El tamaño importa en la contaminación del aire, pero no es suficiente

Las normas de calidad del aire no abordan las implicaciones médicas de las partículas más pequeñas, ni otros atributos que pueden ser perjudiciales, como su composición química.

Autovía en Madrid
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Los reglamentos actuales sobre contaminación atmosférica se centran principalmente en la masa de partículas de un determinado rango de tamaño en una muestra, y esto se ha utilizado como un marcador de su amenaza para la salud humana.

Pero estas normas de calidad del aire no abordan las implicaciones médicas de las partículas más pequeñas, ni otros atributos que pueden ser perjudiciales, como su composición química.

"La masa es, en efecto, una medida útil, pero tal vez no sea suficiente por sí sola y la investigación de laboratorio podría ayudar a establecer otras métricas de calidad del aire más relacionadas con la salud", dijo la Dra. Konstantina Vasilatou, que dirige el Laboratorio de Partículas y Aerosoles del Instituto Federal Suizo de Metrología (METAS).

La limpieza del aire provocada por la reducción del tráfico rodado y aéreo durante el confinamiento, junto con los indicios de que la contaminación atmosférica puede estar relacionada con tasas de mortalidad por coronavirus más elevadas, está poniendo de manifiesto los efectos de la contaminación atmosférica en la salud humana.

Si bien sabemos que la contaminación atmosférica puede desempeñar un papel importante en problemas de salud a largo plazo, como las enfermedades respiratorias y cardiovasculares, el cáncer y la demencia, todavía falta una granularidad sobre los efectos exactos de los diferentes tipos de partículas.

Química

Estudiando una clase particular de contaminantes transportados por el aire, conocidos como aerosoles orgánicos secundarios, la Dra. Vasilatou pretende evaluar cómo su química, así como sus propiedades físicas, pueden afectar a las células del sistema respiratorio humano.

Estos contaminantes se forman cuando las partículas de fuentes naturales y originadas por el hombre, incluyendo el hollín de los motores de los vehículos, las fábricas o los incendios, se recubren de sustancias químicas formadas durante la descomposición de los llamados compuestos orgánicos volátiles (COV) en el aire. Pueden ser vapores de pinturas o disolventes, o incluso los productos químicos naturales que dan a los pinos su olor.

Estos compuestos orgánicos volátiles normalmente se oxidan por interacciones con el ozono, el óxido de nitrógeno o los radicales hidroxilo de la atmósfera, con ayuda de la luz solar. Los residuos químicos resultantes, conocidos como materia orgánica secundaria, se depositan entonces en las partículas o incluso se fusionan en otras nuevas.

La Dra. Vasilatou y sus colegas del consorcio AeroTox han estado realizando experimentos para evaluar cómo las partículas de carbono puro recubiertas con diferentes cantidades de materia orgánica secundaria afectan al tejido pulmonar o a secciones de la tráquea humana, para medir su citotoxicidad, es decir, cómo dañan y destruyen las células o causan inflamación.

“Cuanto más recubrimos estas partículas, mayores son los efectos citotóxicos”, dijo Vasilatou, añadiendo que los primeros hallazgos del proyecto todavía están siendo analizados, pero muestran claramente que la química de las partículas recubiertas interviene en la destrucción de las células.

Los investigadores siguen trabajando para entender cómo la masa o la superficie de las partículas recubiertas pueden afectar a las células, además de su composición química.

Las consideraciones éticas descartan hacer pruebas en voluntarios humanos, pero los investigadores están utilizando tejidos donados y andamios pulmonares multicelulares tridimensionales, junto con métodos novedosos para la interacción entre aerosoles y células, para dar una imagen más realista de lo que sucedería durante la inhalación, en lugar de simplemente empapar las células en líquido con los contaminantes.

“Esperamos poder asesorar la política de salud pública o ayudar a las autoridades sanitarias nacionales proporcionando pruebas para tomar decisiones más informadas", dijo Vasilatou.

Este tipo de investigación podría ayudar a repensar las normas actuales de contaminación del aire, que suelen estar reguladas por la concentración de masa de partículas de menos de 10 micrómetros de diámetro (PM10) o de menos de 2,5 micrómetros (PM2,5). Estas categorías no abordan adecuadamente las partículas ultrafinas transportadas por el aire (menos de 100 nanómetros) que pueden ser inhaladas hasta los rincones más alejados de los pulmones y, según algunos estudios, luego pasan al torrente sanguíneo y son transportadas por todo el cuerpo. Estas partículas suelen encontrarse en mayores concentraciones en áreas con mucho tráfico rodado.

Ultrafina

Algunas investigaciones epidemiológicas sugieren que la disminución del tamaño de las partículas puede tener graves efectos para la salud, aunque hay resultados incoherentes en la exploración de las asociaciones entre las partículas ultrafinas y la mortalidad y los ingresos hospitalarios.

“Es importante saber si estas partículas están desempeñando este papel negativo para la salud, porque si es así, entonces se pueden introducir enfoques que reduzcan su producción en la sociedad", dijo el profesor Frank Kelly, del grupo de investigación ambiental de la escuela de salud pública del Colegio Imperial de Londres, Reino Unido.

Parte de la dificultad de regular estas partículas ultrafinas es que son más difíciles de medir y controlar, y requieren un equipo más sofisticado y costoso. No sería viable establecer normas regulatorias que no pudieran ser monitorizadas efectivamente, dice el Kelly.

Kelly supervisó un proyecto de investigación sobre la contaminación por partículas ultrafinas mientras estaba en el King's College de Londres, confirmando las sospechas de que el tráfico rodado era una fuente importante de contaminantes ultrafinos en cuatro ciudades europeas con climas y condiciones diferentes.

Pero un hallazgo sorprendente del estudio Health1UP2 fue el notable impacto de las emisiones de los aviones en la calidad del aire de las cuatro ciudades (Barcelona, Helsinki, Londres y Zúrich) incluso cuando los aeropuertos estaban situados lejos del centro urbano. “A muchos, muchos kilómetros de distancia todavía veíamos estas partículas ultrafinas procedentes de las emisiones de los aviones", dijo el profesor Kelly.

Mientras que el tráfico era el que más contribuía a las concentraciones urbanas de las partículas atmosféricas medidas, la investigación de Health1UP2 mostró que Barcelona experimentó un fuerte efecto estacional en la abundancia de partículas ultrafinas debido al efecto de la luz solar. Esto fue particularmente notorio en los brillantes meses de verano, cuando la luz solar jugó un papel más importante en la descomposición de los gases de la atmósfera y en la formación de nuevos aerosoles.

Aunque la investigación de Health1UP2 no identificó una relación entre las partículas ultrafinas detectadas y las tasas de mortalidad en las cuatro ciudades, el profesor Kelly dijo que sería útil para futuras investigaciones analizar los datos de cualquier asociación con las tasas de hospitalización para condiciones de salud crónicas específicas.

Incluso en ausencia de nuevas normas para reducir la producción de partículas problemáticas, ese conocimiento puede ayudar a las personas a reconocer las causas y a cambiar su comportamiento y estilo de vida para reducir su exposición.

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