión. Estos compuestos se caracterizan por su lipofilia, la cual favorece su acumulación en los tejidos grasos del organismo de los seres vivos, y que los hace solubles en la mayoría de los disolventes orgánicos. (Casanovas, 1996).

Estas sustancias nunca se han fabricado industrialmente, sin embargo, se pueden generar por diversas vías. En los procesos térmicos, a temperaturas por encima de 200°C, se generan durante la combustión incompleta de compuestos clorados. También han estado presentes en el ambiente a nivel traza debido a incendios y a la caída de relámpagos. Estas se producen como resultado de reacciones secundarias en la fabricación de compuestos aromáticos halogenados, principalmente donde se utiliza cloro. (Schwedt, 2001)

Las dibenzo-para-dioxinas y dibenzofuranos (PCDD y PCDF) son compuestos con propiedades químicas similares. Cada uno comprende dos anillos de benceno interconectados por átomos de oxígeno. En el caso de las PCDD los anillos de benceno están unidos por dos átomos de oxígeno y en el caso de los PCDF los anillos están interconectados por un átomo de carbono y uno de oxígeno. En la Figura 3.1 se muestra la estructura genérica de las PCDD y PCDF (McKay, 2002).

Todas las dioxinas y furanos son sólidos orgánicos, con altos puntos de fusión y baja presión de vapor. Se caracterizan por tener una solubilidad en agua extremadamente baja y por adsorberse fuertemente en las superficies de material particulado. Al incrementarse su contenido de átomos de carbono se incrementa su solubilidad en disolventes orgánicos (McKay, 2002).

Las PCDD y PCDF constituyen dos grupos de éteres aromáticos tricíclicos casi planares. En teoría existen 75 PCDD y 135 PCDF, dependiendo del número y la posición de los átomos de cloro. Las abreviaturas normalmente utilizadas para designar los distintos congéneres de las PCDD y PDDF se resumen en la Cuadro 3.1. Asimismo, algunas de las propiedades más importantes de las dioxinas y furanos se presentan en la Cuadro 3.2 (McKay, 2002).

Las dibenzo-p-dioxinas bromadas (PBDD) y los dibenzofuranos bromados (PBDF) son moléculas similares a las PCDD y los PCDF, pero con átomos de bromo en lugar de los átomos de cloro. Estos tienen mayores pesos moleculares que sus análogos clorados, altos puntos de fusión, bajas presiones de vapor y bajas solubilidades en agua. En general son solubles en grasas, aceites y disolventes orgánicos (WHO, 1998).

La fotolisis ocurre con mayor rapidez en el caso de los PBDD y PBDF que en las PCDD y los PCDF. Las PBDD y PBDF son termoestables y sus temperaturas de formación y destrucción dependen de varias condiciones, que incluyen la presencia o ausencia de oxígeno, polímeros y aditivos piroretardantes (retardantes de la ignición), como el trióxido de antimonio (Sb2O3) (WHO, 1998).

Las PCDD y PCDF se pueden formar a partir de sus análogos bromados (PBDD y PBDF) cuando se encuentran en presencia de cloro en exceso, en donde el bromo es sustituido por cloro. (WHO, 1998).

El HCB o perclorobenceno pertenece al grupo de compuestos orgánicos del tipo aromático y no se encuentra de manera natural en el ambiente. Al ser un compuesto aromático comparte todas las características de este tipo de sustancias, entre las que se encuentran:

• Efectúan reacciones de sustitución
• Presentan resonancia y son estables
• Su geometría es octagonal y plana

Algunas de las propiedades físicas y químicas del HCB se resumen en la Cuadro 3.3. A temperatura ambiente, el HCB adopta forma cristalina de color blanco; es virtualmente insoluble en agua, pero es soluble en éter, benceno y cloroformo. Tiene un gran coeficiente de partición octanol/agua (log Pow), presión de vapor baja y flamabilidad reducida (Cortinas, 2003).

Las propiedades fisicoquímicas de cada congénere pueden variar en función del grado de halogenación en el anillo bencénico del compuesto. El conocimiento de los efectos ambientales y de toxicidad de cada congénere de HCB, se ha obtenido de manera individual y no se tiene conocimiento preciso sobre la toxicidad de mezclas de HCB, ya sea con cloro o con bromo.

Las dioxinas, furanos y HCB son compuestos que no se han comercializado ni fabricado a escala industrial y sólo han sido sintetizados a escala de laboratorio para fines de investigación o como patrones analíticos. Cabe señalar que el HCB se llegó a producir como plaguicida o para formular otros plaguicidas. En general, estas sustancias se forman como subproductos indeseables, en cantidades traza, en los procesos de combustión y en una gran variedad de procesos industriales, lo cual hace que exista un gran número de fuentes potenciales de estos compuestos (Casanovas, 1996).

Por otro lado, hasta hace poco se creía que las dioxinas, furanos y HCB no se podían producir de forma natural y que, por lo tanto, su presencia en el medio era debido a factores exclusivamente antropogénicos. En 1980, se realizaron estudios que sugirieron que se podían formar pequeñas cantidades de estas sustancias en procesos naturales de combustión, tales como incendios forestales o erupciones volcánicas. Básicamente, es posible su formación en toda combustión de sustancias orgánicas (no necesariamente cloradas), si se encuentran presentes pequeñas trazas de un donador de cloro, por ejemplo, un cloruro inorgánico. Recientemente, se ha tenido evidencia de la formación de dioxinas y furanos a través de reacciones enzimáticas en sustratos naturales, así como a través de reacciones fotolíticas (Casanovas, 1996).

Cabe señalar que cada fuente de producción origina perfiles de contaminación característicos. En los procesos de combustión se generan todos los congéneres posibles y se da lugar a perfiles de homólogos característicos sin predominio de ninguno en particular, mientras que en procesos industriales se forman sólo unos determinados congéneres en mayor preferencia, propios de cada proceso (Casanovas, 1996).

Desde 1930 se ha venido dando un incremento estacionario de los niveles ambientales de dioxinas de acuerdo a la producción a gran escala y al uso de sustancias químicas cloradas. La Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (USEPA por sus siglas en inglés), elaboró una clasificación de las fuentes generadoras de dioxinas y furanos (McKay, 2002), la cual se presenta en el siguiente inciso.

Las dioxinas, furanos y HCB se forman en la mayoría de los sistemas de combustión. Entre estos se encuentra la incineración de residuos (residuos sólidos municipales, lodos de planta de tratamiento, residuos médicos y residuos peligrosos); la combustión de diversos combustibles, como carbón, madera y los productos derivados del petróleo; los hornos cementeros y la quema no controlada de basura doméstica en patios (McKay, 2002).

Estas sustancias se pueden formar durante operaciones primarias y secundarias del procesamiento de metales, incluyendo la producción de hierro y acero y la recuperación de chatarra metálica (McKay, 2002). Una fuente importante es la fundición secundaria de cobre debido a los residuos del forro del alambre que contiene cloro.

Las dioxinas, furanos y HCB se pueden formar como subproductos del blanqueo con cloro de la pulpa de madera o en el reciclado del papel así como de la producción y destrucción de fenoles clorados, BPCs, ciertos herbicidas y compuestos alifáticos clorados (McKay, 2002).

Estudios recientes sugieren que las dioxinas, furanos y HCB se pueden formar en ciertos procesos ambientales, tal es el caso de la biodegradación de compuestos fenólicos clorados, así como la fotólisis de moléculas fenólicas cloradas (McKay, 2002) Los compuestos fenólicos clorados se ocupan en la manufactura del 2,4,5-triclorofenol (2,4,5-TCP), el cual a su vez sirve para producir hexaclorofenol (usado para matar bacterias) y el herbicida 2,4,5-ácido triclorofenoxiacético (2,4,5-T). (ATSDR, 1998).

Algunos materiales o piezas que contienen dioxinas, furanos o HCB, formados en alguna otra fuente, tienen el potencial de redistribuirlo en el ambiente. Entre estas fuentes se encuentran los suelos, sedimentos, vegetación, materiales recubiertos con pentaclorofenol, etcétera. (McKay, 2002).

En la cuadro 3.4 se resumen en forma esquemática las principales fuentes de generación de dioxinas y furanos según su origen.

Cuadro 3.4. Clasificación de las fuentes de producción de dioxinas, furanos y HCB

Las dioxinas, furanos y HCB son muy estables en condiciones ambientales y desde el momento en que son liberados en el ambiente se ven sometidos a una serie de condiciones ambientales a través de los cuales pueden experimentar una gran variedad de procesos los cuales tienen como consecuencia la redistribución de estos compuestos en todo el ecosistema. Dichos procesos involucran los mecanismos de transporte y transformación que se describen a continuación.

Estos implican mecanismos físicos o biológicos que dan lugar a transferencias entre diferentes sistemas, como aire-suelo, suelo-agua, etcétera.

En este proceso las dioxinas, furanos y HCB se separan de la atmósfera y llegan al suelo. Puede presentarse deposición seca y húmeda. En la primera, los contaminantes adsorbidos en las partículas en suspensión llegan al suelo por sedimentación. En la segunda, el agua de lluvia los arrastra como consecuencia de la deposición de partículas (Casanovas, 1996; Cortinas, 2003).

Por medio de este mecanismo, las dioxinas, furanos y HCB pueden volver a la atmósfera desde el agua o suelo. Al ser sustancias poco volátiles, se pueden presentar distintas distribuciones isoméricas en las fases vapor y sólido (Casanovas, 1996; Cortinas, 2003).

Estas sustancias tienen baja solubilidad y alta tendencia a adherirse a las partículas, razón por la cual se encuentran en mayores proporciones en los sedimentos que en la fase acuosa (Casanovas, 1996; Cortinas, 2003).

La erosión provocada por el aire, agua, etcétera provoca el transporte de las dioxinas, furanos y HCB que se encuentran unidos a las partículas de suelo (Casanovas, 1996; Cortinas, 2003).

Mediante este mecanismo, las dioxinas, furanos y HCB contenidos en suelos son solubilizados por corrientes de agua y transportados hasta las aguas subterráneas. Esta solubilización se produce por la interacción con la materia orgánica y partículas en suspensión que contiene el agua (Casanovas, 1996; Cortinas, 2003).

La lipofilia y la baja solubilidad en agua que caracteriza a estas sustancias hacen que sean especialmente afines por los tejidos grasos de los seres vivos. Estas propiedades, además de conferirles resistencia a la degradación, favorecen su acumulación dentro de los organismos, pudiendo llegar a concentrarse en varios órdenes de magnitud con respecto al medio que les rodea (Casanovas, 1996; Cortinas, 2003).

Estos son procesos físicos, químicos o bioquímicos que implican la modificación de la estructura química de estos compuestos y que contribuyen a su degradación ambiental, aunque en periodos muy largos.

La fotólisis, a través de la luz solar, constituye una vía importante de degradación de estos compuestos en el ambiente y es de gran trascendencia para las dioxinas, furanos y HCB contenidos en la atmósfera. Sin embargo, en agua y suelo la fotodegradación es menos importante. Algunos estudios han demostrado que a medida que disminuye el grado de cloración se acelera el proceso de fotodegradación de estos contaminantes (Casanovas, 1996; Cortinas, 2003).

La degradación biológica se puede llevar a cabo por microorganismos o por organismos superiores. Se han realizado diversos estudios para evaluar la magnitud de la degradación alcanzada por microorganismos y algunos animales. Sin embargo, se ha encontrado que el metabolismo de estas sustancias es muy lento (Casanovas, 1996; Cortinas, 2003).

En condiciones de laboratorio se han forzado determinadas reacciones de sustitución de átomos de cloro por otros sustituyentes, pero esto es muy complicado en condiciones ambientales (Casanovas, 1996; Cortinas, 2003).

La presencia de dioxinas, furanos y HCB en el aire se debe principalmente a los procesos de combustión y en menor grado a la evaporación de suelos y superficies. Estas sustancias se transportan fácilmente a través de la atmósfera a zonas muy alejadas. Finalmente, a través de la deposición seca o húmeda, acaban por depositarse en suelos y agua, con la posibilidad de afectar grandes extensiones. Los niveles de dioxinas y furanos son menores de 2 pg/m3 en zonas rurales remotas, oscila entre 2 y 15 pg/m3 en áreas urbanas y entre 15 y 120 pg/m3 en áreas cercanas a fuentes de generación. En los últimos años se han venido realizando determinaciones en diversos países como Alemania, Suecia, Holanda, Canadá y Estados Unidos. En México, se ha trabajado en la elaboración de inventarios con base a factores de emisión (Casanovas, 1996; Cortinas, 2003).

Las dioxinas, furanos y HCB llegan a los suelos por el vertimiento de residuos contaminados, aplicación de plaguicidas o por deposición atmosférica. Una vez depositados, son fuertemente retenidos por las partículas y se transportan únicamente por erosión a través del viento y agua ( Casanovas, 1996; Cortinas, 2003) La deposición de estos contaminantes en pastizales es una de las principales vías de acceso a la cadena alimenticia, a través de los lácteos y la carne del ganado.

La contaminación de aguas superficiales puede deberse a la propia deposición atmosférica de las dioxinas, furanos y HCB o al vertido directo de efluentes industriales contaminados. La lixiviación de suelos también puede contribuir, aunque en menor grado, a la introducción de estas sustancias en aguas subterráneas. Una vez introducidas, tienden a acumularse en sedimentos y partículas en suspensión y de ahí transferirse a los organismos. Cabe señalar que los peces pueden acumular hasta 10,000 veces las concentraciones ambientales (Casanovas, 1996; Cortinas, 2003).

La toxicidad de las dioxinas, furanos y HCB se manifiesta en muchos órganos y tipos celulares en animales expuestos a dosis subletales o en el intervalo transcurrido entre una dosis letal y la muerte. En la cuadro 3.5 se muestran los efectos principales de la exposición a estas sustancias.

De todos los congéneres de las dioxinas y furanos, los de mayor toxicidad son los que tienen los átomos de cloro ocupando simultáneamente las posiciones laterales (posiciones 2, 3, 7, 8). De éstos el más peligroso es la 2,3,7,8–tetraclorodibenzodioxina (TCDD) (Casanovas, 1996).

De acuerdo a la evidencia científica existente, la Agencia Internacional de Investigación sobre Cáncer (IARC, por sus siglas en inglés) clasificó a la 2,3,7,8-TCDD como cancerígeno para los humanos (Grupo 1). Además, estableció que otras PCDD no se pueden clasificar por su carcinogenicidad hacia los humanos (Grupo 3), entre las que se encuentran: 2,7-DCDD, 1,2,3,7,8-PeCDD, 1,2,3,6,7,8-/1,2,3,7,8,9-HxCDD, 1,2,3,4,6,7,8-HpCDD (IARC, 1997).

En la cuadro 3.6 se indican los valores de LD50 para la 2,3,7,8–TCDD. Los órganos principalmente afectados son el hígado y el timo. Los estudios reportaron los siguientes síntomas: pérdida de peso, hemorragias intestinales, inducción enzimática, inmunotoxicidad, toxicidad dérmica, teratogénesis, carcinogénesis y fallas reproductivas (Casanovas, 1996).

La dosis letal de 2,3,7,8-TCDD llega a variar más de 5,000 veces entre el cerdo de guinea (la especie más sensible) y el hámster (la especie menos sensible). Otros signos de la intoxicación por 2,3,7,8-TCDD incluyen atrofia del timo; hipertrofia/hiperplasia del epitelio hepático, gastrointestinal, urogenital y cutáneo; atrofia de las gónadas y hemorragia sistémica. En cultivos de tejido, la 2,3,7,8-TCDD afecta el crecimiento y la diferenciación de queratinocitos, hepatocitos y células derivadas de otros órganos blanco (ATSDR, 1998).

La exposición humana al 2,3,7,8-TCDD o algún otro cogénere por exposición industrial o accidental esta asociado con la aparición de cloracné y alteraciones en los niveles de enzimas del hígado en niños y adultos. También se han observados cambios en el sistema inmune y en el metabolismo de la glucosa en adultos. Se ha observado que los niños expuestos a las dioxinas y furanos a través de la leche materna presentan alteraciones en los niveles de la hormona de la tiroides y déficit neurológico (ATSDR, 1998).

El metabolismo de las dioxinas y furanos en animales no ha sido estudiado de manera extensiva. Sin embargo, se pueden hacer algunas generalizaciones basadas en la información disponible. Generalmente se acepta que la biotransformación de las dioxinas y furanos se da primariamente en el hígado. Las principales reacciones metabólicas consisten en la hidroxilación con o sin descloración o la migración de sustituyentes del sitio de la hidroxilación hacia la molécula de carbono adyacente seguida de la glucoronidación. Se ha observado que las isoenzimas citocromo P-450 catalizan las reacciones metabólicas. (ATSDR, 1994)

Diversos estudios han mostrado que las dioxinas y furanos tetra sustituidos presentan una mayor velocidad de conversión metabólica generando derivados dihidroxilados y tetrahidroxilados. (ATSDR, 1994)

Como conclusiones sobre la transformación metabólica de dioxinas y furanos se tiene que los sustituyentes clorados, en las posiciones cuatro y seis además de las posiciones laterales, inhiben el metabolismo en mayor grado que el cloro en las posiciones uno y nueve y que la velocidad de metabolización de estas se reduce al incrementar el número de átomos de carbono. (ATSDR, 1994)

La IARC ha llegado a la conclusión de que, si bien no hay pruebas claras de carcinogenicidad del HCB en el ser humano, las pruebas son suficientes en los animales de experimentación por lo que le clasificó como integrante del grupo A•(carcinógeno en animales) (Cortinas, 2003).

La toxicidad aguda del HCB es baja, con una dosis letal media por vía oral para mamíferos y aves generalmente por debajo de los 500 mg/kg de peso corporal y con capacidad letal para la biota acuática por arriba del límite de solubilidad del HCB en agua (5 mg/L). Tales concentraciones y dosis son superiores a los niveles encontrados en el medio ambiente, incluso en áreas muy contaminadas (Cortinas, 2003).

La información disponible indica que la ruta para la biosíntesis de las células sanguíneas es un punto blanco importante de la toxicidad por HCB. Se han encontrado niveles elevados de porfirinas o precursores de éstas en los tejidos y la materia fecal de ratas, como consecuencia de una exposición oral subcrónica o crónica entre 2.5 y 15 mg/kg de peso corporal/día. La excreción de coproporfirinas se incrementó en cerdos que ingirieron 0.5 mg/kg de peso corporal/día o más durante 90 días (no se observaron efectos en cantidades de 0.05 mg/kg de peso corporal/día) (Cortinas, 2003).

La exposición repetida de HCB en animales de laboratorio también ha demostrado que afecta una amplia variedad de órganos (entre ellos hígado, pulmón, riñón, tiroides, piel y los sistemas nervioso e inmunológico), aun cuando éstos han sido reportados con menos frecuencia que la porfiria (Cortinas, 2003).

El HCB posee una escasa capacidad para inducir directamente mutaciones genéticas, daño cromosómico o reparación del ADN. Se ha observado actividad mutagénica dudosa en un pequeño subgrupo de estudios realizados con bacterias y levaduras. También existen algunas pruebas de unión con el ADN (formación de aductos) in vitro e in vivo, pero a niveles muy por debajo de los esperados en los carcinógenos genotóxicos (Cortinas, 2003).

La exposición a través de la placenta o de la lactancia, estudiada en ratas y gatos madres a las que se les administraron dosis de entre 3 y 4 mg HCB/kg de peso corporal/día, resultó hepatotóxica y afectó la supervivencia o el crecimiento de las crías (Cortinas, 2003).

Se ha demostrado que el HCB es capaz de traspasar la placenta. Algunos estudios demuestran que los efectos teratológicos en crías de roedores dependen de la toxicidad alcanzada en las madres. Se encuentran anormalidades de desarrollo en el sistema esqueleto-muscular, reducción de supervivencia de los neonatos, anormalidades bioquímicas y metabólicas en los neonatos, afectaciones en el bazo, la médula ósea y el sistema linfático, hidronefrosis, anormalidades en el desarrollo inmunológico, reducción en la ganancia de peso y del índice de viabilidad, anormalidades craneofaciales y urogenitales (Cortinas, 2003).

En las especies estudiadas, la presencia de malformaciones fetales es baja, con la notable excepción del ratón. Los efectos teratogénicos en el ratón son una respuesta muy estable y reproducible (Cortinas, 2003).

3.6.2 Dosis-Respuesta y niveles de ingestión diaria tolerables de dioxinas y furanos

La USEPA considera que hay suficientes evidencias para concluir que la 2,3,7,8–TCDD es un carcinógeno probable para humanos, mientras que la IARC la califica en el Grupo 1 como carcinógeno, basándose en evidencias que la ubican como factor de riesgo de cáncer en humanos (ATSDR, 1998).

Para los propósitos de evaluación de riesgo ambiental, se ha desarrollado un procedimiento de equivalencias de los factores de toxicidad para describir la toxicidad acumulativa representativa de una mezcla de congéneres presentes en las mezclas muestreadas. Este procedimiento implica asignarle un factor de toxicidad equivalente específica a cada congénere individual, relativo a los congéneres de dioxinas y furanos sustituidos en posiciones 2,3,7 y 8. Los valores de los factores de toxicidad equivalente (en inglés TEQ) para PCDD y PCDF fueron adoptados por convenio internacional (USEPA, 1998). El valor de TEQ asignado al congénere 2,3,7,8–TCDD es de 1.0. Todos los demás congéneres tienen valores de TEQ menores a la unidad, variando numéricamente entre 0.5 y 0.00001. Los valores aceptados internacionalmente para TEQ para dioxinas y furanos halogenados se presentan en la Cuadro 3.7 (CENICA, 2001).

Cuadro 3.7. Factores Internacionales de Toxicidades para Dioxinas y Furanos.

La medición de las dioxinas y furanos se realiza mediante la toxicidad equivalente (TEQ), la cual se establece mediante un cálculo numérico derivado de la suma de los productos individuales de las concentraciones analizadas de cada congénere presente en la muestra, multiplicado por la TEQ correspondiente. La suma aritmética de los productos calculados para cada congénere (concentración x TEQ) corresponde a la totalidad de toxicidades equivalentes o TEQ de la mezcla (CENICA, 2001).

Actualmente, la fuente más importante de entrada de dioxinas y furanos al ser humano es a través de la ingestión de alimentos, representando cerca del 90% de la ingestión diaria. La ingestión promedio diaria para un adulto de 2,3,7,8-TCDD fue estimada como 47 pg/día por modelos realizados por Hattemer-Frey y Travis (1989), con un límite inferior de 8 pg/día y un límite superior de 300 pg/día (ATSDR, 1998).

En 1996, el ministerio de salud de Holanda estableció un nivel de ingesta tolerable (TDI) diaria de 4 pg I-TEQ/kg día a 1 pg I-TEQ /kg día. Donde I-TEQ (equivalentes tóxicos internacionales) es la suma de los equivalentes tóxicos de una mezcla de dioxinas. En 1998, la Organización Mundial de la Salud estableció un TDI de 1-4 pg I-TEQ /kg día (McKay, 2002).

Los niveles medios de 2,3,7,8-TCDD en tejido humano están en un intervalo de 2-3 ng/kg grasa. Sin embargo, la información disponible asegura que estos niveles se han reducido entre tres y cinco veces desde fines de los años 70. Desde mediados de la década de los 80, los niveles medios en tejido humano de dioxinas y furanos medidos como equivalentes tóxicos internacionales en la población general se han reducido entre dos y tres veces. (ATSDR, 1998)

Por su complejidad y por el alto costo que implica la evaluación ambiental de estos compuestos tóxicos, sólo algunos países industrializados han logrado el desarrollo de metodologías y la experiencia de medición y análisis de las concentraciones de dioxinas y furanos provenientes de las diferentes fuentes, tanto aquellas provenientes de fuentes naturales como de las generadas por industrias y otras actividades humanas (CENICA, 2001).

En el año 2001 se elaboró un inventario de emisiones preliminar en México por parte del Centro Nacional de Investigación y Capacitación Ambiental (CENICA), en el cual se decidió incluir sólo a aquellas fuentes, giros industriales y de combustión que son altamente relevantes en los inventarios nacionales de fuentes de emisiones realizados en Estados Unidos y Canadá en años recientes. La base de datos elaborada por la USEPA denominada “National Database of Sources of Environmental Releases of Dioxin-like Compounds in the United States” (USEPA, 1998) se consideró como punto de referencia para las necesidades de este informe preliminar de fuentes y emisiones de dioxinas y furanos en México.

Con el propósito de efectuar las estimaciones nacionales a partir de las diferentes fuentes emisoras de estos contaminantes se reportaron las bases de datos e información de la siguiente manera:

• Número y ubicación de las empresas o giros emisores
• Capacidad instalada y del nivel de actividad anual de cada fuente emisora
• Tipo de proceso de producción y tipos de controles empleados
• Datos de reporte para fuentes emisoras en México
• Cuantificación evaluada de emisiones
• Explicación sobre motivos en las incertidumbres existentes en las estimaciones reportadas

Las estimaciones en las fuentes potenciales de dioxinas y furanos realizadas en este estudio se basaron en la recopilación de información sobre industrias como fuentes puntuales y de actividades sociales como fuentes de área. Se emplearon los factores de emisión de la USEPA, que fueron desarrollados para otras condiciones económicas y de operación en países industrializados y se realizó un ajuste de información indispensable para su aplicación a la realidad industrial y social del país. Cabe señalar que el Programa para el Medio Ambiente de las Naciones Unidas (PNUMA) elaboró una herramienta para realizar el cálculo de las emisiones de dioxinas y furanos utilizando factores de emisión diseñados para países en vías de desarrollo. Se está trabajando en la actualización del inventario (CENICA, 2001).

En las cuadros 3.8, 3.9 y 3.10 se muestran los resultados del inventario de 2001, donde se presentan las emisiones estimadas por año, por estado, por fuente emisora, así como los efectos sobre las estimaciones de acciones promotoras de abatimiento para dos escenarios en el tiempo: el año 1995 y el año 2000 (CENICA, 2001).

La industria se encuentra distribuida en algunas regiones del país como resultado de opciones económicas, tales como: cercanía a las fuentes de abastecimiento de materias primas y combustibles, cercanía a los mercados consumidores, cercanía a regiones económicas importantes (frontera con EUA, centro del país) y cercanía a grandes vías de comunicación, entre otras variables de infraestructura. El nivel de la actividad económica de dichas industrias también responde a otros factores a considerar: precios de materias primas y combustibles, vigor de la moneda nacional e internacional, acceso a bienes y servicios, costos de servicios asociados a la productividad, agentes económicos internos (estados financieros, etc.) y otros factores varios. Entre 1995 y 2000, México en su conjunto y las industrias, como sectores productivos e individuales, pasaron de un intervalo macroeconómico de baja certidumbre a un crecimiento regular y sostenido, apoyado por la apertura de mercados asociados al Tratado de Libre Comercio con América del Norte y a las expectativas de vinculación comercial con Europa, Japón y el resto del continente americano (CENICA, 2001). Las fuentes generadoras de emisiones de dioxinas y furanos se separaron de otras fuentes generadoras en área para describir su comportamiento en este lapso de tiempo. La mayoría de las industrias experimentó un incremento en su productividad, asociado a aumentos en la emisión de estos contaminantes; aunque la industria cementera disminuyó en su emisión, tanto por la reducción en el uso de residuos peligrosos como combustible alterno y suplementario, como por la disminución en su actividad productiva dentro de este lapso (CENICA, 2001).

Cuadro 3.8. Emisiones estimadas de dioxinas y furanos para cada fuente para el año 1995

Cuadro 3.9. Emisiones estimadas de dioxinas y furanos para cada fuente para el año 2000

Cuadro 3.10. Emisiones anuales de dioxinas y furanos por fuente a nivel nacional en 1995 y 2000.

La emisión inicial para este estudio en el año 1995, que fue de 708g anuales, se redujo hasta 556g anuales para el año 2000. Esto significó una reducción del 21 % en cinco años, como resultado en la disminución de emisiones por incendios forestales, quema de basura a nivel doméstico y dentro de los sitios de disposición final, reducción en la producción de cementeras que usan residuos peligrosos como combustibles complementarios alternos. Por su parte, se han experimentado aumentos en la producción y por consecuencia en las emisiones de dioxinas y furanos del blanqueo de pulpa y papel y de policloruro de vinilo, así como de la incineración de residuos industriales (CENICA, 2001). Sin embargo, cabe señalar que para las emisiones de estos contaminantes no se lograron estimaciones confiables o posibles, ante falta de bases de información y de bases en su aplicación a condiciones mexicanas. No obstante, se espera un comportamiento similar ante aumentos en las exigencias en el cumplimiento de la normatividad ambiental por parte de las autoridades ambientales a los tres niveles de gobierno (CENICA, 2001).

El balance de los datos integrados de las importaciones y exportaciones del HCB en México se incluye en la cuadro 3.11.

Cabe señalar que se desconocen las emisiones de HCB por fuentes no intencionales, como los procesos de incineración no controlada, debido a que no se ha elaborado un inventario de emisiones de HCB, ya sea con el uso de factores de emisión o con el uso de información de campo.

Ninguno de los factores de emisión de este estudio se derivó de mediciones efectuadas en chimenea, con lo que la certidumbre de que los procesos industriales y naturales sean de magnitudes diferentes a los expresados en este reporte, es de veracidad media a regular. Aunque se cuenta con datos de emisión de dioxinas y furanos para incineradores de residuos biológico-infecciosos, para algunos incineradores de residuos industriales y para cementeras que usan residuos peligrosos como combustibles complementarios, se usaron como base de las estimaciones los factores de emisión existentes en el reporte de inventario de emisiones estadounidense de 1998, debido al conocimiento de la certidumbre asociada a dichos factores de emisión (CENICA, 2001).

En México no se han efectuado investigaciones sistematizadas de la presencia de todos los congéneres de dioxinas y furanos en todos los entornos ambientales (aire, agua, suelo, alimentos, reservorios, lodos industriales, sedimentos, etcétera), ni en poblaciones afectadas (vida silvestre y humanos). Por ello, esta información puede ser utilizada como una serie de indicadores de prioridad de fuentes de emisión de dioxinas, furanos y HCB, más que como reporte de emisiones de fuentes puntuales o de área (CENICA, 2001).

La investigación científica en materia de dioxinas, furanos y HCB está muy limitada, debido a que los centros e institutos de investigación científica no cuenta con la infraestructura necesaria y el análisis de estas sustancias en el extranjero es de costo elevado.

En la mayoría de los casos la eliminación de dioxinas, furanos y HCB tienen que considerarse conjuntamente con la eliminación de otros contaminantes legislados, para lo cual se debe contar con sistemas “multicontaminantes” de limpieza y purificación de gases, capaces de eliminarlos tanto en su forma vapor, como adheridos a las partículas en suspensión (Casanovas, 1996).

En estos procesos el reactivo (óxido de calcio) se inyecta en forma de polvo en la corriente gaseosa. En ella algunos contaminantes, en especial los del tipo ácido, son atrapados en la cal y posteriormente separados mediante un filtro de mangas.

En este se utiliza una lechada de cal, la cual es atomizada en la corriente gaseosa y es separada de la misma manera por un filtro de mangas.

En estos procesos los gases son lavados y saturados a la temperatura de condensación. Los gases ácidos son adsorbidos y el polvo, junto con otros contaminantes, son recogidos en el líquido de lavado, el cual es enviado a tratamiento.

En los sistemas descritos anteriormente, además de eliminar en cierto grado a las dioxinas y furanos, también puede ocurrir una producción catalítica de los mismos, por lo que es necesario utilizar procesos específicos (Casanovas, 1996).

Comprenden dos sistemas: 1) sistema seco y semi-seco con inyección de carbón activado en polvo y 2) sistema con inyección de carbón activado seguido de un filtro de mangas.

Cuando la eliminación de óxidos de nitrógeno se realiza mediante el proceso de reducción selectiva no catalítica, el exceso de amoníaco que no ha reaccionado permanece con la corriente gaseosa a lo largo del proceso de limpieza y enfriamiento, inhibiendo hasta cierto grado la formación de dioxinas, furanos y HCB.

En estos procesos las dioxinas, furanos y HCB son retenidos y descompuestos en una de reducción catalítica selectiva. Estos procesos sirven para la destrucción de óxidos de nitrógeno, pero tienen la capacidad de retener/destruir otros contaminantes. Los procesos catalíticos húmedos, que pueden integrarse a los procesos húmedos convencionales de lavado de gases, destruyen las dioxinas, furanos y HCB a través de un polvo fino que actúa como catalizador.

- Agency for Toxic Substances and Disease Registry (ATSDR). 1994. Toxicological profile for chlorodibenzofurans. Department of Health and Human Services. Estados Unidos.

- Agency for Toxic Substances and Disease Registry (ATSDR). 1998. Toxicological profile for chlorinated dibenzo-p-dioxins. U.S. Department of Health and Human Services. USA.

- Casanovas, J. 1996. Dioxinas y furanos. Problemática ambiental y metodología analítica. Ministerio de Obras Públicas, Transportes y Medio Ambiente. Madrid, España.

- Centro Nacional de Investigación y Capacitación Ambiental (CENICA). 2001, Informe de la situación y los conocimientos actuales sobre las principales fuentes y emisiones de dioxinas en México. Instituto Nacional de Ecología – SEMARNAT. México.

- Cortinas, C. 2003. Actividades de Preparación del Plan Nacional de Implementación (PNI) de la Convención de Estocolmo sobre Contaminantes Orgánicos Persistentes (COPs) y de los Planes de Acción Nacional sobre Lindano, Dioxinas, Furanos y Hexaclorobenceno: El hexaclorobenceno en perspectiva. Dirección de Investigación sobre Sustancias Químicas y Riesgos Ecotoxicológicos. Instituto Nacional de Ecología – SEMARNAT. México.

- Hattemer-Frey HA, Travis CC. 1989. Comparison of human exposure to dioxin from municipal waste incineration and background environmental contamination. Chemosphere 18:643-649.

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- Schwedt, G. 2001.The essential guide to environmental chemistry. John Wiley & Sons Ltd. United Kingdom.

- World Health Organization (WHO). 1998. Environmental Health Criteria Series (EHCS). No. 205. Polybrominated dibenzo-p-dioxins and dibenzofurans. 1998.Geneva, Switzerland.