INTRODUCCIÓN

Se estima que para 2017 se habían producido 8,300 t de materiales plásticos en el mundo. De estos, 60% se encuentran acumulados en el medio ambiente (Geyer, Jambeck, & Law, 2017)debido a su durabilidad y resistencia a la degradación son muy difíciles de asimilar a la naturaleza. La prevalencia de este tipo de contaminación es tal que incluso se ha propuesto como un marcador de la era geológica actual (Zalasiewicz et al., 2016). Entre estos residuos plásticos existe un grupo que ha sido de especial interés para los investigadores en años recientes: los microplásticos.

Los MP se definen como fragmentos de polímeros sintéticos provenientes del petróleo, de dimensión menor a 5 mm, aunque no hay un consenso claro sobre el intervalo en tamaños (Hartmann et al., 2019).Éstos fueron identificados por primera vez en la década de los setenta en muestras tomadas del Océano Atlántico y del canal de Bristol, aunque el término no fue acuñado hasta Thompson et al.(2004). Desde entonces han sido encontrados en todos los ambientes marinos (figura 1) y terrestres estudiados, incluyendo las regiones polares (Obbard, 2018)y los abismos oceánicos (Zhao et al., 2022).

Los MP pueden clasificarse en primarios o secundarios según su origen (Hartmann et al., 2019). Los primarios son producidos para aplicaciones como exfoliantes en productos cosméticos y para procesos de limpieza con chorro de aire, los cuales reemplazan materiales naturales. Debido a que el origen de los MP primarios es fácil de rastrear es más sencillo tomar medidas para evitar su propagación.

Por otro lado, los MP secundarios provienen de la degradación mecánica y fotolítica de objetos plásticos de mayor tamaño (Hartmann et al., 2019). Durante la degradación fotolíticala luz solar oxida la estructura química del plástico, causando rupturas en los enlaces que reducen su masa molecular. Como resultado el plástico se vuelve frágil y se rompe en fragmentos pequeños. En el medio oceánico los fragmentos también son sometidos a los efectos de la abrasión delas olas y otros sedimentos. Aun con todos estos mecanismos la degradación total de los plásticos tarda varios cientos de años, provocando que estos fragmentos permanezcan en el medio ambiente por mucho tiempo más (Thompson et al., 2004).

Las fuentes de MP secundarios incluyen basura municipal, como bolsas, botellas y empaques plásticos y cubiertos desechables; de la industria pesquera, como boyas, cañas de pescar, redes, etc. Otras fuentes son los restos de otras industrias como guantes desechables, partes automovilísticas, aislantes o material de construcción (An et al., 2020). Debido a esta gran variedad de fuentes es difícil definir el origen de este tipo de MP y las medidas para mitigarlos se vuelven más complicadas.

Por la gran variedad de orígenes delos MP no es de sorprender que estos contaminantes estén conformados por una gran variedad de materiales plásticos, entre los que se encuentran polietilentefertalato (PET), poliésteres (PES), polietileno de alta densidad (HDPE), polietileno de baja densidad (LDPE),poli (cloruro de vinilo) (PVC), polipropileno (PP), poliamidas (PA), poliestireno (PS), copolímero acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS) y politetrafluoroetileno (PTFE) (Picó & Barceló, 2019).

El objetivo de este trabajo fue llamar la atención sobre el problema de la contaminación por MP en diferentes ecosistemas que afectan la vida del ser humano y el entorno ecológico, especialmente acerca de los aspectos que aún no se entienden por completo e instar a la investigación respecto a estos tópicos

Microplasticos y su efecto sobre el ecosistema

Muestreo y análisis. Uno de los grandes retos que existen para el estudio de la contaminación por MP es la ausencia de metodologías estandarizadas para la recolección y procesamiento de muestras (Razeghi, Hamidian, Wu, Zhang, & Yang, 2021).Esto vuelve difícil comparar resultados entre estudios y determinar con exactitud la cantidad de microplásticos presentes en el ambiente (Gong & Xie, 2020).La técnica común para tomar muestras de ambientes marinos es el uso de redes Neuston (figura 2a y b), por lo general con tamaños de malla de 1.0, 0.56 y 0.333 mm (Tokai, Uchida, Kuroda, & Isobe, 2021). La técnica permite tomar muestras de grandes áreas; sin embargo, presenta varios inconvenientes: se colecta materia orgánica, no siempre es posible conocer el volumen exacto de agua estudiada debido a las corrientes y el tamaño de malla determina el límite de tamaño de los microplásticos que se toman en cuenta (Razeghiet al., 2021).En un estudio se encontró que, para la malla de 1mm, sólo una cuarta parte de microplásticos de 1.0 a 3.0 mm que entraron a la red fueron retenidos (Tokai et al., 2021).

Las técnicas usadas para separar los MP de la materia orgánica son separación por flotación y digestión enzimática, ácida o alcalina. Debido a que estas técnicas se basan en las características de los materiales, no son capaces de recuperar todos los MP cuando en la muestra hay partículas que son más densas que otras o fibras, que serían degradadas en el proceso de digestión (figura 3). De acuerdo con un estudio de 2018 un método con una eficiencia arriba de 50% capaz de separar una mayor variedad de MP fue el uso de peróxido de hidrógeno como agente oxidante para la eliminación de la materia orgánica y, posteriormente, separación por diferencia de densidad es, utilizando cloruro de cinc (ZnCl2) (Rodrigues et al., 2018);otros investigadores han reportado el mismo método con una eficiencia de 63% en la separación (Zheng et al., 2021).

Tanto la toma de muestras como los métodos de separación excluyen una cantidad desconocida de MP en cada estudio. Consecuentemente, es posible que se esté subestimando la cantidad real de estos contaminantes en el medio ambiente. Un análisis comparativo de los métodos de muestreo dice que éste debe ser seleccionado en función de las condiciones reales de muestreo y el propósito de la investigación, considerando como regla principal que entre más grande sea el volumen de muestra de agua tomada habrá mayor representatividad en el experimento.

Microplásticos en el medio ambiente y redes tróficas

Los MP se encuentran en abundancia en ecosistemas acuáticos, lo que afecta las redes tróficas. Un ejemplo de una red trófica marina es fitoplacton (productor primario)→zooplacton (consumidor primario)→sardina (consumidor secundario) →atún (depredador), se puede ver claramente cómo los MP pueden llegar al hombrea través de las relacionaes alimentarias entre las especies de organismos consumidos y consumidores.

Se ha visto que la presencia de MP inhibe el crecimiento de las raíces de la planta acuática Lemma minor y disminuye la capacidad de fotosíntesis de algas de los géneros Chlorella y Scenedesmus, además de aumentar la producción de especies reactivas de oxígeno (ROS) en ellas (Bhattacharya, Lin, Turner, & Ke, 2010). Otro estudio describe la formación de agregados de MP en las hojas del musgo Sphagnum palustre, que podría servir como bioindicador (Capozzi, Carotenuto, Giordano, & Spagnuolo, 2018), y uno más señala que estos contaminantes pueden adherirse a la superficie de las algas marinas Fucus vesiculosus y ser ingeridos por moluscos de la especie Littorina littorea, entrando así a la red trófica (Gutow, Eckerlebe, Giménez, & Saborowski, 2016).

Los copépodos y otros crustáceos planctónicos, base de las redes tróficas marinas, consumen MP de forma regular. Se ha encontrado que su presencia disminuye significativamente la ingesta de su alimento usual, algas (Ogonowski, Schür, Jarsén, & Gorokhova, 2016).Se han encontrado altas concentraciones de MP en los intestinos de moluscos, que los ingieren y absorben por las branquias; además, fragmentos de tamaños menores a 9 μm pueden entrar al sistema circulatorio, transferirse a otros órganos internos e incluso ingresar a las células por endocitosis, causando reacciones inflamatorias (Kolandhasamy et al., 2018).Desde la década de los setenta existen reportes de la presencia de MP en el sistema digestivo de peces adultos (Carpenter, Anderson, Harvey, Miklas, & Peck, 1972) y en estudios más recientes se reporta, además de la ingesta, la bioacumulación de MP en órganos fuera del sistema digestivo (Ding, Zhang, Razanajatovo, Zou, & Zhu, 2018).

Moluscos de la especie Mytilusedulis fueron expuestos a microesferas (0.5 μm) de PS fluorescente; posteriormente, cangrejos de la especie Carcinus maenas fueron alimentados con estos moluscos (figura 4). Las microesferas fueron encontradas en mayor concentración en las muestras tomadas 1 h después en los tejidos del hepatopáncreas y ovarios.

Las muestras de las branquias tuvieron una mayor concentración a las 2 h; las muestras del estómago tuvieron concentraciones muy altas a 1 h, 2 h y 4 h; pero no se encontraron en las muestras posteriores. En la hemolinfa todas las muestras tomadas presentaron microesferas, con mayor concentración a las 24 h, pero presentes 21 días después (Farrell & Nelson, 2013). En otro estudio realizado en moluscos de la misma especie se encontró que, tras la ingesta, los MP se translocaban al sistema circulatorio en tres días, donde permanecieron por más de 28 días (Browne, Dissanayake, Galloway, Lowe, & Thompson, 2008).

En 2014 se expusieron comunidades de meso-zooplancton a microesferas de PS fluorescente de 10 μm;después el meso-zooplancton se ofreció como alimento a crustáceos mísidos, que presentaron microesferas en el organismo (Setälä, Fleming-Lehtinen, & Lehtiniemi, 2014). En otro estudio añadieron nanopartículas de PS de 24 nm a un cultivo de algas, que fueron utilizadas como alimento para zooplancton herbívoro; posteriormente, este zooplancton se ofreció como comida a peces. No sólo se encontró la presencia de nanopartículas en los peces, también se observaron cambios en el comportamiento y metabolismo de éstos (Cedervall, Hansson, Lard, Frohm, & Linse, 2012).Existen reportes recientes que indican la transferencia trófica de nanoplásticos en organismos marinos y que éstas, eventualmente, pueden llegar a los recursos alimenticios consumidos por los humanos,causando toxicidad (Kim, Cui, Kwak, & An, 2022).

A pesar de que muchos estudios se centran en los ambientes acuáticos, los MP también se pueden encontrar en ambientes terrestres y en la atmósfera. En los ambientes terrestres la mayoría de los MP provienen de MP secundarios (Scheurer & Bigalke, 2018), de lodos residuales de plantas tratadoras de agua, de fibras textiles de acrílico y poliéster (Browneet al., 2011),y de mantillos en suelos agrícolas. Por otro lado, en áreas montañosas los MP provienen del turismo y del transporte atmosférico (Padha, Kumar, Dhar, & Sharma, 2022). Se sabe que altas concentraciones de MP en el suelo disminuyen significativamente el crecimiento y aumentan la tasa de mortalidad de la lombriz de tierra común, Lumbricus terrestres(Huerta Lwanga et al., 2016), que son consumidos por distintas especies de protistas terrestres (Rillig & Bonkowski, 2018)y que se acumulan en los suelos junto con contaminantes tóxicos. Sin embargo, sus implicaciones para la salud humana y para el ecosistema aún no son claras (Wang et al., 2019).

Los MP también se han encontrado en el aire, considerándose contaminantes atmosféricos (Zhang et al., 2020). En este caso, los MP provienen principalmente de emisiones de tráfico (Kole, Löhr, van Belleghem, & Ragas, 2017) y de la industria textil (Dris et al., 2017). En su mayoría se originan en zonas urbanas, pero los mecanismos de transporte atmosférico y las corrientes de aire les permiten llegar a áreas remotas (Horton & Dixon,2018; Liu et al., 2019).

Efecto de los microplásticos en la salud

El efecto biológico de la ingesta de MP por crustáceos copépodos; es decir, zooplancton, depende de características como composición, tamaño y forma delas partículas. No obstante, su ingesta afecta el crecimiento y la capacidad reproductiva de los individuos (Bai, Wang, & Wang, 2021). Además, los MP pueden inducir la formación de especies reactivas de oxígeno (ROS), posiblemente generando estrés oxidativo (Jeong et al., 2017). En estudios realizados en ratones se encontró que micropartículas de PS de 5 y 20 μm administradas en el agua se acumularon en el hígado, en riñones e intestinos y provocaron estrés oxidativo, alteraciones en el metabolismo de lípidos y en biomarcadores relacionados con neurotoxicidad (Deng, Zhang, Lemos, & Ren, 2017). Además, pueden bioacumularse en los testículos, afectando la capacidad reproductiva y provocando reacciones inflamatorias y de estrés oxidativo (D'Angelo & Meccariello, 2021).

Una de las grandes preocupaciones acerca delos MP es su potencial toxicidad química. Algunos contaminantes plásticos contienen por sí mismos aditivos que se pueden desprender y afectar el ecosistema (Rochman, 2016). Los MP, además, pueden servir como vectores para contaminantes orgánicos hidrofóbicos (HOCs, en inglés) (Hartmann et al., 2017) como bifenilos policlorados y otros contaminantes orgánicos persistentes (POPs, en inglés), así como pesticidas, hidrocarburos aromáticos policíclicos (Velzeboer, Kwadijk, & Koelmans, 2014) y metales (Hodson, Duffus-Hodson, Clark, Prendergast-Miller, & Thorpe, 2017);aunque la tasa de adsorción de distintos metales varía debido a sus características (Massos & Turner, 2017).

Respecto al efecto de sustancias tóxicas y MP en organismos vivos se ha reportado que ejemplares de peces cebra (Danio rerio) y de almejas de la especie Scrobicularia plana no sufrieron daño físico en el tracto digestivo al ingerir MP vírgenes, a pesar de que se presentó acumulación en los tejidos; mientras que la ingesta de MP que contenían contaminantes orgánicos persistentes sí causó daño físico a los animales estudiados (O'Donovan et al., 2018), aunque el porcentaje de HOC transportado por MP es muy pequeño (Koelmans, Bakir, Burton, & Janssen, 2016).

La transferencia trófica es una de las vías por las cuales los MP ingresan al organismo humano (figura 5). De acuerdo con un estudio de 2019 una persona adulta viviendo en EE. UU. consume entre 40 y 60,000 micropartículas plásticas anualmente (Cox et al., 2019). Hay evidencia de MP presentes en el tracto digestivo humano (Schwabl et al., 2019) proveniente de pescados y mariscos; aunque podrían encontrarse también en agua mineral (Schymanski et al., 2018), agua potable, cerveza y sal (Kosuth, Mason, & Wattenberg, 2018).Además, las micropartículas plásticas pueden adherirse a los alimentos durante el empaquetamiento y estar presentes en productos como miel, sal de mesa, azúcar, leche y pescado. Como ya se mencionó, los MP forman parte de la contaminación atmosférica, se encuentran en el polvo de los hogares, donde son inhalados por los seres humanos (Gasperi et al., 2018)y llegan hasta los pulmones (Jenner et al., 2022). Además, se han encontradomicropartículas plásticas en el torrente sanguíneo y en la placenta humana (Leslie et al., 2022).

Es claro que los MP se encuentran en el cuerpo humano y, por los estudios realizados en otros organismos, se sabe que pueden provocar reacciones del sistema inmune como toxicidad, estrés oxidativo, daño físico a los órganos, entre otros efectos nocivos. Falta mucha información para determinar su toxicidad y riesgos para la salud humana; por ejemplo, los niveles de exposición a los MP, la cantidad de microplásticos que ingresan al cuerpo y la cantidad de los mismos que se acumula, así como su capacidad para atravesar las barreras epiteliales (Blackburn & Green, 2022).De acuerdo con Picó y Barceló (2019)las estrategias que pueden utilizarse para disminuir la contaminación por MP deben enfocarse en dos aspectos: control de las fuentes y remediación. El primero se refiere a la disminución de la cantidad de MP generados, lo que limita la producción de MP primarios y de residuos plásticos que pueden dar lugar a MP secundarios, principalmente a través de legislaciones y de programas de concientización; mientras que el segundo busca eliminar los MP ya existentes en el ambiente; en particular, en el océano y en los efluentes de aguas residuales.

Otra estrategia es el desarrollo de materiales plásticos biobasados y compostables que pueden ser descompuestos en biomasa por la acción de microorganismos, de manera que no se acumulen en el ambiente ni den lugar a microplásticos secundarios. Es necesario tomar en cuenta que algunos materiales plásticos formulados para ser biodegradables únicamente lo son bajo condiciones específicas o sólo se descomponen parcialmente en materiales que combinan componentes biodegradables con polímeros sintéticos, o formulaciones con aditivos destinados a facilitar la degradación. Lo anterior da lugar a MP que no son más fáciles de asimilar por el medio ambiente y son incluso más difíciles de eliminar que los residuos plásticos de mayor tamaño (Cole, Lindeque, Halsband, & Galloway, 2011). En este sentido, se ha creado el proyecto de fuga de plástico (PLP, en inglés). Esta iniciativa mundial analiza a profundidad la economía circular de los plásticos, evalúa las lagunas de conocimiento existentes y desarrolla una guía metodológica para permitir a las empresas localizar y evaluar las fugas de plástico a lo largo de sus cadenas de suministro (Peano, 2021).

CONCLUSIONES

Debido a que los MP tienen una amplia distribución en todo el mundo están afectando la salud de los organismos y dado que se comprobó que se transfieren a través de la red trófica pueden llegar hasta los seres humanos causando, eventualmente, toxicidad. Para mitigar el daño causado por los MP es necesario reducir la emisión de contaminantes plásticos en general. Para este fin son necesarias legislaciones sobre la producción y consumo de productos plásticos, en especial aquéllos de un solo uso y el desarrollo de nuevos y mejores materiales plásticos que no se acumulen en el ambiente.

Desafortunadamente en México no existe una ley federal o nacional sobre plásticos de un solo uso; sin embargo, globalmente se están tomando medidas como el proyecto de fuga de plástico para identificar las lagunas de conocimiento existentes y dar trazabilidad a los plásticos; como lo han indicado expertos de la ONU en su informe de 2021,donde recomiendan reutilizar, reparar o reciclarlos plásticos, así como la reducción de materiales vírgenes; pero la educación y participación del público son indispensables para reducir la contaminación. Es necesario llegar a un consenso sobre el tamaño en el cual una partícula plástica se considera MP e implementar metodologías estandarizadas para la toma, separación y análisis de muestras que los contengan; de tal manera que se pueda determinar con mayor precisión la cantidad de éstos en el ambientey sus posibles efectos en la salud humana.

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Notas de autor

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