¿Qué es el Negro de Humo? ¿Hollín o “Black Carbon”? ¿Cuáles son los efectos a la salud de su exposición?

El Negro de Humo, Hollín o “Black Carbon” (BC) es un subconjunto de material particulado, al que se ha atribuido aproximadamente 4,5 millones de muertes prematuras en todo el mundo cada año (Instituto de Métricas y Evaluación de la Salud (IHME), 2020). El BC es un buen indicador de la contaminación del aire relacionada con la combustión (Janssen et al., 2012) y, en muchos entornos urbanos, se considera como el hollín de diesel, un carcinógeno conocido. Las exposiciones a BC se han asociado claramente con la mortalidad por varias causas, la mortalidad cardiovascular y la morbilidad cardiopulmonar. El BC a menudo se emite como parte de mezclas muy complejas como el escape de diesel, por lo que el papel explícito que desempeña aún no se comprende completamente. 

Los estudios han demostrado que la exposición a BC en animales puede acelerar la formación de placa aterosclerótica y puede producir radiografías de tórax anormales en trabajadores expuestos (Smith et al., 2009). El tamaño de las partículas de BC puede desempeñar un papel importante, ya que gran parte de BC producida a partir de la combustión reciente cae en el extremo inferior del espectro típico de PM2.5, y estas pequeñas partículas pueden abrirse camino muy profundamente en los sistemas respiratorio y cardiovascular. De hecho, las estimaciones del efecto para el CB pueden superar las del PM2.5 general, lo que sugiere un mayor impacto en la salud por unidad de exposición (N. A. H. Janssen et al., 2011). 

¿Cómo se mide?

Siafa SRL ofrece los aetalómetros fabricados en EE.UU. por AethLAbs, esta familia microAeth® tiene cuatro modelos: AE51, MA200, MA300 y MA350; y todos son instrumentos analíticos autónomos que proporcionan análisis de BC en tiempo real mediante la técnica aetalométrica. Los instrumentos miden la tasa de cambio en la absorción de la luz transmitida debido a la acumulación continua de depósitos de aerosol en un filtro basándose en el bien establecido Principio de medición Aetalométrico utilizado durante más de 30 años en analizadores de laboratorio y que ahora pueden fabricarse portátiles.

El modelo más sencillo y económico (microAeth® AE51) utiliza una fuente luminosa que irradia sobre un filtro en el cual se ha depositado el particulado, y este filtro debe reemplazarse manualmente cada vez que se va a realizar una nueva medición. 

MicroAeth AE51

Los instrumentos de la serie microAeth MA tienen una serie de avances importantes respecto al microAeth AE51 pues cuentan con cartuchos en miniatura que tienen un rollo de material de filtro para la recolección de partículas y el análisis directo en múltiples longitudes de onda in-situ trabajando con emisiones tanto en el espectro visible (rojo, verde y azul) como en el invisible (infrarrojos y ultravioleta). El MA200, MA300 y MA350 controlan automáticamente el avance del material de la cinta, moviéndose a un nuevo lugar sin usar cuando sea necesario, mientras que los usuarios del AE51 deben reemplazar manualmente la tira de filtro que contiene solamente 1 lugar de muestreo. Esto permite que los instrumentos de la serie MA funcionen continuamente durante varias semanas o meses sin intervención humana. El mecanismo óptico de 5 longitudes de onda diferentes de los instrumentos de la serie MA permite la discriminación entre partículas orgánicas y elementales, lo que es útil para la identificación de la fuente al medir diferentes aerosoles. 

MicroAeth MA300

La Serie MA también cuenta con un método de compensación de carga, que en tiempo real mide y ajusta las diferentes propiedades ópticas de partículas de diferente edad y composición. Además los instrumentos de la serie MA también tienen GPS, Bluetooth y Wi-Fi integrados, al tiempo que contienen una serie de sensores adicionales que permiten una mejor comprensión del entorno de muestreo. Hay muchas otras diferencias que se muestran en esta tabla de comparación de los aetalómetros.   

¿Se utilizan aetalómetros para evaluar el impacto de la contaminación en la comunidad?

Muchas comunidades están ubicadas cerca de grandes fuentes de contaminación o tienen sus propias fuentes variadas y están preocupadas por los efectos en la salud. Las comunidades pueden beneficiarse tanto de la cuantificación de su exposición y de las concentraciones de BC relevantes para el clima como de la identificación de las fuentes contribuyentes, mediante una comparación cuidadosa de los valores producidos por las diferentes absorciones espectrales de los modelos microAeth MA (IR, rojo, verde, azul y UV), se pueden distinguir las contribuciones de las principales categorías de fuentes (Sandradewi et al., 2008). Las campañas de medición de la calidad del aire que brindan información a las comunidades sobre sus exposiciones y las fuentes locales de contaminación facilitan la intervención, la mitigación y la justicia ambiental. 

La tecnología microAeth se implementó recientemente para evaluar los efectos de la quema de biomasa y las emisiones de diésel (Stampfer et al., 2020), y se utilizará localmente en Richmond, CA bajo la cuidadosa atención de California Air Resources Board (CARB) para producir datos procesables de calidad del aire para comunidades vulnerables.

¿Cómo se utilizan los microAeth para monitoreo estacionario?

Las estaciones fijas de monitoreo pueden instalarse en entornos urbanos y rurales para evaluar concentraciones de contaminación ambiental, cerca de fuentes importantes (Kimbrough et al., 2019) como carreteras para evaluar tendencias de emisiones temporales, o en entornos educativos como una estación de monitoreo experimental universitaria. La serie de instrumentos MA incluye características diseñadas específicamente para esta aplicación, como cartuchos de filtro de ubicación de múltiples muestras, mayor duración de la batería en el caso del MA300 / MA350, un estuche a prueba de intemperie para el MA350 y salida serie directa para la integración de datos. Los sitios estacionarios pueden incluir tejados, postes de luz, torres meteorológicas, patios, terrazas y balcones. También pueden consistir en recintos ambientales diseñados específicamente que pueden colocarse en una amplia gama de ubicaciones y regularse contra cambios extremos en el clima, incluidas las estaciones establecidas por agencias reguladoras, pero este no es siempre el caso. El monitoreo de rutina en sitios estacionarios a menudo tiene como objetivo estudiar los impactos en la salud, evaluar las tendencias temporales en un sitio de importancia, proporcionar información procesable para ayudar a los reguladores y formuladores de políticas a proteger la salud pública (Invernizzi et al., 2011) y garantizar que los gobiernos y las entidades comerciales cumplan con las regulaciones. El monitoreo estacionario también puede proporcionar información para modelos de teledetección (Boniardi et al., 2019) y verificación en tierra de métodos satelitales, o permitir a los científicos evaluar tendencias temporales en los perfiles verticales de contaminación del aire (Cao et al., 2020). 

Al elegir un sitio de monitoreo estacionario, es importante tener en cuenta los posibles obstáculos al flujo de aire y las fuentes indeseables de contaminación, calor y humedad, como conductos de ventilación de hornos o campanas extractoras. Las pautas federales de EE. UU. sobre la colocación de sistemas fijos de monitoreo ambiental proporcionan información que puede resultar útil para los usuarios en el CFR 40 parte 58, Apéndice E: Criterios de ubicación de sistemas para el monitoreo de la calidad del aire ambiental (nota: estas pautas muchas veces ser demasiado estrictas para algunos fines).

¿Se puede usar un aetalómetro para monitoreo móvil?

Los instrumentos microAeth se han utilizado en procedimientos de monitoreo móvil (por ejemplo, Alas et al., 2019) para medir las concentraciones ambientales y de exposición en amplias regiones geográficas. El análisis espacial del carbono negro puede ser especialmente importante dada la alta variabilidad que exhibe, más alta que la de incluso PM2.5 (Janssen et al., 2012). El monitoreo móvil facilita la identificación de puntos críticos de contaminación espacial (Apte et al., 2017), la comparación de niveles de contaminantes cerca de la carretera y en la carretera, y la estimación de exposiciones en tiempo real relacionadas con viajes y viajeros. 

¿Se pueden utilizar los aetalómetros para evaluaciones de exposición personal?

Se ha demostrado que -en general- las mediciones ambientales de negro de humo (BC) reflejan bastante bien las exposiciones humanas, casi tan bien como PM2.5, pero aún son propensas a sesgos y errores que pueden afectar la interpretación (N. Janssen et al., 2012). Las verdaderas mediciones de exposición personal ayudan a reducir el sesgo y el error al medir las concentraciones directamente sobre la persona e, idealmente, en su zona de respiración (al nivel del cuello y la cara). Las mediciones en persona se pueden utilizar para correlacionar los efectos sobre la salud a corto y largo plazo en estudios epidemiológicos - y áreas donde se necesita mayor atención (Smith et al., 2009) - y para obtener conocimientos prácticos sobre exposiciones ambientales. Los instrumentos de AethLabs han sido utilizados por organizaciones académicas (Boniardi et al., 2019), gubernamentales, comunitarias y sin fines de lucro en todo el mundo. 

Los aetalómetros microAeth más pequeños están diseñados para la evaluación de la exposición personal. Su tamaño diminuto, baterías confiables y accesorios de muestreo adecuados permiten que el tubo de entrada se pueda usar y se ajuste directamente en la zona de respiración del trabajador.

Las personas pueden estar peligrosamente expuestas al negro de humo en el lugar de trabajo por inhalación y contacto con la piel o los ojos. La OSHA ha establecido un límite legal (límite de exposición permisible) para la exposición al BC en el lugar de trabajo en 3.5 mg / m3 durante una jornada laboral de 8 horas. El NIOSH ha establecido un límite de exposición recomendado (REL) de 3,5 mg / m3 durante una jornada laboral de 8 horas y determina que a niveles de 1750 mg / m3, el BC representa un peligro inmediato para la vida y la salud. Se recomienda equipo de protección personal respiratoria para proteger adecuadamente a los trabajadores de la inhalación de negro de humo. El tipo de protección respiratoria recomendado varía según la concentración de negro de humo en el escenario.

 

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