¿Qué es la contaminación química?
La contaminación química es la introducción en el ambiente de sustancias químicas que alteran su calidad, causando un efecto negativo. Este agente contaminante puede ser tóxico por sí mismo o reaccionar con otras sustancias del medio y alterar sus propiedades.
Los contaminantes químicos pueden ser sólidos, líquidos o gaseosos, y su origen orgánico o inorgánico. Esta contaminación puede ocurrir por sustancias químicas de origen natural o artificial. El interés principal al abordar la contaminación química del ambiente se relaciona con el aporte antropogénico de sustancias químicas al medio.
Las fuentes de contaminación química son diversas, incluyendo actividades domésticas, comerciales, de transporte, industriales, mineras y agrícolas.
Se considera que la contaminación química es una de las más graves amenazas a la vida sobre el planeta. Muchos de los contaminantes químicos son tóxicos para la vida silvestre y el ser humano, y otros alteran las propiedades del agua, del aire y de los suelos.
Algunos procesos desencadenados por la contaminación química son muy graves, como el calentamiento global. Otro grave problema es la liberación al ambiente de metales pesados.
Existen muchos ejemplos de contaminación química, como los tramos sin vida acuática del río Bogotá (Colombia) o la Zona Muerta del Golfo de México.
En cuanto a efectos sobre grupos particulares de organismos, está el caso del declive de las poblaciones de anfibios. Otro ejemplo es el efecto sobre la calidad de los alimentos y la salud pública.
Uno ejemplo muy conocido es la contaminación del pescado y los mariscos en la bahía de Minamata, Japón, por vertidos mercuriales. Esto causó una manifestación epidémica de un síndrome neurológico infantil (la enfermedad de Minamata) y graves afecciones en adultos.
Las soluciones a la contaminación química pasan por la prevención y la restauración o remediación. La prevención requiere implementar un nuevo modelo de desarrollo económico y social ecológicamente amigable.
Para esto es necesario controlar los desechos químicos en todas sus formas (desechos sólidos, emisiones de gases y efluentes urbanos e industriales).
Para remediar la contaminación química se emplean diversas alternativas tecnológicas, dependiendo de la naturaleza del contaminante y del medio. Se aplica la remediación física retirando o bloqueando los contaminantes, o la química para neutralizarlos o degradarlos.
Características de la contaminación química
– Sustancias químicas. La contaminación química abarca un amplio espectro de sustancias químicas, incluyendo productos químicos industriales, pesticidas, metales pesados, compuestos orgánicos volátiles, hidrocarburos, etc.
– Persistencia. Muchas de estas sustancias pueden permanecer en el medio ambiente durante largo tiempo, lo que incrementa su capacidad de generar daño. Es el caso de compuestos orgánicos persistentes, como los bifenilos policlorados (PCB) y los pesticidas organoclorados.
– Origen. Es diverso, las sustancias contaminantes pueden provenir de diversas fuentes, como industrias, actividades agrícolas, residuos urbanos, vertidos industriales, accidentes químicos, etc.
– Toxicidad. Muchas sustancias químicas son tóxicas para los seres vivos, incluso en concentraciones bajas. Estos compuestos pueden causar una variedad de efectos adversos, desde irritación cutánea, enfermedades graves y la muerte.
– Bioacumulativa. Algunas sustancias químicas se acumulan en los tejidos de los organismos, en toda la cadena trófica, aumentando su concentración a medida que avanzan en la cadena alimentaria. Esto puede tener efectos nocivos en la salud de los organismos y en los ecosistemas.
– Efecto en la salud humana. La exposición a estas sustancias puede tener efectos adversos en la salud humana, incluyendo problemas respiratorios, cáncer, trastornos neurológicos, problemas reproductivos, etc.
– Efecto en el medio ambiente. Asimismo, puede causar daños significativos en los ecosistemas, incluyendo pérdida de biodiversidad, degradación del suelo y del agua, acidificación de cuerpos de agua, etc.
Causas de la contaminación química
- Urbanas
- Efluentes. Las ciudades modernas emplean infinidad de productos químicos en hogares y en sitios de trabajo. La mayor parte de ellos terminan como desechos en los sistemas de desagüe o derivando a la atmósfera. Cada hogar en la ciudad incorpora a las aguas servidas detergentes, aceites, grasas, desinfectantes y restos orgánicos (incluidos desechos de alimentos y excretas humanas). En las áreas laborales se generan cartuchos descartables de impresoras, papelería y otros elementos que aportan sustancias químicas al ambiente.
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- Desechos sólidos. En los centros urbanos se generan enormes cantidades de basura, especialmente en las grandes ciudades superpobladas. Si estos desechos no son adecuadamente manejados, pueden incorporar sustancias químicas contaminantes al ambiente.
- Transporte
- Tráfico urbano e interurbano. Los vehículos a motor expulsan al ambiente gases, restos de combustibles, aceites y grasas. Estos generan enormes cantidades de dióxido (CO2) y monóxido (CO) de carbono, óxidos de nitrógeno, dióxido de azufre, plomo y otros elementos. El monóxido de carbón es un gas sumamente tóxico hasta en cantidades pequeñas, y en proporciones bajas es oxidado en el ambiente para formar CO2.
- Transporte acuático. El transporte de carga y las flotas de pesca contaminan las aguas con restos de combustibles, aceites y desechos orgánicos. Un caso relevante es el transporte de petróleo, ya que periódicamente ocurren derrames accidentales.
- Industriales
- Metalúrgica. Emplea grandes cantidades de energía en sus hornos de fundición, liberando gases de efecto invernadero. Adicionalmente, los desechos de producción aportan metales pesados en sus efluentes.
- Textil. Es una de las industrias más contaminantes porque emplea diversos químicos en sus procesos, y genera una gran cantidad de vertidos. Productos como las anilinas cloradas, el ácido perfluorooctanoico y cloronitrobenceno, se han detectado en vertidos de la industria textil china. Estas sustancias tienen un impacto negativo en la vida acuática y algunas son carcinogénicas.
- Papelera. Los procesos de blanqueamiento del papel emplean cloro y producen dioxinas, mercurio y otros contaminantes.
- Termoeléctrica. La mayor contaminación del aire por CO2 proviene de la quema de carbón en la industria termoeléctrica. Este proceso es una de las mayores fuentes de mercurio ambiental y de metales pesados en general.
- Farmacéutica. En tiempos recientes se han detectado nuevas sustancias contaminantes en el ambiente, los contaminantes emergentes. Entre estos se encuentran los fármacos, tanto de uso humano como los empleados en sanidad animal. Estos productos llegan al ambiente como residuos de la industria farmacéutica, residuos médicos o productos de vida útil caducada.
- Petróleo y derivados
- Producción de petróleo. La producción convencional de petróleo genera lodos de perforación o extracción, cargados de contaminantes químicos. Los principales son hidrocarburos y metales pesados. Técnicas modernas utilizadas para la extracción de gas y petróleo residual, como el fracking o fractura hidráulica, son especialmente contaminantes. Las 600 sustancias químicas distintas empleadas para disolver la roca y facilitar la extracción contaminan suelos y aguas.
- Refinación y derivados. La refinación del petróleo produce contaminación química en forma de residuos en todo el proceso, especialmente por hidrocarburos y metales pesados. Posteriormente, los productos generados también contaminan el ambiente.
- Minería
- Del oro. En las minas de oro a cielo abierto se emplea arsénico acompañado de procesos de fractura hidráulica para separar el oro de la roca. Esto incorpora al suelo y al agua tanto el arsénico como otros metales pesados que se desprenden de la roca fragmentada.
- Agricultura y cría
- Agricultura intensiva. La agricultura moderna emplea grandes cantidades de productos químicos, como fertilizantes y pesticidas. Más del 40% del fertilizante aplicado no lo aprovechan las plantas y es lixiviado a las fuentes de agua. Los fertilizantes aportan nitritos, nitratos y metales pesados, como cadmio, en el caso de fertilizantes orgánicos fosfatados. En cuanto a los pesticidas, la agricultura emplea una diversidad de sustancias químicas contaminantes, como herbicidas, insecticidas, acaricidas y fungicidas.
- Cría. Los sistemas intensivos de producción animal aportan desechos orgánicos, que incluyen excretas y restos de animales. Uno de los sistemas más contaminantes en este sentido es la producción porcina.
Principales contaminantes químicos
- Gases industriales y de combustión
- Dióxido de carbono (CO2). Se genera como subproducto de la combustión de materia orgánica o de combustibles fósiles, así como en el proceso de respiración aeróbica. Tanto en la respiración como en la combustión, el carbono reacciona con el oxígeno y se libera en forma de gas. Si bien no es un gas tóxico, en grandes cantidades tiene efectos negativos en la atmósfera. Al llegar a la estratosfera destruye la capa de ozono (O3) responsable de filtrar la radiación ultravioleta, contribuyendo al calentamiento global. También es sometido a reacciones fotoquímicas generando ácido carbónico (H2CO3) que precipita con el agua en forma de lluvia ácida.
- Dióxido de nitrógeno (NO2) y óxido nitroso (NO). Los óxidos de nitrógeno (NOx) se producen tanto de fuentes naturales (erupciones volcánicas) como antrópicas. Entre estas últimas están la quema de combustibles fósiles y la quema de residuos sólidos. Una vez en la troposfera, los óxidos de nitrógeno reaccionan con el vapor de agua, radicales OH y el ozono troposférico (O3) para producir ácido nítrico (HNO3). Este ácido precipita posteriormente con el agua de lluvia formando lo que se denomina lluvia ácida.
- Dióxido de azufre (SO2). La principal fuente antrópica de dióxido de azufre es la quema de carbón, especialmente en las centrales termoeléctricas. El SO2 también forma parte de reacciones fotoquímicas en la troposfera. Esta sustancia puede reaccionar con radicales OH, HO2, CH3O2, agua, ozono, agua oxigenada (H2O2) y óxidos metálicos. El resultado es la formación de ácido sulfúrico (H2SO4), que forma parte de la lluvia ácida al precipitar junto con la lluvia. En cuanto a su impacto en la salud pública, el SO2 afecta fundamentalmente el sistema respiratorio.
- Metales pesados
- Plomo. Se emplea en la elaboración de tuberías, baterías, cristal, como barrera anti-radiación y muchos otros usos. Hasta 1985 era un componente antidetonante de la gasolina, a fin de incrementar su octanaje (tetraetilo de plomo). Igualmente, era un ingrediente en pinturas, por lo que los edificios antiguos y sus escombros son fuente de contaminación por plomo. Además, el plomo como contaminante del suelo es absorbido por los cultivos y de ahí pasa por ingestión al ser humano. Las partículas contaminantes del aire pueden ser inhaladas y causar saturnismo en humanos. En niños, provoca retrasos en el desarrollo, y en adultos, problemas neurológicos.
- Mercurio. Está presente en muchos compuestos de uso frecuente, como fungicidas y pinturas. Sin embargo, la mayor fuente de producción de mercurio ambiental es la quema del carbón como combustible. Igualmente, se emplea en la minería en la extracción de algunos metales, como el oro. Es un compuesto bioacumulable sumamente tóxico, que puede afectar el sistema nerviosos y endocrino.
- Cadmio. Este compuesto no está en forma libre en la naturaleza, pero el ser humano lo libera en la fundición de metales (cobre, zinc). Se emite también al ambiente a partir de combustibles fósiles (carbón, derivados de petróleo). Igualmente se emplea en la fabricación de baterías y plásticos PV y en fertilizantes fosfatados. El cadmio contamina el suelo y el agua, y es absorbido y acumulado por las plantas cultivadas. Por ejemplo, los suelos contaminados con cadmio contaminan el cacao que pasa luego al chocolate.
- Arsénico. La contaminación de suelos y aguas por arsénico puede tener origen en fuentes naturales o artificiales. Entre estas últimas están la minería, los fármacos, lacas y barnices, cerámicas y otros productos. El arsénico es un compuesto bioacumulable sumamente tóxico que causa problemas nerviosos, afecciones renales e incluso la muerte.
- Pesticidas
- Herbicidas. Por ejemplo, en el algodón (Gossypium barbadense) se aplican numerosos vuelos de avioneta asperjando distintos productos, tanto herbicidas como insecticidas. En este cultivo se emplea el 10% de los pesticidas producidos a nivel mundial.
- Insecticidas. Los insecticidas son poco selectivos respecto al tipo de insecto que afectan, por lo que causan serios daños a la biodiversidad de las áreas cercanas a los cultivos. De hecho, uno de los graves problemas contemporáneos es la reducción de las poblaciones de abejas (polinizadores) y otros himenópteros por la acción de los agroquímicos.
- Detergentes y surfactantes. Estos productos se sintetizan para eliminar grasas y otros compuestos que ensucian la ropa, enseres de cocina, pisos o cualquier objeto que requiera limpieza. Se emplean bajo distintas presentaciones y modalidades, tanto en hogares como sitios de trabajo. Están diseñados para romper la tensión superficial y los enlaces químicos de distintas sustancias. Una vez cumplen su finalidad, terminan en el desagüe y si los efluentes no se tratan adecuadamente, van a fuentes de agua.
- Impacto. Una vez en el medio natural, afectan las membranas biológicas, reduciendo las poblaciones de microorganismos acuáticos benéficos. Esto altera las cadenas tróficas, ya que estos microorganismos cumplen funciones de detritívoros y descomponedores. Igualmente, afectan a peces y anfibios causando muerte o deformaciones en alevines y renacuajos, y enfermedades cutáneas en adultos.
- Aceites y grasas. Se producen grasas de origen animal y sintético e igualmente aceites vegetales y sintetizados. Estos productos se emplean para diversos fines, como cocinar y uso medicinal hasta la lubricación de maquinarias. Forman una capa continua superficial que dificulta el intercambio gaseoso y afecta la oxigenación del agua. Además, al impregnar las plumas de las aves anula su efecto de aislante térmico y provoca la muerte.
- Dioxinas. Se producen en diversos procesos, especialmente donde está involucrada la combustión con intervención del cloro. La combustión de derivados de petróleo es otra fuente importante de dioxinas, especialmente la quema de desechos plásticos en vertederos.
Consecuencias de la contaminación química
- Alteraciones atmosféricas
- Calentamiento global. Gases como CO2, Nox, SO2, metano y otros generados por actividades antrópicas producen efecto invernadero. En unos casos, destruyen la capa de ozono responsable de reducir la penetración de radiación ultravioleta. Adicionalmente, impiden la salida de la radiación calórica de onda larga hacia el espacio. El resultado es que la temperatura media del planeta ha aumentado progresivamente desde la revolución industrial.
- Lluvia ácida. Las precipitaciones ácidas son causadas por la incorporación al agua de lluvia de ácidos generados en la troposfera. Se trata de una precipitación con pH inferior a 5,6 que acidifica el suelo, afectando a la agricultura y los cuerpos de agua. En algunos casos, la acidificación del suelo libera aluminio, que se hace disponible a las plantas siendo tóxico. Este compuesto también es arrastrado a los cuerpos de agua y afecta a la fauna acuática.
- Degradación de ecosistemas y pérdida de biodiversidad
- Ecosistemas acuáticos. Ríos, lagos, mares y océanos cada vez están más afectados por la contaminación química. Los metales pesados, petróleo, plásticos liberando dioxinas, efluentes no tratados que arrastran sustancias orgánicas e inorgánicas contaminan las aguas. Los fertilizantes y plaguicidas generan procesos de eutrofización y producen zonas muertas.
- Ecosistemas terrestres. La contaminación química de los suelos y del agua afecta las plantas y a través de la cadena trófica se difunde a todo el ecosistema. Los insecticidas disminuyen las poblaciones naturales de insectos y la lluvia ácida afecta a grupos sensibles, como los anfibios.
- Bioacumulación. La bioacumulación se refiere a sustancias químicas solubles en compuestos orgánicos que se acumulan en los tejidos al ser consumidos por los animales. En una cadena trófica, esto implica un aumento exponencial de la concentración del tóxico. Por ejemplo, los insectos consumen hojas tratadas con herbicidas y acumulan la molécula en su organismo. Luego, las ranas consumen muchos insectos, acumulando una cantidad mayor del tóxico. Finalmente, un ave rapaz consume varias ranas, alcanzando una concentración aún mayor de la molécula tóxica. Algunas sustancias químicas susceptibles de bioacumulación son algunos herbicidas (DDT, Endrin, Paratión y otros), retardadores de llama (PBB, PBDE), mercurio y otros metales pesados.
- Reducción de la producción y calidad de los alimentos
- Producción de alimentos. Cuando los suelos están contaminados se reduce el rendimiento o se producen cultivos de mala calidad. Regar con agua contaminada es un grave riesgo para la salud al consumir estos vegetales. La industria pesquera y de otros productos marinos y fluviales se ve seriamente afectada por la contaminación química del agua. Las poblaciones de peces disminuyen, igual que las de crustáceos, bivalvos y moluscos.
- Contaminación alimentaria. La contaminación química de los alimentos puede originarse en campo, por mal manejo de agroquímicos o durante la preparación y manipulación de los alimentos. Los productos vegetales pueden contaminarse con metales pesados al absorberlos en suelos contaminados. Los animales de cría pueden contener en sus tejidos contaminantes químicos bioacumulables. Los alimentos de origen marino, como pescado y crustáceos, pueden estar contaminados con mercurio. Durante la preparación de los alimentos puede ocurrir contaminación química con productos de limpieza o por uso excesivo de preservativos. Se ha señalado que algunos envases plásticos pueden incorporar dioxinas a los líquidos que contienen.
- Disminución del agua potable. El agua potable es un recurso cada vez más escaso, por lo que su calidad debe garantizarse. La contaminación química afecta seriamente la calidad del agua, que puede volverse tóxica al ser humano, y la inutiliza para el consumo. Por otra parte, la purificación del agua a fin de extraer los contaminantes tóxicos es costosa.
- Problemas de salud pública. La mayoría de los contaminantes químicos causan problemas de salud al ser humano o a los animales domésticos. En algunos casos, como la ingesta de arsénico o mercurio, las consecuencias pueden ser mortales.
Ejemplos de contaminación química
- Zonas muertas de ríos y mares. Ríos como el Bogotá (Colombia) tienen extensos tramos donde no se detecta vida alguna. Esto es debido a la contaminación química por efluentes urbanos e industriales no tratados. Igual ocurre en una extensa zona del golfo de México, en la desembocadura del río Misisipi. En este caso, a consecuencia del aporte de toneladas de residuos de fertilizantes y pesticidas.
- Contaminación química y los anfibios. Desde hace varias décadas hay alertas sobre la disminución de las poblaciones de anfibios, especialmente sapos y ranas. Este fenómeno viene acompañado con la aparición de malformaciones congénitas en los animales. Entre las posibles causas de la afectación de los anfibios está la contaminación química de sus hábitats. Se calcula que alrededor del 17% de las especies de anfibios están amenazadas por contaminación química. Los anfibios son muy susceptibles a la presencia de contaminantes en el aire y en el agua, debido sobre todo a su respiración cutánea.
- La enfermedad de Minamata (Japón). Entre 1932 y 1968, la empresa Chisso estuvo produciendo acetaldehído y cloruro de vinilo empleando cloruro de mercurio como catalizador. Esta empresa vertía las aguas residuales al mar sin tratamiento adecuado. Los habitantes de la bahía de Minamata consumían el pescado contaminado de la zona y acumularon mercurio en su organismo. En los años 50 del siglo XX se detectó un síndrome neurológico infantil en la comunidad costera de Minamata. Las investigaciones demostraron que la causa del padecimiento era la ingesta de pescado y mariscos contaminados con mercurio. El mercurio afectó a las madres en gestación, produciendo en los niños un cuadro irreversible de alteraciones neurológicas. Para 2009 se habían identificado más de 10.000 casos y 2.271 víctimas. A partir de este caso surgió el Acuerdo de Minamata, un convenio internacional para prevenir la contaminación ambiental por mercurio.
- Otros casos de contaminación por mercurio. Han ocurrido otros casos epidémicos de contaminación por mercurio. En Japón (1965), por el vertido de desechos de otra empresa productora de acetaldehído al río Agano (690 víctimas). En Canadá (1862-1970), una fábrica de celulosa generó vertidos de mercurio y provocó intoxicación en un pueblo aborigen (Grassy Narrows). En Irak (1970), murieron cerca de 10.000 personas y otras sufrieron daños cerebrales por consumir trigo tratado con metilmercurio.
Soluciones a la contaminación química
- Prevención. Prevenir la emisión al ambiente de contaminantes químicos es la primera medida para solucionar la contaminación química. Esto implica un programa complejo de medidas que incluyen aspectos educativos, jurídicos y técnicos.
- Conciencia y leyes. Es necesario generar conciencia respecto a la contaminación química, sus causas, consecuencias y soluciones. Por otra parte, se requiere un ordenamiento jurídico adecuado que restrinja y sancione la emisión de contaminantes.
- Elementos técnicos. Es necesario generar un plan de manejo de desechos que parta del principio de reducir, reutilizar y reciclar. Esto implica aumentar la eficiencia de los procesos industriales y un enfoque sostenible del desarrollo. Existen diversas alternativas tecnológicas para filtrar los gases que se emiten, procesar adecuadamente los efluentes y los desechos sólidos.
- Restauración. Una vez ocurrida la contaminación química es necesario recurrir a medidas de restauración o remediación. Las tecnologías a utilizar dependerán de la naturaleza de la contaminación química y del medio contaminado.
- Contaminación del aire. No existen medidas de remediación efectivas para el aire contaminado, salvo en áreas confinadas. En este caso, solo es posible eliminar los focos contaminantes y permitir que el ecosistema mismo se regule.
- Contaminación del agua. Se puede depurar el agua contaminada mediante plantas de tratamiento, y actualmente se aplican nanotecnologías (nanoburbujas) para la descontaminación de aguas.
- Contaminación del suelo. Los suelos también pueden someterse a procesos de restauración física y química. Estos se pueden aplicar en el propio sitio o trasladando la masa de suelo a un lugar acondicionado para ello.
Referencias
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- ELIKA. Tipos de contaminación alimentaria. Fundación Vasca para la Seguridad Alimentaria.
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- Travis, C.C., Hester, S.T. Global chemical pollution. Environmental Science & Technology.