Aerosol para niños

Contaminación por aerosol en India septentrional y Bangladesh.

Un aerosol es un conjunto de partículas muy pequeñas, ya sean sólidas o líquidas, que flotan en el aire u otro gas. Estas partículas están presentes tanto en el aire que respiramos dentro de nuestras casas como en el exterior. Dependiendo de su tipo y cantidad, los aerosoles pueden ser muy importantes para el medio ambiente. A veces, pueden afectar negativamente la salud de las personas y de otros seres vivos.

Las partículas de aerosol son tan diminutas que se comportan como una especie de "niebla" o "humo". Su tamaño es muy variado, desde unas pocas moléculas unidas hasta gotas o trozos de polvo que son lo suficientemente grandes como para caer al suelo en pocas horas.

¿De dónde vienen los aerosoles y de qué están hechos?

Los aerosoles en el aire pueden tener dos orígenes principales:

• Naturales: Producidos por la naturaleza.
• Antropogénicos: Producidos por las actividades humanas.

Algunas de estas partículas se liberan directamente al aire (se llaman emisiones primarias). Otras se forman en el aire a partir de reacciones químicas entre gases y otras sustancias (se llaman emisiones secundarias).

Para medir los aerosoles, a menudo se usan términos como PM₁₀ y PM_2,5.

• PM₁₀ se refiere a partículas con un diámetro de hasta 10 micrómetros (µm).
• PM_2,5 se refiere a partículas aún más pequeñas, con un diámetro de hasta 2,5 µm.

Cuanto más pequeñas son las partículas, más profundo pueden llegar a nuestros pulmones y más tiempo permanecen en el aire.

Fuentes naturales de aerosoles

Las principales fuentes naturales de aerosoles son:

• Volcanes: Liberan cenizas volcánicas.
• Tormentas de polvo: El viento levanta polvo de desiertos o suelos secos.
• Vegetación y microorganismos: Emiten sustancias químicas que pueden formar aerosoles, como el polen.
• Incendios naturales: Como los incendios forestales.
• Aerosol marino: Se forma cuando el viento y las olas rompen el agua del océano, liberando pequeñas gotas al aire.

Fuentes de aerosoles por actividad humana

La mayor parte de los aerosoles producidos por los humanos provienen de:

• Quema de combustibles: En fábricas, vehículos y centrales eléctricas para generar energía.
• Industria: Como la fundición de metales, la producción de cemento, cerámica y ladrillos.
• Construcción y minería: El polvo que se genera en obras, canteras y minas.

Los aerosoles pueden contener sulfatos, nitratos y compuestos orgánicos. Se calcula que cada año se liberan al aire unos 3000 millones de toneladas de aerosoles, siendo el mar y los océanos los que más contribuyen.

La composición química de los aerosoles es importante porque afecta cómo el aire interactúa con la luz del sol. Algunas partículas dispersan la luz, lo que puede reducir la visibilidad y enfriar el aire.

Aerosol marino

El aerosol marino se forma principalmente por el viento. Cuando las olas rompen en el mar o contra las rocas, se forman burbujas. Al estallar estas burbujas, liberan muchísimas gotitas diminutas al aire. Este aerosol es una de las fuentes más grandes de partículas en la atmósfera. Su composición es similar a la del agua de mar, con sal (cloruro de sodio), magnesio, calcio, potasio y sulfatos. Estos aerosoles no absorben la luz solar, pero pueden causar niebla y bruma. Se encuentran más concentrados cerca de los océanos y las costas.

Polvo mineral

El polvo mineral es un tipo de aerosol muy común que se origina por la erosión de la tierra y luego se dispersa en el aire. La mayor parte de este polvo proviene de los desiertos. Por ejemplo, el desierto del Sahara es una fuente importante de polvo que viaja por el mar Mediterráneo y llega hasta América del Sur, América Central, América del Norte y Europa. El desierto de Gobi también es una gran fuente que afecta a Asia oriental y al oeste de América del Norte.

La composición química del polvo mineral depende de su lugar de origen. Está hecho principalmente de óxidos (como los de silicio, aluminio y hierro) y carbonatos. Estos aerosoles pueden absorber y dispersar la luz solar. Aunque el polvo mineral es principalmente natural, se estima que alrededor del 30% de este polvo en el aire se debe a actividades humanas, como la desertificación y el mal uso de la tierra.

Compuestos de azufre y de nitrógeno

Algunos gases que contienen azufre y nitrógeno, como el dióxido de azufre y los óxidos de nitrógeno, se liberan al aire. Estos gases pueden provenir de fuentes naturales o de la quema de combustibles por los humanos. Una vez en el aire, estos gases pueden reaccionar y transformarse en partículas de aerosol.

Por ejemplo, el dióxido de azufre puede convertirse en ácido sulfúrico. Cuando este ácido se mezcla con la humedad en el aire, puede formar nieblas ácidas, conocidas como "smog" gris o industrial. Este tipo de aerosol puede permanecer en el aire durante semanas y ser transportado por el viento a grandes distancias, causando lluvia ácida en lugares húmedos o depositándose en el suelo en zonas secas. Tanto la lluvia ácida como los depósitos secos pueden dañar gravemente los ecosistemas.

Los óxidos de nitrógeno, especialmente los que provienen de los motores de los vehículos, también son importantes. En el aire, pueden reaccionar para formar ácido nítrico, que también contribuye a la lluvia ácida. Además, los óxidos de nitrógeno, junto con otros compuestos y la luz solar, pueden formar el smog fotoquímico, una bruma de color pardo-amarillenta que se ve a menudo en ciudades con mucho tráfico.

Los aerosoles de sulfatos y nitratos son muy buenos dispersando la luz.

Materia orgánica

Los aerosoles de materia orgánica pueden ser primarios (emitidos directamente) o secundarios (formados por reacciones de otros compuestos orgánicos en el aire). Pueden tener origen natural o humano. Estos aerosoles influyen en cómo la atmósfera maneja la radiación solar: algunos la dispersan y otros la absorben.

Un tipo importante de aerosol orgánico es el carbono elemental, también conocido como negro de carbono u hollín. Estas partículas absorben mucha luz y se cree que contribuyen al efecto invernadero, calentando el planeta.

El metano es otro compuesto orgánico importante en el aire. Es un gas de efecto invernadero que se produce de forma natural y también por actividades humanas.

¿Cuánto tiempo permanecen las partículas en el aire?

El tiempo que los aerosoles permanecen en el aire depende de varios factores, siendo el tamaño uno de los más importantes:

• Partículas grandes (más de 10 µm): Caen rápidamente al suelo en minutos u horas, a menos que haya vientos muy fuertes.
• Partículas medianas (entre 0.01 y 1 µm): Pueden permanecer suspendidas durante mucho tiempo, incluso varios meses, lo que les permite viajar grandes distancias con el viento.
• Partículas pequeñas (menos de 2.5 µm): Tienen una vida media de días a semanas y pueden viajar cientos de kilómetros.
• Partículas muy pequeñas (menos de 0.02 µm): También permanecen poco tiempo (pocas horas) porque se unen rápidamente con otras partículas o crecen debido a la humedad y los cambios de temperatura.

Efectos de los aerosoles en el clima

Reducción de la radiación solar debido a erupciones volcánicas.

Los aerosoles, tanto naturales como los creados por el ser humano, pueden afectar el clima al cambiar la forma en que la luz y el calor se mueven a través de la atmósfera. Es difícil medir directamente todos sus efectos, por lo que los científicos usan modelos de computadora para estimarlos.

El Panel Intergubernamental del Cambio Climático (IPCC) ha señalado que, aunque se puede calcular con bastante precisión el efecto de los gases de efecto invernadero, las incertidumbres sobre el impacto de los aerosoles en el clima siguen siendo grandes.

Actualmente, la red MPLNET de la NASA mide continuamente la distribución de aerosoles y nubes en diferentes lugares. Esto ayuda a los científicos a entender cómo evolucionan los aerosoles a largo plazo y a mejorar los modelos del clima de la Tierra.

Aerosoles de sulfato

Los aerosoles de sulfato tienen dos efectos principales en el clima:

• Efecto directo: Tienden a enfriar el planeta al reflejar la luz del sol de vuelta al espacio. Este efecto es más notable en las zonas cercanas a grandes centros industriales.
• Efecto indirecto: Actúan como "semillas" para la formación de nubes, lo que puede cambiar las propiedades de las nubes y también contribuir a un efecto de enfriamiento.

Los modelos climáticos modernos deben incluir los efectos de los sulfatos, ya que parecen haber contribuido a un ligero descenso de la temperatura global a mediados del siglo XX.

Negro de carbono u hollín

El negro de carbono (hollín) está formado por pequeñas esferas de carbón y es uno de los aerosoles que más absorben la luz en la atmósfera. Se diferencia del carbono orgánico que forma parte de las moléculas orgánicas. Se estima que el hollín proveniente de la quema de combustibles contribuye al calentamiento global.

Efectos de los aerosoles en la salud

Estación de medición de contaminación en Emden, Alemania.

La inhalación de partículas de aerosol puede tener varios efectos en la salud, tanto en animales como en humanos.

• Efectos a corto plazo: Dolores pulmonares, dolor de cabeza, molestias en la garganta, irritación y lagrimeo de los ojos.
• Efectos a largo plazo (por exposición continua): Asma, cáncer de pulmón, problemas cardiovasculares y muerte prematura. También se relacionan con un aumento de enfermedades respiratorias crónicas y una disminución de la capacidad pulmonar.

El tamaño de las partículas es clave para saber si entran en nuestras vías respiratorias.

• Partículas grandes: Generalmente se filtran en la nariz y la garganta y no causan problemas graves.
• Partículas PM₁₀ (menos de 10 micrómetros): Pueden llegar a los bronquios y los pulmones y causar problemas de salud.
• Partículas PM_2,5 (menos de 2.5 micrómetros): Tienden a penetrar en las zonas más profundas de los pulmones, donde se produce el intercambio de gases.
• Partículas muy pequeñas (menos de 100 nanómetros): Pueden incluso pasar de los pulmones a la sangre y afectar a otros órganos.

Un estudio ha indicado que las partículas PM_2,5 pueden acumularse en las arterias, causando inflamación y endurecimiento de las arterias (arteriosclerosis), lo que puede llevar a ataques cardíacos y otros problemas cardiovasculares. Los investigadores sugieren que incluso una exposición corta a altas concentraciones puede contribuir al desarrollo de enfermedades del corazón.

También hay indicios de que las partículas muy pequeñas pueden llegar al cerebro y causar daños similares a los observados en pacientes con Alzheimer. Las partículas de hollín de los motores diésel modernos suelen tener un tamaño de unos 100 nanómetros. Además, estas partículas pueden transportar sustancias que podrían ser carcinógenos (causar cáncer).

La relación entre un mayor número de muertes y enfermedades y la contaminación por partículas se ha demostrado varias veces desde la década de 1970. Se estima que la contaminación por partículas causa decenas de miles de muertes al año en Estados Unidos.

Estudios sobre los efectos en la salud

Para entender cómo la exposición a los aerosoles afecta la salud, se realizan dos tipos principales de estudios:

Estudios toxicológicos

Estos estudios se hacen en laboratorios, a menudo con animales, para ver cómo reacciona un organismo a diferentes dosis de partículas. Ayudan a entender los efectos de exposiciones cortas o largas. Aunque muestran que las partículas pueden ser dañinas y contribuir a enfermedades y muertes, no siempre identifican qué propiedad específica de la partícula (tamaño, forma, composición) es la más tóxica. Un desafío es que las partículas estudiadas en laboratorio no siempre son iguales a la mezcla compleja de partículas a la que se expone la gente en la vida real.

Estudios epidemiológicos

Estos estudios se centran en las enfermedades y causas de muerte en grupos de personas. Evalúan si la exposición a un agente, como la contaminación del aire, está relacionada con enfermedades o muertes prematuras en una población. Los efectos de la contaminación por partículas se han documentado durante más de 70 años. Las primeras evidencias, como las de Bélgica en 1931 y Londres en 1952, mostraron una relación entre la exposición a partículas y la mortalidad y morbilidad cardiovascular, lo que llevó a la creación de programas de control de la contaminación.

A nivel mundial, estos estudios se dividen en dos tipos:

• Estudios de series de tiempo: Evalúan la exposición a corto plazo a las partículas, observando cómo los cambios diarios en los niveles de contaminación se relacionan con las fluctuaciones diarias en el número de enfermedades, ingresos hospitalarios o muertes.
• Estudios longitudinales: Siguen a un grupo de personas durante muchos años para evaluar la relación entre la exposición a largo plazo a las partículas y la aparición de enfermedades o la tasa de mortalidad.

Galería de imágenes

• 

  Gárgola deteriorada por efecto de la lluvia ácida y el smog gris

• 

  Smog fotoquímico sobre Ciudad de México

Véase también

En inglés: Aerosol Facts for Kids