La contaminación por partículas es la contaminación de un medio ambiente que consiste en partículas suspendidas en algún medio. Existen tres formas principales: partículas atmosféricas , [1] desechos marinos , [2] y desechos espaciales . [3] Algunas partículas son liberadas directamente de una fuente específica, mientras que otras se forman en reacciones químicas en la atmósfera. La contaminación por partículas puede derivar de fuentes naturales o de procesos antropogénicos .
La materia particulada atmosférica , también conocida como materia particulada o PM, describe partículas sólidas y/o líquidas suspendidas en un gas , más comúnmente la atmósfera de la Tierra . [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 a través de la conversión de gas a partícula. [ 4 ]
Algunas partículas se producen de forma natural y se originan en volcanes , tormentas de polvo , incendios forestales y de pastizales , vegetación viva y rocío marino . Las actividades humanas, como la quema de combustibles fósiles en vehículos, [5] la quema de madera , [6] [7] [8] [9] [10] la quema de rastrojos , las centrales eléctricas , el polvo de las carreteras , las torres de refrigeración húmedas en los sistemas de refrigeración y varios procesos industriales, también generan cantidades significativas 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 el rocío salino sobre los océanos es la forma abrumadoramente más común de partículas en la atmósfera, los aerosoles antropogénicos (los producidos por las 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 ligeras como para ser transportadas por el viento. [12] Los microplásticos que viajan por el aire no pueden rastrearse hasta sus fuentes originales específicas, ya que el viento puede arrastrar las partículas infinitesimales a miles de kilómetros de donde se liberaron originalmente. Se están encontrando microplásticos en regiones muy remotas de la Tierra, donde no hay fuentes cercanas aparentes 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 oceánica y marina. [14]
La contaminación por combustión doméstica se compone principalmente de la quema de combustibles, como madera, gas y carbón, en actividades de calefacción, cocina, agricultura e incendios forestales. [15] Los principales contaminantes domésticos contienen un 17% de dióxido de carbono, un 13% de monóxido de carbono, un 6% de monóxido de nitrógeno, hidrocarburos aromáticos policíclicos y partículas finas y ultrafinas. [16]
En el Reino Unido, la combustión doméstica es la principal fuente de PM2,5 al año. [17] [18] En algunas 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. [19] Una investigación realizada sobre la quema de biomasa en 2015 estimó que el 38 % de las emisiones totales de contaminación por partículas en Europa se componen de la quema de leña a nivel doméstico. [20]
El contaminante particulado es a menudo de tamaño microscópico, lo que le permite infiltrarse en el espacio interior incluso si las ventanas y las puertas están cerradas. [ cita requerida ] El componente principal del humo de leña, el carbono negro, aparece significativamente en el ambiente interior en comparación con otros contaminantes ambientales. [ cita requerida ] Si la habitación está sellada lo suficientemente herméticamente para evitar la transmisión del humo de leña, también evitará el intercambio de oxígeno del interior al exterior. [ cita requerida ] La máscara de anochecer regular también puede ayudar poco con los contaminantes particulados, ya que están diseñados 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 en entornos contaminantes es la enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC). [22] La exposición al humo de leña y carbón está significativamente asociada con el diagnóstico de EPOC entre quienes viven en países en desarrollo y desarrollados. [21] La exposición al humo de leña intensifica el sistema respiratorio y aumenta el riesgo de hospitalización. [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 medición de la calidad del agua que figura como un contaminante convencional en la Ley de Agua Limpia de los 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 como lluvia ácida . [24] La mayoría de los aerosoles marinos se crean a través del estallido de burbujas de las olas rompientes y la acción capilar en la superficie del océano debido a la tensión ejercida por los vientos superficiales. [2] Entre los aerosoles marinos comunes, los aerosoles de sal marina pura son el componente principal de los aerosoles marinos con una emisión global anual de entre 2000 y 10 000 teragramos al año. [2] A través de las interacciones con el agua, muchos aerosoles marinos ayudan a dispersar la luz y ayudan en la condensación de las nubes y los 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 a través del agotamiento de ácidos como el ácido nítrico y los halógenos . [2]
Los desechos espaciales son partículas que se encuentran en el vacío del espacio exterior , en particular partículas que se originan a partir de la actividad humana y que permanecen en órbita geocéntrica alrededor de la Tierra . La Asociación Internacional de Astronautas define los desechos espaciales como "todo objeto creado por el hombre que orbita la Tierra y que no es funcional y no tiene expectativas razonables de asumir o reanudar su función prevista o cualquier otra función para la que está o puede esperarse que esté autorizado, incluidos fragmentos y partes de los mismos". [3]
Los desechos espaciales se clasifican por tamaño y propósito operativo, y se dividen en cuatro subconjuntos principales : cargas útiles inactivas , desechos operativos , desechos de fragmentación y materia microparticulada. [3] Las cargas útiles inactivas se refieren a cualquier objeto espacial lanzado que haya perdido la capacidad de reconectarse con su operador espacial correspondiente; impidiendo 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 de cohetes y conos de nariz expulsados . [25] Los desechos de fragmentación se refieren a cualquier objeto en el espacio que se haya disociado de una entidad más grande por medio de 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 resplandor espacial. [25]
En respuesta a las investigaciones que concluían que los impactos de los desechos orbitales de la Tierra podrían provocar mayores peligros para las naves espaciales que el entorno natural de meteoritos, la NASA inició en 1979 el programa de desechos orbitales, iniciado por la rama de Ciencias Espaciales del Centro Espacial Johnson (JSC). [27] Con 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 normas 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 tomar muestras del 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 . La materia particulada (PM) generalmente se clasifica en dos categorías de tamaño principales: PM 10 y PM 2,5 . PM 10 , también conocida como materia particulada gruesa, consiste en partículas de 10 micrómetros (μm) y más pequeñas, mientras que PM 2,5 , también llamada materia particulada fina, consiste en 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 inhalarse hacia el sistema respiratorio inferior y, con suficiente exposición, absorberse 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 corto período de tiempo o de forma crónica durante un largo período de tiempo. [31] La exposición a partículas se ha asociado con síntomas respiratorios adversos que van desde irritación de las vías respiratorias, asma agravado , tos y dificultad para respirar por exposición aguda a síntomas como ritmo cardíaco irregular , 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 inmunodeprimidas corren el mayor riesgo de sufrir resultados adversos para la salud. [32] La exposición a corto plazo a la contaminación por partículas se ha relacionado con impactos adversos para la salud. [33] [34]
Como resultado, la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) y varias agencias de salud en todo el mundo han establecido umbrales para las concentraciones de PM 2,5 y PM 10 que se consideran aceptables. Sin embargo, no se conoce ningún nivel seguro de exposición y, por lo tanto, es probable que cualquier exposición a la contaminación por partículas aumente el riesgo de que una persona sufra efectos adversos para la salud. [35] En los países europeos, una calidad del aire de 10 microgramos por metro cúbico de aire (μg/m 3 ) o más de PM 2,5 aumenta la tasa de mortalidad diaria por todas las causas en un 0,2-0,6% y la tasa de mortalidad cardiopulmonar en un 6-13%. [35]
A nivel mundial, se ha demostrado que las concentraciones de PM10 de 70 μg/m3 y las concentraciones de PM2,5 de 35 μg/m3 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 suspensión en el aire, el 91 % de las cuales se produjeron 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 EPOC ( enfermedad pulmonar obstructiva crónica ) y el 6 % a 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 según criterios 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 más pequeñas 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 especialmente preocupantes como materia particulada debido a su reactividad y capacidad de contaminarse. Las partículas microplásticas, dependiendo de su composición, pueden formar enlaces carbonílicos en la superficie, lo que hace que los contaminantes, como los metales pesados, sean adsorbidos por la partícula. [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 ha descubierto 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 de Han et al., se observaron los efectos de las PM<2,5 micrómetros en los rasgos del ciclo de vida y el estrés oxidativo en Tigriopus japonicus. La exposición a partículas en suspensión de menos de 2,5 micrómetros de diámetro provocó cambios significativos en los niveles de ROS, lo que indica que la exposición a partículas en suspensión era un agente causante del estrés oxidativo en Tigriopus japonicus . [42] Además de en los invertebrados acuáticos, también se han observado efectos negativos de las partículas en suspensión en los mamíferos. Tras una exposición aguda a partículas en suspensión ambientales, las ratas mostraron un aumento significativo de los neutrófilos y una disminución significativa de los linfocitos, lo que indica que la exposición a partículas en suspensión puede provocar la activación de la respuesta simpática al estrés. [43]
Medios relacionados con la contaminación por partículas en Wikimedia Commons