materia particulada

Las partículas en suspensión (PM) o partículas ^{[ a ]} son partículas microscópicas de materia sólida o líquida suspendidas en el aire. La combinación de partículas y aire se denomina aerosol . ^{[ 1 ]} Las fuentes de partículas en suspensión pueden ser naturales o producirse como resultado de actividades humanas . Las partículas pueden afectar negativamente la salud humana e impactar el clima y las precipitaciones .

Las categorías de partículas atmosféricas incluyen partículas gruesas inhalables, denominadas PM ₁₀ , que son partículas de granulometría gruesa , con un diámetro de partícula de 10 micrómetros (μm) o menos; partículas finas, denominadas PM _2.5 , con un diámetro de 2.5 μm o menos; ^{[ 2 ]} partículas ultrafinas , PM _.10 con un diámetro de 100 nanómetros (nm) o menos; y hollín (partículas finas o ultrafinas compuestas principalmente de carbono). ^{[ 3 ]}

Las partículas en suspensión en el aire son un carcinógeno del Grupo 1 de la IARC . ^{[ 4 ]} Las partículas se consideran el tipo de contaminación atmosférica más peligroso ^{[ 5 ]}^{[ 6 ]} porque pueden penetrar profundamente en los pulmones y viajar a través del torrente sanguíneo a múltiples órganos, como el cerebro. ^{[ 7 ]}^{[ 6 ]}^{[ 8 ]} Las partículas contribuyen a problemas de salud como accidentes cerebrovasculares, enfermedades cardiovasculares , enfermedades respiratorias , muchos tipos de cáncer y partos prematuros . ^{[ 9 ]} No existe un nivel seguro de exposición a las partículas. ^{[ 3 ]}

A nivel mundial, la exposición a PM _2.5 contribuyó a 7.9 millones de muertes en 2023; de ellas, 4.9 millones tuvieron la contaminación del aire exterior como factor contribuyente, y 2.8 millones tuvieron la contaminación del aire doméstico como factor contribuyente. ^{[ 10 ]} Las partículas finas (PM _2.5 ) se consideran el principal factor de riesgo ambiental para la muerte prematura a nivel mundial. ^{[ 3 ]}^{[ 11 ]}^{[ 12 ]} Dado que muchas fuentes de partículas resultan de acciones humanas, es un factor de riesgo modificable que puede abordarse. Muchos países han establecido estándares para las partículas y están mejorando la calidad del aire.

Fuentes

Tipos y distribución de tamaño en micrómetros (μm) de las partículas atmosféricas.

Emisión de partículas al utilizar herramientas eléctricas modernas durante la instalación de banda ancha en el hogar, Tai Po, Hong Kong.

Aproximadamente el 90 por ciento de la masa total de material particulado en la atmósfera (según estimaciones de 2010) proviene de fuentes naturales como volcanes , tormentas de polvo , incendios forestales y de pastizales , vegetación viva y aerosoles marinos , que emiten partículas como ceniza volcánica, polvo del desierto, hollín y sal marina. ^{[ 13 ]} El material particulado de origen humano (antropogénico) representa el 10 por ciento restante de la masa total de aerosoles. ^{[ 13 ]} Las actividades humanas que generan partículas incluyen:

Quema de combustibles fósiles (carbón, petróleo y gas natural) para electricidad, calor y transporte, ^{[ 14 ]}^{[ 15 ]}^{[ 16 ]} combustibles de biomasa (plantas, madera, residuos de cultivos y estiércol) para calefacción y cocina, ^{[ 17 ]}^{[ 18 ]}^{[ 19 ]} residuos, ^{[ 20 ]} papel de incienso , ^{[ 21 ]}^{[ 22 ]}^{[ 23 ]} y petardos . ^{[ 24 ]}
Construcción y renovación (incluyendo movimiento de tierras y cimentación, demolición y rehabilitación). ^{[ 25 ]}^{[ 26 ]}^{[ 27 ]}^{[ 28 ]}^{[ 29 ]}
Materiales polvorientos que no se almacenan, limpian o eliminan adecuadamente (de obras de construcción, vertederos, instalaciones industriales y hogares). ^{[ 30 ]}^{[ 31 ]}^{[ 32 ]}
Incineración de residuos . ^{[ 33 ]}
Hormigón . ^{[ 34 ]}
Metalurgia (rectificado, corte, soldadura ). ^{[ 35 ]}^{[ 36 ]}
Trabajo de la madera (aserrado, lijado y cepillado). ^{[ 37 ]}^{[ 38 ]}
Procesos industriales como la extracción de canteras , ^{[ 39 ]} la minería , ^{[ 30 ]}^{[ 40 ]}^{[ 41 ]} la fundición ^{[ 42 ]} y el refinado de petróleo . ^{[ 43 ]}^{[ 44 ]}^{[ 45 ]}
Torres de enfriamiento húmedas en sistemas de enfriamiento. ^{[ 46 ]}
Gases de escape de vehículos de motor, incluidos los gases de escape diésel de maquinaria pesada utilizada en la construcción, la construcción de carreteras y otras industrias. ^{[ 47 ]}
polvo de carretera procedente de caminos sin pavimentar ^{[ 48 ]}^{[ 30 ]} y del desgaste de neumáticos , frenos y superficies de carreteras pavimentadas. ^{[ 47 ]}^{[ 6 ]}
Microplásticos (como un tipo de PM en suspensión en el aire) ^{[ 49 ]}^{[ 50 ]}^{[ 51 ]} de los cuales los microplásticos relacionados con los vehículos, provenientes del desgaste de las carreteras y los neumáticos, constituyen una parte importante. ^{[ 52 ]}^{[ 53 ]}^{[ 54 ]}^{[ 55 ]}
Actividades agrícolas (por ejemplo, erosión eólica, ^{[ 56 ]} arado, labranza del suelo, cosecha de granos y manejo de ganado). ^{[ 30 ]}^{[ 57 ]}^{[ 58 ]}
Cocinar (freír, hervir, asar a la parrilla). ^{[ 59 ]}^{[ 18 ]}^{[ 19 ]}^{[ 60 ]}^{[ 61 ]}
Fumar ^{[ 62 ]}
Desastres ^{[ 63 ]} (por ejemplo, incendios forestales , que pueden ser causados por el hombre o por causas naturales, ^{[ 64 ]}^{[ 65 ]} guerras, ^{[ 66 ]}^{[ 67 ]}^{[ 68 ]} y los ataques del 11 de septiembre .) ^{[ 69 ]}

Fuentes mundiales y estacionales

Las partículas generadas por el ser humano suelen ser de menor tamaño (por ejemplo, PM _2.5 o PM ₁ ) y representan una amenaza significativa para la salud humana. ^{[ 70 ]}^{[ 71 ]} A nivel mundial, los principales contribuyentes a las PM _2.5 incluyen el uso de energía residencial (40 %), los procesos industriales (11,7 %) y la generación de energía (10,2 %), todos los cuales implican la combustión de combustibles. ^{[ 72 ]}

Los tipos de emisiones que contribuyen a la materia particulada varían ampliamente entre países y regiones locales, reflejando características regionales, variación estacional, actividades humanas y tipos de combustibles utilizados. Un análisis mundial en 2021 informó que, de los combustibles antropogénicos, el carbón fue el principal contribuyente a la mortalidad relacionada con PM _2.5 en China; el petróleo y el gas natural predominaron en Egipto, Rusia y Estados Unidos; y los biocombustibles sólidos tuvieron el mayor impacto en Pakistán, Bangladesh, Indonesia, India y Nigeria. Las contribuciones debidas al uso de combustible residencial variaron del 4,0 % en Egipto al 33,1 % en Indonesia. Las contribuciones de los sectores energético e industrial oscilaron entre el 3,2 % en Nigeria y el 27,3 % en India. Las causas de muerte más comunes relacionadas con PM _2.5 fueron la cardiopatía isquémica (CI) y el accidente cerebrovascular. El impacto del polvo arrastrado por el viento osciló entre el 1,5 % en Bangladesh y el 70,6 % en Nigeria, donde las infecciones de las vías respiratorias inferiores (IVRI) en la infancia fueron la principal causa de mortalidad relacionada con PM _{2.5 .}^{[ 72 ]}

Un examen de las concentraciones de PM _2.5 utilizando datos de 2000–2019 mostró que durante esas dos décadas, las concentraciones de PM _2.5 en Europa y América del Norte disminuyeron, ^{[ 73 ]} debido a reducciones en las emisiones de combustibles fósiles. ^{[ 72 ]} Sin embargo, las exposiciones aumentaron en el sur de Asia, Australia, Nueva Zelanda, América Latina y el Caribe. Se observaron patrones estacionales distintos en muchas partes del mundo. Hubo concentraciones regionales altas regulares de PM _2.5 en la selva amazónica en agosto y septiembre. África subsahariana mostró niveles más altos de junio a septiembre. Los niveles en el este de América del Norte fueron más altos en sus meses de verano. Los niveles en China y el norte de la India fueron altos en sus meses de invierno, ^{[ 73 ]}^{[ 74 ]} al igual que los niveles en Corea del Sur. ^{[ 75 ]}^{[ 76 ]}

combustión doméstica

En 2023, más de 2300 millones de personas en todo el mundo, muchas de ellas en países en desarrollo, quemaban combustibles de biomasa contaminantes como madera, estiércol seco , carbón o queroseno para cocinar o calentar sus hogares. Esto provoca una contaminación atmosférica perjudicial en los hogares y contribuye significativamente a la contaminación atmosférica exterior . Se estima que la contaminación relacionada con la cocción causa 3,7 millones de muertes anuales. ^{[ 77 ]}

La quema de biomasa emite grandes cantidades de contaminantes, incluyendo PM _2.5 y PM ₁₀ , carbono negro y marrón, monóxido de carbono, óxidos de nitrógeno (NOx), dióxido de azufre y ozono. ^{[ 78 ]}^{[ 17 ]} La composición química de las partículas emitidas es diferente para los distintos tipos de combustibles de biomasa. Los combustibles con menor densidad energética, como el estiércol, generan más PM _2.5 . El estiércol y la madera producen mayores emisiones de aerosoles orgánicos, mientras que el estiércol emite más nitrógeno que otros combustibles de biomasa. ^{[ 17 ]}^{[ 79 ]}

En el Reino Unido, la combustión doméstica es la principal fuente individual de PM _2.5 y PM ₁₀ anualmente. ^{[ 80 ]} En 2019, la quema doméstica de leña, tanto en estufas cerradas como en chimeneas abiertas, fue responsable del 38% de PM _2.5 en el Reino Unido. Tras la introducción de nuevas leyes en 2021 que restringieron la venta de leña húmeda y carbón doméstico, los niveles de partículas procedentes del uso doméstico disminuyeron. ^{[ 80 ]}^{[ 81 ]} Durante 2024, la quema doméstica de leña fue responsable del 20% de PM _2.5 y del 11% de PM ₁₀ en el Reino Unido. ^{[ 80 ]} Durante los meses de invierno, el impacto de la quema de leña es mayor y puede contribuir a la mitad de las concentraciones de PM _2.5 . ^{[ 82 ]}

Dados los efectos del humo de leña en la salud , se recomienda que las personas solo utilicen estufas de leña o chimeneas si no disponen de otra fuente de calor. ^{[ 81 ]} Si se utiliza una estufa o fuego abierto, la liberación de partículas puede reducirse utilizando una estufa de leña cerrada mejorada del tamaño adecuado para el espacio a calentar, manteniendo la estufa correctamente, utilizando leña curada o secada en horno y manejando el fuego adecuadamente. ^{[ 83 ]}^{[ 84 ]}^{[ 85 ]}^{[ 86 ]}^{[ 87 ]} Al cocinar, el uso de estufas mejoradas y combustibles de mejor calidad puede ayudar a reducir la exposición a partículas. ^{[ 88 ]}

combustión de residuos

La composición de las partículas puede variar considerablemente según su origen y producción. Las partículas emitidas por la combustión de combustibles no son las mismas que las emitidas por la combustión de residuos. Las partículas emitidas por la quema de vegetación, papel de incienso , residuos de construcción y plásticos serán diferentes. La materia particulada procedente de un incendio en una planta de reciclaje ^{[ 89 ]} o de un barco cargado de chatarra ^{[ 90 ]}^{[ 91 ]} puede contener sustancias más tóxicas que otros tipos de combustión. ^{[ 92 ]}

Construcción

Los distintos tipos de actividades de construcción producen distintos tipos de polvo, que pueden tener distintos efectos en la salud. La composición de PM generada al cortar o mezclar hormigón hecho con cemento Portland sería diferente de la generada al cortar o mezclar hormigón hecho con distintos tipos de escoria (por ejemplo , GGBFS , escoria EAF ^{[ 93 ]} ), cenizas volantes o incluso polvo EAF (EAFD), ^{[ 94 ]} mientras que EFAD, la escoria y las cenizas volantes son probablemente más tóxicas ya que contienen metales pesados . Además del cemento de escoria que se vende y utiliza como un producto respetuoso con el medio ambiente, ^{[ 95 ]}^{[ 96 ]}^{[ 97 ]} el cemento falsificado (adulterado), al que se añaden distintos tipos de escoria, cenizas volantes u otras sustancias desconocidas, también es muy común en algunos lugares ^{[ 98 ]}^{[ 99 ]} debido al coste de producción mucho menor. ^{[ 100 ]} Para abordar los problemas de calidad ^{[ 101 ]} y toxicidad, algunos lugares están empezando a prohibir el uso de escoria EAF en el cemento utilizado en la construcción. ^{[ 102 ]}

La composición de los humos de soldadura varía y depende de los metales presentes en el material que se suelda y de la composición de los recubrimientos, electrodos, etc. que se utilicen. ^{[ 103 ]}

Dado que los proyectos de construcción y renovación son fuentes importantes de material particulado, ^{[ 104 ]}^{[ 105 ]} se deben adoptar y monitorear cuidadosamente medidas de planificación y mitigación con respecto a la emisión de PM, particularmente cuando dichos proyectos involucran instalaciones de salud de uso activo.

Composición

Retrato GEOS de aerosoles globales, del 1 de agosto al 14 de septiembre de 2024. ^{[ 106 ]}

Carbono negro/Fuegos (naranja/rojo)

Polvo mineral (rosa/magenta)

Sal marina (azul)

Sulfatos (verdes)

La composición química de la materia particulada (PM) en los aerosoles atmosféricos varía ampliamente con el tiempo y el espacio. Se ve afectada por las fuentes de emisión (tanto naturales como causadas por el hombre ), la geografía, las condiciones meteorológicas y las reacciones químicas. ^{[ 107 ]} Los aerosoles atmosféricos pueden cambiar entre estados líquidos, sólidos y semisólidos dependiendo de las condiciones. ^{[ 108 ]} La materia particulada en un aerosol puede describirse como primaria (emitida directamente) o secundaria (formada a través de reacciones químicas en el aire). ^{[ 6 ]} La PM puede incluir componentes orgánicos ^{[ 109 ]} e inorgánicos, como minerales. ^{[ 107 ]}

Tanto la composición química como el tamaño y la forma de las partículas tienen efectos en la salud humana. ^{[ 110 ]}^{[ 3 ]}^{[ 9 ]} Las partículas inhalables a menudo se clasifican en términos de tamaño como gruesas (PM ₁₀ ) con un diámetro de 10 micrómetros (μm) o menos, o finas (PM _2.5 ) con un diámetro de 2.5 μm o menos. ^{[ 2 ]} Las partículas más pequeñas pueden penetrar más profundamente en los pulmones y viajar a través del torrente sanguíneo para llegar a otros órganos. ^{[ 7 ]}^{[ 6 ]}^{[ 8 ]} Las partículas generadas por el ser humano suelen ser de menor tamaño (por ejemplo, PM _2.5 o PM ₁ ) y representan amenazas significativas para la salud humana. ^{[ 70 ]}^{[ 71 ]}

La composición química y el tamaño de las partículas en un aerosol también determinan cómo interactúa el aerosol con la radiación solar y afecta el clima. ^{[ 111 ]} Los componentes químicos dentro de un aerosol cambian su índice de refracción general , determinando cuánta luz se dispersa o se absorbe. ^{[ 112 ]}

polvo mineral

El polvo mineral arrastrado por el viento es un componente importante de la materia particulada a nivel mundial. La mayoría de las tormentas de arena y polvo se originan en un cinturón de polvo que se extiende desde el norte de África a través de Oriente Medio hasta Asia. ^{[ 114 ]}^{[ 115 ]} Las tormentas de polvo también pueden surgir en zonas áridas de América del Norte y del Sur y Australia. ^{[ 116 ]}^{[ 117 ]}^{[ 118 ]} Las partículas de las tormentas de polvo pueden permanecer en la atmósfera y viajar miles de kilómetros desde su origen. ^{[ 114 ]}^{[ 115 ]}

El polvo mineral es una mezcla compleja que puede formarse a partir de cuarzo, feldespatos, arcillas, calcitas, óxidos de hierro y otros materiales arrastrados por el viento desde la corteza terrestre . A menudo contiene óxidos minerales de los principales elementos de la corteza, como aluminio (Al), silicio (Si), calcio (Ca), hierro (Fe) y titanio (Ti). También puede contener metales alcalinos como potasio (K), sodio (Na), ^{[ 119 ]}^{[ 107 ]} y litio (Li); ^{[ 120 ]} metales alcalinotérreos como magnesio (Mg); ^{[ 107 ]} y metales pesados como plomo (Pb), cobre (Cu), níquel (Ni) y zinc (Zn). ^{[ 120 ]} El polvo mineral en materia particulada absorbe la luz . ^{[ 121 ]} Los niveles más altos de plomo en la capa superficial del suelo y el polvo se asocian con niveles más altos de plomo en la sangre de las personas. ^{[ 122 ]}^{[ 123 ]}^{[ 124 ]}

sal marina

Sea salt particles are another leading contributor to global particulate matter. Sea salt aerosols (SSAs) can develop over both open water and pack ice.^[125] Approximately 80% of the surface of the Southern Hemisphere is oceanic,^[126] and the average concentration of SSAs is generally higher there than in the Northern Hemisphere.^[127] The production of sea salt aerosols is affected by aspects of the air-sea interface including wind speed, seawater temperature, surface tension, density, and viscosity.^[127] Their distribution also varies with altitude, falling off rapidly at higher levels. Few sea-salt particles rise above the tropopause to reach the upper troposphere.^[125]

Sea salt aerosols reflect the composition of sea spray and evaporated sea water, consisting mainly of inorganic salts like sodium chloride (NaCl), along with magnesium, sulfate, calcium, bromine and potassium.^[128] Sea salt aerosols can include biological and organic matter such as bacteria, viruses, proteins, enzymes, dissolved organic carbon, fatty acids and sugars.^[129] SSA particles are key to the formation of clouds: hygroscopicity, the ability of an individual particle to take up water and eventually become a cloud droplet, is a function of particle size and composition. Sea salt aerosols affect climate both directly by scattering incoming solar radiation and indirectly through cloud formation.^[129] They are relatively large compared to other aerosols.^[125]

Organic matter

La materia orgánica (MO) contiene compuestos a base de carbono, que pueden ser primarios o secundarios. El carbono se combina con hidrógeno y otros elementos para formar moléculas complejas como carbohidratos, proteínas y ADN en los organismos vivos. ^{[ 130 ]} La combustión de materia viva o que alguna vez estuvo viva, ya sea natural o causada por el hombre, libera carbono negro (CN) y carbono orgánico (CO), ^{[ 131 ]} ambos forman parte del humo y el hollín . ^{[ 132 ]} Aproximadamente el 85% de la población mundial vive en el hemisferio norte, donde las actividades humanas son las principales fuentes de materia orgánica y material particulado fino (PM ₂₅ ). ^{[ 126 ]}

El carbono negro tiende a liberarse a temperaturas más altas ^{[ 133 ]} y contiene principalmente carbono puro (elemental). ^{[ 134 ]} El carbono orgánico contiene materiales adicionales y es más complejo. ^{[ 135 ]}^{[ 134 ]} Los bioaerosoles son una forma de carbono orgánico, fragmentos biológicos de fuentes microbianas, fúngicas, animales y vegetales vivas. ^{[ 136 ]} Los microplásticos son cadenas de polímeros sintéticos a base de carbono. ^{[ 137 ]}^{[ 138 ]} La materia orgánica puede influir en el campo de radiación atmosférica tanto por dispersión como por absorción. El carbono negro es el componente de aerosol que absorbe la luz con mayor intensidad, mientras que el carbono orgánico tiende a ser menos absorbente, dependiendo de su estructura. ^{[ 134 ]} Además de los compuestos de carbono, la combustión del petróleo y el aceite también libera óxidos de azufre y muchos otros productos químicos a la atmósfera. ^{[ 110 ]}^{[ 135 ]}

aerosoles orgánicos secundarios

Los aerosoles orgánicos secundarios (AOS) son componentes principales de las PM _2.5 , pequeñas partículas inhalables relacionadas con problemas de salud. Los aerosoles orgánicos secundarios se forman cuando los vapores gaseosos en la atmósfera (por ejemplo, SO ₂ , NO y NO ₂ , NH ₃ , COV ) reaccionan químicamente para producir compuestos que luego forman partículas. Los gases precursores pueden ser de origen antropogénico (por ejemplo, de la combustión de biomasa y combustibles fósiles ) o natural (por ejemplo, de polvo, incendios forestales o aerosoles de sal marina). Los aerosoles pueden mezclarse rápidamente en el aire ambiente, formando nuevos compuestos químicos y diluyendo su concentración con la distancia a la fuente de emisión. ^[¹¹¹^]^[¹³⁹^]

La clase más pequeña de partículas, PM _1, frecuentemente contiene sulfato, amonio y nitrato. ^{[ 71 ]} Los gases primarios como los óxidos de azufre y nitrógeno pueden oxidarse para formar partículas secundarias de ácido sulfúrico (líquido) y ácido nítrico (gaseoso). En presencia de amoníaco, a menudo forman sales de amonio como sulfato de amonio y nitrato de amonio (ambos pueden estar secos o en solución acuosa ). ^{[ 111 ]} Los aerosoles secundarios de sulfato y nitrato tienden a reflejar la radiación solar, pero su capacidad para dispersar la luz se ve afectada por la absorción de agua. ^{[ 140 ]}^{[ 141 ]}^{[ 142 ]}^{[ 111 ]}

Composición de incendios forestales y neblina

Debido a los efectos del cambio climático , las temporadas de incendios forestales se han vuelto cada vez más severas a nivel mundial, produciendo grandes cantidades de material particulado que puede dispersarse a lo largo de miles de kilómetros. El humo de los incendios forestales contiene altos niveles de PM _2.5 , monóxido de carbono, dióxido de carbono, metales pesados como el plomo y HAP, que se combinan para formar contaminantes secundarios. El material particulado del humo de los incendios forestales es más tóxico que cantidades similares de PM provenientes del aire ambiente no relacionado con incendios. ^{[ 143 ]}

La bruma , materia particulada que generalmente causa efectos visuales, suele consistir en dióxido de azufre, óxidos de nitrógeno, monóxido de carbono, polvo mineral y materia orgánica en aire seco. Las partículas son higroscópicas debido a la presencia de azufre, y el SO₂ _se convierte en sulfato cuando hay alta humedad y bajas temperaturas. ^{[ 144 ]}^{[ 145 ]} Esto provoca una visibilidad reducida y colores rojo-naranja-amarillo. ^{[ 146 ]}

Medición

Las partículas se han medido de maneras cada vez más sofisticadas desde que la contaminación del aire se estudió sistemáticamente por primera vez a principios del siglo XX. ^{[ 1 ]}^{[ 147 ]} Los primeros métodos incluían diagramas de Ringelmann relativamente rudimentarios , que eran tarjetas sombreadas en gris con las que se podían comparar visualmente las emisiones de las chimeneas, y medidores de depósitos , que recogían el hollín depositado en un lugar determinado para poder pesarlo. ^{[ 148 ]}

Las técnicas modernas de medición de la contaminación del aire caracterizan la calidad del aire ambiente utilizando datos de tres fuentes principales: mediciones directas de fuentes en el sitio , modelos informáticos y plataformas de detección remota como satélites. ^{[ 149 ]} Los métodos directos de medición de partículas pueden determinar la masa total de partículas por unidad de volumen de aire (concentración de masa de partículas) utilizando técnicas como análisis gravimétrico de la calidad del aire, monitoreo de atenuación beta , microbalanzas oscilantes de elemento cónico y etalómetros (para carbono negro ). ^{[ 150 ]}^{[ 151 ]} A veces es más útil medir el número total de partículas por unidad de volumen de aire (concentración numérica de partículas). Esto se puede hacer con contadores de partículas ópticos y contadores de partículas de condensación . ^{[ 152 ]}^{[ 153 ]} Para medir la composición atómica de muestras de partículas, se pueden utilizar técnicas como la espectrometría de rayos X. ^{[ 154 ]}^{[ 155 ]}^{[ 156 ]} Se pueden utilizar filtros especiales y técnicas de detección para seleccionar muestras de un tamaño particular (por ejemplo, PM ₁₀ o PM _2.5 ) o composición química (por ejemplo, carbono negro) ^{[ 157 ]}^{[ 158 ]} y para rastrear su distribución a lo largo del tiempo. ^{[ 159 ]} Las partículas generadas por el hombre suelen ser de menor tamaño (por ejemplo, PM _2.5 o PM ₁ ) que las formadas naturalmente. ^{[ 70 ]}^{[ 71 ]}

Mapa de falso color basado en datos del espectrorradiómetro de imágenes de resolución moderada (MODIS) del satélite Terra de la NASA. El porcentaje de partículas pequeñas se muestra mediante colores, desde verde (pocas partículas pequeñas) hasta rojo (muchas partículas pequeñas). Gris: el sensor no recopiló datos. ^{[ 160 ]}

_{Las estimaciones de PM 2.5} basadas en satélites son herramientas importantes. Las mediciones satelitales de aerosoles se basan en el hecho de que las partículas modifican la forma en que la atmósfera refleja y absorbe la luz visible e infrarroja. Los satélites miden la profundidad óptica de los aerosoles (AOD) y otros factores que indican la concentración y distribución de partículas en la atmósfera. Las concentraciones de PM _2.5 se infieren a partir de los datos satelitales mediante modelos o datos de monitoreo terrestre. La combinación de estos enfoques puede mejorar la cobertura espacial de PM _2.5 , para mostrar patrones de distribución y movimiento en el espacio y el tiempo. Dicha información puede utilizarse para crear pronósticos de humo y avisos de contaminación. ^{[ 149 ]}^{[ 161 ]}^{[ 162 ]}

Movimiento y depósito

Los datos satelitales han demostrado que las erupciones volcánicas pueden enviar ceniza y partículas a gran altura en la atmósfera, y las partículas finas permanecen en el aire durante largos períodos, viajando a grandes distancias y afectando el clima global. ^{[ 163 ]}^{[ 164 ]}^{[ 165 ]} Las partículas provenientes de incendios forestales en el oeste de Estados Unidos y Canadá pueden viajar al Reino Unido y al norte de Francia en pocos días. ^{[ 166 ]} El polvo levantado por las tormentas de arena en el Sahara viaja desde el norte de África hasta América del Norte. ^{[ 167 ]}

Circulación atmosférica global: la rotación de la Tierra crea cinturones de viento característicos.

Las partículas se transportan global y localmente a través de corrientes atmosféricas y oceánicas características, pasando entre el aire y el agua en la interfaz aire-mar. ^{[ 168 ]}^{[ 169 ]}^{[ 170 ]} Las partículas se mueven entre la tierra, el agua y el aire mediante mecanismos como la emisión, la suspensión y la deposición. Los modelos de circulación tienen en cuenta la liberación de partículas al aire, las condiciones bajo las cuales permanecen en el aire, su transporte físico y su eliminación de la atmósfera. ^{[ 171 ]}

La deposición húmeda o la eliminación por precipitación es la remoción de materia particulada de la atmósfera a través de interacciones con nubes, precipitaciones y otras partículas que conducen a la sedimentación. Las partículas pueden actuar como núcleos de condensación de nubes para crear gotitas de nubes o colisionar con gotas de lluvia ya formadas. ^{[ 172 ]}

La deposición seca implica la transferencia de partículas de la atmósfera a superficies (suelo, agua, seres vivos, edificios) independientemente de la precipitación. La deposición seca de partículas se ve afectada por la gravedad , la velocidad del viento , la turbulencia y la presencia de superficies (que pueden incluir otras partículas). ^{[ 172 ]}^{[ 173 ]}

La sedimentación (asentamiento debido a la gravedad) y la evaporación están influenciadas por factores físicos y químicos, como la temperatura, la humedad, el radio y el volumen de las partículas, y la altura a la que se libera la emisión. ^{[ 174 ]} En general, cuanto más pequeña y ligera sea una partícula, más tiempo permanecerá suspendida en el aire. Las partículas más grandes (de más de 50-100 μm de diámetro) tienden a depositarse rápidamente en el suelo debido a la gravedad y pueden desplazarse solo unos pocos metros desde su origen. ^{[ 174 ]} Las partículas más pequeñas (de menos de 1 micrómetro) pueden permanecer en la atmósfera durante semanas y, en su mayoría, son eliminadas por la precipitación . También pueden volver a suspenderse y continuar circulando debido a la turbulencia o a las colisiones con otras partículas. ^{[ 174 ]}

La solubilidad y la evaporación afectan significativamente el tamaño, la fase y el comportamiento de las partículas y los aerosoles. ^{[ 174 ]} Las partículas de aerosol crecen al absorber agua a alta humedad relativa. La evaporación del agua de las partículas puede provocar cambios de fase entre sólido, líquido o gas, y la formación de costras y partículas sólidas. Los cambios de fase, estructura interna y diámetro pueden afectar tanto el comportamiento físico como el químico de la materia particulada. ^{[ 175 ]}

Efectos sobre la salud

El tamaño, la forma y la solubilidad importan.

Los efectos en la salud de las partículas están influenciados por factores como el tamaño, la forma, la solubilidad, la carga, la composición química, la concentración y la tasa de exposición. ^{[ 136 ]} La toxicidad de las partículas tiende a aumentar con un tamaño menor, una mayor superficie, la acumulación de material en las superficies de las partículas y otras características físicas de las mismas. ^{[ 176 ]}^{[ 177 ]}

Tamaño

El tamaño de las partículas (PM) es un determinante clave de su potencial para causar problemas de salud. ^{[ 3 ]} Las partículas que ingresan al sistema respiratorio pueden ser exhaladas y salir de los pulmones, o depositarse y permanecer en ellos. ^{[ 178 ]} Las partículas de diferentes tamaños se depositan en diferentes regiones del tracto respiratorio , lo que produce diversos efectos en la salud. ^{[ 3 ]} Las partículas que solo pueden llegar hasta el tracto respiratorio superior se denominan inhalables , mientras que las que pueden ingresar a los pulmones se denominan respirables . ^{[ 136 ]} Las partículas se agrupan por tamaño. ^{[ 179 ]}^{[ 177 ]}

Las partículas gruesas (PM ₁₀ ), con diámetros entre 2,5 y 10 micrómetros, pueden inhalarse y depositarse en las vías respiratorias superiores, incluyendo la nariz, la garganta y los bronquios. ^{[ 179 ]} La exposición a PM ₁₀ se asocia con enfermedades respiratorias (p. ej., asma, bronquitis y rinosinusitis), ^{[ 3 ]}^{[ 180 ]} y efectos cardiovasculares (p. ej., ataques cardíacos y arritmias debido a inflamación sistémica y estrés oxidativo). ^{[ 181 ]}
Las partículas finas (PM _2.5 ), con diámetros inferiores a 2,5 micrómetros, pueden penetrar profundamente en los pulmones, llegando a los bronquiolos y alvéolos. ^{[ 3 ]} Se asocian con rinosinusitis crónica, ^{[ 180 ]} enfermedades respiratorias (p. ej., asma y EPOC), ^{[ 3 ]} y enfermedades cardiovasculares. ^{[ 181 ]}
Las partículas ultrafinas (PM _0.1 ), con diámetros inferiores a 0,1 micrómetros (100 nanómetros), pueden entrar en el torrente sanguíneo y alcanzar otros órganos, como el corazón y el cerebro. ^{[ 182 ]} Las partículas ultrafinas contribuyen a problemas de salud, como enfermedades neurodegenerativas (por ejemplo, Alzheimer) ^{[ 183 ]}^{[ 184 ]} y enfermedades cardiovasculares (por ejemplo, aterosclerosis y mayor riesgo de infarto). ^{[ 181 ]}^{[ 185 ]}

Concentraciones umbral y directrices

La Organización Mundial de la Salud (OMS) proporciona directrices para limitar la exposición. ^{[ 78 ]}

PM ₁₀ : Media anual no debe exceder los 15 μg/m ³ ; media de 24 horas no debe exceder los 45 μg/m ³ . ^{[ 78 ]}
PM _2.5 : Media anual no debe exceder los 5 μg/m³ ^; media de 24 horas no debe exceder los 15 μg/ ^m³ . ^{[ 78 ]}
La exposición por encima de estos niveles aumenta el riesgo de efectos adversos para la salud. ^{[ 78 ]}

Un análisis de las concentraciones de PM _2.5 utilizando datos de 2000 a 2019 mostró que casi todas las áreas terrestres y poblaciones del mundo están expuestas a PM _2.5 en niveles superiores a las directrices recomendadas por la OMS para 2021. ^{[ 73 ]}

Forma

Cuando se describe la materia particulada en términos de su diámetro, como PM ₁₀ o PM _2.5 , se supone que las partículas tienen una forma esférica idealizada. La forma real de las partículas de diferentes fuentes (por ejemplo , cenizas , hollín , pintura , vidrio, plástico y fibras) puede variar ampliamente. La siguiente tabla enumera los colores y formas de algunas partículas atmosféricas comunes: ^{[ 186 ]}^{[ 187 ]}

Las partículas de forma irregular tienen más probabilidades de depositarse en las vías respiratorias que las esféricas de tamaño similar. ^{[ 138 ]} Algunas partículas son frágiles y pueden romperse en trozos más pequeños. Aquellas con bordes afilados o formas más largas similares a agujas (por ejemplo, fibras de asbesto ) tienen más probabilidades de erosionar los tejidos y alojarse en los pulmones. ^{[ 136 ]}^{[ 188 ]}^{[ 189 ]}^{[ 190 ]} Las formas geométricamente angulares tienen más área superficial que las formas más redondeadas, lo que aumenta el área disponible para unirse a otras sustancias, lo que puede aumentar la toxicidad. ^{[ 188 ]} La composición química puede afectar las interacciones con el tejido pulmonar y los fluidos respiratorios e influir en si una partícula se adherirá a una superficie. ^{[ 138 ]} Todos estos factores pueden afectar las formas en que las partículas son inhaladas, depositadas, eliminadas e interactúan dentro del sistema respiratorio. ^{[ 136 ]}^{[ 188 ]}

Microscopía electrónica de barrido de partículas

Microscopía electrónica de barrido de polvo de vidrio originado a partir de botellas de vidrio ^{[ 187 ]}
Microscopía electrónica de barrido del cemento ^{[ 187 ]}
Microscopía electrónica de barrido de polvo de vidrio de mortero (10%) que parece tener una estructura fibrosa ^{[ 187 ].}
Microscopía electrónica de barrido de amianto blanco con fibras en forma de aguja.

Solubilidad

Las partículas varían en su composición química, conteniendo materiales solubles e insolubles. ^{[ 6 ]} El tamaño, la forma y la adhesividad de las partículas pueden cambiar debido a su capacidad para absorber humedad del entorno, tanto en el aire exterior como en el interior, o dentro del sistema respiratorio. ^{[ 178 ]} En los pulmones, la captación, la eliminación, la retención y la distribución sistémica de la materia particulada (en forma de gases, vapores, partículas o gotitas) es muy compleja e involucra diversos mecanismos en diferentes áreas del sistema respiratorio. ^{[ 191 ]}

La respiración y la difusión introducen partículas en las vías respiratorias, donde pueden depositarse en superficies como el tejido epitelial y disolverse en la circulación bronquial y pulmonar . Las partículas depositadas en las superficies de las vías respiratorias pueden eliminarse mediante la respiración, desplazarse a otras zonas del tracto respiratorio o quedar atrapadas y causar irritación o toxicidad. Desde el sistema respiratorio, las partículas pueden viajar a través de venas y arterias hasta el corazón, el cerebro, los músculos, la piel, los riñones, el tracto gastrointestinal, el bazo, el hígado, los huesos y la grasa. ^{[ 191 ]}

La solubilidad es importante para determinar el sitio y el grado de absorción de los gases y vapores inhalados. Las partículas con alta solubilidad en el líquido pulmonar se absorben rápidamente a través del epitelio alveolar o se eliminan mediante la depuración mucociliar en las vías respiratorias superiores. Las partículas también son eliminadas por los macrófagos alveolares en la región pulmonar. ^{[ 191 ]} El comportamiento de las partículas también puede verse afectado por las condiciones meteorológicas. La absorción depende de los caudales de aire y de la presión parcial de los gases en el aire inspirado. ^{[ 174 ]}^{[ 136 ]} La inhalación también depende de la frecuencia respiratoria y del modo de respiración del sujeto. ^{[ 192 ]}^{[ 193 ]}

El destino de un contaminante específico depende de la forma en que exista (aerosol o partícula). Los compuestos orgánicos solubles en agua incluyen alcoholes, ácidos carboxílicos, cetoácidos, fenoles e hidroxilaminas, mientras que los compuestos orgánicos insolubles incluyen hidrocarburos alifáticos, hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP) y cetonas aromáticas policíclicas. ^{[ 194 ]} Los iones inorgánicos solubles en agua representan entre el 30 % y el 50 % de la concentración de masa de PM _2.5 , siendo las sales de sulfato, nitrato y amonio las más abundantes. ^{[ 194 ]}

Mecanismos de los efectos sobre la salud

Las vías respiratorias superiores (VRS) son el principal punto de entrada de las partículas al cuerpo humano. ^{[ 195 ]} Debido a su tamaño, las PM ₁₀ tienden a limitarse a las vías respiratorias superiores, incluyendo la nariz, la garganta y los bronquios. Las PM _2.5 y PM _0.1 son más pequeñas y pueden penetrar más profundamente en los pulmones, entrando en las vías respiratorias pequeñas y llegando a los alvéolos. Como resultado, causan daños diferentes y mayores a la salud. ^{[ 3 ]}

Los alvéolos son sacos de aire situados en la profundidad de los pulmones, donde el oxígeno del aire inhalado entra en el torrente sanguíneo y se libera el dióxido de carbono. Las paredes de los alvéolos están formadas por células epiteliales , rodeadas por capilares sanguíneos. Esta delgada barrera aire-sangre facilita la difusión entre los pulmones y el torrente sanguíneo. ^{[ 196 ]} Los alvéolos tienen una superficie recubierta de líquido que les ayuda a inflarse correctamente y a mantener su forma. ^{[ 197 ]}

Las células inmunitarias llamadas macrófagos protegen los tejidos mediante respuestas inmunitarias innatas, detectando, rodeando y digiriendo partículas inhaladas y restos celulares. ^{[ 198 ]} Los macrófagos alveolares se adaptan a las señales ambientales gestionando las respuestas inflamatorias. Reaccionan de maneras que pueden ser proinflamatorias (M1) para combatir infecciones o antiinflamatorias (M2) para promover la reparación tisular. También gestionan las respuestas inmunitarias adaptativas que implican el reconocimiento y la respuesta futuros a sustancias nocivas. Esto puede conducir a una mayor respuesta inmunitaria o a una mayor tolerancia a los desafíos. Los macrófagos alveolares son cruciales para mantener un entorno estable que favorezca el intercambio de gases en los alvéolos, intentando equilibrar los ataques a los patógenos con la prevención del daño celular. ^{[ 195 ]}^{[ 198 ]}

Las partículas pueden transportar sustancias tóxicas y microbios dañinos a los pulmones y alterar el equilibrio de los microbios beneficiosos y las actividades celulares. ^{[ 195 ]} Tanto las PM ₁₀ como las PM _2.5 desencadenan respuestas inflamatorias agudas que implican la liberación de citocinas proinflamatorias . ^{[ 195 ]}^{[ 198 ]} También inducen la producción de especies reactivas de oxígeno (ROS) que causan estrés oxidativo y dañan las células, desencadenando una mayor inflamación. ^{[ 198 ]} Pueden interferir con el trabajo de los macrófagos en la gestión de la detección y eliminación de partículas, la inflamación, la reparación de tejidos y las respuestas inmunitarias adaptativas. ^{[ 195 ]}^{[ 198 ]}^{[ 199 ]}

Las partículas _PM10 se asocian con un aumento de los síntomas de las vías respiratorias superiores, como secreción nasal, tos y estornudos. Incrementan la susceptibilidad a infecciones respiratorias y trastornos respiratorios inflamatorios de la cavidad nasal (por ejemplo, rinitis alérgica y rinosinusitis crónica). ^{[ 195 ]}^{[ 200 ]}

Las partículas finas (PM _2.5 y partículas ultrafinas) pueden llegar a los pulmones inferiores y los alvéolos. ^{[ 195 ]}^{[ 181 ]}^{[ 176 ]} En las vías respiratorias inferiores, las partículas se retienen durante más tiempo y causan más daño. ^{[ 198 ]} En el tracto respiratorio superior, las PM _2.5 están relacionadas con el daño a las células epiteliales de las vías respiratorias y la alteración de sus funciones. En el tracto respiratorio inferior, pueden destruir las células epiteliales alveolares. ^{[ 201 ]} Los mecanismos por los cuales las PM _2.5 causan daños incluyen estrés oxidativo , respuestas inflamatorias , liberación de citocinas , daño al ADN , cambios en la expresión génica , inmunotoxicidad y apoptosis . ^{[ 202 ]} El daño a largo plazo a los tejidos pulmonares puede resultar de la muerte celular acelerada, la cicatrización del tejido (fibrosis), la reducción de la elasticidad pulmonar y la remodelación estructural. ^{[ 203 ]}

Algunas partículas PM _2.5 y ultrafinas pueden atravesar la barrera aire-sangre para entrar en el torrente sanguíneo. Desde allí, pueden viajar por todo el cuerpo. ^{[ 195 ]}^{[ 181 ]}^{[ 176 ]} Los daños sistémicos se producen como resultado del movimiento de partículas hacia el sistema cardiovascular y otros órganos, incluido el cerebro. ^{[ 181 ]}^{[ 176 ]} Las partículas pueden causar daño tisular directamente en órganos específicos o indirectamente como resultado de la inflamación sistémica . ^{[ 204 ]}

Las partículas que son capturadas por el sistema mucociliar y eliminadas de los pulmones pueden ser deglutidas y llegar a los intestinos, afectando el sistema gastrointestinal. Se ha relacionado la presencia de partículas con la enfermedad inflamatoria intestinal (EII), el cáncer colorrectal, la apendicitis y las enfermedades crónicas renales y hepáticas. ^{[ 195 ]}

En cuanto a contaminantes específicos, los iones inorgánicos solubles en agua, como el sulfato, el nitrato y las sales de amonio, pueden penetrar profundamente en los pulmones y viajar a través del torrente sanguíneo. El sulfato se ha relacionado con la agregación plaquetaria y el daño a las células endoteliales vasculares. Las sales de amonio estimulan el crecimiento de las células de la pared de los vasos sanguíneos y el estrechamiento de estos a través de la inflamación crónica y el estrés oxidativo. Los tres se asocian con un mayor riesgo de accidente cerebrovascular isquémico y otros problemas de salud. Afectan la salud mediante mecanismos que incluyen la inflamación crónica, el estrés oxidativo, la agregación plaquetaria y la lesión de las células endoteliales vasculares. Los componentes que contienen carbono afectan la formación acelerada de placa, la aterosclerosis, la función autonómica cardíaca y la agregación plaquetaria. Los elementos inorgánicos están implicados en trastornos neuronales, mutaciones genéticas y la alteración de la homeostasis y los procesos biológicos. ^{[ 194 ]}

Los componentes tóxicos en PM _2.5 pueden incluir hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP), hidrocarburos clorados alifáticos , compuestos orgánicos que contienen oxígeno como cetonas y quinonas , y metales pesados como arsénico, cadmio, cromo, cobre, plomo, níquel y zinc. ^{[ 201 ]} Los componentes tóxicos en PM _2.5 alteran la actividad de los macrófagos y están asociados con el desarrollo de cánceres . ^{[ 201 ]} Los metales pesados alteran la actividad celular y aumentan la producción de especies reactivas de oxígeno (ROS), mientras que los contaminantes orgánicos como los HAP activan la vía del receptor de hidrocarburos arílicos (AhR) induciendo toxicidad vascular. Cuando estos componentes de la materia particulada ocurren juntos, actúan sinérgicamente para causar un daño celular aún mayor. ^{[ 205 ]}^{[ 206 ]}

El aumento de los niveles de partículas finas en el aire como resultado de la contaminación atmosférica antropogénica por partículas está "relacionado de manera consistente e independiente con los efectos más graves". ^{[ 207 ]} La cantidad y la duración de la exposición afectan los procesos y los resultados. ^{[ 208 ]}^{[ 209 ]} Los efectos adversos pueden ocurrir a niveles de exposición inferiores a los recomendados en las normas de calidad del aire publicadas. ^{[ 204 ]}^{[ 210 ]}

Impactos en la salud

La exposición a partículas en suspensión, un factor de riesgo modificable, está relacionada con enfermedades en todo el cuerpo. Afecta al sistema respiratorio ( asma , enfermedad pulmonar obstructiva crónica , cáncer de pulmón , fibrosis pulmonar , neumonía , síndrome de dificultad respiratoria aguda ^{[ 3 ]} , rinosinusitis ^{[ 180 ]} y silicosis ^{[ 211 ]} ), al sistema cardiovascular (ataques cardíacos, hipertensión [ ²¹²^]^[²¹³^]^, arritmias y aterosclerosis ^{[ 181 ]}^{[ 214 ])} , al sistema nervioso (deterioro cognitivo, enfermedades neurodegenerativas como ^la enfermedad de Alzheimer [ ¹⁸⁴^]^[²¹⁵^] , trastornos mentales ^[²¹⁶^]^[²¹⁷^]^[²¹⁸^] ), al sistema gastrointestinal (enfermedad inflamatoria intestinal, cáncer colorrectal, apendicitis, enfermedades renales y hepáticas ^[²⁰⁶^]^[¹⁹⁵^] ) y al sistema metabólico ( diabetes [ ²¹⁹^]^{[ 220]}^, síndrome metabólico ^[²¹¹^] , ²²¹^] cáncer de mama ^[²²²^] ), y el sistema reproductivo. ^[²²³^]^[²²⁴^]^[²²⁵^] Los efectos de la materia particulada se han estudiado en relación con el parto prematuro , ^[²²⁶^] defectos de nacimiento, bajo peso al nacer , ^[²²⁷^]^[⁹^] y trastornos del desarrollo. ^[²²⁸^]^[²²⁹^] La contaminación del aire también se ha relacionado con una serie de problemas psicosociales, incluyendo la violencia y la delincuencia. ^[²¹⁷^]^[²³⁰^]

Muerte

Según el informe Estado del Aire Global 2025, la contaminación del aire (incluidas las partículas procedentes tanto de fuentes exteriores como domésticas) es el principal factor de riesgo ambiental de muerte en todo el mundo. ^{[ 10 ]}^{[ 231 ]} La asociación entre la contaminación por partículas y un gran número de muertes prematuras y otros problemas de salud se demostró por primera vez a principios de la década de 1970 ^{[ 232 ]} y se ha reproducido muchas veces desde entonces. Tanto la exposición a corto plazo (de horas a unos pocos días) ^{[ 233 ]} como la exposición a largo plazo (de meses a años) a PM ₁₀ y PM _2.5 tienen efectos negativos. ^{[ 234 ]} En todas las causas de mortalidad, PM _2.5 tiene efectos más graves para la salud que PM ₁₀ . ^{[ 177 ]}

En 2023, 7,9 millones de muertes en todo el mundo (aproximadamente 1 de cada 8) fueron atribuibles a los efectos de la contaminación del aire. 4,9 millones fueron atribuibles a la exposición a PM _2,5 en exteriores , y otros 2,8 millones a la exposición en el hogar. ^{[ 10 ]} De todas las muertes relacionadas con la contaminación, el 86 % en general y el 95 % de los adultos mayores de 60 años se asociaron con el desarrollo y el empeoramiento de enfermedades no transmisibles como EPOC , demencia , diabetes , cardiopatía y enfermedad pulmonar . ^{[ 231 ]}^{[ 10 ]}

El Estudio de la Carga Global de Enfermedad (GBD) de 2021 informó que las partículas finas en el aire exterior con un diámetro inferior a 2,5 micras (PM _2,5 ) fueron responsables de 7,83 millones de muertes y 231,51 millones de años de vida ajustados por discapacidad (AVAD) perdidos a nivel mundial en 2021. Las PM _2,5 se identificaron como un importante factor de riesgo para la salud a nivel mundial. ^{[ 235 ]}

En 2023, las partículas PM _2.5 contribuyeron a un estimado de 182.000 muertes prematuras en la Unión Europea . Esto representó una disminución del 57% en comparación con los efectos de las PM _2.5 en 2005. Esta disminución se atribuye a cambios en las políticas que llevaron a una reducción del 38% en las emisiones totales de PM _2.5 primarias entre 2005 y 2023. ^{[ 236 ]}

En China, la aprobación del Plan de Acción para la Prevención y el Control de la Contaminación Atmosférica (APPCAP) en 2013 condujo a una disminución de un tercio en las concentraciones promedio anuales de PM _2.5 y a una menor cantidad de muertes entre 2013 y 2017. ^{[ 3 ]}^{[ 237 ]} Sin embargo, el PM _2.5 continúa siendo un importante riesgo para la salud ambiental en China, responsable de 2,27 millones de muertes y 46,68 millones de años de vida ajustados por discapacidad (AVAD) en 2021. ^{[ 238 ]}

En Estados Unidos, las enmiendas a la Ley de Aire Limpio de 1970 dieron como resultado disminuciones en los niveles de PM _2.5 y aumentos en la esperanza de vida, como lo demostró el Estudio de las Seis Ciudades de Harvard y otros. ^{[ 3 ]} Sin embargo, desde 2016, las concentraciones de PM _2.5 ya no están disminuyendo en Estados Unidos. ^{[ 239 ]} En 2017, se estimó que la contaminación fue responsable de casi 197.000 muertes en Estados Unidos. ^{[ 240 ]} Un estudio de 2022 en GeoHealth concluyó que eliminar las emisiones de combustibles fósiles relacionadas con la energía en Estados Unidos prevendría46.900–59.400 muertes prematuras cada año y proporcionar Beneficios de entre 537 y 678 mil millones de dólares derivados de la prevención de enfermedades y muertes relacionadas con las partículas PM _{2.5 .}^{[ 241 ]}

Existen interacciones entre las partículas en suspensión, el ejercicio y la mortalidad. Los beneficios para la salud del ejercicio físico pueden verse afectados por la calidad del aire. Un estudio transnacional de 2025, que incluyó a 1,5 millones de adultos, demostró que los altos niveles de PM2.5 ambiental _pueden disminuir significativamente los efectos protectores de la actividad física recreativa contra la mortalidad por todas las causas y por causas específicas. Por debajo de una concentración media anual de 25 μg/m³ ^, el ejercicio regular reduce la mortalidad por todas las causas en aproximadamente un 30 %. Este beneficio se reduce a la mitad (al 12-15 %) cuando las concentraciones superan los 25 μg/m³ ^. Además, los efectos protectores del ejercicio contra la mortalidad relacionada con el cáncer dejan de ser estadísticamente significativos cuando los niveles de PM2.5 _alcanzan los 35 μg/m³ ^o más. ^{[ 242 ]}

Sistema respiratorio

Las partículas en suspensión se asocian con enfermedades respiratorias como el asma , la enfermedad pulmonar obstructiva crónica , la fibrosis pulmonar , la neumonía , el síndrome de dificultad respiratoria aguda y el cáncer de pulmón . Las PM10 _rara vez se desplazan más allá de las vías respiratorias superiores, mientras que las partículas más finas, como las PM2.5 _y las _PM0.1, pueden penetrar más profundamente en los pulmones y causar mayores daños a la salud respiratoria. ^{[ 3 ]}^{[ 201 ]}

El estudio Multi-Ciudad-País (MCC) examinó datos diarios sobre mortalidad y contaminación del aire de 652 ciudades en 24 áreas, incluyendo América del Norte, Europa y Asia Oriental. Las concentraciones de PM _2.5 se asociaron con una mayor mortalidad general y respiratoria. ^{[ 3 ]}^{[ 244 ]} Otros estudios informan resultados similares. ^{[ 3 ]}^{[ 245 ]}

La IARC y la OMS clasifican las partículas como carcinógeno del Grupo 1. [ ^{4 ] Un} metaanálisis de 2024 de 66 estudios sobre cáncer a nivel mundial informó que por cada aumento de 10 μg/m³ ^en PM₂.₅ _, la tasa de cáncer de pulmón aumentó un 8,5 %. ^{[ 4 ]} La contaminación del aire también se asocia con una mayor incidencia y prevalencia, empeoramiento de los síntomas y más exacerbaciones en el asma, la EPOC y otras afecciones. ^{[ 246 ]}^{[ 247 ]}

La exposición a corto plazo también se asocia con un aumento de las visitas a urgencias y las hospitalizaciones relacionadas con asma, EPOC, infecciones de las vías respiratorias superiores (IVRS) y neumonía. ^{[ 248 ]}^{[ 247 ]} Por ejemplo, un aumento de 10 μg/m3 en PM _2.5 diario se asoció con un aumento del 1,5 % en las visitas a urgencias relacionadas con el asma en adultos y un aumento del 3,6 % en las visitas a urgencias pediátricas. ^{[ 249 ]}^{[ 250 ]}

Las partículas en suspensión en el aire pueden transportar microbios al sistema respiratorio y aumentar el riesgo de infecciones respiratorias y reacciones alérgicas. ^{[ 195 ]} Las PM _2.5 suprimen las respuestas inmunitarias y empeoran la inflamación, aumentando la gravedad y la mortalidad de las infecciones bacterianas y virales en el sistema respiratorio. ^{[ 201 ]} Las PM _2.5 empeoran las infecciones bacterianas como Staphylococcus aureus , Streptococcus pneumoniae , Mycobacterium tuberculosis , Pseudomonas aeruginosa y Mycoplasma pneumoniae . ^{[ 201 ]} Las partículas también interfieren con las respuestas inmunitarias que combaten las infecciones virales como la COVID-19 . ^{[ 201 ]}^{[ 251 ]}^{[ 252 ]}^{[ 253 ]}^{[ 254 ]} Se ha descubierto que las PM _2.5 promueven reacciones alérgicas y tormentas de citoquinas durante las infecciones virales respiratorias. ^{[ 201 ]}

Sistema cardiovascular

La materia particulada se asocia con aumentos de la presión arterial , coagulación sanguínea y resistencia a la insulina ; daño a las células endoteliales que recubren los vasos sanguíneos, causando lesión o disfunción vascular; acumulación acelerada de placas grasas en las arterias, ^{[ 185 ]}^{[ 214 ]}^{[ 206 ]} y reducción de la elasticidad de las arterias. ^{[ 185 ]}^{[ 255 ]}

Se ha demostrado que las partículas PM _{2.5 aumentan tanto el estrés oxidativo como la inflamación. El estrés oxidativo disminuye la disponibilidad de óxido nítrico, necesario para mantener la elasticidad de los vasos sanguíneos. La inflamación crónica daña las paredes de los vasos sanguíneos, interfiriendo con su capacidad para relajarse y regular la presión.}^{[ 185 ]}

Las PM _2.5 se asocian con un aumento de las enfermedades cardiovasculares y la mortalidad ^{[ 256 ]}^{[ 3 ]}^{[ 244 ]} por enfermedades como la cardiopatía isquémica , la enfermedad cerebrovascular ( ictus ), la insuficiencia cardíaca , la arritmia , el infarto de miocardio, la aterosclerosis y la hipertensión . ^{[ 257 ]}^{[ 181 ]}^{[ 214 ]}^{[ 244 ]} Las PM _2.5 también se asocian con un aumento de los ingresos hospitalarios relacionados con enfermedades cardiovasculares. ^{[ 258 ]}

En 2022, una revisión sistemática y un análisis de 27 estudios con aproximadamente 42 millones de participantes informaron que cada aumento de 10 μg/m³ ^en la exposición a largo plazo a _PM₂.₅ se asoció con un riesgo un 21 % mayor de desarrollar hipertensión con el tiempo. ^{[ 257 ]} Un análisis de 2020 sobre la mortalidad por enfermedades cardiovasculares específicas informó que cada aumento de 10 μg/m³ en PM₂.₅ _se asoció con un aumento del 16 % en la mortalidad por cardiopatía isquémica y un aumento del 14 % en la mortalidad por accidente cerebrovascular. ^{[ 259 ]}

Sistema nervioso

Los efectos de la contaminación del aire y las partículas en el rendimiento cognitivo son un área activa de investigación. ^{[ 260 ]} Los metaanálisis y las revisiones indican que la exposición a PM _2.5 , PM ₁₀ y SO ₂ se asocia con disminuciones en la función cognitiva global y con deterioro cognitivo. ^{[ 261 ]}^{[ 183 ]} Los estudios epidemiológicos también sugieren un vínculo entre la exposición a PM _2.5 y el deterioro cognitivo. ^{[ 262 ]} PM _2.5 se asocia con una función cognitiva reducida en niños, medida por puntuaciones de CI. ^{[ 263 ]} Se ha encontrado que la mejora de la calidad del aire tiene un efecto protector sobre la función cognitiva. ^{[ 261 ]}

La exposición prolongada a PM _{2.5 se asocia con un mayor riesgo de}demencia por cualquier causa , enfermedad de Alzheimer y enfermedad de Parkinson . PM ₁₀ también se asocia con un mayor riesgo de demencia vascular. ^{[ 183 ]}^{[ 264 ]} El riesgo de enfermedad de Alzheimer se asocia con PM _2.5 y es mayor en regiones muy contaminadas que en regiones poco contaminadas. ^{[ 265 ]}^{[ 266 ]} También existe una fuerte asociación entre la enfermedad de Parkinson y PM _2.5 . Las tasas más altas de enfermedad de Parkinson generalmente se asocian con niveles más altos de PM _2.5 . ^{[ 267 ]}

La contaminación del aire puede aumentar el riesgo de trastornos mentales como la depresión, la ansiedad, ^{[ 268 ]} la esquizofrenia, ^{[ 269 ]} el trastorno bipolar y la psicosis, ^{[ 216 ]} y el suicidio. ^{[ 217 ]}^{[ 218 ]}^{[ 270 ]}^{[ 271 ]} Los aumentos en los síntomas y comportamientos pueden estar relacionados con cambios subyacentes en los neurotransmisores y neuromoduladores. ^{[ 268 ]} Las relaciones entre la depresión, el suicidio y la contaminación del aire son complicadas. Por ejemplo, se ha descubierto que los aumentos diarios tanto de la temperatura como de la contaminación del aire aumentan el riesgo de muerte por suicidio, con efectos más fuertes en las mujeres que en los hombres. ^{[ 272 ]} La contaminación del aire también está asociada con mayores niveles de violencia y delincuencia. ^{[ 217 ]}^{[ 230 ]}

La contaminación del aire puede aumentar el riesgo de trastornos del neurodesarrollo como el autismo . ^{[ 273 ]} Una revisión y metaanálisis que incluye 20 estudios informa un mayor riesgo de trastornos del espectro autista (TEA) en niños después de exposiciones a PM _2.5 prenatalmente y durante el primer y segundo año después del nacimiento. ^{[ 228 ]} El TEA y el trastorno por déficit de atención con hiperactividad (TDAH) se han relacionado con exposiciones tempranas tanto a PM _2.5 como a NO ₂ . ^{[ 274 ]}

Aunque los mecanismos que conectan la exposición a PM _2.5 con el deterioro cognitivo no se comprenden del todo, las investigaciones sugieren que las partículas pueden llegar al cerebro a través de múltiples vías, incluyendo la inhalación, la ingestión y el sistema olfativo. ^{[ 261 ]}^{[ 275 ]}^{[ 276 ]} La inflamación respiratoria puede provocar inflamación sistémica, interfiriendo con la barrera hematoencefálica y permitiendo que toxinas y otros materiales entren en el cerebro. Allí, las partículas causan daño como resultado de la neuroinflamación, el estrés oxidativo, la acumulación de proteínas mal plegadas y la muerte de células neuronales. ^{[ 261 ]}

Sistemas gastrointestinales y metabólicos

En el sistema gastrointestinal, la materia particulada está relacionada con la enfermedad inflamatoria intestinal, el cáncer colorrectal, la apendicitis y las enfermedades renales y hepáticas. ^{[ 195 ]}^{[ 206 ]} El PM _2.5 puede ingresar al tracto gastrointestinal al ser ingerido en alimentos o agua. También puede ser inhalado en el tracto respiratorio y eliminado de los pulmones en el moco, que luego es tragado y llega al tracto gastrointestinal. El PM _2.5 que ha ingresado al torrente sanguíneo a través de los pulmones puede viajar al intestino a través de la circulación sistémica. El PM _2.5 aumenta la inflamación sistémica y el estrés oxidativo. Estos mecanismos alteran la barrera intestinal, aumentando la permeabilidad intestinal y permitiendo que sustancias nocivas ingresen al sistema circulatorio y afecten el sistema inmunitario. La exposición al PM _2.5 altera la composición de la microbiota intestinal, aumentando la presencia de Lactobacillus , Parabacteroides , Firmicutes y Akkermansia , y disminuyendo Bacteroidetes y Prevotella . Los cambios en la microbiota y los metabolitos perjudican la función y la salud intestinal. Los componentes de alto riesgo, como los metales pesados tóxicos y los compuestos orgánicos, causan daños adicionales. ^{[ 206 ]}^{[ 195 ]}

Las partículas también están relacionadas con la diabetes . ^{[ 219 ]} Se ha demostrado que la exposición a PM ₁₀ y PM _2.5 aumenta el riesgo de diabetes tipo 2. Hasta 2025, había poca investigación disponible sobre los efectos en la diabetes mellitus tipo 1 y la diabetes mellitus gestacional . ^{[ 220 ]} El desequilibrio de la microbiota y la disminución de la diversidad de la microbiota intestinal pueden empeorar la resistencia a la insulina y afectar la diabetes tipo 2. ^{[ 206 ]}

Existe cierta evidencia que sugiere que las partículas en suspensión son un factor de riesgo para el síndrome metabólico (SM). El SM implica múltiples trastornos metabólicos: obesidad central, hipertensión arterial, glucemia en ayunas elevada y niveles bajos de colesterol HDL (lipoproteína de alta densidad). Las partículas PM _2.5 y componentes químicos como los sulfatos y el carbono negro pueden afectar los trastornos relacionados con el SM. ^{[ 221 ]}^{[ 277 ]}

Sistema reproductor

Se ha estudiado la exposición a partículas y PM _2.5 en relación con el sistema reproductivo. ^{[ 223 ]}^{[ 224 ]}^{[ 143 ]} Se ha correlacionado la reducción del recuento de espermatozoides, la menstruación irregular, ^{[ 278 ]} y mayores tasas de infertilidad tanto en hombres como en mujeres con la exposición a partículas. ^{[ 224 ]}^{[ 279 ]} Se ha demostrado que el PM _2.5 altera los niveles hormonales y disminuye la cantidad de óvulos en los ovarios de la mujer. El PM _2.5 se acumula en los órganos reproductores y puede causar infertilidad masculina. ^{[ 224 ]}

Las mujeres embarazadas expuestas a PM _2.5 tienen un mayor riesgo de desarrollar diabetes gestacional y enfermedades hipertensivas del embarazo, como hipertensión gestacional y preeclampsia . ^{[ 227 ]} La exposición a material particulado también se asocia con un mayor riesgo de aborto espontáneo , ^{[ 224 ]} parto prematuro , ^{[ 226 ]} bajo peso al nacer y defectos congénitos. ^{[ 227 ]} La exposición materna a PM _2.5 durante el embarazo se asocia con presión arterial alta en los niños. ^{[ 280 ]}

En general, la evidencia epidemiológica y toxicológica sugiere relaciones causales entre la exposición a largo plazo a material particulado fino y ultrafino y resultados adversos en la descendencia. ^{[ 281 ]} La exposición al material particulado puede causar inflamación, estrés oxidativo, alteración endocrina y transporte deficiente a través de la placenta, todo lo cual puede disminuir el peso al nacer. ^{[ 281 ]}^{[ 282 ]}^{[ 225 ]}^{[ 283 ]} Las formas más pequeñas de material particulado, incluido el carbono negro y los microplásticos, pueden cruzar la barrera placentaria y causar daños durante el desarrollo placentario. ^{[ 281 ]}^{[ 284 ]} El material particulado del humo de incendios forestales conduce a alteraciones en la función placentaria y resultados negativos en el embarazo. ^{[ 143 ]}

Los estudios que intentan asociar aún más los efectos de la materia particulada con la exposición durante trimestres específicos han mostrado resultados variados. ^{[ 227 ]}^{[ 282 ]} La exposición perinatal se asocia con resultados de salud a lo largo de la vida. ^{[ 285 ]}

Efectos del humo de los incendios forestales

El humo de los incendios forestales puede afectar más gravemente a grupos sensibles como los ancianos, los niños, las mujeres embarazadas y las personas con enfermedades pulmonares y cardiovasculares. ^{[ 286 ]}^{[ 143 ]} Los incendios forestales se asocian con un aumento de las visitas a urgencias debido a la exposición a partículas, así como con un mayor riesgo de eventos relacionados con el asma. ^{[ 287 ]} Las partículas de los incendios forestales pueden ser un factor desencadenante de eventos coronarios agudos como la cardiopatía isquémica. ^{[ 286 ]} Las PM _2.5 de los incendios forestales están relacionadas con un mayor riesgo de hospitalizaciones por enfermedades cardiopulmonares. ^{[ 288 ]} La evidencia también sugiere que el humo de los incendios forestales reduce el rendimiento mental. ^{[ 289 ]}

Disparidades raciales

Se han realizado numerosos estudios que vinculan la raza con una mayor proximidad a fuentes de emisiones de material particulado y efectos adversos para la salud, como el asma. ^{[ 290 ]} Las poblaciones negras se ubican desproporcionadamente más cerca de áreas con alta emisión de PM que las poblaciones blancas. La proximidad residencial a instalaciones emisoras de partículas aumenta la exposición a PM _2.5 y las tasas de enfermedad y muerte. ^{[ 291 ]}^{[ 292 ]}^{[ 293 ]}^{[ 294 ]} Múltiples estudios confirman que la carga de emisiones de PM es mayor entre las poblaciones que no son blancas o que viven en la pobreza. ^{[ 291 ]}^{[ 292 ]}^{[ 295 ]}^{[ 296 ]} Las condiciones socioeconómicas no son suficientes para explicar estas diferencias: las disparidades para las personas negras son más pronunciadas que las disparidades basadas en los ingresos. ^{[ 291 ]}^{[ 296 ]}

En Estados Unidos, esta desproporción es atribuida por los académicos a la segregación racial en la vivienda y a las desigualdades en la exposición a sustancias tóxicas, ^{[ 297 ]} un problema de justicia ambiental de larga data vinculado a la práctica histórica de la discriminación hipotecaria. ^{[ 298 ]}^{[ 299 ]} Los efectos en la salud se agravan aún más porque "la atención médica se produce en el contexto de una desigualdad social y económica histórica y contemporánea más amplia y una discriminación racial y étnica persistente en muchos sectores de la vida estadounidense". ^{[ 300 ]}

Un ejemplo es una zona del sureste de Luisiana, conocida coloquialmente como « Cancer Alley » por su alta concentración de muertes relacionadas con el cáncer debido a las plantas químicas cercanas. Cancer Alley es una comunidad mayoritariamente afroamericana, y el barrio más cercano a la planta es 90% negro. Los efectos a largo plazo en la salud derivados de vivir en altas concentraciones de partículas en suspensión han aumentado tanto las tasas de enfermedad como de mortalidad, que se agravaron aún más con la COVID-19 . Estos resultados reflejan una historia de racismo. ^{[ 301 ]}^{[ 298 ]}^{[ 302 ]}

Efectos de la vegetación

La liberación de material particulado al medio ambiente afecta tanto a los ecosistemas terrestres como acuáticos. El material particulado puede depositarse desde el aire sobre las plantas, el suelo y el agua. Las partículas ultrafinas pueden entrar en las plantas a través de las hojas y las raíces, desplazarse por ellas y afectar sus procesos físicos y químicos. La deposición de oligoelementos procedentes de la contaminación en los anillos de los árboles puede ser utilizada por los dendrocronólogos para reconstruir la historia de la contaminación, un registro histórico de los cambios en los suelos, los sedimentos y la atmósfera. ^{[ 304 ]}^{[ 305 ]}

La materia particulada puede bloquear físicamente la entrada de luz solar a las hojas, impidiendo la fotosíntesis. ^{[ 306 ]} Puede obstruir los estomas de las plantas e interferir con las funciones de fotosíntesis y transpiración . ^{[ 307 ]}^{[ 308 ]} La materia particulada puede dañar las células vegetales ^{[ 309 ]} y atrofiar o matar algunas especies de plantas. ^{[ 306 ]}

Los daños causados por las partículas pueden reducir la productividad de los cultivos. ^{[ 310 ]}^{[ 311 ]}^{[ 312 ]} Las plantas pueden absorber y retener partículas, eliminándolas del aire y mejorando la calidad del aire que respiramos. ^{[ 313 ]} Sin embargo, esto también significa que las partículas, como los metales pesados, pueden contaminar plantas como las hortalizas de hoja verde por encima de los niveles seguros para el consumo humano. ^{[ 314 ]}

Efectos climáticos

Los aerosoles atmosféricos afectan el clima de la Tierra al cambiar la cantidad de radiación solar entrante y radiación terrestre de onda larga saliente que se retiene en el sistema terrestre. Esto ocurre a través de varios mecanismos distintos que se dividen en efectos directos, indirectos ^{[ 316 ]}^{[ 317 ]} y semidirectos de los aerosoles. Los efectos climáticos de los aerosoles son la mayor fuente de incertidumbre en las predicciones climáticas futuras. ^{[ 318 ]} El Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático (IPCC) declaró en 2001: ^{[ 319 ]}

Si bien el forzamiento radiativo debido a los gases de efecto invernadero puede determinarse con un grado de precisión razonablemente alto... las incertidumbres relacionadas con los forzamientos radiativos de los aerosoles siguen siendo grandes y dependen en gran medida de las estimaciones de estudios de modelización global que son difíciles de verificar en la actualidad.

Radiativo de aerosoles

Cantidades medias mensuales de aerosoles en todo el mundo, observaciones del espectrorradiómetro de imágenes de resolución moderada (MODIS) a bordo del satélite Terra de la NASA.

Directo

Ciudad italiana contaminada por partículas y detector óptico de aire (láser)

El efecto directo de los aerosoles consiste en cualquier interacción directa de la radiación con los aerosoles atmosféricos, como la absorción o la dispersión. Afecta tanto a la radiación de onda corta como a la de onda larga para producir un forzamiento radiativo negativo neto. ^{[ 320 ]} La magnitud del forzamiento radiativo resultante debido al efecto directo de un aerosol depende del albedo de la superficie subyacente, ya que esto afecta la cantidad neta de radiación absorbida o dispersada al espacio. Por ejemplo, si un aerosol altamente dispersor está sobre una superficie de bajo albedo tiene un forzamiento radiativo mayor que si estuviera sobre una superficie de alto albedo. Lo contrario es cierto para los aerosoles absorbentes, con el mayor forzamiento radiativo que surge de un aerosol altamente absorbente sobre una superficie de alto albedo. ^{[ 316 ]} El efecto directo de los aerosoles es un efecto de primer orden y, por lo tanto, el IPCC lo clasifica como un forzamiento radiativo . ^{[ 318 ]} La interacción de un aerosol con la radiación se cuantifica mediante el albedo de dispersión simple (SSA), que es la relación entre la dispersión sola y la dispersión más la absorción ( extinción ) de la radiación por una partícula. El SSA tiende a la unidad si predomina la dispersión, con una absorción relativamente baja, y disminuye a medida que aumenta la absorción, llegando a cero para una absorción infinita. Por ejemplo, el aerosol de sal marina tiene un SSA de 1, ya que una partícula de sal marina solo dispersa, mientras que el hollín tiene un SSA de 0,23, lo que demuestra que es un importante absorbente de aerosoles atmosféricos.

Indirecto

El efecto indirecto de los aerosoles consiste en cualquier cambio en el balance radiativo de la Tierra debido a la modificación de las nubes por aerosoles atmosféricos y comprende varios efectos distintos. Las gotitas de las nubes se forman sobre partículas de aerosol preexistentes, conocidas como núcleos de condensación de nubes (CCN). Las gotitas que se condensan alrededor de aerosoles de origen humano, como los que se encuentran en la contaminación por partículas, tienden a ser más pequeñas y más numerosas que las que se forman alrededor de partículas de aerosol de origen natural (como el polvo arrastrado por el viento ).

For any given meteorological conditions, an increase in CCN leads to an increase in the number of cloud droplets. This leads to more scattering of shortwave radiation i.e. an increase in the albedo of the cloud, known as the cloud albedo effect, First indirect effect or Twomey effect.^[317] Evidence supporting the cloud albedo effect has been observed from the effects of ship exhaust plumes^[321] and biomass burning^[322] on cloud albedo compared to ambient clouds. The Cloud albedo aerosol effect is a first order effect and therefore classified as a radiative forcing by the IPCC.^[318]

An increase in cloud droplet number due to the introduction of aerosol acts to reduce the cloud droplet size, as the same amount of water is divided into more droplets. This has the effect of suppressing precipitation, increasing the cloud lifetime, known as the cloud lifetime aerosol effect, second indirect effect or Albrecht effect.^[318] This has been observed as the suppression of drizzle in ship exhaust plume compared to ambient clouds,^[323] and inhibited precipitation in biomass burning plumes.^[324] This cloud lifetime effect is classified as a climate feedback (rather than a radiative forcing) by the IPCC due to the interdependence between it and the hydrological cycle.^[318] However, it has previously been classified as a negative radiative forcing.^[325]

Semi-direct

El efecto semidirecto se refiere a cualquier efecto radiativo causado por aerosoles atmosféricos absorbentes como el hollín, aparte de la dispersión y absorción directas, que se clasifican como efecto directo. Engloba muchos mecanismos individuales y, en general, está menos definido y comprendido que los efectos directos e indirectos de los aerosoles. Por ejemplo, si hay aerosoles absorbentes presentes en una capa superior de la atmósfera, pueden calentar el aire circundante, lo que inhibe la condensación del vapor de agua, resultando en una menor formación de nubes. ^{[ 326 ]} Además, calentar una capa de la atmósfera con respecto a la superficie resulta en una atmósfera más estable debido a la inhibición de la convección atmosférica . Esto inhibe el ascenso convectivo de la humedad, ^{[ 327 ]} lo que a su vez reduce la formación de nubes. El calentamiento de la atmósfera en altura también conduce a un enfriamiento de la superficie, resultando en una menor evaporación del agua superficial. Todos los efectos aquí descritos conducen a una reducción de la cobertura nubosa, es decir, un aumento del albedo planetario. El efecto semidirecto, clasificado como retroalimentación climática por el IPCC debido a la interdependencia entre este y el ciclo hidrológico. ^{[ 318 ]} Sin embargo, anteriormente se había clasificado como forzamiento radiativo negativo. ^{[ 325 ]}

Funciones específicas de los aerosoles

Sulfato

Los aerosoles de sulfato son en su mayoría compuestos de azufre inorgánicos como SO ²⁻₄ , HSO ⁻₄ y H₂ SO₄ ,^{[ 328 ]} que se producen principalmente cuandoel dióxido de azufrereacciona conel vapor de aguapara formarácido sulfúricoy variassales(a menudo a través de unade oxidaciónen las nubes), que luego se cree que experimentanhigroscópicoy coagulación y luego se encogen porevaporación.^{[ 329 ]}^{[ 330 ]} Algunos de ellos sonbiogénicos(típicamente producidos a través dereacciones químicasconsulfuro de dimetilo planctonprincipalmente marino^{[ 331 ]} ) o geológicos a travésvolcaneso impulsados por el clima a partir deincendios forestalesy otros eventos de combustión natural,^{[ 330 ]} pero en las últimas décadasde sulfato antropogénicos producidos a través dela combustiónde combustibles fósiles con un alto contenido de azufre, principalmente carbón y ciertos combustibles menos refinados, comode aviaciónyel combustible para búnkeres, habían dominado.^[³³²^] Para 1990, las emisiones globales de azufre causadas por el ser humano a la atmósfera se volvieron "al menos tan grandes" comotodaslas emisiones naturales de compuestos que contienen azufrecombinadas, y fueron al menos 10 veces más numerosas que los aerosoles naturales en las regiones más contaminadas de Europa y América del Norte,^[³³³^] donde representaron el 25% o más de toda la contaminación del aire.^[³³⁴^] Esto provocólluvia ácida,^[³³⁵^]^[³³⁶^] y también contribuyó a afecciones cardíacas y pulmonares^[³³⁴^] e incluso al riesgo departo prematuroybajo peso al nacer.^[³³⁷^] La contaminación por sulfatos también tiene una relación compleja conpor NOxy el ozono, reduciendo elozono a nivel del suelo, que también es dañino, pero capaz de dañartambiéncapa de ozono^{estratosférico. [}³³⁸^]

Una vez que el problema se hizo evidente, los esfuerzos para eliminar esta contaminación mediante medidas de desulfuración de gases de combustión y otros controles de contaminación tuvieron un éxito considerable, ^{[ 339 ]} reduciendo su prevalencia en un 53% y generando ahorros en atención médica valorados en 50 mil millones de dólares anuales solo en los Estados Unidos. ^{[ 340 ]}^{[ 334 ]}^{[ 341 ]} Sin embargo, casi al mismo tiempo, las investigaciones habían demostrado que los aerosoles de sulfato estaban afectando tanto la luz visible recibida por la Tierra como su temperatura superficial , ^{[ 342 ]} y a medida que el llamado oscurecimiento global comenzó a revertirse en la década de 1990 en consonancia con la reducción de la contaminación antropogénica por sulfato, ^{[ 343 ]}^{[ 344 ]}^{[ 345 ]} el cambio climático se aceleró. ^{[ 346 ]} A partir de 2021, los modelos CMIP6 de última generación estiman que el enfriamiento total de los aerosoles actualmente presentes está entre 0,1 °C (0,18 °F) y 0,7 °C (1,3 °F) ; ^[³⁴⁷^] el Sexto Informe de Evaluación del IPCC utiliza la mejor estimación de 0,5 °C (0,90 °F) , ^[³⁴⁸^] con la incertidumbre causada principalmente por investigaciones contradictorias sobre los impactos de los aerosoles de las nubes . ^[³⁴⁹^]^[³⁵⁰^]^[³⁵¹^]^[³⁵²^]^[³⁵³^]^[³⁵⁴^] Algunos están seguros de que enfrían el planeta, y esto llevó a propuestas de geoingeniería solar conocidas como inyección de aerosoles estratosféricos , que busca replicar y mejorar el enfriamiento de la contaminación por sulfatos al tiempo que minimiza los efectos negativos en la salud mediante el despliegue en la estratosfera , donde solo se necesitaría una fracción de la contaminación actual por azufre para evitar varios grados de calentamiento, ^[³⁵⁵^] pero la evaluación de costos y beneficios sigue siendo incompleta, ^[³⁵⁶^] incluso con cientos de estudios sobre el tema completados a principios de la década de 2020. ^[³⁴⁶^]

Carbono negro

El carbono negro (BC) o carbono elemental (EC), a menudo llamado hollín, está compuesto de cúmulos de carbono puro, esferas de esqueleto y fullerenos , y es una de las especies de aerosoles absorbentes más importantes en la atmósfera. Debe distinguirse del carbono orgánico (OC): moléculas orgánicas agrupadas o agregadas por sí mismas o que impregnan una esfera de EC . El IPCC estima en el Cuarto Informe de Evaluación del IPCC, 4AR, que el carbono negro procedente de combustibles fósiles contribuye con un forzamiento radiativo medio global de +0,2 W/m² ⁽ era +0,1 W/m² ^en el Segundo Informe de Evaluación del IPCC, SAR), con un rango de +0,1 a +0,4 W/ ^m² . Sin embargo, un estudio publicado en 2013 afirma que "la mejor estimación para el forzamiento radiativo directo del carbono negro atmosférico de la era industrial (1750 a 2005) es de +0,71 W/m² ^con límites de incertidumbre del 90 % de (+0,08, +1,27) W/m² ^" y que "el forzamiento directo total de todas las fuentes de carbono negro, sin restar el fondo preindustrial, se estima en +0,88 (+0,17, +1,48) W/m² ^" . ^{[ 357 ]}

Instancias

Los volcanes son una importante fuente natural de aerosoles y se han relacionado con cambios en el clima de la Tierra, a menudo con consecuencias para la población humana. Las erupciones vinculadas a cambios climáticos incluyen la erupción del Huaynaputina en 1600, que se relacionó con la hambruna rusa de 1601-1603 , ^{[ 358 ]}^{[ 359 ]}^{[ 360 ]} que provocó la muerte de dos millones de personas, y la erupción del Monte Pinatubo en 1991 , que causó un enfriamiento global de aproximadamente 0,5 °C que duró varios años. ^{[ 361 ]}^{[ 362 ]} Las investigaciones que rastrean el efecto de los aerosoles que dispersan la luz en la estratosfera durante 2000 y 2010 y comparan su patrón con la actividad volcánica muestran una estrecha correlación. Las simulaciones del efecto de las partículas antropogénicas mostraron poca influencia en los niveles actuales. ^{[ 363 ]}^{[ 364 ]}

También se cree que los aerosoles afectan el tiempo y el clima a escala regional. El fracaso del monzón indio se ha relacionado con la supresión de la evaporación del agua del Océano Índico debido al efecto semidirecto de los aerosoles antropogénicos. ^{[ 365 ]}

Estudios recientes sobre la sequía del Sahel ^{[ 366 ]} y los importantes aumentos desde 1967 en las precipitaciones en Australia sobre el Territorio del Norte , Kimberley , Pilbara y alrededor de la llanura de Nullarbor han llevado a algunos científicos a concluir que la bruma de aerosoles sobre el sur y el este de Asia ha estado desplazando constantemente las precipitaciones tropicales en ambos hemisferios hacia el sur. ^{[ 365 ]}^{[ 367 ]}

Conocimientos de la industria energética y respuesta a los efectos adversos para la salud.

Las principales compañías energéticas comprendieron al menos desde la década de 1960 que el uso de sus productos causa efectos adversos generalizados en la salud y la muerte, pero continuaron ejerciendo una agresiva presión política en Estados Unidos y otros países contra la regulación de la calidad del aire y lanzaron importantes campañas de propaganda corporativa para sembrar dudas sobre el vínculo causal entre la quema de combustibles fósiles y los graves riesgos para la vida humana. Memorandos internos de las empresas revelan que los científicos y ejecutivos de la industria energética sabían que los contaminantes atmosféricos generados por los combustibles fósiles se alojan profundamente en el tejido pulmonar humano y causan defectos congénitos en los hijos de los trabajadores de la industria petrolera. Los memorandos de la industria reconocen que los automóviles "son, con mucho, las mayores fuentes de contaminación atmosférica" y también que la contaminación atmosférica causa efectos adversos en la salud y aloja toxinas, incluidos carcinógenos , "profundamente en los pulmones, que de otro modo se eliminarían por la garganta". ^{[ 369 ]}

Ante la creciente preocupación pública, la industria creó la Coalición Climática Global , un grupo de presión, para frustrar los intentos gubernamentales de regular la contaminación atmosférica y generar confusión en la opinión pública sobre la necesidad de dicha regulación. El Instituto Americano del Petróleo , una asociación comercial de la industria del petróleo y el gas, y el grupo de expertos privado negacionista del cambio climático , The Heartland Institute , llevaron a cabo esfuerzos similares de cabildeo y relaciones públicas corporativas . «La respuesta de los intereses de los combustibles fósiles ha seguido el mismo patrón: primero lo saben, luego conspiran, luego lo niegan y luego lo retrasan. Han recurrido a la dilación, a formas sutiles de propaganda y al debilitamiento de la regulación», afirmó Geoffrey Supran, investigador de la Universidad de Harvard especializado en la historia de las empresas de combustibles fósiles y el cambio climático. Estos esfuerzos han sido comparados, por analistas políticos como Carroll Muffett del Centro de Derecho Ambiental Internacional , con la estrategia de la industria tabacalera de cabildeo y campañas de propaganda corporativa para generar dudas sobre la relación causal entre fumar cigarrillos y el cáncer y para impedir su regulación. Además, los defensores financiados por la industria, cuando son nombrados para altos cargos gubernamentales en los Estados Unidos, han revisado los hallazgos científicos que muestran los efectos mortales de la contaminación del aire y han revertido su regulación. ^{[ 369 ]}^{[ 370 ]}^{[ 371 ]}

Control

Tecnologías

Filtros de tela con efecto HEPA : sin filtro (exterior) y con filtro (interior).

Las emisiones de material particulado están altamente reguladas en la mayoría de los países industrializados. Debido a las preocupaciones ambientales , la mayoría de las industrias están obligadas a operar algún tipo de sistema de recolección de polvo. Estos sistemas incluyen colectores inerciales ( separadores ciclónicos ), colectores de filtro de tela (filtros de mangas) , filtros electrostáticos utilizados en mascarillas, ^[³⁷²^] lavadores húmedos y precipitadores electrostáticos .

Los separadores ciclónicos son útiles para eliminar partículas grandes y gruesas, y a menudo se emplean como primera etapa o "pre-limpiador" antes de otros colectores más eficientes. Los separadores ciclónicos bien diseñados pueden ser muy eficientes incluso para eliminar partículas finas ^{[ 373 ]} y pueden funcionar de forma continua sin necesidad de paradas frecuentes para mantenimiento.

Los filtros de tela o mangas son los más utilizados en la industria en general. ^{[ 374 ]} Funcionan forzando el paso del aire cargado de polvo a través de un filtro de tela en forma de bolsa, donde las partículas se acumulan en la superficie exterior de la bolsa y el aire limpio pasa a través de ella para ser expulsado a la atmósfera o, en algunos casos, recirculado dentro de la planta. Las telas comunes incluyen poliéster y fibra de vidrio, y los recubrimientos comunes incluyen PTFE (conocido comúnmente como teflón). El exceso de polvo acumulado se limpia de las bolsas y se retira del colector.

Una cantidad sustancial de polvo de construcción se emitía y se elevaba desde un edificio en rehabilitación un sábado por la tarde, Treasure Garden, Tai Po, Hong Kong. El plan de rehabilitación está subvencionado por el gobierno ^{[ 375 ]}^{[ 376 ]}^{[ 377 ]} y un contrato como este puede valer hasta cien millones. ^{[ 378 ]} Las personas viven dentro del edificio durante todo el período de la renovación , que generalmente dura más de un año, ^{[ 379 ]}^{[ 380 ]} y se puede prever que la exposición de los residentes al polvo de construcción es incluso más grave que la exposición ocupacional de los trabajadores. La posible presencia de polvo de amianto y pintura con plomo también es motivo de preocupación. Este tipo de obras de rehabilitación son muy comunes (más de 3000 edificios en los primeros 6 años del plan ^{[ 381 ]} ), especialmente en algunos distritos más antiguos. Con tal cantidad de polvo emitido, era obvio que no se estaba rociando agua ni se estaba utilizando un dispositivo de extracción de polvo, lo que constituía una violación de la ley local. ^{[ 382 ]}

Los depuradores húmedos hacen pasar el aire sucio a través de una solución de lavado (generalmente una mezcla de agua y otros compuestos) permitiendo que las partículas se adhieran a las moléculas del líquido. ^{[ 383 ]} Los precipitadores electrostáticos cargan eléctricamente el aire sucio a medida que pasa a través de ellos. El aire ahora cargado pasa luego a través de grandes placas electrostáticas que atraen las partículas cargadas en la corriente de aire, recogiéndolas y dejando el aire ahora limpio para ser expulsado o recirculado. ^{[ 384 ]}

Medidas

En la construcción general de edificios, algunos lugares que han reconocido durante décadas los posibles riesgos para la salud del polvo de construcción exigen legalmente al contratista correspondiente que adopte medidas eficaces de control del polvo, aunque las inspecciones, multas y penas de prisión son poco frecuentes en los últimos años (por ejemplo, dos procesamientos con multas totales de 6000 HKD en Hong Kong en el año 2021). ^{[ 385 ]}^{[ 386 ]}

Algunas de las medidas obligatorias de control de polvo incluyen ^{[ 387 ]}^{[ 382 ]}^{[ 388 ]}^{[ 389 ]} cargar, descargar, manipular, transferir, almacenar o desechar cemento o ceniza de combustible pulverizada seca en un sistema o instalación completamente cerrada, y equipar cualquier ventilación o escape con un filtro de tela eficaz o un sistema o equipo de control de la contaminación del aire equivalente, encerrar los andamios del edificio con pantallas antipolvo, usar láminas impermeables para encerrar tanto el elevador de material como el conducto de escombros, humedecer los escombros con agua antes de arrojarlos a un conducto de escombros, rociar agua sobre la superficie de la fachada antes y durante el trabajo de esmerilado, usar una amoladora equipada con aspiradora para el trabajo de esmerilado de fachadas, rociar agua continuamente sobre la superficie para cualquier perforación neumática o accionada por motor, corte, pulido u otra operación de rotura mecánica que cause emisión de polvo, a menos que haya operación de un dispositivo eficaz de extracción y filtrado de polvo, proporcionar vallado de no menos de 2,4 m de altura a lo largo de toda la longitud del límite del sitio, tener pavimento duro en el área abierta y Lavar todos los vehículos que salgan de las obras. Utilizar sistemas automáticos de riego, lavaderos automáticos de coches e instalar un sistema de videovigilancia en las instalaciones de control de la contaminación, conservando las grabaciones durante un mes para futuras inspecciones.

Además de eliminar las partículas de la fuente de contaminación, también pueden limpiarse al aire libre (por ejemplo, torre antismog , muro de musgo y camión cisterna), ^{[ 390 ]} mientras que otras medidas de control emplean el uso de barreras. ^{[ 391 ]}

Regulación

La mayoría de los gobiernos han creado regulaciones tanto para las emisiones permitidas de ciertos tipos de fuentes de contaminación (vehículos de motor, emisiones industriales, etc.) como para la concentración ambiental de partículas. Las partículas son la forma más letal de contaminación del aire debido a su capacidad de penetrar profundamente en los pulmones y el torrente sanguíneo, contribuyendo a la muerte prematura por una amplia variedad de causas, incluidas enfermedades respiratorias y cardiovasculares . ^{[ 5 ]}^{[ 6 ]}^{[ 392 ]}

Límites/normas establecidos por los gobiernos

Canadá

La Norma Canadiense de Calidad del Aire Ambiente (CAAQS) para material particulado es establecida a nivel nacional por el Consejo Canadiense de Ministros del Medio Ambiente (CCME), organismo federal-provincial. ^{[ 409 ]} Las jurisdicciones (provincias y territorios) pueden establecer normas más estrictas. ^{[ 410 ]}

A partir de 2020, el estándar del CCME para PM _2.5 es de 27 μg/m³ ⁽ calculado utilizando el promedio de 3 años del percentil 98 anual de las concentraciones promedio diarias de 24 horas) y 8,8 μg/m³ ⁽ promedio de 3 años de la media anual). También se establecen estándares para el ozono, el dióxido de nitrógeno y el dióxido de azufre. ^{[ 409 ]}

En 2025, se aprobaron normas nacionales más estrictas que entrarían en vigor a partir de 2030. Las CAAQS de 2030 para PM _2.5 son 23 μg/m³ ⁽ calculadas utilizando el promedio de 3 años del percentil 98 anual de las concentraciones promedio diarias de 24 horas) y 8,0 μg/m³ ⁽ promedio de 3 años de la media anual). ^{[ 410 ]}

Porcelana

La contaminación atmosférica en China es un problema de salud pública de larga data. En 2013, China introdujo un Plan de Acción para la Prevención y el Control de la Contaminación Atmosférica con el fin de reducir los niveles de contaminación, lo que ha dado lugar a mejoras en la calidad del aire. ^{[ 411 ]}

El 24 de febrero de 2026, el Ministerio de Ecología y Medio Ambiente de China actualizó sus estándares de calidad del aire ambiente, que se implementarán en dos fases. Durante una fase de transición, desde el 1 de marzo de 2026 hasta el 31 de diciembre de 2030, el límite anual de PM _2.5 será de 30 μg/m³ ^y el límite de PM ₁₀ será de 60 μg/ ^m³ . ^{[ 412 ]}

A partir del 1 de enero de 2031, el límite promedio anual de China para PM _2.5 será de 25 μg/m³ ^y el límite promedio anual para PM ₁₀ se reducirá a 50 μg/m³ ^. Además, los límites anuales para el dióxido de azufre bajarán de 60 a 20 μg/m³ ^y para el dióxido de nitrógeno bajarán de 40 a 30 μg/ ^m³ . ^{[ 412 ]}^{[ 413 ]}

unión Europea

La Unión Europea ha establecido legislación sobre calidad del aire mediante la aprobación de Directivas sobre la calidad del aire ambiente (AAQD), Directivas sobre límites máximos de emisión nacionales (NECD) y diversas directivas específicas para cada fuente. Introducidas por primera vez en 1980, las AAQD han definido límites para el dióxido de azufre, las partículas, el plomo, el dióxido de nitrógeno, las PM ₁₀ y las PM _2.5 . ^{[ 414 ]} Las Directivas sobre límites máximos de emisión nacionales (NECD) y las normas europeas de emisiones para vehículos también limitan el dióxido de azufre (SO2), los óxidos de nitrógeno (NOx), los compuestos orgánicos volátiles distintos del metano (COVNM) y el amoníaco (NH3), así como las partículas en el aire. ^{[ 414 ]}^{[ 415 ]}

Se han aprobado cambios en las normas de la UE y se implementarán gradualmente a partir de 2026. Las normas de emisiones de vehículos Euro 7 se implementarán gradualmente a partir del 29 de noviembre de 2026. Estas normas abarcarán vehículos de gasolina, diésel y eléctricos. Euro 7 será la primera norma en regular fuentes de contaminación como el polvo de los neumáticos y los frenos, y no solo los gases de escape. ^{[ 416 ]}^{[ 414 ]}^{[ 417 ]}

A partir del 10 de diciembre de 2024, la Unión Europea actualizó su Directiva sobre la calidad del aire ambiente (AAQD), otorgando a los Estados miembros de la UE hasta el 11 de diciembre de 2026 para implementar la directiva actualizada en sus leyes nacionales y alcanzar objetivos intermedios, con valores más estrictos que deberán lograrse antes del 1 de enero de 2030. ^{[ 395 ]}

Reino Unido

La Ley de Aire Limpio de 1956 fue una ley fundamental del Parlamento del Reino Unido para las políticas de control de la contaminación en el país. Promulgada en respuesta a la Gran Niebla Tóxica de Londres de 1952 , permitió a las autoridades locales declarar zonas de control de humo y sentó las bases para futuras medidas de control de la contaminación. ^{[ 418 ]}^{[ 148 ]}

Para mitigar el problema de la quema de leña, a partir de mayo de 2021, el carbón doméstico tradicional (carbón bituminoso) y la leña húmeda, dos de los combustibles más contaminantes, ya no podrán venderse. ^{[ 419 ]} La leña vendida en volúmenes inferiores a 2 m³ ^debe estar certificada como «Lista para quemar», lo que significa que tiene un contenido de humedad del 20 % o menos. Los combustibles sólidos manufacturados también deben estar certificados como «Listas para quemar» para garantizar que cumplan con los límites de emisión de azufre y humo. ^{[ 420 ]} A partir de enero de 2022, todas las estufas de leña nuevas deben cumplir con las nuevas normas de Ecodiseño (las estufas con Ecodiseño producen 450 veces más contaminación atmosférica tóxica que la calefacción central de gas. Las estufas antiguas, cuya venta está ahora prohibida, producen 3700 veces más). ^{[ 421 ]}

A partir de 2023, la cantidad de humo que pueden emitir por hora los quemadores en las "zonas de control de humos" —la mayoría de las ciudades y pueblos de Inglaterra— se redujo de 5 g a 3 g. Las infracciones pueden conllevar una multa inmediata de hasta 300 libras esterlinas y posibles antecedentes penales. ^{[ 422 ]}

Estados Unidos

Según lo exige la Ley de Aire Limpio , la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) establece Estándares Nacionales de Calidad del Aire Ambiente (NAAQS) para los contaminantes considerados perjudiciales para la salud pública y el medio ambiente. Los seis contaminantes atmosféricos criterio son las partículas (PM ₁₀ y PM _2.5 ), el monóxido de carbono, el plomo, el ozono, el dióxido de nitrógeno y el dióxido de azufre. Los niveles objetivo se designan como primarios (protección de la salud pública) o secundarios (protección del bienestar público debido a los daños causados a los animales, los cultivos, la vegetación, los edificios y la disminución de la visibilidad). Los NAAQS para PM ₁₀ y PM _2.5 son: ^{[ 406 ]}

Además, los estados, las agencias locales y los gobiernos tribales pueden establecer estándares de calidad del aire más estrictos. Están obligados a desarrollar planes que cumplan con las Normas Nacionales de Calidad del Aire Ambiente (NAAQS) para garantizar que también se cumplan los estándares nacionales. ^{[ 425 ]}

California

La Agencia de Protección Ambiental de California y su departamento, la Junta de Recursos del Aire de California (CARB), han tomado medidas repetidamente para establecer estándares más estrictos de calidad del aire ambiente. En algunos casos, como el de PM10 _, los estándares de calidad del aire ambiente de California (CAAQS) son más rigurosos que los estándares nacionales. ^{[ 426 ]}^{[ 427 ]}^{[ 428 ]} Iniciativas regionales como el Plan de Movimiento de Mercancías de California de 2006 se han relacionado con mejoras en la calidad del aire y los resultados de salud. ^{[ 429 ]}

Colorado

Colorado generalmente sigue los Estándares Nacionales de Calidad del Aire Ambiente (NAAQS) para contaminantes atmosféricos criterio. Su Plan Estatal de Implementación (SIP) describe los pasos a seguir para hacer cumplir los NAAQS. Los condados que superan los umbrales de contaminantes atmosféricos criterio se designan como "áreas de incumplimiento". La Comisión de Control de la Calidad del Aire (AQCC), designada por el Gobernador y confirmada por el Senado, supervisa el programa de calidad del aire de Colorado. La División de Control de la Contaminación del Aire (APCD) del Departamento de Salud Pública y Medio Ambiente de Colorado (CDPHE) monitorea el índice de calidad del aire (AQI) e informa diariamente sobre la calidad del aire y las alertas sanitarias. El Consejo Regional de Calidad del Aire (RAQC) ha sido la principal agencia de planificación de la calidad del aire para el área metropolitana de Denver desde 1989. ^{[ 430 ]}

El área metropolitana de Denver, capital de Colorado, es motivo de especial preocupación debido a la contaminación por ozono y partículas proveniente de la industria, los vehículos, las centrales eléctricas, las refinerías y los aeropuertos. ^{[ 430 ]} La ubicación de Denver al pie de las Montañas Rocosas y las condiciones meteorológicas locales tienden a acumular y retener físicamente los contaminantes. En invierno, el aire frío suele asentarse en el valle con aire más cálido por encima. Estas inversiones térmicas atrapan las partículas cerca del suelo. ^{[ 431 ]} Las condiciones cálidas y secas durante el verano ponen a la zona en riesgo de incendios forestales. ^{[ 432 ]}

A partir de abril de 2026, la Comisión de Control de la Calidad del Aire de Colorado adoptó nuevos estándares de emisión para cinco contaminantes atmosféricos tóxicos, además de los cubiertos por las NAAQS: sulfuro de hidrógeno, benceno, formaldehído, óxido de etileno y compuestos de cromo hexavalente. ^{[ 433 ]}^{[ 434 ]}^{[ 435 ]}

Partículas en suspensión a nivel mundial

PM _2.5 por ciudad

Para analizar la tendencia de la contaminación del aire, expertos en aire mapearon 480 ciudades de todo el mundo (excluida Ucrania) ^{[ 436 ]} para calcular el nivel promedio de PM _2.5 de los primeros nueve meses de 2019 en comparación con el de 2022. ^{[ 437 ]} Los niveles promedio de PM _2.5 se midieron utilizando los datos del Índice Mundial de Calidad del Aire de aqicn.org, y se utilizó una fórmula desarrollada por AirNow para convertir la cifra de PM _2.5 en valores de microgramos por metro cúbico de aire ( μg / m³ ⁾ .

Entre las 70 capitales investigadas, Bagdad , Irak, es la que peor desempeño presenta, con niveles de PM _2.5 en aumento.+31,6 μg / m ³ . Ulán Bator (Ulaanbaatar), la capital de Mongolia, está teniendo el mejor desempeño, con niveles de PM _2.5 que disminuyen en−23,4 μg/m³ ^. Anteriormente, era una de las capitales más contaminadas del mundo. Un plan de mejora de la calidad del aire implementado en 2017 parece estar dando resultados positivos.

De las 480 ciudades, Dammam, en Arabia Saudita, presenta el peor desempeño, con niveles de PM _2.5 en aumento.+111,1 μg/m³ ^. La ciudad es un importante centro para la industria petrolera saudí y alberga el aeropuerto más grande del mundo y el puerto más grande del Golfo Pérsico. Actualmente es la ciudad más contaminada de las analizadas.

En Europa, las ciudades con peor desempeño se encuentran en España. Son Salamanca y Palma , con niveles de PM _{2.5 que aumentaron en}+5,1 μg/m ³ y+3,7 μg/m ³ respectivamente. La ciudad con mejor desempeño es Skopje , la capital de Macedonia del Norte, con niveles de PM _2,5 que disminuyeron en−12,4 μg/m³ ^. En su día fue la capital más contaminada de Europa y aún le queda un largo camino por recorrer para lograr un aire limpio.

En los EE. UU., Salt Lake City , Utah y Miami, Florida son las dos ciudades con los mayores aumentos en los niveles de PM _2.5 (+1,8 μg/m³ ⁾ . Salt Lake City sufre un fenómeno meteorológico conocido como "inversión". Ubicada en un valle, el aire más frío y contaminado queda atrapado cerca del nivel del suelo bajo el aire más cálido que se encuentra arriba cuando ocurre la inversión. Por otro lado, Omaha , Nebraska, está teniendo el mejor desempeño y tiene una disminución de-1,1 μg/m³ ^en los niveles de PM _2,5 .

La ciudad más limpia en este informe es Zúrich , Suiza, con niveles de PM _{2.5 de tan solo}0,5 μg/m³ ^, ocupando el primer lugar tanto en 2019 como en 2022. La segunda ciudad más limpia es Perth , con1,7 μg/m ³ y los niveles de PM _2,5 disminuyen en−6,2 μg/m³ ^desde 2019. De las diez ciudades más limpias, cinco son de Australia. Son Hobart, Wollongong, Launceston, Sídney y Perth. Honolulu es la única ciudad estadounidense en la lista de las diez primeras, ocupando el décimo lugar con niveles de4 μg/m ³ , con un ligero aumento desde 2019.

Casi todas las diez ciudades más contaminadas se encuentran en Oriente Medio y Asia. La peor es Dammam, en Arabia Saudita, con un nivel de PM _{2.5 de}155 μg/m ³ . Lahore en Pakistán es la segunda peor con98,1 μg/m³ ^. La tercera es Dubái , hogar del edificio más alto del mundo. Entre las diez últimas se encuentran tres ciudades de la India: Muzaffarnagar, Delhi y Nueva Delhi. Aquí hay una lista de las 30 ciudades más contaminadas por PM _2.5 , de enero a septiembre de 2022: ^{[ 436 ]}

El estudio anterior tiene algunas limitaciones. Por ejemplo, no abarca todas las ciudades del mundo y el número de estaciones de monitoreo varía según la ciudad. Los datos son solo de referencia.

Australia

La contaminación por PM ₁₀ en las zonas mineras de carbón de Australia, como el valle de Latrobe en Victoria y la región de Hunter en Nueva Gales del Sur, aumentó significativamente entre 2004 y 2014, con una tasa de aumento anual entre 2010 y 2014. ^{[ 438 ]} Según los datos del Inventario Nacional de Contaminantes, las emisiones de PM ₁₀ , PM _2.5 , metales y óxido de nitrógeno aumentaron junto con el aumento de la producción de carbón entre 2008 y 2018. Las minas de carbón representaron el 42,1 % de las emisiones nacionales de PM ₁₀ , de las cuales el 19,5 % correspondía a PM _2.5 . ^{[ 439 ]}

Australia también se ve afectada por graves incendios forestales. La temporada de incendios de 2019-20 se conoció en Australia como el Verano Negro . Los incendios forestales masivos quemaron más de 186 000 kilómetros cuadrados de tierra, produciendo columnas de humo y partículas. Esto aumentó las concentraciones de cristales de hielo, lo que resultó en hasta un 270 % más de actividad eléctrica y un 240 % más de lluvia en tormentas eléctricas sobre el mar de Tasmania . ^{[ 440 ]} El polvo mineral y las partículas de humo de las emisiones de los incendios alteraron la composición de partículas en la superficie del océano. ^{[ 441 ]}

Porcelana

La contaminación del aire en China ha sido durante mucho tiempo un problema de salud pública, que se estima que contribuyó a 1,67 millones de muertes prematuras a nivel nacional en 2020. La exposición a material particulado es el cuarto factor de riesgo principal de mortalidad en el país. ^{[ 442 ]} Se ha identificado al PM _{2.5 como el principal contribuyente a la contaminación atmosférica por partículas en China.}^{[ 443 ]}

Los niveles de contaminación en las ciudades chinas fueron extremos entre 2010 y 2014. En 2011, en Pekín, se registró un índice de calidad del aire (ICA) "Terriblemente malo" que superó los 500: 500 es el máximo hipotético en la escala. ^{[ 444 ]}^{[ 445 ]} El 12 de enero de 2013, Pekín registró un ICA máximo histórico "asombroso" de 755, ^{[ 445 ]} el más alto de 18 de 24 lecturas horarias que estuvieron "más allá del índice". Esto correspondió a una concentración de PM _2.5 de886 μg/m ³ , muy por encima del nivel diario recomendado entonces por la OMS.25 μg/m ³ . ^{[ 446 ]}^{[ 447 ]}

En 2013, China introdujo un Plan de Acción para la Prevención y el Control de la Contaminación del Aire para reducir los niveles de contaminación. ^{[ 411 ]} Desde entonces, la calidad del aire en China ha mostrado mejoras sustanciales gracias a las acciones de aire limpio. ^{[ 448 ]}^{[ 449 ]} De 2013 a 2017, las concentraciones promedio anuales de PM _2.5 disminuyeron en un 33.3% en 74 ciudades importantes de China. ^{[ 442 ]} A partir de 2021, la masa y la toxicidad de PM _2.5 también habían disminuido. ^{[ 450 ]} Las reducciones en PM _2.5 están asociadas con disminuciones en la tasa de mortalidad. ^{[ 411 ]} En Beijing, las concentraciones promedio anuales de PM _2.5 mostraron una disminución del 65.9% de 2013 a 2024. Beijing también estableció un récord en 2024 con 290 días como el número de días de buena/moderada calidad del aire desde el comienzo del monitoreo. ^{[ 451 ]}^{[ 452 ]}

Europa

Europa sigue experimentando una mala calidad del aire. En 2021, la Organización Mundial de la Salud reforzó sus niveles de referencia anuales para PM _2.5 , reduciendo su recomendación de 10 μg/m3 a 5 μg/m3. ^{[ 109 ]}^{[ 78 ]} En 2023, la Agencia Europea de Medio Ambiente (AEMA) informó que, si bien solo el 1,2 % de sus estaciones de monitoreo reportaron concentraciones de PM _2.5 por encima del valor límite anual de la UE (25 μg/m3), el 92 % registró concentraciones por encima del nivel de referencia anual de la OMS (5 μg/m3). ^{[ 453 ]}

Europa cuenta con una infraestructura de investigación de la calidad del aire bien establecida. Se recopilaron conjuntos de datos anuales de aerosoles orgánicos (AO), un componente clave de la materia particulada submicrónica total (PM _{1 ), desde 2013 hasta 2019 en sitios tanto no urbanos como urbanos. Dependiendo de la ubicación, entre el 20 y el 90 % de la masa de PM}₁ se atribuyó a aerosoles orgánicos (AO). Fue posible identificar contribuciones de fuentes específicas. Por ejemplo, la combustión de combustibles sólidos contribuyó con un 16 % anual, siendo menor durante el verano y aumentando hasta un 24 % durante los meses de invierno. En general, la PM ₁ (incluidos aerosoles orgánicos, carbono negro, nitrato, sulfato, amonio y cloruro) tuvo un promedio de 9,7 ± 7,9 μg/m³, y fue generalmente más alta en sitios urbanos que en no urbanos. Entre los patrones observados, los sitios urbanos mostraron picos característicos por la mañana y por la tarde debido al tráfico en hora punta. Tanto los sitios urbanos como rurales mostraron valores reducidos durante el día y un marcado pico vespertino debido a las partículas provenientes de la quema de biomasa para calefacción. El impacto del tráfico fue menor los fines de semana, la cocina fue mayor por las noches y los fines de semana, y el uso de leña (por ejemplo, parrillas al aire libre y calefacción residencial) también fue mayor los fines de semana. ^{[ 109 ]}

Corea del Sur

En 2017, Corea del Sur tenía la peor contaminación del aire entre las naciones desarrolladas de la OCDE (Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos). ^{[ 454 ]} Según un estudio realizado por la NASA y el NIER , el 52% de las partículas PM _2.5 medidas en el Parque Olímpico de Seúl en mayo y junio de 2016 provenían de emisiones locales. El resto era contaminación transfronteriza proveniente de la provincia china de Shandong (22%), Corea del Norte (9%), Pekín (7%), Shanghái (5%) y un 5% combinado de la provincia china de Liaoning, Japón y el Mar Amarillo. ^{[ 455 ]} En diciembre de 2017, los ministros de medio ambiente de Corea del Sur y China firmaron el Plan de Cooperación Ambiental China-Corea (2018-2022), un plan quinquenal para resolver conjuntamente los problemas relacionados con el aire, el agua, el suelo y los residuos. También se inauguró un centro de cooperación ambiental en 2018 para facilitar la cooperación. ^{[ 456 ]}

Tailandia

Las partículas PM _2.5 y PM ₁₀ representan graves riesgos para la salud y están relacionadas con altas tasas de mortalidad en Tailandia. Presentan variación estacional: en las zonas urbanas de Tailandia, como su capital, Bangkok , las concentraciones y el riesgo de exposición a PM _2.5 son mayores durante la estación seca y fresca (de diciembre a febrero). ^{[ 457 ]}^{[ 458 ]}

Los niveles de PM _2.5 y los riesgos para la salud asociados tienden a ser peores en las zonas del norte, como Chiang Mai . ^{[ 459 ]} Las montañas que rodean Chiang Mai interfieren con el flujo de aire y provocan inversiones térmicas que atrapan la contaminación. ^{[ 460 ]} En 2023, Chiang Mai, un popular destino turístico, fue clasificada como la ciudad más contaminada de entre 100 ciudades del mundo por una empresa suiza de calidad del aire. ^{[ 461 ]}^{[ 462 ]}

En marzo y abril de 2026, la niebla tóxica de Chang Mai alcanzó niveles peligrosos de PM _2.5 como resultado de los incendios durante la temporada de quema (de enero a abril), con una densa neblina y visibilidad reducida en toda la región. ^{[ 463 ]}^{[ 464 ]}^{[ 465 ]}^{[ 460 ]} El 30 de marzo de 2026, se reportaron niveles de PM _{2.5 como}188 μg/m³ ^. [ ^{464 ] Los} niveles de material particulado en el sur de Tailandia también están aumentando como resultado de la quema al aire libre de residuos de cultivos en Tailandia y países vecinos del sudeste asiático. ^{[ 466 ]}

Mongolia

La capital de Mongolia , Ulán Bator, tiene una temperatura media anual de aproximadamente 0 °C, lo que la convierte en la capital más fría del mundo. ^{[ 467 ]} Ulán Bator se encuentra en el valle del río Tuul , rodeada por las montañas Khentii , condiciones que tienden a provocar inversiones térmicas y a atrapar la contaminación atmosférica. Las inversiones térmicas están fuertemente correlacionadas con las concentraciones de partículas. ^{[ 468 ]}

El uso de carbón y madera como combustibles se ha identificado como una fuente importante de contaminación del aire. ^{[ 468 ]} La calefacción proviene principalmente del carbón. El carbón se quema en centrales eléctricas, calentando los apartamentos de aproximadamente el 40% de la población, y en estufas en las viviendas tradicionales de Ger, hogar del otro 60% de la población. ^{[ 469 ]} Los distritos de Ger o barrios marginales se han desarrollado debido a la nueva economía de mercado del país y a las estaciones invernales muy frías. Los pobres en estos distritos cocinan y calientan sus casas de madera con estufas interiores alimentadas con madera o carbón. La contaminación del aire resultante se caracteriza por niveles extremadamente altos de material particulado, carbono, dióxido de azufre, óxido de nitrógeno, hierro, arsénico, plomo, zinc y níquel. ^{[ 470 ]} La quema de carbón también produce cenizas volantes , que contienen partículas de polvo fino en el rango de tamaño PM _{2.5 .}^{[ 471 ]}

La contaminación en Ulán Bator es de 4 a 11 veces mayor durante el invierno que en otras estaciones, y las emisiones primarias de la combustión contribuyen de manera importante a la contaminación del aire invernal. ^{[ 472 ]} Los niveles de PM _2.5 se elevan durante la temporada de calefacción, comenzando a aumentar en octubre y disminuyendo en abril. Durante la temporada alta de calefacción, de noviembre a febrero, las concentraciones promedio horarias de PM _2.5 pueden superar1000 μg/m³ ^, un nivel extremadamente peligroso. ^{[ 472 ]} A partir de 2021, el límite medio anual recomendado por la Organización Mundial de la Salud para _PM10 es15 μg/m ³ . ^{[ 473 ]}^{[ 78 ]} La contaminación del aire invernal en Ulán Bator se ha relacionado con disminuciones estacionales en las tasas de concepción y los resultados del parto, entre otros resultados negativos para la salud. ^{[ 474 ]}

Desde 2010, el rápido crecimiento y los patrones desiguales de desarrollo económico han empeorado la pobreza y la contaminación del aire. ^{[ 475 ]} Mongolia ha introducido varias iniciativas para mejorar la disponibilidad de fuentes de calefacción, combustibles y estufas. ^{[ 476 ]} A partir del 15 de mayo de 2019, el gobierno mongol introdujo una prohibición de la quema de carbón crudo en Ulán Bator. Se subvencionaron briquetas de carbón refinado con menores emisiones como combustible alternativo, lo que resultó en una reducción reportada del 60 % en PM ₁₀ para el invierno de 2019-2020. ^{[ 476 ]}

Estados Unidos

Tras la implementación de la Ley de Aire Limpio en 1970, la calidad del aire en los EE. UU. mejoró, con una reducción del 79 % en las emisiones combinadas de contaminantes criterio y precursores entre 1970 y 2024. Entre 2000 y 2024, los niveles de PM _2.5 disminuyeron un 46 % (anual) y un 45 % (24 horas), mientras que los de PM ₁₀ disminuyeron un 36 % (24 horas). ^{[ 477 ]}

Desde 2018, los incendios forestales han sido una fuente de grandes cantidades de material particulado y ozono. En 2020, 1,7 millones de hectáreas se quemaron en California. En 2023, los incendios forestales en Canadá contribuyeron a un gran número de "días de humo" en todo el territorio continental de Estados Unidos. ^{[ 477 ]}^{[ 478 ]}^{[ 479 ]}^{[ 480 ]}

Disminución de los promedios nacionales de concentración de contaminantes atmosféricos en Estados Unidos, 1990-2024
Emisiones nacionales de contaminantes por categoría de fuente, Estados Unidos, 2024
Condados de EE. UU. que incumplen las normas nacionales sobre partículas PM _2.5 , febrero de 2026
Condados de EE. UU. que incumplen las normas nacionales sobre PM ₁₀ , junio de 2018

Véase también

Efectos en la salud:

Relacionado con la salud:

Notas

↑ También conocidas como material particulado atmosférico , partículas de aerosol atmosférico
↑ PM₁₀ se denomina material particulado en suspensión
↑ Límite de PM_2.5 desde el 21 de septiembre de 2009
↑ Límite de PM₁₀ desde el 4 de diciembre de 2006
↑ Límite de PM_2.5 desde el 27 de marzo de 2018
↑ límite anual desde 2024
↑ límite diario desde 2007
↑ Límite anual eliminado en 2006
↑ límite diario desde 1987^{[ 408 ]}
↑ Promedio de 3 años del percentil 98 anual

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Enlaces externos

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Otros

El minuto de la NASA dedicado a la Tierra: Mi nombre es aerosol.
Mapa global actual de la distribución de PM ₁ | Mapa global actual de la distribución de PM ₁ y PM _2.5 | Mapa global actual de la distribución de PM ₁ , PM _2.5 y PM ₁₀
Mapa global actual del espesor óptico de los aerosoles de materia orgánica en luz verde.
Contaminación del aire en el mundo: Mapa visual del índice de calidad del aire en tiempo real | Acerca de
Mapa de calidad del aire | Acerca de
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[1] También conocidas como material particulado atmosférico , partículas de aerosol atmosférico

[401] PM₁₀ se denomina material particulado en suspensión

[402] Límite de PM_2.5 desde el 21 de septiembre de 2009

[406] Límite de PM₁₀ desde el 4 de diciembre de 2006

[407] Límite de PM_2.5 desde el 27 de marzo de 2018

[413] ímite anual desde 2024

[414] ímite diario desde 2007

[415] Límite anual eliminado en 2006

[417] ímite diario desde 1987^{[ 408 ]}

[418] Promedio de 3 años del percentil 98 anual

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Fuentes

Fuentes mundiales y estacionales

combustión doméstica

combustión de residuos

Construcción

Composición

polvo mineral

sal marina

Organic matter

aerosoles orgánicos secundarios

Composición de incendios forestales y neblina

Medición

Movimiento y depósito

Efectos sobre la salud

El tamaño, la forma y la solubilidad importan.

Tamaño

Concentraciones umbral y directrices

Forma

Solubilidad

Mecanismos de los efectos sobre la salud

Impactos en la salud

Muerte

Sistema respiratorio

Sistema cardiovascular

Sistema nervioso

Sistemas gastrointestinales y metabólicos

Sistema reproductor

Efectos del humo de los incendios forestales

Disparidades raciales

Efectos de la vegetación

Efectos climáticos

Radiativo de aerosoles

Directo

Indirecto

Semi-direct

Funciones específicas de los aerosoles

Sulfato

Carbono negro

Instancias

Conocimientos de la industria energética y respuesta a los efectos adversos para la salud.

Control

Tecnologías

Medidas

Regulación

Límites/normas establecidos por los gobiernos

Canadá

Porcelana

unión Europea

Reino Unido

Estados Unidos

California

Colorado

Partículas en suspensión a nivel mundial

PM 2.5 por ciudad

Australia

Porcelana

Europa

Corea del Sur

Tailandia

Mongolia

Estados Unidos

Véase también

Notas

Referencias

Lecturas adicionales

Enlaces externos

Control

Otros

PM _2.5 por ciudad