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Teoría y ejercicios prácticos de Dinámica de Sistemas
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Ejercicio 5.29. Efectos en la salud de una ingestión de tóxicos

El ser humano ha reconocido el carácter venenoso de determinadas plantas y animales desde los primeros estadios de su historia. No obstante, el enorme desarrollo de las actividades industriales, en particular las químicas, determinó la creación de una gran cantidad de sustancias químicas artificiales, tanto en calidad de materias primas como de residuos de determinados procesos, muchas de las cuales presentan efectos adversos para los seres vivos, y de ellos, los seres humanos.

El estudio de estas sustancias y sus efectos sobre el hombre ha determinado el surgimiento de una ciencia relativamente nueva, la toxicología, que en su desarrollo ha incorporado conocimientos de otras ciencias, como la fisiología, la farmacología, la bioquímica y la epidemiología. Se desprende de esto que el estudio de la problemática derivada de la exposición a sustancias tóxicas requiere del concurso de varias disciplinas y en consecuencia de una visión más global que la de cada disciplina en particular. Resulta entonces interesante mirar estos problemas desde la óptica de la Dinámica de Sistemas, que integra los distintos elementos que los componen en un modelo de análisis y medición que opera sistemáticamente y en consecuencia permite observar las mutuas influencias entre los mismos.

Cuando un organismo se expone a una sustancia tóxica se desencadenan una serie de procesos extremadamente complejos de absorción, distribución, metabolización y eliminación (ADME) cuyas velocidades son muy difíciles de calcular.

El esquema más sencillo permite imaginar un organismo que recibe una determinada cantidad de tóxico, y a la vez elimina una proporción del mismo. Si la eliminación es muy rápida, es probable que el organismo pueda tolerar nuevas cantidades en forma fraccionada. Pero si es muy lenta, la exposición durante un periodo largo puede dar lugar a una acumulación que alcance e incluso sobrepase el umbral de toxicidad, con todas sus consecuencias, desde reacciones alérgicas a la muerte. Sin embargo, la sola peligrosidad de una sustancia no alcanza para caracterizar el riesgo de intoxicarse. Se deben considerar todos aquellos factores que contribuyen a que el tóxico sea realmente incorporado al organismo, tales como el escenario de la exposición, la concentración en el medio contaminado, la vía, frecuencia y duración de la exposición y las características del individuo. Por otra parte, el análisis de riesgo es en si mismo una herramienta de gestión que permite implementar medidas de mitigación.

En el modelo siguiente, que simula la emisión de un tóxico es estado gaseoso y su inhalación por un individuo expuesto se recoge estos aspectos organizados de la siguiente manera:

1) La emisión del tóxico desde una fuente puntual, calculada en moles/hora, para una dada Temperatura ambiente expresada en ºK, desde una superficie de evaporación medida en m2 . La presión de vapor es la de la sustancia en consideración, a la temperatura del ambiente. El régimen de transferencia al ambiente queda caracterizado por un coeficiente de transferencia de masa.

2) El escenario está constituido por el recinto donde está contenida la fuente de emisión. Su volumen permite calcular la concentración efectiva, que se expresa en mg/m3 al multiplicar la emisión en moles/hora por el peso molecular de la sustancia. Esta concentración se compara con el límite permitido (en este caso la dosis de referencia para inhalación), y a través de la relación entre ambas, se regula la tasa de renovación de aire, como medida de mitigación.

3) Finalmente, el nivel Tóxico acumulado representa la cantidad en el organismo expuesto. En el mismo se recibe una cantidad denominada Incorporación, que se mide en mg/hora, que está determinada por la variable Concentración, la Tasa de inhalación, que es el volumen horario de aire respirado por un individuo sano, y la Exposición efectiva, que permite simular una semana laboral con un cierto turno de trabajo (Duración del turno), descanso diarios y descansos de fin de semana.

El Tóxico acumulado disminuye por Eliminación, la que responde a una cinética de primer orden, es decir, la cantidad acumulada es proporcional a la cantidad presente en función del Coeficiente de Eliminación. Como dato adicional se calcula la Concentración interna, dividiendo el tóxico acumulado por el peso corporal.

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