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Clasificación de partículas contaminantes del aire

Publicado en 14 agosto, 2019

Conectividad IOT, Entornos inteligentes,

La atmósfera terrestre, además de oxígeno, nitrógeno, CO2 o vapor de agua, muestra en su composición otras sustancias que pueden dar origen a una clasificación de partículas contaminantes del aire. Sus efectos negativos varían en función de su naturaleza, origen o tamaño, así que estas tres características servirán como hilo conductor para mostrar por qué las partículas en suspensión son tan peligrosas.

Naturaleza, un factor que determina su toxicidad

La composición química de las partículas en suspensión es muy variable y está condicionada en gran medida por las fuentes de emisión y las transformaciones que sufren estas partículas durante su transporte atmosférico. De hecho, el material particulado está considerado como una mezcla de diferentes contaminantes, cada uno con su propia composición química.

No obstante y a pesar de esta heterogeneidad, una clasificación básica que se puede establecer es determinar si su composición es orgánica o inorgánica, un aspecto que contribuye a su mayor o menor toxicidad, como señalan Li, Jin & Kan (2019).

Así, por ejemplo, y con respecto a las sustancias inorgánicas, en las zonas próximas al mar es habitual la presencia de iones de cloro, sodio, magnesio y calcio, mientras que en las áreas continentales abundan los iones calcio y potasio (Khan, 2016).

Aunque parte de estas partículas proceden de la corteza terrestre, el material particulado metálico originado por la actividad humana puede representar un peligro. Es al menos una de las principales conclusiones que señala Lequy et al. (2019), que sugiere una relación entre la presencia de metales antropogénicos atmosféricos y un exceso de mortalidad, incluso en aquellas zonas en las que los niveles de contaminación atmosféricas no son alarmantes.

En cuanto a las partículas de naturaleza orgánica, estos compuestos representan una importante fracción del material particulado. Como recuerda Khan (2016) citando varias fuentes, suponen entre el 20-45 % de PM2.5, que se eleva hasta el 30-50% en las zonas urbanas de Europa, y 20-35 % de PM10. El riesgo de estas sustancias está relacionado con su capacidad mutagénica y carcinogénica.

Origen, el papel transformador de la atmósfera

El material particulado puede tener un origen primario o secundario. Se clasifica como primario cuando es emitido a la atmósfera de forma directa y secundario, cuando se forma o transforma en la atmósfera por condensación, reacción y/o crecimiento.

Las partículas primarias son emitidas durante procesos tales como la combustión de biomasa, combustibles fósiles, las erupciones volcánicas o la resuspensión del polvo por la acción del viento. En el área mediterránea, por ejemplo, el polvo procedente del desierto del Sáhara también es una fuente importante de partículas primarias.

El material particulado de origen secundario se forma, en cambio, por una transformación de las emisiones de gas a partícula. Un ejemplo claro de esta conversión son los sulfatos que se originan a partir del SO2 o los nitratos que surgen a partir de los NOx (Salvador & Artiñano, 2000). Estas partículas secundarias plantean un verdadero reto en lo que respecta a su identificación. La complejidad de los precursores o sustancias que desencadenan la transformación y de los procesos de formación, transformación y transporte que se suceden en la atmósfera los convierten en compuestos difíciles de predecir (McFiggans et al. 2015).

Tamaño, un aspecto clave en la clasificación de partículas contaminantes del aire

El tamaño es, junto con la naturaleza y su origen, otro de los aspectos fundamentales para clasificar las partículas en suspensión, ya que esta variable determina en gran medida los efectos sobre el sistema respiratorio humano.

La bibliografía distingue varios tamaños de partículas:

  • Partículas gruesas (diámetro menor o igual a 10 micras – µm).
  • Partículas finas (tamaño inferior o igual a 2,5 micras – µm).
  • Partículas ultrafinas (diámetro inferior a 0,1 micras – µm).

En el siguiente gráfico se puede observar el tamaño de las partículas gruesas y finas en relación con el diámetro de un cabello humano.

Fuente: United States Environmental Protection Agency / US EPA (traducida)

No obstante y desde un punto de vista normativo, solo se han establecido valores objetivo y límite para las partículas gruesas (PM10) y las partículas finas (PM2.5).

En relación a sus efectos sobre la salud humana y como recuerdan Kelly & Fussell (2012), «las partículas de menos de unas 2,5 µm penetran en los alvéolos y los bronquiolos terminales, las partículas más grandes de hasta 10 µm se depositan principalmente en los bronquios primarios y las partículas mucho más grandes (hasta 100 µm) quedan retenidas en los conductos nasofaríngeos». Esta particularidad implica que, teniendo también en cuenta la naturaleza y el origen de las partículas, estas sustancias pueden servir de vehículo para la entrada en el organismo de compuestos perjudiciales para la salud cuyas consecuencias aún no se conocen de forma detallada.

El papel de la tecnología en la medición de las partículas en suspensión

Aunque las actuales tecnologías de monitorización de la calidad del aire no permiten determinar la naturaleza o el origen de la materia particulada (esta labor se lleva a cabo en laboratorios especializados), sí permiten detectar la concentración de las partículas PM10 y PM2.5 (también hay sensores para monitorizar partículas ultrafinas).

Esta actividad supervisora, en la que ENVIRA IoT es referencia de mercado gracias a sus sistemas de medición de la calidad del aire, se lleva a cabo tanto con dispositivos de referencia como con dispositivos de internet de las cosas. Los equipos de referencia, homologados y certificados para medir los niveles de inmisión, se emplean para equipar las estaciones que conforman las redes de vigilancia de calidad del aire. Los dispositivos IoT, que también ofrece ENVIRA IoT como parte de sus soluciones, son un prometedora tecnología que aún no alcanza las exigencias normativas. No obstante y apoyándose en las estaciones oficiales, permiten, por ejemplo, ampliar las redes de vigilancia e identificar la presencia de puntos calientes de contaminación por partículas atmosféricas que la ciudadanía puede evitar.

Tres son, en resumen, las variables básicas que determinan la toxicidad y peligrosidad de las partículas en suspensión: naturaleza, origen y tamaño. Y aunque es cierto que los dispositivos actuales no han conseguido todavía efectuar una caracterización completa de las partículas en suspensión, su medición mediante soluciones como las que ofrece ENVIRA IoT es una de las medidas fundamentales orientadas a preservar la salud de la ciudadanía.

Referencias:

– Kelly, F. J., & Fussell, J. C. (2012). Size, source and chemical composition as determinants of toxicity attributable to ambient particulate matter. Atmospheric Environment, Vol. 60, pp. 504–526. doi:http://doi.org/f4c88t
– Khan, B. (2016). Inorganic and organic pollutants in atmospheric aerosols: chemical composition and source apportionment. Università Ca’Foscari Venezia. http://dspace.unive.it/bitstream/handle/10579/8350/956030-1175891.pdf
– Lequy, E., Siemiatycki, J., Leblond, S., Meyer, C., Zhivin, S., & Vienneau, D. et al. (2019). Long-term exposure to atmospheric metals assessed by mosses and mortality in France. Environment International, 129, 145-153. doi: http://doi.org/c6tk
– Li, X., Jin, L., & Kan, H. (2019). Air pollution: a global problem needs local fixes. Nature, 570(7762), 437-439. doi: http://doi.org/c85v
– McFiggans, G., Alfarra, M. R., Allan, J. D., Coe, H., Hamilton, J. F., Harrison, R. M., Jenkin, M. E., Lewis, A. C., Moller, S.J., Topping, D. O., and Williams, P. I. (2015). A review of the state-of-the science relating to secondary particulate matter of relevance to the composition of the UK atmosphere. Full technical report to Defra, project AQ0732
– Salvador, P., & Artiñano, B. (2000). Evaluación de la contaminación atmosférica producida por partículas en suspensión en las redes de calidad del aire de la Comunidad de Madrid. Madrid: CIEMAT. ISSN 1135-9420

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