¿Respirar profundo? Investiguemos la contaminación del aire en lugares cerrados Understand article

Traducido por Kethrin Lases-Johnson Nuevas investigaciones están descubriendo cómo las emisiones de actividades cotidianas en el hogar contaminan el aire que respiramos en casa. 

Hoy en día, en muchos pueblos y ciudades alrededor del mundo, la calidad del aire se monitorea de forma continua y existen leyes para mantener la contaminación a niveles aceptables. En algunas ciudades grandes existen medidas, como la prohibición de autos en zonas centrales, que ayudan a reducir la exposición del público a contaminantes dañinos. Desde luego que esto es un gran progreso, pero cuando se considera que las personas en países desarrollados pasan alrededor de 90% del tiempo en lugares cerrados, quizá sea sorprendente que nuestro conocimiento sobre la calidad del aire en lugares cerrados esté muy atrasado comparado con el de la calidad del aire exterior.
Sin embargo, en los últimos años, los científicos han empezado a investigar con más detalle la calidad del aire en lugares cerrados y la química que causa la contaminación del aire interior. 

Fuentes de contaminantes en lugares cerrados

Wood-burning stoves emit a mixture of potentially harmful gases.
Las estufas de leña emiten una mezcla de gases que pueden ser dañinos.
SpeedKingz/Shutterstock.com
 

La mayoría de los contaminantes del aire interior se originan a partir de cosas que usamos y que hacemos adentro. Esto quiere decir que en general, la composición del aire interior es muy diferente a la del aire exterior. Las fuentes de contaminación del aire interior pueden ser estufas de gas y de leña, que emiten una mezcla de gases potencialmente dañinos, entre ellos dióxido de nitrógeno (NO2) y monóxido de carbono (CO). Las velas también pueden causar problemas. Quizá lo más sorprendente es que el prender una vela por tan sólo una hora, puede producir suficiente NO2 como para incrementar su concentración en el lugar cerrado cerca del límite (promedio por hora) establecido por la Organización Mundial de la Salud (OMS), que es de 200 microgramos por metro cúbico (µg/m3)w1 (Uhde & Shulz, 2015). Estas fuentes de combustión también liberan partículas diminutas que se pueden inhalar, lo que se conoce como contaminación por partículas (CP). A concentraciones suficientemente altas el NO2 y la CP pueden causar problemas respiratorios y cardiovasculares, mientras que la exposición a concentraciones altas de CO puede ser mortal. 

Algunas otras sustancias que contribuyen a la contaminación en lugares cerrados son materiales de uso doméstico como pintura, suelos de vinilo y muebles blandos, así como también productos de cuidado personal, de limpieza y ambientadores. Estas sustancias liberan en el aire compuestos orgánicos volátiles (COVs), los cuales pueden ser peligrosos. Uno de los COVs más comunes es el formaldehído (metanal, CH2O), un gas incoloro pero de olor penetrante que irrita las vías respiratorias y es cancerígeno.   

Sobre la química del aire

Uno de los primeros estudios a profundidad sobre la química del aire interior empezó en junio del 2018 cuando 65 científicos se instalaron en una casa-laboratorio de tres dormitorios en Texas, EE.UU., para el proyecto llamado ‘HOMEChem’w2 (Farmer et al., 2019). Estos científicos trajeron consigo equipamiento valorado en 4.5$ millones de dólares y pasaron un mes cocinando, limpiando y haciendo otras tareas cotidianas mientras sus instrumentos analíticos medían la mezcla de químicos emitidos en el interior de la casa. El proyecto culminó con una cena típica de Acción de Gracias con un pavo rostizado y demás complementos, preparada por los investigadores. Mientras cocinaban esta cena, los niveles de concentración de NO2 llegaron hasta aproximadamente 200 µg/m3 a causa de las emisiones de la estufa de gas.

Pero cocinar comidas mucho más simples resultó ser una mayor amenaza: freír un platillo produce la concentración más alta de PM10 (partículas que miden menos de 10 µm de diámetro), aproximadamente 350 µg/m3 de partículas liberadas por el aceite de cocina y la comida. Para poner esto en perspectiva, el límite establecido por la OMS (promedio en 24 horas) para PM10 es de 50 µg/m3. Freír huevos, salchichas y tomates (además de tostar un pan para el desayuno) produce la concentración más alta de partículas finas (aquellas que miden menos de 2.5 µm en diámetro, conocidas como PM2.5 ), aproximadamente 200 µg/m3  (Farmer et al., 2019). El límite establecido por la OMS es de 25 µg/m3. Además, estas partículas pequeñas pueden ser aún más dañinas a nuestra salud que las PM10, porque se pueden adentrar profundamente en el sistema respiratorio.

Stir-fry experiments resulted in a spike in the concentration of particulate matter inside the HOMEChem house.
Los resultados de los experimentos con comidas fritas demostraron que la concentración de partículas contaminantes aumentó dentro de la casa HOMEChem.
Callie Richmond/Callie Richmond Galleries

Reacciones en el aire

Una vez que las moléculas se liberan en el aire, éstas no permanecen en su forma original por mucho tiempo. Lo que hacen es reaccionar con otros químicos y formar productos nuevos. Las tasas de reacción son diferentes en lugares cerrados que en lugares abiertos. Por ejemplo, las reacciones causadas por la luz ocurren más lentamente en lugares cerrados. Esto se debe a que el vidrio filtra casi toda la luz ultravioleta, que es la que se encarga de partir moléculas que se encuentran en el exterior. Las luces interiores también producen luz ultravioleta pero a niveles bajos. Sin embargo, estas reacciones pueden ocurrir. Por ejemplo, normalmente hay suficiente luz adentro para que el formaldehído reaccione con el oxígeno y se separe para formar dos radicales de hidroperóxido (HO2) y una molécula de CO. Los radicales de HO2 pueden formar después otros oxidantes que reaccionan con los COVs interiores y antes de darte cuenta, ya hay cientos de reacciones diferentes que forman una gran variedad de compuestos, de los cuales algunos son nocivos para la salud. 

Uno de los mayores propulsores de reacciones en lugares cerrados es la cantidad de superficie de área disponible. Las superficies tienen un papel más importante en la química del aire interior que en la química del aire exterior porque los radios entre superficie de área y volumen son mucho mayores en lugares abiertos.  Esto se debe a que las fibras de superficies afelpadas, como moquetas y muebles blandos, incrementan la superficie de área más allá de la huella nominal que un objeto de este tipo ocupa en una habitación. Como resultado, los contaminantes tienen más oportunidades para asentarse sobre las superficies y reaccionar con otros químicos depositados allí  (Weschler & Carslaw, 2018).

Scientists of the HOMEChem project carried out everyday activities in this three-bedroom test house in Texas, USA, to measure indoor air pollution.
Los científicos del proyecto HOMEChem llevaron a cabo actividades cotidianas en esta casa-laboratorio de tres dormitorios en Texas, EE. UU., para medir los niveles de contaminación en el aire interior.
Callie Richmond/Callie
Richmond Galleries
 

El humo del tabaco y el vapor del cigarrillo electrónico también son preocupantes. La nicotina y otros químicos que se exhalan con el humo o el vapor se quedan en el aire y se pegan a superficies como muebles o telas. Este residuo que se conoce como humo de tercera manow3, puede reaccionar más adelante con contaminantes interiores como el ácido nitroso (HNO2) y formar productos nuevos que casi siempre son nocivos, como las nitrosaminas que son cancerígenas. El humo de tercera mano es un área de investigación muy activa actualmente debido a que la exposición a este podría tener efectos adversos sobre la salud.

Quizá la superficie más interesante que los científicos están explorando sea el cuerpo humano. Cuando el ozono en el aire entra en contacto con los aceites y los ácidos grasos de nuestra piel, puede reaccionar y producir un rango de contaminantes secundarios. Durante nuestra vida cotidiana en lugares cerrados no hay ozono (O3) en el aire, pero se liberan otros químicos. Por ejemplo, si usas blanqueador para limpiar tu casa, al mezclarlo con el agua se libera al medio ambiente cloro en forma de gas (Cl2),  ácido hipocloroso (HOCl) y otros compuestos del cloruro. Los aceites de nuestra piel contienen compuestos insaturados con enlaces dobles carbono-carbono, como el escualeno (C30H50). El HOCl reacciona con los dobles enlaces para formar compuestos clorinados, lo que podría explicar por qué nuestra piel se irrita aún cuando no entramos en contacto directo con el blanqueador.

Cómo limpiar el aire de contaminantes

Gracias a estos estudios científicos nuevos, nuestro conocimiento sobre la contaminación del aire en lugares cerrados, que antes era borroso, se ha empezado a aclarar.

Es evidente que pasar mucho tiempo en lugares cerrados significa que estamos expuestos a una combinación de químicos y contaminantes en el aire interior, sobre todo ahora que las medidas de energía eficiente hacen que nuestros hogares y edificios estén bien sellados, lo que facilita que los contaminantes se acumulen adentro. Es más importante que nunca minimizar nuestra exposición a estos contaminantes. Recuerda ventilar espacios cerrados a menudo, especialmente cuando cocinas y cuando limpias. También considera la frecuencia con la que usas ambientadores o velas aromáticas. A juzgar por los resultados del proyecto HOMEChem, es una buena idea utilizar la campana extractora cuando cocinas en la estufa, sobre todo cuando fríes alimentos para el desayuno. 

Reconocimiento

Los autores reconocen el apoyo de la Alfred P Sloan Foundationw4 con la beca número G-2018-10083 para escribir este artículo. 

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References

Web References

Resources

  • Lee acerca de los impactos sobre la salud de los diferentes contaminantes del aire en este documento informativo publicado por la OMS.
  • El canal de YouTube ‘Indoor Chem’ publica un rango de videos sobre el tema de la contaminación del aire en interiores.  

Author(s)

La Dra. Nicola Carslaw es profesora de la Universidad de York, RU. Sus investigaciones se enfocan en usar modelos químicos detallados para entender las causas de la contaminación del aire interior. Da clases de química ambiental, cambio climático y ciencia atmosférica a estudiantes universitarios.  

La Dra. Nina Notman es una escritora científica independiente especializada en química. Escribe para una gran variedad de revistas, entre ellas las publicaciones de la Real Sociedad de Química del Reino Unido llamadas Chemistry World y Education in Chemistry.


Review

A pesar de que los estudios sobre la contaminación del aire exterior han estado presentes en los medios de comunicación desde hace décadas, el estudio del aire en lugares cerrados es un tema más novedoso. Este artículo, escrito con un estilo claro y conciso, introduce a los lectores a la complejidad de este problema de la forma más simple posible y sin omitir detalles científicos.

El artículo está dirigido a profesores de secundaria y enciende el interés de los lectores en cuanto al tema de la contaminación del aire antes de adentrarse en su parte teórica en la química. La relación directa entre la contaminación del aire interior y la salud humana ofrece oportunidades para enseñanza y las referencias y recursos adicionales en la web muestran otras maneras de explorar el tema. 

Este artículo también se puede utilizar como un ejercicio de comprensión, para aprender cómo hacer evaluaciones y para discusiones sobre la seguridad de los ambientes interiores y maneras de mejorar la calidad del aire a través de nuestros hábitos y comportamientos.

Las preguntas de comprensión podrían ser: 

  • En promedio, ¿cuánto tiempo pasa la gente de países desarrollados en lugares cerrados a diario?
  • En general, ¿la composición del aire interior es similar o diferente a la del aire exterior?
  • Nombra dos químicos que se producen debido a la combustión en estufas de gas y de leña.
  • ¿Cuál es la diferencia entre PM10 y PM2.5? ¿Qué tipo de partícula puede adentrarse más en los pulmones?
  • Nombra cuatro materiales de uso doméstico que liberan COVs.
  • ¿Qué compuestos se producen cuando se separa el formaldehído a causa de la luz?
  • ¿Qué es el humo de tercera mano?
  • Enumera tres acciones que se pueden tomar para reducir la contaminación del aire en lugares cerrados.
  • La contaminación del aire interior es un problema más grande ahora que hace 50 años. ¿A qué se debe?

Giulia Realdon es profesora de ciencias naturales e investigadora en educación en Italia.




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