El procedimiento que se emplea más comúnmente para determinar la exposición es la química analítica. Se obtienen las concentraciones en los sustratos y los medios y también en los componentes biológicos del ecosistema.
El análisis de muestras tisulares de la biota representativa da la idea más exacta de la exposición a los materiales que no se destoxifican o eliminan rápidamente. Los marcadores moleculares, como las modificaciones del ADN o la inducción o inhibición de las enzimas, también sirven para medir la exposición.
Se pueden usar modelos con la intención de predecir el destino y la exposición resultante de un factor de tensión, pero los modelos siempre son simplificaciones que hay que confrontar en la medida de lo posible con conjuntos fiables de datos.
Una vez cuantificada la distribución temporal y espacial del factor de tensión en la etapa del análisis de la exposición, habría que calcular la exposición de los componentes bióticos de interés al factor de tensión. También hay que calcular las probables dosis de exposición y concentraciones.
Caracterización de los efectos ecológicos
La caracterización de los efectos ecológicos es el paso más crítico del proceso de evaluación de los riesgos. Las relaciones entre la dosis o concentración y la respuesta la toxicidad en una cepa particular de determinada especie en ciertas condiciones de laboratorio se pueden determinar con mucha exactitud. Pero, a medida que el sistema se acerca más a la realidad e incluye especies múltiples y vías adicionales de exposición, incluso la medición de efectos se puede dificultar considerablemente.
La evaluación de los datos de toxicidad básicos depende de su calidad, el número de datos replicados y la repetibilidad, la pertinencia de los efectos biológicos seleccionados y el realismo del estudio en comparación con el ecosistema para el que se está preparando la evaluación de riesgos.
Generalmente se compilan y comparan los datos de toxicidad obtenidos de varias fuentes. En general, se recopilan datos de la toxicidad aguda y crónica que produce el factor de tensión en una o en varias especies. Los datos suelen limitarse a una o pocas especies sometidas a prueba. Es posible que no se disponga de la información apropiada acerca de la especie de interés, como efecto biológico de evaluación. Esta situación ocurre a menudo cuando se trata de especies amenazadas o en peligro de extinción ya que incluso una prueba de toxicidad en pequeña escala exige involucrar un número relativamente grande de organismos para obtener datos de calidad aceptable.
Las observaciones de campo y los microcosmos controlados y pruebas en gran escala pueden proporcionar más datos en los cuáles basar la evaluación de riesgos. Sólo en estos sistemas se puede manifestar un indicio de la importancia de los efectos indirectos. Sin embargo, no hay dos campos iguales.
Análisis de la respuesta ecológica
La combinación del análisis de la exposición y los datos sobre los efectos ecológicos produce un perfil de la respuesta al factor de tensión. Las relaciones entre los xenobióticos y el efecto biológico de medición se evalúan teniendo en cuenta cómo influye esta interacción en el efecto biológico de evaluación. A menudo, se usa algún modelo para indicar la relación entre los efectos de medición y evaluación. De lo contrario, esta decisión queda a juicio del profesional.
Las relaciones entre los efectos biológicos de evaluación y medición que figuran en un marco de referencia de USEPA son los que siguen:
1. Extrapolación filogénica: relación entre los datos de toxicidad de una especie frente a otra o incluso de una clase frente a otra. Con frecuencia sólo se dispone de una prueba de toxicidad de algas verdes 96-h para representar los efectos en todas las plantas verdes.
2. Extrapolación de la respuesta: relación entre dos manifestaciones de toxicidad como el NOAEL y la CE50.
3. Extrapolación del laboratorio al terreno: relación entre la toxicidad estimada en el laboratorio y los efectos previstos sobre el terreno. Las condiciones de laboratorio son siempre más sencillas que la realidad en el terreno y su finalidad es clasificar la toxicidad, en lugar de simular las condiciones de campo. En las pruebas de laboratorio se controla estrictamente la vía de exposición y se limita el comportamiento de los organismos. En el campo no hay tales restricciones.
4. Extrapolación de terreno a terreno (o de hábitat a hábitat): relación entre un campo o hábitat y otro. Es muy poco probable que dos hábitats cualesquiera sean idénticos. Los arroyos en un lado de la línea divisoria de las aguas continentales tienden a tener una flora y una fauna diferentes de las de los arroyos equivalentes en el otro lado. Incluso los estudios controlados sobre el terreno son difíciles de repetir. El efecto cualitativo de una sustancia tóxica podría ser el mismo, no así la relación cuantitativa.
5. Efectos indirectos: efectos de la sustancia tóxica producidos por la perturbación del ecosistema, aparte de las repercusiones directas en los componentes del ecosistema. La eliminación de los organismos fotosintéticos en un estanque por un herbicida a la larga eliminará los herbívoros invertebrados y los peces que dependen de los primeros para alimentarse.
6. Niveles de organización: transmisión de los efectos a los niveles superiores e inferiores de la organización biológica. Un descenso en la reproducción satisfactoria a nivel de los organismos individuales puede reducir la tasa de crecimiento de una población. Por el contrario, una sustancia tóxica que causa una disminución en una población de herbívoros (que se alimentan de plantas), eliminando gran parte del control de arriba hacia abajo en el nivel de la comunidad, permitirá a las poblaciones de plantas aumentar aunque la sustancia tóxica reduzca la tasa máxima de crecimiento de las plantas.
7. Escalas espaciales y temporales: existen en una variedad de dimensiones en relación con los tiempos de vida y el tamaño de los organismos y sistemas que se estén investigando. Un día y 10 m3pueden representar varias generaciones y el mundo entero de muchos microorganismos, pero no ser idóneos para un secuoya de California. La heterogeneidad en ambos casos contribuye a la diversidad de las especies y genotipos.
8. Recuperación: la velocidad a la que se puede restablecer un sistema y volver a su estado original. La recuperación depende en general de la capacidad de los organismos colonizadores para establecerse en el sitio afectado; por consiguiente, es importante aislar el ecosistema dañado. Las condiciones iniciales son sumamente importantes ya que se pueden alcanzar diversos estados en equilibrio nuevos a partir de condiciones iniciales similares. La recuperación del estado inicial quizá sea improbable; una meta más realista puede ser un nuevo estado estable apropiado para los factores seleccionados como efectos biológicos de evaluación.
Perfil de la relación factor de tensión-respuesta
El perfil factor de tensión-respuesta es análogo a una curva dosis-respuesta en el sentido de que corresponde a una prueba de toxicidad de una especie única, pero ampliada a los niveles de la comunidad y el ecosistema. Es importante definir las incertidumbres, valoraciones y premisas en cada paso.
Una de las dificultades en la cuantificación del perfil factor de tensión-respuesta es que muchas de las extrapolaciones son esencialmente cualitativas. Las extrapolaciones filogénicas rara vez se cuantifican.
Los organismos en los laboratorios suelen estar sanos y las condiciones de laboratorio no simulan la disponibilidad de micronutrientes, las oportunidades conductuales ni otros factores importantes en un ecosistema. Los estudios de campo incluyen muchos factores de tensión climatológicos y estructurales independientes del factor de tensión introducido. Además, hay escasas probabilidades de que haya un ecosistema en la vecindad de un laboratorio que no haya estado sujeto a algún factor de tensión antropogénico que pueda complicar incluso el estudio mejor diseñado.
Fuente de datos, verificación y vigilancia
La investigación básica sobre los efectos de los factores de tensión en los ecosistemas, el mejoramiento en los métodos de prueba, los conocimientos acerca de los mecanismos moleculares y el mejoramiento de modelos, aportan información crítica a esta etapa de la evaluación de riesgos.
