Lección 1 Hacia una historia de la contaminación del aire

Lección 1
Hacia una historia de la contaminación
del aire y del estudio sobre sus efectos
en la salud humana
Historia de la contaminación del aire • 1-1
Preguntas centrales
o
A lo largo de la historia, ¿qué hechos y procesos han contribuido a la contaminación
atmosférica?
o
¿Cuáles han sido algunas de las peores catástrofes de contaminación del aire ocurridas en
este siglo y cuáles fueron sus causas?
o
¿Qué efectos adversos provoca la contaminación del aire en la salud? ¿A qué trastornos
contribuye?
o
¿Qué diferencia existe entre epidemiología y toxicología?
o
¿Qué adelantos científicos y tecnológicos han ayudado a impulsar el estudio de la
contaminación del aire?
Palabras clave
o
o
o
o
o
Bronquitis
Epidemiología
Enfisema pulmonar
Inversión térmica
Toxicología
1-2 • Introducción a la toxicología de la contaminación del aire
Visión general del
problema
En cuanto a contaminación se refiere, lo que se ignora
puede hacer daño. Esta conciencia ha motivado el interés
por conocer más acerca de la contaminación y sus consecuencias, especialmente sobre los efectos adversos en la
salud.
Esta lección ofrece un panorama histórico del problema de
la contaminación del aire y sus efectos adversos en la salud. Las siguientes lecciones tratarán más detalladamente
las investigaciones sobre los tipos específicos de contaminantes tóxicos del aire y el daño que pueden causar.
En general, a medida que el hombre ha avanzado en cuanto a tecnología, la contaminación atmosférica ha aumentado.
Desde la primera vez que se usó el fuego para generar
calor y luz hasta los procesos industriales altamente avanzados de la actualidad, el hombre ha continuado participando
en actividades que producen efectos indeseables en el ambiente y la salud. Lamentablemente, muchas de esas
consecuencias nunca se sospecharon, e incluso cuando se
presentaron observaciones al respecto, estas advertencias
muchas veces fueron menospreciadas. Solo recientemente
el hombre ha comenzado a comprender el grado y magnitud de los problemas provocados por la contaminación. Y
solo recientemente se ha usado la tecnología para resolver
los problemas de contaminación que esta ayudó a crear.
Muchos de los logros tecnológicos
del hombre se han alcanzado a
costa de la contaminación de la
atmósfera.
Historia de la contaminación del aire • 1-3
Para comprender exactamente y de manera sencilla qué es
la contaminación del aire, es importante tener primero una
visión de la atmósfera en la “era precontaminación”.
¿Qué es aire limpio?
La atmósfera es sencillamente una mezcla de gases y partículas diminutas que rodean el planeta. Con toda probabilidad,
la composición de esta mezcla ha cambiado en diversas
etapas de la historia. A continuación se resumen las características de la mezcla actual, aquella con la que el hombre
se siente fisiológicamente cómodo.
La atmósfera está formada
principalmente por nitrógeno y
oxígeno.
Nitrógeno (N 2) 78,1%
Oxígeno (02) 21%
Argón (Ar) 0,9%
Dióxido de carbono (C02) 330 ppmv
(partes por millón en volumen)
Neón (Ne) 18 ppmv
Helio (He) 5 ppmv
Metano (CH4) 1,5 ppmv
Otros en concentraciones menores que 1,0 ppmv
NOTA: los porcentajes indicados corresponden a los
componentes principales del aire seco al nivel del suelo.
Normalmente, la atmósfera contiene también cantidades
variables de agua (H 20) en gotitas de distintos tamaños y
estados.
Si se juntan todos esos componentes en las cantidades indicadas, se obtendrá una atmósfera no adulterada, idónea
para respirar. Sin embargo, eso no es del todo cierto: pocos lugares de la Tierra (si existe alguno) tienen ese aire
puro, saludable. Por lo general, el aire contiene aditivos o
contaminantes. Algunos lugares con un aire relativamente
limpio presentan pocos contaminantes, pero hoy en día son
cada vez más los que presentan docenas de contaminantes
mezclados en el aire.
Algunos contaminantes del aire pueden ser de origen natural.
Los rayos pueden causar incendios que contaminan el aire
con partículas y gases diversos. Asimismo, los volcanes
pueden enviar toneladas de contaminantes gaseosos y
particulados a la atmósfera. Incluso un viento aparentemente
1-4 • Introducción a la toxicología de la contaminación del aire
benigno puede levantar partículas de las superficies de la
tierra y el mar y transformarlas en contaminantes. A pesar
de que los contaminantes provenientes de estas fuentes
naturales pueden influir negativamente en la salud, no nos
ocuparemos de ellos en este curso.
Algunos contaminantes
atmosféricos provienen de fuentes
naturales, pero la preocupación
principal para la toxicología de la
contaminación del aire reside en
los contaminantes producidos por
el hombre.
En este curso la preocupación se circunscribe a los
contaminantes del aire antropogénicos (esto es, los generados
por actividades humanas). Uno de los resultados más visibles
de la acción del hombre sobre el planeta reside en que con
el transcurso de los años la atmósfera ha acumulado no
solo mayor cantidad de sustancias tóxicas sino también mayor
variedad. Retrocedamos en el tiempo para ver cómo se
desarrolló esta situación.
1. ¿De todos los componentes que se encuentran en el
aire, ¿cuáles son los dos que presentan las concentraciones más altas?
2. Cite algunas fuentes naturales de la contaminación
del aire.
La atmósfera contaminada: ¿cómo
así sucedió esto?
Aunque no existen pruebas contundentes, se supone que la
primera vez que el hombre contaminó el aire fue cuando
descubrió el fuego. Sin embargo, en esa época, la contriHistoria de la contaminación del aire • 1-5
bución del hombre a la contaminación del aire probablemente era menor que la provocada por fuentes naturales.
El siguiente avance que tuvo serias consecuencias para la
contaminación del aire fue el establecimiento de numerosas
comunidades permanentes. En un inicio, el hombre vivía
en grupos nómadas relativamente pequeños. Frecuentemente, esos grupos vivían en un lugar solo por un tiempo y el
daño ambiental que causaban era mínimo. Eso comenzó a
cambiar con la formación de comunidades agrarias permanentes. En el estudio de la contaminación del aire, se
observan dos consecuencias notables de la sedentarización
del hombre: un impacto ambiental mayor y más intenso y
el agotamiento de combustible para generar fuego en ciertas localidades.
En Europa, durante los siglos
XII y XIII, la obtención de
madera para el combustible se
tornó tan difícil que fue necesario un combustible alternativo, y el carbón fue la solución.
Parecía un don del cielo porque existía en abundancia y era
de lenta combustión. El oscuro humo denso que produce
se consideró simplemente como
una desventaja menor. Pero,
en realidad, esto era secundario comparado con lo que vendría.
Cuando el carbón se convirtió en
un combustible común para la
generación de calor y energía, la
contaminación del aire aumentó
en forma explosiva.
En Europa, a mediados del siglo XVIII, comenzó la Revolución Industrial y el movimiento se expandió rápidamente
por todo el mundo. Las distintas industrias emergentes requerían energía, y energía en esa época significaba combustión de carbón. Además de la contaminación producida
por esta causa, muchas industrias incluyeron procesos químicos que generaron sus propios contaminantes tóxicos.
La industria metalúrgica comenzó a prosperar y desplazó
rápidamente al carbón como la fuente principal de dióxido
de azufre en la atmósfera.
1-6 • Introducción a la toxicología de la contaminación del aire
Durante el siglo XIX y a principios del XX, el carbón era
la fuente principal de calor, energía y contaminación en el
mundo. Sin embargo, empezó a tener competencia cuando
en 1859 se inició, en Pensilvania, la perforación del pozo
petrolero, de rápidos beneficios comerciales. La refinación
de petróleo y la industria automovilística experimentaron
un extraordinario crecimiento en el siglo XX, junto con sus
diversas industrias derivadas, como el acero y la fabricación
de caucho.
La Segunda Guerra Mundial y sus consecuencias
aumentaron y aceleraron la arremetida del hombre en la
atmósfera, prácticamente inadvertida. La proliferación de
la industria petroquímica y el desarrollo de la industria
nuclear abrieron el camino. Sin embargo, la industria del
transporte, con sus quemas de combustibles fósiles,
permanece hasta hoy como la causa principal de
contaminación. Esta industria es directamente responsable
de casi 60% de toda la contaminación atmosférica. Se sabe
que el smog que caracteriza a Los Angeles proviene de los
gases emitidos por el transporte.
La siguiente sección mostrará que el fenomenal progreso
tecnológico que ha caracterizado al siglo XX solo se logró
con una costosa contraparte de daño a la vida humana y la
salud.
1. ¿Qué circunstancia originó la adopción de carbón
como el principal combustible en la Europa del siglo
XIII?
2. ¿Por qué se expandió a mediados del siglo XVIII el
uso del carbón para generar energía?
3. Cite al menos tres industrias importantes que hayan
contribuido a la contaminación del aire en el siglo
XX.
Historia de la contaminación del aire • 1-7
Problemas de salud
causados por los
contaminantes tóxicos
del aire
¿La solución para la contaminación
es la dilución? ¡NO!
El sistema de la Tierra no puede
diluir o esparcir adecuadamente
todos los contaminantes que
intencional o involuntariamente se
emiten a la atmósfera.
Por años se creyó que “la solución para la contaminación
es la dilución”. Este refrán se basaba en la suposición
generalizada de que la Tierra cuenta con un mecanismo de
limpieza natural que podía desactivar o absorber todo
impacto de contaminación creado por el hombre. Muchas
catástrofes locales de contaminación del aire producidas a
lo largo de este siglo han mostrado clara y trágicamente
que la dispersión natural de la acumulación de contaminantes
no constituye un sistema infalible. Los crecientes indicadores
de que la acumulación de contaminantes representan un
problema mundial y no solo local hacen aún más crítica la
situación. La incidencia de diversos efectos adversos para
la salud, desde irritaciones locales hasta cáncer, están
aumentando en forma sostenida y uno de los culpables es la
contaminación del aire.
Contaminación del aire en el siglo XX:
episodios y accidentes
La diferencia entre un episodio y un accidente de
contaminación del aire es fundamental. Un episodio ocurre
cuando los contaminantes del aire “inocuos”, diarios, propios
del siglo XX, se combinan con otros factores, como las
anormalidades meteorológicas y la topografía, para crear
una atmósfera amenazante para la salud. A pesar de que el
hombre es el responsable del factor contaminación, la
coocurrencia de los otros factores es incontrolable. En
contraste, un accidente de contaminación del aire es una
1-8 • Introducción a la toxicología de la contaminación del aire
descarga inadvertida y evitable de sustancias químicas tóxicas,
a menudo atribuible a fallas mecánicas o al error humano.
Episodios
Los tres episodios de contaminación del aire más famosos
de este siglo sucedieron en Meuse Valley, Bélgica; Donora,
Pensilvania; y Londres, Inglaterra.
Episodio
Año
Exceso de
mortalidad
Meuse Valley
Donora
Londres
1930
1948
1952
60+
20
4.000+
Causas propuestas
SO2, fluoruros, H2SO4
SO2, material particulado
SO2, material particulado,
H2SO4
Las tres tragedias coincidieron con una condición meteorológica conocida como inversión térmica. Normalmente, el
aire caliente de la superficie terrestre asciende y el aire de
la parte superior de la atmósfera —más frío— cae, con lo
cual se crea una circulación natural que dispersa los contaminantes superficiales del aire. Una inversión ocurre cuando las capas de aire de la atmósfera inferior son más frías
que las superiores. La circulación natural sufre una interrupción y tanto el aire superficial acumulado como los
contaminantes del aire se concentran alrededor de sus fuentes (véase la figura 1-l en la siguiente página).
Durante una inversión térmica se
interrumpen los patrones
normales de circulación de la
atmósfera natural.
Otra característica importante, común a estos tres episodios,
es que los presuntos agentes causales eran productos de
desecho típicos de la vida del siglo XX y supuestamente
seguros. La quema generalizada de combustibles fósiles y
la proliferación de procesos industriales producen dióxido
de azufre, ácido sulfúrico, material particulado, fluoruros y
otros contaminantes del aire, componentes bastante comunes
de la actual mezcla atmosférica.
El episodio de Londres, el más catastrófico de los tres debido
principalmente a que ocurrió en un área densamente poblada,
incentivó acciones productivas en el plano político y
científico. Como resultado de ellas, los episodios de
contaminación del aire de esa magnitud son cosa del pasado.
Historia de la contaminación del aire • 1-9
Actualmente, la mayoría de ciudades principales ha
implementado programas para predecir y detectar los niveles
de contaminación y condiciones meteorológicas que podrían
combinarse para ocasionar consecuencias trágicas. En esas
urbes, se advierte habitualmente a los ciudadanos mediante
alertas sobre la calidad del aire y acerca del peligro de
condiciones adversas, y se los alienta a permanecer dentro
de sus casas el mayor tiempo posible durante los periodos
críticos. A pesar de esos programas preventivos, en una
fecha tan reciente como 1966, una inversión térmica de
cuatro días en la ciudad de Nueva York provocó 168 muertes
e innumerables enfermedades. El hombre ha aprendido
—aunque lentamente— que no existe contaminante del aire
que sea inocuo.
Figura 1-1. Circulación atmosférica natural comparada con una inversión térmica
1-10 • Introducción a la toxicología de la contaminación del aire
Accidentes
Entonces, parece que los progresos tecnológicos y la creciente industrialización han provocado cierto nivel de
emisiones tóxicas al aire, regulares y planificadas, que son
aceptadas por casi todos como un costo necesario para gozar de los beneficios de la vida en el siglo XX. La
industrialización también ha generado un mayor riesgo de
descargas accidentales de contaminantes tóxicos. Las causas más comunes de los accidentes de contaminación
industrial del aire son las fallas mecánicas y los errores
humanos. La mayoría de accidentes de este tipo involucra
pequeñas cantidades de sustancias químicas, lo que resulta
fácil de controlar, con pocos efectos adversos en los seres
humanos o ninguno. Algunos de ellos, en cambio, tienen
consecuencias trágicas.
Los accidentes de contaminación
industrial del aire normalmente
son producto de fallas mecánicas
y errores humanos.
Uno de los primeros accidentes de contaminación del aire
con causa definida y adecuadamente documentados sucedió
en 1950 en Poza Rica, México. El problema comenzó cuando una refinería de gas natural descargó inadvertidamente
sulfuro de hidrógeno en el aire. Una inversión térmica simultánea agravó el problema. Resultados: 22 muertes y
más de 300 casos de enfermedades relacionadas, sobre todo
irritación de las vías respiratorias y trastornos del sistema
nervioso.
Quizá el ejemplo más ilustrativo de cómo la descarga accidental de una sustancia química tóxica puede perjudicar a
gran parte de la población es el incidente producido en
Bhopal, India, en 1984. Treinta toneladas de isocianato de
metilo escaparon a través de una válvula rota y cubrieron
una comunidad adyacente a una planta químico-industrial.
Más de 2.500 muertes se atribuyeron a este caso y 17.000
personas quedaron permanentemente discapacitadas.
En 1986, la ciudad soviética de Chernobil fue sinónimo de
desastre industrial. A pesar de que no era el primer accidente que involucraba a una central nuclear, este fue (y aún
sigue siendo) el peor de todos. La explosión fue la culminación de una serie de acontecimientos, atribuibles al mal
funcionamiento mecánico y al error humano. Las consecuencias fueron muy graves. Murieron treinta trabajadores
por exposición radiactiva en los primeros meses y otros
Historia de la contaminación del aire • 1-11
200 trabajadores y bomberos fueron hospitalizados con serios daños provocados por la radiación. Millones de personas
en la antigua Unión Soviética y Europa del Este estuvieron
expuestas a la lluvia radiactiva y, por lo tanto, tienen mayores probabilidades de morir de cáncer que las que tenían
antes del desastre. Otras fueron afectadas por medio de los
alimentos provenientes tanto de plantas como de animales
que estuvieron expuestos a la radiación. Además, debido a
que la radiación es mutagénica (es decir, capaz de alterar el
material genético), los efectos adversos del accidente de
Chernobil probablemente afectarán también a las próximas
generaciones.
La explosión de la central nuclear
de Chernobil en 1986 fue el peor
accidente radiactivo registrado en
la historia.
Obviamente, los efectos de los contaminantes tóxicos del
aire pueden aumentar debido a diversos factores, como los
patrones climáticos, las fallas mecánicas y los errores humanos. Sin embargo, la mayoría de accidentes catastróficos
tiende a localizarse en un área, lo que permite identificar
fácilmente a la población afectada. Pero, ¿qué hay acerca
de las personas que están en áreas supuestamente seguras?
¿Y acerca de la mujer que se dirige al centro de la ciudad,
del niño en el campo de juegos y de la sala familiar ubicada
a tres cuadras de una planta química libre de accidentes?
Los estudios y estadísticas indican que a medida que el
tiempo avanza, el grueso de la población corre el riesgo de
desarrollar ciertos efectos adversos en la salud como producto de la carga química tóxica en la atmósfera.
6. Cite cuatro episodios de contaminación del aire.
7. Explique la diferencia entre condiciones
atmosféricas normales e inversión térmica.
8. ¿Cuáles son las causas más comunes de los
accidentes de contaminación industrial del aire?
1-12 • Introducción a la toxicología de la contaminación del aire
Efectos adversos en la salud
relacionados con la contaminación
del aire
Los episodios y accidentes de contaminación del aire que
acabamos de tratar, especialmente el episodio ocurrido en
Londres en 1952, incrementaron la inquietud acerca de las
consecuencias que supone para la salud la exposición crónica a concentraciones atmosféricas estándar de contaminantes. A fines de los años cincuenta numerosos estudios
comenzaron a documentar la relación existente entre la contaminación general del aire y ciertas enfermedades crónicas. Hoy en día, existe un consenso general que afirma que
las concentraciones ambientales de los contaminantes del
aire pueden causar o incentivar el desarrollo de bronquitis
crónica y cáncer pulmonar. Se plantea que existe una consistente relación similar con el enfisema pulmonar.
La concentración ambiental de los
contaminantes del aire supone
riesgos para la salud del público
general.
Bronquitis en realidad significa “inflamación de los
bronquios”. Las evidencias de las vinculaciones entre
contaminación del aire y bronquitis crónica están bien
establecidas. En la bronquitis crónica, la inflamación
característica va acompañada de la producción excesiva de
moco y una tos productiva y persistente. Los principales
factores responsables del aire ambiental parecen ser el SO2
(dióxido de azufre) y el material particulado.
El enfisema pulmonar se caracteriza por la distensión
excesiva y la destrucción de los alvéolos (diminutas bolsas
de aire ubicadas en el pulmón donde se realiza el intercambio
Historia de la contaminación del aire • 1-13
de gas). La incidencia de esta enfermedad progresiva, aunque
no relacionada de manera concluyente con los contaminantes
del aire, está aumentando especialmente en las zonas urbanas
altamente contaminadas.
Otras dolencias menores provenientes de dicha exposición
están en aumento en las áreas con niveles altos de contaminación ambiental. Estas incluyen el resfriado común, la
irritación óptica y nasofaríngea, los ataques de asma y las
dificultades respiratorias generales.
Las evidencias que relacionan el cáncer pulmonar con la
contaminación del aire son sobre todo indiciarias, basadas
en cientos de estudios que revelan una incidencia mayor de
dicha enfermedad en las zonas urbanas que en las rurales.
A pesar de ello, estas evidencias son tan generalizadas y
uniformes que normalmente se aceptan como pruebas de
una relación causa-efecto. Existe menor consenso en cuanto
a la mortalidad que se puede atribuir a la exposición de
contaminantes del aire. Los cálculos del porcentaje de
muertes para las cuales la contaminación del aire es un
importante factor van desde 0,1 por ciento (1 en 1.000)
hasta 10 por ciento (1 en 10).
9.
¿Qué
enfermedades respiratorias graves se asocian
de alguna manera con la contaminación del aire?
10. Cite al menos otros tres efectos adversos para la
salud relacionados con la contaminación del aire.
Hitos en el estudio
de la contaminación del aire
Antes de estudiar un problema, hay que reconocerlo. A
pesar de que esto resulta obvio, muchas veces el problema
en sí no lo es. El reconocimiento de los efectos adversos de
la contaminación del aire para la salud constituye un claro
ejemplo de ello. Durante siglos, el humo de la combustión
se consideró un problema solo por su desagradable
apariencia y olor.
1-14 • Introducción a la toxicología de la contaminación del aire
El segundo paso necesario consiste en identificar exactamente
la causa del problema. ¿Qué sustancias en el aire generan
trastornos para la salud? Asimismo, resulta esencial la
identificación de las concentraciones químicas necesarias
para provocar tales efectos tóxicos.
Finalmente, todas estas determinaciones son inútiles a menos
que también se pueda identificar cuándo las sustancias nocivas
alcanzan niveles tóxicos. La tecnología actual nos permite
detectar la mayoría de sustancias químicas en el rango de
partes por miles de millones (ppb: parts-per-billions) y
algunas pocas sustancias químicas en el rango de partes por
miles de billones (ppq: parts-per-quadrillions). (¡Imagine
algo así como detectar una cucharadita de una sustancia en
una masa de agua del tamaño del lago Michigan!). Con
toda esta información, se pueden implementar políticas y
prácticas para eliminar o al menos reducir al mínimo la
exposición a las sustancias químicas tóxicas para el hombre.
El reconocimiento, la
identificación y la detección
constituyen tres pasos cruciales
en la lucha contra los problemas
de contaminación del aire.
Estudios epidemiológicos y
toxicológicos
La epidemiología y la toxicología son dos divisiones de una
ciencia estrechamente vinculada al estudio de los efectos
adversos para la salud resultantes de la contaminación del
aire. A pesar de estar relacionadas, cada una tiene su propio
campo de interés y también sus propios problemas. Antes
de ver cómo se han desarrollado estas disciplinas, conviene
establecer la diferencia entre ellas.
La epidemiología procura responder a la pregunta “¿Qué
está causando en esta persona (o en estas personas) este
particular efecto perjudicial?”. En resumen, se observan
los efectos adversos para la salud y se buscan sus causas.
La toxicología, por su parte, comienza con una causa
conocida o presunta de los efectos adversos para la salud y
procura descubrir la relación existente entre la cantidad del
tóxico que ingresa (dosis) y el grado del efecto producido.
La pregunta que guía los estudios de toxicología es “¿Qué
cantidad de esta sustancia se requiere para originar efectos
perjudiciales?”. En otras palabras, se observan los factores
causales y se buscan los niveles críticos para que se produzca
determinado efecto.
Historia de la contaminación del aire • 1-15
¿Cuál es la
causa del efecto
en la salud?
¿A qué dosis se
genera
determinada
respuesta?
Epidemiología
Toxicología
A pesar de que ambas se ocupan
de los efectos adversos para la
salud, la epidemiología y la
toxicología se abocan a temas
diferentes.
Desarrollo histórico inicial
Entre los primeros esfuerzos por relacionar los trastornos
de salud con causas específicas están los estudios sobre
enfermedades ocupacionales. Los antiguos griegos y romanos notaron que los mineros y metalúrgicos contraían
frecuentemente ciertas enfermedades y esto se atribuyó a
las emanaciones ácidas que respiraban y a los metales tóxicos que manipulaban. En Europa, durante la Edad Media,
proliferaron estudios e informes concernientes a la salud
ocupacional.
1-16 • Introducción a la toxicología de la contaminación del aire
A inicios de la segunda mitad del siglo XVIII, la Revolución Industrial trajo nuevas industrias, nuevas ocupaciones
y, por tanto, nuevas amenazas a la salud. Durante la Revolución Industrial se dieron las primeras descripciones de
cáncer ocupacional, el cáncer al escroto que padecían los
encargados de la limpieza de chimeneas a finales del siglo
XVIII. Aunque estas deducciones eran obvias y requerían
poca o ninguna investigación, produjeron lo que se podría
llamar, en el mejor de los casos, epidemiología temprana.
Pero también se podría decir que los griegos y los romanos
estuvieron entre los primeros “toxicólogos”, ya que de la
mano con la identificación de riesgos ocupacionales, se
esforzaron por descubrir curas en dosis terapéuticas. Aquí
reside, pues, el nacimiento de la medicina moderna.
Toxicología significa en realidad “estudio de los venenos”,
y esta ciencia emergente recibió un gran impulso con el
auge del “arte” de envenenar. Desde los tiempos más remotos, los venenos se han usado como armas políticas, y
su uso se generalizó y diversificó con el transcurso del
tiempo. En la Edad Media, el experto en venenos era un
miembro de la sociedad respetado y bien pagado. Desde
luego, junto con la proliferación y el uso de sustancias
tóxicas llegó la necesidad de antídotos eficaces a fin de
deshacer los envenenamientos accidentales. Tanto los expertos en venenos como los especialistas en antídotos estaban
interesados en descubrir qué cantidades de venenos y antídotos eran necesarios y suficientes para hacer el trabajo.
Cuando los experimentos comenzaron a centrarse en la
especificación de los niveles críticos de las sustancias químicas, la toxicología ya estaba en plena marcha.
En la Edad Media, la ciencia de la
toxicología fue impulsada por
expertos que buscaban dosis
eficaces de venenos y antídotos.
El Dr. Snow y el pozo de Broad Street
Un caso interesante ocurrido en el Londres de mediados
del siglo XIX constituye un ejemplo de la temprana
aplicación del enfoque epidemiológico. Al parecer, los
londinenses de esa época sufrían de frecuentes brotes de
cólera y tenían tasas de mortalidad asombrosamente altas.
El Dr. John Snow, un médico general, dedicó su tiempo y
energía a descubrir la causa de la misteriosa enfermedad.
Sospechó del agua contaminada, pero necesitaba pruebas
concluyentes. Parecía una tarea imposible: las muertes
Historia de la contaminación del aire • 1-17
producto del cólera ocurrían en toda la ciudad, sin conexión
aparente. En 1854, brotó otra epidemia de cólera y el Dr.
Snow finalmente tuvo el entorno necesario para probar qué
estaba causando la enfermedad.
Mediante la teoría epidemiológica
clásica, el Dr. Snow relacionó los
brotes de cólera del Londres del
siglo XIX con el abastecimiento de
agua.
Poco antes de la epidemia de 1854, uno de los proveedores
de agua de Londres transfirió la toma que tenía en el río
Támesis a un punto ubicado aguas arriba de la ciudad,
donde el agua era notoriamente más limpia. Por casualidad,
este hecho creó un grupo de pruebas de control; el Dr.
Snow podía ahora llevar a cabo un estudio comparativo. Él
no se sorprendió cuando ninguno de los residentes
abastecidos por la nueva fuente sufrió de cólera. Con
perseverancia, el Dr. Snow fue eliminando todas las fuentes
posibles hasta que encontró un denominador común entre
todas las muertes de cólera: el pozo de Broad Street. Cuando
se abrió la tapa de dicho pozo, se encontró que el agua
estaba contaminada y el caso quedó cerrado.
Mediados y fines del siglo XIX
Otros adelantos de mediados y fines del siglo XIX ayudaron
a definir y refinar los campos de la epidemiología y de la
toxicología. La Guerra Civil estadounidense impulsó la
búsqueda de anestésicos y desinfectantes seguros y eficaces.
A fines del siglo XIX, los esfuerzos del Dr. Snow y estudios
epidemiológicos semejantes condujeron al desarrollo y
aceptación general de la teoría de los gérmenes como
causantes de enfermedades. Esto, a su vez, alimentó la
búsqueda de antibióticos para luchar contra los gérmenes.
Asimismo, cerca del fin de siglo XIX, comenzó en Francia
el primero de muchos estudios sobre radiactividad. Hoy en
día estamos observando, como bien lo ha demostrado el
desastre de Chernobil, que la radiación es una de las formas
más nocivas de contaminación del aire.
1-18 • Introducción a la toxicología de la contaminación del aire
Avances del siglo XX
El descubrimiento de las vitaminas a principios de los años
veinte se asocia con un importante hito en la toxicología: el
primer estudio a gran escala sobre la seguridad de algunos
compuestos realizado con animales. En esta investigación
se usaron mamíferos pequeños para determinar los perfiles
de seguridad de las vitaminas. Desde entonces se han seguido
usando animales para probar muchas otras sustancias.
La Segunda Guerra Mundial provocó una variedad de
estudios científicos y tecnológicos que estimularon aún más
los campos de la toxicología y epidemiología. Los estudios
sobre radiactividad, un derivado de las detonaciones de
armas nucleares, se diseñaron para identificar los efectos
de la radiación en el sistema humano. Estos estuvieron entre
los primeros intentos por comprender los efectos en la salud
de la exposición a este nuevo y potente contaminante del
aire.
Los estudios sobre la seguridad de
las vitaminas llevados a cabo en
los años veinte introdujeron la
práctica —hoy en día común— de
usar animales en los experimentos
a gran escala.
Las pruebas nucleares durante la
Segunda Guerra Mundial
produjeron numerosos estudios de
radiactividad.
Los esfuerzos desplegados contra las plagas de insectos en
la región del Pacífico Sur y los problemas de salud asociados
con ellas condujeron al desarrollo de nuevos plaguicidas y
medicamentos contra la malaria. En la búsqueda de agentes
contra la malaria que fueran seguros, eficaces y fácilmente
accesibles (en contraposición a la quinina natural), los
primates no humanos se usaron por primera vez en pruebas
de eficacia y toxicidad como modelos para el hombre.
La toxicología como ciencia experimentó un extraordinario
crecimiento en los años sesenta. A principios del decenio,
se encontró que la talidomida, un sedante común, causaba
graves defectos congénitos cuando era ingerida por mujeres embarazadas. Este episodio trágico propició estudios
diseñados para descubrir los efectos de las sustancias químicas en el embrión y el feto en desarrollo. El apoyo para
Historia de la contaminación del aire • 1-19
tales estudios provino de las nuevas leyes y regulaciones
acerca de la responsabilidad legal de los productores de
medicamentos que se implementaron a raíz del incidente.
Actualmente, los campos de la epidemiología y la toxicología
son herramientas esenciales en la lucha del hombre por
comprender los efectos adversos para la salud relacionados
con los contaminantes del aire y hacer frente a dichas consecuencias.
Adelantos tecnológicos
en el análisis químico
Como se mencionó anteriormente, todos los esfuerzos por
definir los niveles nocivos de los contaminantes del aire
conducirían a un callejón sin salida sin la presencia de la
tecnología necesaria para detectar dichos niveles.
A fines de los años cuarenta, la espectrometría de masas se
aplicó por primera vez al análisis de contaminantes gaseosos.
A fines de los años cincuenta y principios de los sesenta, el
analizador infrarrojo no dispersivo se popularizó para
estudiar las emisiones de los automóviles. Por la misma
época, se desarrolló la cromatografía de gases (CG), que
—en su forma compleja actualmente vigente— se une a la
espectrometría de masas (EM) a fin de proporcionar análisis
químicos de algunas sustancias químicas en el rango de
partes por miles de billones (ppq: parts-per-quadrillion).
Hoy en día, el análisis CG/EM constituye el criterio habitual
para detectar la mayoría de contaminantes del aire;
especialmente, los compuestos orgánicos y los metales traza.
11. Describa de qué manera se diferencian la toxicología
y la epidemiología.
12. A fines del siglo XIX, ¿qué nueva teoría ayudó a
impulsar la búsqueda de antibióticos?
13. ¿Sobre qué tipo de medicamentos fueron los estudios de seguridad que emplearon por primera vez
primates no humanos?
14. La tecnología actual de la cromatografía/espectrometría de masas es capaz de detectar algunas
sustancias químicas en el rango _________________.
1-20 • Introducción a la toxicología de la contaminación del aire
Respuestas a las preguntas de autoevaluación
1.
Nitrógeno, oxígeno.
2.
Incendios producidos por rayos, volcanes y el viento.
3.
El agotamiento de la madera disponible para la combustión.
4.
Por la Revolución Industrial (las industrias emergentes necesitaban energía, y energía en
este momento significaba combustión de carbón).
5
Refinación de petróleo, acero, caucho, industria automovilística, productos petroquímicos,
energía nuclear.
6.
Meuse Valley, Bélgica;
Donora, Pensilvania;
Londres, Inglaterra, y
Nueva York, Estados Unidos.
7.
En condiciones normales, el aire caliente de la superficie terrestre asciende y el de la
parte superior de la atmósfera —más frío— cae, con lo cual se crea una circulación
natural que dispersa los contaminantes superficiales del aire. Durante una inversión
térmica, sucede lo contrario: las capas del aire de la atmósfera inferior son más frías que
las superiores.
8.
Fallas mecánicas, errores humanos.
9.
Bronquitis crónica, enfisema y cáncer pulmonar.
10. Resfriado común, irritación óptica y nasofaríngea, ataques de asma y dificultades respiratorias generales.
11. Básicamente, la toxicología toma una sustancia con efectos adversos conocidos e intenta
determinar qué cantidad de esa sustancia se necesita para causar determinados efectos.
La epidemiología intenta descubrir las causas y los mecanismos de los efectos adversos
que se hayan observado en la salud.
12. La teoría de los gérmenes.
13. Agentes contra la malaria.
14. Partes por miles de billones (ppq: parts-per-quadrillion).
Historia de la contaminación del aire • 1-21