Bióxido de carbono (CO2)

 

Propiedades

Efectos de la exposición

Lineamientos existentes

Ejemplos volcánicos e incidents

Referencias

 


Propiedades

El dióxido de carbono es ungas incoloro e inodoro. En no inflamable y químicamente no reactivo (Sax y Lewis, 1989). El CO2 es 1.5 veces más pesado que el aire (su densidad es de 1.80 g L?¹ a 25°C y 1 atm (Lide, 2003) y si se emite despaciosamente, corre hacia abajo y puede acumularse en elevaciones bajas. Las concentraciones de CO2 en penachos volcánicos diluidos pueden variar desde 1 ppm hasta cientos de ppm por encima del antecedente troposférico de ~ 350ppm (T.Elías, pers. comm.; Oppenheimer et al., 1998), y el gas tiene una persistencia en la atmósfera baja de aproximadamente 4 años (Brimblecombe, 1996).

Debido a los altos niveles de CO2 requeridos para causar daño, las concentraciones de CO2 se expresan frecuentemente, en contraste con otros gases, como un porcentaje del gas en el aire por volumen (1% = 10,000 ppmv).


Efectos de la exposición

El dióxido de carbono  (CO2) es un gas tóxico en altas concentraciones, así como también asfixiante (debido a la reducción de oxígeno). Solamente en altas concentraciones produce irritación en los ojos, nariz y garganta. Los umbrales de concentración para efectos a la salud se detallan en la tabla siguiente.

Efectos a la exposición respiratoria de dióxido de carbono
(Baxter, 2000; Faivre-Pierret and Le Guern, 1983 and refs therein; NIOSH, 1981).

Límites de exposición (% en aire) Efectos sobre la salud
2-3 Imperceptible en reposo, pero en actividad marcada falta de aliento
3 Respiración se hace notoriamente más profunda y más frecuente durante el reposo
3-5 Aceleramiento del ritmo respiratorio. Repetida exposición provoca dolor de cabeza
5 Respiración se hace extremadamente dificultosa dolores de cabeza, transpiración y pulso irregular
7.5 Respiración acelerada, promedio cardíaco aumentado, dolor de cabeza, transpiración, mareos, falta de aliento, debilidad muscular, pérdida de habilidades mentales, somnolencia y zumbido auricular
8-15 Dolor de cabeza, vértigo, vómitos, pérdida de conciencia y posible muerte si el paciente no recibe oxígeno inmediatamente
10 Agotamiento respiratorio avanza rápidamente con pérdida de conciencia en 10 – 15 minutos
15 Concentración letal, la exposición por encima de este nivel es intolerable
25+ Convulsiones y rápida pérdida de conciencia luego de unas pocas aspiraciones. Si se mantiene el nivel, deviene la muerte.


Lineamientos existentes

Las máscaras de gas pueden no resultar efectivas para protegerse de concentraciones altas de CO2, debido a la falta de oxigeno. Por lo tanto, se recomienda la evacuación  inmediata de las zonas de trabajo o habitacionales cuando las concentraciones exceden 1.5% por volumen (el límite del valor de la exposición  ocupacional por tiempo corto). No existen guías ambientales para CO2. Se ofrece una guía ocupacional de concentraciones de CO2.

Guía ocupacional para CO2
(Concentraciones de 1% = 10000 ppm)

Pais/
Institución
Nivel
(ppm)
Nivel
(µg m-3)
Tiempo promedio Tipo de linea-miento Fecha de implemen
tación
Ley de soporte Notas Ref.
UE 0.5 9000 8 hora TWA OEL   Comisión Directiva 91/322   a
Reino Unido 1.5 274000 15 min MEL   ILV   b
0.5 9150 8 hora TWA MEL   ILV   b
EEUU 3 540000 15 min STEL 2003 NIOSH   c
>0.5 9000 8 hora TWA PEL   Regulación OSHA (Standards - 29 CFR) 1 d
0.5 9000 10 hora TWA REL 2003 NIOSH   c
    • ppm por volumen a 25° y 760 torr.
  1. http://europa.eu.int/comm/employment_social/health_safety/docs/oels_en.pdf
  2. HSE, 2002. Occupational Exposure Limits 2002. HSE Books, Sudbury.
  3. NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards (NPG). http://www.cdc.gov/niosh/npg/npg.html
  4. OSHA Standards Website


Ejemplos volcánicos e incidents

Las descargas de dioxide de carbón (CO2) durante erupciones y por las chimeneas, por el suelo y por los flujos de lava pueden resultar peligrosas cuando las concentraciones son muy altas y el gas es atrapado cerca de la superficie. Las emisiones son más peligrosas cuando se acumulan en espacios confinados tales como depresiones topográficas naturales, excavaciones y pozos, o sótanos y alacenas; Le Guern et al., (1982) sugieren que sitios localizados debajo de antiguas fisuras son particularmente de alto riesgo. Se han reportado muertes debido a un aumento de concentración de  CO2 en Vestmannaeyjar en Heimaey (durante la erupción  del Eldfell en 1973); Vulcano, Italia; Monte Mammoth, USA y Nyragongo, DR Congo, entre otros (ver tabla).  Los tres eventos que resaltan en la lista de muertes CO2 son las explosiones de gas en Lago Nyos y Lago Manoun, Cameroon, y la nube de gas en Dieng. Aunque las dos explosiones de gas en los lagos se citan con frecuencia en la literatura sobre volcanes, se piensa que su inicio no está relacionado con la actividad volcánica en ese momento. La erupción freática en la Planicie Dieng, Indonesia en 1979, fue la peor tragedia relacionada con el CO2, no asociada con los cambios en el lago. Esta erupción liberó  una nube de CO2 que cubrió a ~142 aldeanos que trataban de escapar del área y cobró más vidas cuando trataron de rescatar sus cuerpos. Los gases muestreados en la fisura activa poco después, mostraron concentraciones de CO2 de 98-99% (Le Guern et al., 1982). La erupción del Vesubio, Italia,  del 18 de Abril de 1906, también relaciona los decesos con la emanación de CO2: Perret (1924) registró que CO2 debido a la erupción produjo un aire “casi irrespirable” y, junto con las cenizas finas, le adjudica la causa de muerte de una persona de 19 años que había padecido bronquitis poco antes. El gas caído en las grandes hondonadas en el lado oeste de Concepción, Costa Rica durante su actividad eruptiva de 1986 produjo irritación en la garganta y mareos cuya causa se adjudico tentativamente  al CO2 (Smithonian Institution, 1986). En Indonesia, se informóacerca de nubes de CO2 flotando colina abajo del volcán Tangkubanparahu, produciendo algunas muertes en niños (Le Guern et al., 1982).

Las emisiones de CO2 en el suelo son particularmente peligrosas, ya que a menudo hay poca alerta sobre sus concentraciones:

  • Nyragongo, DR Congo: Durante la erupción de 2002, las mediciones de concentración de CO2 en algunos lugares varió desde 20-30% hasta 99%, mucho más arriba de las concentraciones letales. Estas emanaciones desde el suelo fueron llamadas mazuku o “vientos endiablados” por la población local y bolsas de gas alcanzaron alturas de hasta 40 metros. Durante el año anterior a la erupción, emanaciones de CO2 del suelo en Goma y región del Lago Kivi fueron probablemente la causa de  una cantidad de muertes (Baxter y Ancia, 2002).
  • Vulcano, Italia: Durante los 80’s las emisiones de CO2 fueron causantes de muertes ocasionales de animales (conejos, cabras) y de dos niños (Baubron et al., 1990). En 1988 mediciones de CO2 en Vulcano – un área densamente poblada durante el verano -, revelaron que las concentraciones en el suelo y en los manantiales de agua cercanos al volcán fueron suficientemente altas como para producir la muerte, y en algunas localidades las emisiones fueron de casi el 100%. Las máximas concentraciones fueron encontradas en un campamento y después de la información de estos datos a las autoridades locales, se prohibió acampar cerca del cono.

Las emisiones de gas CO2 de la tierra ponen en riesgo a trabajadores y habitantes de las áreas volcánicas y geotérmicas, debido a su difusión en lugares cerrados:

  • Monte Mammoth, USA: una cantidad de casos de semi asfixia fueron reportados por gente que ingresaba a pequeñas cabinas cubiertas de nieve en el área del Monte Mammoth (Farrar et al., 1995; Sorey et al., 1998) y la muerte de un esquiador a campo traviesa en un pozo de nieve en 1998 pudo haber sido causado por asfixia (Hill, 2000). Las mediciones de la concentración de CO2 tomadas en el pozo dos días después  de descubierto el cuerpo fueron de 70%. Concentraciones letales también se encontraron en una cabaña  y una cueva cerca del Lago Horseshoe en la montaña, y como consecuencia en un campamento en el área se canceló su uso nocturno /Farrar et al., 1995).
  • Volcán Kilauea, Hawai: Mediciones en los canales de lava de la cumbre muestran concentraciones de hasta 1%, muy por encima del Standard ocupacional TWA, y los espeleólogos informaron sobre confusión mental y agotamiento mientras mapeaban dichos canales. Las medicionesde CO2  realizadas a la entrada de una cueva sísmica ubicada justo debajo de la superficie fueron tan alts como de 0.5% (USGS; Hawaiian Observatory, dato no publicado).
  • Furnas, Azores: En la Caldera de Furnas, los niveles de CO2 medidos a nivel del suelo variaron entre el fondo (<1.5%) hasta el 100%. Cerca de un tercio de las casas  en el poblado de Furnas, localizado en la caldera, se situaban en áreas con suelos de elevada degasificación de CO2 en 1993. Espacios cerrados, sin ventilación y algunas casas contenían niveles de CO2 que podían causar asfixia y las observaciones realizadas sugerían que podían ocurrir fugas grandes y potencialmente letales de CO2, repentinamente (Baxter et al., 1999).
  • Rotorua, Nueva Zelandia: Se encontraron altos niveles de CO2 en edificios de Rotorua, que está localizada en una área geotérmica activa. Aquí, la concentración a puertas cerradas puede alcanzar el 2%, y cerca de las áreas de expulsión, 15% (Durand & Scott, 2003).
  • Distrito Volcánico de Alban Hills, Italia: Se han asociado las elevadas concentraciones de CO2 con la muerte dde por lo menos 10 personas en la región italiana central del Lacio durante los últimos 20 años (Beaubien et al., 2003). La asfixia de 29 vacas por CO2, en un área altamente poblada cerca de Roma, en septiembre de 1999 motivó la realización de estudios de gas proveniente del suelo, para examinar la distribución de los riesgos a la salud locales.  (Beaubien et al., 2003; Carapezza et al., 2003). Los estudios demostraron que las concentraciones de CO2 a 1.5 metro de altura por encima del suelo en un área habitacional en el lado noroeste de Alban Hills excedía episódicamente el umbral ocupacional de 0.5%. A 0.75 metro de altura, sobrepasaba frecuentemente era de 0.3 – 0.5% (Carapezza et al., 2003), sugiriendo un aumento de peligro para los niños.

Incidentes de mortalidad y morbilidad asociados a
emisiones volcánicas de CO2

Volcán Fecha Morbi/mortalidad Mas detalles Ref.
Vesubio 18/04/1906 1 muerte Jóven con historial de bronquitis reciente. Efecto probablemente combinado con el de cenizas Perret, 1924
Nyamuragira (Kituro) 1948? 1 herido Los vulcanólogos lo extrajeron inconsciente de un cráter de 2 metros de profundidad Le Guern et al., (1982)
Heimaey, Vestmannaeyjar, Islandia 23/01/1973 1 muerto 5,200-5,300 personas evacuadas debido riesgo por lava y CO2 Thorarinsson, 1979
Dieng, Indonesia 20/02/1979 ~149 muertos, 1000 heridos Gente alcanzada por una nube de gas en el camino Cronin et al., 2002; SEAN 04:02
Lago Monoun, Cameroon 16/08/1984 37 muertos
1 herido
Fuga en el lago. Habitantes de la zona fueron evacuados Sigurdsson et al., 1987
Lago Nyos, Cameroon 21/08/1986 1,746 muertos
>845 heridos
Fuga en el lago. 4,430 personas escaparon Othman-Chande, 1987
Vulcano, Italia 1980’s 2 muertos Ambos fueron niños Baubron et al., 1990
Montaña Mammoth, EEUU Marzo 1990 1 herido Un guardabosque experimento severos síntomas de asfixia por altas concentraciones de CO2 por degasificación del suelo Sorey et al., 1998
Rabaul, Papúa, Nueva Guinea 24/06/1990 6 muertos (no erupción) Itikarai y Stewart, 1993
Akkoda, Japon 12/07/1997 3 muertos
Algunas hospitalizaciones
Las bajas fueron miembros del ejército japonés (no hubo erupción) Hayakawa, 1999
Montaña Mammoth, EEUU 24/05/1998 1 muerto Esquiador a campo abierto, en un pozo de nieve Hill, 2000
Distrito volcánico de Alban Hills, Italia Diciembre de 2000 1 muerto Anciano asfixiado por CO2 por haber caído en un pozo abandonado Beaubien et al., 2003, Carapezza et al., 2003
Nyiragongo, DR Congo Enero 2002 2 heridos Dos mujeres limpiando una iglesia, se desmayaron debido a la acumulación de CO2 después de una erupción BGVN 27:04


Referencias

Baubron, J.C., Allard, P. and Toutain, J.P., 1990. Diffuse volcanic emissions of carbon dioxide from Vulcano Island, Italy. Nature, 344: 51-53.

Baxter, P.J., 2000. Gases. In: P.J. Baxter, P.H. Adams, T.-C. Aw, A. Cockcroft and J.M. Harrington (Editors), Hunter's Diseases of Occupations. Arnold, London, pp. 123-178.

Baxter, P.J. and Ancia, A., 2002. Human health and vulnerability in the Nyiragongo volcano crisis Democratic Republic of Congo 2002: Final Report to the World Health Organisation, World Health Organisation.


Baxter, P.J., Baubron, J.-C. and Coutinho, R., 1999. Health hazards and disaster potential of ground gas emissions at Furnas volcano, Sao Miguel, Azores. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 92(1-2): 95-106.

Beaubien, S.E., Ciotoli, G. and Lombardi, S., 2003. Carbon dioxide and radon gas hazard in the Alban Hills area (central Italy). Journal of Volcanology and Geothermal Research, 123(1-2): 63-80.

Brimblecombe, P., 1996. Air Composition and Chemistry. Cambridge University Press, Cambridge.

Carapezza, M.L., Badalamenti, B., Cavarra, L. and Scalzo, A., 2003. Gas hazard assessment in a densely inhabited area of Colli Albani Volcano (Cava dei Selci, Roma). Journal of Volcanology and Geothermal Research, 123(1-2): 81-94.

Cronin, S.J. and Sharp, D.S., 2002. Environmental impacts on health from continuous volcanic activity at Yasur (Tanna) and Ambrym, Vanuatu. International Journal of Environmental Health Research, 12: 109-123.

Durand, M. and Scott, B.J., 2003. An investigation of geothermal soil gas emissions and indoor air pollution in selected Rotorua buildings, Institute of Geological & Nuclear Sciences Science Report 2003/28.

Faive-Pierret, R. and Le Guern, F., 1983. Health risks linked with inhalation of volcanic gases and aerosols. In: H. Tazieff and J.C. Sabroux (Editors), Forecasting Volcanic Events. Elsevier Science Publishers B.V., Amsterdam, pp. 69-81.

Farrar, C.D., Sorey, M.L., Evans, W.C., Howle, J.F., Kerr, B.D., Kennedy, B.M., King, C.-Y. and Southon, J.R., 1995. Forest-killing diffuse CO2 emission at Mammoth Mountain as a sign of magmatic unrest. Nature, 376: 675-678.

Hayakawa, Y., 1999. Catalog of volcanic eruptions during the past 2000 years in Japan. Journal of Geography, 108(4): 472-488.

Hill, P.M., 2000. Possible asphyxiation from carbon dioxide of a cross-country skier in eastern California: a deadly volcanic hazard. Wilderness and Environmental Medicine, 11: 192-195.

Itikarai, I. and Stewart, R., 1993, Rabual: in Annual report of the world volcanic eruptions, in 1990, Bulletin of Volcanic Eruptions (BVE). 30: 103-104.

Le Guern, F., Tazieff, H. and Faivre-Pierret, R., 1982. An example of health hazard: people killed by gas during a phreatic eruption: Dieng Plateau (Java, Indonesia), February 20th 1979. Bulletin Volcanologique, 45(2): 153-156.

Lide, D.R. (Ed.), 2003. CRC Handbook of Chemistry and Physics, 84th edn. CRC Press. Boca Raton, Florida.

National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH), 1981. Occupational Health Guidelines for Chemical Hazards, DHHS (NIOSH) Publication No. 81-123. http://www.cdc.gov/niosh/81-123.html.

Oppenheimer, C., Francis, P., Burton, M., Maciejewski, A.J.H. and Boardman, L., 1998. Remote measurement of volcanic gases by Fourier transform infrared spectroscopy. Applied Physics B, 67: 505-515.

Othman-Chande, M., 1987. The Cameroon volcanic gas disaster: An analysis of a makeshift response. Disasters, 11(2): 96-101.
Perret, F.A., 1924. The Vesuvius eruption of 1906: study of a volcanic cycle. The Carnegie Institution of Washington, 151 pp.

Sax, N.I. and Lewis, R.J., Sr., 1989. Dangerous Properties of Industrial Materials, 7th edn. Van Nostrand Reinhold. New York.

Sigurdsson, H., Devine, J.D., Tchoua, F.M., Presser, T.S., Pringle, M.K.W. and Evans, W.C., 1987. Origin of the lethal gas burst from Lake Monoun, Cameroun. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 31(1-2): 1-16.

Smithsonian Institution, 1979. Dieng Volcanic Complex. Scientific Event Alert Network (SEAN) Bulletin, vol. 4, no. 2.

Smithsonian Institution, 1986. Concepcion. Scientific Event Alert Network (SEAN) Bulletin v. 11, no. 5.

Smithsonian Institution, 2002. Nyiragongo. Bulletin of the Global Volcanism Network (BGVN), v. 27, no. 4.

Sorey, M.L., Evans, W.C., Kennedy, B.M., Farrar, C.D., Hainsworth, L.J. and Hausback, B., 1998. Carbon dioxide and helium emissions from a reservoir of magmatic gas beneath Mammoth Mountain, California. Journal of Geophysical Research, 103(B7): 15,303-15,323.

Thorarinsson, S., 1979. On the damage caused by volcanic eruptions with special reference to tephra and gases. In: P.D. Sheets and D.K. Grayson (Editors), Volcanic Activity and Human Ecology. Academic Press Inc., New York and London, pp. 125-159.

 
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