La contaminación por partículas es la contaminación de un medio ambiente que consta de partículas suspendidas en algún medio. Hay tres formas principales: partículas atmosféricas , [1] desechos marinos , [2] y desechos espaciales . [3] Algunas partículas se liberan directamente de una fuente específica, mientras que otras se forman en reacciones químicas en la atmósfera. La contaminación por partículas puede derivarse de fuentes naturales o de procesos antropogénicos .
Las partículas atmosféricas , también conocidas como partículas en suspensión o PM, describen partículas sólidas y/o líquidas suspendidas en un gas , más comúnmente la atmósfera terrestre . [1] Las partículas en la atmósfera se pueden dividir en dos tipos, dependiendo de la forma en que se emiten. Las partículas primarias, como el polvo mineral , se emiten a la atmósfera. [4] Las partículas secundarias, como el nitrato de amonio , se forman en la atmósfera mediante la conversión de gas en partículas. [4]
Algunas partículas se producen de forma natural y se originan en volcanes , tormentas de polvo , incendios forestales y de pastizales , vegetación viva y espuma marina . Actividades humanas, como la quema de combustibles fósiles en vehículos, [5] quema de madera , [6] [7] [8] [9] [10] quema de rastrojos , centrales eléctricas , polvo de carreteras , torres de refrigeración húmedas en sistemas de refrigeración y diversos procesos industriales, también generan cantidades importantes de partículas. La combustión de carbón en los países en desarrollo es el método principal para calentar los hogares y suministrar energía . Debido a que la niebla salina sobre los océanos es la forma abrumadoramente más común de partículas en la atmósfera, los aerosoles antropogénicos (aquellos producidos por actividades humanas) representan actualmente alrededor del 10 por ciento de la masa total de aerosoles en nuestra atmósfera. [11]
Los microplásticos son una fuente emergente de contaminación atmosférica, en particular las fibras plásticas finas que son lo suficientemente livianas como para ser transportadas por el viento. [12] Los microplásticos que viajan en el aire no pueden rastrearse hasta sus fuentes originales específicas, ya que el viento puede arrastrar las partículas infinitesimales a miles de kilómetros de donde fueron arrojadas originalmente. Los microplásticos se están encontrando en regiones muy remotas de la Tierra, donde aparentemente no hay fuentes cercanas de plástico. [13] Una fuente común de fibras microplásticas transportadas por el aire son los textiles plásticos. Si bien la mayoría de los microplásticos atmosféricos tienden a provenir de la tierra, los microplásticos también ingresan a la atmósfera a través de la niebla del océano y del mar. [14]
La contaminación por combustión doméstica se compone principalmente de la quema de combustibles, como madera, gas y carbón vegetal, en actividades de calefacción, cocina, agricultura e incendios forestales. [15] Los principales contaminantes domésticos contienen un 17% de dióxido de carbono, un 13% de monóxido de carbono, un 6% de monóxido de nitrógeno, hidrocarburos aromáticos policíclicos y partículas finas y ultrafinas. [dieciséis]
En el Reino Unido, la combustión doméstica es la mayor fuente de PM2,5 al año. [17] [18] 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 el invierno. [19] Una investigación realizada sobre la quema de biomasa en 2015 estimó que el 38% del total de emisiones contaminantes de partículas en Europa se componen de la quema doméstica de madera. [20]
Las partículas contaminantes suelen tener un tamaño microscópico que les permite infiltrarse en el espacio interior incluso si las ventanas y puertas están cerradas. [ cita necesaria ] El componente principal del humo de leña, el carbono negro, aparece significativamente en el ambiente interior en comparación con otros contaminantes ambientales. [ cita necesaria ] Si la habitación está lo suficientemente sellada para evitar la transmisión del humo de leña, también evitará el intercambio de oxígeno del interior al exterior. [ cita necesaria ] La máscara para el anochecer normal también puede ayudar poco con las partículas contaminantes, ya que están diseñadas para filtrar partículas más grandes. [21] El almizcle con filtro HEPA puede filtrar contaminantes microscópicos pero causa dificultad para respirar a la población con enfermedades pulmonares. [21]
Vivir bajo altas concentraciones de contaminantes puede provocar dolores de cabeza, fatiga, enfermedades pulmonares, asma e irritación de garganta y ojos. [15] Una de las enfermedades más comunes entre quienes viven entre contaminantes es la enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC). [22] La exposición al humo de leña y carbón se asocia significativamente con el diagnóstico de EPOC entre quienes viven en países desarrollados y en desarrollo. [21] La exposición al humo de leña intensifica los sistemas respiratorios y aumenta el riesgo de ingresos hospitalarios. [21]
Los desechos marinos y los aerosoles marinos se refieren a partículas suspendidas en un líquido , generalmente agua, en la superficie de la Tierra . Las partículas en el agua son un tipo de contaminación del agua medida como sólidos suspendidos totales , una medida de la calidad del agua catalogada como contaminante convencional en la Ley de Agua Limpia de EE. UU. , una ley de calidad del agua . [23] En particular, algunos de los mismos tipos de partículas pueden suspenderse tanto en el aire como en el agua , y los contaminantes específicamente pueden transportarse en el aire y depositarse en el agua, o caer al suelo en forma de lluvia ácida . [24] La mayoría de los aerosoles marinos se crean mediante el estallido de burbujas de las olas rompientes y la acción capilar en la superficie del océano debido al estrés ejercido por los vientos de superficie. [2] Entre los aerosoles marinos comunes, los aerosoles de sal marina pura son el componente principal de los aerosoles marinos con una emisión global anual de entre 2.000 y 10.000 teragramos al año. [2] A través de interacciones con el agua, muchos aerosoles marinos ayudan a dispersar la luz y ayudan en la condensación de nubes y núcleos de hielo (IN); afectando así el balance de radiación atmosférica . [2] Cuando interactúan con la contaminación antropogénica , los aerosoles marinos pueden afectar los ciclos biogeoquímicos mediante el agotamiento de ácidos como el ácido nítrico y los halógenos . [2]
Los desechos espaciales describen partículas en el vacío del espacio exterior , específicamente partículas originadas por la actividad humana que permanecen en una órbita geocéntrica alrededor de la Tierra . La Asociación Internacional de Astronautas define los desechos espaciales como "cualquier objeto fabricado por el hombre en órbita alrededor de la Tierra que no funciona sin expectativas razonables de asumir o reanudar su función prevista o cualquier otra función para la cual está o puede esperarse que esté autorizado, incluyendo fragmentos y partes de ellos". [3]
Los desechos espaciales se clasifican por tamaño y finalidad operativa y se dividen en cuatro subconjuntos principales : cargas útiles inactivas , desechos operativos , desechos de fragmentación y micropartículas. [3] Las cargas útiles inactivas se refieren a cualquier objeto espacial lanzado que haya perdido la capacidad de volver a conectarse a su operador espacial correspondiente; evitando así un regreso a la Tierra. [25] Por el contrario, los desechos operativos describen la materia asociada con la propulsión de una entidad más grande al espacio, que puede incluir etapas superiores del cohete y conos de nariz expulsados . [25] Los desechos de fragmentación se refieren a cualquier objeto en el espacio que se ha disociado de una entidad mayor mediante explosión , colisión o deterioro . [26] La materia microparticulada describe la materia espacial que normalmente no se puede ver individualmente a simple vista , incluidas partículas, gases y brillo espacial. [25]
En respuesta a una investigación que concluyó que los impactos de los desechos orbitales de la Tierra podrían generar mayores peligros para las naves espaciales que el entorno natural de los meteoritos, la NASA inició el programa de desechos orbitales en 1979, iniciado por la rama de Ciencias Espaciales del Centro Espacial Johnson (JSC). [27] A partir de un presupuesto inicial de 70.000 dólares, el programa de desechos orbitales de la NASA comenzó con los objetivos iniciales de caracterizar los peligros inducidos por los desechos espaciales y crear estándares de mitigación que minimizaran el crecimiento del entorno de desechos orbitales. [28] En 1990, el programa de desechos orbitales de la NASA creó un programa de monitoreo de desechos, que incluía mecanismos para muestrear el entorno de la órbita terrestre baja (LEO) en busca de desechos tan pequeños como 6 mm utilizando el radar terrestre de banda X Haystack . [27]
La contaminación por partículas se observa en todo el mundo en diferentes tamaños y composiciones y es el foco de muchos estudios epidemiológicos . Las partículas en suspensión (PM) generalmente se clasifican en dos categorías principales de tamaño: PM 10 y PM 2,5 . Las PM 10 , también conocidas como partículas gruesas, están formadas por partículas de 10 micrómetros (μm) y más pequeñas, mientras que las PM 2,5 , también llamadas partículas finas, están formadas por partículas de 2,5 μm y más pequeñas. [29] Las partículas de 2,5 μm o menos de tamaño son especialmente notables ya que pueden ser inhaladas en el sistema respiratorio inferior y, con suficiente exposición, absorbidas en el torrente sanguíneo . La contaminación por partículas puede ocurrir directa o indirectamente a partir de varias fuentes que incluyen, entre otras: agricultura, automóviles, construcción, incendios forestales, contaminantes químicos y plantas de energía. [30]
La exposición a partículas de cualquier tamaño y composición puede ocurrir de forma aguda durante un período breve o crónica durante un período prolongado. [31] La exposición a partículas se ha asociado con síntomas respiratorios adversos que van desde irritación de las vías respiratorias, asma agravada , tos y dificultad para respirar por exposición aguda hasta síntomas como latidos cardíacos irregulares , cáncer de pulmón, enfermedad renal , bronquitis crónica y muerte prematura en personas que padecen enfermedades cardiovasculares o pulmonares preexistentes debido a la exposición crónica. [29] La gravedad de los efectos sobre la salud generalmente depende del tamaño de las partículas, así como del estado de salud del individuo expuesto; Los adultos mayores, los niños, las mujeres embarazadas y las poblaciones inmunocomprometidas corren el mayor riesgo de sufrir resultados de salud adversos. [32] La exposición a corto plazo a la contaminación por partículas se ha relacionado con impactos adversos para la salud. [33] [34]
Como resultado, la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. (EPA) y varias agencias de salud de todo el mundo han establecido umbrales para las concentraciones de PM 2,5 y PM 10 que se consideran aceptables. Sin embargo, no se conoce un nivel seguro de exposición y, por lo tanto, es probable que cualquier exposición a partículas contaminantes aumente el riesgo de que un individuo sufra efectos adversos para la salud. [35] En los países europeos, una calidad del aire igual o superior a 10 microgramos por metro cúbico de aire (μg/m 3 ) para PM 2,5 aumenta la tasa de mortalidad diaria por todas las causas entre un 0,2 % y un 0,6 % y la tasa de mortalidad cardiopulmonar entre un 6 % y un 13 %. %. [35]
En todo el mundo, se ha demostrado que concentraciones de PM 10 de 70 μg/m 3 y concentraciones de PM 2,5 de 35 μg/m 3 aumentan la mortalidad a largo plazo en un 15 %. [29] Más aún, aproximadamente 4,2 millones de todas las muertes prematuras observadas en 2016 se produjeron debido a la contaminación por partículas en el aire, el 91% de las cuales ocurrieron en países con un nivel socioeconómico bajo a medio. De estas muertes prematuras, el 58% se atribuyó a accidentes cerebrovasculares y cardiopatías isquémicas, el 8% a la EPOC ( Enfermedad Pulmonar Obstructiva Crónica ) y el 6% al cáncer de pulmón. [36]
En 2006, la EPA llevó a cabo designaciones de calidad del aire en los 50 estados, denotando áreas de alta contaminación basándose en criterios tales como datos de monitoreo de la calidad del aire, recomendaciones presentadas por los estados y otra información técnica; y redujo el Estándar Nacional de Calidad del Aire Ambiental para la exposición diaria a partículas en la categoría de 2,5 micrómetros y menores de 15 μg/m 3 a 12 μg/m 3 en 2012. [37] Como resultado, los promedios anuales de PM 2,5 en EE. UU. han disminuido de 13,5 μg /m 3 a 8,02 µg/m 3 , entre 2000 y 2017. [38]
Los microplásticos resultan ser particularmente preocupantes como material particulado por su reactividad y capacidad de contaminarse. Las partículas de microplástico, dependiendo de su composición, pueden formar enlaces carbonilo en la superficie, lo que hace que la partícula absorba contaminantes como metales pesados . [39] Cuando se inhalan partículas microplásticas, persisten en los pulmones y causan inflamación. [40] Se necesita más investigación para comprender los efectos a largo plazo de los microplásticos en la salud del cuerpo humano.
Se descubrió que las partículas en suspensión (PM), en particular las PM2,5, son perjudiciales para los invertebrados acuáticos. [41] Estos invertebrados acuáticos incluyen peces, crustáceos y moluscos. En un estudio realizado por Han et al, se observaron los efectos de PM <2,5 micrómetros en los rasgos de la historia de vida y el estrés oxidativo en Tigriopus japonicus. La exposición a partículas de menos de 2,5 micrómetros de diámetro provocó cambios significativos en los niveles de ROS, lo que indica que la exposición a partículas fue un agente causante del estrés oxidativo en Tigriopus japonicus . [42] Además de los invertebrados acuáticos, también se han observado efectos negativos de las partículas en los mamíferos. Después de una exposición aguda a partículas ambientales, las ratas mostraron un aumento significativo de neutrófilos y una disminución significativa de linfocitos, lo que indica que la exposición a partículas puede resultar en la activación de la respuesta al estrés simpático. [43]
Medios relacionados con la contaminación por partículas en Wikimedia Commons