Javier Peinador Asensio, Mª Justina Martín Gutiérrez, Pilar Jiménez Navarro, Alberto Herranz Méndez Laboratorio de Salud Pública de Madrid
INTRODUCCIÓN
La contaminación atmosférica es un grave problema que sufre la sociedad actual causado por la emisión de contaminantes específicos que, ya sea directamente o por medio de reacciones químicas, producen impactos negativos en función de su concentración o exposición. Entre los principales efectos de la contaminación atmosférica se encuentran:
• Daños para la salud humana causados por la exposición a contaminantes atmosféricos o por la inhalación de contaminantes transportados por el aire, depositados y acumulados en la cadena alimentaria.
• Daños medioambientales (acidificación de los ecosistemas que lleva a la pérdida de flora y fauna; así como cambios en la diversidad de las especies debido a los procesos de eutrofización). Problemas de bioacumulación por metales pesados y contaminantes orgánicos persistentes.
• Daños y pérdidas en cultivos agrícolas.
• Contribución al cambio climático.
• Daños a los materiales y al patrimonio cultural debido a la suciedad y la exposición a contaminantes acidificantes y al ozono.
Es particularmente preocupante la contaminación del aire por partículas en suspensión (PM) debido a sus efectos adversos sobre la salud humana, entre ellos, problemas respiratorios y mortalidad prematura. Por esta razón, y porque los mecanismos de toxicidad PM no se conocen completamente, es urgente determinar los componentes químicos de la atmósfera y especialmente la PM procedente del tráfico en las ciudades.
Las PM en la atmósfera se originan a partir de:
• Partículas primarias que proceden directamente de las fuentes de emisión.
• Partículas secundarias que se producen como resultado de reacciones químicas a partir de gases precursores de PM (dióxido de azufre, óxidos de nitrógeno, amoníaco, etc.) y compuestos orgánicos volátiles (VOC’s).
Las PM se miden en micras. Las partículas más grandes tienen 10 micras de diámetro o menos (PM10). El grupo de partículas más preocupantes tienen 2,5 micras de diámetro o menos (PM2,5). Algunas de estas partículas son lo suficientemente pequeñas como para pasar desde el pulmón al flujo sanguíneo causando graves trastornos respiratorios.
LEGISLACIÓN
La legislación referente a la contaminación atmosférica surge con el objetivo de preservar la calidad del aire para evitar, prevenir o reducir los efectos nocivos potenciales que la presencia de ciertos contaminantes atmosféricos pueda ocasionar en la salud humana y en el medio ambiente en su conjunto. Con esta intención, la normativa establece los valores límite en las emisiones a la atmósfera de agentes contaminantes y regula unos valores de referencia para los niveles de contaminación en el aire ambiente (niveles de inmisión).
Real Decreto 102/2011, de 28 de enero, relativo a la mejora de la calidad del aire
Este Real Decreto pretende:
i) Adaptar el ordenamiento jurídico español en materia de evaluación y gestión de la calidad del aire a la Directiva Europea 2008/50/CE.
ii) Desarrollar reglamentariamente la Ley 34/2007 en los temas relativos a calidad del aire
iii) Simplificar la normativa nacional en dicha materia.
Entre los principales aspectos de este Real Decreto se encuentran:
• Definir y establecer objetivos de calidad del aire, de acuerdo con el anexo III de la Ley 34/2007, respecto a las concentraciones de dióxido de azufre, dióxido de nitrógeno y óxidos de nitrógeno, partículas, plomo, benceno, monóxido de carbono, ozono, arsénico, cadmio, níquel y benzo(a)pireno en el aire ambiente.
• Establecer métodos y criterios comunes de evaluación de las concentraciones de las sustancias reguladas en el apartado 1 de este reglamento y contempladas en la siguiente tabla.
METALES PESADOS
Los metales pesados son elementos químicos tales como el plomo, cadmio, níquel, cromo, mercurio, etc, que se encuentran de forma natural en la corteza terrestre y no se degradan ni se destruyen con el paso del tiempo. Estos elementos pueden transportarse en el aire, el agua o incluso en los alimentos, hecho que contribuye a aumentar considerablemente la toxicidad de ciertos productos alimenticios contaminados por estos metales pesados.
No todos los metales son especialmente tóxicos en concentraciones normales, algunos de ellos son necesarios para el ser humano como el hierro, cobre, cinc, cobalto o manganeso. No obstante hay una serie de metales pesados más conocidos por su tendencia a representar serios problemas de toxicidad como el plomo (Pb), el cadmio (Cd), el níquel (Ni) o, incluso, el arsénico (As) el cual no es un metal propiamente dicho, sino más bien un metaloide o semimetal (elemento con un comportamiento intermedio entre los metales y los no metales), pero que puede considerarse igualmente tóxico.
Los datos científicos muestran que el arsénico, el cadmio, el níquel y el plomo son cancerígenos y genotóxicos para el ser humano y que no hay ningún límite identificable por debajo del cual estas sustancias no constituyan un riesgo para la salud humana.
El impacto de estos metales en la salud humana y en el medio ambiente se produce como consecuencia de la contaminación del aire, del agua o de los alimentos. De aquí la importancia de realizar un exhaustivo control analítico de estos elementos. La ciudad de Madrid lleva ya muchos años realizando dichos controles en el aire ambiente, y concretamente desde 2011 tienen lugar en el Laboratorio de Salud Pública de Madrid.
HIDROCARBUROS AROMÁTICOS POLICÍCLICOS
Los Hidrocarburos Aromáticos Policíclicos (HAP) son un grupo de compuestos químicos que se forman durante la combustión incompleta de compuestos orgánicos (carbón, petróleo, gas, madera, basura y otras sustancias orgánicas). Se encuentran en el ambiente (aire, agua y suelo) y constituyen el mayor grupo de carcinogénicos ambientales.
Los HAP pasan al medio ambiente sobre todo como emisiones a la atmósfera procedentes de los volcanes, los incendios forestales, la quema de leña residencial y los escapes de automóviles y camiones. Una vez liberados a la atmósfera, pueden ser transportados largas distancias en el aire, esta es la razón por la que ciertos efectos adversos para la salud y la vida silvestre pueden tener lugar incluso en lugares alejados de la fuente de emisión.
La exposición del hombre a estos compuestos es inevitable. Este hecho se agrava como consecuencia de su elevada estabilidad química, persistencia en el medio ambiente y bioacumulación, por lo cual están incluidos en el grupo de contaminantes orgánicos persistentes (COPs).
El benzo(a)pireno (BaP) es un hidrocarburo aromático policíclico (HAP), formado principalmente por la combustión de material orgánico y de los gases procedentes de los tubos de escape de los automóviles, especialmente de los vehículos diésel. El BaP puede causar cáncer y alteraciones genéticas que afectan a la sangre, al sistema inmunológico y al sistema reproductivo. Debido a su elevada toxicidad el BaP se utiliza como un indicador de la exposición a HAP.
Según el informe de 2012 de la Agencia Europea de Medioambiente sobre la calidad del aire, la exposición de la población europea a concentraciones de BaP por encima del valor objetivo (1 ng/m3) fue importante y generalizada en Europa central y oriental. Entre el 20% y el 29% de la población urbana de la UE estuvo expuesta a concentraciones de BaP por encima del valor objetivo en el período de 2008 a 2010. El aumento de las emisiones de BaP en Europa en los últimos años es por lo tanto un motivo de preocupación, ya que está agravando la exposición de la población a concentraciones de BaP.
ANÁLISIS REALIZADOS EN EL LABORATORIO DE SALUD PÚBLICA DE MADRID (LSP)
Desde el año 2011 el LSP de Madrid viene realizando análisis metales pesados y Benzo (a)pireno (BaP) en aire ambiente procedente de la estación de muestreo situada en las Escuelas Aguirre (C/ Alcalá 62) y en la estación de Arganzuela (Calle Canarias 17) de la Red de Vigilancia de la Calidad del Aire del Ayuntamiento de Madrid.
Laboratorio de Salud Pública de Madrid
Escuelas Aguirre
1. TOMA DE MUESTRA Y PROCEDIMIENTO ANALÍTICO
Los métodos de análisis empleados en el LSP para la determinación de BaP y metales pesados en soportes de muestreo de aire ambiente son los establecidos en las Directivas Europeas (UNE-EN 15549 (2008) para el BaP y UNE-EN 14902 (2006) para Plomo, Cadmio, Arsénico y Níquel)
Se trata así mismo de ensayos acreditados en el LSP por la Entidad Nacional de Acreditación (ENAC)
1.1. BENZO(A)PIRENO (BaP)
Para el análisis de BaP la toma de muestra se lleva a cabo en filtros de fibra de cuarzo de 150 mm de diámetro. El muestreo se realiza semanalmente, dejando pasar un caudal de aproximadamente 700 m3 de aire durante 24 horas con un flujo de 30 m3/h. En total a lo largo de un mes se toman aproximadamente una media de 4-5 muestras que posteriormente se envían al LSP donde se procede a su análisis.
Una vez recibido el filtro en el laboratorio, el procedimiento analítico para la determinación de la concentración de BaP consta de las siguientes etapas:
1. Extracción. El BaP se extrae de la muestra (filtro) utilizando diclorometano como disolvente
2. Purificación. El extracto obtenido se filtra a través de un embudo con lana de vidrio.
3. Análisis. El extracto procedente de la purificación se reconstituye en el disolvente adecuado y se analiza por Cromatografía de Gases-Espectrometría de Masas.
Equipo de Cromatografía de Gases-Masas
1.2. METALES PESADOS
Para el análisis de metales pesados el muestreo se lleva a cabo indistintamente en filtros de fibra de cuarzo y en filtros de acetato de celulosa de 47 mm de diámetro, y se realiza semanalmente, dejando pasar un caudal mínimo de 55 m3 de aire durante 24 horas. En total a lo largo de un mes se toman aproximadamente una media de 4 – 5 muestras que son enviadas al LSP para su análisis.
Una vez recibido el filtro en el laboratorio, el procedimiento analítico para la determinación de la concentración de metales consta de las siguientes etapas:
1. Digestión en microondas con ácido nítrico (HNO3) y peróxido de hidrógeno (H2O2)
2. Filtración del extracto obtenido con filtros de 0,45 µm.
3. Determinación analítica. El extracto filtrado se analiza por Espectrofotometría de absorción atómica con atomización electrotérmica (ET-AAS).
2. RESULTADOS ANALÍTICOS. CONCLUSIONES
En el gráfico que se presenta a continuación se recogen los datos de la concentración de BaP observada en la estación de muestreo de las Escuelas Aguirre de Madrid entre los años 2012 y 2014, lo que corresponde a un total de 143 filtros analizados.
Se observa claramente que durante los meses de invierno (noviembre, diciembre y enero) la concentración de BaP es muy superior a la encontrada en los filtros analizados durante los meses de verano (junio, julio, agosto)
En el caso de los metales pesados, se representa la evolución de los metales (As, Cd, Ni y Pb) a lo largo de los años 2013, 2014 y 2015 en esa misma estación. Se comprueba como el metal más abundante es el plomo, seguido del níquel, el arsénico y el cadmio.
Se aprecia, como norma general, que en los meses de invierno las concentraciones de metales pesados aumentan, a excepción del níquel que, como puede observarse en el siguiente gráfico, se incrementa en los meses de primavera y otoño.
Todos los análisis realizados hasta el momento en el Laboratorio de Salud Pública de Madrid indican que las concentraciones halladas, tanto de BaP como de metales pesados, en las muestras analizadas se encuentran dentro de los límites permitidos por la legislación.
BIBLIOGRAFÍA
1. La calidad del aire en Europa. Informe 2012. Agencia Europea de Medio Ambiente.
2. Real Decreto 102/2011, de 28 de enero, relativo a la mejora de la calidad del aire.
3. Página web del Ministerio de Agricultura, alimentación y Medio ambiente www.magrama.es
4. DIRECTIVA 2004/107/CE DEL PARLAMENTO EUROPEO Y DEL CONSEJO de 15 de diciembre de 2004 relativa al arsénico, el cadmio, el mercurio, el níquel y los hidrocarburos aromáticos policíclicos en el aire ambiente.
5. Directiva 2008/50/CE relativa a la Calidad del Aire Ambiente y a una Atmósfera más limpia en Europa.
6. Marilena Kampa, Elias Castanas; Human health effects of air pollution; Environmental Pollution 151 (2008) 362 – 367