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):

1. como uno de los principales factores responsables del cambio climático (tanto por sus efectos directos como indirectos), y
2. 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:

1. partículas Aitken,
2. partículas finas (o de acumulación),
3. partículas gruesas (o mecánicas), que tienen fuentes, velocidades de deposición, tamaños y composiciones químicas diferentes e independientes entre sí (Whitby, 1979).

1. partículas finas (de radio inferior a una micra) originadas en procesos de condensación y de conversión gas-partícula,
2. 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.

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).