¿Qué son las dioxinas y cómo afectan al medio ambiente y a la salud humana?

En este artículo se analiza qué son las dioxinas, cuáles son sus principales fuentes de emisión, los complejos mecanismos químicos de su formación y degradación, así como el impacto documentado de estos compuestos organoclorados en los seres vivos y los ecosistemas.

¿Qué son las dioxinas y qué características químicas poseen?

Las dioxinas son una familia de compuestos organoclorados altamente tóxicos que comparten la estructura central de dibenzo-p-dioxina, diferenciándose entre sí por el número y la posición de los átomos de cloro sustituyentes. En total existen setenta y cinco compuestos de dioxinas diferentes. Estas sustancias se caracterizan por ser muy poco solubles en agua, disminuyendo dicha solubilidad a medida que aumenta el contenido de cloro en la molécula. Debido a su baja reactividad y a su tendencia a acumularse en los tejidos grasos de plantas y animales, las dioxinas se consideran contaminantes ambientales persistentes que se propagan a lo largo de la cadena alimentaria.

¿Cómo se originan y de qué manera se liberan las dioxinas al medio ambiente?

Las dioxinas se producen fundamentalmente de forma no deseada como subproductos de procesos industriales, aunque también pueden generarse mediante fuentes naturales como erupciones volcánicas e incendios forestales. Entre las actividades humanas que generan dioxinas destacan la fundición, el blanqueo de la pasta de papel utilizando cloro y la fabricación de ciertos herbicidas y plaguicidas. La causa más grave de liberación al entorno es la incineración no controlada de residuos sólidos y hospitalarios debido a una combustión incompleta. Asimismo, históricamente, el herbicida conocido como agente naranja, empleado durante la guerra de Vietnam, contenía impurezas de 2,3,7,8-tetraclorodibenzodioxina, exponiendo a numerosas personas a sus efectos nocivos.

¿Qué efectos producen las dioxinas en la salud humana y en la fauna?

Las dioxinas exhiben una elevada toxicidad y pueden provocar problemas de reproducción y desarrollo, debilitar el sistema inmunitario, alterar la función hormonal y favorecer el desarrollo de cáncer. La exposición a altas concentraciones de la variante más letal, la 2,3,7,8-TCDD, se ha asociado con la aparición de cloracné, una afección cutánea persistente. En el ámbito ginecológico, diversos estudios han vinculado la presencia de estos contaminantes con la génesis de la endometriosis. En animales de laboratorio, la exposición materna a la 2,3,7,8-TCDD reduce el éxito reproductivo provocando nacimientos con bajo peso y abortos prematuros, sin que se registren alteraciones similares cuando la exposición afecta exclusivamente al macho.

¿Cuáles son los principales mecanismos químicos de formación de las dioxinas?

La formación de dioxinas ocurre principalmente durante los procesos de combustión a partir de precursores químicos como clorobencenos, clorofenoles y policloruros de bifenilo. La investigación científica ha propuesto un mecanismo en fase gas que transcurre mediante reacciones radicalarias complejas involucrando radicales fenoxi policlorados y precursores fenólicos. Adicionalmente, se ha postulado un mecanismo basado en catálisis heterogénea a través de superficies de óxidos metálicos, donde intervienen reacciones de tipo Langmuir-Hinshelwood y Eley-Rideal. La complejidad de estas reacciones y la variabilidad de las materias orgánicas incineradas dificultan la determinación de un único modelo predictivo preciso, aunque se ha demostrado que la adición de compuestos básicos como amoníaco u óxido de calcio puede inhibir su formación.

¿De qué manera pueden degradarse o eliminarse las dioxinas del entorno?

La biodegradación de dioxinas en la naturaleza forma parte del ciclo natural del cloro, donde bacterias aerobias como Sphingomonas, Pseudomonas y Burkholderia atacan los compuestos menos clorados mediante dioxigenasas angulares, mientras que bacterias anaerobias del género Dehalococcoides realizan la decloración reductiva en sedimentos. No obstante, estos procesos naturales suelen ser extremadamente lentos. Por este motivo, se han desarrollado métodos fisicoquímicos alternativos, tales como sistemas fotolíticos avanzados basados en Fe(II)/H2O2/UV en disolución acuosa y procesos de degradación radiolítica utilizando radiación gamma en disolventes orgánicos, logrando porcentajes elevados de decloración y descomposición de estos contaminantes persistentes.

Sources & Further Reading

Hester, Ronald Ernest; Harrison, Roy M. (1996). Chlorinated organic micropollutants. Issues in environmental science and technology. Royal Society of Chemistry. ISBN: 978-0-85404-225-8.

Domènech, Xavier (1993). Química Ambiental. Madrid: Miraguano. ISBN: 84-7813-109-4.

Manuwald, Ulf; Garrido, Marcial Velasco; Berger, Jürgen; Manz, Alfred; Baur, Xaver (2012). «Mortality study of chemical workers exposed to dioxins: follow-up 23 years after chemical plant closure». Occupational and Environmental Medicine, 69(9): 636-642.