Evaluación toxicológica ocupacional de la exposición a contaminantes del aire

Alba Isabel Rodríguez Pulido, Nestor Yesid Rojas, Jesús Alejandro Estévez García, Cristian Camilo Díaz Merchán

• Publisher: Universidad Nacional de Colombia
• Year: 2018
• ISBN:
  9789587835748
• Topic: Medizin
• Subtopic: Lungenheilkunde & Thoraxmedizin

La contaminación del aire es una forma de degradación del ambiente, la cual tiene graves consecuencias en la salud de la población y constituye un problema serio en países en desarrollo. La presente obra plasma los aspectos toxicológicos de la exposición a la contaminación ambiental por material particulado, hidrocarburos aromáticos policíclicos y monóxido de carbono, para determinar las alteraciones en la salud humana y los niveles de biomarcadores en una población expuesta a la contaminación ambiental.Además, presenta una exhaustiva revisión de los aspectos ambientales y toxicológicos de estos tres contaminantes del medio ambiente para resolver las problemáticas del impacto toxicológico en Colombia y apoyar la formación investigativa de estudiantes del programa de Maestría en Toxicología.

CAPÍTULO 1

CONTAMINACIÓN POR MATERIAL PARTICULADO, HIDROCARBUROS AROMÁTICOS POLICÍCLICOS Y MONÓXIDO DE CARBONO

La calidad del aire y el cambio climático son dos fenómenos que están estrechamente relacionados. Se entiende este último como las variaciones en el estado del clima de manera persistente por un largo periodo de tiempo. Se puede atribuir a procesos naturales o a transformaciones antropogénicas en la composición de la atmósfera. La calidad del aire puede verse deteriorada por fenómenos derivados del cambio climático relacionados con las variables meteorológicas como la humedad, la velocidad y dirección del viento o la temperatura, que influyen en la contaminación del aire, en la transformación química de los tóxicos emitidos a la atmósfera y en la dilución, dispersión, transporte y deposición de los contaminantes, lo que produce un incremento de la concentración y distribución de los contaminantes en la estratósfera y causa impactos adversos en la salud humana y en los ecosistemas (1).

La contaminación del aire es una forma de degradación del ambiente que se ha generalizado en todo el mundo y que tiene graves consecuencias en el medio ambiente y en la salud de la población en la mayoría de países. La contaminación atmosférica por partículas constituye un problema más serio en países en desarrollo que en los países desarrollados, dados los procesos de rápida industrialización y cambio del uso del suelo que se viven en estos primeros (2,3), llevando a que en la actualidad, en América Latina, sea de gran relevancia la contaminación atmosférica, especialmente en áreas urbanas con gran crecimiento económico y poblacional.

En las ciudades con índices elevados de contaminación atmosférica, la exposición a las sustancias presentes en el aire tienen consecuencias en la salud pública. Esto genera un aumento en la prevalencia e incidencia de enfermedades respiratorias, que pueden llevar a problemas que deterioran el bienestar de la comunidad. A este tipo de contaminación se le reconoce por ser una causa importante de morbimortalidad (4-6). Según la Organización Mundial de la Salud (OMS), una de cada 8 muertes en el mundo se le atribuyen a la exposición a la contaminación atmosférica, superando reportes previos donde se observaban proporciones de mortalidad entre el 1-4 % (7,8). En América Latina, cerca de 200 000 personas mueren tempranamente cada año por la exposición a niveles altos de material particulado en el aire (4).

La calidad del aire se estudia en general, en relación con cinco contaminantes criterio: ozono (O3), dióxido de carbono (CO2), dióxido de nitrógeno (NO2), dióxido de azufre (SO2) y material particulado (PM) (1). Sin olvidar que el monóxido de carbono (CO), los compuestos orgánicos volátiles (VOC, por su sigla en inglés) y los hidrocarburos policíclicos aromáticos (hap) también se encuentran presentes en las atmósferas contaminadas.

Los contaminantes del aire se derivan principalmente del uso de combustibles fósiles. Estos se clasifican según su fuente, composición química, tamaño y modo de liberación en los ambientes interiores y exteriores. Respecto a su origen, los contaminantes del aire pueden dividirse en dos grupos: contaminantes primarios y contaminantes secundarios. Los primarios son aquellos en donde una fuente los emite directamente en el ambiente y los secundarios son formados en el ambiente a través de reacciones químicas y fotoquímicas. Estos últimos involucran para su proceso de formación la radiación solar, los contaminantes primarios y algunos componentes naturales de la atmósfera, especialmente el oxígeno y el agua (9,10).

Entre los contaminantes primarios están el pm, el SO2, los óxidos de nitrógeno (NOx) y el CO. Las fuentes que originan estos compuestos conforman las fuentes primarias del inventario de emisiones y pueden ser naturales o antropogénicas (4,6). Un ejemplo de fuente natural contaminante del aire es la zona denominada el círculo del fuego, donde abundan volcanes activos que durante su erupción emiten dióxido de carbono y azufre a la atmósfera (9,10). Una fuente antropogénica es la tala y quema de bosques, que genera PM y CO. Entre los contaminantes secundarios se encuentran el ozono y los aerosoles ácidos, los cuales son comunes en zonas urbanas (9,10).

CONTAMINACIÓN AMBIENTAL POR MATERIAL PARTICULADO

El PM aéreo es una mezcla compleja de sustancias orgánicas e inorgánicas en forma de partículas sólidas y líquidas suspendidas de manera individual en la mezcla de gases de la atmósfera. Desde el punto de vista tóxico, su complejidad radica en la diversidad, la composición, el tamaño, la concentración y el origen de las partículas. Para clasificarlas se emplean sus propiedades aerodinámicas, las cuales dirigen el transporte y la remoción de las partículas del aire. Se relacionan con la deposición y eliminación dentro del sistema respiratorio y, además, con la composición química y el origen. Según el tamaño, las partículas se distribuyen en tres: las más gruesas tienen un diámetro entre 2 y 100 micras (μm), las medianas tienen un tamaño entre 0.1 y 2 μm, denominadas modo de acumulación, y las más pequeñas tienen un tamaño entre 0.03 y 0.1 μm, conocidas como modo de nucleación (10,11). Otra clasificación se basa en el tamaño de las partículas según su comportamiento en el árbol respiratorio: existen las partículas con un tamaño menor a 10 μm (PM10), también conocida como fracción respirable, las partículas de tamaño 2.5 μm (PM2.5) o fracción alveolar, las de tamaño menor a 0.1 μm, denominadas partículas ultrafinas, y las que tienen un tamaño menor a 0.05 μm, conocidas como nanopartículas (11). La mayor parte de las partículas tiene una corta existencia, debido a que se precipitan rápidamente por gravedad o se impactan en superficies por la acción del viento. Así, en la práctica, en la atmósfera hay pocas partículas que exceden 20 μm en diámetro, excepto en áreas muy cercanas a las fuentes de emisión (12,13).

Los inventarios de emisiones ofrecen un estimado relativo de las principales fuentes de emisión en una determinada localidad. Para América Latina, las fuentes móviles son responsables de la mayor parte de la contaminación del aire en las áreas urbanas, llegando a ser del 60 % en algunos países. Se ha demostrado que en esta región la flota de vehículos está compuesta en su mayoría por vehículos y buses que utilizan tecnología antigua y diésel como combustible, constituyendo a uno de los factores más importantes en la mala calidad del aire exterior (4,9). En Latinoamérica, varias ciudades tienen más de 5 millones de habitantes; estas cifras reflejan que hay una gran población expuesta a partículas y otros contaminantes del aire (4). Uno de estos grandes centros urbanos es Bogotá, en donde, según las cifras disponibles en la Secretaría Distrital de Movilidad, en el año 2016 circularon cerca de 2.1 millones de vehículos particulares, lo que genera la producción de un gran volumen de contaminantes atmosféricos primarios y secundarios y a la generación específica de un contaminante en grandes proporciones: el mp. Este compuesto deteriora la calidad del aire, lo que trae consecuencias a la salud pública (12,14). En relación con esto, Bogotá está ubicada en el puesto 37 entre 110 ciudades, dados sus altos niveles promedio anuales de contaminación por mp de 10 μm (PM10) y está más contaminada que ciudades como São Pablo, Río de Janeiro, Barcelona o los Ángeles (12,13). El PM inhalado que contiene compuestos cancerígenos contribuye en la incidencia del cáncer de pulmón por la presencia de derivados de hidrocarburos policíclicos aromáticos dentro de sus componentes (15).

Según el informe anual de calidad del aire de Bogotá para el 2015, realizado a partir de la información de la Red de Monitoreo de Calidad del Aire de Bogotá (rmcab) de la Secretaría Distrital de Ambiente (sda), el PM10, las partículas suspendidas totales (pst) y el ozono (O3) superan los límites máximos permisibles establecidos por la legislación nacional en la resolución 610 del 24 de marzo de 2010 (16). Se ha establecido que el PM10, conocido como fracción respirable, que se deposita a nivel de las vías respiratorias altas, puede causar irritación de las vías respiratorias, inflamación alveolar y alergias respiratorias, especialmente en niños. Además, las partículas finas PM2,5,, conocidas como fracción alveolar, pueden acumularse en el parénquima pulmonar e inducir a enfermedades respiratorias y están relacionadas con enfermedades cardiovasculares en otras poblaciones susceptibles. La exposición aguda a PM10 y PM2.5 incrementa la tasa de muertes de origen cardiovascular e induce a la inflamación y estrés oxidativo (13,17-20). Además, dada su composición química, contiene materiales como los hidrocarburos aromáticos policíclicos (hap) y compuestos nitrogenados, los cuales, según la Agencia Internacional de Investigación en Cáncer (IARC, por su sigla en inglés), son clasificados como compuestos cancerígenos comprobados en humanos (Grupo 1), por sus efectos mutagénicos sobre células y tejidos (13,15,17,23).

Exposición ocupacional al material particulado

Diversos estudios epidemiológicos han reportado la asociación entre la exposición laboral al mp y los efectos negativos en la salud de personas que realizan actividades en el ambiente exterior, tal como policías reguladores de tráfico, trabajadores postales, repartidores de periódicos, conductores de transporte público, vendedores ambulantes y mecánicos, entre otros. En dichos grupos de exposición, los policías reguladores de tráfico tienen un alto riesgo de desarrollo de enfermedad respiratoria y cardiovascular. De igual manera, en ellos hay una mayor prevalencia de biomarcadores moleculares tanto de exposición como de efectos secundarios a la contaminación atmosfér...