Módulo IV – Estudio de sustancias tóxicas

Notas para la instrucción

I. Introducción – Estudio de sustancias tóxicas (1)

• Contaminantes del aire exterior

  • Si bien este módulo aborda sustancias específicas, esta sección es flexible y permite incluir o sustituir otras sustancias químicas, según el interés y la preocupación de una comunidad específica. Por esa razón, esta sección debe ser presentada por un profesional de salud ambiental (toxicólogo, científico de salud ambiental o educador en materia de salud). Asimismo, se hace hincapié en una o dos sustancias tóxicas. El instructor deberá realizar investigaciones adicionales para la presentación de este módulo en particular.

• La EPA ha concentrado su atención en los siguientes contaminantes del aire exterior debido a que la exposición a los mismos representa un riesgo para la salud (1): monóxido de carbono, óxidos de azufre, ozono, óxidos de nitrógeno y materiales particulados. Otras sustancias químicas que no se enumeran aquí también pueden ser tóxicas; no obstante, se destacan las sustancias químicas mencionadas anteriormente porque son producidas en mayores cantidades y tienen mayor probabilidad de causar efectos tóxicos.Los niveles de contaminantes atmosféricos son diferentes en distintos momentos del día y generalmente son más altos alrededor del mediodía y disminuyen durante la noche. Una fuga accidental de una sustancia química podría también aumentar esos niveles.
  • El monóxido de carbono (CO) es un gas incoloro, inodoro e insípido producido por la combustión de carbono o de materiales que contienen carbono. Es más liviano que el aire y es poco soluble en agua. Algunas fuentes comunes de exposición al monóxido de carbono son los gases de los tubos de escape de los automóviles y las estufas de carbón, queroseno o gas que están defectuosas o tienen mala ventilación. Otras fuentes son también las fundiciones, los hornos de coque y las refinerías, así como el consumo de productos del tabaco (2,11). El monóxido de carbono disminuye la cantidad de oxígeno disponible para las células, lo cual dificulta la función celular.La exposición a corto plazo (aguda) a ciertos niveles de CO podría producir dolores de cabeza leves y dificultad para respirar. La exposición durante períodos más prolongados (crónicos) produce dolores de cabeza, náuseas, irritabilidad, aumento del ritmo respiratorio, dolor en el pecho, alteración del juicio y desvanecimientos.
  • Los óxidos de azufre son una fuente importante de contaminantes atmosféricos. Son producidos por los gases de los tubos de escape de los automóviles, las refinerías de petróleo, los procesos de fabricación del papel y las industrias químicas. El dióxido de azufre (SO₂) y el anhídrido sulfúrico (SO₃) son dos tipos de óxidos de azufre. El dióxido de azufre es el contaminante atmosférico que causa mayor preocupación. Se trata de un gas incoloro irritante, con sabor amargo, que se disuelve en el agua para formar el ácido sulfuroso. Bajo presión es un líquido y no entra en combustión. Afecta los ojos y la piel así como las vías respiratorias superiores y penetra los pulmones durante la respiración por la boca a diferencia que cuando se respira por la nariz. El dióxido de azufre atmosférico es producido principalmente por actividades relacionadas con la combustión de carbón o aceite en plantas eléctricas o en fundidoras de cobre (12). Las personas afectadas con mayor frecuencia por la exposición son los trabajadores de las plantas en las cuales el dióxido de azufre se produce como derivado, como en la industria de la fundición del cobre (12). El dióxido de azufre se biotransforma (modifica) en el cuerpo en un producto de descomposición que se mide en sangre y orina. De esa manera se puede determinar la posibilidad de exposición (12).
  • El ozono (O₃) es un gas incoloro cuyo olor se detecta a niveles muy bajos. Se forma como resultado de la interacción entre compuestos orgánicos, como cetonas, aldehídos e hidrocarburos no saturados y óxidos de nitrógeno en presencia de la luz solar. También es formado por cualquier otra fuente de energía de gran capacidad, como rayos, equipos eléctricos de alto voltaje y dispositivos para la purificación del aire y el agua (1). El ozono es uno de los principales contaminantes atmosféricos presentes en las zonas altamente industrializadas y en las ciudades con un número alto de automóviles. Más de la mitad de los ingredientes necesarios para producir el ozono provienen de los gases de escape de los automóviles. La formación del ozono tiene lugar más frecuentemente temprano al mediodía y empieza a disminuir al finalizar la tarde y al llegar el anochecer.Los síntomas de la exposición a concentraciones bajas de ozono comprenden irritación de los ojos, la nariz, la garganta y los pulmones. Estos síntomas se observan al cabo de tan solo 10 a 30 minutos de exposición. A concentraciones más altas, se presentan problemas respiratorios y de tos. Las concentraciones aún más altas causan dolor en el pecho y neumonía. Los individuos que padecen enfermedades pulmonares, como asma y enfisema, son más sensibles a niveles más bajos de ozono.
  • Los óxidos de nitrógeno (NO_x) toman las siguientes formas: óxido nítrico (NO), el cual es un gas incoloro; dióxido de nitrógeno (NO₂), un gas marrón rojizo o naranja oscuro; trióxido de nitrógeno (N₂O₃), un gas incoloro; tetróxido de nitrógeno (N₂O₄), un gas incoloro; pentóxido de nitrógeno (N₂O₅) y óxido nitroso (N₂O), el cual es incoloro y suele conocerse como “gas hilarante”(1,2).Se calcula, según informes, que anualmente se producen aproximadamente 300.000 toneladas de NO_x a raíz de los procesos industriales y la combustión de combustibles fósiles (carbón, petróleo) añade 10 millones de toneladas a esa cifra (1). Los óxidos de nitrógeno se producen de muchas fuentes, como la combustión de combustibles en hornos y los motores de combustión interna, la detonación de explosivos, la soldadura y el humo del tabaco. Los gases de escape diesel pueden contener óxido nítrico, mientras que el humo del cigarrillo contiene también óxidos de nitrógeno. Las formas más comunes de óxidos de nitrógeno en la atmósfera son el óxido nítrico y el dióxido de nitrógeno. El dióxido de nitrógeno, el cual confiere el color marrón a la niebla tóxica o smog, se detecta a concentraciones bajas por su aroma o sabor. Los síntomas de la exposición son tos, dificultad para respirar, dolor en el pecho, acumulación de líquido en los pulmones, latidos irregulares del corazón e irritación ocular (2).En algunas personas, solo se presenta inicialmente dificultad para respirar y tos y luego los síntomas disminuyen. Es posible, que unas cuantas semanas después, las personas ingresen a una segunda etapa, caracterizada por fiebre, escalofríos y líquido en los pulmones. La muerte es posible en cualquiera de las dos etapas, según la gravedad de los efectos y la salud del individuo.
  • Los materiales particulados o partículas provienen de diversas fuentes como las emisiones de automotores, chimeneas o el polvo en presente en la atmósfera. Las partículas pueden ser lo suficientemente grandes como para verse a simple vista o pueden ser muy pequeñas. El tamaño es importante para determinar el efecto que tienen las partícula en el sistema respiratorio. Las partículas más pequeñas representan la amenaza más grande. Por ejemplo, las fibras de amianto producen cáncer; las partículas de sílice producen una enfermedad llamada silicosis y el polvo de carbón puede causar neumoconiosis. La composición de las partículas es también importante debido a que éstas suelen contener metales pesados, como plomo, cadmio, entre otros (1).

II. Metales pesados

Los metales pesados están presentes en todas partes de la naturaleza como componentes de la corteza de la tierra. Las plantas absorben y acumulan metales, los cuales pueden ser tóxicos. El desarrollo industrial ha causado que las personas estén expuestas a los metales pesados debido a la mayor producción de derivados como el cadmio, mercurio, cromo y zinc.

• Arsénico
  El arsénico, uno de los metales más tóxicos, es producido a una tasa de casi 60.000 toneladas por año. Se encuentra principalmente en una forma trivalente o pentavalente (2). La forma pentavalente no es tan tóxica como la forma trivalente, y no se tratará en mayor detalle aquí. La forma trivalente del arsénico es la más tóxica y se deposita primariamente en el sistema respiratorio. La excreción ocurre fundamentalmente a través de la orina, si bien también se realiza por la mudanza natural de la piel y la transpiración. En general, el agua potable posee una concentración muy pequeña de arsénico. El ársénico también está presente en cantidades muy bajas en productos como el vino y los mariscos. Esta es la razón por la que se debe tener en cuenta el régimen alimentario al determinar la exposición al arsénico. Las rutas primarias de exposición al arsénico son la ingestión y la inhalación. El arsénico tiende a acumularse en la piel, el cabello y las uñas. Se lo elimina principalmente a través de la orina, unos cuantos días después de la ingestión y ésto puede causar dolores estomacales. La exposición a esta sustancia se detecta principalmente a través de la medición del arsénico en la orina.La exposición aguda al arsénico puede causar muerte, fiebre, anorexia y agrandamiento del hígado (2). La exposición crónica produce el envenenamiento del sistema nervioso, daño hepático y enfermedad vascular periférica, lo cual podría causar gangrena en los miembros inferiores. Esta afección es conocida más frecuentemente como “enfermedad del pie negro” y fue un fenómeno que se manifestó en Taiwán a raíz de la contaminación con arsénico de los abastecimientos de agua potable. Además, la exposición crónica al arsénico produce cáncer de la piel y cáncer de pulmón. Se ha asociado también con leucemia, cánceres de riñón y de vejiga, dermatitis, hiperpigmentación y queratosis (o queratosis arsenical).Alrededor de 900.000 trabajadores en Estados Unidos podrían estar expuestos a gases y polvos de arsénico en el lugar de trabajo, como en el caso de las industrias de la fundición. Las fuentes principales de exposición ocupacional al arsénico en Estados Unidos son las industrias que producen pesticidas, herbicidas y otros productos agrícolas.
• Cadmio
  El cadmio es un derivado de la minería y de la fusión del plomo y el zinc.(2). No corroe y se utiliza principalmente para actividades de electroplastia. Se acumula y concentra en las plantas. También contamina las aguas utilizadas para el riego y se encuentra en fertilizantes. Los mariscos representan una fuente importante de cadmio en el régimen alimentario (100-1.000 microgramos por kilogramo [ g/kg]). Esta sustancia está presente también en el tabaco, cada cigarrillo contiene aproximadamente 1-2 g de cadmio. Un litro de leche materna tiene casi 1 g de cadmio. Es muy baja la cantidad de cadmio que se absorbe por la ruta de la ingestión y su absorción no es fácil.La toxicidad aguda a raíz de la exposición al cadmio se manifiesta principalmente a través de la ingestión de bebidas o de alimentos contaminados. Esto podría producir náuseas, vómitos y dolor abdominal. La toxicidad aguda a través de la inhalación produce neumonía química y líquidos en el pulmón. Otros síntomas son también la irritación de la nariz y la garganta, tos, mareos, debilidad, escalofríos, fiebre, dolor en el pecho y dificultad para respirar. La toxicidad aguda del cadmio por inhalación lleva a una afección conocida como fiebre del humo metálico. La toxicidad crónica se traduce en enfermedad pulmonar obstructiva crónica, enfisema y enfermedad renal. También produce efectos perjudiciales en el sistema cardiovascular y el esqueleto (1,2).
• Plomo
  El plomo se utiliza principalmente en la fabricación de baterías, plásticos, vajillas, vidrio cerámico y productos de pintura. Se trata del metal tóxico de uso más generalizado en la tierra y es la segunda sustancia más peligrosa encontrada en los sitios incluidos en la lista nacional de prioridades (NPL, por sus siglas en inglés). Los datos científicos vinculan la exposición al plomo con efectos perjudiciales para la salud debido a la exposición aguda y crónica.La ruta primaria de exposición al plomo es la ingestión. Esto podría ocurrir a través del consumo de partículas y restos de pintura a base de plomo (por ejemplo, el consumo de estos materiales debido al comportamiento pica), respiración de polvo contaminado, consumo de agua contaminada y absorción de plomo en el glaseado contaminado de la cerámica. Los niños son especialmente vulnerables. Aproximadamente el 35% de los niños de raza negra de Estados Unidos tienen niveles de plomo en sangre que son mayores a 10 g/L (13). Los niveles en sangre son sistemáticamente más altos para los niños de escasos recursos y de grupos minoritarios y para los residentes de zonas más urbanas. El cerebro del feto es especialmente sensible a los efectos tóxicos del plomo por la inmadurez de la barrera hematoencefálica en esta etapa del desarrollo.Los efectos tóxicos del plomo son la encefalopatía saturnina (enfermedad cerebral) en los niños, la cual se manifiesta con letargo, vómito, irritabilidad, pérdida del apetito y mareos (1,2). En los adultos, el plomo produce presión arterial alta, y efectos perjudiciales para la reproducción (disminución en el recuento y motilidad de los espermatozoides). Un síntoma clásico de la toxicidad del plomo son las líneas de Burton, que son decoloraciones de color violeta azulado en las encías (1,2). La medida primaria para el tratamiento de la toxicidad del plomo es a través de la terapia por quelación (tratamiento que utiliza la unión del plomo con otros metales para eliminarlo del cuerpo).
• Mercurio
  El mercurio es la tercera sustancia más tóxica en el medio ambiente (1,2). Aproximadamente la mitad de todo el mercurio se utiliza para producir lámparas de vapor, tubos fluorescentes, termómetros y productos eléctricos. Existe en diversas formas, las cuales afectan partes distintas del cuerpo. El mercurio orgánico afecta principalmente al cerebro. El metilmercurio es la forma más toxicológica del elemento y al acumularse en el sistema nervioso central (SNC) tiene efectos neurotóxicos en los adultos y toxicidad en los fetos de las madres expuestas durante el embarazo. El mercurio metálico se absorbe lentamente en el sistema gastrointestinal y no es tan tóxico como el metilmercurio (14). El mercurio inorgánico (sales de mercurio) afecta principalmente a los riñones. La exposición a las sales de mercurio da lugar a calambres abdominales y diarrea con sangre.La exposición crónica al mercurio puede causar temblores y alteraciones de la personalidad y la exposición al metilmercurio puede dañar de forma permanente el SNC. La exposición aguda al mercurio se evalúa con la medición del nivel de mercurio en la sangre. La exposición crónica se determina mejor con la medición de la cantidad de mercurio en la orina (1,2). La terapia por quelación suele utilizarse en la intoxicación aguda por mercurio.

III. Benceno

El benceno es un componente y un derivado de la gasolina. Su presencia es muy generalizada en el medio ambiente y es uno de los solventes más prevalentes. Además, se ha utilizado como solvente en caucho, tintas, adhesivos y líquidos para transformadores (1,2). El benceno se disuelve fácilmente en el torrente sanguíneo y se propaga rápidamente desde los pulmones a la sangre y se metaboliza en el hígado a compuestos que interactúan con el ADN celular. Asimismo, es soluble en lípidos y es absorbido fácilmente en la piel y las células que recubren el sistema digestivo.

La inhalación es la ruta de exposición predominante para los efectos tóxicos del benceno, especialmente en el lugar de trabajo. La exposición aguda al benceno puede afectar el SNC, lo cual lleva a la pérdida del conocimiento y la muerte. No existe un antídoto para la intoxicación aguda por benceno. La exposición crónica puede dañar la médula ósea y producir anemia. Los síntomas de la exposición crónica pueden incluir fatiga y anorexia. La leucemia es un desenlace clásico de la exposición crónica de bajo nivel con un período de latencia de aproximadamente 15 años.

IV. Bifenilos policlorados (PCB, por sus siglas en inglés)

Los PCB son otros de los contaminantes principales que son causa de preocupación entre las comunidades (13). Los PCB fueron utilizados en plastificantes, adhesivos y líquidos dieléctricos en condensadores. En los seres humanos se acumulan en el tejido graso y en la leche, la cual es una ruta principal de excreción (1,2). Los PCB causan cáncer de hígado en las ratas y los ratones y la EPA los considera como carcinógenos probables en las personas. Los PCB persisten en el medio ambiente y se bioacumulan de manera incrementada en la cadena alimenticia. Los pescados provenientes de aguas contaminadas son fuentes no ocupacionales de PCB. Por esta razón, las culturas en las que la pesca de subsistencia es una fuente primaria de alimentos se consideran poblaciones que son motivo de preocupación debido al consumo de pescado contaminado con PCB (14).

La exposición de alto nivel a los PCB causa una afección dermatológica clásica llamada cloracné. También pueden causar efectos fetotóxicos y del desarrollo en los seres humanos. Las exposiciones en el lugar de trabajo ocurren principalmente en la producción de equipos eléctricos. Desde 1977, se ha prohibido la producción adicional de los PCB como materiales para la fabricación de equipos eléctricos, por lo que la exposición crónica en el lugar de trabajo es ahora poco común.

V. Pesticidas

Varias clases de pesticidas afectan en forma dañina a la salud humana. Estos tipos principales de pesticidas comprenden insecticidas, herbicidas, fungicidas, fumigantes y rodenticidas.

• Insecticidas
  Los insecticidas comprenden la clase de los organoclorados, los organofosforados y los carbamatos. Los insecticidas organoclorados afectan el sistema nervioso periférico (SNP) a través de la absorción cutánea, la inhalación y la ingestión. Los compuestos organoclorados también disminuyen la producción de anticuerpos, lo cual torna a la persona vulnerable a las infecciones (1,2). El DDT es un insecticida organoclorado que persiste y se bioacumula en el medio ambiente, razón por la cual ya no se lo fabrica como pesticida. La exposición a los organofosforados provoca dolores de cabeza, ansiedad, opresión en el pecho, convulsiones, pérdida del conocimiento, latidos anormales del corazón y disfunción hepática (1,2). Asimismo, los pesticidas organofosforados, como el malatión, parecen aumentar la respuesta inmunitaria en ciertas circunstancias. Se tiene conocimiento de que el paratión disminuye la producción de anticuerpos.

• Herbicidas
  Los herbicidas como 2,4,5-T, 2,4,-D y el contaminante clásico 2,3,7,8 – TCDD (dioxina) son tóxicos para los animales y los seres humanos (1,4). La exposición crónica a herbicidas puede producir problemas hepáticos y daño a los nervios, mientras que el cloracné es un síntoma clásico de la exposición cutánea a este tipo de sustancias.
• Fungicidas
  Los fungicidas se usan en el tratamiento de árboles frutales y verduras y tienen una toxicidad relativamente baja (2). La irritación cutánea, los dolores de cabeza, las náuseas, los vómitos, el letargo y la dermatitis son síntomas clásicos de algunos fungicidas, como la creosota y el hexaclorobenceno.
• Fumigantes
  Los fumigantes se emplean para erradicar insectos, bacterias y roedores. Suelen emplearse en frutas, verduras, embarcaciones y edificios (1). El bromuro de metilo es un fumigante clásico y la exposición a través de la inhalación y la exposición cutánea podría desencadenar dermatitis, irritación pulmonar, dolor de cabeza, náuseas, vómitos, mareos y demencia.

• Rodenticidas
  Los rodenticidas se emplean principalmente para erradicar ratas, ratones, conejos y ardillas terrestres (1,2). La warfarina es un rodenticida que tiene efectos perjudiciales graves para la salud.
  

  Los participantes pueden enumerar los tipos de sustancias químicas que usan en la eliminación de las plagas. Determine a través del diálogo si se han observado efectos perjudiciales para la salud.

VI. Radiación y materiales radiactivos

Las dos clases principales de radiación son la radiación ionizante y la radiación no ionizante. La radiación ionizante afecta la médula ósea, lo cual disminuye la producción de glóbulos rojos, produce enrojecimiento de la piel, efectos gastrointestinales y reproductivos, cataratas, defectos congénitos y enfermedad respiratoria (1,2). La radiación no ionizante se asocia con efectos mutágenos y carcinogénicos, principalmente mediante la radiación ultravioleta, que puede modificar los mecanismos de reparación del ADN y potencialmente producir cáncer de la piel.

La exposición al mineral radio entre las personas que trabajaban en las compañías que fabricaban relojes en Estados Unidos es el caso epidemiológico más clásico de exposición a la radiación en el lugar de trabajo. La ingestión de radio produce cáncer de los huesos. Los sobrevivientes de la bomba atómica estuvieron expuestos también a la radiación, así como los trabajadores de las minas subterráneas expuestos al radón, los pacientes con espondilitis anquilosante y los niños con tiña irradiados con rayos X (1,2). Asimismo, la radiación se asocia con cánceres de piel, tiroides y pulmón, especialmente entre los mineros del uranio.