La inhalación es una de las principales vías de exposición que se produce cuando una persona respira aire contaminado que entra en el tracto respiratorio. La identificación de la absorción del contaminante por el sistema respiratorio puede determinar cómo la exposición resultante contribuye a la dosis . De esta manera, el mecanismo de absorción del contaminante por el sistema respiratorio puede utilizarse para predecir los posibles impactos en la salud de la población humana. [1]
La exposición se entiende comúnmente como la concentración del contaminante transportado por el aire en el límite entre la boca y la nariz. Las concentraciones al aire libre a menudo se miden en sitios fijos o se estiman con modelos. La fracción de esta concentración ambiental que es inhalada por 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 al aire libre en el domicilio residencial. Los viajes a otros lugares y el nivel de actividad física generalmente se descuidan, aunque algunos estudios recientes han intentado utilizar sensores portátiles y ponibles. [2]
La dosis de ingesta es la masa del contaminante que cruza la barrera de contacto y es inhalada por el individuo. Una parte de este contaminante se exhala y la fracción que es absorbida por el sistema respiratorio se conoce como dosis absorbida . Una parte del contaminante también puede ser expulsada al estornudar, toser, escupir o tragar. El contaminante restante que se transporta a través de la capa líquida y entra en contacto con los tejidos del tracto respiratorio es la fracción de biodisponibilidad , llamada dosis efectiva.
En 1970, las Enmiendas a la Ley de Aire Limpio establecieron seis contaminantes del aire de criterio que son actualizados periódicamente por las Normas Nacionales de Calidad del Aire Ambiental (NAAQS) y la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (USEPA). Los seis contaminantes de criterio se identificaron con base en el conocimiento científico de los efectos sobre la salud causados por los contaminantes. Los seis criterios son los siguientes: materia particulada (PM), óxido de nitrógeno NO
2, ozono O
3, dióxido de azufre SO
2, monóxido de carbono (CO) e hidrocarburos no metánicos (NHMC). La materia particulada (PM) se divide en dos tamaños, PM 10 , que se denomina PM inhalable, y PM 2,5 , que se denomina PM fina.
La difusión de O
2del aire en los pulmones al torrente sanguíneo y la difusión del CO
2El transporte de gases desde el torrente sanguíneo hasta 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 o surfactante, los gases disueltos pueden desorberse y volver 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 el transporte hacia el torrente sanguíneo.
Estimaciones de la resistencia del moco gaseoso y tisular en los bronquiolos terminales al SO
2, oh
2, y CO muestran que SO
2El ozono es el gas que se absorbe más rápidamente debido a su alta solubilidad en agua y a la muy baja resistencia de las capas de moco y tejido. El ozono y el CO tienen menor solubilidad en agua y mayor resistencia a la transferencia de masa. El ozono es el más reactivo, ya que reduce la transferencia de masa a los tejidos y la sangre. El CO tiene la absorción más lenta y la mayor resistencia a los bronquiolos terminales.
La deposición de partículas contaminantes en los pulmones es necesaria antes de que las partículas puedan viajar a través de la mucosidad hasta el tejido pulmonar. Existen cuatro mecanismos de deposición: intercepción, impactación, sedimentación gravitacional y difusión browniana. La intercepción ocurre cuando una partícula se retira después de rozar un obstáculo. La impactación ocurre cuando la partícula choca contra la superficie del tracto respiratorio debido a la alta inercia. La sedimentación gravitacional está influenciada por la fuerza de la gravedad que hace que la partícula se asiente en el tracto respiratorio. El movimiento browniano causa la colisión aleatoria de moléculas de gas contra la partícula, hasta que esta entra en el tracto respiratorio.
La predicción de la ubicación de la deposición de partículas en el tracto respiratorio depende del tamaño y el tipo de partícula. Las partículas gruesas, que se originan de fuentes naturales como el polvo, la arena y la grava, tienden a depositarse en la región nasofaríngea. Las partículas finas, derivadas de fuentes antropogénicas como los combustibles fósiles y el tabaco, suelen depositarse en la región pulmonar. La mayor parte del intercambio de gases se produce en la región pulmonar debido a los alvéolos , que contienen una gran superficie.
Los científicos han identificado una correlación positiva entre las concentraciones de partículas en suspensión como factor causal de enfermedades respiratorias y cardiovasculares. Las partículas en suspensión también pueden ser responsables de hasta 20.000 muertes al año 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 de las partículas, la acidez de las partículas y la forma son importantes para determinar los impactos en la salud. Una superficie mayor hará que haya más toxinas disponibles para su absorción en la mucosidad. Las partículas como el amianto tienen la capacidad de alojarse permanentemente en los alvéolos, lo que provoca cáncer en algunos casos.
Las partículas solubles pueden ser muy perjudiciales para el tracto respiratorio debido a su capacidad de disolverse en la mucosidad o la capa surfactante. Esto puede irritar los tejidos al cambiar el pH y transportarse al resto del cuerpo o al tracto gastrointestinal. Las partículas insolubles, como las partículas de plomo, se depositan en la región nasofaríngea y se pueden eliminar sonándose, sorbiendo o escupiendo. Sin embargo, la deglución puede hacer que las partículas se depositen en el tracto gastrointestinal. Las partículas en la región traqueobronquial pueden ser eliminadas por los cilios , que moverán las partículas hacia la mucosidad. Las partículas insolubles que ingresan en la región pulmonar causan hinchazón de los alvéolos, tos y dificultad para respirar.
El monóxido de carbono es un gas relativamente no reactivo con una solubilidad limitada. Los niveles altos de CO se acumulan en la región pulmonar durante varias horas y se equilibran con las concentraciones de CO inhaladas. 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 reduciría la capacidad mental en una hora, sin ningún otro síntoma. Finalmente, la sustancia induciría un coma. El equilibrio del 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 pequeñas cantidades de CO como subproducto del organismo. La cantidad total de COHb presente en el organismo es equivalente al nivel basal de COHb además del nivel exógeno de COHb.
[COHb] total = [COHb] bas + [COHb] exo
Los métodos para reducir la exposición a los riesgos de inhalación se pueden resumir con la Jerarquía de Controles creada por el Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH). Este sistema incluye 5 pasos: eliminación, sustitución, controles de ingeniería, controles administrativos y equipo de protección personal. En este orden, corresponden a su eficacia, siendo la eliminación la más eficaz y el equipo de protección personal la menos eficaz. [3]
Para resumir cada elemento:
Eliminación: elimina el peligro por completo.
Sustitución: Reemplazar el peligro por otro de naturaleza menos peligrosa.
Controles de ingeniería : Métodos empleados para aislar el peligro de los trabajadores o personas cercanas.
Controles administrativos : modificar la forma en que se realiza el trabajo para reducir la cantidad de exposición, el tiempo, la gravedad, etc.
Equipo de protección personal : prendas y artículos de vestir que se usan para protegerse contra la exposición directa.
Cada uno de estos métodos de control se puede emplear para limitar la exposición a sustancias químicas y partículas por inhalación de diversas maneras. A continuación, se muestran algunos métodos comunes. Es importante tener en cuenta que existen muchos otros métodos, estrategias, sistemas, etc. que se pueden utilizar en diversas industrias y lugares de trabajo y que pueden no estar incluidos en la lista.
La eliminación se puede aplicar a las exposiciones por inhalación simplemente eliminando la fuente de los gases contaminantes. Un ejemplo de esto se puede ver cuando se "elimina" por completo cualquier tipo de vehículo de un lugar de trabajo para eliminar la producción de gases contaminantes de la quema de combustibles fósiles.
La sustitución puede aplicarse reemplazando la fuente de gases contaminantes por otras que produzcan menos subproductos o que sean menos nocivos. Un ejemplo de esto puede verse cuando se utilizan vehículos eléctricos para "reemplazar" a sus homólogos que queman combustibles fósiles en el lugar de trabajo.
Los controles de ingeniería se pueden ver con "herramientas y equipos" que se instalan e implementan para eliminar productos nocivos creados por varios procesos. Esto se puede hacer con sistemas de extracción de humos instalados para extraer gases contaminantes de la atmósfera. Esto suele ir acompañado de un sistema que suministra aire fresco al ambiente.
Se pueden emplear controles administrativos para reducir la exposición a la inhalación, a menudo mediante métodos que hacen que los trabajadores realicen sus tareas solo de una manera determinada. A menudo, esto se logra mediante la educación y la capacitación que se brinda a los trabajadores/empleados.
El equipo de protección personal se puede utilizar a través de "elementos que se llevan puestos", como un equipo de respiración autónomo (SCBA) [4] como prenda para proteger a un trabajador de la exposición a atmósferas que pueden causar enfermedades o la muerte. Estos se utilizan a menudo en entornos que son inmediatamente peligrosos para la vida y la salud, o IDLH. [4]
Las atmósferas IDLH se producen cuando la contaminación de gases contaminantes crea un entorno en el que las personas podrían resultar gravemente heridas o morir sin la protección respiratoria adecuada. [5] 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 sus características únicas en términos de concentraciones IDLH, efectos secundarios y naturaleza cancerígena, [6] entre otros rasgos. A menudo, las atmósferas IDLH tienen una falta de oxígeno necesario para sustentar la vida humana. Esto a menudo ocurre debido a que los gases asfixiantes [7] como el CO2 desplazan el oxígeno de los alrededores por debajo de un nivel que una persona puede inhalar de manera segura.
Debido a la naturaleza extremadamente peligrosa de los entornos IDLH, a menudo se los evita de todas las maneras posibles. Desafortunadamente, las atmósferas IDLH se pueden crear de diversas maneras con muchos tipos de sustancias químicas y gases contaminantes. Esto ha llevado a muchas organizaciones y agencias, en particular los departamentos de bomberos y el personal de los servicios de bomberos, a adoptar aparatos de respiración autónomos para trabajar de manera segura en estas atmósferas.
Las concentraciones de atmósferas IDLH se miden en partes por millón (ppm). Las partes por millón detallan qué cantidad de la sustancia química se necesita en relación con el aire para crear una atmósfera IDLH. Por ejemplo, un valor IDLH de 4 ppm significa que solo se necesitan 4 galones de la sustancia química por cada 1.000.000 de galones de aire para crear una atmósfera que sea IDLH. Los valores de ppm IDLH más bajos corresponden a una cantidad menor de la sustancia química necesaria para crear una atmósfera IDLH. Por el contrario, un valor de ppm IDLH más alto corresponde a una cantidad mayor de la sustancia química necesaria para crear una atmósfera IDLH. Cualquier cantidad de estas sustancias químicas en o por encima de estos valores IDLH crea un entorno que no es adecuado para la supervivencia humana o que es inmediatamente peligroso para la vida y la salud (IDLH). Estos valores pueden variar en gran medida según la sustancia química involucrada y sus características. Por ejemplo, el hexafluoruro de telurio tiene un valor IDLH de solo 1 ppm, mientras que el alcohol metílico tiene un valor IDLH de 6.000 ppm. [8] En otras palabras, el alcohol metílico es 6.000 veces menos potente que el hexafluoruro de telurio, ya que se necesitan 6.000 veces más para crear una atmósfera IDLH.
Un espacio confinado es un área que tiene medios de salida restringidos y no está construida para soportar la ocupación. Debido a esto, requieren permisos para que los trabajadores realicen tareas dentro de ellos. [9] La naturaleza pequeña y privada de ventilación de estas áreas a menudo crea una acumulación de gases dentro de ellas. A menudo, estos son gases que son más densos que el aire y se depositan naturalmente en áreas bajas. Estos incluyen, entre otros, propano, sulfuro de hidrógeno , dióxido de azufre y dióxido de carbono. Si bien a menudo los gases más densos se depositan en estas áreas, los gases más livianos como el metano (que a menudo se encuentra en las alcantarillas) también pueden acumularse en estas áreas.
Debido a la posible acumulación de estos gases, a menudo se bombea aire fresco al área para ayudar a expulsarlos de un equipo ubicado en el exterior. Con esto, a menudo se emplean sistemas de monitoreo atmosférico para ayudar a 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 personal u otros métodos de control necesarios para mitigar la exposición.
Los espacios confinados se presentan en muchas variedades. Como se mencionó anteriormente, cualquier área con medios de salida restringidos y que no esté destinada a soportar la ocupación puede ser un espacio confinado. Esto incluye áreas como alcantarillas, silos, tolvas, contenedores de almacenamiento y túneles.
Estos gases contaminantes pueden describirse generalmente como gases y sustancias químicas que pueden provocar cáncer u otros efectos crónicos para la salud cuando las personas están expuestas a ellos. Los contaminantes cancerígenos comunes incluyen formaldehído , tetracloruro de carbono , acetaldehído , benceno , 1,3-butadieno , naftaleno , compuestos de arsénico , compuestos de cromo , PAHPOM y tetracloroetileno , entre otros. Estos productos químicos pueden causar cáncer en las estructuras maxilofaciales , el sistema respiratorio y/o el hígado. Al igual que con todos los productos químicos y gases, la cantidad de exposición es importante para comprender sus peligros. Algunos productos químicos tienen propiedades cancerígenas graves incluso en concentraciones rápidas y muy bajas, mientras que otros requieren una exposición frecuente e intensa para observar problemas relacionados con el cáncer. Independientemente de los productos químicos cancerígenos, se debe realizar una investigación adecuada de acuerdo con las regulaciones para limitar la exposición. [10]
En los EE. UU., muchos 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 grupos a menudo aprueban leyes para eliminarlos de los productos y procesos de consumo a fin de reducir el potencial de exposición. Algunas de las agencias que investigan y/o regulan las sustancias químicas incluyen OSHA, [11] NIOSH, [12] y CDC, [13] por nombrar algunas, junto con numerosas otras organizaciones estatales y profesionales.
La Administración de Seguridad y Salud Ocupacional (OSHA) es una agencia reguladora que crea estándares a nivel federal para gases contaminantes, entre muchos otros temas relacionados con la salud y la seguridad. Hacen cumplir estos estándares mediante inspecciones de rutina basadas en el nivel de gravedad. Algunos estados dentro de los EE. UU. tienen sus propios organismos similares a la OSHA, que deben superar los estándares de la OSHA federal. [11]
El Instituto Nacional de 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 tienen una función regulatoria y suelen hacer recomendaciones sobre las mejores prácticas. [12]
Los Centros para el Control y Prevención de Enfermedades ( CDC) son una organización que trabaja para apoyar a las comunidades y a los ciudadanos en lo que respecta a su salud y seguridad en relación con enfermedades de distintos niveles de gravedad. Si bien los CDC suelen trabajar contra la propagación de enfermedades como la COVID-19, también trabajan para comprender mejor y mitigar los impactos de los problemas relacionados con la calidad del aire y la contaminación. [13]
Los departamentos de trabajo estatales son una fuente común de regulación más localizada y específica sobre inhalación. Estos departamentos pueden ser aprobados por la OSHA, siempre que estos programas superen los estándares establecidos por la OSHA federal. Los programas estatales aprobados por la OSHA existen en 22 estados (uno de los cuales es el territorio estadounidense de Puerto Rico) y llevan a cabo gran parte de la misma función en lo que respecta a inspecciones e investigaciones, e incluso trabajan en asuntos legales. [14] Estos programas vienen en dos versiones principales: programas estatales que se aplican tanto a trabajadores gubernamentales como no gubernamentales, y programas estatales que se aplican únicamente a trabajadores gubernamentales y lugares de trabajo. [15]
La Asociación Estadounidense del Pulmón es una organización especializada en enfermedades pulmonares y respiratorias. Esta organización lleva a cabo investigaciones, además de actividades educativas y de promoción mediante los diversos eventos que organiza. [16]
Las hojas de datos de seguridad (SDS), u hojas de datos de seguridad de materiales (MSDS), como también se las conoce, son documentos que detallan información relacionada con la salud y la seguridad de un producto químico o sustancia. Entre la amplia información contenida en las SDS se encuentran secciones sobre exposición respiratoria e inhalación. 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 "Medidas de primeros auxilios" detalla lo que debe hacer una persona afectada por el producto químico para reducir las lesiones o enfermedades a causa de su exposición. La sección "Parámetros de control" detalla los límites de exposición, a menudo en ppm, a la cantidad a la que puede estar expuesta una persona antes de sufrir lesiones o enfermedades. La sección "Equipo de protección personal" (EPP) describe qué prendas se deben usar para mitigar la exposición al producto químico. Las secciones "Toxicológica" o "Información adicional" detallan los efectos secundarios que una persona probablemente experimentaría a causa de la exposición. La última sección relacionada con la exposición por inhalación es la de "Información ecológica", que detalla cómo afecta el producto químico al medio ambiente. Debido a la naturaleza diversa de los productos químicos, la profundidad y el alcance de estas secciones pueden variar enormemente. [17]
Los documentos de SDS deben cumplir con la Norma de Comunicación de Riesgos 29 CFR 1910.1200 de OSHA. Esta norma fue creada por OSHA como una forma de informar a los trabajadores sobre la presencia de materiales y cómo los trabajadores deben interactuar con ellos. Dirigida a materiales y productos químicos potencialmente peligrosos, la norma se aplica también a los gases. En el pasado, (cuando se utilizaban) la comunicación de riesgos a menudo se mantenía fuera de la vista y con empleados de alto nivel, lejos de aquellos afectados directamente por ellos. Comunicar los peligros de los gases ayuda a reducir la posible confusión con respecto a las necesidades y las prácticas adecuadas al respecto. Esto ayuda a involucrar a los trabajadores en el proceso de seguridad al brindarles 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 incidentes potenciales. Estos documentos se guardan en una carpeta en el lugar de trabajo para que sean accesibles a todos los trabajadores que quieran/necesiten leer su contenido. [17]