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PCB: Productos y subproductos

Entre 1929 y 1989, se calcula que 1,7 millones de toneladas métricas de PCB se producían en todo el mundo.2 Estos PCB comerciales se vendieron en los Estados Unidos bajo decenas de nombres comerciales diferentes, de los cuales el más conocido era Aroclor. Estos productos eran mezclas que contenían diferentes congéneres de PCB, cada uno con entre 1 y 10 átomos de cloro.3 (Los PCB producidos involuntariamente también se producen típicamente como mezclas de congéneres.) Cada uno de los 209 congéneres de PCB tiene una estructura distinta que influye en cómo se comporta ambientalmente Y cómo interactúa con las células y los organismos vivos.
A pesar de que grandes cantidades de PCB producidos comercialmente permanecen en el medio ambiente, el monitoreo realizado en varios sitios alrededor de Norteamérica en los últimos cinco años ha detectado concentraciones notables de PCB congéneres que no forman parte del histórico, ahora prohibido PCB comercial Productos. Estos congéneres también han sido detectados en cuerpos de agua de Estados Unidos incluyendo el Río Delaware, el Puerto de Nueva York-Nueva Jersey, el Canal de Transporte de Houston y la Bahía de San Francisco. En el río Spokane en el estado de Washington, estos PCB son actualmente responsables de violar las normas locales de calidad del agua.4
Uno de estos congéneres, PCB 11, está emergiendo como un marcador de contaminación no recomendada de PCB. En lo que se refiere a trabajo de detectives ambientales y científicos, los investigadores que detectaron PCB 11 y otros congéneres en muestras de aire descubrieron que estos PCBs coincidían con los detectados previamente en el agua descargada de instalaciones de fabricación de pinturas. El ensayo de muestras de pintura ha dado lugar a 50 congéneres de PCB diferentes, incluyendo el PCB 11, que se sabe que se produce en la fabricación de pigmentos amarillos de diariluro. PCB 11 no está asociado con productos comerciales históricos de PCB, ni con un producto de descomposición o descloración de esas antiguas mezclas comerciales.5 Por lo tanto, si la PCB 11 se encuentra en el medio ambiente, es más probable que proceda de fuentes distintas de los PCB heredados.6
El PCB 11 se ha encontrado en el sedimento de los Grandes Lagos7 y en las muestras de aire de la región polar.8 El trabajo de varios equipos de investigación apunta a que las pinturas y pigmentos son fuentes probables del PCB 11 que se detectan ambientalmente7. Sólo los congéneres que se encuentran en las pruebas de los pigmentos y los productos que se utilizan pulg Esta prueba ha revelado PCB que van desde los que tienen sólo unos pocos átomos de cloro, PCBs 1 a 11, a los congéneres más clorados, PCBs 206 a 209. Estos congéneres incluyen Algunos de los anteriormente identificados como similares a las dioxinas.11 Los PCB similares a las dioxinas son estructuralmente similares a las dibenzo-p-dioxinas y dibenzofuranos policlorados, sustancias químicas que se sabe son ambientalmente persistentes y tienen efectos adversos para la salud, entre ellos el cáncer y los impactos en el desarrollo, Reproducción e inmunidad. Biológicamente, estas sustancias químicas comparten la capacidad de unirse a un receptor celular conocido como el receptor de hidrocarburo arilo, que regula la expresión de genes que influyen en múltiples funciones, incluyendo la producción de enzimas y la regulación hormonal.
Pruebas recientes de pigmentos en Japón por la Asociación Japonesa de Colorantes y Productos Químicos Industriales han encontrado rastros de PCB en 57 de los 98 pigmentos orgánicos probados.9,10 Algunos de estos pigmentos contenían PCB a concentraciones superiores a 50 ppm. Las pruebas de papel de periódico y revistas, envasado de alimentos y bolsas de plástico coloreadas o impresas con tintas y pigmentos asociados con subproductos de PCB también han confirmado la presencia de estos PCB, incluyendo PCB 11.5
Los PCB detectados en muestras de pintura y pigmentos y los detectados en productos acabados coloreados con tales pigmentos también se superponen con los identificados en las pruebas de 2012 del efluente de la planta de reciclaje de la Compañía de papel de Inland Empire en Spokane, según Doug Krapas, gerente ambiental del IEP. IEP fue capaz de conectar los PCBs en sus aguas residuales con tintas en el papel que recicla, gran parte de periódicos, revistas, materiales de correo y embalaje. Los procesos de fabricación de papel históricamente han sido una fuente de compuestos de cloro que se sabe que tienen efectos adversos para la salud en los ecosistemas acuáticos, pero con el tiempo IEP había cambiado sus procesos para eliminar el uso de cloro. También había instalado sistemas de tratamiento secundario y terciario y sistemas de circuito cerrado para reducir el uso general del agua y las descargas de agua y para reducir los contaminantes en sus aguas residuales tanto como técnicamente posible. Cuando la empresa descubrió que, a pesar de todas estas medidas, los PCB que superaban las normas locales se encontraban en sus aguas residuales, se dio cuenta de que algo en el papel que se está reciclando debe estar causando el problema.
Según Krapas, mientras las instalaciones de reciclaje continúen procesando papel que contenga tinta con niveles permisibles de PCB de subproductos, habrá problemas para cumplir con los estándares de calidad del agua. Los PCBs de Inkborne presentan un problema particular para la planta de Spokane del IEP, dados los bajos niveles de PCBs permitidos por los estándares locales de calidad del agua. Las normas locales de calidad del agua de Spokane Tribe limitan los PCBs a 3,37 partes por cuatrillón (ppq) Es decir, la cantidad de PCB que la gente ingeriría al comer pescado del Río Spokane- y se basa en la dependencia de la tribu en el pescado local como alimento básico.
Keri Hornbuckle, profesora de ingeniería civil y ambiental de la Universidad de Iowa, dice que antes de 2007 la mayor parte de la vigilancia ambiental de los PCB no estaba diseñada para muestrear a los 209 congéneres de PCB, sino que se concentraba únicamente en los que se producían intencionalmente, las mezclas comerciales de Aroclor. Esto significa que es probable que el monitoreo ambiental no detecte la detección de PCB que son subproductos no intencionales. La nueva tecnología de monitoreo utilizada por Hornbuckle y sus colegas a través del financiamiento del Programa de Investigación Superfund del Instituto Nacional de Ciencias de la Salud Ambiental-inicialmente para monitorear el aire en Chicago, pero desde que se llevó a cabo en muchos otros lugares- fue lo que por primera vez perfiló la presencia ambiental involuntariamente PCBs creados.
Hornbuckle y su colega Dingfei Hu, un investigador de la Universidad de Iowa, asistieron a la hipótesis de que debido a que los congéneres de PCB que estaban detectando en las muestras de aire eran los mismos que se habían detectado en el agua descargada de las instalaciones de fabricación de pinturas, También podría estar presente en las pinturas comerciales. Para investigar, los investigadores midieron PCBs en pigmentos de pintura comprados en el mercado minorista de Estados Unidos en 2009.6 Su análisis encontró más de 50 congéneres de PCB diferentes (incluyendo varios previamente identificados como similares a dioxinas) en los pigmentos. Los congéneres de PCB identificados parecían variar dependiendo de los tipos de pigmentos analizados y de los procesos de fabricación implicados en su producción. Aunque los PCB generados como subproductos varían según el tipo de pigmento, los procesos que dan lugar a estos PCB combinan típicamente cloro, sales e hidrocarburos o compuestos hidrocarbonados clorados a altas temperaturas.
Otros análisis indicaron que ciertos PCB eran frecuentes en los llamados pigmentos azo, diarilida y ftalocianina, que se usan comúnmente para colorear tintas, tintes, pintura, papel, textiles, plásticos, cuero, cosméticos y alimentos, entre otros materiales y productos . Los pigmentos azo y diarilida se utilizan principalmente para hacer amarillos, pero también algunos rojos y naranjas, mientras que los pigmentos de ftalocianina se utilizan principalmente para hacer azules y verdes.
"El uso generalizado de estos pigmentos explica la presencia de PCB 11 en bienes comerciales comunes en la sociedad moderna, como periódicos, revistas y cajas de cartón", escribieron Hu y Horn-hebilla. "Aunque no sabemos si los PCB inadvertidos tienen efectos adversos en la salud humana, existen muchas rutas potenciales para la exposición humana a estos PCBs por inhalación, exposición dérmica e ingestión debido a sus características físico-químicas de semi-volatilidad, hidrofobicidad y persistencia. "También dicen que, a su conocimiento," los pigmentos o colorantes son la única fuente significativa de PCB 11 ", y por lo tanto la detección de PCB 11 en el aire" debe estar asociado con la actividad humana utilizando pigmentos o tintes ".
En un estudio posterior publicado, Hu y Hornbuckle señalaron que el patrón de PCBs detectado en los pigmentos de pintura comerciales probados no estaba relacionado con el de la producción comercial de PCB e incluyó "muchos congéneres que son altamente bioacumulables, similares a dioxinas y / o probablemente carcinógenos". 7 Citaron la producción y el uso de la pintura como la fuente probable de estos PCB en América del Norte. Su investigación, que se centró en el sedimento de los Grandes Lagos, parecía confirmar la presencia en el entorno de fabricación de PCB de subproductos no asociados a mezclas comerciales históricas. Observan, sin embargo, que debido a que su estudio de sedimentos no les permitió identificar fuentes de congéneres de PCB que parecen ser comunes a ambas mezclas comerciales de Aroclor y subproductos de pigmento, deja preguntas importantes sin respuesta sobre los congéneres de PCB similares a dioxinas encontrados En estas muestras, que tienen potenciales fuentes múltiples,
La investigación de Lisa Rodenburg, profesora asociada de ciencias ambientales de la Universidad de Rutgers, en la que ensayó directamente los productos impresos o coloreados con pigmentos asociados con los PCB de los subproductos5,13. Los productos Rodenburg probados eran periódicos coloreados, papeles brillantes del compartimiento, bolsos plásticos, y cereales y otras cajas del alimento. Los PCB que identificó en estas muestras de papel impreso y plástico, principalmente los de color amarillo, eran los mismos congéneres no aleatorios encontrados en muestras ambientales y en pigmentos de pintura de Hu y Hornbuckle. También coincidían con los PCB que se miden en el efluente de la instalación de reciclaje de Spokane del IEP.
Además de los pigmentos orgánicos, la investigación de Rodenburg indica que ciertos procesos de fabricación de dióxido de titanio también pueden producir subproductos de PCB.13 Aunque Hu y Hornbuckle no encontraron PCBs en sus ensayos de pigmentos inorgánicos, incluyendo aquellos que contienen dióxido de titanio, la fabricación de dióxido de titanio ha sido Citado como una fuente de PCB de subproductos por el Departamento de Calidad Ambiental de Michigan, 14 la Academia de Ciencias de Nueva York 15 y el gobierno australiano 16, entre otros.
Las investigaciones de Hu y Hornbuckle sugirieron varias formas posibles en las que se crean PCBs de subproducto durante la fabricación. Los azules y greens de ftalocianina analizados hasta ahora han tendido a contener congéneres de PCB clorados superiores (aquellos con más cloro) que los amarillos de diarilida probados. Como se describe por Hu y Hornbuckle, el proceso comúnmente utilizado para producir estos azules y verdes implica anhídrido ftálico, urea o ftalonitrilo y una sal de cobre o cobre, que luego se procesan usando un disolvente organoclorado tal como di- o triclorobenceno.6 Como se ha indicado Arriba, la combinación de hidrocarburos clorados y sales procesadas a ciertas altas temperaturas es lo que conduce a la creación de PCB.
Hornbuckle también explica que los subproductos de PCB altamente clorados en pigmentos azules y verdes se comportan de manera diferente que los subproductos menos ligeros y menos clorados en los pigmentos amarillos. Los productos químicos más ligeros y menos clorados son más volátiles y por lo tanto más móviles en el aire y se puede esperar que salgan de las pinturas y tintas pigmentadas más fácilmente que los productos químicos más pesados y más clorados. Los subproductos de pigmento azul y verde más pesados probablemente se quedarán con las pinturas al chip, permitiendo así que los PCB de los subproductos se transfieran al suelo si estas pinturas se usan al aire libre, por ejemplo en exteriores de edificios.
Según la investigación del geólogo de la Cuenca del Río Delaware, Gregory Cavallo, junto con Rodenburg y sus colegas de la Universidad de Rutgers, alrededor del 65% de todos los pigmentos orgánicos producidos entran en tintas de impresión (en contraposición a tintes, pinturas u otros productos de color). En 2006, se calculó que un cuarto de la producción mundial de 250 millones de toneladas métricas de pigmentos orgánicos eran pigmentos amarillos de diarilida. El análisis de las tintas de impresión indica que la tinta de impresión típica contiene un pigmento estimado en un 40%. Cavallo et al. Por lo tanto, estimar que la producción mundial de PCB 11 a través de la fabricación de amarillos de diarilida habría sido de aproximadamente 1,5 toneladas métricas en 2006.5

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