Contaminantes atmosféricos: Características y algunos efectos a la salud
Bióxido de azufre (SO2)
El dióxido de azufre es un gas incoloro de olor fuerte e irritante, muy soluble en agua, que puede oxidarse para formar iones sulfato (SO42-) y trióxido de azufre (SO3), éstos forman ácidos y sales inorgánicas, componentes importantes de las partículas secundarias.
En el aire, el dióxido de azufre es higroscópico, en consecuencia, forma aerosoles de ácido sulfúrico (H2SO4) y sulfuroso (H2SO3), que son parte fundamental de la llamada lluvia ácida, la cual provoca deterioro en los bosques, acidifica lagos, canales, ríos y suelos.
Debido a las características oxidorreductoras del dióxido de azufre, se considera que el 95% se absorbe a nivel de las vías respiratorias superiores en donde al tener contacto con el agua presente en el medio, forma iones sulfito (SO32-) o bisulfito (HSO3-), lo que produce una solución ácida que induce respuestas moleculares y celulares, las cuales a través de mecanismos en los que interviene el estrés oxidante y la inflamación causan el incremento en la secreción de moco y broncoconstricción, entre otros efectos.
Existe suficiente evidencia derivada de estudios toxicológicos y epidemiológicos acerca de los efectos a la salud por la exposición a dióxido de azufre. Los estudios epidemiológicos más recientes en humanos demuestran una relación causal e independiente, del efecto de otros contaminantes del aire, entre la exposición a corto plazo a dióxido de azufre y su impacto en el sistema respiratorio el cual se ha observado sobre todo en personas susceptibles como individuos con asma y enfermedad pulmonar obstructiva crónica (OMS, 2005, O'Connor et al., 2008; Dales, Chen, Frescura, Liu y Villeneuve, 2009; Amadeo et al., 2015). Los estudios demuestran que la exposición a altas concentraciones de dióxido de azufre durante 5 a 10 minutos en pacientes asmáticos sometidos a condiciones de ventilación incrementadas, a partir de las 200 ppb, ocasionan un aumento en la presencia de síntomas respiratorios (sibilancias, tos, dificultad para respirar) y una disminución en la función pulmonar, además de un aumento en marcadores de inflamación a nivel. Asimismo, se ha observado una respuesta broncoconstrictora derivada de la exposición a dióxido de azufre en pacientes con asma, la cual inicia desde los primeros minutos de exposición y tiende a disminuir posterior a 1 hora si se reduce dicha exposición.
Los valores criterio de la calidad del aire establecen límites sobre concentraciones de diversos contaminantes, con base en la protección de la salud de la población y son parámetros de vigilancia de la calidad del aire. Establecen la referencia para la formulación de programas de control y evaluación de los mismos. Los límites normados máximos de concentración del dióxido de azufre para proteger la salud pública son: 0.075 ppm para el límite de 1 hora considerado como el promedio aritmético de 3 años consecutivos de los percentiles 99 anuales, obtenidos de los máximos diarios; 0.04 ppm para el límite de 24 horas considerado como el máximo de 3 años consecutivos, de acuerdo con la NOM-022-SSA1-2019.
Dióxido de nitrógeno (NO2)
Contaminante generado cuando el nitrógeno contenido en los combustibles y en el aire es oxidado en un proceso de combustión. El bióxido de nitrógeno se deriva de los procesos de combustión, siendo ésta la fuente principal de su vertimiento a la atmósfera. Es un contaminante primario y juega un doble papel en materia medio ambiental ya que se le reconoce efecto potencialmente dañino de manera directa, pero también es uno de los precursores del ozono.
La acumulación de dióxido de nitrógeno en el cuerpo humano, constituye un riesgo para las vías respiratorias ya que se ha comprobado que: inicia, reactiva y puede alterar la capacidad de respuesta de las células en el proceso inflamatorio, como sucede con las células polimorfonucleares, macrófagos alveolares y los linfocitos, siendo más frecuente en casos de bronquitis crónica.
La concentración de dióxido de nitrógeno, como contaminante atmosférico, no debe rebasar el límite máximo normado de 0.21 ppm o lo que es equivalente a 395 µg/m3, en una hora una vez al año, como protección a la salud de la población susceptible.
Monóxido de carbono (CO)
El monóxido de carbono es un gas inodoro e incoloro que se produce por la combustión incompleta de compuestos de carbono, consecuentemente pueden verterlo al aire los vehículos automotores y la industria, aunque en menor escala; algunos procesos naturales son capaces de emitirlo, tales como los incendios forestales o su emisión de los procesos naturales que se llevan a cabo en los océanos. Mención especial debe hacerse de la acumulación intramuros por procesos domésticos y el hábito de fumar.
El efecto dañino potencial principal de este contaminante lo constituye su afinidad para combinarse con la hemoglobina dando lugar a una elevada formación de carboxihemoglobina y como consecuencia, disminuye la cantidad de oxihemoglobina y por ende la entrega de oxígeno a los tejidos. El riesgo de la exposición al monóxido de carbono varía desde el efecto de pequeñas cantidades atmosféricas en individuos que padecen deficiencias circulatorias (siendo particularmente susceptibles los enfermos con angina de pecho, así como aquellos con arterioesclerosis), hasta una intoxicación aguda por inhalación de grandes cantidades del contaminante en espacios cerrados y/o en un período corto.
La concentración de monóxido de carbono, como contaminante atmosférico, no debe rebasar el valor permisible de 11.00 ppm o lo que es equivalente a 12,595 µg/m3 en promedio móvil de ocho horas una vez al año, como protección a la salud de la población susceptible.
Ozono (O3)
El ozono no es un compuesto emitido directamente por una fuente específica. Se forma por la reacción y combinación de sus precursores que se encuentran, básicamente, en las emisiones vehiculares e industriales y en los vapores de compuestos como la gasolina y otros solventes orgánicos. Estas emisiones contienen grandes cantidades de Óxidos de Nitrógeno (NOx) y Compuestos Orgánicos Volátiles (COV) que reaccionan entre sí y con la ayuda de altas temperaturas y luz solar, forman el ozono troposférico, considerado como un contaminante típico del verano, cuando se dan todas las condiciones para su formación. La exposición continua a altas concentraciones de ozono puede causar daños permanentes en los pulmones. En individuos sensibles, la exposición a niveles bajos de ozono puede ocasionar tos, náusea, irritación en las mucosas de nariz y garganta y congestión en vías respiratorias. Asimismo, puede exacerbar problemas pre-existentes de salud como bronquitis, enfisema, asma y enfermedades cardiacas. La población más sensible a estos problemas son frecuentemente los niños, los ancianos y personas que realizan actividades al aire libre por largos períodos.
Estudios recientes también han encontrado asociaciones entre la exposición al ozono y el aumento de la mortalidad diaria que se presenta particularmente entre personas con enfermedades respiratorias o cardiovasculares previas.
Los cambios de la función pulmonar se caracterizan por la disminución de la Capacidad Vital Forzada (CVF) y el Volumen Espiratorio Forzado del primer segundo (VEF1). Los cambios de la CVF se deben a una disminución de la capacidad inspiratoria, al parecer tras una inhibición neurológica. En relación con la disminución del VEF1, lo que se ha observado en múltiples estudios realizados en diferentes países del mundo, incluido México, es que en promedio el VEF1 disminuye cuando aumentan las concentraciones de ozono, sin pasar por alto la gran variación individual. Estos efectos son transitorios, pero dado que existen muchas poblaciones expuestas cotidianamente a este contaminante, podría considerarse que la exposición es permanente. Los hallazgos en los estudios epidemiológicos y experimentales son muy similares y se refieren tanto a los niños como a los adultos.
El ozono también daña a las plantas, disminuyendo el rendimiento de muchos cultivos al interferir directamente con la capacidad de las plantas para producir y almacenar alimento. Esta condición repercute directamente en su susceptibilidad a enfermedades, plagas y condiciones climáticas adversas.
En 2014, se actualizaron los valores máximos permisibles del ozono, para la protección de la salud de la población, establecidos en la NOM 020-SSA1- 2014, con valores más exigentes respecto a los publicados en la norma anterior NOM-020-SSA1-1993. Los límites vigentes son: una concentración menor o igual a 0.095 ppm considerando el máximo horario y 0.070 ppm considerando el máximo de los promedios móviles de 8 horas, en un año.
Partículas
Las partículas se definen como cualquier material que existe en estado sólido o líquido en la atmósfera o en una corriente de gas, excepto agua o hielo. Las partículas incluyen polvo, ceniza, hollín, humo y pequeñas partículas de contaminantes. La unidad de medida que con frecuencia corresponde a los diámetros de las partículas, es el micrómetro (millonésima parte de un metro), y suele dársele el símbolo µm anteriormente se le conocía como micra o micrón, términos que han caído en desuso.
El material particulado es una mezcla compleja de sustancias en estado líquido o sólido, que permanece suspendida en la atmósfera por periodos variables de tiempo. Por su origen, las partículas pueden definirse como primarias (aquellas producidas directamente por alguna fuente contaminante) o secundarias (las que se forman en la atmósfera, como resultado de la interacción química entre gases y partículas primarias).
Las partículas pueden tener un origen natural y también antropogénico. De acuerdo con su diámetro aerodinámico, éstas pueden clasificarse en menores o iguales a 10 µm (PM10), en menores o iguales a 2.5 µm (PM2.5) y menores o iguales a 0.1 µm (PM0.1). El tamaño es un parámetro importante para caracterizar su comportamiento en la atmósfera y por ende, la concentración a la que puede estar expuesta la población; también determina la capacidad de penetración y retención en diversas regiones de las vías respiratorias.
Las PM10 se depositan en la región extratorácica del tracto respiratorio; contienen principalmente materiales de la corteza terrestre y se originan en su mayoría por procesos de desintegración de partículas más grandes. También pueden contener material biológico como polen, esporas, virus o bacterias o provenir de la combustión incompleta de combustibles fósiles.
Las PM2.5 están formadas primordialmente por gases y por material proveniente de la combustión, una gran proporción de esta fracción, son secundarias. Se depositan fundamentalmente en la región traqueobronquial (tráquea hasta bronquiolo terminal), aunque pueden ingresar a los alvéolos.
Las partículas ultrafinas (PM0.1) son generadas directamente por combustión y actividad fotoquímica. Se depositan mayoritariamente en la región alveolar, incrementando la posibilidad de atravesar la membrana alvéolo capilar hacia el torrente sanguíneo y migrar hacia otros órganos. La composición química de las partículas juega un papel importante en los daños específicos a la salud y varía de un sitio a otro, dependiendo de la fuente de emisión, así como de las condiciones geográficas y meteorológicas. En términos generales, las partículas están formadas por un núcleo de carbono y por compuestos orgánicos e inorgánicos, adheridos a su superficie.
El espectro de efectos en la salud es amplio, pero afectan en particular a los sistemas respiratorio y cardiovascular. Toda la población puede ser afectada, aunque la susceptibilidad puede variar con el estado de salud o la edad, siendo los niños menores de 5 años, los adultos mayores de 65 y las personas con padecimientos previos, los grupos de mayor susceptibilidad. Los eventos más documentados son la mortalidad y la hospitalización de pacientes con enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC), exacerbación de los síntomas y aumento de la necesidad de terapia en asmáticos, mortalidad y hospitalización de pacientes con enfermedades cardiovasculares y diabetes mellitus, aumento del riesgo de infarto al miocardio, inflamación de las vías respiratorias, inflamación sistémica, disfunción endotelial y vascular, desarrollo de aterosclerosis, aumento en la incidencia de infecciones y cáncer de pulmón. Con relación a este último, en octubre del 2013, la Agencia Internacional de Investigación sobre el Cáncer anunció que existe evidencia suficiente para establecer una relación causal entre la exposición al material particulado y el cáncer en los humanos. Dichos efectos se presentan a niveles que antes eran considerados como seguros, de allí la importancia de revisar y ajustar a valores más estrictos los límites máximos permisibles de la Norma, para la protección de la salud de la población, especialmente de los grupos más vulnerables.
En 2014, se actualizaron los valores máximos para proteger la salud pública de las Partículas PM10 y PM2.5, establecidos en la NOM-025-SSA1-2014, con valores más rigurosos respecto a la norma anterior NOM-025-SSA1-1993. La concentración de las partículas PM10 deben ser menor o igual a 75 µg/m3 para los promedios de 24 horas y 40 µg/m3 para el promedio anual. Para partículas PM2.5, los promedios de 24 horas del año, no deben exceder 45 µg/m3, y para el promedio anual 12 µg/m3.
Fuente:
Instituto Nacional de Ecología y Cambio Climático, Coordinación General de Contaminación y Salud Ambiental, Marzo, 2021.
Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales, Dirección General de Estadística e Información Ambiental, Septiembre, 2019, con base en:
Normas Oficiales Mexicanas: NOM-022-SSA1-2019, para SO2; NOM-023-SSA1-1993 para NO2; NOM-021-SSA1-1993, para CO; NOM-025-SSA1-2014, para Partículas; NOM 020-SSA1- 2014, para Ozono.