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contaminación por partículas

contaminación atmosférica por partículas PM2.5 La contaminación por partículas es la contaminación ambiental que consiste en partículas suspendidas en algún medio . Existen tres...

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contaminación atmosférica por partículas PM2.5

La contaminación por partículas es la contaminación ambiental que consiste en partículas suspendidas en algún medio . Existen tres formas principales: material particulado atmosférico , [ 1 ] desechos marinos [ 2 ] y desechos espaciales . [ 3 ] Algunas partículas se liberan directamente de una fuente específica, mientras que otras se forman en reacciones químicas en la atmósfera. La contaminación por partículas puede provenir de fuentes naturales o de procesos antropogénicos .

material particulado atmosférico

Distribución global promedio de las concentraciones de material particulado (PM2.5) (2001-2006)

La materia particulada atmosférica , también conocida como material particulado o PM, describe partículas sólidas y/o líquidas suspendidas en un gas , generalmente la atmósfera terrestre . [ 1 ] Las partículas en la atmósfera se pueden dividir en dos tipos, según la forma en que se emiten. Las partículas primarias, como el polvo mineral , se emiten a la atmósfera. [ 4 ] Las partículas secundarias, como el nitrato de amonio , se forman en la atmósfera mediante la conversión de gas a partícula. [ 4 ]

Fuentes

Algunas partículas se producen de forma natural, originándose en volcanes , tormentas de polvo , incendios forestales y de pastizales , vegetación viva y aerosoles marinos . Las actividades humanas, como la quema de combustibles fósiles en vehículos, [ 5 ] la quema de madera , [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] la quema de rastrojos , centrales eléctricas , polvo de carreteras , torres de refrigeración húmedas en sistemas de refrigeración y diversos procesos industriales, también generan cantidades significativas de partículas. La combustión de carbón en los países en desarrollo es el método principal para calentar hogares y suministrar energía . Debido a que el aerosol salino sobre los océanos es la forma de partícula más común en la atmósfera, los aerosoles antropogénicos —aquellos producidos por actividades humanas— representan actualmente alrededor del 10 por ciento de la masa total de aerosoles en nuestra atmósfera. [ 11 ]

Los microplásticos son una fuente emergente de contaminación atmosférica, en particular las finas fibras plásticas que son lo suficientemente ligeras como para ser transportadas por el viento. [ 12 ] Los microplásticos que viajan por el aire no pueden rastrearse hasta sus fuentes originales específicas, ya que el viento puede llevar las partículas infinitesimales a miles de kilómetros de donde se desprendieron originalmente. Se están encontrando microplásticos en regiones muy remotas de la Tierra, donde no hay fuentes cercanas de plástico aparentes. [ 13 ] Una fuente común de fibras de microplástico en suspensión en el aire son los textiles plásticos. Si bien la mayoría de los microplásticos atmosféricos tienden a provenir de la tierra, también ingresan a la atmósfera a través de la bruma oceánica y marina. [ 14 ]

combustión doméstica y humo de leña

La contaminación por combustión doméstica se compone principalmente de la quema de combustibles como madera, gas y carbón vegetal en actividades de calefacción, cocina, agricultura e incendios forestales. [ 15 ] Los principales contaminantes domésticos contienen un 17 % de dióxido de carbono, un 13 % de monóxido de carbono, un 6 % de monóxido de nitrógeno, hidrocarburos aromáticos policíclicos y partículas finas y ultrafinas. [ 16 ]

En el Reino Unido, la combustión doméstica es la principal fuente individual de PM2.5 anualmente. [ 17 ] [ 18 ] En algunas ciudades y pueblos de Nueva Gales del Sur, el humo de la leña puede ser responsable del 60 % de la contaminación del aire por partículas finas en invierno. [ 19 ] Una investigación realizada sobre la quema de biomasa en 2015 estimó que el 38 % de las emisiones totales de contaminación por partículas en Europa están compuestas por la quema doméstica de leña. [ 20 ]

El contaminante particulado suele ser de tamaño microscópico, lo que le permite infiltrarse en el espacio interior incluso con ventanas y puertas cerradas. El carbono negro  , componente principal del humo de leña, se encuentra en cantidades significativas en el ambiente interior en comparación con otros contaminantes ambientales. Si la habitación está lo suficientemente sellada para evitar la transmisión del humo de leña, también impedirá el intercambio de oxígeno entre el interior y el exterior. Las mascarillas antipolvo comunes tampoco son muy efectivas contra los contaminantes particulados, ya que están diseñadas para filtrar partículas más grandes. [ 21 ] Una mascarilla con filtro HEPA puede filtrar contaminantes microscópicos, pero puede causar dificultad para respirar a las personas con enfermedades pulmonares. [ 21 ]

Vivir bajo altas concentraciones de contaminantes puede provocar dolores de cabeza, fatiga, enfermedades pulmonares, asma e irritación de garganta y ojos. [ 15 ] Una de las enfermedades más comunes entre quienes viven en ambientes contaminados es la enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC). [ 22 ] La exposición al humo de leña y carbón está significativamente asociada con diagnósticos de EPOC entre quienes viven en países en desarrollo y desarrollados. [ 21 ] La exposición al humo de leña intensifica los síntomas respiratorios y aumenta el riesgo de hospitalizaciones. [ 21 ]

desechos marinos

Los desechos marinos y los aerosoles marinos se refieren a partículas suspendidas en un líquido , generalmente agua en la superficie de la Tierra . Las partículas en el agua son un tipo de contaminación del agua que se mide como sólidos suspendidos totales , una medida de calidad del agua que figura como un contaminante convencional en la Ley de Agua Limpia de los Estados Unidos , una ley de calidad del agua . [ 23 ] Cabe destacar que algunos de los mismos tipos de partículas pueden estar suspendidos tanto en el aire como en el agua , y los contaminantes específicos pueden ser transportados por el aire y depositarse en el agua, o caer al suelo como lluvia ácida . [ 24 ] La mayoría de los aerosoles marinos se crean a través del estallido de burbujas de las olas rompientes y la acción capilar en la superficie del océano debido a la presión ejercida por los vientos superficiales. [ 2 ] Entre los aerosoles marinos comunes, los aerosoles de sal marina pura son el componente principal de los aerosoles marinos con una emisión global anual de entre 2000 y 10 000 teragramos al año. [ 2 ] Mediante interacciones con el agua, muchos aerosoles marinos ayudan a dispersar la luz y favorecen la condensación de nubes y la formación de núcleos de hielo (NI); afectando así el balance de radiación atmosférica . [ 2 ] Cuando interactúan con la contaminación antropogénica , los aerosoles marinos pueden afectar los ciclos biogeoquímicos mediante el agotamiento de ácidos como el ácido nítrico y los halógenos . [ 2 ]

desechos espaciales

Los desechos espaciales describen las partículas en el vacío del espacio exterior , específicamente las partículas originadas por la actividad humana que permanecen en órbita geocéntrica alrededor de la Tierra . La Asociación Internacional de Astronautas define los desechos espaciales como "cualquier objeto artificial en órbita terrestre que no sea funcional y para el cual no exista una expectativa razonable de que asuma o reanude su función prevista o cualquier otra función para la cual esté o pueda estar autorizado, incluyendo fragmentos y partes del mismo". [ 3 ]

Los desechos espaciales se clasifican por tamaño y propósito operativo, y se dividen en cuatro subconjuntos principales : cargas útiles inactivas , desechos operativos , desechos de fragmentación y materia microparticulada. [ 3 ] Las cargas útiles inactivas se refieren a cualquier objeto espacial lanzado que ha perdido la capacidad de reconectarse con su operador espacial correspondiente; por lo tanto, impiden un regreso a la Tierra. [ 25 ] En cambio, los desechos operativos describen la materia asociada con la propulsión de una entidad más grande al espacio, que puede incluir etapas superiores de cohetes y conos de nariz eyectados. [ 25 ] Los desechos de fragmentación se refieren a cualquier objeto en el espacio que se ha disociado de una entidad más grande por medio de una explosión , colisión o deterioro . [ 26 ] La materia microparticulada describe la materia espacial que normalmente no se puede ver individualmente a simple vista , incluyendo partículas, gases y brillo espacial. [ 25 ]

En respuesta a una investigación que concluyó que los impactos de los desechos orbitales terrestres podrían generar mayores peligros para las naves espaciales que el entorno natural de meteoroides, la NASA inició el programa de desechos orbitales en 1979, a través de la rama de Ciencias Espaciales del Centro Espacial Johnson (JSC). [ 27 ] Con un presupuesto inicial de $70,000, el programa de desechos orbitales de la NASA comenzó con los objetivos iniciales de caracterizar los peligros inducidos por los desechos espaciales y crear estándares de mitigación que minimizaran el crecimiento del entorno de desechos orbitales. [ 28 ] Para 1990, el programa de desechos orbitales de la NASA creó un programa de monitoreo de desechos, que incluía mecanismos para muestrear el entorno de la órbita terrestre baja (LEO) en busca de desechos de tan solo 6 mm utilizando el radar terrestre de banda X Haystack . [ 27 ]

Epidemiología

La contaminación por partículas se observa en todo el mundo con diferentes tamaños y composiciones, y es objeto de numerosos estudios epidemiológicos . Las partículas (PM) se clasifican generalmente en dos categorías principales: PM 10 y PM 2.5 . Las PM 10 , también conocidas como partículas gruesas, consisten en partículas de 10 micrómetros (μm) o menores, mientras que las PM 2.5 , también llamadas partículas finas, consisten en partículas de 2,5 μm o menores. [ 29 ] Las partículas de 2,5 μm o menores son especialmente importantes, ya que pueden inhalarse hacia el sistema respiratorio inferior y, con una exposición suficiente, ser absorbidas por el torrente sanguíneo . La contaminación por partículas puede producirse directa o indirectamente a partir de diversas fuentes, entre las que se incluyen, pero no se limitan a: la agricultura, los automóviles, la construcción, los incendios forestales, los contaminantes químicos y las centrales eléctricas. [ 30 ]

La exposición a partículas de cualquier tamaño y composición puede ocurrir de forma aguda durante un corto período de tiempo o de forma crónica durante un período prolongado. [ 31 ] La exposición a partículas se ha asociado con síntomas respiratorios adversos que van desde irritación de las vías respiratorias, agravamiento del asma , tos y dificultad para respirar por exposición aguda hasta síntomas como arritmia cardíaca , cáncer de pulmón, enfermedad renal , bronquitis crónica y muerte prematura en personas que padecen enfermedades cardiovasculares o pulmonares preexistentes debido a la exposición crónica. [ 29 ] La gravedad de los efectos en la salud generalmente depende del tamaño de las partículas, así como del estado de salud de la persona expuesta; los adultos mayores, los niños, las mujeres embarazadas y las poblaciones inmunocomprometidas tienen el mayor riesgo de sufrir resultados adversos para la salud. [ 32 ] La exposición a corto plazo a la contaminación por partículas se ha relacionado con impactos adversos en la salud. [ 33 ] [ 34 ]

Como resultado, la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) y varias agencias de salud en todo el mundo han establecido umbrales para las concentraciones de PM 2.5 y PM 10 que se consideran aceptables. Sin embargo, no se conoce un nivel seguro de exposición y, por lo tanto, cualquier exposición a la contaminación por partículas probablemente aumente el riesgo de efectos adversos para la salud de una persona. [ 35 ] En los países europeos, una calidad del aire igual o superior a 10 microgramos por metro cúbico de aire (μg/m³ ) para PM 2.5 aumenta la tasa de mortalidad diaria por todas las causas en un 0,2-0,6% y la tasa de mortalidad cardiopulmonar en un 6-13%. [ 35 ]

A nivel mundial, se ha demostrado que las concentraciones de PM10 de 70 μg/m³ y las de PM2.5 de 35 μg/m³ aumentan la mortalidad a largo plazo en un 15 %. [ 29  ] Además , aproximadamente 4,2  millones de todas las muertes prematuras observadas en 2016 se debieron a la contaminación por partículas en el aire, el 91 % de las cuales ocurrieron en países con un nivel socioeconómico bajo a medio. De estas muertes prematuras, el 58 % se atribuyeron a accidentes cerebrovasculares y cardiopatías isquémicas, el 8 % a la EPOC ( enfermedad pulmonar obstructiva crónica ) y el 6 % al cáncer de pulmón. [ 36 ]

En 2006, la EPA realizó designaciones de calidad del aire en los 50 estados, señalando áreas de alta contaminación con base en criterios tales como datos de monitoreo de la calidad del aire, recomendaciones presentadas por los estados y otra información técnica; y redujo el Estándar Nacional de Calidad del Aire Ambiente para la exposición diaria a partículas en la categoría de 2,5 micrómetros y menores de 15  μg/m³ a 12  μg/m³ en 2012. [ 37 ] Como resultado, los promedios anuales de PM 2,5 en EE. UU. han disminuido de 13,5  μg/m³ a 8,02  μg/m³ , entre 2000 y 2017. [ 38 ]

Los microplásticos resultan particularmente preocupantes como materia particulada debido a su reactividad y capacidad de contaminación. Según su composición, las partículas de microplástico pueden formar enlaces carbonilo en su superficie, lo que provoca la adsorción de contaminantes como metales pesados . [ 39 ] Al inhalarse, las partículas de microplástico persisten en los pulmones y causan inflamación. [ 40 ] Se necesita más investigación para comprender los efectos a largo plazo de los microplásticos en la salud humana.

Riesgos ambientales

Se ha demostrado que la materia particulada (PM), en particular la PM2.5, es perjudicial para los invertebrados acuáticos. [ 41 ] Estos invertebrados acuáticos incluyen peces, crustáceos y moluscos. En un estudio realizado por Han et al., se observaron los efectos de la PM<2.5 micrómetros en los rasgos del ciclo de vida y el estrés oxidativo en Tigriopus japonicus. La exposición a materia particulada de menos de 2.5 micrómetros de diámetro provocó cambios significativos en los niveles de ROS, lo que indica que la exposición a la materia particulada fue un agente causal del estrés oxidativo en Tigriopus japonicus . [ 42 ] Además de los invertebrados acuáticos, también se han observado efectos negativos de la materia particulada en mamíferos. Tras una exposición aguda a materia particulada ambiental, las ratas mostraron un aumento significativo de neutrófilos y una disminución significativa de linfocitos, lo que indica que la exposición a la materia particulada puede provocar la activación de la respuesta de estrés simpático. [ 43 ]

Referencias

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