Suelos contaminados por insecticidas organofosforados
En esta entrada se pretende informar sobre los insecticidas organofosforados, la contaminación de suelos por estos compuestos y sus consecuencias para la salud y con qué métodos se pueden eliminar del suelo.
¿Qué son los insecticidas organofosforados?
Se denominan insecticidas organofosforados (IOP, del inglés organophosphate) aquellas
sustancias orgánicas derivadas de la molécula del ácido fosfórico. Forman parte
de los insecticidas “de contacto” al absorberse por intermedio de los lípidos
del caparazón de los insectos.
Estructura química del grupo organofosfato
Como explica el abstract de este artículo científico, los organofosforados son uno de los principales componentes de herbicidas, pesticidas, insecticidas y gases nerviosos. Compuestos como el azinfós metilo, clorpirifós, diazinón, fonofós y disulfotón son pesticidas organofosforados (PO) bien conocidos que poseen una amplia variedad de aplicaciones en la agricultura, horticultura, control de plagas, fabricación de plásticos, retardantes de llama y tareas relacionadas con el hogar. Los PO son las formas estéricas del ácido fosfórico, que se considera generalmente seguro para la agricultura por su relativamente rápida velocidad de degradación. Una exposición aguda o crónica a los PO puede producir diversos niveles de toxicidad en humanos, animales, plantas e insectos; se sabe que inhiben la actividad de la acetilcolinesterasa no solo en insectos sino también en organismos acuáticos y terrestres, lo que lleva a problemas respiratorios, reproductivos, nerviosos, hepáticos y renales.
Los PO alteran el mecanismo de promoción de crecimiento al inhibir varias enzimas, la difusión transcutánea y la permeabilidad, esenciales para el crecimiento de las plantas. El uso constante de los PO reduce tanto la comunidad microbiana como la fertilidad del suelo. Debido a las preocupaciones medioambientales asociadas al cúmulo de los PO en productos alimenticios y suministros de agua, existe una necesidad urgente de desarrollar métodos rápidos, confiables y económicos capaces de ser aplicados in situ. Se revisan en el artículo diferentes clases de PO, sus problemas medioambientales, técnicas analíticas para su estimación y estrategias ecológicas de biodegradación para conseguir un remedio eficiente.
Paquete de clorpirifós, un potente pesticida organofosforado
Como se comenta en otro artículo científico, los conocimientos acerca
de la química del fósforo
se remontan a comienzos del siglo XIX, pero las investigaciones
que describieron por primera vez los efectos nocivos de los IOP sobre los seres
vivos datan de 1932 siendo el alemán Schrader uno de los científicos que más
información ha aportado al respecto.
Ampliamente extendidos en la actualidad, su uso más
relevante, aunque no exclusivo, es en la agricultura como insecticidas. Los
compuestos con acción anticolinesterásica se han utilizado clásicamente en
medicina para el tratamiento del íleo paralítico y atonía vesical, enfermedades
neurológicas degenerativas, miastenia gravis, parálisis motriz postanestésica,
glaucoma, y más recientemente, para tratar la retinitis por citomegalovirus y
algunos tumores. A pesar de estar prohibidos como armamento químico a nivel
mundial (gases nerviosos: sarín, tabún), todavía son utilizados en algunos
países como armas de guerra química o terrorista; es el “armamento de los
países pobres” de potencial mortífero muy elevado y bajo precio.
Fumigadores en la India empleando organofosforados
Pueden emplearse como aditivos en diferentes industrias: petróleo, disolventes,
colorantes, barnices, cuero artificial, etc. En el ámbito doméstico constituyen
la formulación de insecticidas habituales. Por último, debido al manejo
incorrecto por parte de determinadas empresas fumigadoras, los IOP están siendo
utilizados en la desinfectación y desinsectación de áreas y edificios públicos
sin realizar las medidas preventivas necesarias, hecho que conduce
a numerosas bajas laborales e incluso casos de invalidez parcial y total de
empleados y personal relacionado con dichos centros (hospitales, piscinas,
etc.). La mayoría de las ocasiones, los pacientes desconocen que han estado en
contacto con una zona fumigada y no pueden atribuir su cuadro clínico a una
posible intoxicación. Por este motivo serán correctamente diagnosticados ni
tratados.
Estos problemas se han reportado a escala mundial en países como México o Bolivia, donde incluso algunos insecticidas de este tipo prohibidos han vuelto a ver la luz, ocasionando severos perjuicios al suelo y conducciones de agua adyacentes a las cosechas. También en la India hubo una situación alarmante con estos insecticidas que provocó la muerte de varios niños por la ingesta de alimentos contaminados. En Europa, la Comisión Europea planea prohibir a partir de enero de 2020 el clorpirifós, un IOP tan eficaz como peligroso para la salud por sus graves daños en el desarrollo infantil (entre otros) y que, sin embargo, se trata del principio químico más empleado en España para combatir las plagas de insectos en las cosechas.
Aviso a la entrada de un cultivo por presencia de pesticidas
La exposición a IOP puede tener lugar en el ámbito
doméstico, e incluso bélico, pero la mayor parte de los casos incidentes
continúa observándose en el medio laboral. Los factores
de riesgo laboral
pueden favorecer el incremento de enfermedades
prevalentes, crónicas, de etiología multifactorial y largo periodo de latencia,
no sólo en el trabajador sino en la población general. Por lo tanto, la mejor
arma para combatir la patología derivada de la intoxicación por IOP la
constituyen las medidas preventivas.
¿Cómo se pueden eliminar?
Se conocen tres técnicas diferentes de recuperación del
suelo: técnicas de contención, técnicas de confinamiento y técnicas de
descontaminación. Sin embargo, sólo las dos últimas son aptas para recuperar el
suelo tras la contaminación de los insecticidas.
La técnica de confinamiento, también llamada de
estabilización o solidificación, consiste en reducir la movilidad de los
contaminantes a través de procesos físicos y químicos. Esta técnica presenta
limitaciones para tratar los insecticidas, exceptuando la solidificación con
asfaltos y la vitrificación. La vitrificación es una técnica de estabilización
térmica que se basa en calentar el suelo contaminado a alta temperatura para
conseguir su fusión y transformación en un material vítreo estable, reduciendo
así la contaminación y la destrucción de los contaminantes orgánicos por
reacción de oxidación y pirólisis. Vitrificación
ex situ, tratamiento que requiere la excavación previa del suelo, el
calentamiento se realiza a través de una corriente eléctrica mientras que, para
tratamientos in situ el calentamiento se consigue a través de
electrodos.
Tratamiento de vitrificación in situ
Por otro lado, en el tratamiento de solidificación por
asfalto, las sustancias bituminosas son inyectadas in situ en el suelo
contaminado a través de pozos encapsulando físicamente a los contaminantes en
una matriz estable impermeable de agua.
Tratamiento de solidificación por asfalto
A continuación, se comentará la única técnica de
descontaminación apta para insecticidas; el lavado. El tratamiento de lavado es
generalmente ex situ en el que el suelo excavado es previamente separado
físicamente por tamizado, densidad o gravedad para eliminar las partículas de
grava más gruesas, con poca capacidad de adsorción, de la fracción fina y seguidamente
lavado con extractantes químicos para solubilizar los contaminantes. Tras el
tratamiento químico, el suelo se vuelve a lavar con agua para eliminar los
contaminantes y agentes extractantes residuales.
Tratamiento de lavado para suelos contaminados
Y, para finalizar, el tratamiento biológico in situ; la
biodegradación asistida. La biodegradación es el proceso por el cual
microorganismos indígenas o inoculados (bacterias y hongos) metabolizan los
contaminantes orgánicos convirtiéndolo en productos finales inocuos.
Tratamiento de biodegradación asisitida in situ
En este proceso, los contaminantes
orgánicos son biotransformados porque generalmente los microorganismos pueden
utilizarlos para su propio crecimiento como fuente de carbono y energía y, en
el caso de que no puedan ser capaces de crecer por medio de estos contaminantes
orgánicos, pueden seguir transformándolos si se les aporta un sustrato de
crecimiento alternativo o cosustrato. Para
el crecimiento de los microrganismos es necesaria la presencia de donadores y
aceptores de electrones, una fuente de carbono y nutrientes.
En ocasiones, la biodegradación no
se puede llevar de forma natural al no disponer los microorganismos de los
elementos esenciales. En estos casos, se requiere de estimulación de actividad
microbiológica. Para que la estimulación se produzca, el contaminante no debe
ser recalcitrante, es decir, el microorganismo debe tener la capacidad genética
y fisiológica suficiente como para degradar la sustancia.
Cuando
se estimula artificialmente la biodegradación in situ cerca de la superficie,
se utilizan galerías de inyección que permitan la infiltración en los suelos de
agua enmendada con donadores de electrones. Cuando la biodegradación es
profunda, se emplean sistemas de inyección a través de pozos. Sin embargo, es
habitual la combinación de ambas; pozos de inyección y extracción para así,
controlar le flujo de aceptores de electrones y nutrientes y para aislar
hidráulicamente la zona.
¿Cuál es la mejor opción?
En conclusión, si tuviésemos que elegir una técnica de
recuperación del suelo para la familia de insecticidas organofosforados, ésta
sería el lavado. Se descarta las técnicas de solidificación por asfalto y
vitrificación debido a que, a pesar de ser aptar para los pesticidas, su
eficacia es limitada. Lo mismo ocurre con la biodegradación que, la
verificación de la eficacia es difícil de concretar y, además, de encontrarse
sujeta a la heterogeneidad del suelo y de que el tiempo de desarrollo de los
microorganismos es alto.
En el caso de la biodegradación, el artículo científico expuesto al principio de la entrada propone dicha técnica como "una alternativa rentable, eficiente y limpia en comparación con otros métodos", si bien requiere de un futuro y extenso desarrollo en la investigación bioquímica para desarrollar mejores enzimas degradadoras de organofosforados. Se puede, por tanto, proponer esta solución a largo plazo y recurrir al lavado para los problemas actuales de contaminación de suelos por los IOP.
Bibliografía
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