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In Natura
 I composti organici del cloro sono prodotti (biosintetizzati) da un vasto numero di organismi animali e vegetali, sia terrestri che marini, come spugne, coralli, alghe, meduse, funghi, licheni, insetti fino ai mammiferi; ad esempio una pianta medicinale della cultura popolare cinese produce fino a cinque composti organoclorurati, una raganella dell'Ecuador biosintetizza un alcaloide contenente cloro che manifesta proprietà analgesiche di gran lunga superiori a quelle possedute dalla morfina; la vancomicina, infine, un antibiotico naturale anch'esso contenente cloro, rappresenta l'ultima difesa possibile per la cura di malattie causate da batteri insensibili al trattamento con altri antibiotici.
La biosintesi di composti organoclorurati è un processo metabolico che avviene in natura sin da tempi assai remoti: ne sono state rinvenute tracce in campioni di fossili risalenti a circa 300 milioni di anni fa; altri composti organoclorurati, fino ad oggi noti per essere derivati solo da produzione industriale come clorofenoli, policloropirroli, bifenili policlorurati, tetraclorodibenzodiossine e altri sono stati identificati come sostanze di origine naturale in sedimenti vecchi anche di 8000 anni.
Gli oceani sono probabilmente la fonte più cospicua di composti organoalogenati; le più semplici tra queste molecole, cloruro di metile (CH3Cl), cloruro di metilene (CH2Cl2), cloroformio (CHCl3) e tetracloruro di carbonio (CCl4), vengono prodotte da molti microrganismi marini e si calcola che ogni anno dagli oceani vengano immesse nell'atmosfera da tre a cinque milioni di tonnellate di solo cloruro di metile, che di conseguenza ha una provenienza naturale e non come spesso si crede quale risultato di processi di smaltimento di rifiuti chimici di processi industriali.
I composti organici del cloro svolgono un ruolo fisiologico di fondamentale importanza per gli organismi in grado di biosintetizzarli e sono spesso indispensabili per la loro stessa sopravvivenza. Molti di questi composti sono infatti usati come difese di tipo chimico contro l'attacco di altri organismi e possono funzionare come deterrenti dell'alimentazione, agenti irritanti o altro. Un prodotto biosintetizzato da un'alga marina noto come teflairina, strutturalmente simile a molti pesticidi clorurati ottenuti per sintesi, è letale per numerose larve di insetti a concentrazioni molto basse ed è tre volte più attivo del Lindano, uno dei pesticidi clorurati di più largo impiego.
In sintesi si può dunque affermare che in natura il metabolismo del cloro negli organismi viventi rappresenta una "normale" via metabolica alla pari di quelle di altri micro e macroelementi e nutrienti e che la natura ha "scelto" il cloro alla stessa maniera di altri elementi come ossigeno, idrogeno, carbonio, azoto, fosforo, zolfo e altri da utilizzare come "mattone" per costruire le proprie biomolecole.
Altre fonti naturali di composti organoclorurati che non siano rappresentate da organismi viventi sono fenomeni comuni come incendi ed eruzioni vulcaniche, oggi riconosciuti come provenienza di composti clorurati ritenuti agenti inquinanti derivanti da processi industriali. Molti ambientalisti ad esempio ritengono che i livelli di diossina riscontrati nell'ambiente siano da imputare alla produzione e allo smaltimento di prodotti clorurati quali il PVC; non è giustificabile sostenere che tali livelli siano esclusivamente da addebitare a procedimenti artificiali che utilizzano prodotti a base di cloro, in quanto gli incendi dei boschi e delle foreste e le eruzioni vulcaniche ad esempio emettono nell'ambiente discrete quantità di diossina. Si è anche visto che analizzando le emissioni gassose avute nel corso di altre eruzioni registratesi in varie parti del mondo sono stati rilevate tracce di cloruro di metile (vari vulcani delle isole Hawaii), clorofluorocarburi (CFC) (Siberia e Guatemala), tetracloroetilene, cloroformio e altri.
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