El material particulado (PM, por sus siglas en inglés) en aire ambiente es una mezcla de partículas de diferentes tamaños y composición química. Las partículas ultrafinas (UFP) son aquellas partículas más pequeñas que por definición tienen un diámetro por debajo de los 0,1 µm (es decir, inferior a los 100 nanómetros). Contrariamente a aquellas partículas definidas por diámetros mayores, como las PM2.5 y las PM10 (partículas con un diámetro inferior a 2,5 y 10 µm, respectivamente; Figura 1), las UFP no están reguladas y, por lo tanto, no existe un umbral que las administraciones deban cumplir. No obstante, hay varios estudios que sugieren que las UFP podrían afectar a la salud en un mayor grado que las PM2.5 y las PM10. Aprendamos un poquito más sobre las partículas ultrafinas.

 

Figura 1. La imagen muestra el tamaño relativo entre un cabello humano, un grano fino de arena de playa, PM10, PM2.5 y las partículas ultrafinas (UFP, PM0.1). Fuente: imagen de la EPA modificada per Bud Hixson, disponible en http://badwaterjournal.com/Bad_Water_Journal/Trans_emmissions.html.

 

¿Cuáles son las unidades de medida de las partículas ultrafinas?

PM2.5 y PM10 normalmente se miden en concentración en masa (es decir, en µg/m3 de aire). No obstante, las UPF contribuyen muy poco a la masa, pero su contribución al número de partículas es muy grande. Por lo tanto normalmente se miden en concentración en número (número de partículas/cm3 de aire). Para ilustrar estas diferencias, imaginad que tenemos una misma cantidad de masa en un mismo volumen de aire (Figura 2). En el panel de la derecha de la Figura 2 hay una única partícula con un diámetro de 2,5 µm. En el de la izquierda, si dividimos la partícula de 2,5 µm en partículas de una mida constante de 100 nm de diámetro y mantenemos la masa (y el volumen, asumiendo que tienen la misma composición) obtendremos un número elevadísimo de partículas. De hecho, esta imagen no está hecha a escala, ya que en realidad obtendríamos más de 15.000 partículas de 100 nm de diámetro para igualar el volumen de una única partícula de 2,5 µ.m.

Figura 2. Estos dos paneles son una representación de la cantidad de partículas que observaríamos si mantuviéramos constante la masa (asumiendo misma composición química). El panel de la izquierda representa partículas de 0,1 µm y el de la derecha representa una partícula de 2,5 µm. El dibujo no está a escala en cuanto al número de partículas en el panel izquierdo, ya que este debería mostrar un mayor número de partículas (más de 15.000). Fuente: elaboración propia.

 

Más dificultades a la hora de interpretar las concentraciones de UFP surgen porque, contrariamente a lo que pasa con la masa, el número de partículas no se conserva (Figura 3). Por tanto, el número de partículas evoluciona rápidamente, aumentando con las nuevas emisiones de material particulado y con la nueva formación de partículas a partir de contaminantes gaseosos preexistentes (este proceso se llama nucleación; Kulmala, 2003). La concentración en número disminuirá cuando tengan lugar procesos de coagulación entre partículas (éstas se agregan las unas a las otras, disminuyendo el número total de partículas). La dimensión de las partículas también está en evolución constante, ya que el tamaño se encuentra afectado tanto por la coagulación como por la condensación (por ejemplo, de vapores orgánicos en la superficie de las partículas).

Figura 3. Algunos procesos que afectan a la concentración en número y al tamaño de las partículas. Fuente: elaboración propia.

 

¿Por qué se sospecha que las UFP son más peligrosas?

Las partículas ultrafinas tienen diferente propiedades fisicoquímicas debido a su tamaño y a las fuentes que las emiten. El tamaño es un determinante de la profundidad a la que una partícula puede llegar dentro del cuerpo humano. La nariz y los bronquiolos no pueden filtrar de forma eficaz las UFP. La Figura 4 muestra que las UFP pueden llegar a los alveolos del pulmón y, de hecho, ser transferidas al sistema circulatorio (Oberdörster et al., 2004). Una vez en el sistema circulatorio, pueden hacer diana en diferentes órganos del cuerpo, incluso en el cerebro.

Figura 4. La imagen muestra la profundidad a la que las partículas pueden llegar dentro del cuerpo humano según su tamaño. Fuente: Guarieiro and Guarieiro (2013).

 

Además, las UFP tienen muy poca masa, pero mucha superficie por volumen. También una reactividad muy alta. Se ha observado que la deposición en los tejidos para las UFP es mucho más alta que para las partículas más grandes (la eficacia de deposición es del 50% para partículas de 20 nm, mientras que para partículas en el rango 0,1 – 2,5 µm baja al 10-20%; Oberdörster et al. 2005). Todas estas características pueden indicar una mayor toxicidad de las UFP (Kelly and Fussell, 2012).

Las UFP tienen una Fuente principalmente antropogénica, lo que define también su composición química. En áreas urbanas, las emisiones de los tubos de escape de los vehículos han sido identificadas como una de las fuentes que más contribuye a las concentraciones de UFP, y en particular los vehículos diésel. Las contribuciones de los distintos tipos de vehículos a motor está cambiando rápidamente, debido, en parte, a las regulaciones para reducir las emisiones de particulados de los vehículos diésel y de otros vehículos (HEI Panel on Ultrafine Particles, 2013).

 

¿Por qué no hay ninguna regulación de las UFP?

Los instrumentos para la medida de concentraciones en número de las UFP se desarrollaron mucho más tarde que los instrumentos para medir las concentraciones en masa de las partículas. En las últimas décadas, ha habido un aumento del número de estudios que se centran en las UFP, tanto para estudiar sus concentraciones y dinámicas en el aire ambiente, como para, más recientemente, estudiar los efectos en la salud de la exposición a las UFP.

Dado que la concentración en número de las UFP se reduce rápidamente a medida que aumenta la distancia de la fuente (como las carreteras, Zhu et al. 2002), su distribución espacial es muy variable y puede ser muy diferente de un punto a otro de una misma ciudad. Además, como no están reguladas, las UFP no se miden de forma rutinaria en la mayoría de las estaciones de monitoreo. Por lo tanto es complicado evaluar la exposición de la población que vive en las ciudades para llevar a cabo estudios epidemiológicos que valoren los impactos en la salud de las UFP.  

Aun así, los estudios que han evaluado ese impacto en la salud, han mostrado alguna evidencia de los efectos de las UFP, aunque ésta no es aun suficientemente fuerte como para concluir que la exposición a corto plazo a las UFP tengan un efecto diferente al de las partículas de mayor diámetro. Se requieren más estudios en este campo para desentrañar los efectos de las partículas más pequeñas que respiramos.

Cuando se disponga de más información sobre los efectos en la salud que puedan tener las partículas ultrafinas, las autoridades correspondientes podrán tomar una decisión sobre la necesidad (o no) de establecer un límite legal para esta partículas y determinar cual debe ser este valor límite.

 

Referencias

Guarieiro, L.L.N., Guarieiro, A.L.N., 2013. Vehicle Emissions : What Will Change with Use of Biofuel ? InTech. doi:10.5772/52513

HEI Panel on Ultrafine Particles, 2013. Understanding the Health Effects of Ambient Ultrafine Particles, HEI Perspectives 3. Boston, MA.

Kelly, F.J., Fussell, J.C., 2012. Size, source and chemical composition as determinants of toxicity attributable to ambient particulate matter. Atmos. Environ. 60, 504–526. doi:10.1016/j.atmosenv.2012.06.039

Kulmala, M., 2003. How particles nucleate and grow. Science (80-. ). 302, 1000–1001.

Oberdörster, G., Oberdörster, E., Oberdörster, J., 2005. Nanotoxicology: An emerging discipline evolving from studies of ultrafine particles. Environ. Health Perspect. 113, 823–839. doi:10.1289/ehp.7339

Oberdörster, G., Sharp, Z., Atudorei, V., Elder,  a, Gelein, R., Kreyling, W., Cox, C., 2004. Translocation of inhaled ultrafine particles to the brain. Inhal. Toxicol. 16, 437–45. doi:10.1080/08958370490439597

Zhu, Y., Hinds, W.C., Kim, S., Shen, S., Sioutas, C., 2002. Study of ultrafine particles near a major highway with heavy-duty diesel traffic. Atmos. Environ. 36, 4323–4335. doi:10.1016/S1352-2310(02)00354-0

 

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Ioar Rivas (la autora) está trabajando en el proyecto Health1UP2 cuyo objetivo es evaluar los efectos de diferentes fuentes de partículas ultrafinas en la mortalidad y las admisiones hospitalarias. Este proyecto está financiado por el Programa de Investigación e Innovación H2020 de la Unión Europea bajo el contrato Marie Skłodowska-Curie No 747882.

Published by Ioar Rivas Lara

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