Los Hidrocarburos Aromáticos Policiclicos, en adelante PAHs son un grupo de sustancias químicas que se forman durante la combustión incompleta del carbón, petróleo, gas, madera, basura y otras sustancias orgánicas, tales como el tabaco y la carne asada y también por combustiones en el interior de las viviendas sin una buena ventilación. Hay más de 100 PAH diferentes. Generalmente se producen en forma de mezclas complejas (por ejemplo, como parte de los productos de combustión tales como hollín), y no como compuestos simples, normalmente se generan naturalmente, pero pueden ser fabricados como compuestos individuales con fines de investigación. Algunos PAH son utilizados en la medicina y para hacer tintes, plásticos y pesticidas. Otros se encuentran en asfalto usado en la construcción de carreteras. También se pueden encontrar en sustancias tales como petróleo crudo, carbón, alquitrán de hulla, la creosota y alquitrán. Se encuentran en el ambiente en el aire, agua y suelo. Puede existir en el aire, asociado a partículas de polvo o en forma de sólidos en el suelo o sedimentos.
Los PAHs pasan al medio ambiente sobre todo como emisiones a la atmósfera de los volcanes, los incendios forestales, la quema de leña residencial y los escapes de automóviles y camiones. También puede entrar en las aguas superficiales a través de vertidos procedentes de instalaciones industriales y plantas de tratamiento de aguas residuales, y pueden ser liberados a los suelos en los vertederos de desechos peligrosos si se escapan de los contenedores de almacenamiento.
El movimiento de los PAHs en el medio ambiente depende de sus propiedades tales como la facilidad con que se disuelven en el agua, y la facilidad con que se evaporan en el aire. Los PAHs en general no se disuelven fácilmente en el agua.
En el aire están presentes en forma de vapores o pegados a las superficies de pequeñas partículas sólidas, de esta forma pueden viajar largas distancias antes de regresar a la tierra con las precipitaciones o por la sedimentación de partículas.
Desde las aguas superficiales, algunos PAHs se evaporan a la atmósfera, pero la mayoría se adhieren a las partículas sólidas y se depositan en el fondo de ríos o lagos.
En los suelos, los PAHs es más probable que se adhieran fuertemente a las partículas. Algunos PAHs se evaporan de la superficie del suelo al aire. Ciertos PAHs en los suelos también pueden contaminar el agua subterránea.
El contenido de PAHs de plantas y animales que viven en la tierra o en el agua puede ser muchas veces mayor que el contenido de PAHs en el suelo o el agua.
En el aire los PAHs pueden degradarse a productos más estables al reaccionar con la luz solar y otros productos químicos, generalmente en un período de días o semanas. Su descomposición en la tierra y el agua generalmente toma varias semanas o meses y es causada principalmente por la acción de microorganismos.
Los PAHs están presentes en todo el medio ambiente, y la exposición a estas sustancias se puede dar en el hogar, en el exterior, o en el lugar de trabajo. Por lo general, no se estará expuesto a un solo PAHs individualmente, sino a una mezcla de hidrocarburos aromáticos policíclicos.
En el medio ambiente, la exposición se produce por vapores o bien por su adherencia a polvo y otras partículas en el aire. Las fuentes incluyen el humo del cigarrillo, escapes de los vehículos, el asfaltado de las carreteras, carbón, alquitrán de hulla, los incendios forestales, quemas agrícolas, la quema de leña residencial, la incineración de residuos municipales e industriales, y los vertidos de desechos peligrosos.
En el hogar, los PAHs están presentes en el humo del tabaco, en el humo de los fuegos de madera, en los productos de madera tratados con creosota, en los cereales, granos, harina, pan, verduras, frutas, carne, alimentos procesados o en escabeche, leche de vaca contaminada o la leche materna humana. Los alimentos cultivados en suelos o con el aire contaminado pueden contener también PAHs. Cocinar la carne u otros alimentos a altas temperaturas, lo que sucede durante el asado o tostado, aumenta la cantidad de PAHs en el alimento.
Los niveles de fondo de algunos PAHs en el aire se encuentran entre 0.02-1.2 nanogramos por metro cúbico (ng/m3, un nanogramo es la millonésima parte de un miligramo) en las zonas rurales y 0.15-19.3 ng/m3 en las zonas urbanas. También se han encontrado en algunos suministros de agua potable. Los niveles de fondo de los PAHs en agua potable son del rango 4 a 24 nanogramos por litro.
Las principales fuentes de exposición a los PAHs para la mayoría de la población son la inhalación de los compuestos en el humo del tabaco, el humo de la madera y el aire ambiente y el consumo de los PAHs en los alimentos.
Los PAH son mezclas complejas de cientos de productos químicos, incluidos los derivados de hidrocarburos aromáticos policíclicos, tales como nitro-PAH y productos oxigenados, y también PAH heterocíclicos. Las propiedades biológicas de la mayoría de estos compuestos son todavía desconocidas. El benzo [a] pireno (BaP) es el PAH más estudiado, y la abundancia de la información sobre la toxicidad y la aparición de los PAH se relacionan con este compuesto.
Las actuales concentraciones medias anuales de BaP en las principales áreas urbanas de Europa están en el rango 1-10 ng/m3. En las zonas rurales, las concentraciones son de menos de 1 ng/m3.
La comida es considerada como la principal fuente de exposición humana a los PAH, debido a la formación de PAH durante la cocción o por deposición atmosférica de PAH en granos, frutas y verduras. La contribución relativa de los contaminantes transportados por el aire a los niveles de PAH en los alimentos (por lluvia) no ha sido bien caracterizada.
Cuando una sustancia se libera desde una planta industrial, o desde un recipiente, tal como un bidón o una botella, entra al medio ambiente. Este vertido no siempre conduce a una exposición. La exposición a una sustancia se produce únicamente cuando se entra en contacto con ella al inhalar, comer o beber sustancias que la contienen, o por contacto con la piel.
Si se está expuesto a sustancias como PAHs, varios factores determinarán si se presentarán efectos dañinos en la salud y el tipo y la gravedad de los mismos. Estos factores incluyen la dosis (la cantidad), la duración (por cuánto tiempo), la ruta o vía de las cuales está expuesto (respirar, comer, beber, o contacto con la piel), las otras sustancias químicas a las cuales se está expuesto y sus características personales como la edad, sexo, estado nutricional, particularidades familiares, estilo de vida y estado de salud.
Existe evidencia para afirmar que determinados PAHs son cancerígenos en seres humanos y animales. Las pruebas en humanos provienen principalmente de estudios profesionales de los trabajadores que estuvieron expuestos a mezclas que contienen PAHs, como resultado de su participación en procesos tales como la producción de coque, material impermeabilizante para techos, refinado de petróleo, o la gasificación del carbón (por ejemplo, alquitrán de carbón, las emisiones de hornos de coque, hollín , esquisto y petróleo crudo). El cáncer asociado con la exposición a mezclas que contienen PAHs en los seres humanos se produce predominantemente en los pulmones y en la piel después de la inhalación y exposición dérmica, respectivamente. Alguna ingestión de PAHs probablemente es debida al tragar partículas que los contienen de la limpieza mucociliar de los pulmones.
Determinados PAHs también se ha demostrado que inducen cáncer en animales. El lugar en donde se induce el tumor está influido por la vía de administración: Los tumores de estómago se observan después de la ingestión, los tumores pulmonares a continuación de la inhalación y los tumores de la piel tras la exposición dérmica, aunque los tumores se pueden formar en otros lugares (por ejemplo, tumores de pulmón después de la exposición dérmica).
Se han observado en animales efectos adversos para la salud no cancerígenos asociados a la exposición a PAHs, pero en general no en los seres humanos (con la excepción de los efectos adversos hematológicos y dérmicos).Los estudios en animales demuestran que los PAHs tienden a afectar a los tejidos que se multiplican rápidamente tales como la médula ósea, órganos linfoides, las gónadas, y el epitelio intestinal.
Los PAHs pueden ser dañinos para la salud bajo ciertas circunstancias. Varios de los PAHs, incluido el benzo [a] antraceno, benzo [a] pireno, benzo [b] fluoranteno, benzo [j] fluoranteno, benzo [k] fluoranteno, criseno, el dibenzo [a, h] antraceno y el indeno [1 2,3-c, d] pireno, han causado tumores en animales de laboratorio que respiraron aire con estas sustancias, cuando se ingirió, o cuando se tenían largos períodos de contacto de la piel con ellos. Los estudios en personas muestran que los individuos expuestos por contacto respiratorio o de la piel durante largos períodos a mezclas que contienen PAHs y otros compuestos también pueden desarrollar cáncer.
Ratones alimentados con altos niveles de benzo [a] pireno (BaP) durante el embarazo tuvieron dificultades para reproducirse al igual que sus hijos, y su descendencia también mostró otros efectos nocivos, tales como defectos de nacimiento y el peso corporal disminuido. Efectos similares podrían darse en las personas, pero no se dispone de información para demostrar que estos efectos se producen.
Los estudios en animales han demostrado también que los HPA pueden causar efectos nocivos para la piel, los fluidos corporales, y el sistema del cuerpo para combatir la enfermedad después de una exposición tanto a corto como a largo plazo. Estos efectos no se han descrito en las personas.
Los datos de estudios en animales indican que varios PAH pueden inducir una serie de efectos adversos, tales como la inmunotoxicidad, genotoxicidad, carcinogenicidad y toxicidad para la reproducción (que afecta a la descendencia masculina y femenina), y, posiblemente, también pueden influir en el desarrollo de la aterosclerosis. El factor crítico de valoración para la evaluación del riesgo es la bien documentada carcinogenicidad de varios PAH.
El BaP es de lejos el PAH más intensamente estudiado en animales de experimentación. Produce tumores en muchos tejidos diferentes, dependiendo de las especies sometidas a ensayo y la vía de aplicación. El BaP es el único PAH que ha sido probada su carcinogenicidad por inhalación, produciendo tumores pulmonares en el hámster, la única especie experimentada. La inducción de tumores de pulmón en ratas y hámsters también se ha documentado para el BaP y otros PAH . La carcinogenicidad de pulmón de BaP se puede aumentar mediante coexposicion a otras sustancias tales como el humo del cigarrillo, el amianto y los contaminantes orgánicos y probablemente también a partículas en suspensión.
Las proporciones de los diferentes PAH detectados en diferentes emisiones y lugares de trabajo a veces difieren mucho entre sí y de los perfiles de PAH en el aire ambiente. Sin embargo, los perfiles de los PAH en el aire ambiente no parecen diferir mucho de una zona a otra, a pesar de las grandes variaciones que pueden observarse en condiciones especiales. Además, la carcinogenicidad de las mezclas de PAH puede estar influida por los efectos sinérgicos y antagonistas de los otros compuestos emitidos junto con PAH durante la combustión incompleta.
La exposición de la piel a mezclas de PAHs carcinógenicos causa trastornos de la piel en humanos y animales, los efectos adversos se han observado después de la aplicación de soluciones que contienen benzo [a] pireno.
Un estudio epidemiológico de los trabajadores expuestos por inhalación a benzo [a] pireno y otra materia particulada, se informaron algunos efectos respiratorios.
Los estudios en animales han reportado efectos en la sangre y en el hígado a partir de la exposición oral al benzo [a] pireno y una respuesta de hipersensibilidad leve por exposición cutánea a benzo [a] pireno.
Los estudios en animales han indicado que el benzo [a] pireno, a través de la exposición oral, induce toxicidad reproductiva, incluyendo una menor incidencia de embarazo y fertilidad disminuida.
El Real Decreto 102/2011, de 28 de enero, relativo a la mejora de la calidad del aire, en su anexo I, establece un valor objetivo para el benzo(a)pireno de 1ng/m3 para el 1 de enero de 2013, medido en la fracción PM10 como promedio de un año natural.
El Instituto Nacional de Seguridad Ocupacional y Salud (NIOSH) llegó a la conclusión de que la exposición ocupacional a los productos del carbón puede aumentar el riesgo de cáncer de pulmón y cáncer de piel en los trabajadores. NIOSH estableció un límite recomendado de exposición en el trabajo, promedio ponderado en el tiempo (REL-TWA) para los productos de alquitrán de carbón de 0.1milligramos de PAH s por metro cúbico de aire (0.1 mg/m3) durante una jornada de 10 horas, dentro de una semana laboral de 40 horas . La Conferencia Americana de Higienistas Industriales Gubernamentales (ACGIH) recomienda un límite de exposición ocupacional para los productos de alquitrán de carbón de 0,2 mg/m3 durante una jornada de 8 horas diarias, dentro de una semana laboral de 40 horas. La Administración de Seguridad y Salud Ocupacional (OSHA) ha establecido un límite legalmente exigible de 0,2 mg/m3 como promedio durante un período de exposición de 8 horas.
La IARC ha clasificado las neblinas de aceite mineral como 1 (evidencia suficiente de carcinogenicidad). La OSHA establece el límite de exposición permitido por (PEL) de neblinas de aceite mineral en de 5 mg/m3 como promedio durante un período de exposición de 8 horas. El NIOSH ha estado de acuerdo con este límite, y ha establecido un límite de exposición recomendado (REL-TWA) para neblinas de aceite mineral de 5 mg/m3 para una jornada laboral de 10 horas diarias, 40 horas a la semana, con 10 mg/m3 para exposiciones a corto plazo (STEL).
Estos compuestos son típicamente constituyentes de mezclas complejas. Algunos PAH también son carcinógenos potentes, que puede interactuar con una serie de otros compuestos. Además, los PAH en el aire se adhieren a partículas, que también pueden desempeñar un papel en su carcinogenicidad. Aunque los alimentos se cree que son la principal fuente de exposición humana a los PAH, parte de esta contaminación puede surgir de la contaminación del aire con PAHs. Los niveles de PAH en el aire por lo tanto deben mantenerse tan bajos como sea posible.
Debido a que varios PAH han demostrado ser carcinógenos, y muchos otros han demostrado ser genotóxicos en ensayos in vitro, es deseable un indicador adecuado para la fracción carcinogénica de la gran cantidad de PAH en el aire ambiente. El indicador más apropiado para los PAH cancerígenos en el aire parece ser la concentración de BaP, dado el conocimiento actual y la base de datos existente.
Se han intentado evaluaciones de riesgos y evaluaciones potenciales de diversos PAH individualmente y también de mezclas complejas de hidrocarburos aromáticos policíclicos. El BaP es el único PAH para el que existe una base de datos, lo que permite una evaluación cuantitativa de los riesgos.
Los intentos para obtener las toxicidades relativas de los PAH individualmente (en relación con BaP) también han sido publicados, surgiendo la idea de resumir las contribuciones de cada uno de los PAH seleccionados en una dosis equivalente total BaP (suponiendo que sus efectos cancerígenos son aditivos). Existen dudas, sin embargo, acerca de la justificación científica para estos procedimientos.
No se puede recomendar un valor de referencia específico para los PAH, como tal, en el aire.
Basándose en datos de estudios epidemiológicos en trabajadores de horno de coque, una unidad de riesgo para el BaP como indicador en aire contaminado con PAH se estima en 8,7 × 10-5 por (ng/m3)-1, que es el mismo que el establecido por la OMS en 1987. Las correspondientes concentraciones de BaP que producen un aumento del riesgo de cáncer de por vida de 1/10 000, 1/100 000 y 1/1 000 000 son de 1,2, 0,12 y 0,012 ng/m3, respectivamente.
Con el fin de evaluar el potencial cancerigeno del resto de los PAHs, el BaP fue elegido como el representante principal del grupo debido a la gran cantidad de datos toxicológicos disponibles. Para ello la OEHHA ha desarrollado procedimiento para evaluar las potencias relativas de los HAP en relación con el BaP proponiendo un factor de potencia equivalente cancerigena (PEF). Esto frente a los efectos cancerígenos de los PAH en el aire ambiente, ya que se suelen presentar juntos.
| PAHs | PEF |
|---|---|
| benzo[a]pireno | 1,0 |
| benzo[a]anthraceno | 0,1 |
| benzo[b]fluoranteno | 0,1 |
| benzo[j]fluoranteno | 0,1 |
| benzo[k]fluoranteno | 0,1 |
| dibenzo[a,j]acridina | 0,1 |
| dibenzo[a,h]acridina | 0,1 |
| 7H-dibenzo[c,g]carbazol | 1,0 |
| dibenzo[a,e]pireno | 1,0 |
| dibenzo[a,h]pireno | 10 |
| dibenzo[a,i]pireno | 10 |
| dibenzo[a,l]pireno | 10 |
| indeno[1,2,3-cd]pireno | 0,1 |
| 5-metilcriseno | 1,0 |
| 1-nitropireno | 0,1 |
| 4-nitropireno | 0,1 |
| 1,6-dinitropireno | 10 |
| 1,8-dinitropireno | 1,0 |
| 6-nitrocriseno | 10 |
| 2-nitrofluoreno | 0,01 |
| criseno | 0,01 |
Los PAHs están presentes en todo el medio ambiente y se puede estar expuesto a estas sustancias en el hogar, al aire libre o en el lugar de trabajo. Normalmente, no se estará expuesto a un PAH individual sino a una mezcla de ellos.
La exposición en el hogar a estos productos se da principalmente por la exposición al humo del tabaco, combustiones de carbón, madera y otros combustibles para cocinar o para calentar el hogar y también por los alimentos contaminados en su obtención al estar expuestos a ambientes y suelos contaminados como puede ser los cereales, harina, pan, vegetales, frutas, carne, leche de vaca e incluso la leche humana y también por su elaboración, no hay que olvidar que en el cocinado se producen PAHs cuando se someten los alimentos a altas temperaturas como es el caso de la fritura, horneado, plancha o braseado.
El aire ambiente se encuentra contaminado por el gran numero de combustiones que ese dan en el mismo, como son la quema de combustibles de vehículos, principalmente el gasoil, incendios forestales, quema de rastrojos y material de la poda, quema de combustibles para calentar las residencias, incineración de desechos industriales y municipales, sin olvidar el asfaltado de las calles y los vertidos de los residuos peligrosos
En los lugares de trabajo, se han encontrado PAHs en las plantas de producción de alquitrán, de coque, de betún y asfalto, en los lugares donde se realiza la gasificación del carbón, en ahumadores, en plantas de producción de aluminio, en instalaciones para la aplicación de alquitrán y en incineradores de basuras municipales. También los trabajadores pueden estar expuestos a los PAHs a través de la inhalación de los gases de los tubos de escape de los motores y por utilizar productos que contienen PAHs provenientes de diferentes industrias como la minería, el refinado del petróleo, la metalistería, la producción de compuestos químicos, el transporte y la industria eléctrica.
Se considera que las fuentes principales de exposición a los PAHs para la mayoría de la población, son la inhalación de compuestos del humo del tabaco y de la madera, el aire ambiente y el consumo de PAHs en los alimentos.
Para un ciudadano es prácticamente imposible evitar su exposición a PAHs, pero si la puede disminuir controlando su exposición al humo del tabaco, y procurando que las combustiones en el interior de su vivienda sean las mínimas. Por otra parte el consumo de alimentos cocinados a altas temperaturas produce PAHs, por ello si consumimos alimentos sin tratamiento térmico o preferentemente cocidos en vez de fritos, horneados, braseados la ingesta de PAHs será menor.