El material particulat (PM, per les seves sigles en anglès) en aire ambient es una barreja de partícules de diferent mida i composició química. Les partícules ultrafines (UFP) són aquelles partícules més petites que per definició tenen un diàmetre per sota del 0,1 µm (això és, inferior als 100 nanòmetres). Contràriament a aquelles partícules definides per diàmetres més grans, com les PM2.5 i les PM10 (partícules amb un diàmetre inferior a 2,5 i 10 µm, respectivament; Figura 1), les UFP no estan regulades i, per tant, no existeix un llindar límit que les administracions hagin de complir. No obstant, varis estudis suggereixen que les UFP podrien afectar a la salut en un major grau que les PM2.5 i les PM10. Aprenguem una mica més sobre les partícules ultrafines.

Figura 1. La imatge mostra la mida relativa entre un cabell humà, un gra fi de sorra de la platja, PM10, PM2.5 i les partícules ultrafines (UFP, PM0.1). Font: imatge de la EPA modificada per Bud Hixson, disponible a http://badwaterjournal.com/Bad_Water_Journal/Trans_emmissions.html.

 

Quines són les unitats de mesura per les partícules ultrafines?

PM2.5 i PM10 normalment es mesuren en concentració en massa (és a dir, en µg/m3 d’aire). No obstant, les UFP contribueixen molt poc a la massa, però la seva contribució al número de partícules és molt gran. Per tant normalment es mesuren en concentració en número (número de partícules/cm3 d’aire). Per il·lustrar aquestes diferències, imagineu que tenim una mateixa quantitat de massa en el mateix volum d’aire (Figura 2). Al panell de la dreta de la Figura 2 hi ha una única partícula amb un diàmetre de 2,5 µm. Al de l’esquerra, si dividim la partícula de 2,5 µm en partícules de una mida constant de 100 nm de diàmetre (0,1 µm) i mantenim la massa (i el volum de la partícula si assumim que tenen la mateixa composició) obtindrem un número elevadíssim de partícules. De fet, aquesta imatge no està feta a escala, si assumim la mateixa composició, en realitat obtindríem més de 15.000 partícules de mida de 0,1 µm de diàmetre per igualar el volum d’una única partícula de 2,5 µm.

Figura 2. Aquests dos panels són una representació de quantes partícules s’observarien si mantinguéssim constant la massa (assumint la mateixa composició química). El panel de l’esquerra representa partícules de 0,1 µm i el panel de la dreta representa una partícula de 2,5 µm. El dibuix no està a escala pel que fa al número de partícules del panell esquerra, aquest hauria de mostrar un major número de partícules (més de 15.000). Font: elaboració pròpia.

 

Més dificultat alhora d’interpretar les concentracions de UFP sorgeixen perquè, contràriament al que passa amb la massa, el número de partícules no es conserva (Figura 3). Per tant, el número de partícules evoluciona ràpidament, augmentant amb les noves emissions de partícules i amb la nova formació de partícules a partir de contaminants gasosos preexistents (aquest procés s’anomena nucleació; Kulmala, 2003). La concentració en número disminuirà quan tinguin lloc processos de coagulació entre partícules (aquestes s’agregen les unes a les altres, per tant disminueix  el número total de partícules). La dimensió de les partícules també està en evolució constant, ja que la mida es troba afectada tant per la coagulació com per la condensació (per exemple, de vapors orgànics a la superfície de les partícules).

 

Figura 3. Alguns processos que afecten la concentració en número de les partícules i la seva mida. Font: elaboració pròpia.

 

 

Perquè es sospita que les UFP són més perilloses?

Les partícules ultrafines tenen diferents propietats fisicoquímiques degut a la seva mida i a les fonts que les emeten. La mida es un determinant de la profunditat a la que una partícula pot arribar dins del cos humà. El nas i els bronquíols no poden filtrar de forma eficaç les UFP. La Figura 4 mostra que les UFP poden arribar als alvèols dels pulmons i, de fet, ser transferides al sistema circulatori (Oberdörster et al., 2004). Una vegada al sistema circulatori, poden fer diana a diferents òrgans del cos, incloent-hi el cervell.

Figura 4. Imatge que mostra la profunditat a la que les partícules poden arribar dins del cos humà segons la seva mida. Font: Guarieiro and Guarieiro (2013)

 

A més, les UFP tenen molt poca massa, però molta superfície per volum. També una reactivitat molt alta. S’ha observat que la deposició en teixits per a les UFP és molt més alta que per les partícules més grans (l’eficàcia de deposició és del 50% per a partícules de 20nm, mentre que per partícules en el rang 0,1 – 2,5 µm baixa al 10-20%; Oberdörster et al. 2005). Totes aquestes característiques poden indicar una major toxicitat de les UFP (Kelly and Fussell, 2012).

Les UFP tenen unes fonts principalment antropogèniques, el qual defineix la seva composició química. En àrees urbanes, les emissions del tub d’escapament dels vehicles han sigut identificades com una de les fonts que més contribueix a les concentracions de UFP, i en particular els vehicles dièsel. Les contribucions del diferents tipus de vehicles a motor  està canviant ràpidament, degut, en part, a les regulacions per reduir les emissions particulades dels vehicles dièsel i d’altres vehicles (HEI Panel on Ultrafine Particles, 2013).

 

Perquè no hi ha cap regulació per les UFP?

Els instruments per a la mesura de concentracions en número de UFP es van desenvolupar molt més tard que els instruments per mesurar les concentracions en massa de les partícules. En les últimes dècades, hi ha hagut un augment del número de estudis que es centren en les UFP, tant per estudiar les seves concentracions i dinàmiques a l’aire ambient, com per, més recentment, estudiar els efectes a la salut de la exposició a les UFP.

Donat que la concentració en número de les UFP es redueix ràpidament a mesura que augmenta la distància a la font (com les carreteres, Zhu et al. 2002), la seva distribució espacial és molt variable i pot ser molt diferent de un punt a un altre dins d’una mateixa ciutat. A més, com que no estan regulades, les UFP no és mesuren de forma rutinària a la majoria d’estacions de monitoreig. Per tant, és complicat avaluar la exposició de la població que viu a les ciutats per dur a terme estudis epidemiològics que valorin els impactes en la salut de les UFP.

Tot i així, els estudis que han avaluat l’impacte en la salut, han mostrat alguna evidència dels efectes de les UFP, tot i que no és encara suficientment forta com per concloure que les exposicions a curt termini a les UFP tinguin efectes diferents a les partícules de major diàmetre. Es requereixen més estudis en aquest camp per desentranyar l’efecte de les partícules més petites que respirem.

Quan hi hagi més informació sobre els efectes a la salut que poden tenir les partícules ultrafines, les autoritats corresponents podran prendre una decisió sobre la necessitat (o no) d’establir un límit legal per aquestes partícules i determinar quin hauria de ser aquest valor límit.

 

Referències

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

 

 

Published by Ioar Rivas Lara

Deixa un comentari