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Los monográficos de
TEMAS 2o trimestre 2021 · N.o 104 · 6,90 € · investigacionyciencia.es
CONTAMINACIÓN, MEDIOAMBIENTE Y SALUD AIRE CONTAMINADO
¿De qué modo nos perjudica? PLÁSTICOS
Componentes que alteran las hormonas CONTAMINACIÓN LUMÍNICA
Efectos de la luz artical D U L A S Y E T N E I B M A O I D E M , N Ó I C A N I M A T N O C
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en los animales SANEAMIENTO
Depuración de aguas residuales
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Presentación
El peaje de la industrialización esde la Revolución Industrial, Industrial , la humanidad ha logrado avances extraordinarios en campos como la medicina, la agricultura y la industria. Esos logros han contribuido a que nuestra esperanza de vida haya aumentado enormemente en el último siglo y también han mejorado nuestra calidad de vida. Sin embargo, uno de los peajes que hemos tenido que pagar por estos desarrollos ha sido la contaminación. La fabricación de ciertas sustancias, así como su uso y eliminación, han alterado la composición de la atmósfera, las masas de agua dulce y los océanos, y han transformado el paisaje y la biosfera. ¿Cómo están está n afectando a nuestra salud las sustancias contaminantes? ¿Qué repercusiones tie-
procedentes sobre todo de las emisiones de los automóviles y las calefacciones domésticas. Los contaminantes atmosféricos van a parar a los pulmones. Los de menor tamaño pasan luego a la sangre y s e d istribuy en por todo el organism o ). Incluso atraviesan la barrera he( pág. 6 ). matoencefálica y llegan hasta el cerebro, donde contribuyen al deterioro cogniti vo ( pág. pág. 14). Además, ciertos compuestos presentes en objetos de uso cotidiano, como cosméticos, productos de limpieza, envases alimentarios o materiales textiles, se acumulan en nuestro cuerpo y alteran la acción de las hormonas ( pág. pág. 20 20). Y como consecuencia de las actividades humanas, el agua de consumo de numerosas partes del mundo presenta niveles preocupantes
tre los que guran los anbios ( pág. 54) y numerosas especies de insectos ( pág. 58). Pero no solo los contaminantes químicos afectan a los animales. El exceso de luz articial procedente de las aglomeraci aglomeraciones ones urbanas perturba los ritmos circadianos y la conducta de muchos de ellos y reduce su supervivencia ( pág. pág. 62). ¿Qué podemos hacer ante tales retos? Aparte de reducir reducir la cantidad cantidad de desechos desechos que generamos, una de las estrategias es entender los compuestos contaminantes como recursos fuera de lugar lugar.. Las sustancias resultan nocivas si se encuentran en el sitio inapropiado: en nuestro cuerpo, el aire, el agua. Pero, en el lugar correcto, resultan útiles. En vez de enviarse a un vertedero, los desechos urba nos pueden
nen en el ambiente y en la vida silvestre? ¿Qué podemos hacer para revertir o mitigar los daños? En este nuevo monográco de la colección TEMAS presentamos una selección de artículos sobre investigaciones recientes que buscan y aportan respuestas a estos interrogantes. Una parte importante de los problemas asociados a la contaminación derivan del hecho de que una gran proporción de la población mundial se concentra en las ciudades, donde se generan enormes cantidades de residuos. El aire urbano contiene una mezcla compleja de sustancias y partículas sólidas de diferente tamaño
de varios contaminantes, como los compuestos peruorados ( pág. 28) y el arsénico ( pág. 36 )).. Los humanos hemos alterado el am biente al diseminar por mares y continen continen-tes productos difíciles de degradar, degradar, como plásticos, hormigón, plaguicidas y partículas radiactivas, algunos de los cuales dejarán sin duda huellas duraderas en los estratos geológicos ( pág. 46 ). ). Hoy en día, algunos contaminantes químicos, como los plaguicidas y los abonos sintéticos empleados de forma intensiva, están contri buyendo a la crisis de la la biodiversi biodiversidad dad y al declive de varios grupos de animales, en-
incinerarse para generar electricidad, o pueden recuperarse los metales contenidos en las cenizas resultantes de la com bustión ( pág. 72). Los nuevos procesos de depuración podrían ayudar a convertir las aguas residuales en agua de grifo ( pág. 78). Y la construcción de humedales, a imitaimitación de los naturales, supone un método alternativo para tratar el agua residual de forma no centralizada y adaptada al entorno ( pág. pág. 88). Invitamos a nuestros lectores a descubrir en las siguientes páginas las múltiples caras de la contaminación y los desafíos que nos plantea.
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K C O T I S / Y D N O S C / S E G A M I Y T T E G
—La redacción
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TEMAS o
2. trimestre 2021
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N. 104
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Contaminación, medioambiente medioambient e y salud 1 Presentación: Presentación: El peaje de la industrialización La redacción
CONTAMINANTES Y SALUD HUMANA
CONTAMINANTES EN EL AMBIENTE
CONTAMINANTES COMO RECURSOS
6 Contaminación atmosférica y salud pública
46 Una historia estratificada
72 Aprovechar la basura
Jan Zalasiewicz
Michael E. Webber Webber
Mark J. J. Nieuwenhuijsen
14 La influencia de la polución en la demencia Ellen Ruppel Shell
20 La acción oculta de los disruptor disruptores es endocrinos Esther Fuentes y Ángel Nadal
54 Los anfibios y la contaminación contaminación química Andrés Egea Serrano, Rick A. Relyea y Miguel Tejedo
58 ¿Qué provoca el declive de los insectos? Francisco Sánchez-Bayo y Kris A. G. Wyckhuys
28 Aguas contamin contaminadas adas Charles Schmidt
K C O T S I / I E W _ P / S E G
33 La presencia de sustancias perfluoradas en España Cintia Flores y Josep Caixach
62 Los estragos de la contaminación lumínica Emmanuel Desouhant, Thierry Lengagne y Nathalie Mondy
78 Reutilización de aguas residuales Olive Hefernan
85 Aprovechamiento de aguas residuales en España Joan García
88 Depuración natural de aguas residuales Cristina Ávila, Víctor Matamoros y Joan García
EN PORTADA Envases, recipientes, muebles, ropa... Cualquiera que sea su uso, los plásticos contienen múltiples sustancias que se difunden en el ambiente. Algunas alteran la función de las hormonas y afectan afauna nuestra salud Pero y la de la silvestre. ¿en qué concentraciones nos perjudican? ¿Cómo se acumulan en el organismo?
A M I Y T T E G
36 Arsénico en el agua Katy Daigle
¿Cuál es su efecto a largo plazo? Ilustración: Getty Images/xmocb/iStock
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Contaminantes y salud humana humana
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CONTAMINANTES Y SALUD HUMANA
CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA Y SALUD PÚBLICA
LAS CIUDADES MÁS POBLADAS, POBLADAS, como Barcelona, registran registr an unos índices de contaminación contaminac ión que a menudo superan los límites máximos establecidos en las leyes y recomendados recomendados por las autoridades sanitarias.
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Los efectos de la polución en la salud suelen ser diíciles de observar a nivel individual. ¿Cómo puede mejorarse ese conocimiento y aumentar aumentar la con concien cienciaci ciación ón de llaa pobl població ación n ante el pro probl blema? ema? Mark J. J. Nieuwenhuijsen
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, mal que no suele detectarse detec tarse a simple vista pero que descarga su golpe
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mortal en numerosas zonas del planeta. Se trata de la contaminación atmosférica. El 90 por ciento de la población mundial vive en áreas donde los niveles de contaminantes atmosféricos se sitúan por encima de los valores recomendados por las directrices d irectrices sanitarias.
Según diferentes estudios, las sustancias tóxicas y las partículas sólidas del aire derivadas de diversas actividades humanas terminan con la vida de 7 millones de personas cada año; más de la mitad (4,2 millones) mueren como consecuencia de los contaminantes presentes en espacios abiertos (el resto fallece a causa de los que se generan en espacios cerrados, como en los hogares donde se quema leña). Los índices de contaminación atmosférica varían mucho de una región a otra del planeta, siendo elevados en lugares como China e India y menores en América del Norte y Europa. Europa. Aun así, cerca de 4 400.000 00.000 europeos mueren cada año a causa de ella. La polución del aire repercute, además, en los sistemas sani tarios y la economía de las naciones: en 2016, el coste asociado a la carga de enfermedad provocada por las partículas sólidas de tamaño inferior a 2,5 micrómetros (PM2,5) en todo el mundo fue de 5,7 billones (1012) de dólares estadounidenses, lo que re presenta un 4,4 por ciento del producto interior bruto global. Muchos de los contaminantes están regulados y existen di rectrices que denen sus niveles máximos. Las PM 2,5 y el dióxido de nitrógeno (NO2) han recibido gran parte de la atención por su mayor impacto sobre la salud. A pesar de ello, en numerosas ciudades europeas, entre ellas Barcelona y Madrid, se superan esos límites. A menudo, reducirlos supone una dura batalla para las administraciones, administraciones, dada la elevada densidad de coches en las ciudades y la escasa predisposició predisposición n a restringir su uso.
Aunque los pos posibles ibles efectos de la contaminación atmosférica se han descrito durante cientos de años, no fue hasta principios de la década de 1950 cuando pasaron a un primer plano e indujeron cambios en la legislación. le gislación. Uno de los acontecimientos clave tuvo lugar en diciembre de 1952 en Londres. A causa de la combustión intensiva de carbón para la calefacción doméstica y del estancamiento de las condiciones meteorológicas, se alcanzaron valores máximos de contaminación atmosférica. Se dio uno de los episodios de niebla tóxica que daban fama a la ciudad, al que siguió, al cabo de pocos días, un pico en el número de fallecimientos, 4000 en total. Tras ese episodio, se introdujo en el país la Ley de
La concienciación de la población sobre el problema de la contaminación, aunque cada vez mayor, resulta irregular. El caso dieselgate, en el que los fabricantes de coches manipularon las emisiones de los óxidos de nitrógeno de los motores diésel para que disminuyeran durante las pruebas de homologación, fue am pliamente cubierto por los medios de comunicación y aumentó la atención y la necesidad de actuar sobre dichos contaminantes. No obstante, cada cierto tiempo aparecen personas que cues tionan los efectos de la contaminación en la salud, como Dieter Köhler, antiguo director de la Sociedad Respiratoria Alemana, que hace poco puso en entredicho las pruebas sobre el impacto del NO2. Argumentaba que la mayoría de ellas se basaban en asociaciones estadísticas y que él nunca había visto a nadie en su
Aire Limpio, que supuso la prohibición del carbón y redujo en gran medida la contaminación en Londres y el resto del Reino Unido. La niebla tóxica no volvió a verse en la ciudad, pero, por desgracia, en algunos lugares del mundo, como China, siguen produciéndose ese tipo de episodios. Desde los años cincuenta, a raíz de las nuevas legislaciones y la intensicación del control sobre las emisiones industriales, la combustión de carbón se redujo o se eliminó por completo en América del Norte y Europa. Durante tiempo se consideró que la contaminación en esas regiones se había reducido tanto que no existía riesgo alguno para la salud. s alud. Sin embargo, un estudio de 1993 de Douglas W. Dockery, de la Universidad Harvard, y sus colaboradores, cambió esa forma de pensar. Conocido Conocido como
Es verdad que muchos de los efectos descritos proceden de estudios epidemiológicos (basados en poblaciones grandes) y son difíciles de detectar a escala individual. Pero también existen numerosas pruebas toxicológicas, toxicológicas, realizadas en condicion condiciones es experimentales en animales y en humanos, que respaldan los hallazgos epidemiológicos. Aun así, todavía existen lagunas de conocimiento y persisten dudas en la población sobre el problema de la polución. ¿Cuándo tienen los contaminantes un efecto perjudicial notable en la salud individual? ¿Qué estrategias pueden mejorar dicho conocimiento y aumentar la concienciación de los ciudadanos?
UN PROBLEMA HISTÓRICO
consulta que sufriera daños provocados por la contaminación atmosférica, como sí había visto las consecuencias del tabaquismo.
el Estudio de las Seis Ciudades (Six-Cities Study), consistió en colocar monitores de aire en seis urbes estadounidenses con
EN SÍNTESIS
Se sabe que la contaminación atmos- Sin embargo, todavía existen lagunas en el conocimiento
Diferentes estrategias pueden mejorar ese conocimiento y
férica causa enfermedades y aumenta la mortalidad, por lo que numerosos países han desarrollado legislaciones para reducirla.
aumentar la concienciación de la sociedad, como el estudio del exposoma, los proyectos de ciencia ciudadana para medir la contaminación local o las iniciativas de reducción del tráfco motorizado en las urbes.
de los efectos en la s alud, sobre todo los de niveles muy bajos de contaminantes a largo plazo. Asimismo, la percepción de la población acerca de las repercusiones en la salud individual es pobre.
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Muertes Dióxido de azufre Esmog
10 0 0
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= Portage (Wisconsin) = Topeka (Kansas) W = Watertown (Massachusetts) L = San Luis (Misuri) H = Harriman (Tennessee) S = Stenbenville (Ohio) P
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) b p 800 p ( e r f u z a e d o 600 d i x ó i D / a í d 400 r o p s e t r e u 200 M
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Partículas finas (microgramos por metro cúbico)
CONTAMINACIÓN CONT AMINACIÓN Y MOR MORTA TALIDAD: LIDAD: El episodio de niebla tóxica de Londres en 1952, en el que se vio un pico de fallecimientos relacionado con los niveles de contaminantes, como dióxido de azufre y esmog ( izquierda), dio pie a la introducción de leyes para reducir la contaminación. Más tarde, en los años noventa, el Estudio de las Seis C Ciudades iudades de EE.UU. demostró que, incluso para valores inferior inferiores es de contaminantes, como las partículas nas, se daba una relación lineal entre estos y la tasa relativa de mortalidad en las diferentes urbes. (*Cociente ajustado de
la tasa de mortalidad con respecto a la de la ciudad más salubre.)
Y T I L A T R ) a O h M c e D r e N d A ( 3 N 9 O I 9 1 T E U L E D O R P B M R I E A I C N I E D , E 9 5 W T 7 E 1 B 3 5 7 N 1 O . I T S A G I Á C P , O 9 S S 2 A 3 . L N O A V « , ; E ) a
N I d r C e I i u D E q z M i ( F O O D I L A N N U R O U N O J I E
distintos índices de contaminación; en cada una de ellas, se hizo un seguimiento del estado de salud y la mortalidad de varios miles de perso nas. Los resul tados, que abarca abarcaron ron un período de entre 14 y 16 años, demostraron que las personas de las poblaciones más contaminadas presentaban un 30 por ciento más de posibilidades de fallecer que las de las ciudades menos contaminadas. Se observó que la mortalidad guardaba una relación especialmente estrecha con los niveles de partículas sólidas nas. Como consecuencia de ese estudio, en los Es tados Unidos se desarrolló una legislación más estricta, y en todo el mundo, en especial en América del Norte y Europa, se intensicaron las investigaciones sobre los efectos de la conta minación en la salud. Muchos de esos trabajos correspondían a lo que se conoce como estudios de series de tiempo (en los que se miden las variables de inte interés rés a intervalos de tiem tiempo po regul ares). Varios de ellos examinaron la relación entre los valores diarios de contaminantes y el número de personas fallecidas o enfermas en un determinado día y ciudad. Mediante complejas técnicas estadísticas, se detectaron tendencias pequeñas. Se descubrió así que, en términos generales, cuando aumentaban los valores de contaminantes, también lo hacía el número de personas que fallecían o enfermaban. Se observó un resultado parecido al
distribuidos por todo el cuerpo, atravesando incluso la placenta y la barrera hematoencefálica.
UNA MEZCLA COMPLEJA Pero ¿qué se entiende por contaminación atmosférica? Se trata de una mezcla compleja de componentes sólidos (partículas) y gaseosos. En Europa, la originan sobre todo el tráco motori zado, la industria y las calefacciones domésticas; y, en menor medida, el transporte de envíos, la agricultura y algunos factores naturales, como el polvo procedente del Sáhara y los volcanes. La combustión es la principal reacción implicada en las ac tividades humanas que causan contaminación atmosférica. En ella se producen partículas sólidas, óxidos de nitrógeno (NOx), ozono, monóxido de carbono (CO), hidrocarburos aromáticos policíclicos y compuestos orgánicos volátiles. Tales partículas y mol éculas pueden ser emitidas mayoritariamente desde su fuente, como el hollín y el NO 2 de los motores de combustión diésel, y reciben el nombre de contaminantes primarios; o pue den formarse en la atmósfera a partir de sustancias precursoras, y se denominan contaminantes secundarios. Un ejemplo de contaminante secundario gaseoso es el ozono, que se s e forma a través de complejas reacciones fotoquímicas de los óxidos de nitrógeno y de compuestos orgánicos volátiles. Un contaminante
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R D L N E A L D G L N A E N W O I E C N A N N E . O L C I A G T E Ó L Y O R R E O K E C T O E D M . W O I S C I A V L R G E U S O L D E . D » S S I O E T T A I D C . : S S . E U T X N I E S U N F I
del episodio de niebla tóxica de Londres, pero con valores más bajos de contaminantes y también un número muy inferior de de fallecimientos. Por lo que respecta a las enfermedades, los primeros estudios
secundario sólido es el sulfato de amonio, que se forma a par tir del gas amoníaco, emitido por abonos agrícolas, y el dióxido de azufre (SO2), liberado durante la combustión del carbón. Las partículas sólidas son una mezcla compleja. En función
se centraron enpulmonar los efectosobstructiva de la contaminación sobre el asma, la enfermedad crónica y la función pul monar.. Les siguieron estudios sobre enfermedades cardiovascumonar lares. Y más tarde se exploraron las alteraciones en el feto y el cerebro. Tal Tal evolución resulta lógica: los pulmones constituyen el primer órgano donde va a parar el aire contaminado que inhalamos; pero después se demostró que otros órganos sufrían también daños porque a partir de los pulmones los contaminantes se incorporan al torrente sanguíneo, desde donde son
de susaefectos sobre la salud seinferiores dividen en partículas infe riores 10 micrómetros (PM 10), a 2,5 micrómetros (PM2,5) e inferiores a 100 nanómetros, denominadas partículas ultranas. Cuanto más pequeño es su tamaño, mayor es la profundidad a la que se depositan en los pulmones y en el torrente sanguíneo. Desgraciadamente, en contraste con otras enfermedades, como las infecciosas, en las que pueden detectarse virus o bacterias en el cuerpo, no existen marcadores especícos que puedan
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ENFERMEDADES ASOCIADAS A LA POLUCIÓN
¿Cómo nos afectan los contaminan contaminantes? tes? El aire de las ciudades contiene una mezcla compleja de sustancias y partículas sólidas de diferente tamaño procedentes sobre todo de las emisiones de los automóviles y las calefacciones domésticas. Los pulmones constituyen el principal órgano de destino de todos los contaminantes (las partículas de hasta 10 micrómetros y los gases), pero los de menor tamaño (las partículas de hasta 100 nanómetros y los gases) se incorporan desde ellos a la sangre y se distribuyen por todo el organismo ( azul). Abajo se detallan los procesos que desencadenan y las enfermedades que provocan en diferentes partes del cuerpo.
Ictus Enfermedades degenerativas Trastornos mentales A la nariz y la garganta ll egan partículas de hasta 30 mm y gases A la tráquea, l os bronquios y los bronquiolos bro nquiolos llegan partículas de hasta 10 mm y gases
Enfermedades respiratorias Cáncer de pulmón Neumonía Inamación de las vías aéreas Reducción de la función pulmonar
Resistencia a la insulina Diabetes
A los alveolos pulmonares pulmo nares llegan partículas par tículas de hasta 2,5 mm y gases
Enfermedades cardiovasculares Infarto de miocardio Arritmiaa Arritmi Insufciencia cardíaca congestiva
Al tejido pul monar y la sangre lle gan partícul as de hasta 0,1 mm y gases Envejecimiento cutáneo Nacimiento prematuro Menor peso al nacer Retraso en el crecimiento intrauterino Reducción de la calidad del esperma Preeclampsia
Hipertensión arterial Disfunción endotelial Aumento de la coagulac ión sanguínea Inamación sistémica Trombosis venosa profunda
medirse con facilidad en el organismo humano para determinar
enfermedades y, en última instancia, pueden desembocar en la
si una dolencia concreta es consecuencia de la contaminación atmosférica. Por este motivo, las pruebas actuales proceden de estudios en los que se comparan los índices de enfermedad entre grupos de personas expuestas a distintos niveles de contami nantes. Se trata de un enfoque estadístico en el que también se
muerte. Además, pueden alterar el funcionamiento del sistema nervioso autónomo (el responsable de las funciones involuntarias de los órganos internos) o provocar p rovocar daños por intrusión directa de las partículas en el torrente sanguíneo e incluso en el interior de órganos especícos.
tienen en cuenta otros factores, como la edad, el sexo, el hábito tabáquico y el estatus socioeconómico. Ya Ya se han llevado a cabo miles de tales estudios en todo el mundo, lo que está propor cionando una sólida base de datos acerca de los efectos de la polución del aire en la salud. Los principales procesos que producen los contaminantes son la inamación sistémica y el estrés oxidativo, los cuales dan lugar a una amplia gama de efectos corporales, como la coagulación de la sangre. Estos conllevan una gran cantidad de
Entre los principales trastornos que provoca o favorece la contaminación cabe mencionar las enfermedades respiratorias, el cáncer de pulmón, la neumonía, la diabetes, las enfermedades cardiovasculares, el infarto de miocardio, la arritmia, el ictus, las enfermedades neurodegenerativas, el parto prematuro y el retraso en el desarrollo fetal. Asimismo, nuestro grupo ha comprobado el modo en que afecta a la salud mental. En un estudio llevado a cabo en Bar celona en 2015 demostramos que provocaba retrasos en el de -
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sarrollo cognitivo de los escolares; los niños de las escuelas donde había unos niveles más altos de contaminantes tuvieron un rendimiento entre el 5 y el 6 por ciento inferior al de los niños en escuelas con menor contaminación. De hecho, un estudio de China halló que el efecto de esta equivalía a perder dos años de escolaridad. Otras investigaciones han indicado que la polución
sodios graves, por lo que existen ahora más fondos disponibles para estudiar esas cuestiones y para introducir intervenciones que reduzcan los contaminantes.
EL EXPOSOMA Una de las últimas tendencias en la investigación sobre los
La mayoría de los estudios que analizan los efectos en la salud se han llevado a cabo en Europa y en América del Norte, donde los niveles de contaminantes son entre bajos y medios. La existencia desde hace años de legislación al respecto ha conseguido mantenerlos a raya en dichas zonas. Pero una pregunta que sigue sin respuesta es si los contaminantes provocan también efectos adversos a concentraciones muy bajas. Para las PM 2,5, las directrices de la Unión Europea establecen un valor medio me dio anual 3 máximo de 25 microgramos por metro cúbico de aire (µg/m ). Estas normas tienen en cuenta una gran variedad de factores, entre los que se incluyen los intereses económicos. En cambio,
efectos de la polución en la salud es la investigación del ex posoma. Este se dene como la totalidad de las exposiciones ambientales, incluida la contaminación atmosférica, a las que están sometidas las personas a lo largo de su vida. Se trata de un nuevo paradigma que contempla el empleo de las nuevas técnicas ómicas : la transcriptómica, que mide el conjunto de moléculas de ARN transcritas presentes en un tejido u órgano; la proteómica, que hace lo propio con el conjunto de proteínas; la metabolómica, que examina el conjunto de metabolitos; y el análisis de la metilación del ADN, el conjunto de grupos metilo unidos a la molécula de ADN y que forman parte de lo que se conoce como epigenoma. Todas esas técnicas permiten identicar marcadores molecu lares que pueden relacionarse con alteraciones asociadas a la contaminación, contaminaci ón, como la activación de ciertas vías biológicas
las directrices de la Mundial de la Salud, se basan puramente enOrganización las pruebas existentes acerca de la que toxici 3 dad de los contaminantes, jan ese valor en 10 µg/m , una cifra que suele ser superada en la mayoría de las ciudades europeas, 3 con valores medios de entre 10 y 40 µg/m . En Barcelona, por 3 ejemplo, se alcanza un valor medio anual de 17 µg/m . Estudiar los efectos de las concentraciones bajas de contaminantes reviste una enorme dicultad: se necesita una gran cantidad de participantes en los estudios, una evaluación cui dadosa de los niveles de contaminación atmosférica y una va loración minuciosa de otros factores, los denominados factores de confusión, que pueden inuir también en los efectos que se desean evaluar, como la edad, el hábito tabáquico y el estatus socioeconómico de los participantes. Algunoss estudios Alguno estudios han han demostr demostrado ado efectos perjudic perjudiciales iales de ni veles muy muy red reducidos ucidos de co contaminantes, ntaminantes, inferiores a los 10 µg/ µg/m m3
(entrede ellas, la inamación) o la presencia de extraerse precoces enfermedad. Tal información puede emarcadores xtraerse gracias a que dichas técnicas generan un número ingente de datos. La transcriptómica transcriptómi ca permite detectar la expresión de más de 35.000 genes (o transcritos de ARN), mientras que, mediante el empleo de un panel de metilación de referencia, pueden analizarse cerca de 400.000 cambios en el epigenoma. Varios Var ios proyectos proyectos europeos en los que partic participa ipa nuestro equipo de ISGlobal, como Helix y EXPOsOMICS, han empezado a ex plorar el efecto de la contaminación atmosférica atmosfé rica en los marcadores ómicos. El éxito es desigual, sobre todo porque a menudo los resultados obtenidos en un estudio no han concordado con los alcanzados en otro. A ello ha contribuido la dicultad de estudiar poblaciones poblaciones extensas. Los efectos esperados en los marcadores ómicos son relativamente pequeños, y para detectar cualquier alteración en ellos se necesita un tamaño de pobla-
de PM2,5. En la actualidad, se están llevando a cabo amplios ensayos en Europa, como el proyecto ELAPSE, para evaluar la toxicidad de contaminantes en cantidad muy reducida. Los resultados podrían inuir enormemente en la futura legislación y en la aplicación de medidas medidas inmediatas y drásticas. En el extremo opuesto se halla la situación en la que la contaminación supera con creces el máximo permitido en las legis laciones vigentes. Durante largo tiempo, los estudios en países con niveles de contaminantes muy altos, como India y China,
ción grande, porque los análisis estadísticos conllevan múltiples cálculos de una gran cantidad de datos. Pero la aplicación de las técnicas ómicas sigue resultando cara, por lo que todavía no es factible utilizarla en centenares de miles de personas. Sin embargo, los precios están bajando con rapidez y, además, es posible que dichas técnicas se introduzcan pronto en las prue bas de salud rutinarias. Ambos avances ofrecerán sin duda la oportunidad de llevar a cabo estudios a gran escala y prevenir la enfermedad en estadios precoces.
puede acelerar el deterioro cognitivo en los ancianos, o incluso contribuir a la epidemia de obesidad.
MÍNIMOS Y MÁXIMOS PERJUDICIALES
donde las PM2,5 pueden superar el centenar de microgramos por metro cúbico de aire, han resultado escasos. Esa falta de datos representaba una laguna importante en el conocimiento. Se suponía que las relaciones entre la contaminación atmosférica y los efectos sobre la salud s alud se estabilizaban en el extremo superior de la escala de contaminación. Dicho de otro modo, que, a partir de cierto valor, las repercusiones para la salud serían más o menos las mismas. Sin embargo, estudios epidemiológicos recientes, como el publicado por Aa ron J. Cohen, del Instituto de Efectos en la Salud, en Boston, y sus colaboradores, han demostrado lo contrario: los efectos en el extremo superior siguen creciendo, lo que signica que el impacto real sobre la salud en los países incumbidos podría ser mucho más grave de lo que se había estimado. Por suerte, en los últimos años la contaminación atmosférica ha atraído mucha atención en China, sobre todo debido a la frecuencia de los epi-
¿ES RECOMENDABLE EL EJERCICIO EN LAS CIUDADES? El interés por desplazarse en bicicleta ha crecido en numerosas urbes europeas, en muchas de las cuales ha aumentado el uso de este vehículo. Es un dato positivo, puesto que la actividad física resulta muy importante para la salud y el bienestar de las personas. De hecho, la falta de actividad provoca varias enfermedades, entre ellas el cáncer, y un aumento de la mortalidad prematu ra. En todo el mundo, más de 3 millones de personas fallecen de forma prematura como consecuencia de llevar una vida extraordinariamente sedentaria. Ir en bicicleta al trabajo o a la escuela, como parte de la rutina cotidiana, es una buena forma de introducir la práctica regular de ejercicio. No obstante, el esfuerzo que ello conlleva hace duplicar o triplicar el ritmo de la respiración, por lo que a muchos ciclistas les preocupa que
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LOS TUBOS DE DIFUSIÓN son dispositivos sencillos y de bajo coste
que sirven para medir algunos gases, ga ses, como el dióxido de nitrógeno. Con la colaboración de los ciudadanos, que se ocupan de instalarlos, permiten conocer cómo varía la contaminación en diferentes barrios y zonas.
inhalar una mayor cantidad de aire contaminado perjudique su salud; más si se tiene en cuenta que en las calles con mucho tráco motorizado los niveles de contaminantes pueden ser dos o tres veces superiores a los de calles situadas solo a unos 50 o 100 metros de distancia. Por fortuna, un gran número de estudios de modelización han demostrado que los benecios para la salud derivados de ir en bicicleta superan ampliamente los riesgos asociados a la mayor inhalación de contaminantes (y, (y, de hecho, también a los accidentes). Los ciclistas quizás inhalen cerca de un 10 por ciento más contaminantes que los peatones, pero el riesgo extra sobre la salud provocado por esta circunstancia es bastante b astante pequeño, en comparación con los benecios que proporciona la actividad física adicional. Sin embargo, varios estudios recientes indican que en áreas muy contaminadas los ciudadanos tal vez no alcancen esos be necios, especialmente los más vulnerables. Así, un estudio de 2018 liderado por Rudy Sinharay, Sinharay, del Colegio Imperial de Lon dres, comparó diversos efectos sobre la salud en dos grupos de personas que padecían alguna enfermedad pulmonar o cardíaca crónica. Ambos grupos caminaron durante dos horas por Lon-
lejos de calles muy transitadas y de otras fuentes de contaminación atmosférica, a n de evitar una exposición excesiva a las sustancias tóxicas y obtener los máximos benecios de la actividad física.
CIENCIA CIUDAD CIUDADANA ANA CONTRA LA CONTAMINACIÓN CONTAMINACIÓN Numerosas ciudades de todo el mundo (a excepción del continente africano) poseen estaciones de medición de la contami nación atmosférica, que, de forma regular (normalmente cada hora), miden varios de los contaminantes denominados «criterio», como PM10, PM 2,5, NO 2 y CO. Los datos se recopilan con nes regulatorios. Estas estaciones entrañan un elevado coste (entre 100.000 y 150.000 euros al año), y el número de las que se colocan en una ciudad depende del tamaño de esta y de su presupuesto: desde una o dos hasta has ta decenas de ellas. Sin embargo, los niveles de contaminación varían mucho en una ciudad, tanto en el tiempo como en el espacio. Además, las estaciones tienden a estar situadas en ubicaciones de fondo (lejos de las calles), por lo que no capturan la variación completa de los niveles de contaminantes. La participación de los ciudadanos puede ofrecer ayuda en este sentido, por la posibilidad de recopilar un gran
dres, uno en Hyde Park, donde los valores de contaminantes contaminant es son relativamente bajos, y otro en Oxford Street, donde son elevados a causa del intenso tráco de autobuses y taxis con motor diésel. Mientras que el grupo de Hyde Park experimentó una mejora me jora en la elasticidad de las arterias, el de Oxford Street no mostró ninguna ventaja. Otro estudio realizado en tres ciudades europeas (Barcelona, Londres y Amberes) observó que la actividad física mejoraba la función pulmonar en áreas con baja contaminación,
número de datos en diferentes barrios y zonas. Los habitantes de las urbes se han ido preocupando cada vez más por los niveles de contaminantes cerca de su hogar o en su trayecto al trabajo. Esto ha dado lugar a distintos proyectos de ciencia ciudadana, como hackAIR, CITI-SENSE y Cities-Health (los dos últimos coordinados en España por nuestro equipo de ISGlobal), en los que se han intentado fabricar o implementar sensores de partículas sólidas y gases. gases . Además, varios fabrican-
pero no en aquellas donde era elevada. Sin duda, estos datos suscitan cierta preocupación entre los atletas de alto rendimiento. Duran Durante te la celebración de las Olimpiadas de Pekín se cerraron muchas fábricas para redu cir la contaminación en la ciudad. Es difícil saber si ello tuvo algún efecto sobre los atletas, pero sí se detectaron benecios sobre la salud en la población pekinesa tales como una reducción de la inamación sistémica, del estrés oxidativo oxidativo y de la mortalidad cardiovascular, así como una mejora de la función pulmonar. Como precaución, es recomendable hacer ejercicio
tes han diseñado sensores de bajo coste (de unos centenares de euros) que pueden comprarse fácilmente (Pumple air, Plantower, Bettair). Ha habido ciertas dudas acerca de la precisión y la abilidad de dicho s se sensores, nsores, pero están mejorando con rapidez. Unos de los sensores más sencillos y ables son los tubos de difusión pasiva, o tubos de Palmes. Se utilizan para medir la concentración concentraci ón de gases como el NO 2. Cuestan entre 5 y 10 euros, y pueden utilizarse durante un período de tiempo corto (entre una y dos semanas), si bien son de un solo uso.
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La disponibilidad y la implementación de estos sensores han mejorado en gran medida el conocimiento y la concienciación sobre la contaminación atmosférica, y han hecho que esta ganara importancia en la agenda política. Un ejemplo lo ofrece el proyecto reciente de ciencia ciudadana xAIRE, coordinado por
el 2034. Tal medida puede antojarse algo drástica, pero p ero podría aplicarse en el futuro en barrios de numerosas ciudades, dado que muchas de ellas no solo quieren solucionar sus problemas de contaminación, sino también abordar otros aspectos, como la habitabilidad, la salud y el e l cambio climático.
Josep Perelló, de la Universidad de Barcelona. En él participaron 20 escuelas de Barcelona, a cada una de las cuales se entregó 40 tubos de difusión de NO2 que los alumnos debían colocar por todo el centro para medir el contaminante a lo largo de una semana. Una iniciativa ciudadana en Bélgica denominada Curieuze Neuzen («Narices curiosas»), que se puso en marcha primero en Amberes y después en toda Flandes, Flandes, trabajó con un periódico periódico nacional para aumentar la concienciación sobre la contaminación. En Amberes, una autopista muy concurrida divide la ciudad en dos, y sus habitantes han llevado a cabo una intensa campaña para que se sotierre la vía y se construya un parque encima. Los participantes colocaron 2000 tubos de difusión de NO2 por toda la ciudad para demostrar el impacto de la carretera. En el conjunto de Flandes, se distribuyeron un total de 20.000, y se consiguió aumentar la concienciación de la población y cambiar la agenda política. La iniciativa ha sido recogida por la Agencia Europea de Medio Ambiente, la cual está trabajando ahora con muchos países europeos, incluida España, para poner en marcha proyectos similares.
La transición energética de los combustibles fósiles a las energías renovables (como la solar, la hidráulica y la eólica) no solo hace frente a los problemas relacionados con el cambio climático, sino también a los de contaminación atmosférica, y podría aportar grandes benecios para la salud. La reducción o la eliminación en la vida cotidiana del uso del carbón, la ma dera, el petróleo y el gas asociado al transporte, las calefaccio nes domésticas y la industria exigirá grandes compromisos e inversiones, pero abre muchas oportunidades para un futuro mejor, más sostenible y saludable. Los intereses creados, como los de los fabricantes de automóviles, pueden dicultar dicha transición, pero es necesario enfrentarse a los efectos actuales del cambio climático, que pueden conllevar conlleva r un coste mucho más alto si no se abordan ahora. Y una última reexión. La mayoría mayoría de la población europea vive hoy en ciudad ciudades, es, y es es ne necesario cesario analizar cómo las diseñamo diseñamoss o las rediseñamos para reducir la actual dependencia del coche. La expansión urbana y las deciencias en el transporte público y los carriles bici han dado lugar, en numerosas urbes, a una gran dependencia del coche y a la congestión. Se necesitan mayores inversiones en infraestructuras de transporte público para reducir el uso de coches y motos y proporcionar a los ciudadanos un entorno más habitable y saludable.
CÓMO REDUCIR LA CONTAMINACIÓN CONTAMINACIÓN Dados los efectos de la polución sobre la salud y la elevada carga que acarrea en los sistemas sanitarios, es importante reducir sus valores actuales. U Una na de las formas más ecaces de hacerlo hacerlo consiste en eliminar o reducir la emisión de contaminantes desde su origen, principalmente los generados por el tráco motorizado, la calefacción de los hogares o la industria. Me centraré aquí en el tráco motorizado. En Europa, la regulación de las emisiones de los vehículos, que se puso en marcha en 1992 con las Normas Euro, ha dado lugar a una disminución de los índices de contaminación. Desgraciadam Desgraciadamente, ente, las normas se basaron en las emisiones de los vehículos medidas en el laboratorio y no tuvieron sucientemente en cuenta las condiciones reales de conducción y mantenimiento del automóvil. Como consecuencia, durante la conducción normal se producen más contaminantes contaminan tes de los que los fabricantes suelen especicar para sus vehículos. Además, el control de las emisiones de los tubos
Artículo Artícu lo pub publicado licado en Investigación y Ciencia , agosto agosto de 2 2019 019
EL AUTOR
Mark J. Nieuwenhuijsen es profesor de investigación en ISGlobal, en Barcelona, donde dirige la Iniciativa de Planifcación, Medio Ambiente y Salud. También es presidente de la S ociedad Internacional de Epidemiología Ambient al. Su último libro se ttitula itula Integrating human health into urban and transport planning (Springer, 2018). PARA SABER MÁS
Associ Association ation be tween tr ac-relate d air pollution polluti on in schools schoo ls and cognitive cognit ive development in primary school children: A prospective cohort study. Jordi Sunyer et al. en PLOS Medicine, vol. 12 n.o 3, e1001792, marzo de 2015.
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de escape, si bien resulta positivo para mantener a raya los óxidos de nitrógeno, solo recoge la mitad de todas las partículas sólidas que contaminan el aire; el resto procede del desgaste de los frenos y las ruedas. Los nuevos protocolos de análisis de las emisiones que se vayan introduciendo a lo largo de los próximos años deberían abordar estos problemas. Varias Varias ciudades ciudades han intro introducid ducido o zonas de baja emisión emisión,, en las que solo se permite la entrada a los vehículos con determinadas especicaciones. Pero Pero esa estrategia ha tenido un éxito desigual, y en general no se ha observado observado una disminuci disminución ón importante importante en los niveles de contaminantes. En algunas urbes también se han jado impuestos de congestión y los conductores deben pagar para acceder a una parte de la ciudad. Si bien este sistema ha servido para llenar algo las arcas del ayuntamiento, ayuntamien to, ha resultado mucho menos ecaz a la hora de reducir la contaminación. Otras ciudades han ido un paso más allá y han establecido barrios sin coches, como el área Vauban de Friburgo, en Alemania. Y otras se han comprometido a prohibir su circulación en toda la ciudad, como es el caso de Hamburgo, que se ha jado dicha meta para
Urban and transport planning, environmental exposures and health-new concepts, methods and tools to improve health in cities. Mark J. Nieuwenhuijsen en Environmental Health, vol. 15, n.o 1, pág. 38, marzo de 2016. Car free cities: Pathway to healthy urban living. living. Mark J. Nieuwenhuijsen y Haneen Khreis en Environment International vol. 94, págs. 251-262, septiembre de 2016. A joint ERS/ATS policy sstateme tateme nt: What con stitut stitutes es an adverse advers e health eect of air pollution? An analytical framework. George D. Thurston et al. en European Respiratory Journal, 49:1600419, abril de 2017. Estimates and 25-year trends of the global burden of disease attributable to ambient air pollution: An analysis of data from the Global Burden of ,
Diseases Study. Aaron Aaron J. Cohen Coh en et al. en The Lancet, vol. 389, págs. 1907-1918, mayo de 2017. EN NUESTRO ARCHIVO
Alteraci Alteraciones ones gen éticas inducidas i nducidas p or la contam inación. Dan Fagin en IyC , octubre de 2008. Calidad del aire urbano. Xavier Querol, Fulvio Amato y Andrés Alastuey en IyC , junio de 2010. Mejor en bicicleta o a pie. Audrey pie. Audrey De Nazelle en IyC , noviembre de 2011. Exposición prenatal a contaminantes y salud infantil. Mireia Gascón Merlos en IyC , diciembre de 2014.
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CONTAMINANTES Y SALUD HUMANA
LA INFLUENCIA DE LA POLUCIÓN EN LA DEMENCIA Las partículas que expulsan al aire los tubos de escape y otras otras fuen fuentes tes co contaminan ntaminantes tes se vin vinculan culan ah ahora ora ccon on eell alzhé alzhéimer imer.. Estudios recientes demuestran demuestran que pueden llegar hasta el cerebro desde la nariz y los pulmones Ellen Ruppel Shell Shell
M
C M . L tan densa que subí jadeando las escaleras hasta la habitación del hotel. Me había preparado para la jaqueca provocada por la altitud y la baja densidad del aire, pero no para el escozor en los ojos y el ardor en el pecho por la concontaminación atmosférica.
Declarada por la ONU como la metrópolis más contaminada del mundo en 1992, las autoridades de la capital mexicana han trabajado con ahínco para no lucir ese dudoso título. Lo han logrado en parte: la ciudad se enorgullece con razón de sus kilómetros de carriles para bicicletas y sus parques frondosos. Pero basta con alzar la vista hacia el horizonte enturbiado para comprobar que el esfuerzo no ha bastado. La mayoría de los días, la conurbación presenta niveles de partículas de hollín en suspensión que rebasan ampliamente las recomendaciones de la
Organización Mundial de la Salud, además de niveles elevados de otros contaminantes. Congestionada por más de 9,6 millones de vehículos y unas 50.000 chimeneas, Ciudad de México bulle inmersa en un caldo tóxico que corroe el corazón y los pulmones. Muchos cientícos coinciden ahora en que esa contaminación daña también el cerebro. En un estudio llevado a cabo en 2018 se descubrieron las lesiones distintivas de la enfermedad de Alzheimer en el cerebro de habitantes de Ciudad de México en su tercer y cuarto decenio
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de vida —décadas antes de lo que suelen detectarse los signos de penetran en él a través de dos vías. La primera es la alteración este mal—, que se atribuyeron al aire contaminado. Los autores que ellas mismas ocasionan en la barrera, a la que debilitan hacen n más porosa poro sa a los contamina cont aminantes ntes.. La segunda segu nda es la del estudio, investigadores adscritos a instituciones de México y y hace EE.UU.,., también han observado esa precoz aparición de daños en entrada furtiva a través de la nariz y de los nervios olfativos, EE.UU lactantes y niños pequeños. Y la capital mexicana no es la única por los que viajan hasta el bulbo olfativo del cerebro burlando urbe donde el aire malsano ha sido vinculado con el alzhéimer. la barrera. Así pues, este órgano no está más protegido que los Hace pocos años, un equipo de Harvard difundió difund ió los datos de un demás del acoso incesante de la contaminación. gran estudio con 10 millones de beneciarios de Medicare mayomayoEXPOSICIÓN ELEVADA ELEVADA res de 65 años y naturales de 50 ciudades del nordeste nord este de EE.UU. Los investigadores señalaron una estrecha correlación entre la Gran parte del trabajo reciente que vincula la mala calidad del exposición a ciertos contaminantes del aire y varios trastornos aire con las enfermedades cerebrales arranca de las investigaciones pioneras de Lilian Calderón-Garcidueñas, médica y neurodegenerativos, entre ellos el alzhéimer. Otros estudios de Inglaterra, Taiwán y Suecia, además de neuropatóloga de la Universidad de Montana. Nacida y criada desd e hace otros países, han arrojado conclusiones similares. «La contamicontami- en una localidad cercana a Ciudad de México, estudia desde nación atmosférica se está erigiendo en uno de los campos de décadas el impacto del aire nocivo de la región sobre la salud. A investigación más candentes en el alzhéimer», asegura George inicios de la década de 2000 examinó a 40 perros que vagaban cere-Perry, neurobiólogo en la Universidad de Texas en San AntoAnto- por las zonas más contaminadas de la capital y halló en su cere alzhéimer. nio y director del Journal of Alzheimer’s Disease . En un camcam- bro alteraciones histopatológicas similares a las del alzhéimer. po que desde hace décadas se ha centrado en la herencia y la Este descubrimiento la incitó a explorar el mismo órgano en acumulación de la proteína amiloide beta como causas de la personas que habían vivido en las mismas barriadas. Lo que niños y de bebés de apenas 11 meses presentaban enfermedad, arma Perry, numerosos expertos coinciden ahora vio la alarmó: niños en que la contaminación atmosférica desempeña un papel im- en el cerebro proteínas asociadas as ociadas al alzhéimer. «La exposición f actor de portante. Esta aseveración es secundada por Masashi Kitazawa, a la contaminación atmosférica debe considerarse un factor aquell os toxicólogo en la Universidad de California en Irvine, experto exper to en riesgo del alzhéimer», escribió en 2008, sobre todo para aquellos toxinas ambientales. «La genética tiene un peso enorme en la que están predispuestos genéticamente a sufrir la enfermedad. investigación de la enfermedad, por lo que durante años casi nadie se ha dignado a mirar más allá de los genes. Pero en los últimos tres o cuatro años, el número de artículos que vinculan la contaminación y el deterioro cognitivo se ha disparado.» En la forma más habitual del alzhéimer, la de aparición tardía, se calcula ahora que entre el 40 y el 65 por ciento del riesgo rara dica en factores ambientales, como los hábitos personales y la exposición a un ambiente nocivo. El aire contaminado es uno de los factores principales. Los contaminantes más preocupantes son las gotículas llenas
Un estudio de 2019 halló vínculos entre la contaminación por
de toxinas o las partículas sólidas suspendidas en el aire con un diámetro de una trigésima parte del de un cabello humano. Denominadas materia particulada na (abreviada como PM ,
partículas fnas, los cambios estructurales en el cerebro
2,5
pérdi y la pér dida da de de memor memoria ia en en mujeres de edad avanzada
porque el diámetro de las partículas es inferior a 2,5 micrómemicrómetros), se generan por la combustión del petróleo y del gas en coches, camiones y centrales eléctricas, así como por la quema de carbón o madera. Al ser inhaladas, penetran pene tran profundamente en los pulmones y se abren paso hasta el torrente sanguíneo. Se ha demostrado que, cuando las PM2,5 penetran en el cuerpo Las conclusiones de Calderón-Garcidueñas han sido corrocorrode esa forma, causan estragos en el aparato respiratorio y circir investig adores. Jennifer Weuve, pr profesora ofesora culatorio que al nal provocan cáncer, ataques cardíacos, ictus boradas por otros investigadores. asociada de la Facultad de Salud Pública de la Universidad y muertes prematuras. Antes se creía cre ía que el cereb cerebro ro quedaba a sa salvo lvo de esos efec- de Boston, dirigió uno de los primeros estudios de alcance tos nefastos gracias a la barrera hematoencefálica, una red de nacional en EE.UU. sobre el vínculo entre la contaminación células que tapizan los vasos sanguíneos del encéfalo y que atmosférica y las enfermedades cerebrales, cuyos resultados están tan estrechamente cohesionadas entre sí que impiden se publicaron en 2012. «Tenemos dos pistas sobre la relación la entrada de sustancias tóxicas en los tejidos cerebrales. Por entre el envejecimiento del cerebro y la contaminación atmosdesgracia, ahora hay pruebas convincentes de que las PM2,5 férica. La primera es el impacto sobre el aparato circulatorio:
EN SÍNTESIS
Hasta hace poco se creía que el cerebro quedaba a salvo de los efectos de la contaminación gracias a la barrera hematoencefálica, una red de células cohesionadas que impiden la entrada de sustancias tóxicas.
Pero ahora se sabe que algunos contaminan- Aunque el impac to de cada sustancia tóxica sigue tes del aire alteran la barrera y la hacen más siendo objeto de debate, cada vez hay más pruebas permeable, o bien la burlan al introducirse en de la estrecha relación entre ciertos contaminantes trastornos tornos neuro degen erativos, era tivos, entr entree ellos el cerebro a través de la nariz y los nervios y vario s tras el alzhéimer. olfativos.
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los infartos cardíacos y los ictus. El cerebro depende de la circulación sanguínea, por lo que lógicamente esto suscitó la preocupación de que también resultara afectado. El segundo indicio es más sutil. Los toxicólogos emprendieron estudios rigurosos con animales que respiraban aire con grandes concentraciones de partículas en suspensión y descubrieron que esas partículas penetraban en su cerebro. Algunas contenían neurotoxinas conocidas, como el manganeso. Y sabíamos que no podrían traer nada bueno.» Desde entonces se han acumulado más pruebas epidemiológicas del problema que suponen las partículas en suspensión. En 2018, el BMJ publicó publicó un estudio de cerca de 131.000 londinenses de 50 a 79 años donde se concluía que los más expuestos a la contaminación atmosférica tenían más posibilidades de que se les diagnosticase una demencia en los ocho años siguientes a la observación. El vínculo era particularmente patente entre el alzhéimer y las PM2,5. En otro estudio con 100.000 ciudadanos de Taiwán se llegó a conclusiones similares. Investigadores suecos concluyeron que la contaminación del aire aumentaba la incidencia de la demencia entre personas sin marcadores genéticos de la enfermedad. Y cientícos de la Universidad de Toro Toronto nto estudiaron a 6,6 millones de habitantes de la provincia de Ontario y descubrieron que aquellos que vivían en un radio de 50 metros de una carretera importante, donde los niveles de contaminantes nos son muy elevados, tenían una probabilidad un 12 por ciento mayor de sufrir demencia que los residentes a más de 200 metros de distancia de esas mismas vías.
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las partículas aéreas aérea s altera el cerebro y promueve la aparición de las alteraciones histopatológicas iniciales del alzhéimer», asegura. Tres años más tarde, cientícos del Centro Médico Cedars-Sinaí de Los Ángeles y sus colaboradores describieron que los metales
pesados del aire contaminado no solo llegaban hasta el cerebro de las ratas al cabo de pocos meses, sino que, aparentemente, también activaban genes que desencadenan trastornos neurodegenerativos y cáncer. La contaminación atmosférica también interacciona direcdirec tamente con las variantes de ciertos genes asociadas con el alzhéimer, de modo que fomenta el envejecimiento cerebral y la neurodegeneración en personas que ya tienen predisposición genética. No todos los enfermos con alzhéimer tardío presenpresentan esos marcadores genéticos, pero muchos sí, y en ellos esa lluvia sobre mojado que supone la interacción entre los genes DEL AIRE AL CEREBRO se r especialmente especial mente potente. pote nte. La psicóloga Por supuesto, los estudios epidemiológicos tienen sus limitalimita- y el ambiente parece ser ciones. No es ético pedir a nadie que respire a sabiendas aire clínica Margaret Gatz, de la Universidad de California del Sur, contaminado durante meses o años. Esto diculta la ejecución explica que los daños provocados en el sistema vascular por la de estudios comparativos que eliminarían numerosos factores contaminación y otros factores se asocian a un mayor riesgo ajenos a la contaminación contaminación y que podrían predisponer a los habi- de alzhéimer y otras demencias, sobre todo en las personas tantes de ciertas regiones a padecer el alzhéimer y otras formas f ormas que tienen una predisposición genética a sufrir la enfermedad.
de demencia. «Lo ideal sería que todo el mundo llevase un medidor de la contaminación que obtuviese datos sobre la exposición en todo momento, pero esto es una ilusión», lamenta Weuve. «Así que nos vemos obligados a elaborar modelos basados basad os en estimaciones, lo cual resulta insuciente. En lo que concierne al alzhéimer, lo que importa es la exposición prolongada, prolonga da, crónica, y ni siquiera disponemos de un registro mundial de enfermos, menos aún de los recursos para mantener un seguimiento durante años hasta que los estudiados contraigan la enfermedad. Por eso es tan difícil concretar las causas.» Es más, en algunas regiones del mundo la contaminación atmosférica es tan nociva que la gente muere por una cardiopatía mucho antes de que comience a mostrar los síntomas del alzhéimer avanzado. Para controlar mejor la causalidad, los expertos han optado por los modelos animales en busca de los mecanismos biológicos que puedan vincular el deterioro cognitivo con diversos tipos y concentraciones de contaminantes atmosféricos. En 2015, el neurobiólogo Colin Combs, jefe del departamento de ciencias biomédicas en la Facultad de Medicina y Ciencias de la Salud de la Universidad de Dakota del Norte y experto en trastornos neurodegenerativos, bombeó aire con diversas concentraciones de partículas contaminantes en jaulas que albergaban ratones genéticamente idénticos durante distintos intervalos de tiempo. Constató así que a mayor exposición, mayor era el daño. «Nues«Nues tros hallazgos avalan la teoría de que la exposición prolongada a
«Existen notables indicios de que los factores de riesgo vasculavasculares resultan más peligrosos para los portadores de la variante (o alelo) APOE4 del gen APOE», arma. «Y por esas y otras razones, numerosos estudios se han centrado en el riesgo genético de la enfermedad y han dejado de lado los hábitos personales y los factores ambientales.» Los efectos de las sustancias tóxicas presentes en la concontaminación atmosférica cuando llegan al cerebro concuerdan con varias ideas sobre el modo en que se desarrolla el daño del alzhéimer. La neurotoxicóloga Deborah Cory-Slechta, del Centro Médico de la Universidad de Rochester, arma que tanto en animales como en humanos, esos contaminantes provocan la liberación de citocinas por las células de la microglía, las cencentinelas inmunitarias que residen en el cerebro. Las citocinas son moléculas mensajeras que intervienen en el control de la inmunidad y de la inamación. inamación. En circunstancias normales, esa respuesta ayuda a proteger el cerebro contra los intrusos. Per Pero o la exposición crónica al aire contaminado provoca la producción prod ucción desmesurada de citocinas proinamatorias que degenera en una inamación crónica crónica y desemboca en la muerte de las neuronas. «Las partículas ultranas parecen ser el factor más importante de este proceso», explica Cory-Slechta. Esta también destaca que es difícil concentrarse concentrarse en componentes concretos de esas partículas. «Por un lado, disponemos de muy pocos datos históricos referentes a ellas, por lo que es difícil juzgar sus niveles relativos en el ambiente. Y por el otro,
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contienen multitud de sustancias que solemos agrupar juntas», lo que diculta saber cuál es la causante del efecto nocivo. Las partículas contaminantes derivadas de la quema de los combustibles fósiles y de otras fuent fuentes es contie contienen nen cientos de sustancias, desde gases nocivos como el dióxido de azufre y el óxido de nitrógeno hasta el polvo generado por los frenos, los neumáticos y el embrague de los automóviles y los camiones. Cory-Slechta arma que esos contaminantes tienden a acumularse en el cerebro con el paso de los años, años , lo que ayudaría a explicar por qué el alzhéimer es un trastorno propio de la vejez. Pero matiza que aún persisten numerosas inincógnitas sobre las sustancias concretas que penetran en el cerebro a través del aire —no está claro que todas accedan a los tejidos cerebrales— y cuáles de ellas causan problemas. «Sabemos que el cerebro necesita hierro, zinc, cobre y otros metales, pero en ciertas cantidades. ¿Qué sucede cuando estas se sobrepasan?», se pregunta. «Sabemos que un exceso de hierro provoprovoca estrés oxidativo y neurodegeneración. También que otros contaminantes, como el aluminio, no cumplen ninguna función esencial en el cerebro pero son proclives a acumularse y a provocar una respuesta inamatoria. Con franqueza, deberíamos prestar más atención a este aspecto. Y no solo se trata de los metales. Los contamicontaminantes orgánicos también podrían estar
DATOS REVELADORES
Aire nocivo, cerebros dañados Entre 2005 y 2013, un equipo de investigadores estudió a 131.000 personas
de 50 a 79 años que habitaban en el área metropolitana de Londres. A ninguna se le había diagnosticado alzhéimer. Cartografaron las concentraciones de cier -
tos contaminantes atmosféricos en su lugar de residencia y dividieron a los participantes en cinco grupos según el grado de exposición a ellos. En comparación con la exposición más baja, tomada como grupo de referencia, la probabilidad de padecer alzhéimer aumentó en los dos grupos más expuestos a contaminantes como el dióxido de nitrógeno y en los tres primeros más expuestos a las partículas tóxicas emitidas por los tubos de escape, las PM 2,5 . Ese alto riesgo persistió incluso después de restar el efecto de factores tales como el tabaquismo, la edad o el sexo. Dióxido de nitrógeno a i c Dos veces más n e r e f e r e d o p u 1,5 veces más r g l a o t c e p s e r Misma r e probabilidad m i é h z l a r e c Mitad de e d probabilidad a p e d d a d i
Las barras verticales señalan el margen de incertidumbre
Concentración Máxima
Partículas en suspensión
Partículas en suspensión
(PM2,5)
del tráfico rodado
(PM2,5)
Ozono Por razones desconocidas, los grupos más expuestos fueron menos propensos a contraer la enfermedad
l implicados en los trastornos neurodege i b a Probabilidad b nula nerativos.» o r P Un tipo de contaminantes orgánicos son los lipopolisacáridos, moléculas grangrandes que desprenden las bacterias diseminadas desde las plantas de tratamiento de residuos, entre otras fuentes. Se ha descubierto que tales moléculas se adhieren a las partículas y, al ser inhaladas, desatan una respuesta inamatoria en los pulmones. En los estudios con animales, los lipopolisacáridos y otras sustancias orgánicas provocan inamación y degeneración cognitiva.
PARTÍCULAS Y PÉRDIDA DE MEMORIA Jiu-Chiuan Chen, médico epidemiólogo en la Universidad de
«Vimos que las mujeres más expuestas a la contaminación sufrían un deterioro precoz de la memoria episódica», explica. Este tipo de memoria a largo plazo rememora una experiencia previa junto con el momento y el lugar del acontecimiento y las emociones asociadas. El declive que Chen descubrió en esas mujeres precedió a cualquier síntoma patente del alzhéimer y resultó independiente de la salud cardiovascular. cardiovascular. La investi investi-gación de este trastorno ha establecido que las personas con un declive de la memoria episódica presentan un riesgo muy
California del Sur y especialista en el efecto de los contaminantes atmosféricos sobre el cerebro, arma que aunque el impacto de cada sustancia sigue siendo objeto de debate, no hay duda de que el efecto de la mezcla conjunta es nocivo y provoca problemas cognitivos. Chen es uno de los autores de un estudio publicado el pasado año en la revista Brain que señaló vínculos claros entre las partículas nas contaminantes, los cambios en la esestructura del cerebro y la pérdida de memoria en mujeres de edad avanzada. Él y sus colaboradores cuanticaron las alteraciones cerebrales y la memoria mediante pruebas cognitivas y neuroimágenes, amén de un modelo matemático que incorporaba dos fuentes de datos sobre la calidad del aire.
acusado de sufrir en décadas posteriores la enfermedad con toda su crudeza. «Más de una decena de estudios vinculan la exposición a la contaminación atmosférica con la demencia en la vejez», arar ma Chen. «Los datos son bastante convincentes. No sabemos si la exposición durante los primeros años de vida puede ser otro determinante. Pero en los estudios toxicológicos con animales, se los expone a los contaminantes desde el inicio de la vida, y los cambios histopatológicos observados denotan problemas. Al parecer, las partículas pequeñas aceleran la acumulación de las placas de amiloide, aunque no estamos seguros de que suceda lo mismo en la especie humana. Además, podría intervenir un comcom-
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ponente genético, por lo que ciertas personas serían más proclives al efecto de la contaminación que otras. Existiría un colectivo especialmente sensible que correría un riesgo más acusado. Los estudios carecen todavía de la potencia necesaria para abordar esta pregunta, pero creo que acabarán contando con ella.» REDUCCIÓN DEL RIESGO Mientras esta dolorosa enfermedad sigue afectando a millones de personas en todo el mundo, las noticias referentes a los descubrimientos sobre la contaminación atmosférica traen consigo un mensaje de aliento, opinan varios cientícos. Y es que está en nuestras manos hacer algo para paliar el riesgo. De momento, la mayoría de los medicamentos no han servido de mucho a los enfermos, arma Melinda Power, epidemióloga de la Universidad George Washington que intenta identicar los factores de riesgo de deterioro cognitivo y demencia que se puedan modicar. «En la actualidad, nuestra mejor baza parece radicar en la prevención a través de la reducción de los factores ambientales y la adquisición de hábitos saludables. Y en este ámbito, la exposición a la contaminación atmosférica está adquiriendo una gran preponderancia.» Los datos referentes a los daños cerebrales constituyen un argumento de peso para endurecer los controles de la calidad del aire, arma la epidemióloga de la Universidad de Michigan Kelly Bakulski. «Es un campo con mucho recorrido por delandelante. A diferencia de los genes, sí podemos controlar los factores ambientales: eliminar esos contaminantes de nuestro entorno no tendrá nada de negativo y sí mucho de positivo.» A este respecto, Gatz opina que unos cambios sencillos en lo loss hábitos personales serían de ayuda. «Se ha visto que la actividad física reduce el riesgo», pues aumenta tanto el e l riego sanguíneo en el cerebro como los niveles del factor neurotróco cerebral, una proteína que fomenta el crecimiento y la mantenimiento
COLABORADORES DE ESTE NÚMERO Asesoramiento y traducción: Andrés Martínez: La inuencia de la polución en la demencia; José Óscar Hernández Sendín: Aguas contaminadas, Arsénico en el agua, Reutilización de aguas residuales; Fabio Teixidó: Una historia estratifcada, Aprovechar la basura; Joandomènec Ros: Los estragos de la contaminación lumínica
INVESTIGACIÓN Y CIENCIA DIRECTORA EDITORIAL Laia Torres Casas EDICIONES Anna Ferran Ferran Cabeza, Ernesto Lozano Lozano Tellechea, Tellechea, Yvonne Yvonne Buchholz Buchholz DIRECTOR DE MÁRQUETIN Y VENTAS Antoni Jiménez Jiménez Arnay DESARROLLO DIGITAL Marta Pulido Salgado PRODUCCIÓN M.a Cruz Iglesias Capón, Albert Marín Garau SECRETARÍA Eva Rodríguez Veiga SUSCRIPCIONES Olga Blanco Romero
EDITA Prensa Científca, S. A. Valencia, 307 3.o 2.a Valencia, 08009 Barcelona (España) (España) Teléfono 934 143 344
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) o c i f á r g ( N I Z Y E Ñ D A U T T N S O T R M O A H D O N C A A M : ? A ; A I 8 T 1 0 N 2 E E M D E E D R F B O M E E C I T N P E E D S I C E N 1 I D E 1 H N T E P O O T J D M E B T A N L E E , . R L N A O I T E T U Y L E L R O A P C . R I M A N I D N A I A , E » S I D O N A N L E G R N A E « , : N E O T N D E N U O F L ,
de las neuronas.
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Sabedores de los estragos que inige la enfermedad, ha llellegado la hora de tomarse en serio esos cambios. «Contamos con los medios para ello, y dado el riesgo que entraña no hacerlo, hemos de pasar a la acción», concluye Bakulski.
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PUBLICIDAD Artículo publicado publicado en Investigación y Ciencia , julio de 2020
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Ellen Ruppel Shell es periodista y profesora de periodismo especializada en ciencia, economía y sociedad.
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PARA SABER MÁS
Alzheime r’s diseas e and alpha-sy nuclein pathology pat hology in th e olfactory olfact ory bulbs of o f infants, children, teens and adults ≤ 40 years in metropolitan Mexico City: APOE4 carriers at higher risk of s uicide accelerate their olfactory bulb pathology. L. Calderón-Garcidueñas et al. en Environmental Research, vol. 166, págs. 348-362, octubre de 2018. Particulate matter air pollution, physical activity and systemic inammation inammation in Taiwanese adults. adults. Z. Zhang et al. en International Journal of Hygiene and Environmental Health, vol. 221, n. o 1, págs. 41-47, enero de 2018. Particulate matter and episodic memory decline mediated by early neuroanatomic biomarkers of Alzheimer’s disease. disease. D. Younan et al. en Brain, vol. 143, n. o 1, págs. 289-302, enero de 2020. EN NUESTRO ARCHIVO
penetrantes. Anna Von Mikecz en MyC , n.o 53, 2012. Minúsculas y penetrantes. Anna pública. Mark J. Nieuwenhuijsen, en este Contaminación atmosférica y salud pública. mismo número.
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CONTAMINANTES Y SALUD HUMANA
LA ACCIÓN OCULTA DE LOS DISRUPTORES
ENDOCRINOS
Omnipresentes en nuestro ento Omnipresentes entorno, rno, esto estoss contaminantes químicos interfieren en la acción de las hormonas y perjudican nuestra nu estra salud. Pero describir con detalle su ef efecto ecto para poder legislar su uso plantea un reto enorme Esther Fuentes y Ángel Nadal Nadal
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EL PLÁSTICO empleado para fabricar numerosos tipos de envases contiene cantidades muy pequeñas de ciertas sustancias, como ftalatos y bisfenol A, que alteran el funcionamiento de nuestras hormonas.
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, genes y el ambiente pueden causarnos enfermedades crónicas no transmisibles, tales como la obesidad, la diabetes me llitus, los cánceres hormonodependientes, hormonodependie ntes, el autismo o el síndrome de atención e hiperactividad. Los factores ambientales que afectan a las células de nuestro organismo son múltiples
y complejos, y abarcan desde el tipo de alimentación, el estrés, las infecciones y la microbiota (la rica comunidad microb microbiana iana que vive asociada a nuestro organismo), hasta los contaminantes contaminantes químicos.
En la actualidad, la opinión que la palabra química despierta entre la población se halla polarizada entre quienes únicamente ven los benecios bene cios que esta ciencia nos ha aporta do, sin enen contrarle ningún perjuicio, y quienes sienten miedo e intentan evitar todo lo relativo a ella, ya que consideran que lo ajeno a la naturaleza (para ellos química es sinónimo de artifcial o o
UBICUOS Y PERSISTENTES El Programa Internacional de Seguridad de las Sustancias QuíQuímicas de la Organización Mundial de la Salud dene un disrupdisrup tor endocrino como «una sustancia o una mezcla de sustancias exógenas que altera la función o funciones del sistema endocrino y y,, como como consecuencia, consecuencia, causa un efecto adverso en la salud de un
sintético) es nocivo para la salud. Por supuesto, pensamos que ninguna de estas dos perspectivas es correcta. La química es una ciencia muy extensa que estudia la composición, la estructura y el comportamiento de l a materia . No hay ninguna duda de de las enormes ventajas que nos ofrece. Solo hay que pensar en
organismo, de su progenie o de una población». La Comisión Europea ha catalogado más de 400 sustancias que corresponden a disruptores o posibles disruptores endocrinos. Tales compuestos suponen un problema global: nuestra e expoxposición a ellos es ubicua porque forman parte de una multitud de
los avances revolucionarios que han experimentado, gracias a ella, campos como la medicina, la agricultura y la industria de la alimentación. Estos y otros logros asociados a la química han contribuido a que nuestra esperanza esperanz a de vida haya aumentado en el último siglo unos veinte años, además de a mejorar nuestra calidad de vida. Dicho esto, debemos considerar también los costes que han conllevado tales benecios. Cualquier químico sabe que el peaje que tenemos que pagar por estos desarrollos es la contaminación. La fabricación de ciertas sustancias, así como su uso y eliminación, acaban afectando a nuestro ambiente y a nuestra salud. Debemos, por tanto, ser conscientes de ello e intentar minimizar en lo posible ese peaje. En la actualidad existen más de 80.000 compuestos quíquímicos en el mercado, la mayoría de los cuales no ha pasado ninguna prueba antes de ser introducido en él. Aun así, sabesabe mos que un porcentaje de ellos han resultado tóxicos para los humanos y para la fauna silvestre. Los que deben su toxicidad a la alteración que producen en la función de las hormonas se denominan disruptores, o alteradores, endocrinos. Se ha comprobado que, además de perjudicar nuestra sasalud, los disruptores endocrinos podrían afectar también a la de nuestros descendientes a lo largo de d e más de una generación. No obstante, resulta muy difícil establecer una relación de causaefecto respecto a estas sustancias, debido a que pueden actuar a muy bajas concentraciones y a que el efecto no suele producirse en el mismo momento de la exposición. Todo ello hace que la denición y legislación de los disruptores endocrinos planteen un enorme reto.
productos que utilizamos en nuestra vida diaria. Los hallamos en nuestro hogar, en el trabajo, en la comida, en el agua y en el aire. aire . Algunos son persistentes, puesto q que ue se concentran en las grasas y permanecen largo tiempo en nuestro organismo. En los períodos en los que las grasas corporales se movilizan, como susucede cuando adelgazamos o durante el embarazo y la lactancia, se liberan a la sangre e intereren con la acción de las hormohormonas. Ejemplos de estos compuestos son las dioxinas (productos secundarios que se forman en numerosos procesos industriales), los retardantes de llama (presentes en plásticos, ropa y muebles), los compuestos peruorados (en detergentes, teón y algunos envoltorios y envases), los policlorobifenilos (en equipos eléceléctricos industriales) y los plaguicidas agrícolas organoclorados y organofosforados. Debido a que se acumulan en las grasas ani males, su concentración aumenta a medida que se asciende en la cadena tróca. Los humanos, junto con los grandes mamíferos y los grandes peces, nos situamos al nal de dicha cadena, por lo que somos los que más disruptores endocrinos acumulamos. Hay otros disruptores que no son persistentes, como los ftafta latos (aditivo empleado en cosméticos y colonias y en plásticos como el PVC) y el bisfenol A (en las garrafas de agua, las latas de conservas, el material de ocina y juguetes, entre otros muchos productos de uso habitual). Estos compuestos no se acumulan fácilmente en las grasas y se metabolizan me tabolizan y excretan en unas 24 horas. Sin embargo, nuestra exposición a ellos es tan elevada que los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades de los EE.UU. los han detectado en la orina de la mayoría de los ciudadanos de ese país, así como en la leche materna y en el cordón umbilical humanos.
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S U S TA TA N C I A S O M N I P R E S E N T E S
Dónde están y cómo nos afectan Los disruptores endocrinos son sustancias contaminantes derivadas de los procesos industriales. Al hallarse presentes en objetos de uso cotidiano, nos hallamos expuestos con frecuencia a ellas. Su efecto sobre nosotros resulta a menudo difícil de identicar, ya que pueden ejercer su acción a muy bajas concentraciones y las consecuencias suelen notarse a largo plazo. Resumimos aquí algunos de los más estudiados. De ellos conocemos el grado al que nos hallamos expuestos, sus modos y mecanismos de acción en el organismo y sus efectos en modelos animales; sabemos también que pueden alterar la salud humana, según indican los estudios epidemiológicos.
Ftalatos. Se Ftalatos. Se emplean como aditivo en múltiples tipos de plásticos, incluido el PVC. Algunos de estos plásticos están prohibidos en la fabricación de productos para niños. También se utilizan en cosméticos, perfumes y colonias. En febrero de 2017, la Unión Europea clasicó cuatro ftalatos como sustancias de alta preocupación para la salud humana, por su acción como disruptores endocrinos. Se relacionan con una mayor incidencia de alteraciones en el aparato reproductor, cánceres dependientes de hormonas y diabetes mellitus.
Compuestos peruorados. Utilizados como antiadherentes y presentes en e n detergente detergentes, s, teón y algunos env envases, ases, son
Bisfenol A. Es A. Es el componente principal del plástico de policarbonato y está presente pres ente en las resi resinas nas de epoxi, en el ppapel apel térmico y como aditivo en diferentes tipos de plásticos, incluido el PVC. Se ha detectado en la orina del 93 por ciento de los ciudadanos de EE.UU. y se relaciona con c on un aumento en la incidenc incidencia ia de determinados tipos de cáncer, la alteración del sistema nervioso durante el desarrollo, la diabetes mellitus y la obesidad. En junio de 2017, la Unión Europea clasicó el bisfenol A como sustancia de alta preocupación para la salud humana por su acción como disruptor endocrino.
altamente persistentes en el ambiente y se acumulan en la grasa. Se han identicado en la orina del 99 por ciento de los ciudadanos de EE.UU. Intereren en en la función de la hormona tiroidea y las hormonas gonadales, y se asocian con alteraciones en el metabolismo de la glucosa y de los lípidos.
Dioxinas. Formadas Dioxinas. Formadas como subproductos en procesos industriales, son persistentes y se acumulan en las grasas. Afectan a la producción y calidad del esperma y pueden provocar diabetes mellitus, entre otras enfermedades.
Plaguicidas organofosforados y organoclorados. Ejemplos de ellos son el DDT y sus derivados, y el clorpirifós. Alteran la función de la testosterona y la hormona tiroidea, tiroidea , con consecuen cias en el desarrollo de los sistemas reproductor y nervioso. También modican la señalización señalización de los estrógenos y se han propuesto como alteradores del metabolismo de lípidos y azúcares.
CÓMO ACTÚAN O T O H P K C O T S I ©
Los disruptores endocrinos alteran la función de las hormonas. Estas corresponden a moléculas de señalización liberadas por las glándulas endocrinas a la sangre, por la que se desplazan hasta alcanzar los órganos en los que actúan. Allí se unen a unas proteínas que funcionan como receptores hormonales. Estos
Retardantes de llama. Se hallan en múltiples materiales, como muebles, telas, aislantes utilizados en la construcción y un largo etcétera. Son compuestos muy persistentes y se acumulan en las grasas animales. Alteran la función de la hormona tiroidea y se relacionan con una disminución del coeciente intelectual, obesidad y enfermedades enfermeda des metabólic as.
Policlorobifenilos (PCB). Se (PCB). Se utilizaron como aislantes para equipos eléctricos industriales como transformadores, condensadores y termostatos. En los años setenta del siglo pasado se disminuyó su uso y nalmente se prohi- prohi- bieron debido a los efectos adversos que tenían en la salud humana. Son muy persistentes y se acumulan en grasas; todavía se encuentran en un amplio porcentaje de la población. Alteran el desarrollo del sistema nervioso, entre otros efectos.
pueden localizarse en la membrana plasmática y a ellos se jan las hormonas lipófobas (insolubles en lípidos), como la insulina o la adrenalina. Otro tipo de receptores hormonales se localiza en el interior celular; a ellos se unen las hormonas lipólas (solubles en lípilípidos), como los esteroides y las hormonas tiroideas. tiroide as. En la mayoría
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de los casos, los disruptores endocrinos actúan al jarse a estos
produce efectos crecientes, un concepto ampliamente utilizado
receptores intracelulares, a los que normalmente nos referimos como receptores nucleares. Los más estudiados son los receptorecepto res de estrógenos y de andrógenos (las hormonas responsables del fenotipo femenino y masculino, respectivamente), el receptor gamma activado por proliferadores de peroxisomas (involucra(involucrado en el control de la formación de lípidos), y el receptor de hidrocarburos de arilos, que participa en el metabolismo y la expulsión de los xenobióticos (sustancias ajenas al organismo, entre ellos los disruptores endocrinos) endocrinos).. Los disruptores también pueden unirse al receptor de glucocorticoides, involucrado en la regulación de genes del desarrollo, del metabolismo y de la respuesta inmunitaria. Los receptores, cuando se unen a ellos sus ligandos (las horhormonas), se dimerizan (se convierten en una molécula formada por dos subunidades idénticas), tras lo cual se desplazan al núcleo, donde reclutan a otras proteínas denominadas correcorre guladoras. El complejo proteico resultante se acopla al ADN en unas secuencias especícas denominadas elementos de resres puesta, y regula así la transcripción génica. Dependiendo del ligando que intervenga, se producirán diferentes cambios en la estructura de los receptores nucleares, que reclutarán a distintas proteínas correguladoras y darán lugar a la activación o reprerepresión de determinados grupos de genes. Los receptores nucleares
en toxicología para la estimación del riesgo. En los disruptores endocrinos resulta muy difícil, si no imposible, predecir qué concentración no producirá un efecto; como consecuencia, no es posible establecer una dosis umbral por debajo de la cual estemos exentos de riesgo. Ello genera grandes complicaciones a la hora de reglamentar estas sustancias. En la toxicología con carácter regulador se parte del estudio de dosis altas; si estas no ejercen efecto, se da por supuesto que una dosis baja tampoco lo producirá, p roducirá, lo cual, como hemos visto, no puede aplicarse siempre a los disruptores endocrinos. Pero, además de la dosis, los efectos que produzcan estos contaminantes van a depender de otras variables, como el e l tipo de tejido sobre el que actúan, el período de la vida durante el que ocurre la exposición y el género y la edad del individuo afectado, entre otras.
ETAPAS ETAP AS VULNER ABLES Uno de los puntos más relevantes de la ciencia de los disruptores endocrinos es la identicación de los períodos de la vida humana huma na más vulnerables a su exposición, puesto que de ellos depende en gran medida el fenotipo nal del organismo expuesto. Conocer tales períodos resulta esencial para poder estimar el riesgo de
son promiscuos en el sentido de que a ellos se unen múltiples ligandos, además de los suyos naturales. Entre otros, jan disdis ruptores endocrinos que actúan como agonistas (estimulantes) o como antagonistas (inhibidores) del receptor y provocan una regulación incorrecta de la expresión de los genes. Los disruptores endocrinos no solo tienen la capacidad de alterar las señales celulares al unirse a los receptores nucleares, sino que además pueden generar marcas epigenéticas. Estas
estos compuestos. Se sabe que pueden actuar en cualquier momento de nuestra vida, desde el mismo instante de la concepción hasta la vejez. Incluso podrían intervenir antes de la concepción, debido a la exposición a ellos de cualquiera de los dos progenitor progenitores. es. Sin embargo, su acción en la etapa fetal entraña más riesgo que en la edad adulta. Durante el desarrollo del feto, la lactancia y la infancia, el
corresponden a modicaciones químicas en el genoma debido a la adición o sustracción de grupos metilo o acetilo en el ADN o las histonas (proteínas que, q ue, junto con el ADN, forman la cromaticromati na, la bra de la que están formados los cromosomas). Según las modicaciones que presente la cromatina, se expresarán unos genes con mayor facilidad que otros, lo que cambiará nuestra propensión a padecer determinadas enfermedades.
En el campo de la toxicología clásica y la industria química prevalece la máxima de que «la dosis hace el veneno». Esta frase resume la famosa armación de Paracelso en el siglo : : «Nada es veneno, todo es veneno: la diferencia está en la dosis». Pero este dogma no se cumple en el caso de los disruptores endocrinos. El hecho de que estos compuestos se aprovechen de los mis -
organismo organismo resulta altamente vulnerabl vulnerable. e. El feto (y también el lac lac-tante) se halla expuesto a los disruptores endocrinos bioacumubioacumulables y persistentes que ha ido almacenando la madre a lo largo de la vida, y, además, a otros no persistentes pero muy comunes, a los que todos estamos expuestos de manera cotidiana, inclui inclui-das las mujeres embarazadas. Los disruptores pueden causar durante la organización de los órganos (organogénesis) alteraciones que permanecen a lo largo de la vida del individuo. El mecanismo de acción de los disruptores endocrinos probablemente está muy relacionado con los cambios morfológicos y funcionales característicos de esta etapa. Al unirse a los receptores nucleares, nucleare s, que actúan como factores de transcripción, pueden alterar la expresión de genes importantes del desarrollo fetal y dar lugar a cambios morfológicos tempranos que predispongan a sufrir determinadas enfermedades en el futuro.
mos mecanismos moleculares que utilizan las hormonas les conconere propiedades similares a estas y diferentes de las de los comcompuestos tóxicos clásicos. Es muy importante tener en cuenta ese comportamiento a la hora de realizar una valoración de riesgos. Esto es así porque algunos disruptores endocrinos, igual que las hormonas, actúan a dosis bajas, cercanas a aquellas a las que los humanos estamos expuestos. Otros imitan a las hormonas esteroideas, que muestran relaciones de dosis-respuesta no momo notónicas. Ello signica que la pendiente de la curva dosis-efecto cambia de dirección, es decir, puede tener forma de U (o de U invertida): a dosis pequeñas y grandes, el efecto es alto (o bajo), mientras que a dosis intermedias el efecto es bajo (o alto). Tal comportamiento rompe con el concepto de potencia, p otencia, dedenido como el intervalo de dosis dentro del d el cual una sustancia
Por otro lado, los disruptores endocrinos pueden modicar las marcas epigenéticas epigenéticas de las células del feto. Estas marcas alalteradas se transmiten de una célula a las células hijas a medida que el organismo crece. De este modo, los acontecimientos epi genéticos ocurridos durante el desarrollo fetal se transeren a la edad adulta. En nuestro laboratorio hemos comprobado que las hembras de ratón gestantes que recibieron bajas dosis de bisfenoll A daban lugar a recién nacido bisfeno nacidoss con un mayor número de células b (las que producen la insulina), un hecho que se asoaso ciaba al aumento en la expresión de un numeroso grupo de genes relacionados con el ciclo celular. Estos ratones presentaban más adelante una regulación defectuosa defectuos a de la glucosa y de los lípidos, por lo que tenían una mayor probabilidad de sufrir obesidad y diabetes mellitus de tipo 2. Numerosos estudios han descrito
LA DOSIS NO SIEMPRE HACE EL VENENO
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MECANISMO CELULAR
Así interfieren con las hormonas Los disruptores endocrinos son sustancias ajenas a nuestro organismo que alteran la función del sistema endocrino, el conjunto de glándulas encargadas de segregar las hormonas. Al presentar una conguración química semejante a las hormonas, los disrupto- res se acoplan a los receptores celulares de estas y, como consecuencia, ejercen un efecto agonista al de ellas (aumentan su acción), o bien antagonista (inhiben su acción). Abajo se ilustra la interacción de los disruptores con los receptores nucleares, un tipo de receptores que se hallan y actúan en el interior de la célula.
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Interacción con los receptores nucleares 1 , En condiciones normales, estos receptores jan las hormonas liposolubles. Pero, en presencia de un disruptor endocrino 2 3 es este el que se acopla al receptor , tras lo cual el conjunto se desplaza al núcleo . Allí se une a ambos una proteína 4 . El complejo proteico resultante 5 y la sínteresultant e se ja al ADN y modica la transcripción del ARN mensajero correguladora 6 . Los efectos de esta interacción suelen ser de larga duración. sis proteica
S E R O T U A S O L N Ú G E S A I C N E I C Y N Ó I C A G I T S E V N I
otras alteraciones morfológicas relacionadas con la exposición exposición a disruptores endocrinos durante el desarrollo fetal, como las anomalías en el desarrollo de la glándula mamaria, la próstata y el sistema nervioso, entre otros. Como ya hemos dicho, las altealteraciones no afectan solo al feto, sino también a la madre. De este modo, cuando en nuestros experimentos tratábamos las hembras de ratón gestantes con bisfenol A, estas sufrían una disminución en el número de células b siete meses después del parto. Además, segregaban menos insulina en respuesta a la ingestión de glucosa y mostraban mostraban resi resistencia stencia a la insulina insulina e intolerancia intolerancia a la glucosa. glucosa. Pero la importancia del período gestacional como ventana de vulnerabilidad no resta importancia a la exposición que se experimenta a lo largo la vida. En la población adulta, los disdisruptores endocrinos endocrinos producen efectos en la mayoría de los casos reversibles, pero cabe prestarles especial atención cuando la exposición es continuada y prolongada. Un aspecto que despierta interés cientíco, pero también preocupación, son los datos que indican que los disruptores
endocrinos no solo afectan a un individuo y su progenie, sino también a las siguientes generaciones, a pesar de no haber es tado sometidas a la inuencia directa de esas sustancias. En 2005, el grupo de Michael Skinner, de la Universidad Estatal de Washington, describió en la revista Science que la exposición al fungicida vinclozolina (empleado en agricultura) producía marcas epigenéticas que podían transmitirse hasta la cuarta generación [véase «Un nuevo tipo de herencia», herencia», por Michael Michael Skinner; I C, octubre de 2014]. 2014]. En la actualidad, se ha demostrado el efecto transgeneraciotransgeneracional de los disruptores endocrinos en modelos animales. Mien tras que el laboratorio laboratorio de Skinner ha observado alteraciones en el aparato reproductor y otros órganos, Raquel ChamorroGarcía y Bruce Blumberg, de la Universidad de California en Irvine, han detectado anomalías en el metabolismo. Aunque estamos a la espera de obtener datos en humanos, estos rere sultados nos estarían indicando que una parte de la mayor incidencia en los últimos treinta años de las enfermedades no
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transmisibles podría atribuirse a una exposición de nuestros bisabuelos y tatarabuelos a determinados disruptores endocrinos en el pasado. Así lo sugirió el grupo de Skinner respecto al DDT (difenil tricloroetano), un insecticida que se empleó en e n los años cuarenta y cincuenta del siglo pasado para combatir los mosquitos transmisores de la malaria y de otras infecciones, y para hacer frente fre nte a las plagas agrícolas. Esas observaciones hacen sospechar también que la convivencia en nuestros días con estas sustancias podría tener consecuencias en nuestros biznietos y tataranietos. tataranietos .
ENFERMEDADES CON LAS QUE SE RELACIONAN Demostrar una relación de causa-efecto respecto a la acción de los disruptores endocrinos en humanos no es tarea fácil. Ello es debido, en gran parte, a que las consecuencias de una expo sición durante el embarazo pueden manifestarse en la descendescen -
CÓMO SE REGULA SU USO
dencia años más tarde, generalmente en la edad adulta. Además, Ade más, puede que los disruptores endocrinos no sean la única causa de una enfermedad que se esté examinando. La causalidad se establece, principalmente, mediante la valoración de los daños en modelos celulares y animales, así como mediante estudios epidemiológicos epidemioló gicos en los que se evalúan las enfermedades que provocan en humanos. Algunos de los estudios epidemiológicos parten del con ocimiento de una liberación en el pasado de disruptores endocrinos a causa de algún accidente ambiental o laboral, o bien del consumo, en su tiempo, de ciertos medicamentos. Tal es el caso del dietilestilbestrol (DES), una sustancia agonista de los receptores de estrógenos estrógenos que fue recetada a las mujeres gestantes inicialmente como antiabortivo y, más tarde, simplemente como reforzante durante el embarazo. Este fármaco no se soso metió a pruebas con animales a largo plazo y se comercializó tan solo unos pocos meses después de su síntesis. Se calcula que en EE.UU. fueron tratadas con DES un millón y medio de mujeres gestantes; en España se comercializó como Protectona en los años cincuenta y sesenta. Desgraciadamente, no solo se descubrió que el fármaco no ejercía ningún efecto benecioso
Una legislación provisional La regulación de los disruptores endocrinos todavía se está debatiendo en el Parlamento Europeo. De modo provisional, la legislación sobre estas sustancias se basa en una clasicación más general, el Sistema Globalmente Armonizado (SGA) de clasicación y etiquetado de productos químicos, un sistema
internacional redactado bajo los auspicios de las Naciones Unidas. El Reglamento n.o 1272/20 08 sobre la clasicación, etiquetado y envasado de sustancias y mezclas transere el esquema del SGA a la legislación europea. En él se describen cuatro gru-
pos de sustancias: Carcinógenas . En este grupo se establecen dos categorías: la 1, que incluye las sustancias con un efecto carcinógeno demostrado en humanos, o a las que se les supone ese efecto porque existen pruebas sólidas en animales; y la 2, que corresponde a las sustancias supuestamente carcinógenas porque hay datos en animales o humanos que lo indican, pero no son sucientes para que estas se incluyan en la categoría 1. Tóxicas para el desarrollo y el sistema reproductor . Son las sustancias que producen efectos adversos durante el emba- razo o como resultado de la exposición de los progenitores. El efecto nal puede ocurrir a lo largo de toda la vida del organismo. Se divide en dos categorías (1 y 2), que siguen los criterios de los carcinógenos.
Dañinas y tóxicas. Aquellas que ejercen una toxicidad especíca sobre un órgano e impiden su función correcta. Existen dos categorías que dependen de la potencia de la acción tóxica. Tóxicas para el ambiente. Sustancias que se consideran peligrosas para el medio acuático. Los criterios actuales denen que una sustancia es un disruptor endocrino si puede clasicarse como un carcinógeno de categoría 2 o como un compuesto tóxico para el desarrollo y la reproducción de categoría 2, y, además, surte efectos tóxicos sobre los órganos endocrinos.
para el embarazo; entre nales de los sesenta y principios de los setenta se demostró también que las hijas de las mujeres tratadas con él mostraban una elevada probabilidad de padecer distintos tipos de cáncer del aparato reproductor. El ejemplo del DES ha puesto de maniesto que los compuestos estrogénicos pueden producir cáncer en humanos y, además, la señalización alterada de los estrógenos durante el embarazo puede tener consecuencias trágicas años más tarde, en la descendencia. Otro ejemplo lo ofrece el accidente ocurrido en 1976 en Seveso, en Italia. A causa de una explosión en una fábrica de plaguicidas, se produjo la liberación al ambiente de la dioxina TCDD (2,3,7,8-tetraclorodibenzo-p-d (2,3,7,8-tetraclorodibenzo-p-dioxina), ioxina), un compuesto extreextremadamente tóxico y, a la vez, un conocido disruptor d isruptor endocrino. La población expuesta manifestó tiempo después trastornos en los sistemas inmunitario, cardiovascular y nervioso. Los niños nacidos de las mujeres embarazadas durante el accidente sufrie sufrie-ron hipotiroidismo y, como consecuencia de este, presentaron problemas motores y retraso mental. El TCDD era también uno de los subproductos de la fabricación del agente naranja, un herbicida empleado en la guerra de Vietnam por el ejército de los EE.UU. EE.UU. y que ha causado un aumento de cánceres, diabetes y problemas cardiovasculares entre la población expuesta y su descendencia. Existen también abundantes datos publicados en estudios epidemiológicos que asocian la exposición habitual a disrupdisruptores endocrinos y determinadas patologías. El número de ar tículos sobre estos estudios se ha disparado durante los últimos años. Según el último documento de la Sociedad de Endocri- nología de EE.UU. (la sociedad de endocrinología con mayor mayor número de miembros, pertenecientes a todo el mundo, y, sin duda, una de las más inuyentes) sobre el estado actual de la ciencia de los disruptores endocrinos, publicado en la revista Endocrine Reviews y en el que participó uno de los autores (Na(Nadal), existen datos sucientes para relacionar la exposición a los disruptores endocrinos con trastornos del aparato reproductor, cánceres dependientes de hormonas, anomalías en la señaliseñalización de la hormona tiroidea, alteraciones neuroendocrinas y anomalías en el desarrollo del sistema nervioso. Y resultan res ultan preocupantes los datos relativos al aumento de las enfermeda des metabólicas, entre ellas la obesidad, la diabetes mellitus y las enfermedades cardiovasculares.
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Además de perjudicar nuestra salud, la mayor incidencia de estas patologías grava notablemente nuestra economía. Estudios liderados por Leonardo Trasande, de la Facultad de Medicina de la Universidad de Nueva York, han estimado que en la Unión Europea el coste en salud atribuible a los disruptores endocrinos asciende a unos 160.000 millones de euros anuales.
DIFÍCILES DE LEGISLAR La inquietud que despierta la contaminación química por sus posibles repercusiones sobre la salud y el ambiente es relati vamente reciente. reciente . Comienza a principios de los años sesenta, s esenta, con la publicación por parte de Rachel Carlson de Primavera silenciosa,, un superventas que describe los efectos deletéreos silenciosa de los plaguicidas, entre ellos el DDT. La inuencia de este libro contribuyó a la prohibición del DDT y a la creación en 1970 de la Agencia de Protección Ambiental en EE.UU. EE.UU. En la Unión Europea, la Agencia Europea del Medio Ambiente se crea en los años noventa, y la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria Alimentaria (EFSA), en 2002.
Algo que, como como reejamos reejamos a lo largo del artículo, artículo, es un proceso proceso muy difícil y costoso en términos de tiempo y dinero. Las sociedades de endocrinología más inuyentes del mundo, a saber, la Sociedad de Endocrinología de EE.UU., la Sociedad Europea de Endocrinología y la Sociedad Europea de EndocriEndocrinología Pediátrica, Pediátrica, han solicitado en una carta pública a los Ministros de los Estados Miembros de la Unión Europea que los criterios de identicación de los disruptores endocrinos se adhieran a una denición basada en la ciencia, que incluya al menos dos categorías: una para disruptores endocrinos y otra para compuestos catalogados como posibles disruptores endocrinos pero para los que se necesitaría más información antes de tomar una determinación. Unos criterios de identicación tan exigentes como los que se plantean en el último borrador, que prácticamente hagan imposible la clasicación de cualquier sustancia como disrup disrup-tor endocrino, tendrán, aparentemente, un coste económico menor, pero un perjuicio mayor para nuestra salud y también un coste económico considerable para los sistemas nacionales
Para evaluar si una sustancia o una mezcla de ellas tienen el potencial de alterar el sistema endocrino deberían utilizarse unos criterios cientícos especícos. Lamentablemente, estos criterios todavía no han sido denidos por las autoridades europeas, por lo que, de modo provisional, la EFSA aplica unos «criterios interinos» basados en dos reglamentos del Parlamento Europeo: o el Reglamento n. 1107/2009, relativo a la comercialización de o productos tosanitarios, y el Reglamento n. 528/2012, relativo a la comercialización y uso de biocidas (sustancias sintéticas destinadas a destruir o controlar la proliferación de microorganismos, como hongos y bacterias) que puedan ser perjudiciales para la población humana, los animales o el ambiente. En resuresumidas cuentas, estos criterios consideran que una sustancia es o puede ser un alterador endocrino si puede clasicarse como un carcinógeno de categoría 2 o como un compuesto tóxico para el desarrollo y la reproducción de categoría 2, y, y, además, surte efectos tóxicos sobre los órganos endocrinos (véase (véase el recuadro recuadro «Una legislación provisional»). En los últimos años, el interés por los disruptores endocrinos ha crecido de modo notable en el Parlamento Europeo. Algunos Estados Miembros de la UE (como Suecia, Francia, Dinamarca y los Países Bajos), así como como varias varias sociedades sociedades cientícas cientícas y orgaorganizaciones no gubernamentales, han reclamado repetidamente que se establezcan unos criterios de identicación y actuación que protejan al ciudadano de la exposición a estos compuestos. Mientras escribimos este artículo, la Comisión Europea está tratra bajando baja ndo en el establecim establecimiento iento de estos criterio criterioss para los compuescompuestos utilizados como biocidas y plaguicidas, lo que representa un primer paso antes de aplicar estos criterios de identicación a otros compuestos empleados en otros sectores. Si tenemos en cuenta el último borrador propuesto por la Comisión Europea el 28 de febrero de 2017 para productos biocidas y tosanitarios, la identicación de los disruptores endocrinos será poco efectiva para proteger a los ciudadanos europeos, pues harán falta más pruebas que demuestren que un compuesto quíquímico es un disruptor endocrino que las que se s e necesitan hoy para identicar los compuestos cancerígenos, mutagénicos y los que resultan tóxicos para la reproducción. De momento, la Comisión Europea ha decidido utilizar unos criterios donde se incluye una única categoría para clasicar los disruptores endocrinos, equiequi valente a lla a categorí categoría a 1 de los los c carcinóg arcinógenos. enos. Es decir decir,, se requerirá requerirá demostrar que un compuesto sospechoso de alterar el sistema endocrino tiene consecuencias adversas para la salud humana.
de salud. Por el contrario, unos criterios menos estrictos, que admitieran una segunda categoría, mejorarían la salud pública y ahorrarían costes a la seguridad social. Además, supondrían una oportunidad para incentivar la generación de nuevos compuescompues tos químicos sostenibles y métodos biológicos, que también nos reportarían benecios económicos. Esperemos que la Comisión Europea tome las decisiones adecuadas basándose en todos los datos cientícos existentes, y aproveche la oportunidad de rere gular la exposición a los disruptores endocrinos de la manera más beneciosa para la salud y el ambiente. agosto de 2 2017 017 Artículo Artícul o publicado publicado een n Investigación y Ciencia , agosto
LOS AUTORES
Esther Fuentes, Fuentes, doctora en ciencias químicas, es profesora de nutrición y bromatología bromatolo gía en el Institu Instituto to de Bioingeniería Bioingen iería de la Universidad Universid ad Miguel Hernández de Elche, en Alicante, es investigadora del Centro de Investigación Biomédica en Red de Diabetes y Enfermedades Metabólicas asociadas (CIBERDEM). Ángel Nadal , doctor en ciencias químicas, es c atedrático de fsiología en el Instituto de Bioingeniería de la Universidad Miguel Hernández Hernández de Elche, en Alicante, e investigador del CIBERDEM. Colabora con el grupo de trabajo de la Sociedad de Endocrinología para que las autoridades europeas incorporen las recomendaciones científcas a la normativa que regula los disruptores endocrinos. PARA SABER MÁS
Green chemistry, theory and practice. Paul T. Anastas y John C. Warner. Oxford University Press, Oxford y Nueva York, 2000.
Endocrine disruptors in the etiology of type 2 diabetes mellitus. Paloma Alonso-Magdalena et al. en Nature Reviews Endocrinology , vol. 7, págs. 346-353, 2011.
Hormones and endocrine-disrupting chemicals: Low-dose eects and nonmonotonic dose responses. responses. Laura N. Vandenberg et al. en Endocrine Reviews , vol. 33, n.o 3, págs. 378-455, 2012.
EDC-2: The endocrine society’s second scientic statement on endocrinedisrupting chemicals. chemicals. Andrea Andrea C . Gore et al. en Endocrine Reviews, vol. 36, n. o 6: E1-E150, 2015. EN NUESTRO ARCHIVO
Riesgos del bisfenol A. Heather Patisaul en IyC , abril de 2010. Exposición prenatal a contaminantes y salud infantil. Mireia Gascón Merlos en IyC , diciembre de 2014.
Las secuelas del agente naranja. Charles Schmidt en IyC , agosto de 2016. contaminadas. inadas. Charles Schmidt, en este mismo número. Aguas contam
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CONTAMINANTES Y SALUD HUMANA
AGUAS CONTAMINADAS
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SALUD PÚBLICA
Cada vez más poblaciones de EE.UU. y otras partes del mundo están detectando comp c ompuestos uestos perfluorados en el agua potable. Los cientíicos y las entidades reguladoras intentan determinar hasta qué punto resulta peligroso
Charles Schmidt
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, Portsmouth, New Hampshire, comprende 250 empresas, un campo de golf y un par de guarderías. Casi 10.000 personas se tra trasladan sladan cada día día a él para trabajar. Sin embargo, bajo el suelo yace un legado tóxico. Hasta 1988 el lu gar era una base de la Fuerza Aérea de EE.UU., donde los bomberos incen diaban aviones antiguos durante los ejercicios de entrenamiento para luego sofocar las llamas con espuma sintética. En aquella época no parecía importar que este producto fuese f uese absorbido por el suelo; pero, con el tiempo, eso acabaría contaminando las aguas subterráneas que los trabajadores de Pease y sus hijos llevan décadas bebiendo.
E
En 2014, los cientícos tomaron muestras del agua potable de Pease y detectaron compuestos peruorados (PFC, por su denominación en inglés), los mismos que se usan en las espu mas antiincendios. Su concentración era hasta 35 veces más elevada de lo que q ue la Agencia de Protección Ambiental (EPA) de EE.UU.. considera apto para el consumo. Los PFC, que han sido EE.UU utilizados durante décadas en cientos de productos, se hallan ahora dispersos por el suelo y los acuíferos del planeta entero. En el mundo industrializado, prácticamente todas las personas llevan en la sangre algunas de estas partículas procedentes del agua, los cultivos, la carne o el pescado. Pero, en aquellos luga res donde se han fabricado o empleado como materia prima, estos compuestos pueden acumularse hasta alcanzar niveles muy superiores a la media. El número de zonas de riesgo está creciendo. En mayo de 2016, a la vista de varios indicios sobre su toxicidad tox icidad en los fetos y
que por ahora continúa a la espera de una solución denitiva. «Creemos que solo estamos rascando en la supercie del número de comunidades afectadas por PFC», asegura David Andrews, cientíco del Grupo de Trabajo Ambiental de Washington, Washington, DC. «Es de esperar que las verdaderas cifras sean enormes.» Un nivel elevado de PFC en sangre no solo hace temer por el cáncer, sino también por problemas inmunitarios y repro ductivos. Sin embargo, se ignora en qué manera afectan a la salud humana concentraciones especícas de PFC, lo que ha suscitado encarnizados debates sobre qué límites deben con siderarse seguros.
los lactantes, la EPA redujo la recomendación de PFC en el agua 12 potable a un nuevo mínimo: 70 partes por billón (partes/10 ), del orden de una cucharada en 20 piscinas de tamaño olímpico. Desde entonces, varias comunidades en más de dos docenas de de estados de EE.UU. han referido concentraciones que exceden ese límite. Y, debido a la atención causada, cada vez más localidades están buscando y encontrando problemas. Los descubrimientos alimentan los temores de que el agua del país, ya amenazada en muchos lugares por el plomo y otras sustancias, no sea segura. Los PFC constituyen una preocupación preoc upación creciente porque siguen apareciendo de manera generalizada y porque las cantidades ingeridas en el agua potable se suman a las procedentes de los alimentos y otros productos. Entre 2013 y 2015, la EPA buscó PFC en todas las compañías públicas de agua que abastecían a poblaciones de más de 10.000 personas, así como en una muestra de 800 sistemas s istemas de menor capacidad. En 66 de ellas, que servían a un total de seis millones de esta dounidenses, se detectaron niveles de PFC superiores al nuevo umbral de la EPA en al menos una ocasión. Numerosos estados están tomando medidas. En verano de 2016, las autoridades sanitarias aconsejaron a 100.000 resi dentes de Alabama que evitaran consumir agua de grifo hasta la instalación de una red de suministro temporal. En octubre, los condados de Bucks y Montgomery, en Pensilvania, habían clausurado 22 pozos públicos y 150 privados que abastecían a 100.000 personas. En Ohio y Virginia Occidental, 3500 personas han demandado a la compañía DuPont, una de las principales productoras de PFC, alegando que, a causa de las emisiones de su planta de Washington Works, Works, en la frontera entre ambos estados, había aumentado la incidencia de cáncer y otras enfermeda des. Y, hace más de un año, Nueva York pidió a los residentes
en la actualidad 3M. Las moléculas de PFC tienen el aspecto de una cremallera, con una «columna vertebral» de átomos de carbono enlazados con átomos de úor. úor. Forman películas impenetrables y duraderas que, al aplicarse como recubrimiento en chubasqueros, alfombras o incluso microchips, ayudan a repeler el agua, el aceite y el polvo. También También se empleaban para fabricar utensilios de cocina y envases de alimentos, como sartenes y cazuelas antiadherentes, forros forros para cajas de pizza y bolsas para palomitas de maíz. Estos compuestos permitían que otros mate riales, como el teón, pudieran extenderse de manera uniforme sobre las supercies. Las empresas procuraban eliminar los PFC después de aplicarlos, pero los distintos estudios no coinciden en si aquellos procedimientos tuvieron éxito. Eso signica que, por ejemplo, al calentar sartenes y cazuelas antiadherentes, podrían liberarse los PFC que aún contuviesen. Numerosas empresas fabricaron y emplearon estos compues tos durante años. Hoy, más de 3000 variedades perduran aún en los mercados mundiales. Sin embargo, la misma estabilidad es tabilidad estructural que los hace tan útiles para la industria supone tam bién un i nconvenien te para la salud y el e l m edio. Los enlaces carbono-úor carbono-ú or (los cuales no se dan en absoluto en la naturaleza) naturaleza) no pueden ser digeridos por los microorganismos, descompuestos por la luz solar ni metabolizados por nada que esté presente en el suelo, las plantas, los animales o el cuerpo humano. Como consecuencia, la mayor parte de los PFC fabricados en el pasa- do todavía perduran en algún lugar de la Tierra. Se han detecta- do en osos polares, ballenas, peces y en productos agrícolas. «No existe nada en el medio natural capaz de degradarlos», explica Ian Cousins, químico y profesor de la Universidad de Estocolmo. «Solo pueden diluirse y dispersarse.» Durante años, la producción de PFC estuvo dominada por
de Hoosick Falls que no bebieran agua de grifo, un problema
compuestos de cadena larga, cuyo esqueleto contenía ocho
MOLÉCULAS INDESTRU INDESTRUCTIBLES CTIBLES
Fabricados en grandes cantidades durante decenios, los PFC fueron desarrollados comercialmente en los años cuarenta del siglo por la Compañía Minera y Manufacturera de Minnesota,
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constituían la principal fuente de exposición al PFOS y al PFOA. Hoy provienen en su mayor parte del pescado o de productos agrícolas. Al disminuir las fuentes comerciales, los niveles en sangre han caído en consonancia. En 1999, cuando los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades de EE.UU. comenzaron a investigar, los estadounidenses presentaban una concentración media de PFOA en sangre que superaba ligeramente los 5 nanogramos por mililitro (ng/ml). En 2012, según los últimos datos publicados, se había reducido a la mitad. El nivel de PFOS experimentó una caída aún más pronunciada, pasando de 30 ng/ml a poco más de 6 en el mismo período. Sin embargo, estos valores no brindan demasiado consuelo a
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quienes viven en alguna de las zonas donde el agua está conta minada. En junio, New Hampshire hizo públicos los resultados
EL ESPOSO Y LOS HIJOS de Andrea Amico presentan niveles elevados de PFC en sangre. Él trabajaba en el parque empresarial de Pease,, en Portsmouth, donde estos compuestos se encontrar Pease encont raron on en el agua. Los niños asistían allí a la guardería.
de un estudio sobre el parque empresarial de Pease, en el que se mostraba que las casi 1600 personas examinadas (una cuarta parte, niños que asistían a las guarderías de la zona) presentaban niveles de PFC mucho más altos que la media nacional. En las cercanías de la planta química de DuPont en Virginia Occidental se midieron niveles en sangre extraordinariamente elevados. La concentración media de PFOA entre los 70.000 residentes locales se situaba en 28 ng/ml, pero la mitad presentaban niveles de 82 ng/ml o más. «Y en las personas pers onas que habían sufrido una mayor exposición superaban los 1000 ng/ml», señala Kyle Steenland, epidemiólogo de la Universidad Emory. Es muy probable que, solo en EE.UU., cientos de miles de personas vivan viva n en zonas críticas cercanas a instalaciones militares, plantas químicas y depuradoras; en todo el mundo, podrían ser millones. INCERTIDUMBRES TÓXICAS
átomos de carbono o más. Los que más se fabricaron fueron el ácido peruorooctanoico (PFOA), también denominado C8, utilizado para obtener teón y Gore-Tex, Gore-Tex, y el ácido sulfónico de de peruorooctano (PFOS), antes un ingrediente clave en el pro tector de tejidos Scotchgard, de 3M, y en numerosas espumas extintoras. A diferencia de otros contaminantes que q ue se acumulan en el tejido graso (como las dioxinas o en el DDT), los PFC lo hacen en la sangre y luego pasan a la orina. Sin emba rgo, los de cadena larga se reabsorben en el riñón, por lo que pueden permanecer durante años en el sistema circulatorio. A comienzos comienz os de este siglo, los principa les fabrica ntes de EE.UU., Europa y Japón se unieron en una campaña coordinada
Pero determinar si esos niveles entrañan algún peligro es peliagudo. «La gente siempre pregunta cómo van a afectarles los PFC», comenta Patrick Breysse, director del Centro Nacional de Sanidad Ambiental, perteneciente al Centro de Control de Enfermedades de Atlanta. «Pero no hay respuesta fácil. Nuestra capacidad de medirlos supera con mucho la de interpretar cómo afectan al cuerpo humano.» Una de las razones de la incertidumbre estriba en que los datos sobre la toxicidad de los PFC se encuentran desperdigados. Estos compuestos dan lugar a una miríada de efectos en ani males, pero la sensibilidad a una sustancia tóxica varía de una especie a otra. Ciertas dosis causan daño a unas especies, pero no a otras. Además, los resultados sobre seres humanos dieren; algunos estudios muestran efectos que otros no ven. «Eso los hace muy incongruentes», señala Benjamin Chan, epidemió -
por la EPA para eliminar voluntariamente los PFC de cad cadena ena larga. El 95 por ciento tendría que haberse hab erse retirado de la producción en 2010; el resto, en 2015. Sin embargo, algunas compañías compañías que no participan en el programa siguen produciendo, produciendo, importando o usando estos PFC. En China todavía se fabrican 500 tonela das de PFOA y PFOS al año. Las empresas que han dejado de utilizarlos han adoptado otras alternativas, como usar PFC de cadena corta. Dado que estos sí son expulsados del organismo, es razonable concluir que resultan menos perjudiciales para las personas, si bien persisten persis ten en el medio natural. En mayo de 2015, más de 200 cientícos rmaron la Declaración de Madrid, un documento que advierte de la poca información pública sobre las propiedades, usos y efectos biológicos de los PFC de cadena corta que hoy se encuentran en el mercado, como los empleados en el tratamiento de tapicerías y otros productos. Cousins explica que, antes de la retirada voluntaria de los
logo del Departamento de Salud y Servicios Humanos de New Hampshire. «La gente quiere comparar sus niveles en sangre con aquellos que, según un estudio determinado, causan efectos en humanos. Pero, por separado, la calidad de cada estudio no es muy buena. Hay que evaluar el conjunto de la bibliografía para saber qué dice la ciencia, pero eso se vuelve enseguida muy confuso», explica el investigador. investigador. Al menos desde el año 2000, los expertos saben que los PFC provocan cáncer de páncreas, testículo e hígado en ratas; sin embargo, esos efectos no se han observado en monos. En dife rentes especies se han documentado casos de hepatomegalia (agrandamiento (agrandami ento del hígado), sistemas inmunitarios deprimidos, alteraciones neurológicas, neurológicas, obesidad y retraso en el desarrollo de las glándulas mamarias. La EPA basó su nueva recomendación en el hecho de que los ratones nacidos de madres expuestas a PCF eran propensos a pesar poco, padecer problemas óseos y
PFC de cadena larga, los envases alimentarios y algunos tej idos
tener una pubertad acelerada.
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EE.UU.
Zonas críticas Más de seis millones de residentes de EE.UU. tienen acceso a agua potable
cuya concentración de compuestos químicos peruorados excede los valo res recomendados por la Agencia de Protección Ambiental (EPA). Aún no se han recopilado datos sobre los municipios de menos de 10.000 habitantes ni
datos de pozos privados, por lo que la cifra de afectados podría ser mayor.
Es posible que también se necesiten más estudios para determinar los efectos de los PFC en el sistema inmunitario infantil. Cuando a un niño se le inocula una vacuna, el cuerpo reacciona generando anticuer pos: pequeños soldados que aprenden a reconocer el patógeno en cuestión. Si, más tarde, la persona contrae el patógeno real, su sistema inmunitario reaccionará con rapidez. Var Varios ios indicios sugieren que los PFC podrían obstaculizar la respuesta del organismo a las vacunas. En 2012, un equipo de Harvard mostró que los
*
niveles de anticuerpos movilizados por las vacunas de la difteria y el tétanos disminuían de manera constante al aumentar la exposición a PFC. El estu dio se realizó en las islas Feroe, donde la principal exposición a estos compuestos se debe a una dieta que incluye carne de ballena. Los niños y las mujeres mujere s embarazadas presentaban niveles de PFC similares a los de la población estadounidense. estad ounidense. Según Philippe Grandjean, director del estudio y profesor de la Sin datos Escuela de Salud Pública T. H. Chan de Harvard, eso PFC no detectados sugiere que tales concentraciones podrían debilitar PFC detectados* la resistencia a enfermedades infecciosas en los más jóvenes. Códigos postales en los que se han hallado una o más muestras de agua con niveles de PFC superiores Andrew Rooney, de los Institutos Nacionales de a los mínimos a dec larar exigi dos por la EPA (2013-2015). No todas las fue ntes de agua potable pertene cientes a un mism o código postal prese ntan nece sariamente c oncentra ciones el evadas. la Salud, recuerda que los estudios con ratones han revelado lo mismo: tanto el PFOA como el PFOS reducen la producción de anticuerpos. «No estamos mezclando peras con manzanas. La observación de efectos inmu En el laboratorio, los investigadores pueden administrar PFC
a los animales en condiciones condiciones controladas. Pero, cuando se trata de seres humanos, han de efectuarse estudios epidemiológicos; es decir, determinar si las comunidades más expuestas presentan o no una incidencia mayor de ciertas enfermedades. Y ahí los cientícos han de lidiar con otros factores complejos (tabaco, dietas decitarias o una exposición a otros compuestos químicos) que pueden enmascarar los efectos de los PFC. Steenland explica que las mejores oportunidades surgen al estudiar grandes grupos de personas sometidas a una exposición elevada, ya que en tales casos resulta más fácil detectar variaciones en la incidencia de ciertas enfermedades, como el cáncer. Un ejemplo lo proporciona la población cercana a la planta p lanta química de DuPont en Virginia Occidental. Durante más de 50 años, la compañía estuvo vertiendo PFOA a l río Ohio y contaminando las aguas subterráneas de kilómetros a la redonda en concentraciones que podían exceder las 3000 par tes por billón.
nitarios similares en animales y en humanos refuerza nuestra conanza en los resultados. Es de esperar una menor respuesta a las vacunas en aquellas personas con más PFC en el organismo», sostiene el investigador. investigador. Aun así, las pruebas en animales animale s se circunscriben circuns criben por el momento a los ratones: ni las ratas ni los monos experimentan una supresión de anticuerpos cuando se les administran PFC. Por su parte, el estudio sobre el C8 analizó varias poblaciones sometidas a una exposición muy elevada en Ohio y Virginia Occidental. Los investigadores hallaron niveles de anticuerpos ligeramente inferiores para una de las tres cepas del virus de la gripe analizadas, pero no detectaron ningún aumento en el número de resfriados o casos de gripe. Tony Fletcher Fletcher,, epidemiólogo de la Escuela de Higiene y Medicina Tropical de Londres y codirector del e estudio, studio, ad admite mite q que ue no está claro por qué se se obtienen conclusiones tan divergentes.
Según los términos del acuerdo alcanzado tras una demanda colectiva contra DuPont en el año 2004, la empresa accedió a nanciar una investigación de 35 millones de dólares sobre las posibles consecuencias para la salud. El Comité Cientíco sobre el C8, creado a tal efecto, examinó a 69.000 residentes locales y reveló «vínculos probables» entre las exposiciones ex posiciones al PFOA del agua potable y seis enfermedades: cáncer de riñón, de testícu lo, colitis ulcerosa, enfermedad tiroidea, hipercolesterolemia e hipertensión inducida por el embarazo. Steenland, que codirigió el estudio, asegura que la proba bilidad de que exista una relación entre la exposición al PFOA y dichas enfermedades es superior al 50 por ciento. «Pero eso dista mucho de armar que el PFOA realmente causa cualquiera de ellas», añade. «Nuestros datos son bastante sólidos, pero un único gran estudio no es denitivo. Hemos de vericar que el mismo vínculo se da en otras poblaciones para poder extraer conclusiones convincentes.»
Los estudios epidemiológicos son lentos. Steenland confía en que los resultados en otros lugares del mundo aportarán claridad. Pero las autoridades sanitarias que tratan de jar los niveles de exposición solo pueden trabajar con la información que tienen y, a menudo, discrepan en la interpretación. Hace poco, Nueva Jersey fue más allá de la l a recomendación de la EPA al proponer una cantidad de PFOA en el agua potable muy inferior: 14 partes por billón, en vez de 70. Adujeron que ello prevendría la hepatomegalia y los retrasos en el desarrollo de las glándulas mamarias, los efectos observados en ratones con las dosis más bajas. Cuando pregunté a la EPA por qué no actuó del mismo modo, un portavoz explicó por correo electrónico que la agencia no consideraba adversos los cambios en el peso del hígado de los roedores y que, además, el agrandamiento de este órgano podría deberse a una respuesta biológica que los seres humanos no comparten. El portavoz también escribió que los retrasos en el desarrollo de las glándulas mamarias no impiden una
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ESPAÑA Y EUROPA
La presencia de sustancias perfluoradas en España La concentración de estos compuestos en las aguas de nuestro país
resulta muy inferior a la observada en otras zonas del mundo. Al mismo tiempo, nuevas técnicas de tratamiento trat amiento de aguas permiten su eliminación total CINTIA FLORES Y JOSEP CAIXACH
, S A E R A G N I N I A R T E R I 6 F 1 0 Y 2 R E A D T I E L I R B M U , T S C E T O I , S 0 L 1 O A I . R N T , S 3 . U L D O N I V , O S T R E T D E T K E L N I Y L G R O E L T O A N H W G C E N I T & E K N I C R N D E I . C S . S U L A N I T ) N S E S M A F N P ( O R I S V E C N N E A N T E . S L B U A S T L E Y U K H L . A C O I R D O N I U X L , F » R S E T P N D A N L A P - T Y N L O E P M T F A O E N R T O I R T E C T E A T W E E D T « : S E A T W N E D U N F A
La familia de sustancias peruoradas abarca más de cien com-
jando en la optimización de l os métodos que permiten an analizar alizar
puestos, siendo los más estudiados y detectados en el medioambiente el ácido peruorooctanoico (PFOA) y el ácido sulfónico de
las diferentes familias de sustancias peruoradas detectadas en el medio acuático, así como en su eliminación en los diferentes pro-
peruorooctano (PFOS). Aunque ninguno de consumo ellos estáen contem plado en la legislación actual sobre aguas de España ni en Europa, la Directiva Marco del Agua (la norma comunitaria que establece las pautas generales de actuación sobre
cesos de tratamiento de los que actualmente disponen las plantas depuradoras y potabilizadoras.
En lo que respecta a la detección, en las aguas potabilizadas de las principales plantas estudiadas por nuestro grupo (sumi-
nistros de Barcelona y Gerona), la presencia de estos compues tos se encuentra por debajo de su límite de cuanticación o resulta inferior a las recomendaciones internacionales. En cuanto al tratamiento, un trabajo de nuestro grupo publicado en 2013
aguas superciales en el ámbito de la UE) ha incluido el PFOS y sus derivados como sustancia prioritaria, debido a su persisten cia ambiental y a su posible efecto sobre los sistemas acuáticos. Estos compuestos han sido también considerados en otros acuerdos internacionales, como el Convenio de Estocolmo sobre Con taminantes Persistentes, Bioacumulables y Tóxicos, y son asi -
en Science of the Total Environment concluyó que los métodos
más avanzados, como la ltración con carbón activado granular, suprimen entre el 40 y el 60 por ciento de las sustancias per -
mismo objeto de dos directivas europeas: una de 2006, la cual explicitó las restricciones de comercialización y uso, y otra de 2013, que incluyó el PFOS y sus derivados en la lista de compuestos orgánicos persistentes.
En 2016, la Agencia de Protección Ambiental (EPA) de EE.UU. revisó a la baja el límite recomendado de PFOS y PFOA en el agua potable hasta jarlo en 70 nanogramos por litro (ng/l), o partes por billón (partes/10 12). En Alemania, la Agencia Federal Ambiental y la Comisión de Cali dad del Agua de Consumo del Ministerio de Salud de
dicho país ja como valor guía los 300 ng/l y, como valor de actuación, los 5000 ng/l. Tanto en Alemania como en las comisiones técnicas de la UE, estas cifras se encuentran actualmente en fase de discusión y revisión. En España se ha estudiado la presencia de sustancias peruoradas en diferentes medios acuáticos (aguas cos A N O L E C R A B , A U G A L E D S O I D U T S E Y L A T N E I B M A O C I T S Ó N G A I D E D O T U T I T S N I , H C A X I A C P E S O J Y S E R O L F A I T N I C E D A Í E S T R O C
ESPECTRÓMETRO DE MASAS EN TÁNDEM, TÁNDEM, uno de los instrumentos que se emplean para detectar contaminantes orgánicos en el agua.
teras, residuales, superciales y de consumo humano), así como en la biota, la sangre humana y la leche materna. En gene ral, los niveles encontrados han sido muy inferiores a los observa dos en otras partes del mundo. Las concentraciones descritas en
el agua han sido siempre de pocos ng/l, a excepción de algunas de las zonas con mayor contaminación industrial y en estudios
iniciales (de 2004), donde se llegaron a registrar niveles de entre 300 y 2710 ng/l. Con todo, a lo largo de los años se ha observado un claro descenso en la concentración de estas sustancias, posi blemente debido a las restricciones de uso y comercialización. En
paralelo, se han detectado niveles notables de otros compuestos peruorados sustitutivos. La presencia de sustancias peruoradas en aguas superciales y potables revela una eliminación incompleta en las plantas de tratamiento de aguas residuales y en las descargas industria-
les. Sin embargo, y a diferencia de EE.UU., en nuestro entorno no existen centros de producción de PFOA o PFOS, ni bases milita res que hayan producido episodios de contaminación grave de los
uoradas más comunes (PFOA y PFOS), mientras que la ósmo sis inversa las elimina por completo. Estos resultados concuerdan con los publicados en 2012 en Environmental Science & Technology por por el investigador de la Universidad de Ámsterdam Christian Eschauzier y sus colaboradores, los cuales ya señalaban la ltración por carbón activado granular y la ósmosis inversa como los métodos de tratamiento más efectivos. En conclusión, podemos armar que en España no existe un problema de contaminación grave de los recursos hídricos debido a las sustancias peruoradas. Los análisis más recientes revelan una disminución de la concentración de PFOA y PFOS, y los tratamientos tratamie ntos de potabilización potabiliz ación más avanzados avanzad os llevados a cabo en las plantas españolas permiten su eliminación total. Y, por supuesto, la lucha contra la contaminación de los recursos hídricos por compuestos peruorados y otras sustancias pasa también por la prevención y limitación de su uso en origen.
recursos hídricos.
Al mismo tiempo, en los últimos años se han desarrollado varias técnicas para mejorar la detección y la eliminación de estos
Cintia Flores y Josep Caixa ch son investigadores del Instituto de Diagnóstico Ambiental y Estudios del Agua, perteneci ente al Conse-
compuestos. Nuestro laboratorio lleva más de diez años traba -
jo Superior Superio r de Investigacion Investigaciones es Científcas.
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lactancia normal en los animales ni una alimentación adecuada de las crías. Sin embargo, Grandjean deende un estándar de agua potable aún menor, de una parte por billón, pues lo cree necesario para evitar décits inmunitarios en los niños. DISFUNCIÓN REGULATORIA
Tales son las tensiones a las que la EPA se enfrenta a diario. A
concentraciones de PFC son seguras. Andrea Amico, residente de Portsmouth, solo quiere saber lo que los PFC le están ha ciendo a la salud de su familia, especialmente es pecialmente a la de sus hijos hijos.. Su marido trabajó en el parque empresarial de Pease durante siete años, antes de que se descubriera la contaminación, y sus dos hijos asistieron allí a la guardería. Los tres presentan niveles elevados de PFC en sangre. En 2015, Amico creó una
ello hay que añadir una nanciación y personal insucientes, un Congreso con frecuencia hostil y el conicto de intereses entre la industria y las asociaciones ambientales. «Las eva luaciones sanitarias a menudo se retrasan indenidamente y no llegan a com pletar se», indica Andrews. Andrew s. «Y la EPA E PA debe terminar esas evaluaciones antes de establecer normas re -
asociación para instar al Centro de Control de Enfermedades a efectuar un estudio de larga duración con unos 350 niños que estuvieron expuestos a PFC en Pease. «Algunos empezaron a ingerir agua de grifo contaminada al mezclarla con la leche de fórmula que tomaban cuando tenían seis semanas», indica Amico. «No sabemo s qué les ocurrirá . N ecesit amos un plan
guladoras, según la Ley de Agua Potable Segura» (SDWA). De hecho, la EPA lleva veinte años sin jar ningún estándar obligatorio bajo dicha ley. Su recomendación sanitaria sobre los PFC es poco más que un valor de precaución: las empre sas de suministro de agua no están obligadas a analizarla en busca de estos compuesto s, si bien con la creciente publicidad muchas ya lo hacen. Otros contaminantes no regulados del agua potable han empezado a ser objeto de escrutinio, como el 1,4-dioxano, el cromo hexavalente y los percloratos, oxidantes usados en propelentes de cohetes que la EPA debería haber regulado bajo la SDWA antes del 11 de agosto de 2014. Abrumada por las disputas internas sobre su toxicidad, la agencia no cumplió con el plazo y fue demandada por el Consejo para la Defensa de los Recursos Naturales. Erik Olson, abogado de este organismo, se queja de que los estudios que la SDWA impone a la EPA consumen excesivos recursos y brindan demasiadas oportunidades para que se entrometa la industria. En un correo electrónico, los funcionarios de la EPA aseguraron que estaban evaluando el PFOA y el PFOS «de acuerdo con los procesos exigidos por la SDWA», pero no aclararon si establecerían pronto un estándar. Durante decenios, la EPA se ha visto frustrada por la misma ley que le permite regular —y prohibir— sustancias industria les en el punto de producción. Cuando en 1976 se promulgó la Ley de Control de Sustancias Tóxicas (TSCA), esta amparó cada uno de los más de 60.000 productos que estaban en el mercado, incluidos los PFC, y empujó a la EPA a centrarse en los compuestos nuevos. Charlie Auer, quien dirigió la ocina de la EPA que aplica la TSCA, arma que, cuando coordinó la campaña de retirada voluntaria de PFOA y PFOS, eludió la ley:
para obtener respuestas.» Amico cree que dicho plan debería incluir incluir u un n estudio longitudinal, con un seguimiento médico hasta que los niños se hagan adultos. Enfatiza que existen escasos datos pediátricos y muy pocos estudios de larga duración. Ella y otros miembros de la asociación quieren contribuir a la investigación y someterse a revisiones periódicas, pues nadie es capaz de aclararles si sus exposiciones terminarán siendo perjudiciales. Sin embargo, los funcionarios de la Agencia para Sustancias Tóxicas y Registro de Enfermedades rechazaron la propuesta. Breysse, que también es director de la agencia, explicó que, aunque su organización consideraría llevar a cabo un estu dio transversal para investigar los efectos en un determinado momento, un estudio longitudinal no sería práctico, ya que el grupo de niños de Pease es demasiado reducido para identi car alteraciones con suciente conanza estadística. Breysse opina que la mejor estrategia consistiría en incluir a los niños de Pease en un estudio de comunidades expuestas en todo el país. «En este momento estamos tratando de denir cómo de bería ser ese estudio», estudio» , a rma Breysse. Breysse . «Y, al mismo tiempo, estamos intentando abordar las preocupaciones individuales de la comunidad.» Lo que más inquieta a Amico es el hecho de no saber: «Es «Esto to nos inuye a todos personalmente. Por las noches me pregunto cómo afectará esta exposición a mis hijos y no puedo conciliar el sueño».
«El hecho de que buena parte de los PFC de cadena larga hayan desaparecido del mercado y que sus niveles en sangre humana hayan caído por debajo de los valores previos a que la EPA se implicara demuestra que ha habido muchos progresos, a pesar de las aquezas de la TSCA. TSCA . El problema de los PFC se resolvió en gran medida en unos quince años; algo bastante rápido para un plan de regulación, dado lo difícil que resulta hoy que las cosas salgan adelante». En junio de 2016, el Congreso estadounidense nalmente modicó la TSCA para dotar de más autoridad a la EPA sobre los compuestos químicos existentes. Los funcionarios del or ganismo declararon por correo electrónico que, a la luz de la ley enmendada, se plantearían las evaluaciones de riesgo de los PFC. Pero también señalaron que no les darían prioridad, pues la EPA ya había encabezado el programa para eliminar del mercado los de cadena larga. La incertidumbre cientíca y regulatoria implica que los habitantes de numerosas ciudades continúan sin tener claro qué
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Artículo Artícul o publ publicado icado en Investigación y Ciencia , junio de 201 2017 7
EL AUTOR
Charles Schmidt es periodista especializado en cuestiones de salud y medioambie nte. PARA SABER MÁS
Changing interpretation of human health risks from peruorinated compounds. Philippe Grandjean y Richard Clapp en Public Health Reports, compounds. vol. 129, n.o 6, págs. 482-485, noviembre-diciembre de 2014. (PFCs). Documento informativo. Instituto Nacional Peruorinated chemicals (PFCs). de Ciencias de Salud Ambiental de EE.UU., julio de 2016. Immunotoxicity associated with exposure to peruorooct anoic acid acid or peruorooctane sulfonate. sulfonate. Programa Nacional de Toxicología, Departamento de Salud y Servicios Sociales de EE.UU., septiembre septiembre de 2016. EN NUESTRO ARCHIVO
Arsénico en el agua. agua . Katy Daigle, en este mismo número.
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EFECTOS EN LA SALUD HUMANA
ARSÉNICO
EN EL AGUA
La contaminación por arsénico en los pozos afecta a millones de personas en la India y otros países. Ante una situación que se agrava, los científicos luchan por buscar fuentes más seguras Katy K aty Daigle
E
, G P . S hombre a quien nunca había visto, un habitante de Kolsur, un pueblo pobre situado a unos kilómetros de su hogar, en el mismo paisaje de arrozales, prados para el ganado y cúmulos de casas cercano a Calcuta, en el este de la India. Los matrimonios concertados entre desconocidos son comunes en la zona. Cuando Gita vio a su marido por primera vez, se quedó horrorizada: su cuerpo se hallaba cubierto de llagas y costras. Después conoció a su familia política. Un hermano mayor había perdido un pie por putrefacción, una hermana no gozaba de buena salud y otro hermano había fallecido en la treintena. En el pueblo había muchas personas enfermas. «Jamás había visto nada igual», comenta Gita años más tarde cuando se la entrevista, sentada en los toscos escalones de la diminuta casa de ladrillo de su familia. «Creí que se trataba de una enfermedad contagiosa.»
Para cuando aparecieron costras en la piel de Gita, ella ya había oído que la enfermedad no se transmitía por el aire, sino por el agua. Habían llegado cientícos con unos sencillos equiequipos portátiles de análisis y con la mala noticia de que el agua fresca y clara de los pozos del pueblo estaba intoxicando a la gente con arsénico. Gita decidió que su marido y ella debían mudarse. Gastaron todo el dinero que tenían en trasladarse a
muchas veces a mano, más de 18 millones de estos pequeños pozos, según cifras facilitadas por el Gobierno. Se hicieron en un intento de evitar las aguas superciales, cargadas de patóge p atóge-nos o de vertidos industriales. Sin embargo, la muerte también moraba bajo el suelo. El arsénico, de origen natural, mata las células humanas, lo que primero provoca lesiones cutáneas y luego, a medida que
un pueblo agrícola cercano. Pero también allí la gente se moría, y los vecinos armaban igualmente que los pozos estaban contaminados. Los cientícos y la gente de los pueblos tenían razón. Sin saberlo, los habitantes de muchas localidades de la región se estaban envenenado al beber agua o al cocinar y lavar los platos con ella. En Asia, al menos 140 millones de personas consumen agua contaminada con arsénico procedente de incontables pozos tubulares, bombas accionadas manualmente que se acoplan a tuberías de plástico o de metal que penetran en la tierra. Solo en la India, se han excavado durante los últimos treinta años,
se va acumulando lentamente en el cuerpo, daños cerebrales, cardiopatías y cáncer. Se han encontrado aguas subterráneas con arsénico en al menos 30 países, desde Argentina a China, Cambo ya y Vietnam, además de en zonas zonas de C Canadá anadá y Estados U Unidos nidos (véase el recuadro «Distribución del arsénico subterráneo»). El uso cada vez más extendido de pozos para acceder a las aguas subterráneas —la gente necesita agua para beber, y los agricultores, para los cultivos que alimentan a una población numerosa— no ha hecho sino empeorar las cosas. Esa captación ha alterado el curso de las corrientes subterráneas, de modo que agua que antes fue limpia corre ahora a través de sedimen ) s
EN SÍNTESIS
Los pozos de agua potable de las regiones más Las modicaciones en las corrientes de los acuíferos, pobres y pobladas del planeta, que se excavaron ocasionadas por el elevado consumo de agua por parte para evitar las bacterias de la supercie, presentan, de una población creciente, están contaminando c ontaminando pozos en cambio, altas concentraciones de arsénico. anteriormente limpios y enfermando a la gente.
Los mapas del subsuelo, combinados con datos edafológicos y de la composición química del agua, ayudan a predecir las zonas de riesgo. Con todo, resulta difícil elaborar mapas ables.
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EN UNA FUENTE de Kolsur, en la India, varias personas se lavan las manos con agua
a í f a r g o t o f s a l s a d o t (
N I E T S N O R B A L U A P
contaminada con arsénico.
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tos ricos en arsénico, y pozos que antes eran puros y estaban
En la India, los problemas se remontan a la década de los
ubicados en pueblos sanos son hoy fuente de catástrofes. Hace poco, los expertos decidieron probar una nueva estrategia: trazar mapas del subsuelo con el objetivo de determinar qué lugares ofrecen mayor seguridad a la hora de excavar pozos. Hasta el momento, sin embargo, la velocidad de las reacciones químicas y los cambios en los ujos subterráneos han sobresobre pasado la capacidad predictiva de los mapas. «Se trata de una situación penosa. Es sencillamente desesperada», se lamenta Dipankar Chakraborti, Chakraborti, químico anal analítico ítico que ha dedicad dedicado o 28 años a estudiar el problema en la Universidad de Jadavpur Jadavpur,, en Calcuta,
sesenta, cuando el país empezó a explotar acuíferos como recurso alternativo con el n de reducir las enfermedades causadas por las aguas superciales, infestadas de bacterias y a menudo estancadas y desprotegidas ante las aguas residuales o las escorrentías agrícolas. En 1969 se puso en marcha un programa por valor de 125 millones de dólares, subvencionado por organismos internacionales como UNICEF, para excavar más de un millón de pozos simples. A este siguieron más programas del estilo, pues parecía haber pocas opciones. La India carecía prácticamente de infraestructuras para almacenar, distribuir distribuir o
donde fue director de la Escuela de Estudios Ambientales. La universidad trabaja ahora en la creación de un instituto de in vestigación vestiga ción con su nombre (la Fund Fundación ación de Investigaci Investigaciones ones DC) para promover estudios sobre el arsénico. «Estamos alterando las cosas tan deprisa bajo tierra que apenas podemos seguir el paso.»
Las regiones afectadas más ricas, como el sudoeste de EE.UU. EE.UU.,, disponen del dinero y los medios para ltrar el agua. Sin emem bargo, muchas de las poblaciones más castigadas castigadas son también las más pobres del mundo. En el sur de Asia —considerada una de las zonas de mayor riesgo— hay aguas subterráneas contaminadas con arsénico a lo largo de una franja densamente poblada que abarca partes de la India, Nepal y Bangladés. Aunque la Organización Mundial de la Salud (OMS) establece que el arsénico entraña peligro en concentraciones superio-
ltrar el agua, situación que persiste hoy en día excepto en las ciudades más grandes. Los pozos tubulares fueron acogidos como una solución barata que salvaba vidas. De los 1250 millones de habitantes de la India, cerca del 80 por ciento de la población rural y el 50 por ciento de la urbana se abastece de ac uíferos para beber, cocinar y regar regar huerto huertoss y campos de culti cultivo. vo. A All mismo mismo tiempo, tiempo, llas as aguas aguas subterráneas resolvieron otro serio problema: la hambruna, que en la década de los ochenta había amenazado a varias regiones del país. En la actualidad, un asombroso 91 por ciento del agua destinada al riego en la India se emplea para producir arroz, trigo y caña de azúcar. Pero la bonanza agrícola trajo sus consecuencias. La mayoría de los pozos tubulares tienen una profundidad de entre 50 y 200 metros, ya que la perforación perforación se detenía cuando se se alcanzaba la primera capa de agua sin bacterias. Por desgracia, la mayor
res a los 10 microgramos por litro, en la India el máximo legal se mantiene en 50 microgramos por litro. Aun así, el análisis de numerosos pozos arroja resultados que exceden en mucho ese límite tan permisivo.
parte del arsénico de la región se encuentra precisamen precisamente te a esa profundidad, algo que se ignoraba en aquel momento. El agua situada un poco más abajo sí suele ser potable. Sin embargo, se necesita tiempo y dinero para excavar pozos más profundos, y los
EL PROBLEMA DE LOS POZOS
VÍCTIMA: Srivas Paul, envenenado por el arsénico del agua de un pozo contaminado, descansa en Kolsur. Las lesiones de su cuerpo son síntomas del envenenamiento.
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PELIGRO EN EL AGUA: En este estanque cerca de Berachampa, en la India, los lugareños se bañan y lavan la la ropa a pesar de que se ha detectado arsénico en las aguas subterráneas de la zona.
materiales resistentes que hay que emplear no están al alcance de muchos aldeanos pobres. También ha habido otros obstáculos. El amplio desconocimiento y la apatía institucional entorpecen los intentos de educar a la gente sobre los riesgos. Otras soluciones aparentemente sencillas, como recolectar el agua de lluvia o aplicarle al agua tratamientos in situ, pueden resultar demasiado complejas para las personas analfabetas. La puricación del agua con cubos llenos de arena se ve a menudo como una tarea ardua y que lleva mucho tiempo. Las pastillas de tratamiento repartidas por cientícos y activistas son usadas de manera incorrecta por la gente de los pueblos, que no puede leer las instrucciones o comprender la química. Otras soluciones más permanentes, como las plantas de ltración a gran escala, que no dependen de lo que entiendan o no millones de personas, han terminado siendo caras y técnicamente engorrosas, al sufrir muchos de los inconvenientes derivados de una mala supervisión. «El mejor remedio, por supuesto, pasa por evitar totalmente
químicas en las que se combinaba con oxígeno y hierro u otros metales pesados. Se formaban así gránulos que caían al lecho del río y capas estriadas de suelos impregnados de arsénico a profundidades aleatorias. A lo largo de los milenios, los depósitos de lodo fueron creando los antiguos deltas de la llanura de los ríos Ganges, Meghna y Brahmaputra, hoy una zona de casi 700.000 kilómetros cuadrados densamente poblada por unos 500 millones de personas. Siguiendo el orden natural de las cosas, la mayor parte del arsénico debería haber permanecido bajo tierra. Sin embargo, los pozos tubulares llegaron hasta él, incluso en lugares por donde ya no uyen ríos. «No puedes limitarte a mirar el recorrido actual de los ríos», señala Chakraborti, dibujando cursos de agua con los dedos mientras bebe café de un vaso de precipitados en su despacho de la universidad, donde archivadores y visitantes encuentran cobijo bajo una bóveda verde de plantas en macetas. mace tas. «Hay que tener en cuenta cómo han variado los cursos de los ríos. En cierto momento todo esto estaba inundado de agua, así
el agua contaminada», arma Michael Berg, que dirige la inin vestigación sobre contaminación contaminación hídrica en el Instituto Federal Suizo de Ciencia y Tecnología Acuáticas, conocido como Eawag. «Pero, en comparación con las aguas superciales contaminada contaminadass con microorganismos patógenos, el agua del subsuelo es vista como un mal menor.»
El arsénico es un elemento relativamente común. Inodoro, incoloro e insípido, fue durante mucho tiempo una de las herramientas favoritas de los asesinos. Resulta tóxico para la mayoría de las formas de vida, incluso en dosis muy bajas. Las llanuras al sur del Himalaya se incluyen entre las regiones más ricas en arsénico del planeta. Después de que el choque de placas tectónicas levantara esta colosal cordillera, los minerales de pirita abundantes en arsénico que quedaron
que hay muchas más posibilidades de hallar arsénico.» No todo el arsénico de la tierra se lixivia con el agua; deben darse ciertas condiciones geológicas. Los cientícos que estudian el problema han esbozado dos situaciones que inducen la liberación del arsénico; conocerlas ha abierto la puerta a elaborar modelos predictivos del riesgo que cabe esperar. La primera de ellas es la liberación alcalina del arsénico. arsén ico. Este proceso tiene lugar en suelos ricos en oxígeno por los que circula agua con pH alto (alcalino), como sucede en algunas regiones áridas de Argentina o en el sudoeste de Estados Unidos. El agua desencadena una reacción que disgrega los óxidos de hierro y otros metales que recubren las partículas del suelo. Se libera entonces todo el arsénico que estuviera unido a esas moléculas cargadas eléctricamente, lo que permite que se disuelva y contamine las aguas subterráneas circundantes. La segunda situación, la liberación reductora del arsénico,
expuestos en las laderas fueron erosionados por ríos de corriente rápida, cuyas aguas transportaron los sedimentos a través de la India, Bangladés, China, Pakistán y Nepal. Mientras se agitaba en el agua, el arsénico disuelto participaba en reacciones
se produce en suelos pobres en oxígeno pero p ero ricos en carbonos orgánicos. Tales Tales condiciones se dan típicament e en deltas, planicies aluviales y cuencas uviales, donde la capa supercial es a menudo lo bastante reciente como para estar aún infestada
GEOLOGÍA DE UN ASESINO
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HALLAZGOS
Distribución del arsénico subterráneo El arsénico, un elemento que está presente de forma natural en minerales de suelos y rocas de todo el mundo, se encuentra por lo general unido a partículas metálicas. En contacto con aguas subterráneas, puede liberarse hasta alcanzar concentraciones peligrosas para la salud humana (10 microgramos por litro, según la OMS). Las reacciones químicas responsables de dicho proceso pueden desencadenarse de dos formas. Las aguas con pH alto (básico), así como aquellas con bajo contenido en oxígeno que circulan por suelos ricos en carbono orgánico, son capaces de liberar el elemento. A partir de análisis de las condiciones del terreno y del agua en varias partes del mun mundo, do, los expertos intentan predecir qué lugares presentan una mayor probabilidad de correr peligro.
POBLACIÓN BA JA
H i
m
Hanoi
Vietnam India
crogramos de arsénico por litro de agua subterránea
Sumatra
Suelos envenenados: un problema mundial Investigadores del Instituto Federal Suizo de Ciencia y Tecn Investigadores Tecnología ología Acuáticas (Eawag) han elaborado un mapa mundial del riesgo de contaminación por arsénico basándose en las características del suelo que desencadenan su liberación. La combinación de un suelo rico en oxígeno y un agua con un pH alto convierte ciertas zonas de Argentina y Chile en probables puntos calientes. Los suelos con abundancia de carbono orgánico y niveles bajos de oxígeno, comunes en las regiones de los deltas uviales, como Bangladés y el norte de la India, elevan el peligro. Se cree que esto último sucede también en la cuenca del Amazonas, aunque los datos disponibles no son del todo ables.
Desarrollo urbano y riesgo de contaminació contaminación n
( naranja)
Arenas de acuífero acuí fero con arsénico
El aumento del bombeo cambia el gradiente de presión e invierte el ujo de agua
de bacterias. Estas circunstancias coinciden en buena medida con las que se dan en algunas de las regiones más pobladas del planeta; entre ellas, el norte de la India, Bangladés y algunos países del sudeste asiático, como Vietnam. En ese caso, las enzimas bacterianas catalizan las reacciones químicas que rompen los óxidos de hierro a los que estaba unido el arsénico. Por tanto, si uno tomara una porción de suelo de una zona con acuíferos limpios y la enterrara en Bangladés, se liberaría arsénico. El proceso continúa mientras exista suciente carbono oror gánico para alimentar las bacterias, y va escaseando conforme aumenta la profundidad. Los abonos, que en la India se emplean emplea n
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Calcuta
Muy probable Probable Poco probable Improbable No está bien evaluado
POBL ACIÓN ALTA
Flujo del agua subterránea (fechas)
Bangladesh
y a
Probabilidad de más de 10 mi-
Pozo contaminado
Arenas de acuífero limpias
China
a l a
Zona recién contaminada
Cuando una población creciente extrae del subsuelo grandes cantidades de agua destinada al riego y al consumo humano, puede modicar el ujo de aguas subterráneas y elevar con ello el riesgo de contaminación por arsénico. Hanoi, por ejemplo, se abastece de un acuífero limpio que antes uía hacia fuera de la ciudad. Su empuje ale jaba el agua de d e otro acuífero c ercano conectado y que ya se encontraba contaminado con arsénico. Sin embargo, a causa del crecimiento reciente de la población, la ciudad empezó a exca var pozos adicionales adicion ales en el acuífe acuífero ro limpio. La presión del agua cayó por debajo de la existente en el contaminado, por lo que el ujo comenzó a invertirse y el agua envenenada se acercó a la ciudad.
en gran cantidad, pueden alargar el proceso. Por el contrario, la salinidad podría mitigarlo; en particular, los sulfuros se unirían al arsénico y se crearían precipitados. Sin embargo, esto solo sucederá mientras la concentración de oxígeno sea baja. En el momento en que se introduzca oxígeno en el sistema, las bacterias lo usarán para disolver los sulfuros y volverá a liberarse arsénico. Así pues, si los acuíferos se agotan y se recargan con rapidez, de modo que vuelva al suelo agua recién oxigenada, puede desatarse una nueva oleada contaminante. La recarga de acuíferos también es común en la India, circunstancia que brinda unas condiciones perfectas para que la liberación de arsénico se prolongue durante largos períodos.
, & » E C R E N F I E I U C Q S L A A E T N N E E C M O N T O S I R E I L V P N A E
N H E G , . U L A O R T H E I T T N I R M O ) n A P i S ó R N c H A a r t E R s H T l u i C C ( U I R O N E E N S P A R O M A O » , F O C Y R E N L I T M A O I E T ; W ) i D A D o N R n U A a T H O E e R R d G « o i ; d N I ) g r t N e u s O e I B T l ( 3 A e a 1 0 N I h c 2 i M E A M D T r o E N p R O o B C d a M E C I n o I T N i P E c E S r o S R p E A o r D C p 2 I 1 N a p ; E a 1 G m 0 O ( 5 . E 8 L G 0 O 0 V L 2 A B E E O D R L O U G Y T A F A O M N G E N E N I D , . L 5 L E 1 A , T D 0 O 1 E O . N M L N E A , E ,
C I 4 G . N T 2 A S I L T O V A V R T E S Y D « G : O N S L A E O X E T N L N H A E C U E E F T D ,
CARTOGRAFÍA DEL PELIGRO
Por el momento, los pozos más contaminados se localizan mediante un proceso que requiere mucho tiempo y mano de obra: ir de pueblo en pueblo y examinar cada pozo con un equipo portátil de análisis químico. Tras mezclar el agua con varios agentes químicos, se inserta una tira reactiva en un recipiente sellado para que absorba el arsénico liberado. Al cabo de 10 minutos, el color de la tira proporciona un resultado aproximado: el blanco indica que el agua está limpia; el rojo, que está envenenada. Pero esos equipos de campo solo permiten realizar pruebas burdas, que detectan la contaminación únicamente hasta cierto grado. Más allá de eso, o para obtener más detalles, es necesario analizar el agua en un laboratorio. Puesto que la crisis se halla tan extendida, los inspectores rara vez descubren el problema a tiempo; llegan a los pozos cuando la gente ya lleva años bebiendo agua contaminada. Por tanto, algunos cientícos han empezado a buscar atajos: estudian la topografía del terreno en imágenes tomadas por satélites y trazan mapas de los ujos de agua para predecir el tipo de sedimentos subterráneos y mostrar dónde existe ma yor probabil idad de encont rar arséni co. Asegura n q ue tales métodos servirán para que los Gobiernos ahorren tiempo y dinero, al reducir el número de pozos tubulares que habría que analizar. O bien podrían izar banderas rojas en áreas que antes se creían seguras. En 2006, Berg y otros cientícos del Eawag empezaron a ela ela- borar un mapa de la distr distribuci ibución ón del arséni arsénico co en todo el mundo basándose en modelos predictivos predictivos previos, que dependían d de e parámetros como la composición del suelo, la pendiente del terreno y el ujo de agua. En 2008 publicaron el primer borra borra-dor de su mapa global de probabilidades de riesgo; dentro de poco, planean dar a conocer una nueva versión que incorpore los últimos estudios y nuevos detalles. Dichos modelos podrán hacer predicciones en lugares donde no se efectúan análisis, arma Berg, que ha dirigido el proyecto. Por ejemplo, su equipo pronosticó que extensas zonas de Sumatra, en Indonesia, corrían peligro. «Entonces viajamos hasta allí y llevamos a cabo pruebas que conrmaron nuestras estiesti maciones. Eso nos dio conanza de que este modelo predictivo no era tan malo.» En 2013, la Universidad Médica de China se asoció con el Eawag para desarrollar un modelo para China. Previamente, las inspecciones inspecciones efectuadas entre 2001 y 2005 en 445.000 445.000 pozos habían revelado que alrededor del 5 por ciento de ellos presentaba concentraciones superiores al límite legal de la India, de 50 microgramos por litro, y un número de pozos aún mayor excedía e xcedía el nivel de seguridad, más conservador conservador,, recomendado por la OMS. Con extensas áreas del país todavía sin revisar, el equipo quería ayudar a los responsables políticos a emprender acciones. «Existe una barrera entre ciencia y sociedad. Tenemos que enseñar de algún modo a quienes han de formular las medidas pertinentes que podemos contribuir a resolver problemas reales», sostiene Luis Rodríguez Lado, químico de la Universidad de Santiago de Compostela y autor principal del artículo, publicado en agosto de 2013 en Science. El acuerdo entre el modelo sobre China y las medidas reales tomadas en pozos era del 77 por ciento. Para Rodríguez Lado, estos datos pueden ayudar a salvar vidas y a ahorrar tiempo y dinero, ya que permiten identicar los pozos que tienen que analizarse. «Eso resulta enormemente satisfactorio para cualquier cientíco.» No obstante, hay límites. Puesto que los modelos se basan en las condiciones superciales y en el conocimiento reciente de los
CAZADOR DE ARSÉNICO: «Apenas podemos seguir el paso», se lamenta Dipankar Chakraborti, químico de la Universidad de Jadavpur que estudia los movimientos de este elemento químico en los acuíferos.
ujos de agua, son pobres indicadores de la composición de mama sas de agua subterránea más antiguas y desconocidas. «Nuestras predicciones están siempre relacionadas con lo que se ve en la supercie», admite Berg. «No podemos captar la relación con depósitos más antiguos.» Construir modelos usando información exacta y actualizada resulta crucial para evitar errores, dice Rodríguez Lado. El experto había iniciado el estudio sobre China suponiendo que el modelo se basaría en las condiciones alcalinas, con suelo rico en e n oxígeno y agua básica, habida cuenta de la aridez del terreno del país y de los patrones de precipitación. «La mayor parte de China se clasicaba como medio oxidante para la liberación de arséarsé nico», explica. «Pero la información disponible no era buena.» Pronto se dio cuenta de que los acuíferos de China eran anóxicos, como en la India y Bangladés. Cuando repitió los cálculos usando estos parámetros, la exactitud del modelo mejoró. Los mapas predictivos tienen otras limitaciones, sobre todo en lo que atañe a la resolución. En el modelo del riesgo en China, las cuadrículas representan áreas de 25 por 25 kilómetros, demasiado grandes para predecir qué pueblos se verán afectados. «Los modelos pueden ser útiles, pero aún hay que esperar», señala Alexander van Geen, geoquímico del Observatorio de la Tierra Lamont-Doherty de la Universidad de Columbia. «Supongamos que un modelo estima que existe una probabilidad del 20 por ciento de que haya arsénico en cierta zona. Aun así, yo seguiría queriendo queriendo analizar mi pozo, ¿verdad?» INTENTOS FALLIDOS
Los Gobiernos han probado otros métodos para afrontar el pro blema del suministro suministro de agua, pero no han consegui conseguido do hacerle mella. Hace unos años, el Gobierno del estado de Bengala Occidental construyó una conducción para transportar las aguas municipales de Calcuta, libres de arsénico, hasta las poblaciones rurales del este. Sin embargo, el agua circulaba unas pocas horas
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acuíferos inferiores, a 200 metros bajo la supercie, están separados por una gruesa capa de arcilla de las aguas en venenadas situa das más arriba, pero esa separación es solo parcial. Hay grietas y agujeros; por tanto, extraer agua más profunda tal vez sirva para ganar tiempo, pero tarde o temprano las aguas envenenadas se ltrarán y contaminarán lo que se encuentra
ABASTECIMIENTO PROBLEMÁTICO: En un pozo del pueblo de Kalyani, en la India, unos niños extraen agua contaminada con arsénico que será usada para beber y cocinar (arriba). Las plantas de tratamiento simples que eliminan el elemento químico, como esta de Kolsur (derecha), han recibido un mantenimiento defciente
por parte del Gobierno; la mostrada aquí no funciona.
al día, si llegaba a hacerlo, h acerlo, y no llegaba a todos los pueblos. Las tuberías, de plástico negro, sufren un mantenimiento deciendeciente; muchas están rotas y el agua se derrama a través de ellas, formando charcos cenagosos a la vera de la carretera. En Bengala Occidental y en la vecina Bangladés Bangladé s se instalaron cientos de plantas de eliminación de arsénico, cada una con un coste medio de unos 1500 dólares. Chakraborti y otros han demostrado que los simples mecanismos cilíndricos de ltración han sido sumamente inecaces. inecaces . En un estudio realizado en 13 de esas plantas, de distintos fabricantes, se determinó que solo dos mantenían concentraciones de arsénico por debajo del estándar indio, y ninguna conseguía alcanzar de manera able el valor recomendado por la OMS. Para cuando se publicó el trabajo en 2005, eso apenas importaba ya: un mantenimiento deciente y una mala supervisión hicieron que solo tres plantas de un total de 18 siguieran en funcionamiento. Excavar pozos más profundos que rebasen las capas actualmente contaminadas no solo es una obra costosa que mina los recursos de los pueblos, sino que, como demuestra la investigación de Chakraborti, se trata de un apaño a corto plazo. Los
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debajo. Eso ya está ocurriendo en la India, donde el consumo de agua subterránea es tan elevado que el 60 por ciento de los acuíferos del país rozarán niveles críticos en un plazo de 20 años a menos que el bombeo se restrinja drásticamente, avisa el Banco Mundial. En el pueblo bengalí de Jaynagar, Chakraborti apreció que las concentraciones de arsénico de ocho pozos tubulares que antes eran seguros habían dado un brusco salto hasta niveles p peligrosos eligrosos en tan solo cinco años, de 1995 a 2000. Además de ascender y descender, el arsénico puede también moverse horizontalmente, de un acuífero sucio a otro adyacente limpio, si cam bia la presión entre ambos. Eso está poniendo actualmente en peligro a Hanoi, que se abastece de un acuífero sin arsénico que antes uía hacia fuefuera de la ciudad. Su empuje alejaba el agua de un acuífero vecino que estaba contaminado. Sin embargo, debido al crecimiento de la metrópolis vietnamita, se ha extraído cada vez más agua de la capa segura, lo que ha invertido el sentido del ujo. El agua del acuífero contaminado, cercano al río Rojo, ha empezado a verterse en el de la ciudad, que antes estaba limpio ( véase el recuadro «Distribución del arsénico subterráneo»). Van Geen reconoce que el fenómeno es causa de preocupación, aunque señala que hasta ahora el problema se está desarrollando a un ritmo lento. Su estudio determinó que el arsénico se mueve de 16 a 20 veces más despacio que la propia agua, presumiblemente porque aún se encuentra unido a otros elementos del suelo, y porque las reacciones químicas subterráneas solo lo liberan poco a poco. En la India, las cosas avanzan mucho más rápido; se aceleran con el crecimiento de la población y con lo que se está haciendo para alimentarla. Casi nadie respeta respe ta una ley de 1986 que prohíbe la sobreexplotación de las aguas subterráneas. Incluso en los campos ubicados cerca de lagos o ríos, los agricultores riegan con agua del subsuelo. Aun cuando no necesitan el agua, los propietarios de tierras extraen toda la que pueden para venderla en el mercado negro. Como consecuencia, el arsénico está entrando en la cadena alimentaria: se encuentra en el arroz, en la leche de vaca y en la carne de búfalo. Chakraborti lo ha hallado incluso en refrescos embotellados y en viales de agua esterilizada de los hospitales.
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PROBLEMA CRECIENTE: En este arrozal a la afueras de Kolsur, al igual que en otros lugares, se necesita ahora más riego a pesar de la mala calidad del agua.
LA LUCHA POR LA SEGURIDAD
A pesar de q que ue los investigadores coinciden en el problema y en la causa, Van Geen admite que lo que no está claro es qué hacer al respecto. Al igual que Chakraborti y otros investigadores, cree que los modelos predictivos, aunque quizá tengan utilidad, no podrán suplir la necesidad de analizar sobre el terreno los pozos tubulares. Van Geen aboga por emplea r e equipos quipos baratos de análisis en las ubicaciones de los pozos. No son tan precisos como los ensayos de laboratorio, pero proporcionan resultados inmediatos con un coste mínimo. También ha descubierto un mercado laboral en potencia. Un estudio de 26 pueblos del estado de Bihar concluyó que dos tercios de los residentes estaban dispuestos a pagar 20 rupias (unos 30 céntimos de euro) para que alguien examinara sus pozos. «No podemos ocuparnos de todos los pozos privados, así que nuestro enfoque consiste en promover una red de analistas y ofrecerles un incentivo económico para que realicen las prue bas», explica Van Geen. En Bangladés, él y sus colaboradores consiguieron que se analizaran y localizaran con datos de GPS pozos sucientes para elaborar un mapa dinámico de cuáles eran seguros y cuáles no, de modo que a los habitantes habitan tes de los pueblos les resultase más fácil encontrar agua limpia. Los estudios de seguimiento han revelado que es más proba ble que las personas que pagan por los análisis análisis hagan hagan más caso a los resultados y cambien a pozos menos peligrosos aunque estén peor ubicados, explica Chander Kumar Singh, colaborador de Van Geen e hidrogeólogo de la Universidad TERI de Nueva Delhi. Ambos están estudiando estudiando la manera en que ciertos factores socioeconómicos, como los ingresos o la identidad de casta, podrían frenar a la gente a la hora de usar pozos seguros compartidos con otras castas o con personas menos adineradas. «No hemos observado demasiada preocupación en el Gobierno», dice Singh. «Quizá nuestro trabajo ayude a señalar el camino.»
De forma similar, Chakraborti ha formado a ayudantes para que viajen en bicicleta o en tren a los pueblos y recojan muestras de los pozos. Ha organizado congresos internacionales y ha enviado equipos de médicos, estudiantes y activistas a hacer chequeos médicos. Además, ha creado un fondo para nanciar su investigación y costear análisis gratuitos de agua para los habitantes pobres. Y cuando las credenciales de Chakraborti no logran impresionar a los aldeanos, deja de lado su desagrado por las antiguas jerarquías de la India y juega la carta de su linaje brahmánico, de ca casta sta ssuperior: uperior: se v viste iste con el taparrabos blanco y el cordón sagrado que lucen los hombres hombres santos brahmanes, e indica a las familias los pozos que en la actualidad son seguros. «Lo detesto, pero lo haré», dice en referencia al ardid. «Solo tengo que lograr hacérselo entender a la madre y entonces sabré que a la familia no le pasará nada malo.» En el pueblo de Gita, su marido, Srivas, con un delicado estado de salud, lucha contra las cefaleas, el constante dolor y el agotamiento. Tiene el cuerpo cubierto de heridas encallecidas y le pica la piel, especialmente cuando está al sol. No se conocen curas para la intoxicación por arsénico ni fármacos para revertir el daño cromosómico producido. La terapia de quelación, que inyecta en la sangre agentes que se enlazan con los metales, se ha usado históricamente en casos extremos de envenenamiento con metales. Pero en la India es muy arriesgada y su coste resulta prohibitivo. Lo mejor que la mayoría puede conseguir es comer alimentos nutritivos y dejar de ingerir el veneno. Aun así, Srivas se cuenta a sí mismo entre los afortunados. Tiene un hijo adolescente que ayuda a traer cubos de agua salubre de un hospital cercano, y Gita aporta los ingresos de la familia gracias a su trabajo como sirvienta. «No tengo quejas de nadie», declara un tembloroso Srivas, con un fatalismo tan común entre los pobres de la India que algunos cientícos temen que esté apartando a los lugareños de la búsqueda de pozos limpios. «Aunque quisiera quejarme, no hay nadie que escuche.» Artículo Artícu lo pub publicado licado en Investigación y Ciencia , marzo marzo de 2016
LA AUTORA
Katy Daigle escribe sobre cuestiones ambientales desde Nueva Delhi. PARA SABER MÁS
Arseni c crisis in Ba ngladesh . A. Arsenic A. Mushtaque Musht aque y R. R . Chowdhur Chowdhuryy en Scientifc American , agosto de 2004. Piloting a novel delivery mechanism of a critical public health service in India: Arsenic testing of tubewell water in the eld for a fee. Alexander Alexand er
van Geen y Chander Kumar Singh. International Growth Center, febrero de 2013. Groundwater arsenic contamination throughout China. Luis Rodríguez Lado et al. en Science , vol. 341, págs. 866-868, 23 de agosto de 2013. Retardation of arsenic transport through a Pleistocene aquifer. Alexander Alexand er van Geen et al. en Nature, vol. 501, págs. 204-207, 12 de septiembre de 2013. Status of gr oundwate r arsenic contamina co ntamina tion in all 17 block s of Nadia district in the state of West Bengal, India: A 23-year study report. Mohammad Mahmudur Rahman et al. en Journal of Hydrology , vol. 518,
parte C, págs. 363-372, 10 de oc tubre de 2014. EN NUESTRO ARCHIVO
Depuración natural de aguas residuales. Cristina Ávila, Víctor Matamoros y Joan García en IyC , febrero de 2016.
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Contaminantes en el ambiente
K C O T S I / U R U G A S R A S A C / S E
G A M I Y T T E G
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CONTAMINANTES EN EL AMBIENTE
UNA HISTORIA ESTRATIFICADA Las hu huellas ellas que estamos dejan dejando do los humanos el planeta han llevado a definir una nuevaenépoca geológica, el Antropocen Antropoceno o Jan Zalasiewicz
)
n ó i c i s o p m o c (
L E T R A M D N A L K C O T S , S O P M A C A L E G N
L
M, 2000, provisada por Paul Crutzen, uno de los cientícos más respetados del mundo. provisada El investigador holandés, muy conocido por sostener que una guerra atómica sin cuartel causaría un «invierno nuclear» letal para la fauna y la ora terres tres, obtuvo el premio Nobel por sus investigaciones sobre otra amenaza mundial: la destrucción de la capa de ozono causada por el ser humano [ véase «Una véase «Una atmósfera cambiante», cambiante», por Thomas E. Graedel y Paul J. J. Crutzen; I C, noviembre de 1989]. 1989].
EN SÍNTESIS
A ; ) a í f a r g o t o f
( S R E Y M W E R D N A
Aunque el se serr human o ha alterado el sistema terrestre, los cientícos debaten acerca de si esos cambios dejarán huellas permanentes en los estratos geológicos que denen formalmente las épocas y las eras.
Hemos diseminado aluminio, plásticos, hormigón, partículas de carbono (procedentes de la quema de combustibles fósiles), insecticidas y partículas radiactivas (liberadas por bombas nucleares) por mares y continentes. Ello favorece la declaración del Antropoceno como una nueva época.
Queda por dilucidar si la nueva época habría empezado hace miles de años, cuando comenzaron a discernirse los primeros efectos antrópicos, o si solo se iniciará en un futuro, cuando se expresen por completo las consecuencias de nuestras actividades.
C, 47
En México, Crutzen escuchaba a los expertos discutir las pruebas de los cambios ambientales que habían acontecido a escala global a lo largo del Holoceno, una época diferenciada que, según los geólogos, comenzó hace 11.700 años y hoy sigue su transcurso. Cada vez más frustrado, terminó estallando: «¡No! Ya no estamos en el Holoceno. ¡Estamos...», e hizo una pausa para pensar, «... en el Antropoceno!». El silencio invadió la sala. Parecía que el término había tocado la bra sensible, y siguió mencionándose una y otra vez durante el resto del encuentro. Aquel año, Crutzen escribiría un artículo con Eugene Stoermer (hoy ya fallecido), especialista en diatomeas que, unos años atrás, había acuñado el término Antropoceno . Las pruebas, según exponían ambos autores en aquel trabajo, eran claras: la humanidad industrializada había alterado la composición de la atmósfera y los océanos terrestres y había modicado el paisaje y la biosfera (incluidas (incluidas las poblaciones de diatomeas). Estábamos viviendo en un nuevo planeta dirigido por fuerzas antrópicas, considerablemente distinto del mundo anterior. Reforzado por el prestigio de Crutzen y por su forma de escribir persuasiva y vívida, el concepto se expandió rápidamente entre los miles de cientícos del Programa Internacional Geosfera-Biosfera, que había patrocinado el encuentro de México. El «Antropoceno» comenzó a aparecer ap arecer en artículos cientícos en todo elde mundo. Pero ¿seescritos trata realmente un cambio geológico; es d decir ecir,, de un cambio tan profundo que sus huellas hayan quedado grabadas en los estratos geológicos de d e todo el planeta? ¿Podría la humanidad causar un cambio tan radical como el ocurrido hace entre 18.000 y 8000 años, durante la transición entre el Pleistoceno y el Holoceno, cuando los inmensos glaciares que cubrían buena parte del planeta empezaron a retroceder y su fus ión causó un ascen ascenso so del nivel de dell mar d dee 120 metr metros os en todo el globo? ¿Podrían resultar los efectos provocados en el suelo por el ser humano tan signicativos como cuando comenzó el Pleistoceno, hace 2,6 millones de años, y la Edad de Hielo estableció su dominio? ¿Podrían equipararse unos efectos de la actividad humana que solo tienen unos siglos de antigüedad con los grandes cambios que se han produci do a lo largo de nuestro tumultuoso pasado geológico, cuyas unidades de tiempo se miden en millones o incluso miles de millones de años? La idea ya había aparecido anteriormente. En el siglo y a principios del , algunos investigadores, como el sacerdote italiano Antonio Stoppani y el naturalista estadounidense Joseph LeConte, barajaron términos como Antropozoico y Psicozoico, pero los geólogos se mostraron reacios e incluso mordaces. ¿Cómo podía compararse la actividad humana —por impresionante que nos parezca— con unos cambios tan profundos como la creación y la destrucción de océanos y cadenas montañosas, las erupciones volcánicas masivas o los descomunales impactos meteoríticos? Ante tales dimensiones, las acciones humanas parecían fugaces y efímeras. Existía también otro problema. Los términos geológicos, como Jurásico, Cretácico, Pleistoceno y Holoceno, no son me-
se las toman muy en serio. La declaración de una nueva época implicaría que, según los cientícos, el hombre ha alterado el curso de la evolución planetaria. El Antropoceno no se ha visto sometido al proceso habi-
ras etiquetas. Se trata de denominaciones formales integradas en una compleja escala temporal geológica, la cual caracteriza de manera fundamental la evolución, el desarrollo y las agonías de la Tierra a lo largo de 4600 millones de años. Los nombres se aceptaron únicamente tras décadas de recogida de datos y tras los pertinentes debates de la Comisión Interna Internacional cional de Estratigrafía. Las «épocas», así como las «eras» a las que pertenecen, gozan de un signicado técnico especíco y los geólogos
tual de evaluación. Y Crutzen, a pesar de la alta estima de la que goza, era un químico atmosférico que estudiaba efectos ambientales, no un geólogo experto en estratos rocosos. Hacia 2008, sin embargo, los miembros de la Comisión de Estrati grafía de la Sociedad Geológica de Londres repararon en que estaba aumentando el uso del término en la bibliografía, como si, efectivamente, fuera una época formal. Así pues, pues , la Sociedad decidió abordar esa tendencia.
48 TEMAS 104
EL SER HUMANO pavimenta el paraíso. Con ello altera los estratos del planeta y dene una nueva época geológica: el Antropoceno.
Las reuniones de ese precavido y conservador grupo de expertos se celebran en la antigua Sala del Consejo de la londinense
presidía la Subcomisión de Estratigrafía del Cuaternario de la Comisión Internacional de Estratigrafía (la cual puede decidir
S E G A M I Y T T E G
Burlington Burlingt on House, cuyas paredes están repletas de solemnes
sobre la escala temporal geológica), propuso un grupo de trabajo
retratos y por cuyas estancias pasearon en su día los gigantes victorianos de la ciencia, como Charles Darwin. Sumidos en un contexto tan tradicional, los cientícos empezaron a valorar geológicamente el Antropoceno. Probablemente para su propia sorpresa, la mayoría de ellos se mostró de acuerdo en que el término «tenía mérito» como unidad formal que podría in cluirse en la escala temporal geológica ocial. Por tanto, debía someterse a examen. El geólogo Philip Gibbard, quien también
que, desde entonces, ha estado analizando la cuestión. Para poder esgrimir argumentos a favor, los cientícos deben debe n demostrar que los efectos de la actividad humana dejarán una huella clara y fosilizada en los estratos, la cual podrá ser distinguida con facilidad dentro de decenas o centenas de millones de años. Es fundamental insistir en la cuestión de los estratos. Para un geólogo, los estratos equivalen a tiempo geológico. La clave reside en las unidades cronoestratigrácas; es decir, en
C, 49
LAS MONTAÑAS de
plástico en Yakarta y de hormigón en Nueva York persistirán lo suciente como para quedar registradas de forma permanente en la corteza terrestre.
un conjunto de estratos que puedan romperse con un martillo, muestrearse o excavarse (como en el caso de los huesos de dinosaurio) y que denan una nueva etapa de la historia. Para que la época del Antropoceno presente un signicado s ignicado geológico de tal relevancia y cuente con la oportunidad de adquirir un sen tido formal, debe mostrar su propia unidad cronoestratigráca. ¿Existen datos sucientes para que sea aceptado? Como veremos,
Antes de la Segunda Guerra Mundial, los plásticos se limitaban a unos pocos productos como la goma laca, la baquelita y el rayón. Pero, después de la guerra, su producción se disparó hasta alcanzar los 300 millones de toneladas métricas que hoy en día se fabrican cada año; aproximadamente, la masa del conjunto de los cuerpos humanos vivos. Las cualidades que nos parecen tan útiles de los plásticos (durabilidad y resistencia
pueden encontrarse buenos argumentos en su defensa.
al deterioro) implican también su persistencia en el ambiente durante muchos años. Los desechos de plástico dejan una profunda huella en el suelo, pero todavía más en los océanos. Dado que numerosas criaturas marinas ingieren plástico, buena parte de él termina en el barro del fondo marino cuando los animales mueren, el primer paso de la fosilización. Aún más diseminados, dise minados, aunque in visibles a nuestros ojos, se encuentran los microplásticos, microplásticos, como las bras que se desprenden de la ropa sintética. Incluso en los fondos oceánicos más remotos, alejados de los continentes, los investigadores hallan miles de bras en cada metro cuadrado de barro. También se encuentran por todas partes rocas fabricadas por
ROCAS ANTRÓPICAS Comencemos por los minerales, los componentes fundamentales de las rocas. Los metales, por ejemplo, se encuentran casi siempre enlazados en diversos tipos de óxidos, carbonatos y silicatos (salvo raras excepciones, como el oro). Los humanos hemos aprendido a separar ingentes cantidades de metales de dichos compuestos. Hemos manufacturado más de 500 millones de toneladas métricas de aluminio desde la Segunda Guerra Mundial, una cantidad suciente para cubrir EE.UU. EE.UU. con papel de aluminio. Al verter miles de millones de latas, latas , aparatos, envoltorios de cajetillas de cigarrillos y otros desechos por el terreno
y en vertederos, el aluminio en estado puro pasa a formar parte de las capas sedimentarias actuales. El último gran incremento en formas minerales se produjo hace unos 2500 millones de años, cuando la atmósfera terrestre se oxigenó, lo que dio lugar a una serie de óxidos e hidróxidos, entre ellos la herrumbre (óxidos de hierro), que tiñó de rojo el paisaje grisáceo. Pero Pero las personas han causado en la actualidad un nuevo incremento como consecuencia de la síntesis de compuestos minerales como el carburo de wolframio, común en herramientas y bolígrafos. Quizá los inventos más sorprendentes sean «mineraloides», como los vidrios y los plásticos.
el ser humano. Por su mera cantidad, el hormigón cuenta con la supremacía absoluta. En estos momentos hemos fabricado ya cerca de medio billó billón n de toneladas, toneladas, lo que equivale a un kilo de hormigón por cada metro cuadrado de supercie terrestre. El hormigón forma las superestructuras de nuestros edicios, carreteras y presas, cuyos fragmentos rotos abundan ahora en el revuelto subsuelo de nuestras ciudades. Por tanto, constituye ya una roca característica del Antropoceno, junto con los ladrillos y la cerámica de factura humana. Enormes masas de roca sintética forman parte de la porción más supercial de la corteza terrestre, que a su vez redistribuimos a medida que nuestra maquina-
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nitrógeno extraído del aire mediante una técnica conocida como proceso de Haber-Bosch, además de con fósforo extraído del suelo. Las enormes perturbaciones en el suelo, el agua y el aire dejan claras huellas químicas. Estos compuestos, arrastrados por el viento desde lejanas regiones cultivadas, contaminan lagos situados en latitudes altas. Los abonos que llegan desde des de los campos de cultivo a los arroyos y ríos acaban en el mar, donde estimulan la sobreproducción de plancton. A medida que estas inmensas proliferaciones mueren y se descomponen, se forman «zonas muertas» que actualmente están sofocando la vida en cientos de miles de kilómetros cuadrados de suelo marino cada año. La devastada biología marina nos contará su historia en forma de fósiles en futuros estratos. Los contaminantes orgánicos persistentes constituyen otra huella química. Entre ellos se cuentan los insecticidas y las sustancias industriales tóxicas, como las dioxinas que hoy contaminan muchos sedimentos. Algunos de ellos pueden persistir a lo largo de escalas temporales geológicas, como sucede con los compuestos de carbono de cadena larga producidos por un alga del pasado y que ahora permiten a los paleontólogos paleontólogos inferir cómo era el clima hace decenas de millones de años. También son detectables las diminutas partículas radiacti-
)
o t a r t e r (
ria excava y levanta el suelo para construir edicios y cultivar alimentos. En la actualidad, los humanos transportamos más sedimentos que las fuerzas naturales, como los ríos o el viento.
vas que se distribuyen dis tribuyen por el planeta plane ta después de la explosión de una bomba nuclear. Si bien solo se lanzaron dos durante la guerra, varios países detonaron más de 500 bombas en prue bas nucleares realizadas en la atmósfera desde mediados de la década de 1940 hasta nales de los noventa. Las partículas se depositaron en el suelo, el hielo polar y los sedimentos oceánicos, y fueron absorbidas por los animales y las plantas de la su- percie. Esta capa radiactiva constituye una de las huellas más distintivas del Antropoceno.
HUELLAS QUÍMICAS En el siglo pasado, la quema de combustibles fósiles potenció en gran medida la acelerada producción y el depósito planetario de nuevos materiales de estratos: de aluminio, de plástico, de hormigón. Igualmente, los subproductos de la combustión son tan voluminosos que también dejan diversas huellas químicas en los sedimentos de todo el globo. Desde el inicio de la Revolución Industrial, la concentración de dióxido de carbono en la atmósfera ha aumentado unas cien veces más rápido que durante la retirada de los glaciares a comienzos del Holoceno. Las emisiones quedan retenidas y registradas en las burbujas de aire atrapadas en las sucesivas capas de nieve y hielo que permanecen congeladas en los casquetes polares. La combustión también produce humo, minúsculas partículas inertes que se han quemado de forma incompleta. Al depositarse sobre el terreno por todo el mundo, las partículas generan un rastro de humo geológicamente duradero. Los
TRANSICIONES FÓSILES Sin duda, los humanos también hemos dejado nuestra propia huella en el paisaje biológico del planeta. plane ta. En concreto, nuestra especie —bien poco importante entre la biota terrestre hasta hace pocos miles de años— se ha convertido hoy en el e l predador dominante tanto en la tierra como en el mar. Nos apropiamos de alrededor de una cuarta parte de la producción biológica total del planeta para satisfacer nuestras necesidades. Como resultado, sumamos cerca de un tercio de la masa de todos los vertebrados terrestres, y las pocas especies animales que hemos adaptado para alimentarnos de ellas comprenden la mayor parte de los otros dos tercios. La fauna salvaje, salvaj e, arrojada a los márgenes, constituye el 5 por ciento o menos. Al colonizar una parte tan grande del terreno del planeta, también hemos redistribuido por completo lo que queda de vida salvaje, ya que, intencionada o accidentalmente, hemos transportado animales y plantas por todo el mundo y hemos homogeneizado
S E G A M I Y T T E G , I T S A S N Q A F I T E L U
N O T L I H E L Y K ; ) k r o Y a v e u N
( S E G A M I Y T T E G , N I E T S R E M M A H E G R O E G
incendios derivados del impacto meteorítico que dene el límite entre el Cretácico y el Terciario dejaron una huella similar en las rocas. Por otro lado, el carbono emitido por la quema de combustibles fósiles es particularmente rico en
la biología a escala global. Por otro lado, aniquilamos tantas especies que, dentro de uno o dos siglos, el efecto sobre la biodiversidad biodive rsidad del planeta pla neta podría p odría se serr tan catastró cat astróco co como el de la extinción de los dinosaurios. dinosaurios . T Tales ales alteraciones quedará quedarán n
12
carbono 12 que ( C,las la variedad más ligera del carbono), un isótopo plantas y estable los animales absorben con gran facilidad. Cuando estos seres vivos mueran, sus restos fosilizarán, dejando así una huella permanente y distintiva de 12C asociada al Antropoceno. La agricultura generalizada también está dejando su propio rastro químico. La humanidad empezó a cultivar plantas hace unos 10.000 años, pero solo desde principios del siglo los los agricultores han aplicado enormes cantidades de abonos con
reejadas en un futuro lejano como el pas o de una asociación fósil a otra. Mientras tanto, la humanidad ha llevado la producción de icnofósiles, o «pistas fósiles» (marcas dejadas por seres vivos, como las huellas de dinosaurio y los agujeros de gusanos marinos), a un nivel sin precedentes. Nuestras minas y perforaciones penetran varios kilómetros en el suelo, hasta tal profundidad que dejarán una cicatriz permanente en el planeta. Las ciudades y los paisajes urbanos que han invadido la supercie terrestre
C, 51
CRONOLOGÍA
¿Cuándo comenzó el Antropoceno? Los residuos de la humanidad moderna son tan ubicuos que nuestros «tecnofósiles», «tecnofósiles», como el plástico y el hormi-
(que comenzó cuando los glaciares se retiraron hace 11.700 años) y que el año 1950 podría representar un umbral lógico
gón, quedarán integrados en las rocas que se están formando actualmente. Los cientícos acumulan cada vez más datos que apoyan la idea de que la actividad humana ha conducido al planeta a una nueva époc a geológica, el Antropoceno. Se cree que este podrá distinguirse con claridad del Holoceno
entre ambas épocas. Según Colin Waters, del Servicio Ge o lógico Británico, los marcadores del Antropoceno ( abajo) se han extendido por todo el globo: «Efectivamente, nos hemos convertido en una nueva fuerza geológica». —Katie Peek
Posible transición del Holoceno al Antropoceno Holoceno (comenzó hace 11.700 años) 1800
1850
Antropoceno 1900
1950
2000
PLÁSTICO
2015 0,3
Los polímeros modernos pueden identifidentifcarse en los sedimentos donde hoy se origina el material rocoso; el plástico se descompone lentamente y los ríos y océanos distribuyen los fragmentos por todo el mundo.
Intervalo de valores en el Antropoceno
0,2 0,1 0
HORMIGÓN Aunque su uso ya estaba estab a extendido en la antigua Roma, el hormigón se ha fabricado en tales cantidades desde la Segunda Guerra Mundial que podría convertirse en la huella predominante dejada por la modernidad.
20 10
) o ñ e a t n s l a e e s m n a l o c a l i l b i r t o m é l g e m d s s a d o e i c i l d a u l d ( m e o n r o t P e d
0
CARBONO NEGRO Este producto derivado de la quema de combustibles fósiles se encuentra suspendido en la atmósfera y cubre tanto las rocas como el hielo. Apareció por primera pr imera vez en el sigl sigloo XIX y su concentración se disparó en la década de los sesenta.
PLUTONIO 239 Y 240 Los ensayos nucleares a partir de la década de 1940 emitieron isótopos de plutonio que se depositaron por todo el planeta. Dentro de 100.000 años, el plutonio 239 habrá dado lugar a una capa de uranio 235.
7,5
Rango de valores desde el inicio del Holoceno, hace 11.700 años
5 2,5
Datos de los últimos años no disponibles
0 2
1
0
DIÓXIDO DE CARBONO La concentración de dióxido de carbono, el gas con efecto invernadero preponderante, fue aumentando gradualmente tras la Revolución Industrial, pero desde la Segunda Guerra Mundial su crecimiento ha sido mucho mayor.
400 350 300 250
s e a t d n a ) e l o ñ m e n a l a o l b t a o e s l a g d s c r o e i d n t i t l o é i l m i m E ( m a v ) i s t l c e r a i e d l a u c r a b o q d l e a g b d a i t v e i t p c ( A
,
E C N E I C S ) o N i c E f . r L á g A (
T K E E S E R P
E T E I T A A W . K ; . N U N I U . L E O E C E R D O L P A » T E N E N I E B C M O A L O N Ó H I E C H C T E T M O O R R P F E T D C A I N I C T S N I E D G Y A ;
2,0
METANO Expelido por el ganado, la concentración de metano aumentó con la expansión de la agricultura, pero en las últimas décadas se han incorporado además las emisiones derivadas de la producción de gas natural y del deshielo del permafrost.
1,5 1,0
) n n l ó ó a l i i c c i m a r r é f r t n s o e o p c m s n t e o a t r a C
0,5 0,35
ÓXIDO NITROSO Los microbios que habitan en los suelos y océanos del planeta generan óxido nitroso. Los combustibles fósiles y los abonos han elevado su concentración por encima de los niveles naturales.
( p
0,3 0,25 0,2
52 TEMAS 104
¿PERMANENTE O PASAJERO? En denitiva, estamos dejado detrás de nosotros un formidable catálogo de nuevas huellas geológicas. ¿Termi ¿Terminarán narán recongurando esos efectos los estratos terrestres y la historia futura de forma permanente, y denirán por tanto una nueva época formal? ¿O, en caso de que la humanidad desapa desapareciese, reciese, volvería volv ería el sistema sis tema terr est estre re a la norm normalid alidad ad y eros ionaría iona ría nuestras construcciones hasta reducirlas a polvo, como ha bría de ocurrir o currir con el pode poderoso roso imp imperio erio de Ozymandia Oz ymandiass en el poema homónimo de Percy Bysshe Shelley? To Todavía davía es pronto para saberlo. Por fortuna, 4000 millones de años registrados en los estratos nos han enseñado algunas lecciones. Allí donde se levanta la corteza terrestre, como en las cadenas montañosas en formación, las estructuras superciales se erosionan y van deshaciéndose en forma de partículas sedimentarias que alcanzan mares le janos. Allí donde la corteza subside (por ejemplo, bajo muchos de los mayores deltas del mundo), los estratos es tratos apilados pueden
Puede considerarse que la emergente tecnosfera, como la denomina Peter Ha, profesor emérito de la Universidad Duke, es un vástago de la biosfera. Presenta una dinámica propia, la cual solo controlamos en parte. También existe la posibilidad de que una futura inteligencia basada en el silicio pudiera competir comp etir con la nuestra. Entre todos los cambios globales en marcha que determinarán el futuro geológico de la Tierra, la tecnosfera es el factor imprevisible. Podría conducir hacia un estado planetario revisado del Antropoceno, en el que las personas ya no llevarán la voz cantante. De momento, los cientícos solo pueden decidir cómo se caracteriza el presente. Una Tierra que el ser humano está transformando rápida, profunda y permanentemente ¿debe ser reconocida formalmente como signo de una nueva época dentro de la escala temporal geológica? Para los geólogos que afrontarán esa determinación, las espadas siguen en alto. Deben tomarse decisiones importantes. Por ejemplo, ¿cuándo habría comenzado el Antropoceno? Las sugerencias sitúan su inicio tanto hace miles de años, cuando empezaron a distinguirse los primeros efectos antrópicos, como en un futuro lejano, cuando nuestra inuencia quede expresada en su totalidad. Por razones prácticas, parece que el límite más
preservar incluso aparentemente efímeros, como hojas, ramas aquellos y huellas rastros de animales. Por tanto, San Francisco, levantada por las fuerzas tectónicas, parece destinada a desaparecer por la meteorización. me teorización. Sin embargo, Nueva Orleans, Shanghái y Ámsterdam dejarán amplias huellas de sus masivas y complejas estructuras junto con un buen volumen de aluminio, plástico y cerámica, así como esqueletos con dientes metálicos y caderas articiales. ar ticiales. Cuando, dentro de d e millones d dee años, las fuerzas tectónicas acaben levantando estos estratos, los nuevos acantilados dejarán al descubierto una capa distintiva corres pondiente al Antropoceno. La permanencia de los fósiles, así como de las consecuencias a largo plazo de nuestras acciones, también entra en juego. El impacto meteorítico que puso n al periodo Cretácico fue un evento instantáneo; la inmediata onda expansiva cesó al cabo de unas horas. Sin embargo, sus efectos remodelaron la
adecuado esy la la industrialización «gran aceleración» deselaprodujo población, el consumo energético que a mediados del siglo . A partir de ese momento, los estratos se caracterizan por un acentuado incremento de hormigón, plásticos y plutonio, así como por los restos de una biología transformada. Los geólogos están buscando una referencia cuidadosamente seleccionada que sirva como marcador global de una nueva época («clavo de oro», la llaman, en referencia al que marcó el punto de unión de las dos líneas que, juntas, constituyeron el ferrocarril transcontinental de Estados Unidos). ¿Podrían serlo los núcleos radiactivos o las partículas de carbono atrapadas en las capas de nieve y hielo de Groenlandia y la Antártida, en las capas sedimentarias de ordos y lagos remotos, o en fondos oceánicos intactos? ¿O podría serlo otro indicador, indicador, como un cambio en la química de los seres vivos preservado en los anillos de los árboles y en las bandas de crecimiento coralino anuales?
biología durante millones de años y todavía t odavía convivimos con sus reverberaciones. Sin aquel meteorito quizá no estaríamos hoy aquí, y es posible que los dinosaurios todavía imperasen en la Tierra. El impacto de la humanidad, no tan repentino, podría igualmente cambiar el planeta de formas que se seguirán percibiendo percibie ndo mucho después de nuestra desaparición. Numerosas tendencias se están acelerando, y algunas de ellas (extinción de especies, cambio climático y aumento del nivel del mar) tan solo
La búsqueda continúa.
tienen un doble en sus cimientos, tuberías y sistemas s istemas de transporte subterráneos.
Artículo Artícu lo pub publicado licado en Investigación y Ciencia , noviembre noviembre de 20 2016 16
EL AUTOR
Jan Zalasiewicz Zalasi ewicz es catedrático de paleobiología en la Universidad de Leicester, Inglaterra, y director del Grupo de Trabajo sobre el Antropoceno de la Comisión
L L O A L C I U C Í H T P R A A R L G I E T A N E R S T S A D D I N N A E T Y L N L O A C N S O I A I T C C N N E U R E F F S E I R E N Y , E 6 C 1 O 0 P 2 O E R D H O T N R E A N E E H E T D « : 8 , S 1 E 5 T 3 . N L E U O F V
se encuentran en sus estados iniciales. Independientem Independientemente ente de cuándo termine la era de los combustibles fósiles, sus efectos se atenuarán muy despacio, a lo largo de muchos milenios. (Y la civilización civilizaci ón humana, surgida en un Holoceno ambientalmente estable, deberá adaptarse a un planeta inestable y cambiante durante numerosas generaciones.) Sin embargo, también podríamos ejercer una inuencia a largo plazo de otra forma. La humanidad es una fuerza planetaria mucho más compleja y proteica que un impacto meteorítico o la retirada de los glaciares. Nuestro extraordinario poder geológico deriva de nuestra inteligencia, nuestra capacidad manipulativa y nuestras interacciones hipersociales, que permiten transmitir los nuevos conocimientos. Gracias a esas cualidades hemos logrado desarrollar la tecnología que ahora nos mantiene vivos y que eevoluciona voluciona a ritm ritmo o acelerado, acel erado, literalmente l iteralmente de un año para otro.
Internacional de Estratigrafía. PARA SABER MÁS
Adventure s in the Anthro Anthropocene pocene : A journey to th e heart ooff the plane t we made. Gaia Vince. Milkweed Editions, 2014. The Anthropocene: The human era and how it shapes our planet. Christian Schwägerl. Synergetic Press, 2014. The unnatural world: The race to remake civilization in E arth’s newest age. David Biello. Scribner, 2016. Grupo de Trabajo sobre el Antropoceno, Subcomisión sobre Estratigrafía Cuaternaria: quaternary.stratigraphy.org/workinggroups/anthropocene Cuaternaria: EN NUESTRO ARCHIVO
Calentamiento antropogénico preindustrial. preindustrial. William F. Ruddiman en IyC , mayo de 2005. global. Lluís Camarero en IyC , Lagos alpinos: observatorios del cambio global. agosto de 2013.
C, 53
C O N TA TA M I N A N T E S E N E L A M B I E N T E
LOS ANFIBIOS Y LA CONTAMINACIÓN QUÍMICA Ciertos compuestos podrían estar contribuyendo al declive global de estos vertebrados mediante la alteración de su crecimiento, desarrollo y supervivencia Andrés Egea Serrano, Rick A. A. Relyea y Miguel Tejedo
, orgánicos, pesticidas y otras sustancias tóxicas ha contribuido a modicar los ciclos del nitrógeno, el carbono, el fósforo y el agua. Al propio tiempo, estas sustancias presentan una potente actividad biológica que afecta a las especies vulnerables. La contaminación química constituye, pues, una de las principales amenazas actuales para la biodiversidad. Ello es cierto también
L
para los anbios, considerados el grupo de vertebrados más amenazado. para
En el año 2000, Je. E. Houlahan, del Instituto de Biología Ottawa-Carleton de la Universidad de Ottawa, y sus colabo trabajo que que demostraba la radores publicaron en Nature un trabajo regresión de 936 poblaciones de anbios de todo el mundo durante las últimas décadas. En 2010, un estudio publicado estudio publicado
Conservación de la Naturaleza (IUCN), constató la evolución negativa del estatus de conservación de numerosas especies. La investigación se centró en datos correspondientes a 25.780 especies de la Lista Roja de la IUCN. En principio, una quinta parte de estas pertenecía a la categoría «Amenazadas». Sin
en Science, dirigido por Michael Homann, de la Comisión de supervivencia de especies de la Unión Internacional para la
embargo, detectaron que esta proporción iba en aumento: en promedio, 52 especies de mamíferos, aves y anbios ascendían
EN SÍNTESIS
Los anbios constituyen el principal ejemplo de la actual crisis de la biodiversidad, ya que son el grupo de vertebrados más amenazado y están desapareciendo de diferentes hábitats a escala mundial.
La contaminación quí-
El estudio del impacto de diversos contaminantes en diferentes
mica es una de las causas que contribuyen a ese declive.
fases del ciclo biológico de los anbios ha revelado que reducen su supervivencia y crecimiento y aumentan la frecuencia de aparición de malformaciones.
54 TEMAS 104
NUMEROSOS ANFIBIOS, entre ellos la rana bermeja (Rana temporaria), se ven perjudicados por los contaminan contaminantes tes químicos, como los plaguicidas agrícolas.
) N E . D E E D / 5 . 2 / A S
cada año una posición en la clasicación hacia la extinción ex tinción —y eso a pesar de los esfuerzos de conservación. Ante la gravedad de la situación, en las últimas décadas ha aumentado notablemente el número de investigaciones acerca del impacto de diversos compuestos sobre los anbios. Estos
importante amenaza para este grupo. Sin embargo, las meto dologías empleadas adolecen de un bajo poder estadístico, lo que limita las posibilidades de encontrar una relación causal entre los agentes contaminantes y el declive de los anbios. Por otra parte, los estudios basados en concentraciones letales de
Y B / S E S N E C I L / G R O . S N O M M O C E V I T A E R C / / : S P T T H ( 5 . 2 A S Y B C C S N O M M O C A I D E M I K I W / Z T R A B D R A H C I R
contaminantes arrojan conclusiones poco realistas, ya que se basan en experimentos llevados a cabo en el laboratorio, donde estas concentraciones son netamente superiores a las observadas en la naturaleza.
estudios han revelado que los contaminantes producen efectos letales en este grupo de vertebrados, así como una gran variedad de efectos subletales, es decir, cambios que alteran los procesos siológicos, de crecimiento, desarrollo o comportamiento, pero que no conducen a la muerte. Por ejemplo, se ha observado que la exposición de larvas de la rana común ( Pelophylax perezi) a compuestos nitrogenados puede incrementar la mortalidad larvaria o el número de ejemplares malformados, reducir su tamaño, acelerar el desarrollo embrionario o conducir a cambios
Ante tal d dispersión ispersión de resu resultados, ltados, los autores autores han llevado a cabo, cabo, junto con Mar Torralva, de la Universidad Universidad de Murcia, una n nueva ueva síntesis cuantitativa. A través de un metanálisis, han integrado
en los niveles de actividad. A pesar de haber detectado esas alteraciones, alteraciones, la magnitud magnitud de las mismas varía de un trabajo a otro en función del contexto experimental, el estadio de desarrollo, la población, la especie y otros condicionantes. Por tanto, se hace necesario realizar una labor de síntesis que proporcione una estimación del efecto glo bal de la contaminaci contaminación ón química química en los anbios, anbios, para determinar determinar el papel que está desempeñando en su declive generalizado. Se han publicado varias revisiones centradas en esa cues tión. Todas constatan que la contaminación representa una
de manera estructurada y sistemática los estudios relacionados con el impacto de la contaminación química sobre los anbios. Para ello, han cuanticado el impacto de diversos compuestos sobre diferentes parámetros del ciclo biológico de estos verte brados,, e brados especial special mente en su fase más sensible sensib le (embrion aria y larva ria); al propi o tiemp tiempo, o, han anali zado las difer encia s entre estadios de desarrollo (embriones, larvas o individuos postmetamórcos), condiciones experimentales (laboratorio (laboratorio,, mesocosmos, corrales en el campo o individuos capturados en el campo), tipos de contaminante (compuestos nitrogenados y
METANÁLISIS
C, 55
1,5
EFECTO DE LOS CONTAMINANTES (media e intervalo de conanza del 95 por ciento) en la supervivencia, la masa, el tiempo de desarrollo embrionario, el tiempo de desarrollo larvario y la frecuencia de malformaciones de los anbios. Cuanto mayor es el valor absoluto del efecto, mayor el impacto del contaminante sobre la variable estudiada. Dado que se consideró como control la ausencia de contaminantes, un efecto negativo indica una reducción en la variable debida a la exposición a aquellos; un efecto positivo corresponde a un aumento de la variable causado por la contaminación. (Las medias con intervalos de conanza que incluyen el valor 0 no son estadísticamente signicativas.)
1,0
0,5 o t c e f E
0,0 –0,5 –1,0 –1,5 Supervivencia
Masa
Tiempo de desarrollo embrionario
Tiempo Frecuencia de desarrollo de larvario malformaciones
fosfatados, pesticidas, sales descongelantes o contaminantes
sus efectos en función del estadio de desarrollo, condici condición ón expe-
presentes en aguas residuales) y familia de anbios. A tenor de los resultados del metanálisis, metanálisis, publicados en 2012 en Ecology and Evolution, los contaminantes químicos suelen perjudicar a los anbios mediante tres efectos: reducen la super vivencia vivenci a de los individuos individuos expuestos, expuestos, disminuyen disminuyen su crecimiento crecimiento y aumentan aumentan la frecuenci frecuencia a de aparición aparición de malformac malformacione iones. s. Si bien su impacto se produce a escala individual, estos efectos pueden entrañar consecuencias demográcas negativas negativas al disminuir la incorporación de nuevos individuos a las poblaciones de anbios (reclutamiento). Por otro lado, el análisis muestra que el impacto de los contaminantes no es uniforme. Se observa una notable variación en
rimental o tipo de tóxico. Ello no resulta del todo sorprendente, ya que que la gran variedad de compuestos compuestos quími químicos cos emplea empleados dos por el hombre implica una enorme diversidad de mecanismos de acción y, y, por tanto, de efectos e fectos sobre los anbios. Por otra parte, la sensibilidad de un individuo a los contaminantes puede variar a lo largo de su vida y en función del contexto experimental, ya que la exposición en el laboratorio implica un entorno muy controlado, que no se encuentra en condiciones más naturales. En cuanto a la posible interacción entre contaminantes y otros agentes estresantes, si bien en algunos estudios es tudios se ha ob servado cierta acción conjunta, a escala global esta no ejerce un efecto relevante sobre la supervivencia de los anbios. A modo de conclu sión, el traba jo señal a la neces idad de llevar a cabo más estudios sobre dicha interacción —sobre todo en contextos realistas— e investigaciones basadas en aproximaciones que integren aspectos siológicos, demográcos y de comunidad. Solo así podrá determinarse el impacto real de la contaminación química en las poblaciones de anbios. Artículo Artícul o publ publicado icado en Investigación y Ciencia , octubre octubre de 2013
LOS AUTORES
Andrés Eg ea Serra no es investigador del Departamento de Ciencias Biológicas de la Universidad Estatal de Santa Cruz, en Brasil. Rick A. Relyea es Relyea es director del Instituto Darrin de Agua Dulce y del Proyecto Jeerson, en el Lago George, en el estado de Nueva York. Miguel Tejedo es jefe del Depart amento de Ecología Evolutiva en la Estación Biológica de Doñana, en Sevilla. PARA SABER MÁS
Understanding of the impact of chemicals on amphibians: A meta-analytic review.. Andrés review Andrés Ege a-Serrano et al. en Ecology and Evolution, vol. 2, págs. 1382-1397, julio de 2012. Terrestrial pesticide exposure of amphibians: An underestimated cause of global decline? C. Brühl et al. en Science Repor ts, vol. 3, 1135, enero de 2013.
EL VERTIDO DE AGUAS DE DESECHO constituye una de las principales fuentes de contaminación química, que contribuye a una drástica disminución de la viabilidad de anbios en fase embrionaria, larvaria o terrestre. La fotografía corresponde a un curso de agua contaminado de la cuenca del río Segura (Murcia).
EN NUESTRO ARCHIVO
Declive de las poblaciones de anbios. anbios. Andrew Andrew R. Bla ustein y David B. Wake en IyC , junio de 1995.
) a
í f a r g o t o f
( O N A R R E S A E G E S É R D N A
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climático» » Estos ejemplares están incluidos en el pack «Cambio climático que puede adquirirse en formato papel o digital
CONTAMINANTES EN EL AMBIENTE
¿QUÉ PROVOCA EL DECLIVE DE LOS INSECTOS? La destrucción del hábitat y la contaminación son las causas principales de que el treinta por ciento de las especies estén amenazadas Francisco Sánchez Bayo y Kris Kris A. G. W Wyckhuys yckhuys
a un ritmo mayor que otros grupos de animales. Algunos trabajos recientes, realizados por separado en Alemania, Puerto Rico e Inglaterra, han apuntado a una pérdida de la biomasa de insectos de entre el 70 y el 90 por ciento desde los años 80 del siglo pasado hasta ahora, lo que supone una reducción media del 2,5 por ciento al año. Asimismo, los estudios de revisión que han examinado de forma global los datos de varias investiga-
N
ciones han conrmado esas tendencias. Sin embargo, tales trabajos han tenido un alcance parcial, y se han restringido a grupos individuales de insectos de regiones especícas. revisión publicada publicada por nosotros en abril de Ahora, en una revisión 2019 en la revista Biological Conservation, hemos presentado un análisis exhaustivo de taxones de insectos a partir de los datos disponibles de diferentes partes del mundo. Hemos examinado y comparado los resultados de 73 estudios realizados a largo plazo en los cinco continentes. Los resultados demuestran que el 41 por ciento de las especies de insectos se hallan actualmente en declive, y un 30 por ciento están amenazadas (sus poblaciones se han reducido en un 30 por ciento o más). En conjunto, su tasa
La mayoría de los datos analizados se han recopilado en Europa y Norteamérica, mientras que los datos disponibles de las zonas tropicales y países en desarrollo son muy escasos y dispersos. Aun así, queda claro que estas regiones sufren los mismos problemas que achacan a los países industrializados. Por ejemplo, el 63 por ciento de las abejas de las orquídeas del Brasil se halla en declive, y lo mismo sucede con el 19 por ciento de las mariposas de Borneo. Nuestro trabajo no se ha limitado a describir el trágico
de extinción local es unas ocho veces superior a la de los verte brados. Los grupos más afectados parecen ser los escarabajos peloteros, las polillas, las mariposas, las abejas y los tricópteros.
panorama de este grupo de animales, sino que ha indagado en las causas que han llevado a esta situación. De los diferentes estudios se extrae un total de 13 causas, las cuales pueden
EN SÍNTESIS
Más de una tercera parte de las especies de insectos se hallan en peligro de extinción.
Los lepidópteros, los himenópteros y Además de la ppérdid érdidaa de hábitat, otras causas del dec live de los insectos los coleópteros son los taxones más son los contaminantes agroquímicos, la invasión de especies exóticas y el afectados. cambio climático.
58 T TEMAS EMAS 104
a
ALGUNOS DE LOS GRUPOS DE INSECTOS más afectados son los coleópteros (como los a), las abejas (como la de la miel, b) y bupréstidos, los lepidópteros lepidópteros (como la mariposa monarca, c). (como
b
c
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s o p i r a m
y
a j e b a (
O Y A B Z E H C N Á S O C S I C N A R F ; ) o d i t s é r p u b (
S Y U H K C Y W S I R K
C, 59
En declive
Vulnerable (reducción de más del 30 30 %)
En peligro (reducción de más del 50 50 %)
Extinta
1 0,9 0,9 0,8 0,7 s e i c e p s e e d n ó i c r o p o r P
0,6 0,5 0,4 0,3
0,1 0
s o s d o i e e r o t c í p b m í m a r a H e C e
s d o fi r í S
) ) s s s o s o s o s o s o s o s o s o o ) l a s j a s r l i d o i d o a t o e e r o e e r o e r o e r o e r o e r o i l e t t e e t e t e t e t e l b n t é b p p p p p p o á o r ó l o i p ( a t ó r ó ( c n e n ó i c ó i d ó O d p C a l e c o s p ( T r o c O r o o s m e P e d m e r s C i i e L e e f o H E p t Á p r e o p t e i d ó ó p e l L e C o
PROPORCIÓN DE ESPECIES en declive, amenazadas (vulnerables y en peligro) y localmente extintas de los grupos taxonómicos estudiados.
ordenarse en cuatro grandes grupos: la destrucción de los há bitats naturales, naturale s, la conta minación, las especies invasora s y el cambio climático.
En los países tropicales, la desforestación es sin duda la primera causa del declive de este grupo, aunque no podamos medir con precisión su magnitud debido al desconocimiento de las faunas que allí habitan. Las talas no solo se producen por la expansión
) o
j a b a r a c s e (
K C O T S I /
DEnaturales LOS HÁBITATS La conversiónDESTRUCCIÓN de los ecosistemas en campos camp os de cultivo, terrenos industriales o zonas urbanas es la primera causa del declive de las poblaciones de insectos. Ya se trate de pastizales convertidos en campos de trigo, de humedales en campos de arroz, o de bosques en cultivos de soja y verduras, la agricultura moderna ha desplazado a muchas especies de insectos que no encuentran ya sitio donde vivir o reproducirse. En concreto, la eliminación de lindes arbolados y arbustivos entre campos de labranza es responsable de la pérdida de cará bidos y muchos otros insectos beneciosos para la agricultura, agricultura, por ser enemigos naturales de las plagas. Los cultivos intensivos no permiten el barbecho, lo que reduce, año tras año, la diversidad de las plantas silvestres y los insectos que dependen de ellas. Más aún, los extensos monocultivos benecian solo a las especies dañinas, mientras que las mariquitas, las abejas y otros polinizadores no prosperan porque las plantas silvestres que les sirven de refugio o alimento han sido eliminadas. El regadío canalizado ha supuesto también la simplicación de los cursos naturales de agua, que se encuentran ahora despro vistos de la vegetación acuática que daba cobijo a los insectos típicos de arroyos y riberas, como las libélulas, los tricópteros, los plecópteros, las efémeras, los garapitos y los coleópteros acuáticos. Estos insectos son una fuente primordial de alimento para muchos peces y ranas. La reducción de los bosques naturales conlleva la pérdida de innumerables especies de insectos y vertebrados. En Europa, los insectos más afectados son los cerambícidos y otros coleópteros.
agrícola, sino también por la explotación de la madera, por el turismo y por la urbanización progresiva, la cual avanza implacablemente en esas zonas del planeta.
CONTAMINACIÓN El desarrollo industrial del pasado siglo ha supuesto la contaminación directa o accidental del aire, las aguas y el suelo en que vivimos. No hay ecosistema actual que no sufra las consecuencias de la polución, y los insectos no son una excepción. Entre la enorme variedad de sustancias que los afectan, destacan las que son tóxicas en sí mismas, en particular los insecticidas y otros plaguicidas. Estos se aplican en la agricultura para combatir plagas, controlar malas hierbas y enfermedades de los cultivos, pero también en zonas forestales y urbanas, así como en humedales y zonas tropicales para eliminar los vectores de enfermedades como la malaria. El problema es que los insecticidas no matan solo a los insectos que dañan a los cultivos o los bosques, sino también a los que son beneciosos para la agricultura, entre ellos las mariquitas, las abejas, las avispas parasíticas y las larvas de las libélulas. Hay pruebas sólidas de que los plaguicidas causan estragos entre las poblaciones de insectos, en particular entre los acuáticos y los polinizadores, muchas de cuyas especies se hallan en declive. Aparte de matar de forma directa a los insectos, los plaguicidas pueden tener también efectos indirectos. La desaparición de las libélulas de los campos de arroz arro z en Japón desde mediados de los años 90 se debe sobre todo a la introducción de dos tipos
60 T TEMAS EMAS 104
de insecticidas: el pronil y los neonicotinoides. Por ser muy tóxicos, su presencia en las aguas elimina a muchas especies de insectos acuáticos, cuyas poblaciones no suelen recuperarse. Pero, al ser solubles en agua, estos insecticidas son absorbidos también por la vegetación y aparecen en el néctar y el polen de las plantas que crecen en los márgenes de los arroyos y de los cultivos tratados, por lo que afectan así a las abejas y los innumerables insectos que las visitan. Se sabe que la ingestión de polen y néctar contaminados con estos insecticidas producen trastornos en la memoria y la orientación de las abejas, inhiben su sistema inmunitario y reducen la fertilidad de los zánganos y la reina. reina . En varias partes del mundo, el uso de estos productos está también también relacionado con el descenso poblacional de mariposas. Además del uso de plaguicidas, ot ras prác ticas de la agricultura moderna están mermando las poblaciones de insectos. Una es la sustitución de los abonos naturales (estiércol, plantas leguminosas) por otros articiales. Además, la falta de rotaciones con cultivos de legumbres ha supuesto la desaparición de varias especies polinizadoras, como varios abejorros de Inglaterra y de otros países. El uso creciente de herbicidas ha supuesto también la eliminación de muchas plantas silvestres que proporcionaban cobijo y alimento a muchos insectos, entre ellos los más beneciosos para la agricultura. En cuanto a fuentes de contaminantes en el sector pecuario, destacan las avermectinas, productos que se utilizan para tratar las lombrices parásitas del ganado. Debido a su persistencia, aparecen en las boñigas, y y,, por su gran toxicidad, eliminan las larvas de escarabajos peloteros, el grupo de insectos con mayor proporción de especies amenazadas. Por último, los vertidos industriales, junto con la contaminación urbana asociada a las aguas residuales, han sido y seguirán siendo una causa importante de la desaparición de muchos insectos y otros organismos acuáticos [véase «Los anbios y
el manejo de especies invasoras y una alternativa poderosa a los plaguicidas.
CAMBIO CLIMÁTICO Los insectos de las zonas templadas suelen responder bien al ascenso de las temperaturas, pero los que viven en zonas tropicales no lo soportan. Quizá por esta razón los insectos de Puerto Rico han visto reducir sus poblaciones en números alarmantes, mientras que muchas mariposas europeas y americanas han expandido su distribución hacia el norte o en altitud en las montañas. El calentamiento global es responsable de estos desplazamientos, que podrían causar declives en algunas especies. La falta de humedad en el suelo podría afectar también a las larvas subterráneas de muchos insectos, aunque de momento no existen sucientes datos que lo conrmen.
¿QUÉ PODEMOS HACER? Puesto que la agricultura intensiva va acompañada del uso de abonos y plaguicidas que perjudican seriamente a la entomofauna, se necesita un cambio drástico de las prácticas actuales para remediarlo. Hay que restablecer los hábitats naturales en las zonas agrícolas, aplicar estrategias agroecológicas (como los abonos orgánicos y las rotaciones), usar controles biológicos efectivos de plagas y reducir de forma drástica el empleo de insecticidas. En denitiva, es necesario fomentar una transición hacia una agricultura sostenible que trabaje con la naturaleza y no contra ella, donde los productos tóxicos se usen solo como un último recurso y se prioricen los de origen orgánico. En este tipo de agricultura, que resulta tan o más productiva que la intensiva y aumenta los benecios económicos, los insectos se convierten en aliados de los agricultores, en lugar de ser sus enemigos. Artículo Artícul o publ publicado icado en Investigación y Ciencia , octubre octubre de 2019
V M I / S E G A M I Y T T E G , ) a l l i l o
p ( K C O T S I / N I A G A T N A / S E G A M I Y T T E G , ) a j e b
a ( K C O T S I / N U F E D / S E G A M I Y T T E G , ) a r e m e f e (
K C O T S I / P L A B O L G / S E G A M I Y T T E G ; A I D E P I K I W
la contaminación química» química», por Andrés Egea Serrano, Rick A. Relyea y Miguel Tejedo; en este mismo número ]. Ya sea por la polución industrial y urbana o por los residuos de plaguicidas en zonas agrícolas, decenas de especies de efémeras, tricópteros y plecópteros han desaparecido de gran parte de los arroyos y ríos en los países industrializados y en desarrollo.
ORGANISMOS DA ÑINOS No hay duda de que ciertas enfermedades víricas están implicadas en el colapso de las colmenas, y que el ácaro varroa, parásito de las abejas de la miel, es responsable de la transmisión de algunas de ellas. Parásitos y patógenos han atacado siempre a especies de abejas y abejorros, pero no habían causado los índices de mortalidad que se observan hoy. Entre los factores que habrían agravado la situación se hallan el calentamiento global y la inhibición del sistema inmunitario de las abejas debido a dosis subletales de neonicotinoides y pronil. La introducción (accidental o deliberada) de animales y plantas foráneos produce a menudo la disminución de especies nativas. Casos bien estudiados son la introducción del pósum australiano en Nueva Zelanda, que es depredador de los escarabajos gigantes nativos de ese país, y la de la trucha arcoíris en Sudáfrica, que se alimenta de larvas de libélulas (algunas de las cuales ya están amenazadas de extinción). Especies invasoras y la introducción de mariquitas foráneas para el control biológico de plagas agrícolas en los años 80 también ha afectado a ciertas especies nativas. Sin embargo, ese tipo de prácticas han madurado bastante en los últimos decenios y hoy pueden considerarse una solución ecológica para
LOS AUTORES
Francisco Sánchez Bayo, Bayo, ecólogo y ecotoxicólogo, es investigador de la Escuela de Ciencias Biológicas y del Medioambiente de la Universidad de Sídney. Kris A. G. Wyckhuys, Wyckhuys, entomólogo de la Universidad de Queensland, dirige la empresa para el control biológico de plagas Chrysalis, en Hanói. PARA SABER MÁS
bulldozers. Sean L. Maxwell et al. Biodiversity: The ravages of guns, nets and bulldozers. en Nature, vol. 536, págs. 143-145 agosto de 2016. 2016. Climate-driven declines in arthropod abundance restructure a rainforest food web. web. Bradford C. Lister y Andrés Garcia en Proceedings of the National Academy of Science , vol. 115, n. o 44: E10397-E1040, octubre de 2018. Were the shar p declines of o f dragon y populations populat ions in the 19 90s in Japan caused by pronil and imidacloprid? An analysis of Hill’s causality for the case of Sympetrum of Sympetrum frequens freq uens.. Kosuke Nakanishi, Hiroyuki Yokomizo y Takehiko I. Hayashi en Environmental Science and Pollution Research International, vol. 25, n.o 35, págs. 35.352-35.364, diciembre de 2018. Worldwide de cline of the e ntomof ntomofauna: auna: A review of its i ts driver s. s. Francisco Sánchez-Bayo y Kris A. G. Wyckhuys en Biological Conservation, vol. 232, págs. 8-27, abril de 2019. ,
EN NUESTRO ARCHIVO
La silenciosa pandemia de las abejas. Aránzaz abejas. Aránzazuu Meana, R. Mar tín Hernán Hernández dez y y Mariano Higes en IyC , octubre de 2009. El valor de los polinizadores. Leonardo Galetto, Lucas A. Garibaldi y Marcelo A. Aizen en IyC , agosto de 2018.
C, 61
CONTAMINANTES EN EL AMBIENTE
LOS E LOS ESTRAGOS STR GO GOS S DE LA DE L CONT MIN CIÓN CONTAMINACIÓN LUMÍNICA LUMÍNIC
EL RESPLANDOR de las aglomeraciones urbanas dispersado por la atmósfera y las nubes crea un halo luminoso visible a decenas o incluso cientos de kilómetros. Esta contaminación lumínica afecta a los entornos naturales, incluso los alejados. En la imagen, panorámica panorámic a de la poblada llanura del Véneto (Italia) desde la cumbre del Monte Grappa (1775 m). La cruz visible a contral contraluz uz culmina un mausoleo dedicado a los soldados caídos en la montaña durante la Primera Guerra Mundial.
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Cada vez escasean más los lugares donde domina la oscuridad nocturna. La luz artificial ar tificial perturba de muchas maneras la vida animal, hasta el extremo de contribuir al declive general de la biodiversidad Emmanuel Desouhant, Desouhant, Thierry Lengagne y Nathalie Mondy
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, Microcebus murinus murinus) aumenta varios grados lémur ratón gris ( Microcebus mientras se dispone a buscar alimento. al imento. Este pequeño primate nocturno de Madagascar es un ejemplo entre muchos: animales y plantas viven al ritmo de la alternancia del día y de la noche. De manera más general, la luz y la luminosidad ambienambien tal ejercen una gran inuencia en los seres vivos. Multitud de procesos siológicos, comportamientos e interacciones en el seno de los ecosistemas dedependen de ella y de sus ciclos diarios y estacionales. La gente suele pensar en el sol cuando se alude a los efectos de la luz natural sobre los seres vivos, olvidando que las fuentes
que baña los ambientes naturales alejados de las urbes ejerce sobre la biodiversidad.
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nocturnas, la luna y las estrellas también pueden inuir en su comportamiento. Tal es el caso de las tortugas marinas recién nacidas en la playa, de noche, que se sirven de la visión para encaminarse al mar. Gracias a su capacidad para captar la tenue diferencia de brillo entre ambos lados de la playa (el horizonte
La luz articial nocturna es producto de la actividad humana y de las fuentes de luz que la sociedad moderna instala: farofaro las urbanas y viarias, faros de vehículos, carteles publicitarios,
marino reeja más luz que el terrestre), se orientan correctacorrectamente en este momento crucial de su vida. Pero desde hace un siglo la oscuridad de la noche cede terreno ante la iluminación articial, que gana tanto en extenextensión como en intensidad. La generalización de la luz nocturna plantea una pregunta fundamental: ¿en qué medida perturba a los organismos vivos, a sus poblaciones y sus interacciones? Ya hace mucho tiempo tiemp o que surgiero n las prime primeras ras señales preocupantes. En Norteamérica existe constancia de la mormor tandad de aves que se produce en las cercanías de los faros marítimos desde la década de 1920. Y los astrónomos llevan alertando desde los años setenta del siglo pasado que la expanexpan sión de la luz articial nocturna diculta sus observaciones. Pero ha habido que esperar al último decenio para que los cientícos se dieran cuenta cabal del fenómeno y se interesaran resueltamente por sus consecuencias en la fauna y la ora. Desde entonces los estudios se han multiplicado. Presentamos aquí algunos resultados. Aparte de medir el impacto de la luz articial en las especies urbanitas, el reto que encaran las inin vestigaciones es descubrir el efecto que la luminosi dad tenue
iluminación doméstica y laboral, etc. Esta iluminación directa y localizada genera una claridad indirecta y difusa, de baja inin tensidad pero con un vasto alcance: es el origen del halo luminoso que emana de las aglomeraciones urbanas y que llega a ser visible en el cielo a decenas o cientos de kilómetros de la zona bañada por la luz directa. Un halo que ciertas condiciones atmosféricas como las cubiertas de nubes acentúan al favorecer la dispersión de la luz. La intensicación de la iluminación que trae consigo el dedesarrollo urbano constituye una nueva per turbación ambiental. La luz articial nocturna se extiende con rapidez, con un aumento de la supercie afectada cercano al 6 por ciento anual. Así que, teniendo en cuenta la difusión del halo luminoso, en 2016 cerca del 23 por ciento de la supercie de los continentes y el 0,2 por ciento de la supercie oceánica estaban sometidas a esta perturbación. Dichas estimaciones se han obtenido a partir de datos satelitales, que han permitido a un grupo de físicos dirigido por Fabio Falchi, del Instituto de Ciencia y Tecnología de la ConCon taminación Luminosa, con sede en Thiene (Italia), elaborar un
UN NUEVO ACTOR AMBIENTAL
EN SÍNTESIS
La luz articial está cada vez más presente durante la noche, incluso en las regiones alejadas de las grandes aglomeraciones urbanas.
El impacto de la contaminación lumínica sobre la fauna es objeto de estudio desde hace pocos años.
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de la luz articial nocturna atlas mundial mundial de cuya última versión data de 2016. Los datos reunidos por el equipo muestran que la intensidad lumínica nocturna en Europa varía por un factor de 6800 entre la región menos afectada y la más contaminada por la luz articial. Por ejemplo, en Francia ya no existen regiones en las que el cielo esté exento de contaminación, es decir, donde la luminosidad nocturna haya aumentado menos de un 1 por ciento con respecto a la natural. Lejos de ser exclusiva del país galo, tal situación se hace extensiextensi va a la mayoría de los países desarrollados. Véase sino Véase sino el mapa de la página siguiente: ¡son tan pocos los lugares donde se puede gozar de una noche negra para admirar la bóveda celeste y la Vía Láctea! Además de proyectar luz durante un peperíodo en que los seres vivos suelen permanecer inmersos en la oscuridad, las fuentes articiales emiten longitudes de onda disdis tintas a las procedentes del sol, la luna o las estrellas. Las antiguas farolas de vapor de sodio tienen un espectro de emisión más bien estrecho, en la zona del anaranjado, pero las
meca La luz artifcial nocturna perturba los mecanismos hormonales, el comportamiento, las interacciones y la orientación de los animales, entre otros aspectos.
Es probable, pues, que sea un factor importante en la pérdida de biodiversidad. Para limitarla son posibles diversas líneas de actuación.
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O I R E T N A S A N I G Á P
nuevas fuentes de diodos electroluminiscentes (ledes de luz blanca) presentan un amplio espectro de emisión que se extiende hacia LAS FAROLAS del alumbrado público matan una cantidad colosal de insectos. el azul. Por esta razón, las especies quedan expuestas a longitudes de onda que pocas veces, o nunca, han encontrado a lo largo de su evolución, e volución, así de melatonina queda suprimida o reducida en el carbonero coque es lógico preguntarse por su capacidad de adaptación a mún ( Parus Parus major ) cuando es expuesto a una luz nocturna que esas nuevas fuentes. varía de 0,05 a 5 lux. Se han obtenido resultados parecidos en numerosas aves y mamíferos, como el ualabí ualab í tammar ( Macropus Macropus LA MEL ATONIN ATONINA, A, PRINCIPAL OBJETIVO HORMONAL ), un pequeño marsupial nocturno del sur de Australia, y eugenii), eugenii La luz articial nocturna supone un nuevo factor ambiental ante en algunos peces, como la perca sol ( Lepomis gibbosus gibbosus). ). el que cabe preguntarse cuál será la reacción y la adaptabilidad Veamos Veam os co con n más detenimiento el cas caso o de dell ualabí ualabí tamma tammar. r. En de los vegetales y los animales, incluido el ser humano. esta especie muy sensible a la duración del día, el nacimiento La respuesta exige saber en qué inuye la luz articial du de las crías está sincronizado por la luz natural y tiene lugar rante la noche. Hoy ya se sabe que altera los ritmos circadianos en la sexta semana después del solsticio estival. En un estudio estudio que regulan la cronología de actividades diversas, como son publicado en 2015 por Kylie Robert, de la Universidad La Trobe, la alimentación, la sexualidad, la vigilia y el sueño, amén del en Melbourne, y sus colegas, la comparación de dos poblaciones metabolismo energético animal. Morgane Touzot, estudiante de la costa oriental australiana (una expuesta a la luz articial posdoctoral en nuestro laboratorio de ecología, demostró en nocturna y la otra no) reveló un mes de retraso en el máximo de un artículo nacimientos en la zona contaminada por la luz. El crecimiento artículo de de 2019 que una contaminación nocturna de 5 lux del embrión va ligado normalmente a cambios mínimos en la induce en el sapo común ( Bufo bufo bufo)) una disminución drástica duración de la noche, que las madres ya no pueden percibir (–56 por ciento) de la actividad locomotora de los machos en
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celo y un aumento del metabolismo basal (+28 por ciento) desde la primera noche de exposición. Esos ritmos circadianos dependen de un conjunto de genes cuyo funcionamiento está modulado en gran parte por la melatonina, la principal diana hormonal de la iluminación nocturna. La glándula pineal, ubicada en el cerebro, secreta esta hormona generalmente por la noche, dado que la luz diurna inhibe su síntesis a partir del aminoácido triptófano. Si bien la duración y la intensidad con que se libera varían según las especies, la secreción de melatonina reeja la duración de la noche, de ahí que constituya un indicador del fotoperiodo, esto es, de la duduración de la luz diurna. El equipo de Marcel Visser, del Instituto de Ecología de los Países Bajos, describió en un trabajo de trabajo de 2016 que la producción
en las zonas afectadas por la contaminación. Como en todos los animales, los nacimientos suelen coincidir con la máxima abundancia de alimento, por lo que cualquier desfase acusado acusad o de tiempo suele tener graves consecuencias para la supervivencia de las crías y el mantenimiento de las poblaciones. El impacto biológico de la luz articial depende de su inin tensidad, pero también de las longitudes de onda a las que se ve expuesta la fauna. Según los trabajos difundidos estos últimos años por Jenny Ouyang, de la Universidad de Nevada, y sus colaboradores, las longitudes longitudes cortas cortas y medias como el azul (emitidas por los ledes blancos), inducen en el ser s er humano, los roedores, las aves y los peces una reducción más fuerte de la síntesis de melatonina que las longitudes de onda largas, como el naranja-rojo.
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UNA NUEVA FORMA DE DISRUPTOR ENDOCRINO La percepción alterada de la duración del día repercute notablemente en la reproducción estacional al desregular la producción de las hormonas sexuales. En numerosas especies la duración del día marca la señal de inicio para la actividad reproductora en primavera y, dado que la luz articial nocturna aumenta la duración percibida, la estación de cría se adelanta. Así se consconstata en numerosas aves que habitan en las zonas urbanas, con
no fuera porque, a semejanza de los demás insectos y los artróartró podos en conjunto, los grillos no producen glucocorticoides. Se puede adelantar, pues, que el efecto nocivo de la contaminación lumínica sobre la inmunidad parece ser general, aunque aún no se hayan precisado los mecanismos implicados. Ade más, más , la luz art ific ial noct urna modi fica el comp oror tamiento de numerosos animales: a algunos los atrae (fototaxis positiva) y a otros los repele. Las especies con fototaxis positiva
relación a sus congéneres rurales. A inicios de la década pasada, Davide Dominoni y sus colacola boradores, del Instituto Max Plack de Ornitología Ornitología en Alemania, Alemania, llevaron a cabo una investigación con investigación con el n de evaluar los efectos a largo plazo de la luz nocturna. Para ello sometieron a unos mirmir los (Turdus (Turdus merula) merula) a una luminosidad luminosidad nocturna nocturna débil (0,3 lux) de forma ininterrumpida durante dos años. Los ejemplares ex ex-puestos mostraron el primer año un ciclo gonadal funcional, si bien más precoz precoz que los pájaros pájaros del grup grupo o testi testigo. go. Pero Pero el segun segundo do año su aparato reproductor no se desarrolló: el tamaño de los testículos y la concentración de testosterona se mantuvieron en los mismos niveles registrados fuera de la época de cría. Puesto que la luz articial nocturna afecta al funcionamiento de muchos sistemas endocrinos, se puede considerar una nuenue va forma de «disruptor endocrino». En los vertebrados puede incluso provocar, tanto de forma directa como a través de la
son particularmente vulnerables, pues una vez atraídas quedan entrampadas por la fuente luminosa y no logran alejarse. Ocurre sobre todo en los insectos. Gerhard Eisenbeis, de la Universidad Johannes Gutenberg, y Andreas Hänel, del d el Museo de Osnabrück, Os nabrück, en Alemania, pu p utrabajos donde donde mostraban que las farolas blicaron en 2009 trabajos clásicas, dotadas de lámparas de vapor de sodio, atraían por término medio en el sudoeste del país a un centenar de insectos cada noche estival. Se trata esencialmente de dípteros (moscas y mosquitos), coleópteros y lepidópteros (mariposas diurnas o nocturnas). Alrededor del 30 al 40 por ciento de los individuos atraídos mueren rápidamente, ya sea achicharrados al contacto con la lámpara, ya sea por deshidratación. Los demás suelen quedar atrapados por la luz y abandonan toda búsqueda de alimento o de pareja. Para hacerse una idea de la magnitud del daño, tomemos el
alteración de la secreción de melatonina, una hipersecreción de hormonas del estrés (glucocorticoides). Jenny Ouyang y sus colegas observaron este fenómeno en 2015 en polluelos de carbonero común criados en un ambiente natural con luz blanca durante la noche, que compararon con otros criados en la oscuridad nocturna o con luz verde o roja. Resulta que la elevación crónica de los glucocorticoides suele debilitar las defensas inmunitarias, aunque este aspecto no se estudió en los carboneros. Y esa es a no es la única vía capaz cap az de d e alt erar el sistema inmuinmunitario. Joanna Durrant y sus colaboradores de la Universidad de Melbourne descubrieron en un estudio de estudio de 2019 que la luz nocturna también merma la inmunidad del grillo australiano Teleogryllus Teleo gryllus commodus commodus.. Esto no sería demasiado novedoso si
ejemplo de Francia. Según la Asociación Francesa del Alumbrado, en aquel país hay 9 millones de puntos de alumbrado público. Una sencilla multiplicación indica que en un solo verano ¡extermina más de 2 billones de insectos! Y para colmo habría que sumar el alumbrado privado: escaparates, luces domésticas, polígonos industriales, etc. Aunque aproximada, la cifra demuestra que el alumbrado nocturno afecta de manera notable a la biodiversid biodiversidad: ad: los insectos forman parte de los primeros eslabones de la cadena tróca y constituyen el alimento básico de numerosos vertebrados, en especial de aves, así como de otros artrópodos.
ATRAPADAS Y DESORIENTADAS Las aves pagan asimismo un fuerte tributo por la contaminación lumínica. Más de la mitad de las especies migratorias
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Relación de luminancia artifcial/ luminancia natural 409 4096 6%
ESTOS MAPAS MAPAS publicados publicad os en 2016 representan en una escala de colores el brillo (luminancia) del cielo nocturno debido a la luz articial, con relación a la luminancia natural (jada en 174 microcandelas por metro cuadrado). El negro indica una relación de luminancias inferior al 1 por ciento, el gris oscuro una relación de entre el 1 y el 2 por ciento, y a continuación la horquilla de relaciones se duplica de un color al siguiente. El blanco corresponde a una relación superior al 4100 por ciento. Cuando la relación sobrepasa el 400 por ciento la Vía Láctea deja de ser discernible discernible..
viaja n de noche, noch e, guiad guiadas as por la bóveda bóve da celeste o por el campo geomagnético, de modo que el exceso de luz nocturna alal tera su comportamiento e interere en su sistema de orientación. Un estudio estudio publicado en 2017 por Benjamin Van Doren y sus colaboradores, del Laboratorio de Ornitología de Cornell, en Estados
) C N Y B C C ( 6 1 0 2 , 7 7 3 0 0 6 1 E , 2 . L O V , S E C N A V D A E C N E I C S
N E . L A T E I H C L A F O I B A F ©
Unidos, lo demuestra. Con la ayuda de radares y captadores acústicos evaluaron el efecto de los dos haces luminosos que simbolizan las torres gemelas del World Trade Center, en Nueva York. Estimaron que este monumento intangible, llamado frio Tribute in Light , había «cazado» la friolera de 1,1 millones de aves durante los 49 días de seguimiento, repartidos entre 2008 y 2016. Muchas se agotan al girar en redondo y cierto cie rto número de e ellas llas caen al suelo o acaban chocando contra los edicios. La organización no gubernamental Fatal Light Awareness Program ha calculado así que, cada año, únicamente en la ciudad canadiense de Toronto, Toronto, de 1 a 10 millones de aves migratorias perecen por colisión con los inmuebles, siendo las estructuras iluminadas de noche particularmente mortíferas. Por último, otros muchos animales emem plean la luz natural nocturna como memedio de orientación. Es el caso de algunos coleópteros, como el escarabajo pelotero, que se orienta gracias a la Vía Láctea, o de las tortugas marinas, como se ha coco mentado al inicio del artículo. En ambos ejemplos la contaminación lumínica perturba la orientación: el escarabajo tendrá
FUENTE
LUMINANCIA (LUX)
Cielo soleado
103.000
Cielo parcialmente soleado
50.000
Cielo nuboso de día
1000 - 10.000
Vivienda (interior)
100 - 300
Farolas (en carretera)
∼
10 - 40
Farolas (en zonas residenciales)
5 - 10
Luna llena (noche despejada)
0,3
luminoso (Halo skyglow skyglow ) Noche estrellada (sin luna)
∼
∼
0,15
0,001
VALORES DE LUMINANCIA (intensidad luminosa que incide por unidad de supercie) asociados a diversas fuentes de luz natural y articial. Se expresa expresa en lux, que equivale a un ujo luminoso de 1 lumen por metro cuadrado. (A título indicativo, un led doméstico de 4,5 vatios emite un ujo cercano cercano a 500 lúmenes.)
dicultades para encontrar su fuente de alimento y las tortugas recién nacidas darán la espalda al mar y se dirigirán hacia los aparcamientos y las carreteras del litoral, engañadas por la potencia de las fuentes de luz articial. Otra consecuencia de la excesiva clariclari dad nocturna y de los cambios de comportamiento que esta provoca en la fauna es la modicación de las interacciones entre las especies. Gracias a su ciclo biológico generalmente corto, los insectos son un grupo zoológico que se presta al estudio de este aspecto: es posible obtener datos sobre la dinámica de poblaciones y el funcionamiento cionamien to de las comunidades en plazos de tiempo razonables. Según la intensidad y la composición espectral de la luz articial, y la sensibisensibilidad de los organismos expuestos a ella, determinados grupos de insectos corren más riesgo de depredación en las zonas iluiluminadas. Así, en 1999, Astrid Heiling, de la Universidad de Viena, comparó el comporcomportamiento tejedor de las arañas arañas Larinioi Larinioides sclopetarius, sclopetarius, comunes cerca del agua y sobre puentes. De manera sorprendente, estos artrópodos nocturnos preeren tender las telarañas en zonas iluminadas articialmente, donde capturan más prepresas que en la oscuridad. De modo similar, otros investigadores han demostrado que la atracción de los insectos por la luz de las farolas y su concentración en derredor modica la distribución espacial de los murciélagos, que, en busca de aquellos, también se congregan cerca de los puntos luminosos.
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de poblaciones de arañas y coleópteros que viven bajo y sobre el suelo. A lo largo de los tres años las abundancias relativas de las especies cambiaron enormemente en relación con las condiciones de control, tanto de día como de noche. Además, la densidad de individuos de las especies depredadoras aumentó bajo los puntos iluminados. Tales Tales resultados muestran a las claras que la luz nocturna articial afecta a los niveles supraindividuales de organización de los seres vivos, como las comunidades. ¿La contaminación lumínica amenaza o reduce las poblaciopoblacio nes de ciertas especies? Las pruebas directas de su repercusión en el tamaño de las poblaciones no abundan, pero, a la vista de los efectos observados en los individuos y en las relaciones interespecícas, no cabe esperar sino efectos negativos. A este resrespecto, un estudio publicado estudio publicado en 2018 por Frank van Langevelde, de la Universidad de Wageningen, Wageningen, y sus colaboradores sugiere que la luz nocturna es una de las culpables de la disminución
LAS TORTUGAS MARINAS (aquí tortugas bobas, Caretta caretta) que nacen de noche en las playas han de alcanzar el mar cuanto antes. Se guían por la diferencia de luminosidad entre el horizonte marino y el terrestre (la supercie del mar reeja más la tenue luz ambiental). La
de las mariposas nocturnas constatada durante el período 19852015 en ese país: las más afectadas son las que muestran una fuerte fototaxis positiva. A nales de 2019, 2019, Brett Seymoure, Seymoure, de la Universidad Estatal de Colorado, y sus colaboradores reunieron en una publicación
iluminación articial de la costa altera dicha orientación.
COMUNIDADES TRASTORNADAS La luminosidad nocturna no altera solo la distribución espacial de las especies, modica también su distribución temporal. Las especies de hábitos nocturnos entran en competencia con especies diurnas que prolongan su actividad durante una parte de la noche iluminada y eso puede perturbar de manera duradera la composición y el funcionamiento de los conjuntos de especies interrelacionadas (comunidades). Un estudio de campo de tres años publicado en 2017, a cargo del grupo de Kevin Gaston, de la Universidad de Exeter, lo ha demostrado. En dicho estudio se evaluó el impacto de la iluminación nocturna con ledes blancos sobre la estructura y la composición
EL TRIBUTE IN LIGHT , monumento luminoso erigido eri gido en Nueva York York en recuerdo del atentado del 11 de septiembre de 2001, perturba notablemente a las aves que migran de noche. Un equipo de investigadores ha estimado en 1,1 millones la cantidad de aves que cayeron en la trampa que supone este memorial durante los 49 días que duró el seguimiento, repartidos en años distintos.
numerosos argumentos, avalados por estudios, que señalan a la luz articial nocturna como un factor tan importante como subestimado del rápido declive de los insectos, a causa de su acción perturbadora sobre los movimientos, el desarrollo, la alimentación y la reproducción. Además del impacto sobre la biodiversidad, lla a claridad nocnocturna puede perjudicar a los servicios que los ecosistemas brindan a la humanidad. Eva Knop, de la Universidad de Berna, junto con sus colaboradores, presentó una elegante demostración de ello en 2017. En un experimento de campo con parcelas ilumiilumi nadas y otras sumidas en la oscuridad natural, demostraron explícitamente los efectos simultáneos que la luz articial nocnoc turna ejerce en las redes de polinizadores nocturnos y diurnos. Las nuevas interacciones trabadas en las zonas iluminadas entre unos y otros, que en circunstancias normales no coincidirían, redujeron la cantidad de ores visitadas de noche, pero también de día, lo cual resulta más sorprendente. En consecuencia, la producción de semillas se desplomó. La salud humana tampoco parece escapar a los efectos de la contaminación lumínica. Existen sospechas verosímiles en torno a ciertos tipos de cáncer. Y como efectos indirectos que incidirían en ella destacan las enfermedades transmitidas por insectos. Acerca de esta cuestión, un estudio estudio de de 2012 demostró que la infestación de las viviendas por la chinche hematófaga noTriatoma dimidiata, dimidiata, vector de la enfermedad de Chagas, era notablemente mayor en las inmediaciones de los lugares provistos de alumbrado público en tres pueblos mexicanos. ¿Tiene siempre consecuencias negativas la claridad nocturna? Quizá no, puesto que algunos animales se aprovechan de ella. Ya hemos visto que algunos murciélagos sacan partido de la luz articial y tienden a cazar cerca de las farolas, que actúan como un imán para los insectos. Cabe citar también los trabajos trabajos publicados en 2018 por Roy van Grunsven y sus colaboradores, del Instituto de Ecología IGB, en Berlín, que demuestran que determinadas babosas aprovechan la luz articial para alimenalimen tarse de noche, con más éxito en la búsqueda de sustento y menos riesgo de depredación. A pesar de todo, el optimismo queda fuera de lugar si estos resultados se comparan con los numerosos indicadores negati vos. Pero Pero se necesitan estudios a largo plazo para establecer un un balance riguroso riguroso y objetivo. Esto Estoss trabajos permitirán d describir escribir
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y cuanticar las modicaciones de las interacciones (trócas, competitivas, etc.) en el seno de las comunidades biológicas, para así predecir el impacto sobre el funcionamiento de los ecosistemas y las trayectorias evolutivas que las especies tomarán, algunas de las cuales podrían abocar a la extinción.
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¿DE QUÉ REMEDIOS DISPONEMOS?
siología y ciertas conductas a las fases fases
Aunque en la actualidad no se conozca conozca bien la magnitud de las del día o del año. ¿Dónde residen estos transformaciones que la contaminación lumínica provoca en relojes? ¿Cómo funcionan? ¿Qué conse- conse- los ecosistemas, las alteraciones son tantas que se hace indisindis cuencias comporta su desajuste? pensable el concierto entre responsables políticos, legisladores, www.investigacionyciencia.es/revistas/especial cientícos y ciudadanía. En Francia, la Asociación Nacional para la Protección del Cielo y del Ambiente Nocturnos ( ANPCEN ANPCEN)) milita desde 1999 por el respeto de la noche y del ambiente nocturno. Esta enla fundación del mismo nombre, creada por el Instituto de tidad ha desempeñado un papel primordial en la adecuación Astrof ísica de d e Canaria s con el apoyo de la UNESCO y la IAU. de la legislación francesa en materia de iluminación nocturna Astrofísica La fundación otorga certicaciones en forma de reservas o (Acuerdos sobre el ambiente; Ley sobre la transición energética; en y Ley para lla a reconquista reconquista de la biodiversidad, biodiversidad, la naturaleza y los los destinos turísticos Starlight, que también se conceden a en-
) t h g i l n i e t u b i r T
( K C O T S / I L L I R P S R E V L E A H C I M / S E G A M I Y T T E G ; ) s a n i r a m s a g u t r o t (
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paisajes). Al ser el alumbrado público una competencia de los municipios, son estos los encargados de ajustar la duración, la intensidad y la calidad de la iluminación nocturna, aunque deleguen la gestión en un sindicato de energía. Los municipios disponen de muchos mecanismos para limitar la contaminación lumínica. En cientos de ellos se programa el alumbrado para que se apague durante buena parte de la noche, cuando la actividad humana y la necesidad de luz disdisminuyen. Estos municipios podrían beneciarse de un sello de calidad de «ciudades y pueblos estrellados», lo que supondría una verdadera reexión local sobre los perjuicios que causa la iluminación.
claves en otros países. En denitiva, existen soluciones al problema de la contamicontaminación lumínica, cuyo alcance es cada vez más importante. Con algunos esfuerzos sería posible conservar las noches oscuras y paliar los efectos nefastos de la luz articial nocturna .
Las mejoras en el diseño contribuyen igualmente a limitar la contaminación: todos tenemos presentes las farolas de bola, que proyectan gran parte de la luz hacia el cielo, no hacia la calzada. Y si bien es cierto que de unos años a esta parte se ha repensado la iluminación pública, con reectores y formas que concentran el haz luminoso en la zona útil, quedan por modernizar millones de farolas. Además, el éxito de los ledes en el alumbrado público tiene efectos perversos. Por un lado, algunos municipios aprovechan el ahorro energético que reportan para ampliar los puntos de d e iluminación. Por otro, como se ha dicho, la emisión de los ledes suele tener un importante componente de luz azul que altera la secreción de melatonimelatonina: habría que optar por ledes que emitiesen luz más cálida (anaranjada-ambarina). También es posible coordinar coo rdinar acciones a una escala esca la superior. A n de garantizar el funcionamiento de algunos observatorios astronómicos se han adoptado las primeras medidas destinadas a la reducción a gran escala de la contaminación lumínica. En 2007 se inauguró en Canadá, cerca del observatorio de MontMégantic, la primera reserva internacional de cielo estrellado (RICE). Ello se tradujo en una reducción drástica de los niveles de luz nocturna en los 25 municipios situados alrededor del observatorio. En Francia se crearon con el mismo objetivo dos reservas: la del pico de Midi de Bigorra, en 2013, y el parque nacional de Cévennes, en 2018. Y por último, en los últimos años se está trabajando con el concepto de «trama negra», con el n de identicar y preservar una red ecológica que por su oscuridad sirva como refugio para la fauna nocturna. En España la iniciativa pionera en defensa del cielo nocturno y el derecho a la noche estrellada también arrancó en 2007 con la declaración Starlight, Starlight, cuyos objetivos promueve
Emmanuel Desouhant es profesor de la Universidad de Lyon I e investigador Lengagne es del Laboratorio de Biometría y Biología Evolutiva. Thierry Lengagne es investigador del CNRS en el Laboratorio de Ecología de los Hidrosistemas Naturales y Antropizados, de la Universidad de Lyon I. Nathalie Mondy es Mondy es profesora titular de la misma universidad e investigadora del citado laboratorio de ecología.
Artículo Artícul o publ publicado icado en en Investigación y Ciencia , mayo de 2021 2021
LOS AUTORES
PARA SABER MÁS
The biological impacts of articial light at night: From molecules to communities. K. J. Gaston et al. communities. al. (dir.), monografía de Philosophical Transactions of the Royal Society B, B, vol. 370, n. o 1667, mayo de 2015. The new world atlas of articial night sky brightness. brightness. F. Falchi et al. en en Science Science Advanc es es,, vol. 2, n. o 6, e1600377, junio de 2016. Why arti articial cial light at n ight shoul d be a focus for g lobal change r esearc h in the 21st century. century. T. W. Davies y T. Smyth en Global Change Biology , vol. 24, n. o 3, págs. 872-882, marzo de 2018. Mechanistic, ecological, and evolutionary consequences of arti cial light at night for insects: Review and prospective. prospective. E. Desouhant et al. o
en Entomologiapágs. Experimentalis et de Applicata Applicata, minireviews), 37-58, enero 2019. , vol. 167, n. 1 (special issue: Light pollution is a driver of insect declines. Avalon Avalon C. S. Owens, et al. en Biological Conservation, Conservation, vol. 241, artículo 108259, enero de 2019. Light pollution in USA and Europe: The good, the bad and the ugly. F. Falchi, et al. en Journal en Journal of Environmental Environmenta l Management, Management, vol. 248, artículo 109 227, octubre de 2019. EN NUESTRO ARCHIVO
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Contaminantes como recursos
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CONTAMINANTES COMO RECURSOS
APROVECHAR LA BASURA
Diseñar ciudades sostenibles exigirá reconvertir los residuos en materias primas Michael E. Webber Webber
20 2015, la ciudad china de Shenzhen causó al menos 69 víctimas mortales y destru yó decenas de edicios. edicios. El d desastre esastre inspiró las torres de desechos retratadas en 2008 en la distópica película infantil WALL-E , que describía la horrible pero real perspectiva de una Tierra devastada por la acumulación incontrolada de basura. Un modo ecaz de hacer sostenible una ciudad consiste en reducir todos los ujos de desechos y emplearlos como recursos. Los residuos de un proceso se convierten así en la materia prima de otros.
E
Buena parte de la población mundial continúa migrando hacia las ciudades, lo que sitúa a los núcleos urbanos en primera línea a la hora de solucionar solucionar el problema de los recursos a escala mundial. Los alcaldes asumen cada vez más responsabilidades relacionadas con esta cuestión, sobre todo en países donde el entusiasmo nacional por las cuestiones ambientales se ha enfria do. Los acuerdos del clima alcanzados en 2015 en París también reconocieron el papel clave de las ciudades. Más de un millar de alcaldes acudieron a la capital francesa para compartir sus compromisos de reducir las emisiones de CO2. Modicar los códigos de construcción e invertir en eciencia energética son solo dos medidas iniciales que, según numerosos dirigentes, podrían ponerse en marcha mucho más rápido desde los ayuntamientos que desde los Gobiernos nacionales. Es lógico que las ciudades den un paso adelante. La población de algunas de ellas (Nueva York, Ciudad de México, Pekín) supe -
ra a la de países enteros, y el paisaje urbano emerge allí donde se concentran numerosos desafíos vitales. Las ciudades pueden liderar el cambio porque son capaces de aportar soluciones con rapidez y porque constituyen laboratorios vivientes para mejorar la calidad de vida sin agotar los recursos del planeta, contaminar el aire y el agua o dañar nuestra salud. En las ciudades abunda la energía desperdiciada, el CO 2 desperdiciado, la comida desperdiciada, el agua desperdiciada, el espacio desperdiciado y el tiempo desperdiciado. Reducir cada ujo de residuos y gestionarlo como un recurso, en lugar de como un coste, podría solucionar múltiples problemas a la vez y crear un futuro más sostenible para miles de millones de personas.
LA CONTAMINACIÓN COMO SOLUCIÓN En la historia hallamos abundantes lecciones sobre los residuos. En el siglo , el médico lon londinense dinense John Snow dedujo que
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Buena parte de la población mundial se concentra en las ciudades, donde se generan enormes cantidades de residuos.
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Estos se convierten en contaminan- Si en lug ar de considerar los residuos como una molestia, los gestionáramos tes si van a parar a un lugar inade- como un recurso valioso, podrían ofrecernos soluciones a múltiples problecuado, como nuestro cuerpo, el aire mas y permitirían crear un futuro más sostenible para miles de millones de o el agua. personas.
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MÁQUINAS excavando entre escombros en Shenzen, China, tras el derrumbe de una montaña de residuos que dejó enterrados decenas de edicios.
los devastadores brotes de cólera que habían azotado la capital británica en 1848 y 1854 se debieron a que los pozos de agua
dad se retroalimentan de forma beneciosa. Por expresarlo de un modo simple: el residuo es lo que queda cuando se agota la
estaban contaminados por el alcantarillado. La construcción de cloacas era la solución más obvia, pero los dirigentes políticos desestimaron los hallazgos de Snow porque sus ideas no enca jaban con la ideología predominante y porque el proyecto p royecto se consideraba demasiado caro. Un rechazo similar sufren los climatólogos actuales, que sostienen que nuestros residuos consumen nuestras vidas, aunque de una forma más lenta e indirecta, y que solucionar el problema requerirá grandes inversiones en nuevas infraestructuras. Más adelante, Snow sería reivindicado como un héroe —quizá les aguarde el mismo destino a nuestros cientícos de hoy— después de que otros dirigentes planicasen un alcantarillado de casi 2000 kilómetros en una ciudad de tres millones de personas y pusieran así n al problema del cóle ra. El proyecto también creó las encantadoras riberas que aún conforman el paisaje londinense y por las que pasean a diario un gran número de personas.
imaginación.
Las fugas de las tuberías de agua representan el lugar más obvio por el que comenzar. Por increíble que parezca, entre un 10 y un 40 por ciento del agua urbana suele perderse en las tuberías. Y, dado que se trata de agua previamente saneada y puesta en circulación mediante bombas, las fugas suponen también un desperdicio energético. El consumo energético es, en sí mismo, tremendamente de rrochador.. Más de la mitad de la energía que gasta una ciudad rrochador se disipa por chimeneas, tubos de escape, la parte trasera de radiadores, aires acondicionados y otros aparatos. Hacer más eciente todo ese equipamiento reduciría la cantidad de energía que necesitamos para producir, distribuir y limpiar. La basura constituye otro ujo de desechos que debe mejorar-
Hoy, sin embargo, no basta con eliminar residuos. Tras re ducirlos, deberíamos cerrar el círculo y volver a aprovecharlos. Primero hemos de limitar los desechos; luego, reutilizarlos. Este planteamiento comienza con la necesidad de cambiar nuestro concepto de contaminación. Raj Bhattarai, ingeniero del servicio municipal de aguas de Austin, en Texas, me señaló una nueva denición: la contaminación son recursos fuera de lugar.. Las sustancias resultan nocivas si se encuentran en el lugar sitio inapropiado: en nuestro cuerpo, el aire, el agua. Pero, en el lugar correcto, resultan útiles. Así, en lugar de enviar nues tros residuos a vertederos y pagar una factura, estos pueden incinerarse para generar electricidad. Y del alcantarillado de un millón de personas pueden extraerse anualmente millones de dólares en forma de oro y otros metales preciosos que luego pueden emplearse en procesos de fabricación local. Esa idea encaja con el concepto más amplio de «economía circular», donde los diferentes procesos y acciones de la socie -
se. EE.UU. genera diariamente casi dos kilos de residuos sólidos por habitante. A pesar de los esfuerzos por compostar o reciclar una parte, más de la mitad aún termina en vertederos. Disminuir el empaquetado de los productos puede servir para reducir ese volumen y generar a la vez otros benecios. bene cios. Algunos grandes almacenes, como Walmart, han comprobado que menguar el embalaje les permite usar menos camiones en la distribución y disponer de más espacio en las estanterías para colocar productos. El desperdicio de alimentos es desgarrador. desgarrador. A pesar del ham bre en el mundo, los estadounidenses tiran entre el 25 y el 50 por ciento de su comida. Los alimentos requieren enormes cantidades de energía, terreno y agua para cultivarlos, producirlos, almacenarlos, prepararlos, cocinarlos y tirarlos; por tanto, su desperdicio deja una mella considerable. Algunas iniciativas surgidas en EE.UU., como la campaña I Value Food, Food, y en otros países constituyen un primer paso hacia la solución de un pro blema tan fundamental.
MENOS ES MÁS
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INCORPORAR LOS RESIDUOS Una vez reducido el ujo de residuos, las ciudades deberían reutilizarlos. Ya han comenzado a surgir algunos proyectos atractivos. En Zúrich la basura se quema de forma limpia, y en Palm Beach, en Florida, se recupera más del 95 por ciento de los metales contenidos en las cenizas resultantes de la combustión. Algunas aldeas rurales, como Jühnde, en Alemania, generan suciente biogás a partir del ganado y el estiércol de cerdo para calentar o abastecer de energía a buena parte de sus hogares.
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S E G A M I Y T E G
Mi grupo de investigación de la Universidad de Texas en Austin ha demostrado que una cementera de New Braunfels, en Texas, puede reemplazar el carbón por pellas de combustible fabricadas a partir de plásticos no reciclables, lo que evita e vita las emisiones de CO2 y las repercusiones asociadas a la explotación del carbón. Cada residuo que acaba en un vertedero posee algún valor. Las ciudades pueden capturar el metano que emana de la descomposición de ciertos residuos —una clara mejora con respecto a quemar sin más el gas o dejar que escape a la atmósfera, donde absorbe mucho más calor que la cantidad equivalente de CO2— y convertirlo en electricidad. De hecho, los vertederos de Vancouver extraen el metano y lo queman para calentar los invernaderos de tomates de las inmediaciones. Aun así, los vertederos también tienen fugas. Ello motivó a Vancouv Vancouver, er, resuelta a convertir convertirse se en la ciudad ciudad más v verde erde del del planeta, a facilitar a sus residentes contenedores separados para la basura basur a y la materia materia orgánica. orgánica. Las autor autoridades idades esperan esperan que los ciudadanos los empleen correctamente y han dispuesto inspectores para comprobar que los operarios vierten los desechos separados. La ciudad produce metano a partir de los residuos orgánicos y
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genera sólidos, denominados «enmiendas», que mejoran la ferti lidad del suelo. Todo ello soluciona varios problemas a la vez (se ahorra dinero en energía que de otro modo se habría h abría contratado, se reduce la necesidad de vertederos y se evita el uso y los daños innecesarios al terreno) al tiempo que mejora la agricultura. Austin proce procesa sa de forma similar similar sus lodos de aguas residuales. residuales. Estos pasan a través de digestores anaeróbicos donde se sintetiza biogás, el c cual ual se vende vende o se usa usa en las mismas instalaciones instalaciones para generar calor. Los restos sólidos se transforman en una enmienda para suelos llamada Dillo Dirt (en referencia al armadillo, un ani mal de la zona). La ciudad gana dinero vendiéndola y compensa así parte del coste del tratamiento de aguas. Aunque el compostaje es una tendencia creciente y popular entre muchos residentes —y que merece la pena estudiar—, hacerlo mal puede conllevar más emisiones de carbono. En el caso de Austin, es mejor que los habitantes tiren los restos de comida por el desagüe y por una trituradora y que las máquinas industriales de las depuradoras lleven a cabo el compostaje con una eciencia mayor. El calor desperdiciado ofrece otra posibilidad. Capturarlo no es sencillo, ya que servirse de bajas temperaturas para obtener electricidad resulta complicado. La NASA desarrolló unos generadores termoeléctricos para sus naves espaciales, pero la técnica es cara e ineciente. No obstante, ya están comenzando a aparecer materiales avanzados que logran convertir el calor en electricidad con mejor rendimiento. Un buen punto de partida es el agua caliente que se vierte por el desagüe mientras fregamos los platos, lavamos la ropa o nos duchamos. Sandvika, un barrio de las afueras de Oslo, cuenta con enormes intercambiadores de calor a lo largo de los desagües para caldear edicios cerca nos o descongelar aceras y carreteras. En verano, parte de ese calor puede aprovecharse para enfriar esos mismos edicios. A
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Kalundborg Symbiosis, en Dinamarca, uno de los principales ejemplos del planteamiento de ciclo cerrado, llevó la idea aún más lejos. En este parque industrial conviven siete compañías e instalaciones municipales (de electricidad, agua, aguas resi duales y residuos sólidos) conectadas entre sí, de forma que los desechos de una se convierten en los recursos de otra. Por sus tuberías y cables circulan vapor, gas, electricidad, agua y residuos para mejorar la eciencia total y reducir el conjunto de desechos, incluidas las emisiones de CO 2. Por ejemplo, las aguas residuales de la renería de petróleo uyen hacia la cen tral eléctrica, donde se aprovechan para estabilizar las cenizas generadas por la combustión del carbón. La renería también envía vapor residual a la empresa Novo Nordisk, que se vale de su calor para producir la mitad del aporte mundial de insuli na mediante bacterias y levaduras. El parque se asemeja a un organismo industrial vivo que ha crecido económicamente con emisiones reducidas o nulas.
DECISIONES BASADAS EN DAT DATOS OS ¿Puede replicarse el modelo de Kalunborg K alunborg en ciudades de todo el planeta? Sí, pero solo si diseñamos ciudades inteligentes. Un parque industrial es exible, pues cuenta con escasos inquilinos y gestores, pero en una ciudad ciudad conviven multitud de personas y organizaciones que cada día toman decisiones independientes sobre energía, agua y residuos. Integrarlas requiere un giro cul tural hacia la cooperación impulsado por la tecnología. Las ciudades inteligentes contarán con sensores ubicuos asistidos por
VANCOUVER quema el metano capturado en vertederos para calentar los invernaderos invernader os de tomates de Village Farms.
Vancouver le atrajo tanto la idea que acabó empleando aguas Vancouver residuales para calentar cientos de edicios y la Villa Olímpica.
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INDUSTRIA INTEL IGENTE
Caso práctico: Kalundborg En el parque industrial Kalundborg
Symbiosis, en Dinamarca, las empre sas coordinan los ujos de energía, agua y materiales. Los residuos y los subproductos de un proceso se venden a otros como materia prima, lo que genera benefcios, reduce los vertidos, ahorra gastos y mitiga los daños ambientales. Unos treinta agentes, desde aguas y calor residuales hasta etanol, se intercambian y aprovechan para crear enzimas, insulina, biogás, paneles de yeso y otros productos.
aprendizaje automático y otras técnicas de inteligencia articial. Tales avances permitirán localizar localiz ar ineciencias, reducir residuos y manejar de forma automática todo tipo de equipamiento. equipamiento. Esta idea atrae a quienes desean alojar a un mayor número de personas en las ciudades sin disminuir su calidad de vida. En la
consumo de electricidad, gas natural y agua en cada momento del día, así como los electrodomésticos y los aparatos industria les, constituyen un claro punto de par tida. También También contamos con detectores de tráco, controladores de la calidad del aire y detectores de fugas en tiempo real. El consorcio Pecan Street, en
India, donde la población y la salud pública constituyen un grave problema, el primer ministro, Nerendra Modi, ha anunciado su intención de convertir cien municipios pequeños y medianos en ciudades inteligentes como posible solución. El uso del adjetivo «inteligente» implica tachar de estúpidas a las ciudades actuales. La acusación tiene sentido, pues los municipios de hoy parecen funcionar a ciegas. La Fundación Nacional para la Ciencia de EE.UU. EE.UU. acaba de lanzar la iniciativa Smart & Connected Communities («comunidades inteligentes y conectadas»), la cual pretende ayudar a las ciudades a apro vechar mejor los datos. El nombre del proyecto indica también que la inteligencia ha de estar acompañada por la interconexión entre sistemas y personas. Las ciudades inteligentes dependen de los datos procedentes de amplias redes de sensores y de algoritmos para adquirir nueva información, sacar conclusiones y tomar decisiones. Después, esos análisis se transmiten al equipamiento distribuido por la ciudad. Los contadores que hacen un seguimiento detallado del
Austin, está reuniendo datos datos procedentes de cientos de hogares para aprender de qué modo el acceso a esos datos podría ayudar a los usuarios a modicar sus rutinas con miras consumir cons umir menos y ahorrar. ahorrar. Ciudades como Phoenix y bases militares como Fort Carson, en Colorado, se han comprometido a usar la energía y el agua de forma autosuciente y a reducir a cero los residuos. Alcanzar metas tan ambiciosas requerirá un gran volumen de datos interconectados. La posibilidad de aprovechar mejor el tiempo gracias a las mejoras en el transporte ofrecerá a los urbanitas un aperitivo de los benecios de una ciudad inteligente. Mitigar el impacto causado por el transporte implica usar combustibles limpios, hacer los vehículos más ecientes, acortar la distancia y la duración de los trayectos, aumentar el número de viajeros por automóvil y reducir el número de desplazamientos. Si las personas viven cerca de su lugar de trabajo, pueden acudir a él caminando, en bicicleta o en transporte público. Los estudios demuestran que los carriles bici entre edicios conllevan un aumento notable del
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podamos enviar robots por las tuberías para arreglar los desperfectos. Los sensores de alto rendimiento también permitirían hallar y predecir fugas de gas antes de que ocurran accidentes. Es difícil predecir dónde aparecerán las primeras ciudades inteligentes conscientes del problema de los residuos. Tal vez en el Medio Oeste de EE.UU., entre aquellas urbes de más de
k d . r e t n e c e s o i b m y s . w w w , S I S O I B M Y S O R T N E C : E T N E U F ; ) n ó i c a r t s u l i
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TUBOS DEL PARQUE INDUSTRIAL de Kalundborg, en Dinamarca, que transportan vapor residual desde la central eléctrica de DONG Energy hasta compañías que lo emplean en distintos procesos de fabricación.
número de usuarios. Y, dado que las bicicletas ocupan mucho menos que los coches, su uso descongestiona las carreteras. Una ciudad sin conductores también reduciría el tiempo y el espacio que malgastamos en aparcar. Al usar coches compartidos y autónomos, en lugar de automóviles privados que pasan la mayor parte del tiempo aparcados en casa y en el trabajo, podríamos restringir las plazas de aparcamiento, lo que liberaría más espacio y descongestionaría el tráco aún más. Un estudio del Centro de Investigación del Transporte de la Universidad de
En lugar de enviarse a un vertedero, vertedero, los desechos pueden incinerarse para generar electricidad. Del alcantarillado pueden extraerse oro y otros metales preciosos para procesos de fabricación local
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Texas en A Austin ustin concluyó que los vehículos autónomos compartidos reducirían en un orden de magnitud el número de coches necesarios en una ciudad. Además, recortarían las emisiones, a pesar del ligero aumento en el total de kilómetros recorridos de bido a qu que e los los vehículos vehículos se encont encontrarían rarían siempre en movimiento. movimiento. En lugar de perder el tiempo conduciendo, los viajeros pueden descansar, leer el correo o hacer llamadas. Ello puede generar un valor económico y, al mismo tiempo, hacer que una persona pase menos tiempo en la ocina y llegue antes a cenar a casa. La verdadera clave para resolver problemas básicos, como las fugas en las tuberías de agua, reside en hacer inteligentes también nuestras infraestructuras. Detectar fugas debería resultar sencillo si se instalaran contadores a lo largo del sistema de distribución. Un grupo de investigadores de Birmingham ha desarrollado un sistema de pequeños sensores de presión que
un millón de habitantes que hoy necesitan reinventarse porque sus economías se desplomaron hace décadas. Un ejemplo podría ser Indianápolis, la cual ha de reconstruir unos sistemas de agua, desagües y cloacas que fueron diseñados hace un siglo en una serie de malas decisiones. Ahora la ciudad ha invertido en la zona centro y está resurgiendo. Pittsburgh ha movilizado sus propios recursos (un vibrante núcleo urbano, la alcaldía visionaria de William Peduto, el peso de la Univers Universidad idad Carnegie Mellon) para dejar de ser conocida por sus chimeneas industriales y hacerse famosa por su inteligencia. De hecho, Uber lanzó allí su servicio de vehículos autónomos. Columbus, capital de Ohio y sede de una gran universidad, es otra ciudad donde buscar experimentos. El Departamento de Transporte de EE.UU.. otorgó una ayuda de 40 millones de dólares a la ciudad EE.UU para que reinventase su enfoque hacia la movilidad.
CAMINO DEL CAMBIO No será fácil transformar unas ciudades derrochadoras en lugares que generan menos residuos y reutilizan los que quedan. Las inversiones estatales en I+D deberán combinarse con planes políticos a todos los niveles de gobierno. La inversión debe también hacerse de forma inteligente desde un punto de vista social. Los estudios demuestran que los programas de I+D destinados a planicar ciudades inteligentes se han centrado más en la tecnología que en las necesidades de los ciudadanos. Hemos de evitar que los nuevos benecios se acumulen en quienes ya tienen conexión a Internet y acceso a las tecnologías avanzadas, ya que eso solo ensancharía más la brecha tecnológica y otros abismos socioeconómicos. socioeconómicos. Por último, las ciudades también necesitan crear «ciudadanos inteligentes», ya que cada uno de nosotros toma decisiones en materia de recursos cada vez que compra un producto o acciona un interruptor. El acceso a la educación y a los datos será primordial. La conexión entre ciudadanos también requiere la colaboración y la interacción vecinal: jardines, parques in fantiles, espacios compartidos y centros educativos, religiosos y comunitarios han sido durante siglos algunos de los principios que han regido el diseño de ciudades prósperas. Cuanto más modernas e inteligentes se vuelvan nuestras ciudades, más podríamos necesitar esos elementos del viejo mundo para seguir juntos. Artículo Artícul o publ publicado icado en Investigación y Ciencia , octubre octubre de 2017
EL AUTOR Michael E. Webber es director adjunto del Instituto de la Energía, codirector
del Incubador de Energía Limpia y profesor de recursos energéticos en la Universidad de Texas en Austin. Es autor del libro Thirst for power: Energy, water, and human survival (Yale survival (Yale University Press, 2016). EN NUESTRO ARCHIVO La ciudad efciente. Mark Fischetti en IyC , noviembre de 2011. Residuos convertidos en electricidad. Norberto Fueyo, Antonio Gómez
y César Dopazo en IyC , agosto de 2012.
monitorizan el uso de agua y detectan fugas; una mejora considerable con respecto a la vieja técnica de esperar a que alguien llame denunciando un escape a la calle. Y tal vez en un futuro
Urbanismo sostenible. William McDonough en IyC ,
octubre de 2017.
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CONTAMINANTES COMO RECURSOS
REUTILIZACIÓN DE AGUAS RESIDUALES
El agua de alcantarilla tratada podría convertirse en la fuente más segura y sostenible de agua corriente, si se vence el rechazo social Olive Heffernan
samiento de aguas enclavada en las colinas samiento coli nas del norte de San Diego, en Ca -
)
a í f a r g o t o f
( N A L P A K M A S ; ) o ñ e s i d
( S E C R U O S E R Y E L L A H , L I E K A D N I L
lifornia. Protegidos por un feo techo de color crema carente de paredes, los equipos de este enorme laboratorio brillan bajo el cálido sol invernal. Desde cualquier ángulo pueden verse hileras de tubos plateados, bombonas de diversos tamaños y formas, y grandes tanques de metal gris. Cuando mi recorrido por la planta llega a su n, me proponen una prueba: identicar,, a simple vista, el contenido de tres botellas de cristal llenas de líquidos claros que colo ticar can ante mí. La primera presenta un tenue matiz amarillo. La segunda es incolora. La tercera resplandece como un diamante bien cortado.
U
Completo la tarea con facilidad, identicando el contenido de cada botella, en orden, como agua del grifo, agua procedente de una planta de tratamiento clásica y agua residual doméstica con un alto grado de depuración producida en la instalación. inst alación. Me asombra no solo el deseo irresistible de beber agua de alcantarilla tratada, sino también el hecho de que esté prohibido. «No se nos permite probarla, ni tampoco que lo hagan los visitan -
tes», comenta Marsi A. Steirer, mi guía y directora adjunta del Departamento de Servicios Públicos de la ciudad de San Diego, que también gestiona la planta. Esta prohibición podría cambiar pronto. Un proyecto piloto de seis años que supervisó Steirer y que nalizó en 2013 en esta instalación demostró que el agua regenerada no solo es más limpia que el agua potable actual, sino que puede obtenerse con
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menores costes que con otras opciones, como la desalinización. de salinización.
por diez la capacidad actual de aquí a entre cinco y diez años. El
Para San Diego, el proceso supondría una revolución siempre y cuando los organismos reguladores estatales lo autoricen. La ciudad importa el 90 por ciento de su agua del río ColoraColorado, al este, y del delta del d el río Sacramento-San Joaquín, al norte. Sin embargo, ambas fuentes se están secando secand o y el precio del agua importada se duplicará en la próxima década. Mediante la regeneración de los euentes, San Diego satisfaría s atisfaría el 40 por ciento de sus necesidades hídricas diarias. Además, se pondría n a los vertidos en el océano de aguas residuales mal procesadas. Pero afrontémoslo: no todo el mundo está dispuesto a beber
plan por defecto prevé descargar el agua tratada en el embalse de San Vicente para diluirla; después, la mezcla se potabilizapotabiliza ría y distribuiría a los hogares. El plan B, si los legisladores lo permiten, consistirá en la reutilización directa. Sin embargo, las leyes no bastarán para que alguno de los dos métodos obtenga el visto bueno de la opinión pública. La instalación debe conseguir que los consumidores venzan la aprensión. Sobre todo, debe convencerlos de que el agua es limpia. La planta ha recibido más de 4000 visitas, entre ellas de madres de familia, jóvenes, médicos y funcionarios electos.
agua de alcantarilla tratada. Este «factor de asco» desbarató, a nales de los años noventa del siglo , un intento de iniciar un proyecto similar en San Diego, y en 2004 una encuesta reveló que el 63 por ciento de los residentes aún se oponían a la idea de la reutilización. Numerosas propuestas en Australia han cocorrido la misma suerte, vetadas por asociaciones civiles. Laurence Jones, fundador del grupo australiano «Ciudadanos en contra de beber aguas negras», cuestiona si las aguas procedentes de hospitales, industrias, hogares y mataderos podrán depurarse alguna vez por completo. «Lo que sí sabemos es que los euentes están contaminados al cien por cien», arma. No obstante, San Diego ha experimentado un asombroso cambio de actitud conforme se agravan las sequías y crecen las vecindades costeras. Ahora, casi tres cuartas partes de la población está a favor de consumir aguas negras tratadas, pero con una condición: que el euente depurado se devuelva a un
Muchos cuestionan la seguridad de beber lo que antes han sido aguas negras. No se trata de una preocupación trivial. DiecinueDiecinue ve millones de estadounidenses enferman al año, y novecientos mueren, a causa de los virus, bacterias y parásitos presentes en el agua que se ha sometido al tratamiento rutinario empleado por la mayoría de los municipios. Una forma de ganarse a la población es garantizar que el agua resultante es más pura que el e l suministro actual. Durante el recorrido por las instalaciones, los visitantes descubren que el euente depurado es, irónicamente, más limpio que el agua del grifo. Ello se debe a que q ue la mayoría de nosotros bebemos «aguas abajo»; los ríos o los lagos de donde se capta el agua corriente también sirven como medio receptor de los vertidos de las depuradoras tradicionales, que no son aptos para beber. «El agua del río Misisipi ya se ha usado cinco veces para cuando llega a Nueva Orleans», explica George G eorge Tchobanoglous, Tchobanoglous, experto
embalse para diluirlo y que luego la mezcla se someta a un tratra tamiento adicional antes de abastecer a los hogares. Este proceso se conoce como reutilización potable indirecta. Los que dirigen la planta de depuración avanzada de San Diego, que sirve como banco de pruebas para este método, esperan dar un paso más: obtener euentes con un alto grado de pureza y distribuirlos distribuirl os a la red de abastecimiento, lo que se denomina reureutilización potable directa. Sin embargo, para muchos residentes, esta última pretensión va demasiado lejos. El método que más convenza determinará lo que aprobarán los legisladores para San Diego y el resto de California. Y si se autoriza la reutilización directa allí, donde las normas medioammedioam bientales son de notoria rigidez, el proceso podría extenderse pronto a otras regiones del planeta afectadas por la sequía. «California suele inuir en las decisiones ambientales a escala mundial», declara el experto internacional en hidrología Shane Snyde, de la Universidad de Arizona, «y lo mismo ocurrirá con el tratamiento de aguas residuales».
internacional en hidrología de la Universidad de California en Davis. Pero la gente espera que el agua procedente de los euen euen-tes esté sujeta a unos parámetros de calidad más restrictivos que los del abastecimiento municipal habitual. Steirer arma que el agua depurada en la instalación de San Diego es «mucho más limpia» que la de una estación potabipotabi lizadora típica. Es más, almacenar el agua para esta última en embalses o acuíferos acarrea sus propios riesgos, señala David Sedlak, profesor de ingeniería en Berkeley. Los patos y otros animales introducen suciedad en los embalses, y puede ltrarse arsénico de las rocas a las aguas subterráneas. Algunas Alguna s personas deenden emplear el método directo para suprimir ese riesgo. El tratamiento tradicional en Estados Unidos consta de dos o tres etapas que eliminan los sólidos en suspensión, seguidas por un proceso de desinfección con cloro. Transformar las olorosas aguas negras en agua corriente prístina requiere una tecnología diferente. La instalación de San Diego toma las aguas residuales tratadas en la Planta de Tratamiento del Norte de la Ciudad y mejora su descontaminación para hacerlas más «puras». El primer paso en la planta de depuración avanzada es la microltración, que tiene lugar en largos tubos que se asemeaseme jan a tambores gigantes. Shane Trussell, Trussell, presidente de T Trussell russell Technologies y jefe de ingeniería del proyecto, me cuenta que cada tambor contiene 9000 bras parecidas a espaguetis y que cada una de ellas está perforada por poros microscópicos
CUANTO MÁS LIMPIA, MEJOR Todos los ojos están puestos en la planta piloto de San Diego. La instalación produce unos 4000 metros cúbicos de agua al día. Aunque se depura hasta alcanzar los parámetros de calidad exigidos para uso potable, se destina a regar el cercano campo de golf de Torrey Pines y un cementerio. Steirer quiere multiplicar
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El agua potable es un recurso cada vez más esca- San Diego Dieg o ha desarrollado un sistema puntero de depu- Sin embargo, embarg o, el mayor obstáculo radica e n perso y caro para las poblacione s de todo el mundo.
ración. Si los organismos reguladores permiten que las
suadir a la sociedad para que supere el rec hazo
Los nuevos procesos de depuración en múltiples pasos podrían ayudar a resolver el problema al convertir las aguas residuales e n agua de grifo.
aguas residuales tratadas se distribuyan directamente a las redes de abastecimiento, la operación podría servir de ejemplo para muchas ciudades y países.
a beber agua residual tratada, aun cuando se ha demostrado que es más limpia que la que se consume hoy en día.
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El proceso de ósmosis inversa, que se lleva a cabo en largos cilindros cilin dros de color blanco ( izquierda), elimina las sales y las la s impurezas microscópicas de cuatro millones de litros de aguas residuales al día en la instalación de depuración avanzada de San Diego. El producto fnal es casi tan puro como el agua destilada.
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de un diámetro 300 veces inferior al de un cabello. Cuando se fuerza el agua a circular a través de los tubos, las bras retienen virus, bacterias, protozoos y sólidos en suspensión. A continuación, continuación, el agua se bombea a alta presión a través de tubos con bras aún más pequeñas en e n un proceso conocido como ósmosis inversa. Este paso elimina cualquier partícula disuelta hasta 10.000 veces menor que la bacteria más diminuta, incluiincluidos virus y productos químicos y farmacéuticos. En la etapa nal, el agua se somete a un proceso avanzado de oxidación: se mezcla en enormes tanques con cantidades ínmas de peróxido de hidrógeno concentrado y luego se expone a luz ultravioleta. Este paso destruye cualquier contaminante presente incluso en proporciones de partes por billón, una dosis que equivale a una sola gota en cien piscinas olímpicas. De los 4000 metros me tros cúbicos de aguas residuales que entran
aún más cualquier contenido orgánico. Si tiene éxito, esta simple ampliación bastaría para convencer a los legisladores de que no es necesario descargar el agua tratada en un embalse. «Nunca podremos asegurar que eliminamos todos los patógenos», señala Tr Trussell. ussell. Pero la calidad supera con creces todos los parámetros estatales y federales exigidos para el agua potable; en realidad, la depuración que se lograba antes de añadir este último paso ya igualaba o superaba los límites mínimos.
a diario en la planta, el 80 por ciento obtiene la aprobación nal: es tan pura como la que embotellan emb otellan las marcas de primera calidad. Podría descargarse en el embalse de San Vicente si se contara con los permisos para reutilizarla de forma indirecta. En la actualidad, va a parar a las tuberías estatales de color momorado que se ven a la vera de ciertas carreteras y que abastecen a la región de agua para riego y uso industrial. El 20 por ciento restante se envía a la planta de aguas residuales de la localidad para su eliminación. Algunas de las sustancias que aparecen con regularidad en esta agua depurada son cafeína, jabón de manos y edulcorantes articiales, pero en concentraciones tan ínmas que resultan inocuas, asegura Trussell. El producto nal se caracteriza por un contenido en sales de 20 partes por millón (ppm), extremadamente bajo en comparación con las 600 ppm del agua importada por la ciudad. Trussell y su equipo han ampliado el proceso para conseguir
residual como fuente y la potable como producto. Varias comunidades que han implant ado con éxito proce proce-sos de reutilización indirecta sirven como ejemplo de la acepaceptación de este método. A nales de los noventa, el condado de Orange, a 145 kilómetros al norte de San Diego, hizo frente a un descenso en las reservas de agua, una escalada de los costes de importación y una población creciente. En 2008 contaba con la mayor instalación del mundo para recargar las aguas subterráneas con euentes tratados aptos para consumo humano, al procesar 265.000 metros cúbicos de aguas residuales al día, el equivalente al 20 por ciento de la demanda local. Otros mumu nicipios de California beben también agua cuyo suministro se complementa con euentes tratados, pero en menor medida. En San José se ha previsto poner pronto en marcha una planta de depuración avanzada. Con una inversión de 60 millones de dódólares, se ha diseñado para p ara abastecer a Silicon Valley con 30.000
un euente aún más claro y limpio. El agua depurada se trata con ozono, lo que eleva la cantidad de microbios eliminados hasta el 99,9999 por ciento. A continuación, se hace circular a través de una serie de ltros especiales con el objetivo de reducir
metros cúbicos de aguas negras tratadas. El producto resultante es lo bastante limpio para beber, pero por ahora solo se destinará al riego de granjas y campos de golf y a uso industrial. Continua en la página 84
VENTAJA PSICOLÓGICA Sin embargo, los hechos por sí solos s olos no se ganan a la gente. Los defensores de la reutilización directa han de vencer la resistenresisten cia psicológica. La reutilización indirecta podría hallar menos trabas, en parte porque almacenar el agua en un embalse o acuífero da la idea de una importante separación entre el agua
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INFRAESTRUCTURA
Del inodoro al grifo Las aguas residuales procedentes de los fregaderos, duchas e inodoros de edicios residenciales y comerciales pueden constituir un
valioso recurso, en vez de un producto de desecho. Por lo general, estas se conducen a una estación depuradora donde se descontami -
nan antes de verterse a un río o al océano (fecha ( fecha azul oscuro). oscuro). En su lugar, los euentes podrían depurarse hasta alcanzar los paráme tros de calidad exigidos para el agua potable y descargarse en un embalse cercano o acuífero, o distribuirse a los grifos de hogares y negocios (trayectorias en azul claro). claro).
Primera parada Una depuradora municipal elimina de las aguas residuales la mayor parte de los sólidos, productos químicos y organismos biológicos. El proceso origina lodos como subproducto y agua reciclada. Esta puede verterse en medios naturales o destinarse a riego o a uso industrial sin causar Estación perjuicio; otra opción consiste en condepuradora ducirla a una estación de depurade aguas residuales ción avanzada (derecha).
Río Estación potabilizadora
Directa al grifo
Reconsiderar el suministro La mayoría de las ciudades obtienen el agua potable de un río, acuífero o embalse. En una planta de tratamiento, suele someterse a un proceso que consta de fltración, desalinizaci desalinización ón y desinfección con cloro. Sin embargo, a medida que las reservas hídricas se agotan, las aguas residuales tratadas podrían recargar o reemplazar las fuentes tradicionales. Embalse
Acuífero
¿Al grifo o al suelo? El agua regenerada puede abastecer directamente los hogares, pero hasta ahora las leyes solo permiten su descarga en un embalse o acuífero; la mezcla pasa por la estación potabilizadora de la localidad, donde se somete al tratamiento habitual.
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Reutilización indirecta en un embalse
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Filtración por membrana. El agua turbia se hace circular a través de largas fbras huecas con orifcios diminutos que retienen las partículas y los microorganismos y producen una solución salina clara.
La nueva agua potable 2
El procesamiento adicional produce agua regenerada que puede beberse con garantías. En la instalación
Ósmosis inversa. La solución se bombea
deel depuración avanzada San en Diego, agua pasa por cuatro de etapas las que se eliminan los contaminantes más pequeños.
a través de una membrana enrollada con poros microscópicos que eliminan las sales, las bacterias y los virus; el proceso también genera salmuera como producto de desecho.
3
Oxidación ultravioleta. El peróxido de hidrógeno, añadido al agua, se expone a luz ultravioleta, lo cual desencadena una reacción química que destruye cualquier traza de contaminantes.
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Desinfección con ozono. El ozono, que se añade al agua mediante un difusor de burbujas, rompe las moléculas orgánicas e inorgánicas más pequeñas que aún puedan persistir.
Vertido al río o al océano
Instalación de depuración avanzada
E I T S I R H C N A Y R B
Opciones de reutilización Para riego o uso industrial C, 83
Viene de la página 81 Los residentes del condado de Orange, igual que había susucedido en San Diego, se mostraban escépticos al principio; un 70 por ciento se oponía al plan. Sin embargo, cuando la planta entró en funcionamiento, tuvo el apoyo de la comunidad entera gracias a una estrategia de relaciones públicas muy efectiva. Ron Wildermuth, responsable de la campaña, explica que los miembros del distrito de aguas del condado recogieron datos sobre la calidad del agua durante siete años antes de dirigirse a la población. Después dedicaron otros diez años a hablar con
rada en la presa Wivenhoe, la mayor reserva hídrica de la que se abastecen Brisbane y sus alrededores. El sistema recolecta euentes de seis depuradoras y los conduce a tres plantas de tratamiento avanzado. Sin embargo, entre 2008 y 2010, cuando el sistema entró en funcionamiento, terminó la sequía y los planes para su uso potable se archivaron hasta que las reservas cayeran por de bajo del 40 por ciento de capacidad. El agua regenerada ahora solo se emplea en procesos industriales. Khan y muchos otros expertos deenden que una de las plantas de tratamiento avan avan--
todos los sectores, desde centros de jardinería hasta negocios locales, para exponer las opciones e invitar a probar el agua. La campaña allanó el camino para lo que está ocurriendo ahora en San Diego. «Sin ella, ni siquiera estaríamos hablan do del método directo», comenta Steirer. San Diego, que ha adaptado la tecnología del condado de Orange, se inclina por el método directo, en parte porque no dispone de cuencas acuíacuíferas subterráneas para almacenar el agua depurada. Muchos otros municipios del mundo se hallan en una situación similar, por lo que San Diego se ha convertido en el banco de pruebas.
zado debería reconvertirse en una instalación de reutilización directa, con lo que se satisfaría alrededor del 35 por ciento de la demanda. Si el Gobierno de Queensland opta por ese plan, crearía la mayor instalación de reutilización directa para uso potable del hemisferio sur. Puede que esta vez sea más fácil convencer a los políticos y a la sociedad, pero necesitarán información, además de tiempo, para considerar las opciones. Los dirigentes podrían inspirarse en el trabajo publicado p ublicado en 2013 por la Fundación de Investigación WateReuse, con sede en Estados Unidos. En uno de sus estudios, los investigadores de la fundación presentaron a cuatro grupos de californianos y australianos de distinto sexo, edad y educación cuatro situasitua ciones posibles de obtención de agua doméstica. La primera representaba la práctica actual, en la que el agua potable se capta de un río donde también se vierten euentes de depu radoras. En la segunda situación, el agua residual depurada se descontaminaba de nuevo y a continuación se diluía en un embalse para después someterla a un tratamiento de pota bilización. En el tercer caso, el agu a regenerada regene rada m ás pura p ura se descargaba en un río, donde se dispersaba antes de ser tratada. En la última opción, la reutilizaci reutilización ón directa, el agua regene regene-rada más pura se distribuía a los hogares de las ciudades sin pasar por el embalse ni la potabilizadora. Los participantes, con independencia del sexo o nivel de educación, consideraron que la opción más segura era la reutilización directa, y la que menos, la práctica actual.
Mediante la conversión de agua residual en potable, se crearía un suministro local fiable, se reducirían los vertidos al mar y se evitaría el elevado coste de renovar las depuradoras
CEDER ANTE LA NECESIDAD
Las experiencias en Australia ponen de maniesto lo que no debe hacerse para inuir en la opinión pública. El progreso ha sido «decepcionante», apunta Stuart Khan, experto en gestión
Otra manera de cambiar la opinión de la sociedad consiste en demostrar que no se dispone de otras fuentes de agua. Tal es-
de recursos hídricos de la Universidad de Nueva Gales del Sur en Sídney. Algunas provincias han prohibido el consumo de cualquier tipo de agua regenerada, y los métodos de reutilización en ciudades como Brisbane y Melbourne —que sufren esporá dicas sequías de larga duración— se han hundido bajo el peso de la oposición pública. Khan cree que el error cometido por el Gobierno radicó en que se presionó a la sociedad para que lo aprobara en el momento equivocado. «Hemos aprendido que resulta insensato esperar hasta llegar a una situación desesperada», se lamenta, reriéndose a que la gente se vio forzada a aceptar algo con lo que no se sentía cómoda. Khan aboga por iniciar las conversaciones antes y añade que ahora podría ser el momento oportuno para intentarlo de nuevo en Australia, porque las reservas de agua han repuntado y se dispone de algún tiempo para discutirlo con la población. población. Ya existe una instalación que está lista para la conversión. El Proyecto de Agua Regenerada del Corredor Occidental, encarencar gado en 2006 en el punto álgido de un período de sequía, con una inversión de 2300 millones de dólares, es un sistema que se desarrolló para reciclar el agua y destinarla a uso industrial, agrícola y potable. El plan consistía en descargar el agua depudepu-
trategia tuvo éxito en Namibia, el único lugar del mundo que suministra, a una escala importante, agua regenerada de mama nera directa. En 1957, una grave sequía agotó las reservas de los acuíferos de la ciudad de Windhoek en tan solo ocho semanas. Ubicada a unos 300 kilómetros tierra adentro y a 800 kilómekilómetros del río perenne más cercano, la comunidad se quedó sin fuentes ables de agua. En 1968, la ciudad ya contaba con una instalación de reutilización directa totalmente operativa. Hoy en día, el 25 por ciento del agua doméstica de Windhoek proviene del procesamiento de aguas negras. Windhoek Windhoe k se e enfrentó nfrentó a menos desaf íos sociales que San Diego. Para empezar, en aquel entonces no había movimientos activistas, explica Petrus du Pisani, que supervisa la instalación. «Es posible que los ciudadanos se mostraran un tanto recelosos, pero aceptaron que era una decisión necesaria.» Apunta que, a nales de los años sesenta, «la gente tenía mucha fe en la ciencia y en los círculos ociales». Aun así, la ciudad informó a la población y la invitó a probar el agua. «Ahora, para nosotros, beber agua reciclada es un práctica aceptada.» Sin embargo, el sistema implantado en Namibia nunca se exportaría hoy a otros lugares. Aunque emplea múltiples etapas
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ENFOQUE LOCAL
Aprov Apro vechamiento de aguas residuales en España En nuestro país, donde esta práctica se halla extendida,
las aguas regeneradas se destinan sobre todo a la agricultura JOAN GARCÍA «Sube un 73 por ciento el consumo de agua reutilizada en Alicante para paliar la sequía.» Este era er a uno de titulares de un periódico digital del Levante español del día 16 de junio de 2014. Con él queda patente que el aprovechamiento de aguas residuales se está con virtiendo en algo más que una herramienta importante en la ges tión de los recursos hídricos en muchas localidades de nuestro país, donde hoy ya es una necesidad. De hecho, la experiencia española representa, a escala mundial, un referente en materia de reutilización. Aunque muy variable entre regiones, alrededor del 10 por ciento
de todas las aguas urbanas depuradas se reutiliza, una proporción no muy alejada de la de otras zonas con una larga tradición en esta práctica, como C alifornia. De este modo, en España se reutilizan de forma planicada entre 350 y 450 hectómetros cúbicos al año. Las comunidades de Valencia y Murcia se sitúan a la cabecera, cabec era, con más de un 50 por ciento del total del caudal reutilizado, mayoritariamente mayoritariamente para uso agrícola. En islas como Gran Canaria, un 20 por ciento de
las Pero aguaslos usadas en agricultura han sido regeneradas. ejemplos no se limitan al sector agrario; la industria también está realizando una apuesta remarcable. Cabe mencionar el caso de una papelera de Madrid que usa unos 12.000 metros cúbi cos al día de aguas regeneradas. Asimismo, el proyecto del Polo Quí mico de Tarragona prevé, en un futuro cercano, abastecer a la propia industria química con más de 85.000 metros cúbicos al día proce dentes de las depuradoras de Tarragona y de Salou. Ello reducirá el volumen de agua potable que hoy consume la industria. En 2007, la aprobación por el Gobierno de un reglamento de reutilización de las aguas depuradas constituyó un hito en la gestión de nuestros recursos hídricos. Dotarse de una normativa de estas características supuso reconocer la importancia import ancia presente y futura de esta práctica, y nos lanzó como referente internacional. De hecho, la Unión Europea no dispone de una normativa de aplicación común en los países miembros. El reglamento de 2007 establece el procedimiento administrativo para la concesión, la autorización y los criterios de calidad del agua,
especialmente los sanitarios, según su uso. En los proyectos de reutilización, la protección de la salud pública es prioritaria. En este sentido, el reglamento aplica el principio de precaución y prohíbe explí citamente el uso de las aguas regeneradas para el consumo humano directo. Pero no impide la reutilización indirecta de las aguas depuradas diluidas con aguas de un embalse o río que, sometidas a un tratamiento adecuado, pueden distribuirse para el consumo de la pobla ción. De hecho, esta es una práctica muy habitual en nuestro país.
Distintos requisitos, distintos tratamientos La calidad exigida para las aguas regeneradas depende del uso que se les dé. Si se destinan al riego de cultivos que se consumen cru dos (como muchas hortalizas), tendrán unos requisitos más estric tos, especialmente los microbiológicos, que si se destinan a culti vos que se procesarán en la industria agroalimentaria (como las
patatas chips). La calidad que debe alcanzar el agua para reutilizar determina el tipo de tratamiento trat amiento pertinente. Generalmente, la planta de regeneración se construye dentro del recinto de la estación depuradora de la que se van a aprovechar las aguas. La planta incluye procesos de tipo físico y químico muy similares a los empleados en las plantas potabilizadoras de agua. Los tratamientos avanzados de membranas solo resultan necesarios cuando se requiere desmineral desmineralizar izar el agua o cuando se plantean usos muy restrictivos, como el consumo directo mencionado en el artículo de Heernan. En comparación con los pro cesos de regeneración clásicos, este tipo de tratamientos operan a altas presiones, demandan mucha energía y generan salmueras. Por todo ello, lo usual es eludirlos, ya que además suponen un coste de varias decenas de céntimos de euro por metro cúbico tratado, frente a los pocos céntimos de los sistemas de regeneración habituales. Hoy en día, el conocimiento cientíco y la disponibilidad tecno lógica no representan un obstáculo en el tratamiento y distribu ción de aguas regeneradas. Suelen ser los aspectos económicos y sociales los que impiden la aplicación de proyectos de reutilización. Por un lado, el coste de procesar y distribuir el agua potable pro cedente de pozos, manantiales o ríos suele ser inferior al del agua regenerada. Por otro, nuestra sociedad carece de la información suciente para evitar la desconanza que despierta el consumo de
aguas regeneradas. Puede decirse que la reutilización de aguas residuales en nuestro país se halla en un estado operativo; no obstante, conviene acre centar el nivel de conocimiento, de manera que la práctica gane una mayor aceptación y pueda impulsarse todavía más. En concreto, debe
estudiarse en profundidad la reutilización en las actividades industriales y la restauración ambiental, así como la recuperación de ener gía a partir de las aguas regeneradas, y debe determinarse la pre S R E L L O N A R G E D O T N E I M A T N U Y A
sencia en ellas de microcontaminantes y el riesgo toxicológico que
puede conllevar su uso. El agua regenerada puede destinarse también a la restauración de ciertos entornos. Aquí se ha utilizado para recrear un humedal artifcial en el Parque de Can Cabanyes, Granollers.
Joan García es
catedrático de tecnologías del medio ambiente y direc tor del Grupo de Ingeniería y Microbiología del Medio Ambiente de la Universidad Politécnica de Cataluña.
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de tratamiento, no incluye ósmosis inversa, que resulta clave en el proyecto de San Diego y en otros como el del condado de Orange. Los dirigentes de Namibia arman que el agua es segura y cumple los criterios establecidos por la OMS. Windhoek, Windho ek, localizada localizada tierra tierra a adentro dentro,, tendría tendría d diculta icultades des para deshacerse del gran volumen de salmuera que genera la ósmosis inversa. Y, en los años sesenta, las aguas residuales contenían menos compuestos sintéticos, indica Du Pisani. «Nuestra prinprin cipal preocupación eran los jabones y los agentes espumantes.»
Sería prudente estar preparado con los métodos avanzados. Singapur abrió su primera instalación NEWater en el año 2000. Ahora cuenta con cuatro plantas que han adquirido fama por producir el euente más puro del planeta. Menos del 5 por ciento de esta agua se utiliza para beber, y primero se diluye en embalses de la región. El resto se destina dest ina a uso industrial. Sin embargo, en caso de que se deteriorasen las relaciones con Malasia, Malasia, de donde procede el 40 por ciento del agua, Singapur podría aumentar aumentar el suministro de NEWater a los grifos de la ciudad.
La desventaja de omitir este paso supone obtener agua potable rica en sólidos disueltos que le coneren un sabor salado. Du Pisani prevé que hacia 2020 Windhoek incorpore un proceso de ósmosis inversa a pequeña escala para reducir la salinidad. Añade que los parámetros de calidad del agua pota ble están cambiando con rapidez en todo el mundo, incluso en Namibia, y apunta que el método de Windhoek ya no resulta el más apropiado. El volumen de sales, además de la gran cantidad de energía que requiere el proceso de ósmosis inversa, podría hacer la reutilización directa demasiado costosa para otras coco munidades. Irónicamente, se están desarrollando nuevos tratatratamientos para reducir la cantidad de salmuera y, en general, de los productos de desecho generados en el conjunto del proceso. La reutilización indirecta y la desalinización también emplean ósmosis inversa. Por tanto, la alternativa directa a menudo conconsume menos energía que otras opciones porque estas es tas requieren tuberías y estaciones de bombeo adicionales. Conforme la sequía ha empezado a afectar a Estados Unidos, varias localidades se han visto visto obligadas a afrontar un destino similar al de Windhoek. Big Spring, en Texas, ha visto cómo se reducían las precipitaciones año tras año. Cloudcroft, en Nuevo México, una pequeña comunidad montañera cuya población se duplica durante los nes de semana y los períodos vacacionales, vacacionales, traía agua desde distancias considerables. En 2013, ambas loca loca-lidades empezaron a regenerar sus euentes para complementar sus necesidades de agua potable. Ninguna de ellas cuenta con acuíferos o embalses adecuados para almacenar a largo plazo las aguas tratadas. En Cloudcroft, las aguas residuales depuradepura das se mezclan con agua extraída de pozos o manantiales y se almacenan temporalmente en un depósito antes de someterse a un nuevo tratamiento y distribuirse a los hogares. En Big
Puede que a algunas comunidades les preocupe el elevado coste de puricar las aguas residuales. Los estudios en San Diego indican que la reutilización indirecta en una instalación que procesara 50.000 metros cúbicos al día costaría alrededor de 1,6 dólares por metro cúbico de agua limpia producida, aproxiaproximadamente el mismo precio del agua que la ciudad importa ahora. Los estudios sobre plantas de procesamiento para uso directo que operan con depuración avanzada calculan un coscos te inferior a un dólar por metro cúbico. Los operarios de la planta de desalinización de Poseidon que se está construyendo cerca de Carlsbad, en California, estiman un coste de entre 1,5 y 1,7 1,7 dólares por metro cúbico, cúbico, aunque cálculos independientes indican que la desalinización en ese estado podría superar los 2,5 dólares. Con independencia del método de reutilización, si se diera luz verde a la planta de depuración avanzada, supondría un triunfo para San Diego porque crearía un suministro able de agua, se reducirían los vertidos al mar y se ahorrarían los miles de millones de dólares necesarios para modernizar las depuradepuradoras. Hasta entonces, el agua limpia (aunque no potabilizada) continuará uyendo por las tuberías moradas a la vera de las carreteras que conducen a las industrias. Las tuberías están claramente marcadas con etiquetas que advierten «No beber». La ciudad tiene la oportunidad de liderar en el mundo un cambio de opinión sobre cómo vemos —y utilizamos— las aguas residuales. «El agua es un recurso recuperable, no una fuente de residuos», declara Tchobanoglous. Una vez se comprenda este e ste concepto, los municipios actuarán como empresarios privados y procurarán recuperarla. Podría transcurrir una década hasta que California establezca leyes que permitan la reutilización directa y San Diego pueda enviar un producto de máxima calidad al grifo.
Spring,yellaagua residual limpia se diluye en un embalse de la región dilución se trata. Estos métodos eluden cualquier clasicación; algunos los denen como reutilización directa, y otros, como indirecta.
«Nos gustaría beber el aguapoder y que tomar la gente la probara», comenta Steirer, que está deseando por n un trago. trago . Artículo Artícul o publ publicado icado en Investigación y Ciencia , septiembre septiembre de 2014 2014
EL SABOR DEL ÉXITO San Diego no se halla todavía en una situación tan desesperada, lo que lleva a algunos expertos a declarar que la ciudad debería plantearse soluciones alternativas. Pese a defender el método, Peter Gleick, autoridad en hidrología y presidente del Instituto del Pacíco, piensa que aún faltan décadas para implantar la reutilización reutilizaci ón directa. «No existe una sensación de urgencia para usar agua regenerada», dice Gleick. Alega que California debería deb ería centrarse en la conservación del agua; no solo en las ciudades, sino, sobre todo, en las operaciones agrícolas, que consumen el 80 por ciento del suministro. No obstante, Baehrens cree que los habitantes de San Diego ya hacen un uso responsable del agua: «No nos quedamos en la ducha mucho tiempo y solo regamos las plantas en las horas más frescas de la mañana y de la tarde.» Parte del problema del ahorro del agua radica en que suele ser una práctica voluntaria y, y, por tanto, resulta difícil depender d de e
LA AUTORA Olive Hefernan es periodista científca especializada en
medioambiente. Doctora en ecología marina, fue jefa de redacción de Nature Climate Change.
PARA SABER MÁS
Direct potable reuse: A path forward. forward. George Tchobanoglous et al. WateReuse Research Foundation and WateReuse California, 2011.
reuse: e: Potential Potenti al for expanding expan ding the nation’s nat ion’s water supply sup ply through Water reus reuse of municipal wastewater. wastewater. National Research Council et al. National Academie s Press, 201 2.
Potable reuse: Developing a new source of water for San Diego. Diego. Marsi A. Steirer y Daniel le Thorse n en Journal-Am erican Water Works Assoc iation , vol. 105, n.o 9, págs. 64-69, septiembre de 2013.
ella para desarrollar una planicación.
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MÁS DE 140 PREMIOS NÓBEL han explicado sus hallazgos en
Investigación y Ciencia
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CONTAMINANTES COMO RECURSOS
DEPURACIÓN
NATURAL DE AGUAS RESIDUALES 88 TEMAS
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PLANTA DE TRAT TRATAMIENTO de aguas residuales basada en humedales construidos en la localidad francesa de Evieu. Estos sistemas han demostrado ser idóneos para la depuración del agua en zonas rurales y descentralizadas.
Los humedales construidos permiten tratar el agua de forma integrada con el entorno y con un coste energético ener gético nulo. Su aplicació aplicación n en los pa países íses en vías de desarrollo está permitiend permitiendoo abordar
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desde una nueva nueva perspectiva la esca escasez sez de saneamiento en el mundo Cristina Ávila, Ávila, Víctor Matamoros y Joan García C, 89
T toda la población. Sin embargo, según datos de 2015, el 10 por ciento de los habitantes del planeta sigue sin disponer de agua potable segura y cerca del 40 por ciento carece de infraestructura infraestructurass de saneamiento básicas. Se calcula que la escasez de estos servicios provoca la muerte de un millón y medio de niños al año, razón por la que, en 2010, las Naciones Unidas declararon el acceso al agua potable y el saneamiento derechos humanos fundamentales.
L
descen A pesar pes ar de los avances logrados durante los últimos años años,, idóneos para pequeños núcleos de población y áreas descenla falta de saneamiento afecta hoy a unos 2500 millones de tralizadas. Además, dado que se basan en el conocimiento del personas en todo el mundo. Este problema recae principalmen- medio natural, son especialmente adecuados para los países en depente sobre los entornos rurales, donde viven el 70 por ciento de vías de desarrollo, puesto que no generan una excesiva depenquienes carecen de saneamiento y el 90 por ciento de quienes dencia tecnológica. El mantenimiento de los humedales construidos es sencipractican la defecación al aire libre, un hábito que comporta llo, económico y presenta varios benecios ambientales. Estos graves riesgos de salud pública. Sin embargo, el modelo de tratamiento de aguas empleado sistemas gozan de un consumo energético nulo (se bastan con la en la mayor parte del mundo difícilmente puede implantarse en la luz del sol), generan pocos lodos residuales y no requieren la
áreasen rurales o ensistemas países ende vías de desarrollo. Dicho modelo se basa extensos captación que redirigen las aguas residuales hacia una planta centralizada, lo que suele requerir procesos de alta complejidad, un elevado coste económico y el consumo de grandes cantidades de energía. De hecho, el sector de la depuración ocupa a algunas de las mayores empresas del mundo y mueve abultadas cifras. Los operadores europeos de aguas residuales urbanas gestionan más de 2,2 millones de kilókilómetros de conducciones de alcantarillado y cerca de 70.000 plan plan-tas depuradoras. Y se estima que, en EE.UU., el tratamiento del agua consume hasta un 3 por ciento de la energía eléctrica producida en el país. Es cierto que, en los grandes núcleos urbanos de los paípaíses industrializados, las elevadas exigencias de depuración, el escaso espacio disponible y el vasto caudal de agua que debe tratarse hacen insustituibles los sistemas al uso. A pequeña
adición de reactivos Además, porla su condición de infraestructura verde,químicos. proveen hábitats para vida salvaje, con las consiguientes ventajas en términos de biodiversidad y restauración de zonas degradadas. Estos sistemas son resilientes a grandes uctuaciones en la calidad y la cantidad del agua, así como a las variaciones de la temperatura ambiental. Y aunque se trata de una técnica relativamente reciente en comparación con otras más extendidas, como los fangos activados, han dedemostrado una gran eciencia en la eliminación de un amplio espectro de contaminantes, incluidos algunos que se resisten al tratamiento ordinario.
escala, sin embargo, resulta imprescindible imprescindible un cambio de momodelo. Es necesario desarrollar técnicas que puedan adaptarse al entorno natural, social y económico de cada región; que tengan unos costes de implantación y operación mucho menores, y que se caractericen por un mantenimiento simple y un enfoque descentralizado, con un tratamiento del agua en el lugar de origen. Una oportunidad excelente para propiciar dicha transición la ofrecen los humedales construidos. Estos sistemas remedan los humedales naturales, pero su diseño y modo de operación se escogen para potenciar los procesos p rocesos biológicos y sicoquímicos que intervienen en la depuración del agua. Pueden construirse con materiales y mano de obra locales, por lo que resultan
primario, consistente en la sedimentación de los sólidos que aún persisten; y tratamiento secundario, o biológico, en el que los los microorganismos descomponen y eliminan la materia orgánica disuelta. La depuración tradicional genera en mayor o menor medida fangos, que, a su vez, deben ser tratados para su aconacondicionamiento y destino nal, lo que conlleva un coste elevado. Si se desea conseguir un agua depurada de gran calidad, puede emplearse también un tratamiento terciario, destinado sobre todo a reducir la carga de microorganismos patógenos. Ello permite reutilizar el agua para determinados nes urbanos, agrícolas e industriales. Los humedales construidos pueden emplearse como método de tratamiento secundario o terciario. Resultan aptos para
ADAPTADOS ADAPT ADOS AL ENTORNO
La técnica usada actualmente en la mayor parte del mundo para depurar aguas residuales incluye tres fases: pretratamiento, donde se separan los sólidos de gran tamaño; tratamiento
EN SÍNTESIS
La depuración tradicional del agua requiere extensos sistemas de captación que redirigen las aguas residuales a una planta centralizada. Dicha técnica resulta poco apropiada para su implantación en zonas rurales y países pobres.
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Un método alternativo lo ofrecen los humedales Los humedales construidos permiten tratar el agua construidos. Estos sistemas imitan a los humeda- de forma no centralizada y adaptada al entorno. les naturales, pero su estructura y vegetación se es- Funcionan especialmente bien en climas tropicales ha n mos trad o una gran ec ecienci ienci a en la elimina e limina cogen para potenciar los procesos que intervienen y han ción de contaminantes emergentes. en la depuración del agua.
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ASÍ FUNCIONA
Otra forma de tratar el agua Los humedales construidos permiten depurar el agua de forma integrada con el medio natural. Su vegetación y estructura se eligen de manera que la interacción entre el agua, la arena o grava y los microorganismos potencien los procesos físicos, químicos y biológicos que intervienen en la eliminación de patógenos y contaminantes. Estos sistemas resultan aptos para el tratamiento secundario y terciario de las aguas residuales (arriba). En función de su estructura y funcionamiento, pueden clasicarse en dos grandes tipos (abajo): de ujo supercial y de ujo subsupercial.
Agua residual
Pretratamiento (desbaste, desarenado, desengrasado...)
Tratamiento primario (decantador, tanque Imhoff, fosa séptica...)
Tratamiento secundario (humedal construido)
La depuración de aguas residuales incluye tres fases principales. Durante el pretratamiento se separan los sólidos de gran tamaño. Después, un tratamiento primario se encarga de la sedimentación de los sólidos que aún persisten. Por último, el tratamiento secundario, o biológico, elimina los microorganismos microorganismos y la materia orgánica disuelta. En ocasiones se emplea un tratamiento terciario ( no calidad no mostrado) para anar aún más la calidad del agua, lo que permite reutilizarla para determinados nes urbanos, agrícolas o industriales.
Agua residual
Humedales de flujo superficial Suelo o grava Agua depurada Masa de agua
Flujo de agua
Estos humedales se caracterizan por tener el agua expuesta a la atmósfera. El líquido circula a través de los tallos y las hojas de las plantas, cuya biopelícula se encarga de la eliminación de contaminantes. Suelen emplearse para el tratamiento terciario. La existencia de una lámina de agua favorece su uso en proyectos de restauración ambiental.
Agua residual
Grava fina Grava gruesa Agua depurada
Humedales de flujo subsuperficial
En estos sistemas el agua circula bajo tierra y en contac to con las raíce raícess y los rizomas de de las plantas, donde crece la biopelícula responsable de la depuración. El medio granular favorece la eliminación de contaminantes, por lo que se prestan también al tratamiento secundario. Sin embargo, la ausencia de agua expuesta los hace menos aptos para proyectos de restauración ambiental. A su vez, pueden ser se r de dos tipos: de ujo ujo vertica verticall ( abajo abajo) u horizontal (derecha).
Flujo de agua FLUJO HORIZONTAL: El agua circula paralela al suelo. Estos humedales se caracterizan por funcionar permanentemente inundados.
Tubería Tubería de distribución Agua
S E R O T U A S O L N Ú G E S , A I C N E I C Y N Ó I C A G I T S E V N I
residual
Agua depurada
Flujo de agua Arena
Grava fina
Grava gruesa
Tubería Tubería de drenaje
FLUJO VERTICAL: El agua uye de arriba abajo y lo hace a pul sos, lo que requiere el uso de sifones de alimentación. Al no estar siempre inundados, estos humedales presentan característicaracterísti cas aeróbicas y, con ello, una mayor capacidad de tratamiento.
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depurar aguas de diferente origen, desde domésticas hasta inindustriales, de minería o de escorrentía supercial. Por regla general, constan de lagunas o canales poco profundos (de menos de un metro) en los que se hace crecer vegetación propia de zonas húmedas. Entre otras plantas, suelen emplearse el carrizo ( Phragmites Phragmites australis), la espadaña (Typha latifolia) y el lirio amarillo ( Iris Iris pseudacorus).
raíces y rizomas de las plantas. La lámina lá mina de agua suele enconencon- trarse a una profundidad de entre 0,3 y 0,9 metros y, en este caso, la biopelícula responsable de la eliminación de contacontaminantes crece adherida al medio granular, las raíces y los rizomas. Comparados con los de ujo libre, los humedales de ujo subsupercial admiten una mayor carga de contamicontaminantes, por lo que son aptos para el tratamiento secundario.
La descontaminación en los humedales construidos tiene Presentan también un menor riesgo de contacto entre el agua deseados , lugar mediante la interacción entre el agua, el medio granular y las personas, así como de aparición de insectos no deseados, (grava o arena), los microorganismos, la vegetación e incluso como los mosquitos. Sin embargo, la falta de una lámina de la fauna. Los procesos sicoquímicos y microbiológicos impliimpli- agua accesible hace que resulten menos útiles en proyectos cados degradan la materia orgánica y los nutrientes, pudienpudien- de restauración ambiental. Los humedales subsuperciales pueden ser, a su vez, de u u-do llegar a eliminar también los microorganismos patógenos. Además de los procesos proceso s microbiol microbiológicos, ógicos, en la supres supresión ión de jo horizontal o vertical. Los primeros se caracterizan por una contaminantes intervienen la transformación química, la volavola- circulación del agua paralela al suelo y por funcionar permatilización, la sedimentación, la sorción (adsorción o absorción) abs orción) nentemente inundados. En los segundos, el agua corre de arriba y la l a fotodegra f otodegradación. dación. Qué proceso procesoss preval prevalecen ecen en cada caso abajo y lo hace a pulsos, de modo que el medio granular por lo general no se encuentra anegado. Ello requiere el uso de sifodepende, en gran medida, del diseño del humedal. En líneas generales, los humedales construidos pueden clacla- nes de alimentación y de una red de tuberías que distribuyan el sicarse en dos grandes categorías: los de ujo supercial, o agua de forma homogénea sobre la supercie del humedal. Dado libre, en los que la mayor parte del tratamiento tiene lugar en que no se hallan saturados de forma permanente, los humedales ae róbicos que los horizontales, una masa de agua; y los de ujo subsupercial, en los que la de ujo vertical son mucho más aeróbicos depuración acontece principalmente en el terreno. En los pri- lo que aumenta su capacidad de tratamiento; es decir, necesitan meros, el agua queda expuesta a la atmósfera y circula a través una supercie menor para degradar una determinada carga de los tallos y las hojas de las plantas, las cuales se encuentran de contaminantes. Esto se debe a la mayor transferencia de enraizadas en el fondo. Se trata de lagunas someras, con una oxígeno a la biopelícula vegetal, lo que favorece la eliminación profundidad de entre 0,3 y 0,5 metros, en las que la eliminación de sustancias. de contaminantes depende de manera clave de la biopelícula IMPLANTACIÓN Y DESARROLLO (el conjunto de microorganismos que crecen adheridos a los tallos y las hojas sumergidas). Este tipo de humedales suelen Los primeros experimentos de tratamiento de aguas con humeemplearse para el tratamiento terciario; es decir, para mejorar dales construidos se llevaron a cabo en el Instituto Max Planck, la calidad del agua que ya ha sido procesada en una planta en Alemania, en los años cincuenta del siglo pasado. Durante la década siguiente la técnica se expandió por Centroeuropa y, a depuradora tradicional. En los sistemas de ujo subsupercial, el agua circula ba- ba- partir de los años ochenta, los diseños alemanes se introdujeron introdujeron jo tierra, a través de un medio granular y en contacto con las las en Dinamarca, donde en 1987 ya se habían construido cerca de
HUMEDAL de ujo subsupercial vertical situado en el municipio
de Challex, en Francia. Presta servicio a unos 2000 habitantes.
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AVANCES TÉCNICOS
Humedales híbridos La combinación de distintos tipos de humedales permite sumar las ventajas de cada método. Países como Austria, Irlanda o Eslove nia ya han implantado sistemas híbridos de humedales verticales seguidos de horizontales. Una de las combinaciones que ha demostrado ser más robusta para el tratamiento del agua en poblaciones pequeñas es la desarrollada por el Grupo de Ingeniería Ambiental y Microbiología de la Universidad Uni versidad Politécnica de C ataluña y el Ce Centro ntro de las Nuevas Tecnologías del Agua de S evilla. A continuació continuación n se ilustran los elementos principales de una planta piloto que ha sido estudiada por los autores.
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1 Agua residual 2 Tratamiento primario 3 Humedal subsupercial vertical – Degradación de materia orgánica – Sorción – Nitricación
A I C N E
4
4 Humedal subsupercial horizontal – Degradación de materia orgánica – Sorción – Desnitricación
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6 Armario de control 7 Agua depurada
5 Humedal de ujo libre – Eliminación de microorganismos patógenos – Fotooxidación
80 humedales de ujo subsupercial horizontal para tratar las alimentadas de manera intermitente. De esta manera se forma en la supercie un depósito de lodo que se mineraliza durante los aguas de pequeños municipios. Aunque a nales de los ochenta numerosos países europeos períodos de reposo. Las plantas ejercen un papel clave en estos habían incluido la técnica en sus programas de depuración de humedales, ya que su crecimiento y el movimiento de los tallos aguas residuales, no fue hasta la década siguiente cuando los causado por el viento rompe la capa de lodo, lo que permite que humedales construidos se convirtieron en un método preferente se airee y se mineralice por vía aeróbica. Uno de los desarrollos más recientes consiste en combinar para tratar el agua en pequeñas comunidades y para otras aplicaciones descentralizadas. Hoy existen miles de ellos en todo el distintos tipos de humedales para aglutinar las ventajas de cada mundo, lo que incluye países como el Reino Unido (donde ya método. Aunque existen varias posibilidades, la más usada hasta se cuentan más de mil humedales), Austria, Bélgica, Polonia, ahora consiste en disponer humedales verticales seguidos de p aíses como Suecia, la República Checa, Francia o Estados Unidos. DuranDuran- horizontales, una técnica que ha sido empleada en países recite los últimos 15 años, también los países europeos del arco Austria, Irlanda o Eslovenia. Los sistemas híbridos están reciEuropa debi debido do a la Dir Directiva ectiva Marco del mediterráneo (España, Italia, Grecia, Eslovenia y Turquía) han biendo gran atención en Europa Agua de la UE, la cual establece requisitos muy estrictos sobre instalado un gran número de humedales construidos. En un principio se usaron sobre todo humedales de d e ujo sub sub-- la calidad del agua. Un sistema híbrido que ha demostrado ser muy robusto supercial horizontal. Se pensaba que las plantas transferirían
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R O P O D A C I F I D O M , S E R O T U A S O L E D A Í S E T R O C
para el tratamiento del agua en poblaciones pequeñas es la el oxígeno necesario a las partes subterráneas para que la bio película de las raíces y los rizomas degradase los contaminantes combinación en serie de un humedal de ujo subsupercial por vía aeróbica. Sin embargo, la experiencia demostró que la vertical, seguido de uno horizontal y de otro de ujo libre. Esta vegetación desempeñaba un papel muy limitado en el proceso y conguración ha sido diseñada, construida y explotada por el que,aire poral suagua condición de sistemas saturados, el paso del oxígeno del resultaba muy insuciente. Dichas limitaciones motivaron el desarrollo de humedales de ujo vertical. Su diseño y modo de d e operación (alimentación interintermitente y medio granular no saturado) les conere características completamente aeróbicas, lo que permite tratar mayores cargas de contaminantes en un espacio menor. En Franci Franciaa se emplea una variante en la q que ue el agua residual residual cruda se dirige directamente hacia módulos de humedales divididos en celdas, las cuales son
GrupoPolitécnica de Ingeniería Ambientalalyque Microbiología de la Univer sidad de Cataluña, pertenecemos dosUniverde losautores (Ávila y García), y el Centro de las Nuevas Tecnologías del Agua de Sevilla. El estudio de dicha conguración, tanto a escala experimenexperimental como real y durante largos períodos de tiempo, ha demosdemos trado que se trata de un sistema con una eciencia muy elevada en la eliminación de contaminantes, incluso con elevadas carcargas orgánicas e hidráulicas. En una primera fase, el humedal
C, 93
100
) % ( n ó i c a n i m i l e e d a i c n e i c fi E
90
Depósito de agua tratada
Humedal subsuperficial vertical
80
Humedal de flujo libre
Tratamiento primario
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Humedal subsuperficial horizon horizontal tal
60 50 40
ELIMINACIÓN DE CONTAMINANTES: Los humedales construidos
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han demostrado una elevada eciencia en la eliminación de algunas
20 10 0
l o o á n ) d a ) n o ) l A a c o l e m ) ) f o o s c o a i i n a a a i l n o e r o o o o o r i t i e n c e c r r f c i i f e r p t p t o o s ó m o ) o a t o o s c é s T o a n l i T u a c a B r i é b m i c I n s t a l i s a g D a m a g o t P r a f n ( m p l á ( ( a ( a n i n fl i n fl i i t t e n n d ( a ( a
sustancias que se resisten a las técnicas habituales de tratamiento. Entre ellas destacan los contaminantes emergentes: sustancias como fármacos, plaguicidas y hormonas que, aunque se han encontrado en concentraciones bajas en el medio acuático, son objeto de investigación por sus posibles efectos a largo plazo. Esta gráca muestra muestr a las eciencias de eliminación de varios contamina contaminantes ntes en la
planta híbrida de humedales del Centro de las Nuevas Tecnologías Tecnologías del Agua de Sevilla.
vertical asume la mayor carga de sólidos y materia orgánica y y de crecimiento [véase «Riesgos del bisfenol A» A»,, por Heather Heather nitrica el amonio. Después, en el humedal horizontal tienen Patisaul; I C, abril de 2010]. 2010]. lugar varios procesos anaeróbicos y de desnitricación; es decir, Las concentraciones de contaminantes emergentes en el medio la conversión de nitratos y nitritos en nitrógeno molecular, que acuático son a menudo bajas, de algunas partes por billón o por se libera a la atmósfera. Por último, el humedal de ujo libre mil millones (nanogramos o microgramos por litro), por lo que funciona como tratamiento terciario, destinado a anar la cali cali-- pueden parecer inocuas para la salud humana. Sin embargo, por el efec tos de una dad del agua. Los mecanismos principales en esta etapa son los momento no hay estudios que hayan evaluado los efectos analide fotodegradación, los cuales reducen la carga microbiológica exposición crónica a dichas concentraciones, y los que han analipatógena y permiten la fotooxidación de algunos compuestos zado una exposición aguda han observado consecuencias adversas persistentes. Gracias a ello, el agua resultante puede reutilizarse sobre los ecosistemas acuáticos; entre ellas, una disminución de la biodiversidad rsidad en ríos, así como la ffeminizac eminización ión o ccambio ambio de ratio ratio con nes urbanos, agrícolas, industriales, recreativos y ambienambien- biodive tales; entre ellos, el riego de cultivos, parques y zonas verdes, de sexo en peces y moluscos, asociada a euentes contaminados el baldeo de calles, la recarga de acuíferos o la restauración de con hormonas y otras sustancias endocrinas. Debido a que el concepto tradicional de saneamiento no áreas degradadas. contempla esos contaminantes, las estaciones depuradoras al DESCONTAMINACIÓN EFICIENTE uso no han sido diseñadas para eliminarlos. Como consecuencia, desd e las que pueden En los últimos años, varios estudios han observado que los son vertidos de forma continuada en aguas desde humedales construidos presentan, además, una elevada caca- ejercer efectos aún desconocidos sobre los ecosistemas. Por esta pacidad para eliminar algunos contaminantes que suelen so- razón, hoy en día se están investigando múltiples métodos de brevivir a las técnicas tradicionale tradicionalessemergentes», de tratamientoestos de agua aguas. Conocidos como «contaminantes coms.compuestos incluyen una amplia variedad de sustancias, como fármacos, productos de cuidado personal, plaguicidas, hormohormonas, aditivos industriales y sus productos de transformación. La ubicuidad de estos contaminantes ha generado una gran preocupación tanto en la sociedad como entre la comunidad cientíca debido a sus posibles efectos sobre los ecosistemas y la salud pública. De hecho, numerosos estudio estudioss rrealizad ealizados os en todo el mundo han hallado trazas de estos compuestos en acuíferos y en el agua potable.
tratamiento terciario dellaagua; en su mayoría, procesos avanzaavanza dos de oxidación, como ozonización o la irradiación con luzultravioleta. Sin embargo, aunque han demostrado mejorar la eliminación de dichos contaminantes, estas técnicas adolecen a menudo de un coste demasiado elevado y de una alta demanda energética.. Además, los productos de transformación energética transformación generados pueden resultar, en algunos casos, igual o incluso más persistenpersistentes o tóxicos que el compuesto del que proceden. Aunque la investigación investigación en este campo se encuentra aún en un estado embrionario, los contaminantes emergentes son hoy objeto de un gran interés cientíco, sobre todo en lo referente
R E T A W E T S A W R 5 O 1 F 0 2 M E E D T S O Y I S L J D U , N 6 A 1 L 1 – T 8 E 0 1 W . D S E G T Á C P , U 0 R 8 T . S L N O O V C , D G
Varios Varios trabajos han mo mostrado strado ya algunos algunos efectos alar alarmantes. mantes. Por ejemplo, la disminución del 90 por ciento que desde los años noventa ha experimentado la población de buitres en la India, Pakistán y Nepal se ha relacionado con el uso de diclofenaco, un fármaco antiinamatorio antiinamatorio administrado al ganado de esos países
a su ecotoxicología, sus mecanismos de degradación y los mémétodos para eliminarlos. En este contexto, numerosos estudios han demostrado que, en comparación con los sistemas de tratratamiento habituales e incluso otros más avanzados, los humehumedales construidos ofrecen una alta eciencia en su eliminación.
y que, presumiblemente, causa fallo renal en dichas aves [véase Estos sistemas son capaces de suprimir en alto grado varias «Humanos y carroñeros: una larga historia de encuentros y des- sustancias que se resisten a las técnicas tradicionales, como el encuentros»,, por J. A. Sánchez encuentros» Sánchez Zapata, M. Monl Monleón eón y Z. Morales Morales diclofenaco, al tiempo que reducen la estrogenicidad y otros Reyes; I C, diciembre de 2015]. 2015]. El bisfenol efectos tóxicos del agua contaminada. Esta eciencia se debe, sicoquímica y microbiolómicrobioló A, un monómero monómero empleado en la fabricación de plásticos duro duross por un lado, a la gran complejidad sicoquímica y resinas res inas epoxi, ha sido s ido p prohibido rohibido hace poco en países pa íses como gica de los humedales, caracterizados por una gran diversidad Canadá, Francia, y EE.UU., especialmente en productos destidesti- bacteriana y por numerosas reacciones de degradación, y, por nados a mujeres embarazadas y niños, debido a sus conocidos otro, al elevado tiempo que el agua permanece en contacto con efectos de alteración endocrina durante las fases reproductiva el sistema de ltrado.
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pación de la comunidad y de las autoridades locales en todas EL RETO DEL SANEAMIENTO EN EL MUNDO ope Aunque casi todos los p países aíses desarrollados desarrollados han han llogrado ogrado el acceso las fases del proyecto, desde su diseño hasta su gestión. La opeuniversal al saneamiento, la cobertura de este servicio varía ración y mantenimiento de un humedal construido no necesita ampliamente en los países países en vías de desarrollo. De los 25 2500 00 mi mi-- servicios técnicos altamente cualicados, sino que basta con que llones de personas que hoy en día no disponen de él, la gran un miembro de la comunidad reciba la instrucción adecuada asiste ncia puntual de exper expertos. tos. El éxito mayoría vive en tres regiones: el África subsahariana, el sur y el y, llegado el caso, la asistencia este de Asia. Sin embargo, de todas las actividades destinadas al de la técnica depende también de la posibilidad de contar con desarrollo de dichas zonas, el tratamiento de aguas residuales materiales y vegetación locales, lo que requiere tener en cuenta las características del lugar y las necesidades concretas de cada suele ser considerada una de las menos prioritarias. Mientras que en los países industrializado industrializadoss la mayor preocu- proyecto. Si bien la necesidad de un mayor número de infraespación consiste en controlar la descarga de microcontaminantes tructuras de saneamiento está clara, no existe una solución de (metales pesados, fármacos, productos de cuidado personal, saneamiento única. La aceptación de esta técnica en los países en desarrollo etcétera), en los países en desarrollo se persigue reducir el núnúmero de patógenos a niveles que frenen de manera sustancial depende también de la posibilidad de obtener algún ingreso ve- la transmisión de enfermedades. Ese objetivo debe conseguirse derivado. En este sentido, el cultivo de ores ornamentales o ve- con sistemas de depuración sostenibles, económicos y fáciles de getación de forraje, la combinación con sistemas de lagunaje que operar. Los humedales articiales se adaptan particularmente permitan la acuicultura o la creación de áreas recreativas puede bien a estas necesidades, ya que la mayoría de los materiales servir para lograr un benecio económico, al mismo tiempo que necesarios para para su construcción se encuent encuentran ran disponibles in si- se reutiliza el agua residual y se cierra así el ciclo de nutrientes. En cualquier caso, la educación y la difusión de la inforinfor tu y la comunidad local puede ser entrenada para su s u operación hu y mantenimiento ma ntenimiento.. Estos Es tos sistema sistemass p permiten, ermiten, además, obtener mación resultarán clave para fomentar la construcción de hualgunos benecios comoylalaproducción de biomasa, la conservación deadicionales, la biodiversidad reutilización del agua para acuicultura, agricultura o nes recreativos. A pesar de su enorme potencial, la im implantación plantación de humeda humeda-les en los países en desarrollo ha sido mucho más lenta que en las naciones industrializadas, debido, en gran parte, a una falta de conocimiento y experiencia por parte de la población local. Además, los programas programas de ayuda tienden a favorece favorecerr tecnologí tecnologías as que ofrezcan una salida comercial para los nanciadores. Por último, aunque los asesores de los países desarrollados suelen conocer bien las técnicas más apropiadas para sus respectivas naciones, a menudo fallan a la hora de trasladarlas a las realireali dades y culturas de los países pobres, por lo que acaban propoproponiendo diseños «del norte» en ambientes tropicales. No obstante, durante la última década los humedales consconstruidos han ganado popularidad en numerosas naciones de renta media y baja. Hoy podemos encontrar múltiples múltiples ejemplos en varios países de África (Marruecos, Egipto, Tanzania, Kenia, Uganda), Asia (India, Tailandia, China, Taiwán, Nepal, Pakistán, Filipinas, Vietnam), Latinoamérica (Colombia, México, Brasil, Chile, Nicaragua, El Salvador, Costa Rica, Uruguay, Perú, ArgenArgentina) y el este de Europa (Hungría, Eslovaquia, Bulgaria, Bosnia y Serbia, entre otros). Dichas insta instalaciones laciones abarcan abarca n todo tipo de tamaños, desde aquellas de uso unifamiliar hasta otras que abastecen a miles de personas, así como una gran diversidad de
medales articiales otros sistemas naturales en las regiones más necesitadas. En ylos últimos años se han producido avances alentadores en este sentido, como la creciente nanciación nanciación de la Comisión Europea a proyectos relacionados con la implantación de técnicas de bajo coste para los países en desarrollo. Entre ellos cabe destacar el proyecto WaterBiotech WaterBiotech para la instalación de humedales construidos en varios países de África y otros cinco proyectos de cooperación con India para el tratamiento del agua residual urbana. Artículo public publicado ado en Investigación y Ciencia , febrero febrero d dee 2018 2018
LOS AUTORES
Cristina Ávila es investigadora del Centro Tecnológico Aimen. Participó en un proyecto europeo de colaboración con India para abordar el tratamiento del agua residual en pequeñas poblaciones mediante técnicas naturales de bajo coste. Víctor Mat amoros investiga en el Instituto de Diagnóstico Ambiental y Estudios del Agua del CSIC, en Barcelona. Su trabajo se centra en técnicas de torremediación para disminuir la presencia de contaminantes emergentes en el
medio acuático. Joan García lidera el Grupo de Ingeniería Ambiental y Microbiología de la UPC. Es experto en sistemas naturales de tratamiento de aguas residuales. PARA SABER MÁS
Treatment Wetlands (2. a edición). R. H. Kadlec y S . D. Wallace. CRC Press,
I N R I B R E Y E H N I E L G N A E C L S - A L I L C U G F O A L O N I C E L A N E V . O L A M E T E R T A N L I A V N I Á M A A N I T T S N I O R C C , C » I E N S A U G E R R O D G N N I A G T R N E E M M E T « A : E E R D T
usos. Entre ellos cabe destacar el tratamiento de aguas urbanas y de escorrentía, el drenaje de minas, los lixiviados lixiviados de vertedevertederos y la depuración de euentes de hospital, residuos agrícolas y aguas procedentes de varias industrias (textil, de curtiduría, lechera, azucarera, chocolatera, etcétera). En general, los humedales articiales instalados en países en desarrollo han demostrado una buena eciencia en la depuradepura ción del agua y en la eliminación de contaminantes. Ese buen rendimiento se debe a que la mayoría de ellos se encuentra en zonas tropicales y subtropicales, donde estos sistemas funciofuncionan particularmente bien debido a la mayor actividad biológica que induce un clima cálido. Por otro lado, los ejemplos fallidos pueden atribuirse a menudo a una falta de d e conocimiento de la técnica por parte de la población local. La experiencia demuestra que, para el buen funcionamiento de estos sistemas, resulta imprescindible contar con la participartici-
Boca Raton, Florida, 2009. Integrated treatment of combined sewer wastewater and stormwater in a hybrid constructed wetland system in southern Spain and its further reuse. C. Ávila et al., en Ecological Engineering, vol. 50, págs. 13-20, 2013. Attenuation on of emerging emergin g contaminants contamin ants in a hybrid hybri d constructed construc ted wetland Attenuati system under diferent hydraulic loading rates and their associated toxicological efects in wastewater. C. Ávila et al. en Science of the Total Environment , págs. 470-471 y 1272-1280, 2014.
Progress drinking water: and MDG assessment. Informeon desanitation Unicef y laand Organización MundialUpdate de la Salud, 2015. assessment. Disponible en www.unicef.org/repo rts/progress-sanit gress-sanitation-an ation-and-drinkin d-drinking-water g-water www.unic ef.org/reports/pro EN NUESTRO ARCHIVO
Reutilización de aguas residuales. Olive Hefernan, en este mismo número. Aprovechami Aprovechamiento ento de aguas residuales resid uales en España. España. Joan García en IyC , septiembre de 2014. Gestión desinformada. Blanca Jiménez Cisneros en IyC , marzo de 2014. global. Michael E. Webber en IyC , febrero de 2015. Un rompecabezas global.
C, 95
Monograías sobre los retos actuales de la ciencia
