El cobre en el medio ambiente
Es importante comprender el impacto medioambiental del cobre. Los seres humanos y otros organismos adquieren el cobre de su entorno a través del aire, el agua y el suelo.
Al tratarse de un elemento esencial, el impacto medioambiental del cobre no puede evaluarse del mismo modo que el de los productos químicos artificiales. La forma química del cobre en un entorno determinado determina su disponibilidad biológica, o biodisponibilidad, para los organismos del medio ambiente. La ingesta de cobre por parte de un organismo depende de la forma química del cobre, de su distribución en el medio ambiente y de su medio de transporte (es decir, de su adhesión a las partículas). El efecto del cobre en el agua, los sedimentos y el suelo depende en gran medida de las características químicas y físicas del entorno local, así como de la biodisponibilidad de las diferentes formas químicas del cobre para los organismos del entorno.
El impacto medioambiental del cobre afecta a muchos ámbitos de la naturaleza. Muchos organismos han desarrollado medios fisiológicos o metabólicos para regular, excretar y/o desintoxicar el exceso de cobre interno y otros elementos esenciales. Por lo tanto, las concentraciones de cobre en los tejidos no son un buen indicador de los posibles efectos tóxicos en el organismo, lo que hace que el concepto de "bioacumulación" (es decir, como se utiliza para la clasificación de los compuestos orgánicos como sustancias químicas persistentes-bioacumulables-tóxicas [PBT]) sea inapropiado.
La biodisponibilidad es la cantidad de una sustancia disponible para ser ingerida por los organismos vivos. La biodisponibilidad del cobre mide la fracción de cobre disponible para el receptor u órgano sensible de un organismo. Cuando la biodisponibilidad del cobre aumenta, los organismos pueden absorber demasiado cobre. Cuando los organismos absorben más cobre del que pueden utilizar y eliminar con seguridad, pueden producirse resultados indeseables.
La biodisponibilidad del cobre depende de varios factores clave, entre ellos:
- La composición química de las diferentes formas de cobre.
- Las concentraciones de cobre disuelto y de cobre adsorbido en las partículas (es decir, en los sedimentos en suspensión).
- Factores químicos del entorno local, como la acidez/alcalinidad, la dureza (es decir, Ca, Mg), otros cationes (Na, K), aniones, agentes complejantes (como el bicarbonato, el cloruro, el sulfato, el sulfuro), agentes aglutinantes que impiden que el cobre esté disponible y la materia orgánica disuelta.
- Interacciones con sitios receptores biológicos ("ligandos bióticos"), como las branquias de los organismos acuáticos.
Las mediciones de las concentraciones totales de cobre en el medio ambiente (es decir, en aguas superficiales, sedimentos, suelos, etc.) no pueden utilizarse para predecir los riesgos para los organismos. Sólo una pequeña parte de la cantidad total de cobre es biodisponible para los organismos y, por tanto, potencialmente tóxica. La biodisponibilidad del cobre está controlada por la química local del medio ambiente y las interacciones mutuas de estas sustancias químicas y el cobre con cada organismo.
Durante casi dos décadas, la ICA ha copatrocinado investigaciones científicas (revisadas por pares) sobre los mecanismos que controlan la biodisponibilidad del cobre para un entorno acuático o terrestre. Basándose en esta investigación, los gobiernos están adoptando ahora métodos de predicción para establecer normas de calidad ambiental totalmente protectoras y específicas para cada lugar.
Los modelos químico-matemáticos predictivos precisos, como el modelo de ligando biótico (BLM), estiman la biodisponibilidad del cobre en diversos medios ambientales:
- Entornos de agua dulce: Gran parte del metal liberado en los entornos de agua dulce está ligado a partículas sólidas o a la materia orgánica disuelta y no está disponible para ser absorbido por los organismos. Sólo una fracción relativamente pequeña del cobre total está disponible para la vida acuática.
- Entornos de agua salada: La biodisponibilidad del cobre en las masas de agua salada, incluidos los ambientes estuarinos y marinos, está determinada por la química local del agua, al igual que en los ambientes de agua dulce. En las masas de agua salada cercanas a la costa, las variaciones en la materia orgánica disuelta y, en menor medida, la salinidad, rigen en gran medida la biodisponibilidad del cobre.
- Suelos (terrestres) y sedimentos (acuáticos): Casi todo el cobre de los suelos y sedimentos está ligado a las partículas. La exposición de los organismos depende únicamente de la pequeña cantidad de cobre biodisponible en las aguas de los poros.
Los modelos de biodisponibilidad, que utilizan la química medida de los entornos locales, pueden utilizarse para establecer límites de seguridad para los organismos que viven en suelos, sedimentos y aguas marinas:
- La Unión Europea permite la declaración de "no riesgo" para los metales en suelos, sedimentos y aguas superficiales basándose en los principios de biodisponibilidad.
- Los Estados Unidos utilizan modelos de biodisponibilidad para establecer criterios de calidad del agua ambiental local para el cobre en agua dulce y ahora están evaluando una versión del modelo de ligando biótico para las aguas marinas.
- Canadá está evaluando el modelo de ligando biótico para sus directrices de calidad del agua dulce.
- Vietnam está considerando el uso del modelo de ligando biótico para sus normas de calidad del agua, incluidas las de la cuenca del río Mekong.
- China, Australia y Nueva Zelanda están estudiando la posibilidad de establecer normas sobre el agua y el suelo para el cobre basadas en la biodisponibilidad.