Material particularizado (PM) y Aerosol

Propiedades

Efectos a la exposición

Lineamientos existentes

Sumario de lineamientos ambientales

Ejemplos volcánicos e incidentes

Referencias

 


Propiedades

Un aerosol es una suspensión de partículas sólidas o líquidas en el aire. Para propósitos de salud, el aerosol o material particularizado (PM) se define típicamente por su tamaño, donde las partículas más pequeñas tienen mayos impacto sobre la salud. Los valores más comúnmente citados para PM son material totalmente particularizado (TPM) o partículas totalmente suspendidas (TSP); partículas con un diámetro < 10 µm (PM10); y partículas con un diámetro de <2.5 µm (PM2.5). Los efectos y lineamientos dados aquí aplican solamente  al tamaño del aerosol, pero las propiedades de superficie, composición química e interacciones multi-especies pueden también ser importantes en el control de los impactos y esto requiere de un estudio posterior. El halógeno y algunos aerosoles de sulfato son ácidos, y se piensa que el PM ácido puede ser de mayor riesgo para la salud que los no ácidos.  Los metales contenidos en una fumarola volcánica, tales como el mercurio, iridium, arsénico y otros pueden catalizar reacciones, y particularmente en combinación con gases ácidos y aerosoles, incrementan los efectos sobre la salud. Adicionalmente, los aerosoles volcánicos son típicamente PM 2.5 (por ejemplo, Allen et al., 2000), un tamaño de fracción capaz de penetrar en la parte más profunda del pulmón. La ceniza fina es un aerosol y también puede ser ácida si ha absorbido gases ácidos en la fumarola. Ciertos tipos de ceniza pueden ser asociados con el riesgo de silicosis (por ejemplo, Baxter et al., 1999). Estos impactos amplios no se consideran aquí.


Efectos a la exposición

PRECAUCIÓN : La mayoría de los estudios sobre efectos a la exposición están basdos en la contaminación urbana y no son representativos de la contaminación volcánica. Una alta proporción de aerosoles volcánicos es ácida y hay preocupación por que el aerosol ácido puede ser más severo para el sistema respiratorio que el aerosol no ácido. Los efectos y lineamientos provistos aquí deben ser tomados, por lo tanto, sólo como indicativos.

Puesto que la profundidad a la que puede penetrar un material particularizado en el sistema respiratorio depende de su tamaño, las partículas finas (PM2.5) tienen una alta probabilidad de depositarse en el alveolo de los pulmones y se asocian con un mayor riesgo a la salud que las partículas grandes. Partículas de este tamaño también tienen un tiempo de permanencia en la troposfera de días a semanas, y pueden desplazarse a distancias de miles de kilómetros, siendo así ampliamente dispersadas.  Los efectos de una partícula aún más pequeña que “ultrafina” (<0.1 µm de diámetro), no ha sido bien entendida, pero es de preocupación actual. Estudios recientes sugieren que aún a bajos niveles (<100 µg m?³) en exposición corta a Pm de cualquier tamaño, se asocia con efectos a la salud (WHO, 1999), y esa fuerte acidez del aerosol o contendido alto en sulfato, puede contribuir a efectos asociados con PM2.5. Los estudios epidemiológicos muestran que ambos, mortalidad diaria y admisiones hospitalarias aumentan con mayor PM en la capa superior de la superficie y que los efectos por PM2.5 se amplían por encima de los de PM10 (por ejemplo, Braga et al., 2001). La escala de incrementos son sólo en el orden de la mitad a un bajo porcentaje y estas asociaciones son válidas solamente por un período de pocos días.  Una vez que la exposición al aire contaminado ha terminado, no hay un efecto a largo plazo, a menos que la dosis inicial haya sido muy alta (esto es más común en un accidente industrial que en un contexto volcánico). Los impactos de PM a corto plazo  son en el sistema respiratorio y pulmonía. Los asmáticos y gente con problemas respiratorios pre-existentes pueden experimentar reacciones a más bajas concentraciones, que otros.


Lineamientos existentes

Existen lineamientos ambientales y ocupacionales para material particularizado. Algunos lineamientos son para material totalmente particularizado (TPM), mientras que otros son para específicos tamaños de fracciones - usualmente PM10 o PM2.5.No existen lineamientos para aerosol ácido. En 1971, la Agencia Norteamericana para la Protección Ambiental (EPA)estableció el nivel de material particularizado que puede significar peligro para la salud de las personas a 1,000 µg¯³ (promedio 24 horas). Hay que destacar que este nivel se reduce cuando el dióxido de azufre se presenta en elevadas concentraciones. Las tablas que siguen muestran que los valores de EPA son considerablemente más bajos que los de los lineamientos ocupacionales actualizados en USA. La inhalación de aerosoles puede ser prevenida utilizando respiradores adecuadamente standarizados.

 

Lineamientos de calidad del aire para material particularizado/aerosol

País/insti-
tución
Aero-
sol
Nivel
(µg m?³)
Tiempo
promedio
Tipo
de linea-
miento
Fecha de imple-
mentación
Ley relevante Ref.
Argentina TPM 150 1 mes   16 April 1973 Ley 20.284 a
Chile TPM 260 24 horas No exceder más de una vez al año 22 June 1978 Resolución No. 1215 a
75 Anual   22 June 1978 Resolución No. 1215 a
PM10 150 24 horas 24 hs Standard no exceder el percentil 98th anual 25 May 1998 Decreto Supremo No 59/98 a
China1 TPM 120 (i),
300 (ii),
500 (iii)
24 horas   January 1996 GB 3095-1996 a
80 (i),
200 (ii),
300 (iii)
Anual   January 1996 GB 3095-1996 a
PM10 50 (i),
150 (ii),
250 (iii)
24 horas   January 1996 GB 3095-1996 a
40 (i),
100 (ii),
150 (iii)
Anual   January 1996 GB 3095-1996 a
Colombia TPM 400 24 horas No exceder más de una vez al año 11 January 1982 Decreto No. 2 a
100 Anual   11 January 1982 Decreto No. 2 a
Costa Rica TPM 240 24 horas No exceder más de una vez al año   Reglamento sobre inmisión de contaminantes atmosféricos a
90 Anual     Reglamento sobre inmisión de contaminantes atmosféricos a
PM10 150 24 horas     Reglamento sobre inmisión de contaminantes atmosféricos a
50 Anual     Reglamento sobre inmisión de contaminantes atmosféricos a
Ecuador TPM 250 24 horas No exceder más de una vez al año 15 July 1991 Registro Oficial No. 726 a
80 Anual   15 July 1991 Registro Oficial No. 726 a
Unión Europea PM10 50 24 horas No exceder más de 35 veces al año 1 January 2005 COUNCIL DIRECTIVE 1999/30/EC b
40 Annal   1 January 2005 COUNCIL DIRECTIVE 1999/30/EC b
Japón PM10 200 1 hora   8 May 1973   c
100 24 horas   8 May 1973   c
México TPM 260 24 horas No exceder-se 23 December 1994 NOM-024-
SSA1-1993
a
75 Anual   23 December 1994 NOM-024-
SSA1-1993
a
PM10 150 24 horas No exceder más de una vez al año 23 December 1994 NOM-025-SSA1-
1993
a
50 Annual   23 December 1994 NOM-025-
SSA1-1993
a
Nueva Zelandia PM10 50 24 horas   May 2002   d
20 Anual   May 2002   d
Reino Unido PM10 50 24 horas No exceder más de una 35 veces al año 31 December 2004 The Air Quality (England) Regulations 2000 e
40 Anual   31 December 2004 The Air Quality (England) Regulations 2000 e
EEUU PM10 150 24 horas Primaria y secunda-
ria
1990 NAAQS f
50 Anual Primaria y secunda-
ria
1990 NAAQS f
PM2.5 65 24 horas Primaria y secunda-
ria
1990 NAAQS f
15 Anual Primaria y secunda-
ria
1990 NAAQS f
  1. (¡) áreas sensibles de protección especial (¡¡) típicas áreas urbana y rural (¡¡¡) áres especiales industriales
  1. http://www.cepis.ops-oms.org/bvsci/e/fulltext/normas/normas.html
  2. European Commission Guidelines Website
  3. http://www.env.go.jp/en/lar/regulation/aq.html
  4. http://www.mfe.govt.nz/publications/air/ambient-guide-may02.pdf
  5. http://www.defra.gov.uk/environment/airquality/airqual/index.htm
  6. http://www.epa.gov/air/criteria.html

Sumario de lineamientos ambientales

Las tablas anteruiores muestran la tremenda variación que existe entre los lineamientos internacionales. La diferencia entre los países puede explicarse por la antigüedad de la guía, los logros prácticos de los niveles de contaminación predichos o corrientes basados en standares, o la información sobre la cual se basó el Standard (por ejemplo, estudios epidemiológicos vs. Niveles de contaminación real). La tabla que sigue resume la variación de rangos de los principales valores de lineamientos para cada tamaño de partícula:

 

Resumen de la variación de los niveles de  materia ambiental particularizada

Período promediado TPM PM10 PM2.5
Min
(µg m-3)
Max
(µg m-3)
Min
(µg m-3)
Max
(µg m-3)
Min
(µg m-3)
Max
(µg m-3)
24 horas 120 500 50 250 65 65
Anual 40 150 20 150 15 15

 


Lineamientos ocupacionales para material particularizado/aerosol

País / Institución Aerosol Nivel
(µg m?³)
Período promedio Tipo de lineamiento Ley relevante Ref.
EEUU TPM 15000 8 horas TWA Límite de exposición permisible (PEL) Regulaciones OSHA (Standard-29 CFR) a
PM10 5000 8 horasTWA Límite de exposición permisible (PEL) Regulaciones OSHA (Standard-29 CFR) a
  1. OSHA Standards Website


Ejemplos volcánicos e incidentes

Las emisiones volcánicas particularizadas pueden causar problemas sobre una amplitud de distancias desde la chimenea y los altos niveles de material particularizado puede ser encontrado en áreas a decenas de kilómetros del volcán (por ejemplo Yano et al., 1990). Adicionalmente, en losa degasificación de los volcanes, los niveles de sulfato aerosol (SO42-) cercanos a la chimenea pueden ser peligrosamente altos:

  • Masaya, Nicaragua: Las máximas concentraciones de sulfato se registraron al borde del cráter en diciembre de 2001, con ~165 µg m?³ (promedio de 6 horas) (Mather et al., 2003). El valor medio fue de ~125 µg m?³, que es el doble del lineamiento ambietal para 24 horas en los EEUU, para PM2.5, aunque ni cercanamente tan alto como el lineamiento ocupacional de PM10.  Puesto que el  sulfato aerosol esta consistentemente en el término de PM2.5, y es más bien fuertemente ácido, estas mediciones implican un posible peligro para la salud de los vulcanólogos que trabajan en el cráter y turistas que visitan el parque vehicular al borde del cráter. El impacto adverso de los depósitos llevados por el viento también se reconoce aquí (Delmelle et al., 2002).

En algunos casos, en las concentraciones de aerosol en las fumarolas las concentraciones pueden ser muy bajas. Por ejemplo, las concentraciones de SO4²? 10-300 kilómetros viento abajo del Etna, Italia, en septiembre de 1983 fueron en el orden de  magnitud 0.1-10 µg m?³  (Bergametti et al., 1984; Martin et al., 1986) y en 1989-90 niveles medios de PM10 decenas de kilómetros viento debajo de la chimenea del activo Kilauea en la Isla de Hawai fueron de 11.1 µg m?³. Ambos ejemplos están dentro de los niveles ambientales. Aún así, promedios de una hora de PM2.5 >80 µg m?³  fueron encontrados en el popular Centro de Visitantes del Parque en la cima del Kilauea, durante condiciones de vientos específicos (Nacional Park Service, 2003, datos no publicados). Entre 1987-1991, durante la fase continua de la erupción del Kilauea, las salas de emergencia y las admisiones hospitalarias por obstrucción pulmonar crónica y asma aumentaron en la isla de Hawai (Mannino et al., 1996), comparado con los rangos de 1981-1986, pero no pudo ser establecido un enlace directo entre este incremento y PM volcánico o emisiones de gas. La presencia de metales y aerosoles ácidos en la fumarola del Kilauea también aumenta la preocupación con relación a los efectos en la salud por contaminación volcánica. La mezcla ácida de gas volcánico y aerosol producida por el Kilauea ha sido denominada “vog”.

Posteriores desplazamientos viento debajo de particularizados volcánicos pueden aumentar los niveles intermitentemente, dependiendo de la actividad del volcán y las condiciones climáticas.

  • Popocatepetl, México: Los niveles de sulfato particularizado en la ciudad de México pueden ser duplicados por emisiones del Popocatepetl (Moya et al., 2003; Raga et al., 1999). Niveles de PM10 en la ciudad ya superaron el Standard mexicano para 24 horas en la mayoría de los días del año, debido a emicuiones vehiculares y de fuentes fijas (Mota et al., 2003). De manera que la contribución del aerosol volcánico sustancialmente incrementa el peligro a la salud. Desde diciembre de 1994 hasta abril de 1995, la más alta concentración de partículas suspendidas totalmente provenientes de emisiones del Popocatepetl alcanzaron ~15 kilómetros de distancia desde el volcán y fueron de 1440  µg m?³  (Rojas-Ramos et al., 2001), más de cionco veces mayor que el standard mexicano TPM para 24 horas.
  • Volcán de Colima, México: Hay alguna evidencia de que aerosoles finos (PM1.5 – PM2.5) S, Cl, Cu y Zn ha aumentado en la ciudad de Colima, México, por emisiones del volcán surante  condiciones de viento favorables (Miranda et al., 2004).
  • Sakurajima, Japón: Las concentraciones medias por hora de TSP que se registraron a ~35 km del volcán en erupción fueron de >200 µg m?³   en 53 ocasiones en 1980, con un valor máximo de 345 µg m?³  excediendo  los standards ambientales de calidad del aire  japoneses (Yano et al., 1986). En enero 1986 las máximas concentraciones a PM10 con 25km de vientos a favor fueron similarmente >340 µg m?³  (Yano et al., 1990).
  • Soufriere Hills, Montserrat: Concentraciones ambientales de PM10 y polvo aspirable en la región, con viento a favor inmediato del volcan, fueron frecuentemente del rango de 100-500 µg m?³  durante la actividad volcánica en 1997 y 1998 (searl et al., 2002), excediendo los standares  de calidad de aire del Reino Unido  Mucho de ello fue cenizas re- suspendidas, esto es que los niveles de exposición personal fueron considerablemente más altos para ciertas actividades, tales como barrido, donde la exposición ocupacional fue frecuentemente excedida.

Erupciones mayores causan problemas debido a la cantidad de cenizas finas que arrojan; estos impactos a la salud han sido revisados por Horwell y Baxter, 2006:

  • Mt. St Helens, USA: Después de la erupción del 18 de mayo de 1980, los niveles de material particularizado suspendido con viento a favor promediaron 33,402 µg m?³, y permanecieron sobre 1,000 µg m?³  durante una semana (comparado con el nivel medio de 80 µg m?³  ) (Baxter et al., 1983), excediendo el nivel ambiental y EPA significantemente peligroso. La mayor parte de los depósitos de tefra fue de PM10 y se encontró como causante  mas morbilidad respiratoria (Bernstein et al., 1986). Los grupos más fuertemente expuestos a cenizas re-suspendidas después de una erupción fueron trabajadores de emergencias y oficiales de policía (Baxter et al, 1981).
  • Pitanubo, Filipinas: Se sospecha que la causa del incremento de mortalidad debido a infecciones respiratorias fueron la cenizaas en el área de pitanubo, en los meses siguientes a la erupción de 1991 (Mason, 2002).

Evidencias anecdóticas de muchos volcanes muestran que las cenizas y los aerosoles ácidos en la vecindad de las chimeneas volcánicas pueden ser irritantes para los ojos, piel y sistema respiratorio, pero relativamente pocos estudios han examinado los impactos de la materia particularizada en seres humanos.  Estos estudios incluyen investigaciones de efectos a la salud relacionados con las erupciones del Kilauea, Hawai (Mannino et al., 1996); Mount st. Helens, USA (Baxter et al, 1981; Baxter et al., 1983; Bernstein et al., 1986); Mt. Supr. (Choudhury et al., 1997; Gordian et al., 1996);  Popocatepetl, México (Rojas-Ramos et al., 2001); Ruapehu, Nueva Zelandia (Hickling et al., 1999); Sakurajima, Japón (Wakisaka et al., 1988, Yano et al, 1986); Soufriere Hills, Montserrat (Forbes et al., 2003) and Soufriere, St. Vincent (Leus et al., 1981). En algunos de estos estudios, asociaciones positivas entre el aumneto de particularizadas volcánicas y ciertas  manifestaciones de efectos sobre la salud se encontraron en ambas, exposición aguda y crónica.  De todas maneras, es difícil separar los efectos de las cenizas, gases y aerosoles de varias composiciones químicas- Adicionalmente, las medidas de salud examinadas en los estudios fueron variables, con algunas mejor que en otras. Se recomienda continuar trabajando en este campo para determinar la directa contribución de los aerosoles volcánicos en la enfermedad.


Referencias

Allen, A.G., Oppenheimer, C., Ferm, M., Baxter, P.J., Horrocks, L.A., Galle, B., McGonigle, A.J.S. and Duffell, H.J., 2002. Primary sulfate aerosol and associated emissions from Masaya Volcano, Nicaragua. Journal of Geophysical Research 107(D23).

Baxter, P.J., Ing, R., Falk, H. and Plikaytis, B., 1983. Mount St. Helens eruptions: the acute respiratory effects of volcanic ash in a North American community. Archives of Environmental Health, 38(3): 138-143.

Baxter, P.J., Ing, R., Falk, H., French, J., Stein, G.F., Bernstein, R.S., Merchant, J.A. and Allard, A., 1981. Mount St Helens eruptions, May 18 to June 12, 1980. Journal of the American Medical Association, 246(22): 2585-2589.

Baxter, P.J., Bonadonna, C., Dupree, R., Hards, V.L., Kohn, S.C., Murphy, M.D., Nichols, A., Nicholson, R.A., Norton, G., Searl, A., Sparks, R.S.J. and Vickers, B.P., 1999. Cristobalite in volcanic ash of the Soufrière Hills volcano, Montserrat, British West Indies. Science, 283: 1142-145.

Bergametti, G., Martin, D., Carbonnelle, J., Faivre-Pierret, R. and Vie Le Sage, R., 1984. A mesoscale study of the elemental composition of aerosols emitted from Mt. Etna Volcano. Bulletin of Volcanology, 47(4(2)): 1107-1114.

Bernstein, R.S., Baxter, P.J., Falk, H., Ing, R., Foster, L. and Frost, F., 1986. Immediate public health concerns and actions in volcanic eruptions: lessons from the Mount St. Helens eruptions, May 18 - October 18, 1980. American Journal of Public Health, 76(Supplement): 25-37.

Braga, A.L.F., Zanobetti, A. and Schwartz, J., 2001. The lag structure between particulate air pollution and respiratory and cardiovascular deaths in 10 US cities. Journal of Occupational and Environmental Medicine, 43(11): 927-933.

Choudhury, A.H., Gordian, M.E. and Morris, S.S., 1997. Associations between respiratory illness and PM10 air pollution. Archives of Environmental Health, 52(2): 113-117.

Delmelle, P., Stix, J., Baxter, P.J., Garcia-Alvarez, J. and Barquero, J., 2002. Atmospheric dispersion, environmental effects and potential health hazard associated with the low-altitude gas plume of Masaya volcano, Nicaragua. Bulletin of Volcanology 64(6), 423-434.

Forbes, L., Jarvis, D., Potts, J. and Baxter, P.J., 2003. Volcanic ash and respiratory symptoms in children on the island of Montserrat, British West Indies. Occupational and Environmental Medicine, 60(3): 207-211.

Gordian, M.E., Özkaynak, H., Xue, J., Morris, S.S. and Spengler, J.D., 1996. Particulate air pollution and respiratory disease in Anchorage, Alaska. Environmental Health Perspectives, 104(3): 290-297.

Hickling, J., Clements, M., Weinstein, P. and Woodward, A., 1999. Acute health effects of the Mount Ruapehu (New Zealand) volcanic eruption of June 1996. International Journal of Environmental Health Research, 9(2): 97-107.

Horwell, C.J. and Baxter, P.J., 2006. A critical review of the studies on the respiratory health hazards of volcanic ash. Bulletin of Volcanology, 69, 1-24..

Leus, X., Kintanar, C. and Bowman, V., 1981. Asthmatic bronchitis associated with a volcanic eruption in St. Vincent, West Indies. Disasters, 5: 67-69.

Mannino, D.M., Ruben, S., Holschuh, F.C., Holschuh, T.C., Wilson, M.D. and Holschuh, T., 1996. Emergency department visits and hospitalizations for respiratory disease on the island of Hawaii, 1981 to 1991. Hawaii Medical Journal, 55: 48-54.

Martin, D., Ardouin, B., Bergametti, G., Carbonnelle, J., Faivre-Pierret, R., Lambert, G., Le Cloarec, M.F. and Sennequier, G., 1986. Geochemistry of sulfur in Mount Etna plume. Journal of Geophysical Research, 91(B12): 12,249-12,254.

Mason, B., 2002. Pinatubo dust is still a killer. New Scientist, 175(2351): 7.

Mather, T.M., Allen, A.G., Oppenheimer, C., Pyle, D.M. and McGonigle, A.J.S., 2003. Size-resolved characterisation of soluble ions in the particles in the tropospheric plume of Masaya volcano, Nicaragua: origins and plume processing. Journal of Atmospheric Chemistry 46(3), 207-237.

Miranda, J., Zepeda, F. and Galindo, I., 2004. The possible influence of volcanic emissions on atmospheric aerosols in the city of Colima, Mexico. Environmental Pollution, 127: 271-279.

Moya, M., Castro, T., Zepeda, M. and Baez, A., 2003. Characterization of size-differentiated inorganic composition of aerosols in Mexico City. Atmospheric Environment, 37(25): 3581-3591.

Raga, G.B., Kok, G.L., Baumgardner, D., Baez, A. and Rosas, I., 1999. Evidence for volcanic influence on Mexico City aerosols. Geophysical Research Letters, 26(8): 1149-1152.

Rojas-Ramos, M., Catalan-Vazquez, M., Martin - Del Pozzo, A.L., Garcia-Ojeda, E., Villalba-Caloca, J. and Perez-Neria, J., 2001. A seven months prospective study of the respiratory effects of exposure to ash from Popocatepetl volcano, Mexico. Environmental Geochemistry and Health, 23: 383-396.

Searl, A., Nicholl, A. and Baxter, P.J., 2002. Assessment of the exposure of islanders to ash from the Soufrière Hills volcano, Montserrat, British West Indies. Occupational and Environmental Medicine, 59(8): 523-531.

Wakisaka, I., Yanagihashi, T., Tomari, T. and Ando, T., 1988. Effects of volcanic activity on the mortality figures of respiratory disease. Japan Journal of Hygiene, 42(6): 1101-1110.

WHO, 1999. Guidelines for Air Quality, World Health Organisation, Geneva. Yano, E., Yokoyama, Y. and Nishii, S., 1986. Chronic pulmonary effects of volcanic ash: an epidemiological study. Archives of Environmental Health, 41(2): 94-99.

Yano, E., Yokoyama, Y., Higashi, H., Nishii, S., Maeda, K. and Koizumi, A., 1990. Health effects of volcanic ash: a repeat study. Archives of Environmental Health, 45(6): 367-373.

 

 
English Dutch French German Greek Italian Japanese Portuguese Russian Spanish Indonesian

Latest News

PAMPHLETS

Download our pamphlets on preparing for ashfall and on the health hazards of ash. They are designed for mass distribution at the onset of new eruptions. They are now avaiable in English, Japanese, French Spanish, Portuguese, Swahili, Indonesian and Icelandic with Italian versions being available shortly. Please see our Pamphlets page for further infomation.

 

  

 

FACE MASK USE

IVHHN has an article under the Guidelines tab which used to be called 'Recommended Face Masks'. This has now been updated to 'Information on face masks' and is an interim page whilst the Health Interventions in Volcanic Eruptions project investigates which types of respiratory protection are effective in protecting the general population from volcanic ash inhalation. Please note that the translations in Spanish, Japanese and Portuguese have not yet been updated.

 

 

WebSTAT - Free Web Statistics