Materia microscópica sólida o líquida suspendida en la atmósfera terrestre.
Las partículas o material particulado atmosférico (consulte otros nombres a continuación) son partículas microscópicas de materia sólida o líquida suspendidas en el aire . El término aerosol comúnmente se refiere a la mezcla de partículas/aire , a diferencia de las partículas solas. [1] Las fuentes de partículas pueden ser naturales o antropogénicas . [2] Tienen impactos sobre el clima y las precipitaciones que afectan negativamente a la salud humana , en formas adicionales a la inhalación directa.
Los tipos de partículas atmosféricas incluyen partículas suspendidas; partículas torácicas y respirables; [3] partículas gruesas inhalables, denominadas PM 10 , que son partículas gruesas con un diámetro de 10 micrómetros (μm) o menos; partículas finas, denominadas PM 2,5 , con un diámetro de 2,5 μm o menos; [4] partículas ultrafinas , con un diámetro de 100 nm o menos; y hollín .
Las partículas en suspensión en el aire son un carcinógeno del grupo 1 . [5] Las partículas son la forma más dañina (aparte de las ultrafinas ) de contaminación del aire [6] , ya que pueden penetrar profundamente en los pulmones y el cerebro desde el torrente sanguíneo, causando problemas de salud como enfermedades cardíacas , enfermedades pulmonares y muerte prematura. . [7] No existe un nivel seguro de partículas. Un estudio de 2013 concluyó que “la contaminación del aire por partículas contribuye a la incidencia del cáncer de pulmón en Europa”. [8] En todo el mundo, la exposición a PM 2,5 contribuyó a 4,1 millones de muertes por enfermedades cardíacas, accidentes cerebrovasculares, cáncer de pulmón, enfermedades pulmonares crónicas e infecciones respiratorias en 2016. [9] En general, las partículas ambientales son uno de los principales factores de riesgo de muerte prematura. muerte a nivel mundial. [10]
Fuentes
Emisión de partículas al utilizar herramientas eléctricas modernas durante la instalación de banda ancha en el hogar, Tai Po, Hong KongExcavadora (un tipo de equipo pesado comúnmente utilizado en obras de construcción y obras viales) demoliendo los restos de la estación 0880 del Tren Postal de antes de la guerra (Dworzec Pocztowy) en la avenida Jerozolimskie, Polonia
Las actividades humanas generan cantidades significativas de partículas. Por ejemplo:
Materiales polvorientos que no se limpian ni se cubren adecuadamente (por ejemplo, en sitios de construcción, vertederos e instalaciones de producción de cerámica; cenizas que quedan al quemarse). [29] [30] [31]
Desastres [45] (tanto naturales como causados por humanos, por ejemplo, incendios forestales , terremotos , guerras, [46] [47] y ataques del 11 de septiembre, etc.).
Microplásticos (ganando atención como un tipo de PM en el aire). [48] [49]
Los aerosoles de origen humano (antropógenos) representan aproximadamente el 10 por ciento de la masa total de aerosoles en la atmósfera, según se estimó en 2010. El 90 por ciento restante proviene de fuentes naturales como volcanes , tormentas de polvo , incendios forestales y de pastizales , vegetación viva y mar. rocío , que emite partículas como ceniza volcánica, polvo del desierto, hollín y sal marina. [50]
Combustión doméstica y humo de leña.
En el Reino Unido, la combustión doméstica es la mayor fuente individual de PM2,5 y PM10 anualmente, y la quema de leña doméstica tanto en estufas cerradas como en fogones abiertos fue responsable del 38 % de las PM2,5 en 2019. [51] [52] [53] Para abordar el problema, se introdujeron algunas leyes nuevas desde 2021. En algunos pueblos y ciudades de Nueva Gales del Sur, el humo de leña puede ser responsable del 60% de la contaminación del aire por partículas finas en invierno. [54]
Hay algunas formas de reducir el humo de leña, por ejemplo, comprando el calentador de leña adecuado y manteniéndolo bien, [55] eligiendo la leña adecuada [56] y quemándola de la manera correcta. [57] También existen regulaciones en algunos países según las cuales las personas pueden informar la contaminación por humo al consejo local.[58]
Composición
Retrato global de aerosoles producido por una simulación GEOS-5 con una resolución de 10 km, agosto de 2006 - abril de 2007. Rojo/naranja: polvo (mineral) del desierto Azul: sal marina Verde: humo Blanco: partículas de sulfato [59] [60]
La composición y toxicidad de los aerosoles , incluidas las partículas, depende de su fuente y de la química atmosférica y varía ampliamente. El polvo mineral arrastrado por el viento [61] tiende a estar formado por óxidos minerales y otros materiales expulsados de la corteza terrestre ; esta partícula absorbe la luz . [62] La sal marina [63] se considera el segundo mayor contribuyente al presupuesto mundial de aerosoles y se compone principalmente de cloruro de sodio procedente del rocío marino ; Otros componentes de la sal marina atmosférica reflejan la composición del agua de mar y, por lo tanto, incluyen magnesio , sulfato , calcio , potasio y otros. Además, los aerosoles marinos pueden contener compuestos orgánicos como ácidos grasos y azúcares, que influyen en su química. [64]
Algunas partículas secundarias derivan de la oxidación de gases primarios como los óxidos de azufre y nitrógeno en ácido sulfúrico (líquido) y ácido nítrico (gaseoso) o de emisiones biogénicas. Los precursores de estos aerosoles, es decir, los gases de los que se originan, pueden tener un origen antropogénico (de la combustión de biomasa y combustibles fósiles ), así como un origen biogénico natural . En presencia de amoníaco , los aerosoles secundarios suelen adoptar la forma de sales de amonio ; es decir, sulfato de amonio y nitrato de amonio (ambos pueden estar secos o en solución acuosa ); en ausencia de amoníaco, los compuestos secundarios toman una forma ácida como ácido sulfúrico (gotas de aerosol líquido) y ácido nítrico (gas atmosférico), los cuales probablemente contribuyen a los efectos de las partículas sobre la salud. [sesenta y cinco]
Los aerosoles secundarios de sulfato y nitrato son fuertes difusores de luz . [66] Esto se debe principalmente a que la presencia de sulfato y nitrato hace que los aerosoles aumenten a un tamaño que disperse la luz de manera efectiva.
La materia orgánica (MO) que se encuentra en los aerosoles puede ser primaria o secundaria, derivando esta última parte de la oxidación de compuestos orgánicos volátiles (COV); El material orgánico en la atmósfera puede ser biogénico o antropogénico . La materia orgánica influye en el campo de radiación atmosférica tanto por dispersión como por absorción. Se prevé que algunos aerosoles incluyan material que absorba fuertemente la luz y se cree que producirán un gran forzamiento radiativo positivo . Algunos aerosoles orgánicos secundarios (SOA) resultantes de los productos de combustión de los motores de combustión interna han sido identificados como un peligro para la salud. [67] Se ha descubierto que la toxicidad de las partículas varía según la región y la contribución de la fuente, lo que afecta la composición química de las partículas.
La composición química del aerosol afecta directamente cómo interactúa con la radiación solar. Los componentes químicos del aerosol cambian el índice de refracción general . El índice de refracción determinará cuánta luz se dispersa y se absorbe.
La composición del material particulado que generalmente causa efectos visuales, la neblina , está compuesta por dióxido de azufre, óxidos de nitrógeno, monóxido de carbono, polvo mineral y materia orgánica. Las partículas son higroscópicas debido a la presencia de azufre y el SO 2 se convierte en sulfato cuando hay alta humedad y bajas temperaturas. Esto provoca una visibilidad reducida y colores rojo, naranja y amarillo. [68]
Distribución de tamaño
Los mapas en falso color se basan en datos del espectrorradiómetro de imágenes de resolución moderada (MODIS) del satélite Terra de la NASA. Verde: columnas de aerosol dominadas por partículas más grandes. Rojo: columnas de aerosol dominadas por pequeñas partículas. Amarillo: penachos en los que se entremezclan partículas de aerosol grandes y pequeñas. Gris: el sensor no recopiló datos. [69]
Los aerosoles producidos por el hombre, como la contaminación por partículas, tienden a tener un radio más pequeño que las partículas de aerosol de origen natural (como el polvo arrastrado por el viento). Los mapas en falso color en el mapa de distribución de partículas de aerosoles de la derecha muestran dónde hay aerosoles naturales, contaminación humana o una mezcla de ambos, mensualmente.
Aerosoles más pequeños en el Norte
La serie temporal de distribución de tamaños muestra que en las latitudes más meridionales del planeta, casi todos los aerosoles son grandes, pero en las latitudes altas del norte, los aerosoles más pequeños son muy abundantes. La mayor parte del hemisferio sur está cubierta por el océano, donde la mayor fuente de aerosoles es la sal marina natural procedente de la espuma marina seca. Debido a que la tierra está concentrada en el hemisferio norte, la cantidad de pequeños aerosoles provenientes de incendios y actividades humanas es mayor allí que en el hemisferio sur. Por tierra, aparecen manchas de aerosoles de gran radio sobre desiertos y regiones áridas, sobre todo el desierto del Sahara en el norte de África y la Península Arábiga, donde las tormentas de polvo son comunes. Los lugares donde la actividad de incendios naturales o provocados por el hombre es común (por ejemplo, incendios de limpieza de tierras en el Amazonas entre agosto y octubre, o incendios provocados por rayos en los bosques del norte de Canadá durante el verano del hemisferio norte) están dominados por aerosoles más pequeños. La contaminación producida por el hombre (combustibles fósiles) es en gran medida responsable de las áreas de pequeños aerosoles en áreas desarrolladas como el este de Estados Unidos y Europa, especialmente en el verano. [69] [ se necesita una mejor fuente ]
Las mediciones satelitales de aerosoles, llamadas espesor óptico de aerosol, se basan en el hecho de que las partículas cambian la forma en que la atmósfera refleja y absorbe la luz visible e infrarroja. Como se muestra en esta página, un espesor óptico inferior a 0,1 (amarillo más pálido) indica un cielo despejado como el cristal con máxima visibilidad, mientras que un valor de 1 (marrón rojizo) indica condiciones muy brumosas. [ se necesita una mejor fuente ]
Procesos de deposición
En general, cuanto más pequeña y ligera sea una partícula, más tiempo permanecerá en el aire. Las partículas más grandes (más de 10 micrómetros de diámetro) tienden a depositarse en el suelo por gravedad en cuestión de horas. Las partículas más pequeñas (menos de 1 micrómetro) pueden permanecer en la atmósfera durante semanas y son eliminadas en su mayor parte por la precipitación . Hay pruebas de que los aerosoles pueden "viajar a través del océano". Por ejemplo, en septiembre de 2017 se produjeron incendios forestales en el oeste de Estados Unidos y Canadá, y se descubrió que el humo llegó al Reino Unido y al norte de Francia en tres días, como lo muestran las imágenes de satélite. [70] Las partículas de diésel son mayores cerca de la fuente de emisión. [71] Cualquier información sobre el DPM y la atmósfera, la flora, la altura y la distancia de las fuentes principales es útil para determinar los efectos sobre la salud.
Los separadores ciclónicos son útiles para eliminar partículas grandes y gruesas y, a menudo, se emplean como primer paso o "prelimpiador" de otros colectores más eficientes. Los separadores ciclónicos bien diseñados pueden ser muy eficientes para eliminar incluso las partículas finas [74] y pueden funcionar de forma continua sin necesidad de paradas frecuentes para mantenimiento. [ cita necesaria ]
Los filtros de tela o casas de bolsas son los más comúnmente empleados en la industria general. [75] Funcionan forzando el aire cargado de polvo a través de un filtro de tela en forma de bolsa, dejando que las partículas se acumulen en la superficie exterior de la bolsa y permitiendo que el aire ahora limpio pase a través de ella para ser expulsado a la atmósfera o, en algunos casos, recirculado a la instalación. Las telas comunes incluyen poliéster y fibra de vidrio y los revestimientos de telas comunes incluyen PTFE (comúnmente conocido como teflón). Luego, el exceso de polvo acumulado se limpia de las bolsas y se retira del recolector.
Cantidad sustancial de polvo de construcción emitido y elevándose desde un edificio en rehabilitación un sábado por la tarde, Treasure Garden, Tai Po, Hong Kong. El plan de rehabilitación está subvencionado por el gobierno [76] [77] [78] y un contrato como este puede valer hasta cien millones. [79] En el interior del edificio viven personas durante todo el período de las obras de renovación , que normalmente duran más de un año, [80] [81] y se puede predecir que la exposición de los residentes al polvo de la construcción es incluso más grave que la exposición ocupacional de los trabajadores. También merece la pena preocuparse por la posible presencia de amianto y polvo de pintura con plomo . Este tipo de obras de rehabilitación son muy comunes (más de 3.000 edificios en los primeros 6 años del plan [82] ), especialmente en algunos distritos más antiguos. Con una cantidad tan grande de polvo emitida, era obvio que no se estaba rociando agua ni se estaba utilizando un dispositivo de extracción de polvo, lo que constituía una violación de la ley local. [83]
Los depuradores húmedos pasan el aire sucio a través de una solución depuradora (generalmente una mezcla de agua y otros compuestos) permitiendo que las partículas se adhieran a las moléculas del líquido. [84] Los precipitadores electrostáticos cargan eléctricamente el aire sucio a medida que pasa. El aire ahora cargado pasa a través de grandes placas electrostáticas que atraen las partículas cargadas en la corriente de aire, recogiéndolas y dejando que el aire ahora limpio se expulse o recircule. [85]
Medidas
Para la construcción de edificios en general, algunos lugares que han reconocido los posibles riesgos para la salud del polvo de la construcción durante décadas exigen legalmente que el contratista adopte medidas efectivas de control del polvo, aunque las inspecciones, multas y encarcelamientos son raros en los últimos años (por ejemplo, dos procesamientos con un multas totales de HKD $ 6000 en Hong Kong en el año 2021). [86] [87]
Algunas de las medidas obligatorias de control de polvo incluyen [88] [83] [89] [90] cargar, descargar, manipular, transferir, almacenar o eliminar cemento o cenizas de combustible pulverizadas secas en un sistema o instalación completamente cerrado, y colocar cualquier respiradero. o escape con un filtro de tela efectivo o un sistema o equipo equivalente de control de la contaminación del aire, cubra los andamios del edificio con mallas contra el polvo, use láminas impermeables para encerrar tanto el elevador de materiales como el conducto para desechos, humedezca los desechos con agua antes de arrojarlos a un conducto para desechos , rocíe agua sobre la superficie de la fachada antes y durante los trabajos de esmerilado, use una amoladora equipada con aspiradora para los trabajos de esmerilado de fachadas, rocíe agua continuamente sobre la superficie para cualquier perforación, corte, pulido u otra operación de rotura mecánica neumática o eléctrica que cause emisión de polvo, a menos que exista el funcionamiento de un dispositivo eficaz de extracción y filtrado de polvo, proporcionar vallas de no menos de 2,4 m de altura a lo largo de todo el límite del sitio, tener pavimento duro en áreas abiertas y lavar todo vehículo que salga de la construcción. sitios. Uso de equipos de rociadores automáticos, equipos de lavado automático de autos e instalación de sistema de videovigilancia para las instalaciones de control de contaminación y conservación de los videos durante un mes para futuras inspecciones.
Además de eliminar las partículas de la fuente de contaminación, también se pueden limpiar al aire libre (por ejemplo, torres de smog , paredes de musgo y camiones cisterna), [91] mientras que otras medidas de control emplean el uso de barreras. [92]
Medición
Las partículas se han medido de formas cada vez más sofisticadas desde que se estudió sistemáticamente por primera vez la contaminación del aire a principios del siglo XX. Los primeros métodos incluían cartas de Ringelmann relativamente toscas , que eran tarjetas sombreadas en gris con las que se podían comparar visualmente las emisiones de las chimeneas, y medidores de depósitos , que recogían el hollín depositado en un lugar determinado para poder pesarlo. Los métodos modernos y automatizados para medir partículas incluyen fotodetectores ópticos , microbalanzas oscilantes de elementos cónicos y etalómetros . [93] Además de medir la masa total de partículas por unidad de volumen de aire (concentración de masa de partículas), a veces es más útil medir el número total de partículas por unidad de volumen de aire (concentración de número de partículas). Esto se puede hacer utilizando un contador de partículas de condensación (CPC). [94] [95]
Para medir la composición atómica de muestras de partículas, se pueden utilizar técnicas como la espectrometría de rayos X. [96]
Efectos climáticos
Los aerosoles tienen un efecto de enfriamiento pequeño en comparación con el forzamiento radiativo (efecto de calentamiento) de los gases de efecto invernadero. [97]
Los aerosoles atmosféricos afectan el clima de la Tierra al cambiar la cantidad de radiación solar entrante y la radiación de onda larga terrestre saliente retenida en el sistema terrestre. Esto ocurre a través de varios mecanismos distintos que se dividen en efectos de aerosol directos, indirectos [98] [99] y semidirectos. Los efectos climáticos de los aerosoles son la mayor fuente de incertidumbre en las predicciones climáticas futuras. [100] El Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático (IPCC), Tercer Informe de Evaluación, dice: [101]
Si bien el forzamiento radiativo debido a los gases de efecto invernadero puede determinarse con un grado razonablemente alto de precisión... las incertidumbres relacionadas con el forzamiento radiativo de los aerosoles siguen siendo grandes y dependen en gran medida de las estimaciones de estudios de modelización global que son difíciles de verificar a nivel mundial. la actualidad.
Radiativo en aerosol
Espesor óptico global de aerosoles . La escala de aerosoles (de amarillo a marrón rojizo oscuro) indica la cantidad relativa de partículas que absorben la luz solar.Cantidades promedio mensuales de aerosoles en todo el mundo, observaciones del espectrorradiómetro de imágenes de resolución moderada (MODIS) en el satélite Terra de la NASA.
Directo
Partículas en el aire causan tonos de naranja, amarillo, rosa y gris en Mumbai durante la puesta de solCiudad italiana contaminada por partículas y detector óptico de aire (láser)
El efecto aerosol directo consiste en cualquier interacción directa de la radiación con los aerosoles atmosféricos, como la absorción o la dispersión. Afecta tanto a la radiación de onda corta como a la de onda larga para producir un forzamiento radiativo negativo neto. [102] La magnitud del forzamiento radiativo resultante debido al efecto directo de un aerosol depende del albedo de la superficie subyacente, ya que esto afecta la cantidad neta de radiación absorbida o dispersada en el espacio. Por ejemplo, si un aerosol de alta dispersión está sobre una superficie de albedo bajo, tiene un forzamiento radiativo mayor que si estuviera sobre una superficie de albedo alto. Lo contrario ocurre con los aerosoles absorbentes: el mayor forzamiento radiativo surge de un aerosol altamente absorbente sobre una superficie de alto albedo. [98] El efecto directo del aerosol es un efecto de primer orden y, por lo tanto, el IPCC lo clasifica como forzamiento radiativo . [100] La interacción de un aerosol con la radiación se cuantifica mediante el albedo de dispersión simple (SSA), la relación entre la dispersión sola y la dispersión más la absorción ( extinción ) de la radiación por una partícula. El SSA tiende a la unidad si domina la dispersión, con relativamente poca absorción, y disminuye a medida que aumenta la absorción, llegando a ser cero para la absorción infinita. Por ejemplo, el aerosol de sal marina tiene un SSA de 1, ya que una partícula de sal marina solo se dispersa, mientras que el hollín tiene un SSA de 0,23, lo que demuestra que es un importante absorbente de aerosoles atmosféricos. [ cita necesaria ]
Indirecto
El efecto de aerosol indirecto consiste en cualquier cambio en el presupuesto radiativo de la Tierra debido a la modificación de las nubes por los aerosoles atmosféricos y consta de varios efectos distintos. Las gotas de nubes se forman sobre partículas de aerosol preexistentes, conocidas como núcleos de condensación de nubes (CCN). Las gotas que se condensan alrededor de aerosoles producidos por el hombre, como las que se encuentran en las partículas contaminantes, tienden a ser más pequeñas y más numerosas que las que se forman alrededor de partículas de aerosol de origen natural (como el polvo arrastrado por el viento ). [50]
Para cualquier condición meteorológica dada, un aumento en el CCN conduce a un aumento en el número de gotas de nubes. Esto provoca una mayor dispersión de la radiación de onda corta, es decir, un aumento del albedo de la nube, conocido como efecto del albedo de la nube , primer efecto indirecto o efecto Twomey . [99] Se han observado pruebas que respaldan el efecto del albedo de las nubes a partir de los efectos de las columnas de escape de los barcos [103] y la quema de biomasa [104] sobre el albedo de las nubes en comparación con las nubes ambientales. El efecto aerosol del albedo de las nubes es un efecto de primer orden y, por lo tanto, el IPCC lo clasifica como forzamiento radiativo . [100]
Un aumento en el número de gotas de las nubes debido a la introducción de aerosoles actúa para reducir el tamaño de las gotas de las nubes, ya que la misma cantidad de agua se divide en más gotas. Esto tiene el efecto de suprimir las precipitaciones, aumentando la vida útil de las nubes, lo que se conoce como efecto aerosol de vida útil de las nubes, segundo efecto indirecto o efecto Albrecht. [100] Esto se ha observado como la supresión de la llovizna en las columnas de escape de los barcos en comparación con las nubes ambientales, [105] y la inhibición de la precipitación en las columnas de combustión de biomasa. [106] El IPCC clasifica este efecto de la vida útil de las nubes como una retroalimentación climática (en lugar de un forzamiento radiativo) debido a la interdependencia entre él y el ciclo hidrológico. [100] Sin embargo, anteriormente se había clasificado como un forzamiento radiativo negativo. [107]
Semidirecto
El efecto semidirecto se refiere a cualquier efecto radiativo causado por la absorción de aerosoles atmosféricos como el hollín, además de la dispersión y absorción directa, que se clasifica como efecto directo. Abarca muchos mecanismos individuales y, en general, está peor definido y comprendido que los efectos directos e indirectos de los aerosoles. Por ejemplo, si los aerosoles absorbentes están presentes en una capa superior de la atmósfera, pueden calentar el aire circundante, lo que inhibe la condensación del vapor de agua, lo que resulta en una menor formación de nubes. [108] Además, calentar una capa de la atmósfera en relación con la superficie da como resultado una atmósfera más estable debido a la inhibición de la convección atmosférica . Esto inhibe el levantamiento convectivo de humedad, [109] lo que a su vez reduce la formación de nubes. El calentamiento de la atmósfera en altura también conduce a un enfriamiento de la superficie, lo que resulta en una menor evaporación del agua superficial. Todos los efectos aquí descritos conducen a una reducción de la nubosidad, es decir, a un aumento del albedo planetario. El efecto semidirecto clasificado como retroalimentación climática) por el IPCC debido a la interdependencia entre este y el ciclo hidrológico. [100] Sin embargo, anteriormente se había clasificado como un forzamiento radiativo negativo. [107]
Funciones específicas de los aerosoles
Sulfato
Los aerosoles de sulfato son en su mayoría compuestos de azufre inorgánicos como (SO 4 2- ), HSO 4 - y H 2 SO 4 - , [110] que se producen principalmente cuando el dióxido de azufre reacciona con el vapor de agua para formar ácido sulfúrico gaseoso y varias sales (a menudo a través de una reacción de oxidación en las nubes ), que luego se cree que experimentan crecimiento higroscópico y coagulación y luego se encogen por evaporación . [111] [112] Algunos de ellos son biogénicos (generalmente producidos a través de reacciones químicas atmosféricas con sulfuro de dimetilo proveniente principalmente de plancton marino [113] ) o geológicos a través de volcanes o impulsados por el clima a partir de incendios forestales y otros eventos de combustión natural, [112] pero en En las últimas décadas, habían dominado los aerosoles de sulfato antropogénico producidos mediante la combustión de combustibles fósiles con un alto contenido de azufre, principalmente carbón y ciertos combustibles menos refinados, como la aviación y el combustible para buques . [114] En 1990, las emisiones globales de azufre a la atmósfera causadas por el hombre se volvieron "al menos tan grandes" como todas las emisiones naturales de compuestos que contienen azufre combinadas , y fueron al menos 10 veces más numerosas que los aerosoles naturales en los países más contaminados. regiones de Europa y América del Norte, [115] donde representaron el 25% o más de toda la contaminación del aire. [116] Esto provocó lluvia ácida , [117] [118] y también contribuyó a enfermedades cardíacas y pulmonares [116] e incluso al riesgo de parto prematuro y bajo peso al nacer . [119] La contaminación por sulfatos también tiene una relación compleja con la contaminación por NOx y el ozono, reduciendo el también dañino ozono a nivel del suelo , pero capaz de dañar también la capa de ozono estratosférico. [120]
Los sulfatos estratosféricos provenientes de emisiones volcánicas causan un enfriamiento transitorio; la línea violeta que muestra un enfriamiento sostenido se debe a la contaminación por sulfatos troposféricos.
Una vez que el problema quedó claro, los esfuerzos para eliminar esta contaminación mediante medidas de desulfuración de los gases de combustión y otros controles de la contaminación tuvieron gran éxito, [121] reduciendo su prevalencia en un 53% y generando ahorros en atención médica valorados en 50 mil millones de dólares anuales solo en los Estados Unidos. [122] [116] [123] Sin embargo, casi al mismo tiempo, la investigación había demostrado que los aerosoles de sulfato estaban afectando tanto a la luz visible recibida por la Tierra como a la temperatura de su superficie , [124] y a medida que comenzaba el llamado oscurecimiento global Para revertirse en la década de 1990 en línea con la reducción de la contaminación antropogénica por sulfato, [125] [126] [127] el cambio climático se aceleró. [128] A partir de 2021, los modelos CMIP6 de última generación estiman que el enfriamiento total de los aerosoles actualmente presentes está entre 0,1 °C (0,18 °F) y 0,7 °C (1,3 °F); [129] el Sexto Informe de Evaluación del IPCC utiliza la mejor estimación de 0,5 °C (0,90 °F), [130] con la incertidumbre causada principalmente por investigaciones contradictorias sobre los impactos de los aerosoles de las nubes . [131] [132] [133] [134] [135] [136] Sin embargo, algunos están seguros de que enfrían el planeta, y esto llevó a propuestas de geoingeniería solar conocidas como inyección de aerosol estratosférico , que busca replicar y mejorar el enfriamiento. de la contaminación por sulfatos y al mismo tiempo minimizar los efectos negativos sobre la salud mediante el despliegue en la estratosfera , donde solo se necesitaría una fracción de la contaminación por azufre actual para evitar múltiples grados de calentamiento, [137] pero la evaluación de costos y beneficios sigue siendo incompleta, [138 ] incluso con cientos de estudios sobre el tema completados a principios de la década de 2020. [139]
carbón negro
El carbono negro (BC), o negro de humo, o carbono elemental (EC), a menudo llamado hollín, está compuesto de grupos de carbono puro, bolas esqueléticas y fullerenos , y es una de las especies de aerosoles absorbentes más importantes de la atmósfera. Debe distinguirse del carbono orgánico (OC): moléculas orgánicas agrupadas o agregadas por sí solas o que impregnan una buckybola de CE. El IPCC estima en el Cuarto Informe de Evaluación del IPCC, 4AR, que el carbono negro procedente de los combustibles fósiles contribuye con un forzamiento radiativo medio global de +0,2 W/m 2 (era +0,1 W/m 2 en el Segundo Informe de Evaluación del IPCC, SAR), con un rango de +0,1 a +0,4 W/m 2 . Sin embargo, un estudio publicado en 2013 afirma que "la mejor estimación para el forzamiento radiativo directo del carbono negro atmosférico en la era industrial (1750 a 2005) es +0,71 W/m 2 con límites de incertidumbre del 90% de (+0,08, +1,27). W/m 2 " con "el forzamiento directo total por fuentes de carbono totalmente negro, sin restar el entorno preindustrial, se estima en +0,88 (+0,17, +1,48) W/m 2 ". [140]
Instancias
Reducción de la radiación solar por erupciones volcánicas
Los volcanes son una gran fuente natural de aerosoles y se han relacionado con cambios en el clima de la Tierra, a menudo con consecuencias para la población humana. Las erupciones relacionadas con cambios en el clima incluyen la erupción de Huaynaputina en 1600 , que estuvo relacionada con la hambruna rusa de 1601-1603 , [141] [142] [143] que provocó la muerte de dos millones, y la erupción de 1991 del Monte Pinatubo que causó un enfriamiento global de aproximadamente 0,5 °C que durará varios años. [144] [145] Las investigaciones que rastrean el efecto de los aerosoles que dispersan la luz en la estratosfera durante 2000 y 2010 y comparan su patrón con la actividad volcánica muestran una estrecha correlación. Las simulaciones del efecto de las partículas antropogénicas mostraron poca influencia en los niveles actuales. [146] [147]
También se cree que los aerosoles afectan el tiempo y el clima a escala regional. El fracaso del monzón indio se ha relacionado con la supresión de la evaporación del agua del Océano Índico debido al efecto semidirecto del aerosol antropogénico. [148]
Estación de medición de la contaminación del aire en Emden , Alemania
El tamaño, la forma y la solubilidad son importantes.
Tamaño
El tamaño de las partículas es el principal determinante del lugar del tracto respiratorio en el que descansarán cuando se inhalen. Las partículas más grandes generalmente se filtran en la nariz y la garganta a través de cilios y mocos, pero las partículas de menos de 10 micrómetros pueden depositarse en los bronquios y los pulmones y causar problemas de salud. El tamaño de 10 micrómetros no representa un límite estricto entre partículas respirables y no respirables, pero la mayoría de las agencias reguladoras lo han acordado para monitorear las partículas en el aire. Debido a su pequeño tamaño, las partículas del orden de 10 micrómetros o menos ( partículas gruesas , PM 10 ) pueden penetrar la parte más profunda de los pulmones, como los bronquiolos o los alvéolos . [151] Cuando los asmáticos están expuestos a estas condiciones, pueden desencadenar broncoconstricción. [152]
De manera similar, las partículas finas ( PM 2,5 ) tienden a penetrar en las regiones de intercambio de gases del pulmón (alvéolos), y las partículas muy pequeñas (partículas ultrafinas PM 0,1 ) pueden atravesar los pulmones y afectar otros órganos. La penetración de partículas no depende totalmente de su tamaño; La forma y la composición química también influyen. Para evitar esta complicación, se utiliza una nomenclatura simple para indicar los diferentes grados de penetración relativa de una partícula PM en el sistema cardiovascular . Las partículas inhalables no penetran más allá de los bronquios , ya que son filtradas por los cilios . Las partículas torácicas pueden penetrar directamente en los bronquiolos terminales , mientras que las PM 0,1 , que pueden penetrar hasta los alvéolos, la zona de intercambio de gases y, por tanto, el sistema circulatorio , se denominan partículas respirables . [ cita necesaria ]
Por analogía, la fracción de polvo inhalable es la fracción de polvo que entra por la nariz y la boca y puede depositarse en cualquier parte del tracto respiratorio. La fracción torácica es la fracción que ingresa al tórax y se deposita dentro de las vías respiratorias de los pulmones. La fracción respirable es la que se deposita en las regiones de intercambio de gases (alvéolos). [153]
Las partículas más pequeñas, las nanopartículas , que tienen un tamaño inferior a 180 nanómetros, pueden ser aún más dañinas para el sistema cardiovascular. [154] [155] Las nanopartículas pueden atravesar las membranas celulares y migrar a otros órganos, incluido el cerebro. Las partículas emitidas por los motores diésel modernos (comúnmente conocidas como partículas diésel o DPM) suelen tener un tamaño de 100 nanómetros (0,1 micrómetros). Estas partículas de hollín también contienen carcinógenos como los benzopirenos adsorbidos en su superficie.
La masa de partículas no es una medida adecuada del peligro para la salud. Una partícula de 10 μm de diámetro tiene aproximadamente la misma masa que 1 millón de partículas de 100 nm de diámetro, pero es mucho menos peligrosa, ya que es poco probable que entre en los alvéolos. Por lo tanto, los límites legales para las emisiones de los motores basados en la masa no son protectores. En algunos países existen propuestas de nuevas regulaciones, [ ¿cuáles? ] con sugerencias para limitar el área de superficie de las partículas o el recuento de partículas (cantidad numérica)/concentración del número de partículas (PNC). [156] [157]
Solubilidad
El lugar y el grado de absorción de los gases y vapores inhalados están determinados por su solubilidad en agua. La absorción también depende de los caudales de aire y de la presión parcial de los gases en el aire inspirado. El destino de un contaminante específico depende de la forma en que existe (aerosol o partículas). La inhalación también depende de la frecuencia respiratoria del sujeto. [158]
Forma
Otra complejidad que no está del todo documentada es cómo la forma de las partículas puede afectar la salud, excepto la forma de aguja de las fibras de amianto que pueden alojarse en los pulmones. Las formas geométricamente angulares tienen más superficie que las formas más redondas, lo que a su vez afecta a la capacidad de unión de la partícula a otras sustancias, posiblemente más peligrosas. [ cita necesaria ] La siguiente tabla enumera los colores y formas de algunas partículas atmosféricas comunes: [159]
Microscopía electrónica de barrido de partículas.
Microscopía electrónica de barrido de polvo de vidrio procedente de botellas de vidrio.
Microscopía electrónica de barrido del cemento.
Microscopía electrónica de barrido de polvo de vidrio de mortero (10%) que parece tener una estructura similar a una fibra
Microscopía electrónica de barrido de amianto blanco con fibra en forma de aguja
La composición, la cantidad y la duración son importantes.
Trabajador en una nube de polvo de hormigón
La composición de las partículas puede variar mucho según sus fuentes y cómo se producen. Por ejemplo, el polvo emitido por la quema de vegetación viva y muerta sería diferente del que se emite por la quema de papel de incienso o de residuos de construcción . Las partículas emitidas por la combustión de combustibles no son las mismas que las emitidas por la combustión de residuos. Las partículas generadas por el incendio de un patio de reciclaje [160] o de un barco lleno de chatarra [161] [162] pueden contener más sustancias tóxicas que otros tipos de quema.
Los diferentes tipos de actividades de renovación de edificios también producen diferentes tipos de polvo. La composición de las partículas generadas al cortar o mezclar hormigón elaborado con cemento Portland sería diferente de las generadas al cortar o mezclar hormigón elaborado con diferentes tipos de escoria (por ejemplo, GGBFS , escoria EAF [163] ), cenizas volantes o incluso polvo EAF (EAFD). ), [164] mientras que el EFAD, la escoria y las cenizas volantes probablemente sean más tóxicos ya que contienen metales pesados . Además del cemento de escoria que se vende y utiliza como producto respetuoso con el medio ambiente, [165] [166] [167] el cemento falso (adulterado), al que se añaden diferentes tipos de escoria, cenizas volantes u otras sustancias desconocidas, también es muy común en algunos países. lugares [168] [169] debido al costo de producción mucho menor. [170] Para abordar los problemas de calidad [171] y toxicidad, algunos lugares están comenzando a prohibir el uso de escoria EAF en el cemento utilizado en los edificios. [172] La composición de los humos de soldadura también varía mucho y depende de los metales en el material que se está soldando, la composición de los recubrimientos, electrodos, etc., y por lo tanto muchos problemas de salud (por ejemplo, envenenamiento por plomo , humos metálicos). Fiebre , cánceres, náuseas, irritación, daño renal y hepático, problemas del sistema nervioso central, asma, neumonía, etc.) pueden ser el resultado de los diferentes tipos de emisiones tóxicas. [173]
Los estudios han encontrado que los niveles de plomo en la sangre de las personas en China están altamente correlacionados con la concentración ambiental de PM2.5, así como con el contenido de plomo en la capa superior del suelo, lo que indica que el aire y el suelo (por ejemplo, por la inhalación de partículas del suelo resuspendidas, el consumo de cultivos o agua contaminados) , etc.) son fuentes importantes de exposición al plomo. [174] [175]
Además de la composición, también son importantes la cantidad y la duración de la exposición, ya que afectarían al desencadenamiento y la gravedad de una enfermedad. Las partículas que ingresan al interior afectarían directamente la calidad del aire interior . También es motivo de preocupación la posible contaminación secundaria, similar al humo de tercera mano . [176] [177]
En pocas palabras, si bien la concentración ambiental es importante, sólo "la mejora de la calidad del aire" o la "disminución de la concentración ambiental de PM" no significan necesariamente una mejor salud. El impacto en la salud depende principalmente de la toxicidad (o fuente [178] ) de las partículas a las que está expuesta una persona, la cantidad a la que está expuesta y durante cuánto tiempo, y también el tamaño, la forma y la solubilidad de las partículas.
Dado que los proyectos de construcción y remodelación son fuentes importantes de partículas, implica que tales proyectos, que son muy comunes en algunos lugares, [179] [180] deben evitarse en instalaciones de salud que ya comenzaron y están en funcionamiento en la medida de lo posible. Para proyectos inevitables, se deben introducir mejores planificaciones y medidas de mitigación con respecto a la emisión de PM. El uso de herramientas eléctricas, equipos pesados, combustibles diésel y materiales de construcción potencialmente tóxicos (p. ej. , hormigón , metales, soldadura , pintura, etc.) debe controlarse estrictamente para garantizar que los pacientes que buscan tratamientos para enfermedades o posibilidades de sobrevivir no se vean perjudicados. afectado.
Problemas de salud
Muertes por contaminación del aire en comparación con otras causas comunesInformación sobre la calidad del aire sobre PM 10 mostrada en Katowice , Polonia
Los efectos de la inhalación de partículas que se han estudiado ampliamente en humanos y animales incluyen COVID-19 , [181] [182] [183] [184] [185] asma , cáncer de pulmón, enfermedades respiratorias como silicosis , [186] [187 ] enfermedades cardiovasculares, parto prematuro , defectos de nacimiento, bajo peso al nacer , trastornos del desarrollo, [188] [189] [190] [191] trastornos neurodegenerativos [192] [193] trastornos mentales, [194] [195] [196] y muerte prematura. Las partículas finas exteriores con un diámetro inferior a 2,5 micrones causan 4,2 millones de muertes anuales en todo el mundo y más de 103 millones de años de vida perdidos ajustados en función de la discapacidad , lo que las convierte en el quinto factor de riesgo de muerte. La contaminación del aire también se ha relacionado con una variedad de otros problemas psicosociales. [195] Las partículas pueden causar daño tisular al ingresar a los órganos directamente o indirectamente por inflamación sistémica . Pueden ocurrir efectos adversos incluso a niveles de exposición inferiores a los estándares publicados de calidad del aire que se consideran seguros. [197] [198]
Las partículas finas antropogénicas como principal peligro
Los niveles elevados de partículas finas en el aire como resultado de la contaminación del aire por partículas antropogénicas "se relacionan de manera constante e independiente con los efectos más graves, incluido el cáncer de pulmón [8] y otras mortalidades cardiopulmonares ". [199] La asociación entre un gran número de muertes [200] y otros problemas de salud y la contaminación por partículas se demostró por primera vez a principios de la década de 1970 [201] y se ha reproducido muchas veces desde entonces. Se estima que la contaminación por partículas causa entre 22 000 y 52 000 muertes por año en los Estados Unidos (desde 2000) [202] contribuyó a ~370 000 muertes prematuras en Europa durante 2005 [203] y 3,22 millones de muertes en todo el mundo en 2010 según la carga mundial de enfermedades. colaboración . [204] Un estudio de la Agencia Europea de Medio Ambiente estima que 307.000 personas han muerto prematuramente en 2019 debido a la contaminación por partículas finas en los 27 estados miembros de la UE. [205]
Un estudio realizado en 2000 en los EE. UU. exploró cómo las partículas finas pueden ser más dañinas que las partículas gruesas. El estudio se basó en seis ciudades diferentes. Descubrieron que las muertes y visitas al hospital causadas por partículas en el aire se debían principalmente a partículas finas. [206] De manera similar, un estudio de 1987 sobre datos de contaminación del aire en Estados Unidos encontró que las partículas finas y los sulfatos, a diferencia de las partículas más gruesas, se correlacionaban de manera más consistente y significativa con las tasas de mortalidad anual total en áreas estadísticas metropolitanas estándar . [207]
Un estudio publicado en 2022 en GeoHealth concluyó que eliminar las emisiones de combustibles fósiles relacionadas con la energía en los Estados Unidos evitaría entre 46.900 y 59.400 muertes prematuras cada año y proporcionaría entre 537.000 y 678.000 millones de dólares en beneficios por enfermedades y muertes evitadas relacionadas con PM2,5. [208]
Infertilidad, embarazo, fetos y defectos de nacimiento.
Se han correlacionado tasas más altas de infertilidad con la exposición a partículas. [209] La exposición materna a PM 2,5 durante el embarazo también se asocia con presión arterial alta en los niños. [210]
La inhalación de PM 2,5 – PM 10 se asocia con un riesgo elevado de resultados adversos en el embarazo, como bajo peso al nacer. [211] La exposición a PM 2,5 se ha asociado con mayores reducciones en el peso al nacer que la exposición a PM 10 . [212] La exposición a PM puede causar inflamación, estrés oxidativo, alteración endocrina y deterioro del acceso al transporte de oxígeno a la placenta, [213] todos los cuales son mecanismos para aumentar el riesgo de bajo peso al nacer. [214] La evidencia epidemiológica y toxicológica general sugiere que existe una relación causal entre las exposiciones a largo plazo a PM 2.5 y los resultados del desarrollo (es decir, bajo peso al nacer). [212] Los estudios que investigan la importancia de la exposición trimestral específica no han demostrado ser concluyentes, [215] y los resultados de estudios internacionales han sido inconsistentes al establecer asociaciones entre la exposición prenatal a partículas y el bajo peso al nacer. [212] Como los resultados perinatales se han asociado con la salud durante toda la vida [216] [217] y la exposición a partículas está generalizada, este tema es de importancia crítica para la salud pública.
Enfermedad cardiovascular y respiratoria.
Las PM 2,5 provocan altos depósitos de placa en las arterias , lo que provoca inflamación vascular y aterosclerosis , un endurecimiento de las arterias que reduce la elasticidad, lo que puede provocar ataques cardíacos y otros problemas cardiovasculares . [218] Un metanálisis de 2014 informó que la exposición a largo plazo a partículas está relacionada con eventos coronarios. El estudio incluyó 11 cohortes que participaron en el Estudio Europeo de Cohortes sobre los Efectos de la Contaminación del Aire (ESCAPE) con 100.166 participantes, seguidos durante una media de 11,5 años. Un aumento en la exposición anual estimada a PM 2,5 de sólo 5 μg/m 3 se relacionó con un aumento del 13 % en el riesgo de ataques cardíacos. [219] Las PM no solo afectan a las células y tejidos humanos, sino que también afectan a las bacterias que causan enfermedades en los humanos. [220] La formación de biopelículas , la tolerancia a los antibióticos y la colonización de Staphylococcus aureus y Streptococcus pneumoniae se vieron alteradas por la exposición al carbono negro .
El mayor estudio estadounidense sobre los efectos agudos en la salud de la contaminación por partículas gruesas de entre 2,5 y 10 micrómetros de diámetro se publicó en 2008 y encontró una asociación con los ingresos hospitalarios por enfermedades cardiovasculares, pero no hay evidencia de una asociación con el número de ingresos hospitalarios por enfermedades respiratorias. [221] Después de tener en cuenta los niveles de partículas finas (PM 2,5 y menos), la asociación con las partículas gruesas se mantuvo pero ya no fue estadísticamente significativa, lo que significa que el efecto se debe a la subsección de partículas finas.
La agencia del gobierno de Mongolia registró un aumento del 45% en la tasa de enfermedades respiratorias en los últimos cinco años (informado en 2011). [222] El asma bronquial, la enfermedad pulmonar obstructiva crónica y la neumonía intersticial fueron las dolencias más comunes tratadas en los hospitales del área. Los niveles de muerte prematura, bronquitis crónica y enfermedades cardiovasculares están aumentando a un ritmo rápido. [68]
Riesgos cognitivos y salud mental
Los efectos de la contaminación del aire y las partículas en suspensión sobre el rendimiento cognitivo se han convertido en un área activa de investigación. [223]
La contaminación del aire puede aumentar el riesgo de trastornos del desarrollo (p. ej., autismo ), [188] [189] [190] [191] trastornos neurodegenerativos, [192] [193] trastornos mentales, [194] [195] [196] y suicidio. , [194] [196] [224] aunque los estudios sobre el vínculo entre la depresión y algunos contaminantes del aire no son consistentes. [225] Al menos un estudio ha identificado "la abundante presencia en el cerebro humano de nanopartículas de magnetita que coinciden precisamente con las nanoesferas de magnetita de alta temperatura, formadas por combustión y/o calentamiento derivado de la fricción, que son prolíficas en las partículas urbanas transportadas por el aire". (PM)." [226]
Las partículas también parecen tener un papel en la patogénesis de la enfermedad de Alzheimer y el envejecimiento cerebral prematuro. Cada vez hay más pruebas que sugieren una correlación entre la exposición a PM2,5 y la prevalencia de enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer. Varios estudios epidemiológicos han sugerido un vínculo entre la exposición a PM2,5 y el deterioro cognitivo, particularmente en el desarrollo de enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer.
Utilizando técnicas analíticas geoespaciales, “los investigadores financiados por el NIEHS pudieron confirmar una fuerte asociación entre los casos de enfermedad de Parkinson y las partículas finas (conocidas como PM2.5) en los EE. UU. En el estudio, las regiones del país con una alta tasa de Parkinson Las enfermedades se asociaron generalmente con niveles más altos de PM2.5, cuyas fuentes incluyen vehículos de motor, incendios forestales y plantas de energía”. [227] Si bien los mecanismos exactos detrás del vínculo entre la exposición a PM2.5 y el deterioro cognitivo no se comprenden completamente, las investigaciones sugieren que las partículas finas pueden ingresar al cerebro a través del nervio olfatorio y causar inflamación y estrés oxidativo, lo que puede dañar las células cerebrales y contribuyen al desarrollo de enfermedades neurodegenerativas. [228]
Mayor muerte
La Organización Mundial de la Salud (OMS) estimó en 2005 que "... la contaminación del aire por partículas finas (PM(2,5)), causa alrededor del 3% de la mortalidad por enfermedades cardiopulmonares, alrededor del 5% de la mortalidad por cáncer de tráquea, bronquios y pulmón y alrededor del 1% de la mortalidad por infecciones respiratorias agudas en niños menores de 5 años en todo el mundo". [229] Un estudio de 2011 concluyó que los gases de escape del tráfico son la causa prevenible más grave de ataque cardíaco en el público en general, la causa del 7,4% de todos los ataques. [230]
Los estudios de partículas en Bangkok, Tailandia, de 2008 indicaron un aumento del 1,9% en el riesgo de morir por enfermedades cardiovasculares y del 1,0% en el riesgo de todas las enfermedades por cada 10 microgramos por metro cúbico. Los niveles promediaron 65 en 1996, 68 en 2002 y 52 en 2004. Los niveles decrecientes pueden atribuirse a las conversiones de diésel a gas natural, así como a regulaciones mejoradas. [231]
Disparidades raciales
Se han realizado muchos estudios que relacionan la raza con una mayor proximidad a las partículas y, por lo tanto, con la susceptibilidad a los efectos adversos para la salud derivados de la exposición a largo plazo. Un estudio estadounidense demostró que "la proporción de residentes negros en una zona estaba relacionada con tasas más altas de asma". [232] Muchos estudiosos vinculan esta desproporcionalidad con la segregación racial de la vivienda y sus respectivas desigualdades en las "exposiciones tóxicas". [232] Esta realidad se ve agravada por la conclusión de que "la atención sanitaria se produce en el contexto de una desigualdad social y económica histórica y contemporánea más amplia y de una persistente discriminación racial y étnica en muchos sectores de la vida estadounidense". [233] La proximidad residencial a instalaciones emisoras de partículas aumenta la exposición a PM 2,5, lo que está relacionado con mayores tasas de morbilidad y mortalidad. [234] Múltiples estudios confirman que la carga de las emisiones de PM es mayor entre las poblaciones no blancas y asoladas por la pobreza, [234] aunque algunos dicen que los ingresos no impulsan estas diferencias. [235] Esta correlación entre las repercusiones en la salud relacionadas con la raza y la vivienda surge de un problema de justicia ambiental de larga data vinculado a la práctica de la línea roja histórica. Un ejemplo de estos factores contextualizados es una zona del sureste de Luisiana, coloquialmente apodada ' Cancer Alley ' por su alta concentración de muertes relacionadas con el cáncer debido a plantas químicas vecinas. [236] Al ser Cancer Alley una comunidad mayoritariamente afroamericana, y el vecindario más cercano a la planta es 90% negro, [236] perpetúa la narrativa científica de que las poblaciones negras están ubicadas desproporcionadamente más cerca de áreas de alta producción de PM que las poblaciones blancas. Un artículo de 2020 relaciona los efectos a largo plazo sobre la salud de vivir en altas concentraciones de PM con un mayor riesgo, propagación y tasas de mortalidad por el SARS-CoV-2 o el COVID-19 , y culpa a una historia de racismo por este resultado. [236]
Riesgo de humo de incendios forestales
En las regiones donde los incendios forestales son persistentes, aumentó el riesgo de exposición a partículas. El humo de los incendios forestales puede afectar a grupos sensibles como los ancianos, los niños, las mujeres embarazadas y las personas con enfermedades pulmonares y cardiovasculares. [237] Se descubrió que en la temporada de incendios forestales de 2008 en California, las partículas eran mucho más tóxicas para los pulmones humanos, ya que se observó un aumento del infiltrado de neutrófilos , la afluencia de células y el edema en comparación con las partículas del aire ambiente. [238] Además, las partículas de los incendios forestales se han relacionado con ser un factor desencadenante de eventos coronarios agudos, como la cardiopatía isquémica. [239] Los incendios forestales también se han asociado con un aumento de visitas al departamento de emergencias debido a la exposición a partículas, así como un mayor riesgo de eventos relacionados con el asma. [240] [241] Se ha descubierto un vínculo entre las PM2.5 de los incendios forestales y un mayor riesgo de hospitalizaciones por enfermedades cardiopulmonares. [242] La evidencia también sugiere que el humo de los incendios forestales reduce el rendimiento mental. [243]
Conocimiento de la industria energética y respuesta a los efectos adversos para la salud.
Las muertes causadas por accidentes y la contaminación del aire por el uso de combustibles fósiles en las centrales eléctricas superan las causadas por la producción de energía renovable . [244]
Las principales compañías energéticas comprendieron, al menos desde la década de 1960, que el uso de sus productos causa efectos adversos generalizados para la salud y muerte, pero continuaron ejerciendo un agresivo lobby político en Estados Unidos y otros lugares contra la regulación del aire limpio y lanzaron importantes campañas de propaganda corporativa para sembrar dudas sobre el vínculo causal entre la quema de combustibles fósiles y grandes riesgos para la vida humana. Memorandos internos de la empresa revelan que los científicos y ejecutivos de la industria energética sabían que los contaminantes del aire creados por los combustibles fósiles se alojan profundamente en el tejido pulmonar humano y causan defectos de nacimiento en los hijos de los trabajadores de la industria petrolera. Los memorandos de la industria reconocen que los automóviles "son, con mucho, las mayores fuentes de contaminación del aire" y también que la contaminación del aire causa efectos adversos para la salud y aloja toxinas, incluidos carcinógenos , "profundamente en los pulmones que de otro modo serían eliminados en la garganta". [245]
En respuesta a la creciente preocupación pública, la industria finalmente creó la Coalición Global del Clima , un grupo de presión de la industria, para descarrilar los intentos de los gobiernos de regular la contaminación del aire y crear confusión en la mente pública sobre la necesidad de dicha regulación. El Instituto Americano del Petróleo , una asociación comercial de la industria del petróleo y el gas, y el grupo de expertos privado negacionista del cambio climático , The Heartland Institute , llevaron a cabo esfuerzos similares de lobby y relaciones públicas corporativas . "La respuesta de los intereses de los combustibles fósiles ha sido la misma: primero saben, luego maquinan, luego niegan y luego demoran. Han recurrido a demoras, formas sutiles de propaganda y el debilitamiento de la regulación". dijo Geoffrey Supran, investigador de la Universidad de Harvard sobre la historia de las empresas de combustibles fósiles y el cambio climático. Estos esfuerzos han sido comparados, por analistas de políticas como Carroll Muffett del Centro para el Derecho Ambiental Internacional , con la estrategia de la industria tabacalera de lobby y campañas de propaganda corporativa para crear dudas sobre la conexión causal entre el tabaquismo y el cáncer e impedir su regulación. Además, los defensores financiados por la industria, cuando fueron nombrados para altos cargos gubernamentales en los Estados Unidos, revisaron los hallazgos científicos que mostraban los efectos mortales de la contaminación del aire y revocaron su regulación. [245] [246] [247]
Efectos sobre la vegetación
Las partículas pueden obstruir las aberturas estomáticas de las plantas e interferir con las funciones de la fotosíntesis. [248] De esta manera, las altas concentraciones de partículas en la atmósfera pueden provocar un retraso en el crecimiento o la mortalidad en algunas especies de plantas. [ cita necesaria ]
Regulación
La mayoría de los gobiernos han creado regulaciones tanto para las emisiones permitidas de ciertos tipos de fuentes de contaminación (vehículos de motor, emisiones industriales, etc.) como para la concentración ambiental de partículas. La IARC y la OMS designan las partículas como carcinógeno del grupo 1 . Las partículas son la forma más mortal de contaminación del aire debido a su capacidad de penetrar profundamente en los pulmones y el torrente sanguíneo sin filtrar, causando enfermedades respiratorias , ataques cardíacos y muerte prematura . [7] En 2013, el estudio ESCAPE en el que participaron 312.944 personas en nueve países europeos reveló que no había ningún nivel seguro de partículas y que por cada aumento de 10 μg/m 3 en PM 10 , la tasa de cáncer de pulmón aumentaba un 22 %. Para las PM 2,5 hubo un aumento del 36 % en el cáncer de pulmón por cada 10 μg/m 3 . [8] En un metanálisis de 2014 de 18 estudios a nivel mundial que incluyen los datos de ESCAPE, por cada aumento de 10 μg/m 3 en PM 2,5 , la tasa de cáncer de pulmón aumentó un 9 %. [249]
Límites/estándares establecidos por los gobiernos
Canadá
En Canadá, el estándar para las partículas en suspensión lo establece a nivel nacional el Consejo Canadiense de Ministros de Medio Ambiente (CCME), de carácter federal y provincial. Las jurisdicciones (provincias y territorios) pueden establecer estándares más estrictos. El estándar CCME para partículas 2,5 (PM 2,5 ) a partir de 2015 es 28 μg/m 3 (calculado utilizando el promedio de 3 años del percentil 98 anual de las concentraciones promedio diarias de 24 horas) y 10 μg/m 3 (3 -promedio anual de la media anual). Las normas sobre PM 2,5 serán más estrictas en 2020. [265]
Para mitigar el problema de la quema de leña, a partir de mayo de 2021 ya no se podrá vender el carbón doméstico tradicional (carbón bituminoso) ni la leña húmeda, dos de los combustibles más contaminantes. La madera vendida en volúmenes inferiores a 2 m 3 debe estar certificada como "Lista para quemar", lo que significa que tiene un contenido de humedad del 20% o menos. Los combustibles sólidos fabricados también deben estar certificados como "Listos para quemar" para garantizar que cumplan con los límites de emisión de azufre y humo. [266] A partir de enero de 2022, todas las estufas de leña nuevas deben cumplir las nuevas normas de EcoDiseño (las estufas de Ecodiseño producen 450 veces más contaminación tóxica del aire que la calefacción central de gas. Las estufas más antiguas, cuya venta ahora está prohibida, producen 3.700 veces más). [267]
En 2023, la cantidad de humo que los quemadores en las "áreas de control de humo" (la mayoría de los pueblos y ciudades de Inglaterra) pueden emitir por hora se reducirá de 5 ga 3 g. La infracción dará lugar a una multa inmediata de hasta 300 libras esterlinas. Aquellos que no cumplan pueden incluso tener antecedentes penales. [268]
Estados Unidos
Tendencias de la calidad del aire en los Estados Unidos.
Tendencias de la calidad del aire en el oeste de Estados Unidos
En octubre de 2008, el Departamento de Control de Sustancias Tóxicas (DTSC), dentro de la Agencia de Protección Ambiental de California , anunció su intención de solicitar información sobre métodos de prueba analíticos, destino y transporte en el medio ambiente, y otra información relevante a los fabricantes de nanotubos de carbono . [269] El DTSC está ejerciendo su autoridad conforme al Código de Salud y Seguridad de California, Capítulo 699, secciones 57018–57020. [270] Estas secciones se agregaron como resultado de la adopción del Proyecto de Ley AB 289 (2006) de la Asamblea. [270] Su objetivo es hacer que la información sobre el destino y el transporte, la detección y el análisis, y otra información sobre las sustancias químicas esté más disponible. La ley asigna la responsabilidad de proporcionar esta información al departamento a quienes fabrican o importan los productos químicos.
El 22 de enero de 2009, se envió una carta formal de solicitud de información [271] a los fabricantes que producen o importan nanotubos de carbono en California, o que pueden exportar nanotubos de carbono al estado. [272] Esta carta constituye la primera implementación formal de las autoridades establecidas en el estatuto por AB 289 y está dirigida a los fabricantes de nanotubos de carbono, tanto industriales como académicos dentro del estado, y a los fabricantes fuera de California que exportan nanotubos de carbono a California. Esta solicitud de información deberá ser atendida por los fabricantes en el plazo de un año. El DTSC está esperando la próxima fecha límite del 22 de enero de 2010 para responder a la solicitud de datos.
La Red de Nanoindustria de California y DTSC organizaron un simposio de un día completo el 16 de noviembre de 2009 en Sacramento, California. Este simposio brindó la oportunidad de escuchar a expertos de la industria de la nanotecnología y discutir futuras consideraciones regulatorias en California. [273]
El DTSC está ampliando la convocatoria de información química específica a los miembros de los óxidos nanometálicos; la información más reciente se puede encontrar en su sitio web. [274]
Colorado
Tendencias de la calidad del aire en el suroeste de Estados Unidos
Los puntos clave del Plan Colorado incluyen la reducción de los niveles de emisiones y las soluciones por sector. La investigación sobre agricultura, transporte, electricidad verde y energías renovables son los principales conceptos y objetivos de este plan. Programas políticos como las pruebas obligatorias de emisiones de vehículos y la prohibición de fumar en interiores son acciones tomadas por el gobierno local para crear conciencia pública y participación en un aire más limpio. La ubicación de Denver junto a las Montañas Rocosas y una amplia extensión de llanuras hace que el área metropolitana de la capital de Colorado sea un lugar probable para el smog y la contaminación visible del aire. [ cita necesaria ]
Zonas afectadas
Diferencia entre los niveles de PM2,5 en el aire en 2019 y 2022 entre 70 capitales [275]
Para analizar la tendencia de la contaminación del aire, expertos en aire mapearon 480 ciudades de todo el mundo (excluida Ucrania) [275] para calcular el nivel promedio de PM2,5 de los primeros nueve meses de 2019 en comparación con el de 2022. [276] Niveles promedio de Las PM2,5 se midieron utilizando los datos del Índice Mundial de Calidad del Aire de aqicn.org y se utilizó una fórmula desarrollada por AirNow para convertir la cifra de PM2,5 en microgramos por metro cúbico de aire (µg/metros 3) valores.
Entre las 70 capitales investigadas, Bagdad , Irak, es la que peor desempeño tiene, con niveles de PM2,5 aumentando +31,6. µg/metros 3. Ulan Bator (Ulaanbaatar), la capital de Mongolia, es la que tiene el mejor desempeño, con niveles de PM2,5 cayendo -23,4 µg/metros 3. Anteriormente era una de las capitales más contaminadas del mundo. Un plan de mejora de la calidad del aire en 2017 parece estar dando resultados positivos.
De las 480 ciudades, Dammam en Arabia Saudita tiene el peor desempeño, con niveles de PM2,5 aumentando +111,1. µg/metros 3. La ciudad es un centro importante para la industria petrolera saudita y alberga el aeropuerto más grande del mundo y el puerto más grande del Golfo Pérsico. Actualmente es la ciudad más contaminada encuestada.
En Europa, las ciudades con peores resultados se encuentran en España. Son Salamanca y Palma , donde los niveles de PM2,5 aumentan en +5,1 µg/metros 3y +3.7 µg/metros 3respectivamente. La ciudad con mejor desempeño es Skopje , la capital de Macedonia del Norte, con niveles de PM2,5 cayendo -12,4 µg/metros 3. Alguna vez fue la capital más contaminada de Europa y todavía le queda un largo camino por recorrer para lograr un aire limpio.
En EE. UU., Salt Lake City , Utah y Miami , Florida, son las dos ciudades con los mayores aumentos en los niveles de PM2,5 (+1,8 µg/metros 3). Salt Lake City sufre un fenómeno meteorológico conocido como 'inversión'. Situado en un valle, el aire más frío y contaminado queda atrapado cerca del nivel del suelo bajo el aire más cálido de arriba cuando se produce la inversión. Por otro lado, Omaha , Nebraska es el que mejor se está comportando y tiene un descenso de -1,1. µg/metros 3en niveles de PM2.5.
La ciudad más limpia en este informe es Zúrich , Suiza, con niveles de PM2,5 de sólo 0,5 .µg/metros 3, ocupó el primer lugar tanto en 2019 como en 2022. La segunda ciudad más limpia es Perth , con 1,7 µg/metros 3y los niveles de PM2,5 disminuyen en -6,2 µg/metros 3desde 2019. De las diez ciudades más limpias, cinco son de Australia . Se trata de Hobart, Wollongong, Launceston, Sydney y Perth. Honolulu es la única ciudad de EE. UU. en la lista de las diez primeras, ocupando el décimo lugar con niveles de 4 µg/metros 3, con un pequeño aumento desde 2019.
Casi todas las diez ciudades más contaminadas se encuentran en Oriente Medio y Asia. Lo peor es Dammam en Arabia Saudita con un nivel de PM2,5 de 155 µg/metros 3. Lahore en Pakistán es el segundo peor con 98,1 µg/metros 3. El tercero es Dubai , hogar del edificio más alto del mundo. Entre los diez últimos se encuentran tres ciudades de la India : Muzaffarnagar, Delhi y Nueva Delhi. Aquí hay una lista de las 30 ciudades más contaminadas por PM2.5 , de enero a septiembre de 2022: [275]
Hay límites para la encuesta anterior. Por ejemplo, no todas las ciudades del mundo están cubiertas y el número de estaciones de monitoreo para cada ciudad no sería el mismo. Los datos son sólo de referencia.
Australia
La contaminación por PM10 en zonas mineras de carbón en Australia, como el valle de Latrobe en Victoria y la región de Hunter en Nueva Gales del Sur, aumentó significativamente entre 2004 y 2014. Aunque el aumento no contribuyó significativamente a las estadísticas de incumplimiento, la tasa de aumento ha aumentado cada año. durante 2010 a 2014. [277]
Porcelana
Algunas ciudades del norte de China y del sur de Asia han tenido concentraciones superiores a 200 μg/m 3 . [278] Los niveles de PM en las ciudades chinas fueron extremos entre 2010 y 2014, alcanzando un máximo histórico en Beijing el 12 de enero de 2013, de 993 μg/m 3 , [68] pero han ido mejorando gracias a las acciones de aire limpio. [279] [280]
Para monitorear la calidad del aire en el sur de China, el Consulado de Estados Unidos en Guangzhou instaló un monitor de PM 2,5 y PM 10 en la isla Shamian en Guangzhou y muestra lecturas en su sitio web oficial y plataformas sociales. [281]
Europa
Concentración de PM 10 [203] en Europa, 2005
Italia
Concentración de PM 2,5 (Índice Europeo de Calidad del Aire) durante la franja horaria en una ciudad de Italia 2019-2020
Corea del Sur
A partir de 2017, Corea del Sur tiene la peor contaminación del aire entre las naciones desarrolladas de la OCDE (Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económico). [282] Según un estudio realizado por la NASA y NIER, el 52% de las PM2,5 medidas en el Parque Olímpico de Seúl en mayo y junio de 2016 provinieron de emisiones locales. El resto fue contaminación transfronteriza procedente de la provincia china de Shandong (22%), Corea del Norte (9%), Beijing (7%), Shanghai (5%) y un 5% combinado de la provincia china de Liaoning, Japón y Occidente. Mar. [283] En diciembre de 2017, los ministros de medio ambiente de Corea del Sur y China firmaron el Plan de Cooperación Ambiental China-Corea (2018-22), un plan quinquenal para resolver conjuntamente problemas relacionados con el aire, el agua, el suelo y los residuos. En 2018 también se inauguró un centro de cooperación medioambiental para ayudar a la cooperación. [284]
Tailandia
La calidad del aire de Tailandia está empeorando en 2023, lo que se describe como una "situación de vuelta a la normalidad post-COVID". Además de en la capital , Bangkok , también se está deteriorando la calidad del aire en Chiang Mai , un popular destino turístico. Chiang Mai fue catalogada como la ciudad más contaminada en una clasificación en vivo realizada por una empresa suiza de calidad del aire el 27 de marzo de 2023. La clasificación incluye datos de unas 100 ciudades del mundo para las que hay disponibles datos medidos de PM2,5. [285] [286]
Ulán Bator
La capital de Mongolia , Ulán Bator, tiene una temperatura media anual de aproximadamente 0 °C, lo que la convierte en la capital más fría del mundo. Aproximadamente el 40% de la población vive en apartamentos, el 80% de los cuales cuentan con sistemas de calefacción central procedentes de tres centrales combinadas de calor y electricidad. En 2007, las centrales eléctricas consumieron casi 3,4 millones de toneladas de carbón. La tecnología de control de la contaminación está en malas condiciones. [ cita necesaria ]
El otro 60% de la población reside en barrios marginales (distritos Ger), que se han desarrollado gracias a la nueva economía de mercado del país y a las estaciones invernales muy frías. Los pobres de estos distritos cocinan y calientan sus casas de madera con estufas interiores alimentadas con leña o carbón. La contaminación del aire resultante se caracteriza por niveles elevados de dióxido de azufre y óxido de nitrógeno y concentraciones muy altas de partículas y material particulado (PM) en el aire. [68]
Se han registrado concentraciones anuales promedio estacionales de partículas en suspensión de hasta 279 μg/m 3 (microgramos por metro cúbico). [ cita necesaria ] El nivel medio anual de PM 10 recomendado por la Organización Mundial de la Salud es 20 μg/m 3 , [287] lo que significa que los niveles medios anuales de PM 10 de Ulaanbaatar son 14 veces más altos de lo recomendado. [ cita necesaria ]
Especialmente durante los meses de invierno, la contaminación del aire oscurece el aire, afectando a la visibilidad en la ciudad hasta tal punto que en ocasiones los aviones se ven imposibilitados de aterrizar en el aeropuerto. [288]
Además de las emisiones de las chimeneas, otra fuente no contabilizada en el inventario de emisiones son las cenizas volantes de los estanques de cenizas, el lugar de disposición final de las cenizas volantes que se han recolectado en tanques de sedimentación. Los estanques de cenizas son continuamente erosionados por el viento durante el invierno. [289]
Estados Unidos
Condados de EE. UU. que violan los estándares nacionales de PM 2,5 , junio de 2018
Condados de EE. UU. que violan los estándares nacionales de PM 10 , junio de 2018
Del informe "State of Air 2022" compilado por la Asociación Estadounidense del Pulmón utilizando datos de la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. de 2018 a 2020, [290] las ciudades de California son las más contaminadas (por PM2,5) en los EE. UU., mientras que el Este La costa está más limpia.
Sin embargo, otro estudio ha llegado a una conclusión muy diferente. Según Forbes, un sitio de comparación de seguros de viaje, InsureMyTrip, realizó una encuesta en 50 ciudades de EE. UU. en 2020 y las clasificó según su limpieza con criterios como la demanda de desinfectante para manos, la limpieza de los restaurantes, la cantidad de recolectores de reciclaje, la satisfacción con la eliminación de basura, la participación en el mercado de vehículos eléctricos y contaminación. [291] En su lista de las diez ciudades más limpias, siete son de California, incluidas Long Beach (N° 1), San Diego (N° 2), Sacramento (N° 3), San José (N° 6), Oakland ( No. 7), Bakersfield (No. 9) y San Francisco (No. 10). Las discrepancias tal vez se deban a diferencias en la elección de datos, métodos de cálculo, definiciones de "limpieza" y una gran variación en la calidad del aire en el mismo estado, etc. Rankings de calidad disponibles en Internet.
A mediados de 2023, la calidad del aire en el este de EE. UU. disminuyó significativamente a medida que las partículas de los incendios forestales de Canadá cayeron. Según la NASA, algunos de los incendios fueron provocados por rayos . [292] [13]
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^ Límite de PM 2,5 desde el 27 de marzo de 2018
^ límite anual desde 2012
^ límite diario desde 2007
^ límite anual eliminado en 2006
^ límite diario desde 1987 [262]
^ Promedio de 3 años del percentil 98 anual
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Otras lecturas
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JEFF CHARLTON Planificación para una pandemia: una revisión de los niveles de protección de respiradores y mascarillas.
enlaces externos
Control
Control del polvo procedente de actividades de construcción y demolición.
Control del polvo de la construcción con extracción en la herramienta (PDF de 4 páginas con fotografías)
Cuidado con el polvo - Hilti Chile | Control de polvo - Hilti Española
¿Qué es la ventilación por extracción local (LEV)?
Humos de soldadura: proteja a sus trabajadores
Kit de capacitación sobre la caja de herramientas ambientales de la Asociación de Construcción de Hong Kong con muchos consejos útiles ilustrados sobre el control de la contaminación por partículas. Archivado desde el original el 3 de julio de 2023.
Otros
Minuto de la Tierra de la NASA: Mi nombre es Aerosol
Mecanismos de aerosol del SARS-CoV-2, The Aerosol Society
Mapa global actual de distribución de PM1 | Mapa global actual de distribución de PM1 y PM2.5 | Mapa global actual de distribución de PM1, PM2.5 y PM10
Mapa global actual del espesor óptico de aerosoles de materia orgánica en luz verde.
Calidad del aire en tiempo real | Acerca de
Mapa de calidad del aire | Acerca de
Datos de contaminación por índice de vida de calidad del aire
Efectos de los contaminantes del aire sobre la salud. EPD HK. Archivado desde el original el 5 de enero de 2014.
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