Las partículas
atmosféricas (aerosoles) pueden ser emitidas por una gran variedad
de fuentes tanto de origen natural como antropogénico. Respecto
a los mecanismos de formación, las partículas pueden
ser primarias, emitidas como tales a la atmósfera,
o secundarias, generadas por reacciones químicas.
Dichas reacciones químicas pueden consistir en la
interacción entre gases precursores en la atmósfera
para formar una nueva partícula por condensación,
o entre un gas y una partícula atmosférica para dar
lugar a un nuevo aerosol por adsorción o coagulación
(Warneck, 1988). Como resultado de esta variabilidad de fuentes
y transformaciones, los aerosoles atmosféricos son
una mezcla compleja de compuestos de naturaleza orgánica
e inorgánica con diferentes distribuciones de tamaño
y composición química, ambas características condicionadas por la
composición de los gases que los rodean. Se estudian
bajo dos perspectivas independientes
(WMO, 2003):
- como uno de los principales factores responsables
del cambio climático (tanto por sus efectos
directos como indirectos), y
- como los principales responsables de la calidad
del aire (y por lo tanto desencadenantes de numerosos
efectos relacionados con el medio ambiente, y
en particular la salud humana).
Está demostrada la influencia que los aerosoles
ejercen sobre el balance de energía en la atmósfera
a través de los procesos de transferencia radiativa
(Hansen y col., 2000). Como efectos directos podemos
señalar los procesos de dispersión y absorción de
la radiación, que influyen en el albedo planetario
y el sistema climático. Un forzamiento radiativo directo
total de los aerosoles, combinando todos los tipos
de aerosoles se puede cuantificar en un – 0.5 Wm-2,
con una incertidumbre de 0.4 Wm-2. Las propiedades
de aerosoles varían considerablemente y afectan a la
magnitud con la que captan y difunden la radiación,
así los diferente tipos de aerosoles pueden tener un
efecto diferente de calentamiento o enfriamiento neto.
Los aerosoles industriales, compuestos principalmente
por una mezcla de azufres, carbono organico y negro,
nitratos y polvo industrial se distinguen claramnte
en muchas regiones industriales del hemisferio norte.
El forzamiento radiativo directo para especies individuales
continúa siendo menos cierto y se calcula a partir de
modelos. Los efectos indirectos están desencadenados por
la influencia de los aerosoles antropogénicos sobre los núcleos de condensación de
nubes (CNN), que originan un aumento del albedo de
las mismas, y por lo tanto modifican el balance radiativo
del sistema tierra-atmósfera. Un aumento en la concentración
de aerosoles en la columna atmosférica podría dar
lugar a modificaciones en la vida media de las nubes
y las frecuencias de las precipitaciones, lo que a
su vez influirá en el ciclo hidrológico.
El cáculo de este forzamiento radiativo proviene
de varios modelos de estudio. A pesar de los avances
en los calculos de este forzamiento, existen todavía
grandes incertidumbres en los procesos de medición
y modelización para su cálculo.
Además de esta influencia sobre el clima, los aerosoles
actúan sobre múltiples aspectos del medio ambiente
y la salud humana, como agentes contaminantes. La
contaminación atmosférica por aerosoles se define
como la alteración de la composición natural de la
atmósfera como consecuencia de la entrada en suspensión
de partículas, ya sea por causas naturales o por la
acción del hombre (Mészáros, 1999).
Los efectos de los aerosoles tanto en el medio
ambiente como sobre la salud de la población dependen,
en gran medida, de su distribución de tamaños (WHO,
1999). En la actualidad se supone que están compuestos
por tres tipos diferentes:
- partículas Aitken,
- partículas finas (o de acumulación),
- partículas gruesas (o mecánicas), que tienen
fuentes, velocidades de deposición, tamaños y
composiciones químicas diferentes e independientes
entre sí (Whitby, 1979).
Sin embargo, desde un punto de vista práctico normalmente
se distinguen únicamente dos tipos de partículas:
- partículas finas (de radio inferior a una micra)
originadas en procesos de condensación y de conversión
gas-partícula,
- partículas gruesas (de radio superior a una
micra) que tienen su origen en procesos de tipo
mecánico, tanto sobre la superficie marítima como
la terrestre.
No obstante las fronteras que marcan los límites
entre estos tipos de partículas varían según los campos
de estudio. Así, en química atmosférica y en salud,
la clasificación puede ser ligeramente distinta, marcándose
límites de 1 micra (PM1.0), 2.5 micras (PM2.5), y
10 micras (PM10). De hecho según su capacidad de penetración
en las distintas zonas del aparato respiratorio, las
partículas se clasifican en inhalables (que pueden
entrar en el sistema respiratorio), torácicas (que
alcanzan la región traqueobronquial) y respirables
(las que tienen el potencial de entrada en la región
de intercambio de gas) (Wilson, 1998).
Las partículas en suspensión representan uno de
los indicadores de contaminación atmosférica que ha
sido más claramente relacionado con la salud. En la
mayoría de estudios epidemiológicos, la contaminación
por partículas viene indicada por la masa de una fracción
determinada de las partículas.Los primeros estudios
utilizaban el total de partículas
en suspensión como indicador de la contaminación.
En estos estudios los niveles de material particulado
han sido caracterizados de diferentes formas, incluyendo
la concentración en masa total (Partículas en Suspensión
Totales, PST), la composición química o la concentración
de black carbon (BC). En la actualidad se utilizan
otros indicadores, específicos del calibre de las
partículas, como las PM10 o las PM2.5, mejores indicadores
del impacto en salud.
La Organización Mundial de la Salud en su informe
de Enero de 2003 recomienda el desarrollo de la directiva
europea de Calidad del Aire en lo referente al PM2.5.
Asimismo, debido a la evidencia existente que demuestra
los efectos adversos de la fracción gruesa (PM2.5-10)
sugiere garantizar la vigencia de la normativa respecto
a PM10 (WHO, 2003).
El sistema respiratorio constituye la principal
vía de entrada del material particulado en el organismo.
La deposición de las partículas en diferentes partes
del cuerpo humano depende del tamaño, forma y densidad
de las partículas, así como de la respiración del
individuo (nasal u oral). Posteriormente, los efectos
que pueden inducir en el organismo dependen de la
granulometría, la morfología y la composición química
de las partículas, el tiempo de exposición y la susceptibilidad
de cada persona. Todas las partículas de diámetro
<10 µm (PM10, partículas torácicas) tienen un tamaño
suficiente para penetrar en la región traqueobronquial,
pero sólo aquellas de diámetro <2.5 µm (PM2.5, partículas
respirables) pueden alcanzar la cavidad alveolar y,
por tanto, provocar mayores afecciones. Éstas últimas
además presentan en su composición un mayor contenido
en sustancias con capacidad tóxica como los sulfatos,
nitratos, sílice o metales en transición (Schwartz
y Neas, 2000).
En la actualidad, existe gran interés por examinar
el papel tóxico de las partículas ultrafinas o nanopartículas
(las de diámetro aerodinámico menor de 0,1 m) en el
aire de las ciudades. Más que por su masa, se sospecha
que sería el número de partículas ultrafinas en el
aire y su composición las características que determinarían
el impacto en salud de las poblaciones expuestas.(Wichman
y col., 2000).
Está comprobado que la exposición a material particulado
inhalable puede provocar: aumento de la mortalidad
debido a problemas respiratorios y cardiacos, descenso
de los niveles de la función pulmonar en niños y adultos,
aumento de síntomas respiratorios y aumento de las
visitas a urgencias. La evidencia de que la contaminación
por aerosoles atmosféricos está asociada con impactos
adversos sobre la salud humana está corroborada por
los datos epidemiológicos existentes. Los grupos más
sensibles que parecen presentar un mayor riesgo a
la contaminación por aerosoles atmosféricos incluyen
las personas de edad avanzada, fumadores, niños y
aquellas personas con problemas respiratorios o cardiopulmonares,
como asma (Houthuijs y col., 2001).
Los ecosistemas también sufren los efectos directos
o indirectos de los aerosoles atmosféricos, tanto
por deposición seca como húmeda. Estos efectos adversos
se producen bajo la acción de las partículas atmosféricas
pero también cuando éstas actúan como soporte para
otros contaminantes. Las partículas de mayor diámetro
(partículas gruesas) tales como el polvo mineral,
al depositarse sobre las hojas de las plantas pueden
reducir la capacidad de intercambio gaseoso así como
afectar a la fotosíntesis, lo cual limita el crecimiento
(WBG, 1998).
Cuando las partículas se depositan sobre la superficie
terrestre, las concentraciones de metales presentes
en los aerosoles pueden afectar a las características
edáficas e inhibir funciones como la toma de nutrientes
por parte de las plantas. Asimismo, la deposición
de aerosoles atmosféricos puede suponer la acidificación
y eutrofización de suelos y aguas superficiales, lo
cual a su vez puede repercutir sobre la composición
de las aguas subterráneas.
Al margen de estos efectos, en los entornos urbanos,
los aerosoles pueden contribuir a la alteración de
los materiales de construcción y recubrimientos, debido
al depósito de las partículas en la superficie de
los materiales y su interacción con ellos. La transformación
de estos materiales puede estar relacionada tanto
con las partículas atmosféricas como con los principales
gases asociados (Alastuey, 1994).
Una de las formas más frecuentes de alteración
de los materiales de construcción es la formación
de costras de yeso (denominadas “costras negras”)
como resultado de la interacción en medio acuoso entre
SO2 y el carbonato cálcico presente en los materiales
pétreos. La formación de estas costras negras se produce
esencialmente en zonas protegidas del lavado, en las
que se favorece la acumulación de humedad, ya que
bajo estas condiciones la velocidad de reacción es
máxima (Camuffo, 1998).
Además del oscurecimiento de estas superficies,
la reacción de las partículas depositadas con el substrato
puede dar lugar a graves problemas de corrosión de
los materiales, especialmente en el caso de estructuras
metálicas. Todo ello puede redundar en la reducción
de la vida útil de las edificaciones y pérdidas importantes
para los enclaves de interés histórico. Finalmente,
la alteración de los materiales de construcción conlleva
importantes gastos económicos en las intervenciones
necesarias para paliar estos efectos adversos.
Ya
que el tiempo de residencia de los aerosoles en la
atmósfera en muy pequeño (de días a semanas en la
troposfera y de meses en la estratosfera) es necesario
un gran número de estaciones a nivel del suelo para
su seguimiento.
Recientemente el GAW (Global Atmosphere Watch) de
la OMM ha establecido una serie de recomendaciones
que deberían cumplir estas estaciones, entre las que
se encuentran las medidas a llevar a cabo en las mismas
(WMO, 2001). Además existen Directivas Europeas que
establecen la metodología de referencia y los requisitos
que deben cumplir las estaciones de medición de las
redes de contaminación atmosférica.
Al margen de iniciativas institucionales de este
tipo, siempre lentas en su puesta en marcha, en los
últimos años se han llevado a cabo un gran número
de campañas experimentales intensivas de corta duración,
al tiempo que se ha desarrollado nuevos instrumentos
para satélites (King y col., 1999), y se han implementado
redes de medida a nivel del suelo que proporcionan
algunos parámetros básicos de los aerosoles (en particular
espesor óptico y distribución de tamaños) de una manera
sistemática y bastante precisa (Holben y col., 1998).
A estas redes de medida se unen aquellas diseñadas
tanto para la medición de partículas en las denominadas
“aglomeraciones” como las
dedicadas a conocer las concentraciones de fondo nacionales
de partículas PM10 y PM2.5 (EMEP, 2001). |