Persistent organic pollutants and their accumulation in the biosphere. The manufacture and use, since 1940, of a series of pesticides and industrial organic products with high levels of chlorination has led to the bio-accumulation in the biosphere of these non-degradable, fat-soluble and toxic compounds. Due to their semi-volatility they spread throughout all ecosystems, principally those located in cold places. These persistent organic compounds bio-accumulate in the food chain and animals, particularly the main predators, which suffer their harmful effects. Humans are included in this group since these compounds are found in all individuals at low concentrations, e.g. micrograms per litre in blood. Thus, the scientific community must identify the problems derived from long term exposure to these compounds in humans, especially in some individuals over 50 years of age or even at all development stages.
En el planeta existeixen compostos orgànics i inorgànics. Aquests darrers són formats per molècules relativament senzilles i, encara que es poden transformar les unes en les altres, els seus elements constituents no desapareixen mai. En canvi les molècules orgàniques, un cop alliberades al medi ambient, acaben essent oxidades a CO2 i aigua. Només en els casos de molècules dipositades en ambients mancats d’oxigen se’n preserva una part important, per exemple en la formació de petroli o carbó.
Malgrat això, en els anys quaranta es començaren a utilitzar una sèrie de compostos d’alta estabilitat que no es degradaven i, un cop introduïts en el medi ambient, han donat lloc als contaminants orgànics persistents. Aquests compostos deuen gran part de la seva estabilitat química al fet de tenir àtoms de clor com a substituents, que tenen un gran volum i blinden la molècula contra un atac oxidant.
«…en els anys 40 es començaren a utilitzar una sèrie de compostos d’alta estabilitat que no es degradaven i, un cop introduïts en el medi ambient, han donat lloc als contaminants orgànics persistents»
Els compostos orgànics persistents són no degradables, liposolubles, semi-volàtils i tòxics. Per tant, es transporten per l’atmosfera, tendeixena bioacumular-se al llarg de la cadena tròfica i produeixen efectes nocius fins i tot sobre organismes superiors que viuen en hàbitats llunyans a les zones de producció o ús.
La majoria d’aquests compostos foren sintetitzats per a ésser utilitzats com a pesticides. Aquest és el cas dels insecticides DDT, lindà (g-hexaclorociclohexà, g-HCH), aldrín, toxafens, clordà, mirex, dieldrina i endrina. L’hexaclorobenzè fou utilitzat com a fungicida i encara es produeix com a subproducte en la fabricació de molts dissolvents orgànics clorats. En canvi, els policlorobifenils (PCB) es fabricaren per a ésser utilitzats com a dielèctrics en transformadors, retardants de flama, olis d’alta estabilitat tèrmica, etc. Alguns d’aquests compostos se sintetitzaren com a productes purs però sovint la producció i utilització es féu en forma de barreges, per exemple els PCB, els hexaclorociclohexans i els toxafens. Així el nombre de compostos introduïts al medi ambient va ser superior. En altres casos, aquests compostos han donat lloc a transformacions en altres productes, per exemple DDT en DDE, i això també augmentà el nombre total de contaminants orgànics persistents en els ecosistemes.
També s’han d’esmentar les dioxines i els dibenzofurans. Aquests compostos no es fabriquen expressament sinó que es generen a partir d’altres processos, per exemple la combustió de materials orgànics que tinguin àtoms de clor (qualsevol barreja de materials en té en petites quantitats) o també de processos industrials com certs tipus de blanqueig de pasta de paper.
Un altre grup és el constituït pels hidrocarburs aromàtics policíclics (HAP). Aquests no tenen àtoms de clor sinó que són formats per anells aromàtics (benzènics) fusionats. L’alta estabilitat química que es guanya com a resultat d’aquesta fusió també els dóna propietats de contaminants orgànics persistents. Aquests compostos es produeixen majoritàriament en els processos de combustió (cotxes, centrals tèrmiques, incendis forestals, etc.) i també n’hi ha en el petroli. Per tant, els HAP, a diferència dels compostos organoclorats persistents, han estat sempre a la natura, ja que sempre hi ha hagut incendis i processos naturals que els produïen en petita proporció. Malgrat això, com a conseqüència de l’ús extensiu de combustibles fòssils per a produir energia engegat a mitjan segle XIX, el nivell d’aquests compostos en els ecosistemes ha augmentat uns quants ordres de magnitud (Fernández i altres, 2000).
Una part molt important dels compostos orgànics persistents se sintetitzaren per a ésser utilitzats com a plaguicides. Sota la iniciativa del Programa de les Nacions Unides per al Medi Ambient es negocia un conveni, no lliure de polèmica, per l’eliminacio d’aquests contaminants. Aquesta polèmica té a veure amb la prohibició total de l’ús del DDT. Anualment es produeixen entre 300 i 500 milions de casos de malària, sobretot en països en vies de desenvolupament, i aquesta malaltia produeix entre 1 i 3 milions de morts, molts dels quals nens. Molts metges pensen que el DDT és l’arma més efectiva per al control de la malària i que, per tant, la seva eliminació seria un desastre per a aquests països. Imatges cortesia USDA
Els compostos orgànics persistents són, a més a més, liposolubles, semivolàtils i tòxics. Per tant, es transporten per l’atmosfera, tendeixen a bioacumular-se al llarg de la cadena tròfica i produeixen efectes nocius fins i tot sobre organismes superiors que viuen en hàbitats llunyans a les zones de producció o ús.
Per aquesta raó, l’ús de la majoria d’aquests compostos és avui dia prohibit. Els països de la Unió Europea firmaren el conveni d’Estocolm (22-23 de maig del 2001) pel qual es comprometen a reduir o eliminar les emissions dels compostos orgànics persistents clorats, eliminar-ne l’ús en la majoria dels casos, investigar sobre la seva incidència en el medi ambient i la salut humana i altres mesures. És a dir, que en menys de seixanta anys després de l’inici del seu desenvolupament s’han hagut de prendre mesures totalment restrictives per a eliminar-los.
No obstant això, ens equivocaríem si pensem que aquests compostos són el resultat de les idees malèvoles d’alguna ment perversa. Cal recordar que a l’inventor del DDT li donaren el premi Nobel. Aquest compost ha estat un dels insecticides més eficaços preparat per l’home. No hi ha dubte que ha salvat milions de vides perquè ha estat un agent essencial per a eliminar el mosquit Anopheles, el transmissor del paludisme (també conegut amb el nom de malària). A més a més, el DDT també ha estat eficaç en la salvació de molts d’espais naturals, especialment les zones humides. Aquestes zones eren conegudes com a llocs on el paludisme era endèmic. Per tant, les mesures higièniques aplicades durant els segles XVIII, XIX i primers anys del XX consistien a assecar-les. Evidentment, carregar-se l’ecosistema solucionava el perill per a la població autòctona que hi vivia devora però aquesta mesura era aniquiladora i irreversible. Aquestes condicions de vida dura canviaren quan el DDT permeté eliminar el paludisme. Si avui podem apreciar la gran vàlua de l’Albufera de València, el Delta de l’Ebre o el Parc de Doñana, per esmentar alguns exemples, és perquè ja no representen cap perill per a l’home, i el DDT hi tingué un paper fonamental.
En tot cas, el DDT, a causa a la seva gran estabilitat i de les propietats característiques abans esmentades, s’ha estès per tot el planeta i ha entrat a les cadenes tròfiques, tot acumulant-se en la majoria d’organismes superiors. Els seus efectes encara estan per determinar en molts aspectes. L’any 1962, Rachel Carson escrigué un llibre, Silent Spring, que al·ludia als grans problemes que originava el DDT per als ocells. En molts casos s’havia vist que aquells que vivien exposats a DDT ponien els ous amb closques molt més primes i per tant les postes es perdien amb més facilitat. L’àguila calba americana (l’àguila de l’escut dels EUA) va estar a punt d’extingir-se per aquesta causa. Doncs la Rachel Carson deia en el seu llibre que arribarà un dia en què, quan sigui primavera, hi haurà el silenci, perquè la desaparició de tots els ocells farà que la primavera sigui muda. Aquest llibre remogué moltes consciències i esdevingué una de les pedres fonamentals en el desenvolupament del moviment ecologista. De fet el DDT es prohibí en la majoria de països occidentals l’any 1972. I a poc a poc el seu ús s’ha anat restringint. Entre els factors determinants de la prohibició va influir la constatació que en mamífers de zones remotes on no s’havia utilitzat mai, per exemple balenes i óssos de zones àrtiques, es trobaren quantitats importants d’aquest compost.
El procés d’acumulació per efecte de condensació dels compostos orgànics persistents està basat en un procés d’evaporació (dilució) i posterior condensació (concentració) que no afecta solament aquestes zones llunyanes a latituds molt al nord sinó també les zones d’alta muntanya.
Altres contaminants orgànics persistents han donat lloc a algunes de les pitjors intoxicacions conegudes a nivell humà. Aquest és el cas del Kurdistan turc devers l’any 1957, on, a causa d’uns episodis de fam, diversos països europeus hi enviaren gra de blat per a sembrar. Aquest gra estava tractat amb hexaclorobenzè per preservar-lo dels atacs dels fongs. No obstant això, la gent d’aquell país féu pa directament amb el gra rebut i, com a conseqüència, es produïren molts episodis de malformacions congènites, alta mortalitat en nadons i s’observà el desenvolupament d’una malaltia del fetge, la porfíria cutània tardana, que fins aleshores es pensava que únicament es devia a aspectes hereditaris. Aquest episodi mostrà que aquesta malaltia també es podia produir per exposició a contaminants, i en medicina es definí una nova malaltia, la porfíria túrcica, com una forma de porfíria cutània tardana deguda a la intoxicació per hexaclorobenzè. L’ús de l’hexaclorobenzè com a fungicida és prohibit en l’actualitat. L’episodi del Kurdistan turc tingué molt a veure amb la presa d’aquesta decisió.
La comunitat científica té en l’actualitat dos reptes principals en relació a aquests compostos. Esbrinar quin és el seu impacte sobre els ecosistemes de tot el planeta i quina la seva importància sobre la salut humana.
Com hem indicat anteriorment, les seves propietats específiques fan que es distribueixin per tot el planeta però és molt important saber per quins mecanismes, quins processos i on queden acumulats. Hem de pensar que parlem de compostos que un cop fabricats no es destrueixen de manera significativa. Això vol dir que hem posat a la natura uns compostos que per bé o per mal hi seran molt de temps. Queden atrapats majoritàriament prop del lloc on es produïren o utilitzaren? S’acumulen en zones llunyanes? S’acumulen a l’atmosfera, al mar, als continents? Com es transmeten dins de la cadena tròfica? Quins efectes nocius produeixen en els organismes. Aquestes preguntes són importants i encara estan pendents de resoldre en la gran majoria dels casos. No obstant això, les darreres investigacions ja han permès definir algunes parts del problema.
A finals de la primavera del 1999 Bèlgica patí una greu crisi de salut pública. El gener d’aquell any, es mesclaren olis usats que contenien policlorobifenils i furans amb greixos i olis destinats a la fabricació de pinso. Amb aquest pinso s’alimentaren pollastres, porcs i vaques, i aquests contaminants s’acumularen en el seu greix. A començaments del mes de febrer els pollastres començaren a morir-se i la producció d’ous davallà a les granges. A mitjan mes de març, el ministeri d’Agricultura belga trobà nivells d’aquests contaminants centenars de vegades superiors als límits legals en el greix del pollastre i els ous. Les autoritats esperaren un mes abans d’informar-ne l’opinió pública i als països veïns. A finals del mes de maig es retiraren del mercat pollastres, ous i productes que els continguessin (maionesa, pastissos, galetes, …), i els grangers sacrificaren qualsevol animal sospitós d’estar contaminat. Diferents països prohibiren la importació de productes animals belgues. Imatges cortesia USDA
Per exemple, la quantitat global de PCB produïda ha estat d’1,3 milions de tones, un 97% d’aquesta quantitat a l’hemisferi nord. La major part d’aquests compostos han quedat retinguts en els sòls de les zones on s’utilitzaren o es produïren, és a dir, en zones temperades. Malgrat això, una part d’aquests ha passat a l’atmosfera i s’ha acumulat en zones fredes. Com s’ha esmentat anteriorment, en les zones àrtiques hi ha una acumulació d’aquests compostos tal com correspon al fet que són les zones més fredes del planeta. Darrerament s’ha vist, emperò, que aquest procés d’acumulació per efecte de condensació no solament afecta aquestes zones llunyanes sinó també les zones d’alta muntanya (Grimalt i altres, 2001). És a dir, que els europeus hem exportat una part de la nostra contaminació enfora però també l’hem transferida a les zones més ben preservades del nostre espai continental.
Aquest procés de transferència depenent de la temperatura té conseqüències ambientals importants. En l’esquema mental típic de la nostra civilització normalment pensem que tot procés d’abocament a zones llunyanes comporta paral·lelament un fenomen de dilució que disminueix els efectes. En aquest cas, el que s’observa és una transferència neta de contaminants a ecosistemes de zones llunyanes produït per un procés d’evaporació (dilució) i posterior condensació (concentració). Per tant, l’efecte dels contaminants orgànics persistents sobre els ecosistemes no es dilueix, sinó que passa d’un lloc a altre.
La segona part del problema comporta el risc sobre la salut humana. En la població habitualment es troben nivells en sang de 10 mg/l de DDE, de 1 mg/l d’HCB i de 5 mg/l de b-HCH. Aquests nivells són típics de la població general no contaminada per alguna causa específica. També es troben concentracions semblants en llet materna. És obvi que excepte en casos d’intoxicació aguda com l’anteriorment esmentat per hexaclorobenzè al Kurdistan turc, l’exposició a concentracions traça d’aquests compostos organoclorats persistents no ha comportat malalties en un nombre elevat de la població. “La toxicitat és la dosi”, diu un principi conegut de la toxicologia. Malgrat això, aquest concepte no té en compte el factor temps. La pregunta que sorgeix davant aquestes concentracions en humans és: té alguns riscos l’exposició a aquests compostos durant períodes de més de quaranta anys? Aquesta pregunta és especialment rellevant per a la població més jove, que hi ha estat exposada durant tota la vida i en totes les seves etapes de desenvolupament. Avui per avui encara no es pot contestar aquesta pregunta.
«Té alguns riscos l’exposició a aquests compostos durant períodes de més de 40 anys? Aquesta pregunta és especialment rellevant per a la població més jove, en què l’exposició ha afectat totes les seves etapes de desenvolupament»
Pel que fa a l’exposició de població general, s’han trobat estudis que mostren que hi ha una relació entre la incidència del càncer de tiroides i de teixits conjuntius davant l’exposició a hexaclorobenzè (Grimalt et al., 1994). D’altra banda, també s’ha trobat una relació entre la mutació d’un oncogen, el k-ras, en malalts de càncer de pàncrees exocrí i una major concentració de DDT, DDE i alguns congèneres dels PCB en humans (Porta et al., 1999). Aquests dos exemples il·lustren el tipus de recerca que cal fer per avançar en l’aclariment d’aquest problema.
La introducció dels compostos orgànics persistents en el medi ambient i en els humans constitueix una part fonamental del canvi ambiental a causa de l’acció humana que caracteritza l’inici del segle XXI en la història del nostre planeta. Aclarir quins seran els seus efectes és un repte molt important per a esbrinar el nostre futur.
Bibliografia
Allen-Gill, S. M., Landers, D. H., Wade, T. L., Sericano, J. L. i Curtis, 1997. «Organochlorine Pesticides and Polychlorinated Biphenyls (PCBs) in Sediments and Biota from Four US Arctic Lakes». Arch. Environ. Contam. Toxicol. 33: 378-387.
Carson, R., 1962. Silent Spring. Houghton Mifflin. Boston.
Fernández, P., Vilanova, R. M., Martínez, C., Appleby, P. i J. O. Grimalt, 2002. «The historical record of atmospheric pyrolytic pollution over Europe registered in the sedimentary PAH from remote mountain lakes». Environ. Sci. Technol. 34: 1.906-1.913.
Grimalt, J. O., Sunyer, J., Moreno, V., Amaral, O.C., Sla, M., Rosell, A., Aantó, J. M. i J. Albaigés, 1994. «Risk excess of soft-tissue sarcoma and thyroid cancer in a community exposed to airborne organochlorinated compound mixtures with a high hexachlorobenzene content». Int. J. Cancer. 56: 200-203.
Grimalt, J. O., Fernández, P., Berdie, L., Vilanova, R. M., Catalan, J., Psenner, R., Hofer, R., Appleby, P. G., Rosseland, B. O., Lien, L., Massabuau, J. C. i R. W. Battarbee, 2001. «Selective trapping of organochlorine compounds in mountain lakes of temperate areas». Environ. Sci. Technol. 35: 2.690-2.697.
Porta, M., Malats, N., Jariod, M., Grimalt, J. O., Rifa, J., Carrato, A., Guarner, L., Salas, A., Santiago-Silva, M., Corominas, J. M., Andreu, M. i F. X. Real, 1999. «Serum levels of organochlorine compounds and k-ras mutations in exocrine pancreatic cancer». The Lancet. 354:2.125-2.129.
