Exposición por inhalación

La inhalación es una vía principal de exposición que ocurre cuando una persona respira aire contaminado que ingresa al tracto respiratorio . La identificación de la absorción de contaminantes por el sistema respiratorio permite determinar cómo la exposición resultante contribuye a la dosis . De esta manera, el mecanismo de absorción de contaminantes por el sistema respiratorio puede utilizarse para predecir posibles impactos en la salud de la población humana. ^{[ 1 ]}

La exposición se entiende comúnmente como la concentración del contaminante atmosférico en el aire a la altura de la boca y la nariz. Las concentraciones exteriores suelen medirse en puntos fijos o estimarse mediante modelos. La fracción de esta concentración ambiental que inhala una persona depende principalmente de su ubicación (interior o exterior), la distancia a las fuentes de contaminación y su ventilación por minuto . Tradicionalmente, la exposición se estima en función de las concentraciones exteriores en la dirección de residencia. Los desplazamientos a otros lugares y el nivel de actividad física suelen pasarse por alto, aunque algunos estudios recientes han intentado utilizar sensores portátiles y vestibles. ^{[ 2 ]}

La dosis de ingesta es la masa del contaminante que atraviesa la barrera de contacto y es inhalada por el individuo. Parte de este contaminante se exhala, y la fracción que es absorbida por el sistema respiratorio se conoce como dosis absorbida . Una porción del contaminante también puede ser expulsada al estornudar, toser, escupir o tragar. El contaminante restante que se transporta a través de la capa líquida, entrando en contacto con los tejidos del tracto respiratorio, es la fracción de biodisponibilidad , denominada dosis efectiva.

En 1970, las Enmiendas a la Ley de Aire Limpio establecieron seis contaminantes atmosféricos criterio que son actualizados periódicamente por las Normas Nacionales de Calidad del Aire Ambiente (NAAQS) y la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (USEPA). Los seis contaminantes criterio se identificaron con base en el conocimiento científico de los efectos en la salud causados ​​por dichos contaminantes. Los seis criterios son los siguientes: material particulado (PM), óxido de nitrógeno ( NO₂)₂ , ozonoO₃ ,dióxido de azufreSO₂ ,monóxido de carbono(CO) e hidrocarburos no metánicos (NHMC). Las partículas (PM) se dividen en dos tamaños: PM₁₀, que se denominan partículas inhalables, y PM_2.5, que se denominan partículas finas.

La difusión de O_2. desde el aire de los pulmones al torrente sanguíneo y difusión deCO._{El transporte de gases} desde el torrente sanguíneo hacia los pulmones es una parte esencial de la respiración humana. La absorción y difusión de gases es un proceso bidireccional. Una vez que los gases son absorbidos por la capa de moco osurfactante, los gases disueltos pueden liberarse al aire en los pulmones. Los gases pueden difundirse en cualquier dirección, dependiendo del gradiente de concentración entre las dos capas. Los gases pueden reaccionar químicamente durante su transporte al torrente sanguíneo.

Estimaciones de la resistencia del moco y el tejido gaseoso en los bronquiolos terminales al SO₂.₂ , O₂ y CO muestran que SO_{El 2} tiene la absorción más rápida debido a su alta solubilidad acuosa y muy baja resistencia de las capas de moco y tejido. El ozono y el CO tienen menor solubilidad acuosa y mayor resistencia a la transferencia de masa. El ozono es el más reactivo, lo que reduce la transferencia de masa a los tejidos y la sangre. El CO tiene la absorción más lenta y la mayor resistencia en los bronquiolos terminales.

La deposición de contaminantes particulados en los pulmones es necesaria antes de que las partículas puedan atravesar la mucosidad y llegar al tejido pulmonar. Existen cuatro mecanismos de deposición: intercepción, impacto, sedimentación gravitacional y difusión browniana. La intercepción ocurre cuando una partícula se desprende tras rozar un obstáculo. El impacto se produce cuando la partícula choca contra la superficie del tracto respiratorio debido a su alta inercia. La sedimentación gravitacional está influenciada por la fuerza de la gravedad, que hace que la partícula se deposite en el tracto respiratorio. El movimiento browniano provoca la colisión aleatoria de las moléculas de gas contra la partícula, hasta que esta ingresa al tracto respiratorio.

La predicción de la ubicación de la deposición de partículas en las vías respiratorias depende del tamaño y el tipo de partícula. Las partículas gruesas, provenientes de fuentes naturales como polvo, arena y grava, tienden a depositarse en la región nasofaríngea. Las partículas finas, derivadas de fuentes antropogénicas como los combustibles fósiles y el tabaquismo, generalmente se depositan en la región pulmonar. La mayor parte del intercambio de gases ocurre en la región pulmonar debido a los alvéolos , que poseen una gran superficie.

Los científicos han identificado una correlación positiva entre las concentraciones de material particulado y el desarrollo de enfermedades respiratorias y cardiovasculares . El material particulado también podría ser responsable de hasta 20 000 muertes anuales y de la exacerbación del asma. La cuantificación de la dosis, la determinación del número total de partículas depositadas en la región pulmonar, la superficie, la acidez y la forma de las partículas son factores importantes para determinar sus efectos en la salud. Una mayor superficie aumenta la cantidad de toxinas disponibles para su absorción en la mucosidad. Partículas como el amianto pueden alojarse permanentemente en los alvéolos, causando cáncer en algunos casos.

Las partículas solubles pueden ser muy perjudiciales para las vías respiratorias debido a su capacidad de disolverse en la capa de moco o surfactante. Esto puede irritar los tejidos al alterar el pH y transportarse al resto del cuerpo o al tracto gastrointestinal. Las partículas insolubles, como las de plomo, se depositan en la región nasofaríngea y pueden eliminarse sonándose la nariz, aspirando la nariz o escupiendo. Sin embargo, al tragar, las partículas pueden depositarse en el tracto gastrointestinal. Las partículas en la región traqueobronquial pueden eliminarse mediante los cilios , que las mueven hacia el moco. Las partículas insolubles que entran en la región pulmonar causan inflamación de los alvéolos, tos y dificultad para respirar .

El monóxido de carbono es un gas relativamente poco reactivo con solubilidad limitada. Los altos niveles de CO se acumulan en la región pulmonar durante varias horas y se equilibran con las concentraciones de CO inhalado. La exposición al monóxido de carbono es peligrosa debido a su naturaleza tóxica e inodora. Dado que el gas tarda en acumularse en la región pulmonar, una concentración inhalada de 600 ppm causaría dolor de cabeza y disminución de la capacidad mental en una hora, sin otros síntomas. Finalmente, la sustancia induciría un coma. El equilibrio de CO en la sangre se alcanza entre 6 y 8 horas de exposición a una concentración constante en el aire.

La sangre contiene un nivel basal de carboxihemoglobina (COHb) debido a la presencia de pequeñas cantidades de CO como subproducto del organismo. La cantidad total de COHb presente en el cuerpo equivale al nivel basal de COHb más el nivel exógeno de COHb.

[COHb] total = [COHb] basal + [COHb] exocrina

Los métodos para reducir la exposición a riesgos por inhalación se pueden resumir en la Jerarquía de Controles creada por el Instituto Nacional para la Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH). Este sistema incluye 5 pasos: Eliminación, Sustitución, Controles de Ingeniería, Controles Administrativos y Equipos de Protección Personal. En este orden, corresponden a su efectividad, siendo la Eliminación la más efectiva y los Equipos de Protección Personal la menos efectiva. ^{[ 3 ]}

Para resumir cada elemento:

Eliminación: Elimina el peligro por completo.

Sustitución: Reemplazar el peligro por otro diferente de naturaleza menos peligrosa.

Controles de ingeniería : Métodos empleados para aislar el peligro de los trabajadores o de las personas cercanas.

Controles administrativos : Modificar la forma en que se realiza el trabajo para reducir la cantidad, el tiempo, la gravedad de la exposición, etc.

Equipo de protección personal : Prendas y artículos de vestir que se usan para protegerse de la exposición directa.

Cada uno de estos métodos de control puede emplearse para limitar la exposición por inhalación a sustancias químicas y partículas de diversas maneras. A continuación, se presentan algunos métodos comunes. Es importante destacar que existen muchos otros métodos, estrategias, sistemas, etc., que pueden utilizarse en diversas industrias y entornos laborales y que no se mencionan en esta lista.

La eliminación puede aplicarse a la exposición por inhalación simplemente eliminando la fuente de los gases contaminantes. Un ejemplo de esto se observa cuando se retira cualquier tipo de vehículo de un lugar de trabajo para erradicar la producción de gases contaminantes provenientes de la quema de combustibles fósiles.

La sustitución consiste en reemplazar la fuente de gases contaminantes por otras que produzcan menos subproductos o que estos sean menos dañinos. Un ejemplo de esto se observa cuando se utilizan vehículos eléctricos para reemplazar a sus homólogos que funcionan con combustibles fósiles en el ámbito laboral.

Los controles de ingeniería se manifiestan en la instalación y el uso de herramientas y equipos para eliminar los productos nocivos generados por diversos procesos. Esto se logra mediante sistemas de extracción de humos que eliminan los gases contaminantes de la atmósfera. A menudo, esto se complementa con un sistema que suministra aire fresco al ambiente.

Se pueden emplear controles administrativos para reducir la exposición por inhalación, a menudo mediante métodos que exigen que los trabajadores realicen sus tareas de una manera específica. Esto suele lograrse a través de la educación y la capacitación que se brinda a los trabajadores/empleados.

El equipo de protección personal puede utilizarse mediante "elementos que se llevan puestos", como guantes, ropa especial y un aparato de respiración autónomo (SCBA).

Las atmósferas IDLH se producen cuando la contaminación por gases contaminantes crea un entorno en el que las personas podrían sufrir lesiones graves o incluso la muerte sin la protección respiratoria adecuada. ^{[ 4 ]} Los gases contaminantes que dañan el sistema respiratorio, como el CO ( monóxido de carbono ), el CO₂ ₍ dióxido de carbono ) y el HCN ( cianuro de hidrógeno ), entre muchos otros, pueden crear entornos potencialmente letales en las concentraciones adecuadas. Todos los gases contaminantes tienen características únicas en cuanto a concentraciones IDLH, efectos secundarios y naturaleza carcinogénica, ^{[ 5 ]} entre otros rasgos. A menudo, las atmósferas IDLH carecen del oxígeno necesario para la vida humana. Esto suele ocurrir debido a gases asfixiantes ^{[ 6 ]} _{como el CO₂} que desplazan el oxígeno del entorno por debajo de un nivel que una persona puede inhalar de forma segura.

Debido a la extrema peligrosidad de los entornos IDLH (inmediatamente peligrosos para la vida y la salud), se suelen evitar en la medida de lo posible. Lamentablemente, las atmósferas IDLH pueden generarse de diversas maneras con distintos tipos de sustancias químicas y gases contaminantes. Esto ha llevado a muchas organizaciones y agencias, especialmente a los cuerpos de bomberos y a su personal, a adoptar equipos de respiración autónoma para trabajar de forma segura en estas atmósferas.

Las concentraciones de atmósferas IDLH (Inmediatamente Peligrosas para la Vida y la Salud) se miden en partes por millón (ppm). Las partes por millón indican la cantidad de sustancia química necesaria en proporción al aire para crear una atmósfera IDLH. Por ejemplo, un valor de 4 ppm IDLH significa que solo se necesitan 4 galones de la sustancia química por cada 1.000.000 de galones de aire para crear una atmósfera IDLH. Valores más bajos de ppm IDLH corresponden a una menor cantidad de la sustancia química necesaria para crear una atmósfera IDLH. Por el contrario, un valor más alto de ppm IDLH corresponde a una mayor cantidad de la sustancia química necesaria para crear una atmósfera IDLH. Cualquier cantidad de estas sustancias químicas igual o superior a estos valores IDLH crea un entorno inadecuado para la supervivencia humana, o Inmediatamente Peligroso para la Vida y la Salud (IDLH). Estos valores pueden variar considerablemente según la(s) sustancia(s) química(s) involucrada(s) y sus características. Por ejemplo, el hexafluoruro de telurio tiene un valor IDLH de solo 1 ppm, mientras que el metanol tiene un valor IDLH de 6.000 ppm. ^{[ 7 ]} En otras palabras, el alcohol metílico es 6.000 veces menos potente que el hexafluoruro de telurio, ya que se necesita 6.000 veces más para crear una atmósfera IDLH.

Un espacio confinado es un área con vías de escape restringidas y no construida para soportar ocupación. Por ello, requiere permisos para que los trabajadores realicen tareas en su interior. ^{[ 8 ]} El tamaño reducido y la falta de ventilación de estas áreas suelen provocar la acumulación de gases. A menudo, se trata de gases más densos que el aire, que se depositan naturalmente en las zonas bajas. Entre ellos se incluyen, entre otros, el propano, el sulfuro de hidrógeno , el dióxido de azufre y el dióxido de carbono. Si bien los gases más densos suelen depositarse en estas áreas, los gases más ligeros, como el metano (que se encuentra frecuentemente en las alcantarillas), también pueden acumularse.

Debido a la posible acumulación de estos gases, a menudo se bombea aire fresco a la zona para ayudar a expulsarlos de los equipos ubicados en el exterior. Para ello, se suelen emplear sistemas de monitorización atmosférica que permiten comprender mejor las concentraciones de oxígeno y la exposición a gases tóxicos o venenosos. Estos sistemas ayudan a los trabajadores a determinar la cantidad necesaria de equipo de protección individual u otros métodos de control para mitigar la exposición.

Los espacios confinados se presentan en diversas formas. Como se mencionó anteriormente, cualquier área con vías de evacuación restringidas y que no esté destinada a ser habitada puede considerarse un espacio confinado. Esto incluye áreas como alcantarillas, silos, tolvas, depósitos de almacenamiento y túneles.

Estos gases contaminantes pueden describirse generalmente como gases y sustancias químicas que pueden provocar cáncer u otros efectos crónicos en la salud cuando las personas se exponen a ellos. Entre los contaminantes cancerígenos comunes se incluyen el formaldehído , el tetracloruro de carbono , el acetaldehído , el benceno , el 1,3-butadieno , el naftaleno , los compuestos de arsénico , los compuestos de cromo , el PAHPOM y el tetracloroetileno , entre otros. Estas sustancias químicas pueden causar cáncer en las estructuras maxilofaciales , el sistema respiratorio y/o el hígado. Como ocurre con todas las sustancias químicas y gases, la cantidad de exposición es importante para comprender sus riesgos. Algunas sustancias químicas presentan graves propiedades cancerígenas incluso a concentraciones muy bajas y rápidas, mientras que otras requieren una exposición frecuente e intensa para observar problemas relacionados con el cáncer. Independientemente de las sustancias químicas cancerígenas, se debe realizar una investigación adecuada de acuerdo con las regulaciones para limitar la exposición. ^{[ 9 ]}

En Estados Unidos, diversos niveles de gobierno y agencias reconocen la gravedad de los gases contaminantes, los carcinógenos, la exposición a sustancias químicas y los efectos que pueden causar. Estos organismos suelen promulgar leyes para eliminarlos de los productos y procesos de consumo y así reducir el potencial de exposición. Algunas de las agencias que investigan y/o regulan las sustancias químicas incluyen OSHA, ^{[ 10 ]} NIOSH, ^{[ 11 ]} y CDC, ^{[ 12 ]} entre otras, además de numerosas organizaciones estatales y profesionales.

La Administración de Seguridad y Salud Ocupacional (OSHA) es un organismo regulador que establece normas federales para gases contaminantes, entre otros muchos temas relacionados con la salud y la seguridad. Estas normas se hacen cumplir mediante inspecciones rutinarias basadas en el nivel de gravedad. Algunos estados de EE. UU. cuentan con sus propias agencias similares a la OSHA, las cuales deben superar las normas de la OSHA federal. ^{[ 10 ]}

El Instituto Nacional para la Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH) es una organización que investiga y realiza experimentos sobre gases contaminantes, así como sobre muchos otros temas relacionados con la salud y la seguridad. A diferencia de la OSHA, no tiene funciones reguladoras y suele hacer recomendaciones sobre las mejores prácticas. ^{[ 11 ]}

Los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC) son una organización que trabaja para apoyar a las comunidades y a los ciudadanos en materia de salud y seguridad frente a enfermedades de diversa gravedad. Si bien los CDC suelen trabajar para combatir la propagación de enfermedades como la COVID-19, también se esfuerzan por comprender mejor y mitigar los impactos de la calidad del aire y los problemas relacionados con la contaminación. ^{[ 12 ]}

Los departamentos de trabajo estatales son una fuente común de regulaciones más localizadas específicas para la inhalación. Estos departamentos suelen estar aprobados por la OSHA, siempre que sus programas superen los estándares establecidos por la OSHA federal. Existen programas estatales aprobados por la OSHA en 22 estados (uno de ellos es el territorio estadounidense de Puerto Rico) y desempeñan funciones similares en cuanto a inspecciones, investigaciones e incluso asuntos legales. ^{[ 13 ]} Estos programas se presentan en dos versiones principales: programas estatales que se aplican tanto a trabajadores gubernamentales como no gubernamentales, y programas estatales que se aplican exclusivamente a trabajadores y lugares de trabajo gubernamentales. ^{[ 14 ]}

La Asociación Estadounidense del Pulmón es una organización especializada en enfermedades pulmonares y respiratorias. Esta organización realiza investigaciones, además de educación y defensa de los pacientes a través de los diversos eventos que organiza. ^{[ 15 ]}

Las Hojas de Datos de Seguridad (SDS, por sus siglas en inglés), también conocidas como Hojas de Datos de Seguridad de Materiales (MSDS, por sus siglas en inglés), son documentos que detallan información relacionada con la salud y la seguridad respecto a una sustancia química. Entre la amplia información que contienen las SDS, se incluyen secciones sobre la exposición por inhalación y respiratoria. Esta información describe medidas de primeros auxilios, parámetros de control (límites de exposición en ppm), equipo de protección personal, efectos secundarios de la exposición e información ecológica, entre otros temas. La sección de "Medidas de Primeros Auxilios" detalla lo que una persona afectada por la sustancia química debe hacer para reducir las lesiones o enfermedades derivadas de su exposición. La sección de "Parámetros de Control" detalla los límites de exposición, generalmente en ppm, de la cantidad a la que una persona puede estar expuesta antes de sufrir lesiones o enfermedades. La sección de "Equipo de Protección Personal" (EPP, por sus siglas en inglés) describe la ropa que se debe usar para mitigar la exposición a la sustancia química. Las secciones de "Información Toxicológica" o "Información Adicional" detallan los efectos secundarios que una persona probablemente experimentaría tras la exposición. La última sección relevante para la exposición por inhalación es la de "Información Ecológica", que detalla cómo la sustancia química afecta al medio ambiente. Debido a la naturaleza diversa de los productos químicos, la profundidad y el alcance de estas secciones pueden variar enormemente. ^{[ 16 ]}

Los documentos SDS deben cumplir con la Norma de Comunicación de Peligros de OSHA 29 CFR 1910.1200. Esta norma fue creada por OSHA para informar a los trabajadores sobre la presencia de materiales y cómo deben interactuar con ellos. Si bien se centra en materiales y productos químicos potencialmente peligrosos, la norma también se aplica a los gases. Anteriormente, (cuando se empleaban) la comunicación de peligros a menudo se mantenía oculta y en manos de empleados de alto nivel, lejos de quienes se veían directamente afectados. Comunicar los peligros de los gases ayuda a reducir la posible confusión respecto a las necesidades y prácticas adecuadas. Esto contribuye a la participación de los trabajadores en el proceso de seguridad al proporcionarles información. Al comunicar los peligros de los gases presentes a la mayor cantidad de personas posible, se reduce la gravedad y la complejidad de los posibles incidentes. Estos documentos se guardan en una carpeta en el lugar de trabajo para que sean accesibles a todos los trabajadores que deseen o necesiten leer su contenido. ^{[ 16 ]}

• - Ley de Aire Limpio (EPA)
• - Normas Nacionales de Calidad del Aire Ambiente (NAAQS)
• -Manual de factores de exposición de la EPA de EE. UU.
• Trastornos respiratorios. Kit de herramientas del Instituto de Seguridad y Salud en el Trabajo.
• Tendencias en la exposición por inhalación: desde mediados de la década de 1980 hasta la actualidad, por K. Creely y otros. Informe de investigación RR460/2006 de la Dirección de Salud y Seguridad Laboral .