La atmósfera de las grandes ciudades sufre reacciones químicas que podrían resultar peligrosas

Hace un siglo, ingenieros de General Motors y Du Pont crearon un gas inerte al que llamaron freon. Se trataba del primer clorofluorocarburo (CFC) y permitió la democratización de los frigoríficos primero en Estados Unidos y después en el resto del mundo. Tras la II Guerra Mundial, su seguridad y, por entonces, ausencia de toxicidad provocaron la llegada del aire acondicionado a edificios y coches y, como propelente, a todo tipo de botes y envases. Pero, en 1974 el mexicano Mario Molina demostró cómo una sustancia química inocua para los seres vivos podría acabar con la vida: al interaccionar con la radiación solar en las partes altas de la atmósfera, los CFC estaban abriendo un agujero en la capa de ozono. Ahora, un estudio muestra cómo químicos de uso generalizado degeneran en compuestos más persistentes, bioasimilables y probablemente tóxicos.

A Molina, aquel descubrimiento le hizo merecer el Nobel de química de 1995. Al conjunto de las sociedades, ayudó al avance regulaciones para controlar la distribución, comercialización y uso de cada nueva sustancia que la industria química imaginara. Marcos legales como el Convenio de Estocolmo sobre Contaminantes Orgánicos Persistentes (COP) obligan a limitar y eliminar aquellos que se demuestren dañinos para los seres humanos y el medio ambiente. También exigen mantener listados de nuevos compuestos que pudieran ser peligrosos y al sector químico a demostrar que sus productos no lo son.

Pero el análisis del aire de 18 grandes ciudades del planeta muestra que aquel esfuerzo, aunque necesario, casi es poner puertas al campo: compuestos comercialmente aprobados presentes en materiales aislantes, cualquier mueble con algo de espuma, teléfonos móviles y todo tipo de aparatos electrónicos se convierten en sustancias peligrosas al llegar a la atmósfera. El trabajo se ha centrado en una decena de retardantes de llama organofosforados, un tipo de químicos ignífugos relativamente recientes. Esta investigación, publicada en Nature, muestra que, sometidos a la radiación solar, inician una serie de reacciones químicas que convierte a aquellos químicos primarios en otros secundarios no controlados hasta ahora.

John Liggio es químico de la división para la investigación de la calidad del aire de Environment and Climate Change Canada, una agencia estatal del país americano. Liggio, junto a colegas de centros de investigación de Estados Unidos, China y Europa, es el principal autor de este estudio de Nature. En el laboratorio, investigaron en qué se convertían esta decena de retardantes de llama al someterlos a la acción de la luz (foto oxidación). Obtuvieron 186 nuevos compuestos. Con su estructura y composición ya conocidas, revisaron las muestras de aire recogidas en 18 grandes ciudades, encontrando una treintena de sustancias secundarias es decir, productos de degradación. Liggio asegura que ninguna de ellas “está incluida hasta hoy” en los listados de químicos a vigilar. Y pueden ser muchas más, “cada compuesto primario puede formar una docena de secundarios”, detalla.

La Sociedad Estadounidense de Química tiene registrados unos 155 millones de compuestos químicos. De todos ellos apenas 200.000 son tóxicos. Según indican investigadores del Instituto de Química Orgánica General del CSIC (IQOG-CSIC), los más peligrosos son los contaminantes orgánicos persistentes, COP.

Para llevar el apellido COP, una sustancia química debe cumplir cuatro criterios: primero, que sea persistente en el medio ambiente. Por ejemplo, el dicloro difenil tricloroetano, un insecticida más conocido como DDT prohibido hace tiempo en casi todo el planeta, puede permanecer en los suelos hasta 20 años. Segundo, que se acumule y sea absorbido por los seres vivos, ya sea al respirarlo, por contacto o, lo más habitual, al comerse un animal a otro más pequeño. Humanos y otros seres situados en los eslabones más altos de la cadena trófica son los que acumulan más COP. Tercero, que se demuestre su toxicidad. El impacto puede ser sistémico o afectar a aspectos esenciales para los seres vivos, como el sistema inmune o el reproductor. Por último, que tengan capacidad de transporte a larga distancia. Como dice Begoña Jiménez, investigadora del IQOG-CSIC y responsable de la red nacional de vigilancia ambiental de contaminantes orgánicos persistentes, “hemos encontrado COP en la Antártida”.

Esta red de vigilancia tiene estaciones en nueve zonas urbanas y 14 áreas remotas que toman muestras del aire, como en el parque de Doñana. La estación de Madrid forma también parte del proyecto GAPS Megacities, que muestrea el aire en grandes ciudades y ha alimentado de datos al estudio de Liggio sobre las sustancias derivadas de retardantes de llama primarios. Estos compuestos se liberan de los productos de consumo, volatilizándose y pasando al aire, donde la foto oxidación los convierte en otra cosa. El trabajo de Liggio detecta una decena de nuevas sustancias derivadas en el cielo de Madrid. Pero su concentración, expresada en picogramos (billonésima parte de un gramo) por metro cúbico de aire, es entre cinco y tres veces menor que la detectada en Nueva York, Londres y Pekín.

“La latitud no es relevante. Lo que es relevante es la cantidad de sustancias químicas originales que se producen y se utilizan en una ciudad”

John Liggio, químico atmosférico de la agencia estatal canadiense Environment and Climate Change Canada

“La latitud no es relevante”, dice Liggio. “Lo que es relevante es la cantidad de sustancias químicas originales que se producen y se utilizan en una ciudad. Las urbes que tienen mayor cantidad de sustancias químicas primarias también tienen mayor cantidad de productos derivados”, concluye. De las 18 metrópolis analizadas, Madrid se encuentra en el tercio de menos compuestos secundarios, junto a El Cairo, Nueva Delhi, Buenos Aires o Santiago.

Una vez detectados estos contaminantes químicos, los autores del estudio investigaron con detalle las sustancias creadas en la atmósfera. Vieron que, por término general, son 2,5 veces más persistentes que sus compuestos originales. Aunque la mayoría se acumulaban menos en organismos acuáticos que los materiales de los que proceden, pero son mejor asimilados por los organismos terrestres. También en el laboratorio, estimaron que su toxicidad sistémica es mayor que la de los compuestos primarios de origen. Y, como recuerda Liggio, solo han estudiado los retardantes de llama organofosforados, la parte más pequeña y reciente de los COP.

La responsable de la red nacional de vigilancia ambiental de COP en el CSIC Begoña Jiménez recuerda que, aunque los compuestos originales estén regulados, “no lo están los secundarios en los que se degradan y para los que no sabemos ni de su persistencia ni de su toxicidad”. Como recuerda Jiménez, “a la industria se le exigen pruebas de toxicidad para cada nuevo compuesto”. Pero aquí es la interacción con la atmósfera la que crea estos nuevos productos secundarios. “Igual tendrían que hacer pruebas como las que se han hecho en este estudio”, dice Jiménez. Otro aspecto que recuerda la investigadora del CSIC: “Las estaciones que miden la calidad del aire registran la concentración de partículas en suspensión, monóxido de carbono, ozono, dióxido de nitrógeno o dióxido de azufre, pero ninguno de estos compuestos químicos”.

“Las estaciones que miden la calidad del aire registran la concentración de partículas en suspensión, monóxido de carbono, ozono, dióxido de nitrógeno... pero ninguno de estos compuestos químicos”

Begoña Jiménez, responsable de la red nacional de vigilancia ambiental de contaminantes orgánicos persistentes (CSIC-CIEMAT)

El español José Luis Jiménez investiga la presencia de químicos en la atmósfera desde la Universidad de Colorado en Boulder (Estados Unidos). Ha tenido ocasión de leer la investigación de Liggio. Como recuerda, no es la primera vez que la interacción entre sustancias químicas y atmósfera degenera en situaciones peligrosas. Algunas, como la acumulación de ozono en la troposfera, son de origen natural, aunque se ha visto espoleada por los volátiles procedentes de la combustión de los motores. Otras pueden ser mixtas, como los episodios de lluvia ácida desencadenados por las reacciones químicas atmosféricas de óxidos de azufre o nitrógeno, que forman ácido sulfúrico o nítrico, respectivamente. Y están los CFC, mencionados más arriba. “Hay miles y miles de sustancias químicas en el aire. Los científicos tratamos de medirlas y catalogarlas. Pero es complejo, y es normal que de vez en cuando se descubran cosas nuevas como en este artículo”, dice Jiménez.

Para los dos Jiménez, la química y sus productos son esenciales para las sociedades modernas y la vida humana. Sin embargo, estudios como el actual muestran la necesidad de “una mayor vigilancia”, dice la científica del IQOG-CSIC y “que debemos disminuir el uso de productos químicos en lo posible, porque sus reacciones y evolución pueden ser dañinos y difíciles de anticipar”, termina el químico atmosférico de la Universidad de Colorado.

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