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TEMA 3: CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA Tomado de SALUD AMBIENTAL I. Dr. C. Conrado del Puerto Quintana y autores. Instituto Nacional de Higiene Epidemiología y Microbiología.(INHEM). La Habana 2003 En el tema precedente se analizó el papel del agua como vehículo trasmisor de enfermedades infecciosas. En esta unidad el alumno podrá informarse sobre el papel que desempeña el aire contaminado en la trasmisión de afecciones que se adquieren por vía respiratoria y las medidas de control para evitar dicha trasmisión. En la presente unidad corresponde realizar el análisis de un aspecto de los riesgos químicos ambientales de gran importancia para la salud pública: los gases, vapores y partículas que pueden contaminar el aire que respira el hombre y afectar su salud. La industrialización anárquica de algunas ciudades, unida al tránsito excesivo de vehículos de motor en las zonas urbanas son las dos causas fundamentales de la expulsión de gases y partículas a la atmósfera con su consiguiente contaminación, la que se ha incrementado de manera explosiva en las últimas décadas y amenaza gravemente la vida del hombre en el planeta. Características de la atmósfera terrestre La atmósfera es el resultado de los cambios que se gestaron en la evolución de la Tierra como parte del sistema planetario y por la acción continua de los seres vivos. La composición de la atmósfera es estable y se encuentra en equilibrio dinámico. La atmósfera terrestre tiene una altura de unos 200 km, y la densidad de los gases y la temperatura descienden con la altitud. Se divide en capas: troposfera (0 - 20 km de altura), estratosfera (20 - 60 km), mesosfera (60 - 80 km) e ionosfera (80 - 120 km), de las que la más importante (por el aire que respiramos) es la tropósfera, en que ocurren los fenómenos meteorológicos. En ella la temperatura desciende 1°C por cada 100 m de altura, hasta mantenerse constante a la altitud de 20 km. En la estratosfera el gradiente de temperatura es inverso, ya que aumenta entre 10 y 20°C en 60 km de altura, lo que se debe a que el ozono absorbe las radiaciones ultravioleta (UV) e infrarrojas (IR) del sol como un filtro. En la mesosfera disminuye el ozono y la temperatura desciende al aumentar la altura. En la ionosfera la temperatura aumenta con la altura y a los 200 km sobrepasa 500°C, debido a la absorción de los rayos UV por el oxígeno molecular y el nitrógeno, ionizándose el aire. Los principales componentes del aire atmosférico son: nitrógeno (78 % en volumen), oxígeno (20,99 %), argón (0,94 %), dióxido de carbono (0,035 %), neón (0,0024 %), gases inertes (0,0024 %) e hidrógeno (0,00005 %). Algunas características de los gases en el aire son: • El oxígeno interviene en procesos como la oxidación de hidratos de carbono, la combustión y la descomposición de la materia orgánica. 1 • El nitrógeno es inerte y reduce la actividad del oxígeno. • El oxígeno y el ozono protegen al planeta de las radiaciones solares. • El metano regula el oxígeno y sirve de aireador de la producción anaeróbica del planeta. • El dióxido de nitrógeno regula el oxígeno y el ozono. Problemas ecológicos que alteran el balance atmosférico Estos problemas pueden clasificarse en dos grupos: micro y macroecológicos. Los problemas microecológicos incluyen: • La destrucción de las especies animales que se encuentran en equilibrio ecológico en una región. • Las alteraciones del proceso fotosintético de plantas situadas en zonas urbanas. • La presencia en el aire de sustancias producidas por la actividad humana en cantidades y concentraciones capaces de interferir en el bienestar y la salud de las personas, animales y plantas. • La alteración de la calidad del aire a causa de la presencia de sustancias nocivas. Los problemas macroecológicos son consecuencia de los microecológicos y ambos alteran el balance atmosférico; entre ellos se destacan: Posibles alteraciones del clima debido al incremento de la concentración del CO2 en la atmósfera. Destrucción de la capa de ozono debido a la acción de compuestos organohalogenados (clorofluorocarbonos). Lluvia ácida. Radiaciones ionizantes procedentes de las operaciones correspondientes al ciclo del combustible nuclear. Concepto de contaminación atmosférica Es la presencia en el aire de sustancias en concentraciones y por períodos de tiempo capaces de interferir en el bienestar de las personas, los animales y las plantas; así como causar perjuicios económicos o deterioro del entorno, o ambos. 2 Factores topográficos y meteorológicos que influyen en la contaminación atmosférica Los principales factores que inciden en la contaminación del aire se citan a continuación: • topografía del terreno • edificaciones existentes • vientos: dirección y velocidad • lluvia • presión barométrica • espacio de difusión (área sobre la que pueden moverse los contaminantes y altura máxima a que pueden llegar las corrientes de aire) • inversión: o por radiación: nocturna (aire frío con un estrato superior de aire más caliente) o por calma o suspensión: presión barométrica elevada Clasificación de los contaminantes atmosféricos Los contaminantes atmosféricos pueden clasificarse desde diversos puntos de vista. Según su origen, pueden ser naturales y antropogénicas. Las fuentes naturales de contaminación atmosférica se deben a: • La descomposición de materia orgánica; por ejemplo: el sulfuro de hidrógeno (SH2) y el metano (CH4). • La erosión de rocas liberando partículas de polvo como contaminante. • La erupción de volcanes que lanzan sulfuro de hidrógeno y óxidos de azufre (SOx). • La combustión de bosques. • Productos volátiles de la vegetación. • La composición del subsuelo, con desprendimiento de radón. Entre las fuentes antropogénicas más importantes de contaminación atmosférica se encuentran: • El transporte automotríz (motores de gasolina y tipo Diesel). 3 • Las plantas generadoras de energía (termoeléctricas, uso de carbón o petróleo). • Las refinerías de petróleo y procesos derivados de éste (extracción, fábricas de gas manufacturado). • Las industrias siderometalúrgicas (fundiciones). • La industria química. • Fuentes domésticas (calefacción, cocinas). • Canteras e industria minera y del cemento. • Sistemas de eliminación de desechos sólidos por incineración. Las fuentes antropogénicas se clasifican de forma general en fijas (industrias, minas) y móviles (transporte automotor). Según su forma de generación, los contaminantes se clasifican en: primarios y secundarios. Los contaminantes primarios son aquellos que se emiten directamente por las fuentes, como por ejemplo: el dióxido de azufre (SO2), el dióxido de nitrógeno (NO2), trióxido de azufre (SO3), óxido de nitrógeno (NO), dióxido de carbono (CO2), hidrocarburos, plomo y partículas. Los contaminantes secundarios son aquellos que se generan en la atmósfera por interacción de contaminantes primarios y otros factores ambientales. Por ejemplo: el ozono, el ácido sulfúrico (SO4H2), el ácido nítrico (NO3H) y el ácido carbónico (H2CO3). Según su estado físico los contaminantes atmosféricos se clasifican en: • Gases y vapores: hidrocarburos volátiles (terpenos), ozono(O3), dióxido de azufre (SO2), dióxido de nitrógeno (NO2), sulfuro de hidrógeno (SH2), monóxido de carbono (CO) y dióxido de carbono (CO2). • Aerosoles, que a su vez se dividen en: o sólidos: polvo en suspensión, hollín, hidrocarburos no volátiles (hidrocarburos aromáticos policíclicos), metales pesados (plomo, etc.), plaguicidas y otros, o líquidos: ácido sulfúrico (H2SO4), el ácido carbónico (H2CO3) y ácido nítrico (HNO3). Según sus efectos sobre la salud, los contaminantes pueden ocasionar: 4 o Daños al sistema nervioso central y cardiovascular, como por ejemplo, el monóxido de carbono (CO). o Enfermedades respiratorias y cardiovasculares,como el dióxido de azufre (SO2). o Trastornos del tracto respiratorio alto y bajo, como el dióxido y el monóxido de nitrógeno (NO2 y NO). o Algunos tienen propiedades cancerígenas, teratogénicas y mutagénicas, como los hidrocarburos no saturados y aromáticos. o Otros ocasionan trastornos gastrointestinales o renales, como las macropartículas (sólidas y líquidas). Comportamiento de las partículas y gases descargados a la atmósfera Las sustancias descargadas a la atmósfera se comportan habitualmente de tres formas: 1. Desplazamiento en el sentido de la dirección del viento con difusión progresiva lateral y vertical. 2. Transformación física y química de los contaminantes primarios dando origen a otros más tóxicos (contaminantes secundarios) por la acción fotoquímica de la fracción ultravioleta de la luz solar. 3. Eliminación de la atmósfera por diversos procesos naturales (autodepuración). 4. Factores climatológicos que actúan sobre los contaminantes Las fuentes de contaminación atmosférica no están uniformemente distribuidas, sino acumuladas en centros urbanos e industriales, y los contaminantes pueden permanecer largos períodos cerca del lugar de origen. Por ello, los cambios climáticos o reacciones químicas en la atmósfera pueden ocasionar problemas ambientales adicionales a la presencia de contaminantes primarios. Los principales factores que intervienen son: temperatura, humedad y velocidad y dirección del viento. a) Temperatura: Durante la temporada de frío en muchos países se utiliza combustible para la calefacción, y el calor originado por la radiación solar, al actuar en las capas superiores de una atmósfera cargada de contaminantes, impide las corrientes verticales y forma el neblumo normal. Se crea, además, el efecto de invernadero, debido a que la troposfera actúa como un filtro de las radiaciones solares e impide la salida de las radiaciones conservando la energía recibida. Así se mantiene un equilibrio térmico sobre la superficie terrestre equivalente a 16 oC. 5 En esas capas de la atmósfera se encontrarán vapor de agua, neblinas, nubes y CO2, que es el principal elemento que actúa como filtro al dejar pasar los rayos solares y detener la salida desde la tierra de los rayos infrarrojos que se irradian al calentarse la corteza terrestre. b) Viento: Uno de los movimientos normales del aire en las capas atmosféricas es el ascenso del que se ha calentado cerca de la superficie terrestre, que es menos denso que el de las capas superiores y tiende a subir. Al ascender el aire tibio desciende de las capas superiores el aire frío, que es más denso. Por esta inestabilidad atmosférica se produce el ascenso de los contaminantes y su fácil dispersión. De noche se produce la inversión, ya que la temperatura de la tierra no alcanza a calentar el aire cercano a ella, por lo que permanece frío y no sube hasta alcanzar una temperatura tal que le permita hacerlo. Si la atmósfera está limpia, este fenómeno no trae más problemas, pero si está contaminada, los gases quedan atrapados en el aire frío. Durante una inversión atmosférica térmica es probable que se forme niebla, lo cual estará favorecido por las macropartículas (sólidos y líquidos). Cuando esta niebla incluye partículas de carbón se forma el neblumo. c) Humedad: La acumulación de contaminantes en las capas de la atmósfera, además de la humedad, hace que se produzca condensación. La humedad atmosférica condensada como niebla participará en muchas reacciones químicas, en que se transformarán los óxidos de azufre y nitrógeno en los ácidos correspondientes. Algunas de estas reacciones están catalizadas por la luz solar. Los ácidos formados se encuentran dispersos en la atmósfera y le imparten características ácidas, y precipitan con la neblina, la lluvia o la nieve. Este fenómeno es llamado lluvia ácida. El efecto de la lluvia ácida sobre el medio ambiente a largo plazo aún se discute. En las áreas afectadas disuelve los minerales de los suelos y disminuye la capacidad agroproductiva, acidifica los lagos y afecta a edificaciones y museos. Los efectos en el medio biótico son a corto plazo, pues afecta la vida de los peces, el plancton de los mares y presas, así como la vida vegetal en general. Además, existen estudios que indican un efecto sinérgico entre la lluvia ácida y algunos metales tóxicos que se encuentran en la atmósfera, incidiendo negativamente en el crecimiento de los árboles, pero además afecta la disponibilidad de minerales esenciales. 6 Efectos de los contaminantes secundarios sobre el medio biótico y abiótico Los contaminantes secundarios son más peligrosos que los primarios. Sus efectos en el medio abiótico pueden ser el aumento de lluvia en la zona, lo que conlleva un desequilibrio ambiental. Además, el O3 y otros contaminantes pueden dispersarse a grandes distancias, produciéndose el neblumo en zonas alejadas. Otro efecto es la lluvia ácida. Los efectos en el medio biótico pueden ser agudos o crónicos. Siempre el sistema respiratorio es el más afectado, las sustancias más polares se absorben por las vías superiores y las menos polares se absorben lentamente y pueden llegar al pulmón (O3 y NO2). Los efectos agudos son la irritación de las vías respiratorias. Los efectos crónicos pueden ser bronquitis o enfisema, asma bronquial, irritación en los ojos y piel. Además, pueden observarse los efectos de ciertas sustancias como el plomo, los hidrocarburos polinucleares y los plaguicidas. Smog o neblumo fotoquímico Después que los contaminantes primarios han quedado retenidos en las capas inferiores de la atmósfera, la humedad y temperatura pueden propiciar reacciones entre sí y con los componentes normales de ésta. Estas reacciones necesitan de energía solar, por lo que se denominan reacciones fotoquímicas, cuyo producto son los contaminantes secundarios. Los neblumos fotoquímicos varían de una a otra ciudad y poseen características diferentes. La reacción que inicia este proceso es la absorción de la luz solar por el dióxido de nitrógeno, transformándose en óxido nítrico y oxígeno atómico que se une a la molécula de O2 para formar ozono (O3). En condiciones normales el óxido nítrico reacciona con el O3 estratosférico para regenerar el ciclo. El óxido nítrico reacciona con contaminantes como los hidrocarburos más rápidamente que con el O3, por lo que se regenera el dióxido de nitrógeno, el O3 queda en exceso y se acumula en la tropósfera. El O3 acumulado actúa como oxidante de reacciones fotoquímicas en que intervienen hidrocarburos saturados y no saturados de la combustión incompleta del petróleo, así como otros contaminantes primarios. Esas reacciones dan aldehídos y otros compuestos orgánicos. Estos compuestos son los que le dan un aspecto brumoso amarillento al neblumo. 7 Características de las partículas infectantes trasmitidas por el aire El aire no constituye un hábitat microbiano, las células bacterianas existen en el aire como contaminante accidental o como esporas de hongos dispersados por éste. Muchas bacterias patógenas son transportadas a través del aire sobre partículas de polvo o sobre residuos secos de gotitas de saliva, por esta razón se practican medidas de control. Los tipos de partículas infectantes son: • Esporas de hongos dispersados de forma natural. • Microorganismos patógenos asociados a dos tipos de partículas: o Residuos de gotas evaporadas de la exhalación (núcleos de gotitas), o Partículas de polvo. Estos dos tipos de partículas se diferencian en lo que respecta a origen, manera de depositarse, importancia en las enfermedades y métodos que deben emplearse para valorarlas y controlarlas. Tabla 2.1 Características y medidas de control de las partículas transportadas por el aire Núcleos de gotitas Partículas de polvo Fuente de las partículas en el aire Evaporación de las gotitas expedidaspor el aparato respiratorio en los estornudos, tos y conversación. Movimientos que causan el esparcimiento de las partículas de la piel y las ropas; turbulencia suficiente del aire para distribuir el polvo previamente sedimentado Comportamiento de la sedimentación Se mantienen indefinidamente suspendidas como resultado de la escasa turbulencia del aire (promedio de la velocidad de sedimentación en el aire quieto 1,2 cm/min). Caen rápidamente al suelo (promedio velocidad de caída 46 cm/min). Esparcidas de nuevo por la mayor turbulencia del aire. Organismos por partículas Rara vez más de 1 Generalmente muchos Acceso a los tejidos susceptibles y su importancia en la enfermedad. Se depositan en los pulmones; posiblemente responsables de las infecciones pulmonares. Se depositan en las superficies externas y en las vías respiratorias altas. 8 Características epidemiológicas. Epidemia propagada (enfermedad trasmititida de persona a persona en serie): tosferina, meningitis meningocóccica, catarro común, influenza, peste neumónica, tuberculosis, difteria. Epidemias asociadas con lugares específicos como reservorios de infección (histoplasmosis, tuberculosis pulmonar, toxoplasmosis, infecciones nosocomiales), cuevas, corrales de aves Medidas de control. Ventilación, irradiación UV del aire, evaporación de propilenglicol y derivados o formaldehido. Evitar acumulación de material infectante (esterilización de la ropa de vestir y de cama), prevención de la dispersión (aceitado de los pisos y las camas, y por la instalación de un sistema de ventilación apropiado. Viabilidad de los organismos transportados por el aire La composición microbiana del aire es muy variada y depende de varios factores, como son: • Grado de contaminación del ambiente con suspensiones orgánicas y minerales. • Temperatura. • Precipitaciones. • Características geográficas del lugar. • Humedad, etc. Cuanto más polvo, humo y hollín hay en el aire, tanto mayor es la concentración de microorganismos. La atmósfera no contiene microflora propia; los microorganismos que se encuentran entre 100-150 metros de la superficie de la tierra son del suelo, de las plantas y de los animales, que se han adherido a fragmentos de hojas secas, paja y partículas de polvo suficientemente ligeros para ser esparcidos por el viento desde unos pocos metros hasta varios kilómetros. Algunos mueren en unos segundos, otros sobreviven semanas o meses. Su destino final depende de una compleja serie de factores: • Condiciones atmosféricas: humedad, luz solar, temperatura, 9 • Tamaño de las partículas portadoras, • Naturaleza de los microorganismos (grado de susceptibilidad o resistencia de cada especie al nuevo ambiente físico) La cantidad de microorganismos difundidos en el aire oscila entre amplios límites, desde pocos ejemplares hasta muchas decenas de millones por metro cúbico. Por ejemplo: • En el aire del océano Artico se encontraron 2 - 3 microorganismos por 20 m3, mientras que en la atmósfera de las ciudades industriales se encuentran grandes cantidades por mililitro. • En los bosques, sobre todo en los pinares, existe en el aire una cantidad muy pequeña de microorganismos, debido a la acción nociva de sustancias volátiles de las plantas, que poseen actividad bactericida. • Según investigaciones de Meshustin (Moscú), a la altura de 500 m se han detectado entre 1100-2700 microorg/m3 y a 2000 m la cifra fue tan solo de 500-700 microorg/m3. • En el aire alrededor de personas o animales enfermos, artrópodos o insectos infectados, pueden existir incluso especies de microorganismos patógenos, tales como cocos piógenos, micobacterias tuberculosas, bacilos del carbunco, bacterias de la tularemia, ricketsias de la fiebre Q, salmonellas, etc. La composición y la cantidad de la microflora del aire varía también según la estación del año. Si se considera como 1 la cantidad total que se encuentra en invierno, en la primavera sería 1,7, en verano 2 y en otoño 1,2. Calidad sanitaria y biológica del aire Para estudiar el contenido microbiano del aire, resulta más adecuado dividirlo en aire interior y aire exterior (atmósfera). 1. Aire interior La contaminación del aire interior o confinado está condicionada por ciertos factores, como son: • Grado de ventilación, • Aglomeración de individuos, • Naturaleza de las actividades que se realizan en el lugar. Es evidente que el principal origen de la contaminación microbiana del aire, en lo que concierne a fuentes humanas, está dado por la mezcla de saliva y 10 mucosidad de las vías respiratorias altas del hombre. De esta manera, al estornudar, toser o hablar, un individuo enfermo expulsa al medio ambiente, en la saliva y el esputo, junto con las gotitas de moco, bacterias patógenas que llegan a una distancia de 1 a 1,5 m o más. Como dato curioso se puede señalar que un individuo inspira cada día de 12 000 a 14 000 litros de aire, con la particularidad de que el 99,8 % de los microorganismos contenidos en el aire quedan retenidos en las vías respiratorias. El "aerosol bacteriano" (sistema físico constituido por partículas pequeñas sólidas o líquidas, suspendidas en medio gaseoso), que se forma de manera natural en la cavidad nasofaríngea, se expulsa al aire con el estornudo o la tos en cantidad de 60 000 gotas de diferentes dimensiones. Las gotas grandes (de 100 - 2 000 micras) se lanzan a una distancia de hasta 2 - 3 metros o más y se sedimentan con rapidez. Las gotas pequeñas (de 1 - 10 micras) pueden permanecer suspendidas durante largo tiempo en el aire, durante horas o días. Estas partículas sedimentadas sobre la superficie vuelven a ser arrastradas intermitentemente por el aire durante los períodos de actividad dentro del local. 2. Aire exterior (atmósfera) En las capas de aire próximas a la superficie de la tierra, se han aislado: algas, protozoos, levaduras, mohos y bacterias. En las capas atmosféricas más elevadas se han encontrado bacterias y esporas de hongos. Todos los microorganismos que se encuentran en el aire proceden principalmente del suelo, la vegetación y el mar. Epidemiología de las infecciones trasmitidas por los núcleos de gotitas En las epidemias propagadas, los brotes de casos florecientes o de "generaciones", se presentan como resultado de un período de incubación que media entre los casos sucesivos. En cada generación, la relación entre el número de los casos nuevos (C), el número de los infectantes (I) y el número de los susceptibles (S), está dada por la ecuación: C = K I S (1); en que K = constante que representa la proporción de contacto efectivo. Por lo que respecta a las infecciones por núcleos de gotitas, K se relaciona con el volumen del aire respirado por un susceptible (s), con el número de las dosis infectantes liberadas por el sujeto infectante (i), y con el volumen de aire que pasa a través del espacio en que el contacto se produce (V), todo medido durante un cierto espacio de tiempo, de modo que: K = s i / V (2) La gravedad de una epidemia es directamente proporcional a K (la proporción de contacto efectivo) y S (el número de susceptibles). Para que una epidemia se produzca, es preciso que C/I sea mayor que la unidad. Cuanto mayor sea la proporción C/I, más grave es la epidemia, por lo que la ecuación (1) se puede expresar como: C / I = K S (3) 11 Epidemiología de las infecciones asociadas a esporas de hongos dispersados por el aire Una serie de enfermedades respiratorias graves (micosis) se deben a la inhalación de hongos que se han dispersado como esporas aerotransportadas o como contaminantes de partículas de polvo aerotransportadas. Estas enfermedades incluyen infecciones por: • Histoplasma capsulatum: histoplasmosis, micosis generalizada con lesiones primarias pulmonares. • Coccidioides immitis: coccidioidomicosis,micosis interna inicialmente respiratoria. • Blastomyces dermatitidis: blastomicosis norteamericana, micosis granulomatosa crónica primordialmente pulmonar. Los hongos son agentes también de diversas enfermedades alérgicas ocupacionales, como el pulmón del granjero (alveolitis alérgica causada por el actinomiceto termofílico que crece en el heno o forraje mohoso). Control de las infecciones trasmitidas por el aire Las principales medidas que conducen a reducir la población microbiana del aire, con la aplicación de métodos físicos o químicos, según proceda, son las que se citan a continuación: • Tratamiento de telas: enjuague bactericida al final del proceso de lavado o mediante esterilización por calor. • Tratamiento a superficies: aceitado o humedecimiento de pisos, mantas, etc. • Ventilación sanitaria: sistema de ventilación con flujo laminar, filtración del aire (por ejemplo: tubos de cultivo con tapa de algodón), incremento del volumen de aire por persona susceptible. • Irradiación ultravioleta: instalación de lámparas de gran intensidad en los conductos de abastecimiento de aire, irradiación del aire en los niveles superiores de la habitación por lámparas indirectas, instalación de barreras o "cortinas" de luz ultravioleta en la entrada de la habitación. • Desinfección química: utilización de productos químicos vaporizados o pulverizados, dispersando el producto germicida en forma de aerosol que desarrolla su acción antimicrobiana al ponerse en contacto con las partículas en suspensión portadoras de microorganismos. GLOSARIO Aerosol Suspensión de líquido o partículas sólidas en aire u otro gas. 12 Solución de un plaguicida y un gas impelente en un envase especialmente diseñado para una dispersión efectiva (Plestina, 1984). Autodepuración de la atmósfera Purificación de la atmósfera de contaminantes por medio de procesos naturales de sedimentación y lavado por precipitación atmosférica. Contaminante primario Contaminante emitido a la atmósfera a partir de una fuente identificable (OMS, 1980). Contaminante secundario Contaminante que se forma por reacción química en la atmósfera (OMS, 1980). Inversión o inversión térmica Distribución vertical de la temperatura de modo que ésta aumenta con la altura (OMM, 1966). La dispersión de contaminantes producida cerca de la superficie es enormemente entorpecida por la presencia de una inversión de temperatura (OMS, 1980). Smog Contracción de las palabras smoke (humo) y fog (niebla). En la actualidad el término se ha generalizado como sinónimo de contaminación atmosférica. Vigilancia Proceso sistemático, ordenado y planificado de observación y medición de ciertas variables definidas con el fin de describir, analizar y evaluar dichas observaciones y mediciones con objetivos definidos. Vigilancia ambiental (monitoreo ambiental). Observación sistemática, medición e interpretación de las variables ambientales con propósitos definidos (PNUMA, 1977). En las unidades docentes precedentes se expresó la importancia que tiene en el momento actual la presencia de gases, vapores y partículas contaminantes del aire y nos referimos a algunos de estos contaminantes en particular. En esta unidad se exponen aspectos técnicos sobre la vigilancia de la contaminación atmosférica y las técnicas de muestreo que se utilizan. También se ofrece información a los alumnos sobre los efectos de la contaminación sobre la salud y la economía; así como sobre las medidas de prevención y control más recomendadas. 13 Vigilancia de la calidad del aire Un sistema de vigilancia de la calidad del aire está compuesto fundamentalmente por los siguientes elementos: a) red de estaciones de muestreo, b) laboratorios para la determinación de los contaminantes, c) sistema de clasificación, análisis y archivo de la información. Equipo para la toma de muestras de polvo por método gravimétrico Con equipos automáticos que funcionan de forma continua se ha reducido la necesidad de realizar exámenes diarios de laboratorio; por el contrario, cada vez es mayor el problema de la verificación y transmisión de la información. Para planificar una red de vigilancia es necesario tener en cuenta diversos elementos, tales como el número, el tipo y el emplazamiento de las estaciones que se requieren, la frecuencia y duración de los muestreos, etc. Las necesidades en materia de laboratorios y de obtención y análisis de datos se determinan en función del tipo de red que se elija. Objetivos de la vigilancia de la calidad del aire en las zonas urbanas Los principales objetivos de la vigilancia son: 1. Valorar si las normas establecidas de calidad del aire (CMA) son respetadas. 2. Observar las tendencias de la contaminación, comprendidas las zonas no urbanas cercanas. 14 3. Acelerar los mecanismos de control en casos de emergencia. 4. Proporcionar una estimación de la magnitud de la exposición de los grupos poblacionales. 5. Disponer de elementos para: o la evaluación de los efectos, o la planificación de la utilización del espacio urbano, o la organización de campañas de lucha contra la contaminación y la evaluación de sus resultados, o el establecimiento y verificación de modelos de difusión. Muestreo de contaminantes de la atmósfera El muestreo de los contaminantes del aire atmosférico tiene por objetivos: a) Determinar el grado de contaminación del aire ambiental y su relación con las condiciones de la exposición, los riesgos para la salud y otros efectos adversos. b) Precisar la contribución de las diversas fuentes a la contaminación de la atmósfera. c) Evaluar los resultados de las medidas de prevención y control y en particular la aplicación de las normas sobre calidad del aire. Técnicas de muestreo de contaminantes del aire En general, para el muestreo de la contaminación atmosférica se emplean las siguientes técnicas: a) Muestreo rápido o instantáneo de pocos segundos de duración (utilizado en casos de exposición ocupacional, en accidentes o en conflictos bélicos), o para cortos períodos de tiempo (por ejemplo: 20 ó 30 minutos). b) Muestreo acumulativo para la evaluación de concentraciones medias durante periodos largos de tiempo (por ejemplo: promedio de 8 horas en el ámbito laboral y de 24 horas en el ambiente exterior). c) Muestreo continuo, generalmente combinado con la medición rápida, que permite determinar las concentraciones máximas y las concentraciones medias. Información que se puede obtener mediante el procesamiento de los resultados de los muestreos En general se puede obtener la siguiente información: • Concentraciones máxima, mínima y media de contaminantes en cada estación de vigilancia. 15 • Porcentaje de muestras contaminadas y de muestras que sobre pasaron las CMA. • Efecto de los factores meteorológicos sobre el grado de contaminación atmosférica de la zona estudiada. • Efecto de las instalaciones industriales y el tránsito en el grado de contaminación del aire. • Contaminantes existentes en el aire de las zonas residenciales y sus concentraciones. • Efecto de la contaminación atmosférica en la higiene y en la salud pública. Concepto de concentración máxima admisible de una sustancia en el aire atmosférico La concentración máxima admisible (CMA) de una sustancia nociva en la atmósfera es su máxima concentración referida a un determinado período de exposición (30 min, 24 horas, etc.), que dado el conocimiento actual no ejerce influencia perjudicial directa o indirecta demostrable sobre el organismo humano (incluidas las consecuencias tardías para la actual generación y las sucesivas), que no reduce la capacidad de trabajo del hombre y no afecta su bienestar. Valores máximos recomendados de algunos contaminantes del aire Tabla 3.1. Valores recomendados por la OMS. Contaminante Concentración límite Dióxido de azufre 100-150ug/m3 en 24 horas (98 % de las observaciones inferiores a este valor). Media aritmética anual de 40-60 ug/m3. Partículas en suspensión 150-230 ug/m3 en 24 horas (98 % de las observaciones inferiores a este valor). Media aritmética anual de 60- 90 ug/m3. Monóxido de carbono 30 ug/m3 en una hora (26 ppm). Oxidantes fotoquímicos Máximo de una hora: 100-200 ug/m3 (expresados como ozono). Dióxido de nitrógeno 190-320 ug/m 3 (valor máximo una vez al mes). Efectos de la contaminación atmosférica Los efectos que puede producir la contaminación del aire son de diversos tipos y pueden ser clasificados en cinco grupos, a saber: 16 1. Daños a la economía. 2. Daños a la vegetación: alteraciones foliares, reducción del crecimiento de la planta, destrucción de flores, etc. 3. Alteraciones del medio ambiente: reducción de la visibilidad, efecto de invernadero, afectación de la capa de ozono, lluvia ácida, etc. 4. Daño a los animales: muerte, fluorosis, efectos genéticos, acortamiento de la vida, etc. 5. Efectos psicológicos y fisiológicos sobre el hombre. Principales afectaciones a la salud humana por la contaminación atmosférica Los principales efectos de los contaminantes del aire sobre la salud del hombre pueden clasificarse en: a) Efectos agudos sobre la morbilidad y mortalidad. Los efectos sobre la morbilidad son fundamentalmente de tipo respiratorio: bronquitis aguda, crisis de asma bronquial, etc. Se ha observado también incremento de la mortalidad (sobre todo por enfermedades respiratorias y cardiovasculares), como se ha descrito en los episodios de inversión de temperatura ocurridos en Londres, Los Angeles y otros casos citados en la literatura mundial. b) Efectos crónicos sobre la morbilidad y mortalidad. Se han descrito efectos crónicos de tipo respiratorio: incremento de morbilidad y mortalidad por bronquitis crónica, asma bronquial, enfisema pulmonar y otras enfermedades pulmonares obstructivas crónicas. También se atribuye en muchos estudios epidemiológicos el incremento del cáncer pulmonar a su relación con la contaminación del aire por sustancias químicas tóxicas, incluyendo las producidas por el hábito de fumar. c) Deterioro funcional y del rendimiento físico y psíquico. Investigaciones realizadas en diversos países han demostrado una relación directa entre la contaminación atmosférica y el deterioro de la función pulmonar, así como un menor rendimiento atlético cuando las competencias se efectúan en un ambiente exterior contaminado. d) Síntomas de irritación sensorial. Entre estos se describen, sobre todo, la irritación ocular, nasal y de la garganta. Principales repercusiones económicas de la contaminación del aire Entre las principales repercusiones de la contaminación del aire exterior sobre la economía se pueden citar las siguientes: 17 1. Pérdidas debidas a efectos directos o indirectos en la salud humana, en el ganado y en las plantas. 2. Pérdidas debidas a la corrosión de materiales y de sus revestimientos de protección. 3. Pérdidas por gastos de mantenimiento de las edificaciones y la depreciación de objetos y mercancías expuestos. 4. Gastos directos por la aplicación de medidas técnicas para suprimir o reducir el humo y las emanaciones de las fábricas. 5. Pérdidas indirectas por mayores gastos de transporte en tiempo de niebla contaminada, o de electricidad por la necesidad de encender el alumbrado antes de lo establecido. 6. Gastos relacionados con la organización administrativa de la lucha contra la contaminación. 7. Costo de investigaciones destinadas a la lucha contra la contaminación. Medidas de prevención y control de la contaminación atmosférica La prevención y control de la contaminación del aire exterior se logran con medidas legislativas y de planificación del territorio, así como actuando sobre los procesos emisores de los contaminantes a la atmósfera, acciones que pueden resumirse en cuatro grupos, a saber: • Medidas legislativas: normas de calidad del aire. • Planificación urbana y regional. • Reducción de la generación de contaminantes. • Control de las fuentes de contaminación. o Control de la emisión de partículas (cámaras de sedimentación, separadores inerciales, purificación por vía húmeda, filtración y precipitación electrostática) o Control de las emisiones gaseosas (por combustión, absorción o adsorción). Regulaciones fundamentales en la planificación urbana y regional para prevenir la contaminación del aire Entre las medidas preventivas, la más importante es la planificación urbana y regional, en la que se destacan como básicas las siguientes actividades: a) Elección correcta del lugar para microlocalizar la ciudad o zona industrial, tomando en consideración todas las condiciones naturales y climatológicas. b) Zonificación rigurosa del territorio habitado. c) Creación de zonas de protección sanitaria alrededor de las instalaciones industriales que contaminan la atmósfera. 18 Tomado de SALUD AMBIENTAL I. Dr. C. Conrado del Puerto Quintana y autores. Instituto Nacional de Higiene Epidemiología y Microbiología.(INHEM). La Habana 2003 Características de la atmósfera terrestre Características de las partículas infectantes trasmitidas por el aire Vigilancia de la calidad del aire
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