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concentración máxima aceptable de tóxico

La concentración máxima aceptable de tóxico (CMAT) es un valor que se calcula mediante pruebas de toxicidad acuática para ayudar a establecer regulaciones de calidad del agua pa...

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La concentración máxima aceptable de tóxico (CMAT) es un valor que se calcula mediante pruebas de toxicidad acuática para ayudar a establecer regulaciones de calidad del agua para la protección de la vida acuática. Utilizando los resultados de una prueba de toxicidad crónica de ciclo de vida parcial , la CMAT se informa como la media geométrica entre la concentración sin efecto observado ( NOEC ) y la concentración de efecto observado más baja ( LOEC ). [ 1 ]

La MATC se utiliza para establecer estándares regulatorios para contaminantes prioritarios [ 2 ] bajo la Ley Federal de Agua Limpia de EE . UU. Las directrices regulatorias establecen dos concentraciones aceptables de contaminantes para proteger contra los efectos: crónicos o agudos. Dado que la MATC solo debe informarse en pruebas de toxicidad crónica, existe un método ampliamente aceptado para convertir la MATC crónica a una concentración que proteja contra los efectos agudos. [ 1 ]

El MATC se calcula y se informa a partir de los resultados de una serie de procedimientos estándar diseñados por la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (US EPA) y otras organizaciones para mantener una alta exactitud y precisión en todas las pruebas de toxicidad con fines regulatorios.

Cálculo

Pruebas de toxicidad crónica

En una prueba de toxicidad, la NOEC y la LOEC se derivan como una comparación con el control negativo , o el grupo experimental que no contiene la sustancia química en cuestión. La NOEC es la concentración más alta que no causa un efecto estadísticamente diferente al del control negativo mediante pruebas de hipótesis estadísticas . De igual manera, la LOEC es la concentración más baja probada que sí causa un efecto estadísticamente diferente al del control negativo. La MATC es la media geométrica entre estos dos valores, de modo que: MATC = √ (NOEC)(LOEC)

La MATC se calcula para proteger contra los efectos crónicos en la función o salud general de un organismo, no para causarle la muerte. Debe utilizarse una prueba de ciclo de vida parcial. Este tipo de prueba de toxicidad utiliza organismos en sus etapas de vida más sensibles, generalmente durante las primeras etapas de reproducción y crecimiento, pero no en estado juvenil. [ 3 ] La MATC es la concentración más alta que no debería causar efectos crónicos; sin embargo, para fines regulatorios, también debe existir una concentración máxima que proteja contra los efectos agudos.

Aplicación de MATC a concentraciones agudamente tóxicas

La MATC se puede aplicar a los resultados de una prueba de toxicidad aguda para obtener una concentración que proteja contra los efectos adversos durante una exposición aguda. La CL50 , o la concentración a la que muere el 50 % de los organismos durante una prueba de toxicidad aguda , se utiliza para derivar un valor denominado índice agudo-crónico (IAC).

El MATC se puede utilizar para calcular el ACR de la siguiente manera:AdoR=Ldo50/METROATdo{\displaystyle ACR=LC50/MATC}

El ACR es útil para estimar un MATC para especies en las que solo existen datos de toxicidad aguda, o para establecer directrices regulatorias para la protección de la vida acuática a través de criterios de calidad del agua por parte de la EPA de EE. UU. [ 3 ]

Usos regulatorios

Estados Unidos

La Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA, por sus siglas en inglés) es el organismo gubernamental responsable de redactar y hacer cumplir las regulaciones ambientales aprobadas por el Congreso. La Ley de Agua Limpia se aprobó en 1972.

La Sección 304(a)(1) de la Ley de Agua Limpia establece los Criterios de Calidad del Agua (CCA) desarrollados para la protección de la vida acuática y la salud humana. [ 4 ] El MATC y el ACR se utilizan en una secuencia de cálculos para obtener la Concentración Máxima de Criterio y la Concentración Continua de Criterio (CMC y CCC, respectivamente) para las sustancias químicas reguladas. [ 5 ]

La CMC y la CCC son dos de los seis componentes del criterio de vida acuática según la WQC, y representan los valores reglamentarios para todos los contaminantes prioritarios analizados. La CMC es la concentración máxima de una sustancia química en el agua a la que los organismos acuáticos pueden estar expuestos de forma aguda sin sufrir efectos adversos. Asimismo, la CCC es la concentración máxima de una sustancia química en el agua a la que los organismos acuáticos pueden estar expuestos de forma indefinida sin sufrir efectos adversos. Generalmente, la CMC es superior a la CCC. [ 5 ]

Canadá

Environment Canada es el organismo regulador de la protección ambiental en Canadá. En virtud de la Ley del Agua de Canadá de 1970, las Directrices Canadienses de Calidad del Agua (CWQG) para la Protección de la Vida Acuática establecen directrices regulatorias sobre las concentraciones máximas de contaminantes aceptables en ambientes de agua dulce y marinos. [ 6 ]

Las concentraciones de exposición a corto y largo plazo del CWQG se derivan de forma similar a los métodos utilizados por la EPA de EE. UU. y son equivalentes a la CMC o la CCC. [ 7 ] Cuando se informa una MATC con pruebas de toxicidad, a veces se la denomina concentración umbral de efecto observado (TOEC). Tanto la MATC como la TOEC se calculan como la media geométrica de la NOEC y la LOEC, y a menudo se utilizan indistintamente. [ 7 ] [ 8 ]

Métodos estándar

Los métodos estándar se diseñan y utilizan ampliamente para maximizar la precisión y exactitud de todas las pruebas de toxicidad. Los valores derivados de pruebas de toxicidad como la MATC se comunican a organismos reguladores como la EPA de EE. UU. y Environment Canada para que se puedan diseñar regulaciones más fiables.

Algunos métodos estándar comunes incluyen los diseñados por organizaciones gubernamentales como Environment Canada, la EPA de EE. UU. o la Administración de Alimentos y Medicamentos de EE. UU. (FDA) . Otros son diseñados por organizaciones científicas como ASTM International o la OCDE .

Muchos de estos métodos utilizan el mismo organismo de prueba o están diseñados para el mismo tiempo de exposición. Entre los organismos de prueba más comunes se incluyen, entre otros, la dafnia , el pez cabeza gorda , la trucha arcoíris y los mejillones . Las pruebas de toxicidad aguda suelen durar entre 24 y 96 horas, mientras que las pruebas crónicas generalmente se extienden durante una semana o más.

Ventajas y limitaciones

El uso del MATC para derivar directrices regulatorias ha estado acompañado de cierto debate. Las pruebas de hipótesis, o pruebas estadísticas realizadas con conjuntos de datos que solo informan una diferencia significativa, no se consideran las más robustas estadísticamente. No hay intervalos de confianza para mostrar una medida de incertidumbre en un NOEC y LOEC. Además, el NOEC y el LOEC solo pueden ser concentraciones en la prueba, y nada intermedio. [ 9 ] Por estas razones, los valores que se derivan a través de métodos de ajuste de curvas, como un LC50 o EC10 (la concentración que causa el efecto medido en el 10% de los organismos) serían preferibles si fuera posible con mayor frecuencia.

Desde un punto de vista regulatorio, existen ventajas al utilizar los resultados de las pruebas de hipótesis. Los NOEC y LOEC se utilizaban con mayor frecuencia en el pasado, y hay más resultados de pruebas que informan NOEC y LOEC que EC10. El tiempo y el esfuerzo necesarios para realizar todas las pruebas anteriores para obtener un valor diferente no se consideran un buen uso de los recursos. Además, el uso de NOEC y LOEC permite informar un solo número a las agencias reguladoras. [ 8 ] Los criterios de calidad del agua se informan como un solo número por debajo del cual debe mantenerse la concentración real. Si el MATC se informara como un rango de valores para tener en cuenta la incertidumbre, las directrices regulatorias no se presentarían como un solo valor.

Implicaciones del enfoque "Una Salud"

La Concentración Máxima Aceptable de Tóxicos es un punto de referencia fundamental dentro del marco de Una Salud, que enfatiza la interconexión fundamental de la salud humana, animal y ambiental. [ 10 ] Si bien la CMAT se deriva técnicamente de datos de toxicidad crónica acuática, su aplicación en la ciencia regulatoria moderna proporciona un puente transdisciplinario entre el monitoreo ambiental y la protección de la seguridad sanitaria mundial. [ 11 ]

1. Evaluación integral de riesgos

La investigación toxicológica contemporánea se está orientando hacia la Evaluación Integrada de Riesgos, un modelo que evalúa la seguridad química al vincular directamente la exposición ambiental con los resultados en la salud humana. [ 12 ] Debido a que los valores de MATC se calculan utilizando puntos finales crónicos subletales como el crecimiento y la reproducción, proporcionan datos biológicos esenciales necesarios para estos modelos integrados; [ 12 ] [ 13 ] Este enfoque integrado permite a los científicos comprender mejor cómo las bajas concentraciones químicas en los ecosistemas acuáticos pueden tener efectos en cascada en la interfaz medio ambiente-animal-humano. [ 14 ]

2. Especies centinela y seguridad alimentaria

En el contexto de Una Salud, los organismos acuáticos sirven como "centinelas" de peligros ambientales emergentes. [ 11 ] Por ejemplo, establecer umbrales crónicos para contaminantes persistentes, como las sustancias perfluoroalquiladas y polifluoroalquiladas, es un componente vital de la evaluación de la seguridad química en cuerpos de agua compartidos;. [ 15 ] [ 16 ] Asegurar que las concentraciones ambientales se mantengan por debajo de la MATC para taxones acuáticos sensibles es una medida preventiva primaria; ayuda a mitigar la bioacumulación de toxinas en peces y mariscos, protegiendo así a las poblaciones humanas de riesgos para la salud a largo plazo como la inmunotoxicidad y el cáncer;. [ 17 ] [ 18 ]

3. Protección de los servicios ecosistémicos

El paradigma Una Salud destaca que el bienestar humano depende de los "servicios ecosistémicos", como el agua potable limpia, el ciclo de nutrientes y la biodiversidad. [ 19 ] Se utilizan puntos de referencia como el MATC para derivar Estándares de Calidad Ambiental que buscan específicamente proteger los grupos funcionales responsables de estos servicios. [ 19 ] Al mantener los niveles químicos por debajo de los umbrales de efectos crónicos, los reguladores salvaguardan la resiliencia de los ecosistemas que sustentan la vida humana y previenen la degradación ambiental;. [ 20 ] [ 10 ]

Referencias

  1. 1 2 Rand, Gary (1995). Fundamentos de toxicología acuática . Boca Raton: CRC Press. pp. 943. ISBN 1-56032-090-7.
  2. ↑ Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. (EPA). Contaminantes prioritarios ..
  3. 1 2 Rand, Gary (1995). Fundamentos de toxicología acuática . Boca Raton: CRC Press. págs. 42-43. ISBN 1-56032-090-7.
  4. ↑ Criterios de calidad del agua de la USEPA.
  5. 1 2 Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. (EPA). CMC y CCC.
  6. ↑ Directrices canadienses sobre la calidad del agua. Directrices del CCME para la protección de la vida acuática. "Copia archivada" . Archivado del original el 23 de agosto de 2007. Consultado el 31 de mayo de 2013 .{{cite web}}: CS1 mantenimiento: copia archivada como título ( enlace ) .
  7. 1 2 Consejo Canadiense de Ministros del Medio Ambiente. Protocolo para la derivación de directrices de calidad del agua para la protección de la vida acuática 2007 [ceqg-rcqe.ccme.ca/download/en/220/]
  8. 1 2 Environment Canada (2005). Documento de orientación sobre métodos estadísticos para pruebas de toxicidad ambiental. págs. 113. EPS 1/RM/46
  9. ↑ Rand, Gary (1995). Fundamentos de toxicología acuática . Boca Raton: CRC Press. págs. 86-87. ISBN 1-56032-090-7
  10. 1 2 Pesce, Stéphane; Ghiglione, Jean-François; Topp, Edward; Martin-Laurent, Fabrice (2020-06-26). " Editorial: Ecotoxicología microbiana" . Frontiers in Microbiology . 11 1342. Bibcode : 2020FrMic..1101342P . doi : 10.3389/fmicb.2020.01342 . ISSN 1664-302X . PMC 7333374. PMID 32676059 .   
  11. 1 2 Lin, MS; Varunjikar, MS; Lie, KK; Søfteland, L.; Dellafiora, L.; Ørnsrud, R.; Sanden, M.; Berntssen, MHG; Dorne, JLCM; Bafna, V.; Rasinger, JD (diciembre de 2023). "Análisis proteogenómico multitejido para estudios de toxicología mecanicista en especies no modelo" . Environment International . 182 108309. Bibcode : 2023EnInt.18208309L . doi : 10.1016/j.envint.2023.108309 . hdl : 11250/3106445 . PMID 37980879 . 
  12. 1 2 Oginah, Susan Anyango (2023). Evaluación integrada de riesgos: de la exposición a través de AOP a los servicios ecosistémicos . Kgs. Lyngby: Universidad Técnica de Dinamarca.
  13. ↑ Wang, Xiaolei; Zhao, Xiaoli; Wang, Ying; Ruan, Yuefei; Liang, Weigang; Wu, Fengchang (13 de diciembre de 2024). "Criterios de calidad del agua para la salud humana: desafíos y prioridades de investigación" . ACS ES&T Water . 4 (12): 5255– 5263. Bibcode : 2024ACSEW...4.5255W . doi : 10.1021/acsestwater.4c00805 . ISSN 2690-0637 . 
  14. ↑ Khan, Mohiuddin Md Taimur; Sklar, Larry (13 de junio de 2023). "Editorial: Contaminantes ambientales en sistemas acuáticos y seguridad química para la salud ambiental y humana, volumen II" . Frontiers in Public Health . 11 1157834. doi : 10.3389/fpubh.2023.1157834 . ISSN 2296-2565 . PMC 10299172. PMID 37383263 .   
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  16. ↑ Souza, Marília Cristina Oliveira; Barbosa, Fernando; Domingo, Jose L. (2026-02-17). "PFAS y Una Salud: integrando perspectivas humanas, animales y ambientales" . Archives of Toxicology . 100 (5): 1769– 1787. Bibcode : 2026ArTox.100.1769S . doi : 10.1007/s00204-026-04306-1 . ISSN 0340-5761 . PMC 13086820. PMID 41699312 .   
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  19. 1 2 Maltby, Lorraine; Brown, Ross; Wilkinson, Helen (2022-08-05). "Aplicación de los principios de los servicios ecosistémicos a la derivación de estándares de calidad ambiental de agua dulce" . Frontiers in Environmental Science . 10 932161. Bibcode : 2022FrEnS..1032161M . doi : 10.3389/fenvs.2022.932161 . hdl : 10871/130437 . ISSN 2296-665X . 
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  • Pasos para el cálculo de la CMC
  • Pasos para el cálculo del CCC