La contaminación del aire ambiente basada en partículas causa más de 4 millones de muertes prematuras cada año a nivel mundial, según la Organización Mundial de la Salud. Las partículas más pequeñas, de 2,5 micrones o menos, conocidas como PM2.5—representan el mayor riesgo para la salud porque pueden penetrar profundamente en los pulmones e incluso llegar al torrente sanguíneo.
Aunque el PM total2.5 Los niveles han disminuido un 42 por ciento en los EE. UU. desde 2000 como resultado de las regulaciones de aire limpio, los científicos están preocupados por los impactos en la salud incluso de niveles bajos de dicha contaminación. La Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. redujo el estándar nacional anual de calidad del aire para PM2.5 de 12 a nueve microgramos por metro cúbico (μg/m3) esta semana. El administrador de la EPA, Michael Regan, dijo en una conferencia de prensa que los funcionarios estiman que la nueva norma ahorrará hasta $46 mil millones de dólares en costos evitados de atención médica y hospitalización para 2032. “Los beneficios para la salud incluirán hasta 800,000 casos evitados de síntomas de asma, 4,500 muertes prematuras evitadas , y 290.000 evitaron días laborales perdidos”, dijo. La Organización Mundial de la Salud adoptó un nivel aún más bajo de 5 µg/m3 estándar en 2021, citando la creciente evidencia de daños mortales.
Más allá de investigar su tamaño, los científicos también están investigando la química de las partículas en el aire, que, a diferencia de otros contaminantes regulados como el plomo y el ozono, abarcan una amplia gama de partículas sólidas y líquidas, desde el hollín hasta el nitrato. Algunas partículas en el aire se emiten directamente desde los tubos de escape de los automóviles o fuentes industriales; otros se forman en la atmósfera. Y el equilibrio entre ellos está cambiando. Para ayudar a los estados a cumplir con los estándares de aire más estrictos, los científicos necesitarán estudios más detallados de las fuentes de partículas.
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En julio de 2022, por primera vez en más de una década, equipos de científicos llevaron a cabo una campaña intensiva para caracterizar qué hay en la sopa de partículas veraniega que respiran los residentes de la ciudad de Nueva York. Los investigadores midieron la composición química de las PM.2.5 en el transcurso de un mes.
El equipo descubrió que el PM2.5 era 80 a 83 por ciento orgánico o a base de carbono—en comparación con aproximadamente el 50 por ciento en 2001, según el estudio, que se publicó el 22 de enero en ACS ES&T Aire. “Durante los últimos 20 años, las partículas del verano se han desplazado a aerosoles orgánicos debido en gran parte a las reducciones exitosas de sulfato y otros compuestos inorgánicos”, dice Tori Hass-Mitchell, autora principal del estudio y estudiante de doctorado en la Universidad de Yale.
Aproximadamente el 76 por ciento del total de aerosoles orgánicos medidos por el estudio en la ciudad de Nueva York no fueron emitidos directamente por una fuente, sino que se formaron en la atmósfera. Estos llamados aerosoles orgánicos secundarios se producen cuando los gases, incluidos los compuestos orgánicos volátiles (COV), se oxidan en la atmósfera. Los COV son producidos por una amplia gama de fuentes, como automóviles, vegetación y productos químicos domésticos, incluidos cosméticos y limpiadoreslo que complica los esfuerzos para identificar las fuentes de mayor impacto.
El artículo de Hass-Mitchell y sus colegas es el primero en incluir datos de la Red de Medición de Química y Ciencia Atmosférica (ASCENT): una red de 12 sitios en los EE. UU. que es el primer sistema de monitoreo a largo plazo capaz de caracterizar químicamente distintos tipos de partículas. Sally Ng, quien dirigió el diseño de la red de 12 millones de dólares financiada por la Fundación Nacional de Ciencias, dice que Europa ha tenido capacidades de medición similares durante más de cinco años. “Es hora de que Estados Unidos modernice su infraestructura de medición de la calidad del aire”, dice Ng, científico de aerosoles del Instituto de Tecnología de Georgia y coautor del estudio de la ciudad de Nueva York.
Estudios recientes han demostrado que los aerosoles orgánicos secundarios pueden estar relacionados con problemas de salud graves, especialmente enfermedades cardiovasculares. Un estudio publicado el pasado mes de septiembre en Ciencia y tecnología ambientales descubrió que a medida que los aerosoles orgánicos se oxidan, producen moléculas altamente reactivas que Puede descomponer las células humanas y causar daño a los tejidos.. Los aerosoles orgánicos oxidados son el componente orgánico más tóxico de las PM2.5, dice Ng. Y su trabajo sugiere que los aerosoles orgánicos secundarios se vuelven más tóxicos cuanto más tiempo se oxidan en la atmósfera.
Havala Pye, científica investigadora de la EPA, fue coautora de un artículo separado 2021 Naturaleza estudiar que encontró que los aerosoles orgánicos secundarios están fuertemente asociados con las tasas de mortalidad por enfermedades cardíacas y pulmonares a nivel de condado en los EE. UU. Los aerosoles orgánicos secundarios se asociaron con una tasa de mortalidad 6,5 veces mayor que las PM2.5.
“Existe una buena posibilidad de que los aerosoles se estén volviendo más tóxicos en términos de masa, y los aerosoles orgánicos secundarios serían parte de la razón”, dice Allen Robinson, científico atmosférico de la Universidad Estatal de Colorado, que no participó en la nueva investigación. o el estudio de Pye. En otras palabras, respirar aerosoles más oxidados puede ser más tóxico para los humanos. Pero la literatura que analiza los efectos sobre la salud de los componentes individuales de PM2.5 está desordenado, señala Robinson. Se necesita más trabajo para desentrañar el impacto de combinaciones complejas de diferentes tamaños de partículas y químicas en PM2.5, el explica. Pye también advierte que se necesitan resultados consistentes de experimentos repetidos para verificar si los aerosoles orgánicos secundarios conllevan riesgos para la salud significativamente mayores que otras partículas que componen las PM.2.5.
¿El calentamiento del clima empeorará los riesgos para la salud por contaminación del aire?
Estudios anteriores han encontrado que temperaturas más cálidas puede conducir a una mayor producción de estos aerosoles orgánicos secundarios. Hass-Mitchell y sus colegas encontraron en el nuevo estudio que la producción secundaria de aerosoles orgánicos aumentó en un 60 por ciento y un 42 por ciento en Queens y Manhattan, respectivamente, durante una sofocante ola de calor de cinco días en julio de 2022. “Deberíamos esperar mayores cargas para la salud a medida que las temperaturas “Esto aumentará en un clima cada vez más cálido, con eventos de calor extremo potencialmente más frecuentes en el futuro”, afirma Hass-Mitchell.
“Los aerosoles orgánicos secundarios contribuyen cada vez más a la materia particulada en verano y a la calidad del aire urbano, y [they have] una sensibilidad a la temperatura que es realmente importante tener en cuenta en el contexto de escenarios climáticos futuros”, dice Drew Gentner, ingeniero químico y ambiental de la Universidad de Yale y autor principal del nuevo artículo. Estos compuestos “se oxidan más a temperaturas más altas”, añade, y el aumento de temperaturas puede provocar mayores emisiones de compuestos orgánicos volátiles reactivos.
Y a medida que las temperaturas aumentan en medio del cambio climático, ya han comenzado a producirse incendios forestales más frecuentes y graves. reducir las mejoras en la calidad del aire en los estados occidentales. Aunque Hass-Mitchell y sus colegas no observaron humo de incendios forestales en el verano de 2022, esperan que los aerosoles orgánicos de los incendios forestales, como los del humo que asfixió gran parte del noreste y medio oeste el verano pasado—también desempeñará un papel importante a medida que cambie el clima.
Muchas otras ciudades, como Los Ángeles, Atlanta y Seúl, también han documentado una proporción creciente de PM.2.5 de aerosoles orgánicos secundarios. Pero la combinación exacta de fuentes naturales versus fuentes producidas por el hombre varía ampliamente de una ciudad a otra. Para seguir reduciendo PM2.5“Necesitamos comprender las fuentes subyacentes y la química que contribuyen a la producción de aerosoles orgánicos secundarios”, dice Gentner.
Hasta principios de la década de 2000, tanto las herramientas para medir los aerosoles orgánicos secundarios como la comprensión de su formación eran limitadas, dice Benjamin Nault, coautor del estudio de la ciudad de Nueva York e investigador científico de la Universidad Johns Hopkins. Actualmente, la mayoría de los instrumentos están diseñados para medir el tamaño o la química de los aerosoles, pero no ambos, afirma. Los científicos se basan en modelos para determinar cuánto aerosol orgánico secundario proviene, por ejemplo, de la vegetación viva, el asfalto o la cocina. Pero no está claro si algunas fuentes son más dañinas que otras. “Hay diferentes firmas para los químicos que provienen de tomar una ducha versus pintar [a house],” él dice. “Ahora estamos tratando de entender cómo se unen en un entorno urbano”.
Y esa mejor comprensión está dando lugar a una investigación sobre la contaminación más matizada. “A medida que avanzan los estudios sobre aerosoles, con capacidades cada vez mayores para examinar los diversos componentes químicos de los aerosoles, podemos plantear preguntas importantes sobre el impacto relativo de esos componentes en la calidad del aire, la salud humana y el medio ambiente”, dice Gentner. “Puede que sea menos sencillo abordar las fuentes secundarias de aerosoles orgánicos en comparación con las fuentes primarias de contaminación, pero los estudios [like ours] “Demuestran que los aerosoles orgánicos secundarios son los que más contribuyen en algunas áreas urbanas”.
El informe para este artículo contó con el apoyo del Instituto Nova para la Salud.