Diapositiva 1 - Ministerio del Medio Ambiente

PRÓLOGO
Efectos de la Contaminación
Londres 1952
Atmosférica en la Salud de la
Población
Dr. Nicolás Schiappacasse Poyanco
Escuela de Ingeniería de Procesos Industriales
Unidad de Calidad del Aire
PRÓLOGO
Exposición
PRÓLOGO
Exposición
 Vivimos sumergidos en un océano de gases
 Hombre promedio respira 18 veces por minuto
 “Podemos elegir el agua que bebemos;
 En cada respiración ingresamos 500 [mL] de aire.
podemos elegir los alimentos que comemos;
pero no podemos elegir el aire que respiramos”
Luego, en un día usamos
18 x 0,5 x 60 x 24 [L] de aire, o sea
12.960 [L] = 12,96 [m3]!!!
4
PRÓLOGO
Contaminación por MP
PRÓLOGO
Contaminación por MP
Temuco, abril 2007
Coyhaique. Mayo 2004
1
Valdivia
PRÓLOGO
Contaminación por MP
PRÓLOGO
Contaminación por MP
Chillán
Valdivia
PRÓLOGO
Contaminación por MP
92,7%
4,1%
2,1%
0,01%
1,1%
Industria
Combustión de Leña Residencial
Quemas Agrícolas e Incendios Forestales
Otras Fuentes
Fuentes Móviles
MP – SALUD HUMANA
Clasificación por tamaño
Partículas PM2,5
< 2,5 mm
Cabello Humano
50 mm
Arena
fina de
playa
MP – SALUD HUMANA
90 mm
Partículas PM10
< 10 mm
2
MP – SALUD HUMANA
En el sistema respiratorio
MP – SALUD HUMANA
Clasificación por tamaño
MP 10
0.01
0.1
1
10
2.5
30
100
ultrafino
grueso
fino (MP2,5)
respirable (MP10)
partículas suspendidas totales (TSP)
sedimentable
MP – SALUD HUMANA
En el sistema respiratorio
MP – SALUD HUMANA
En el sistema respiratorio
MP 2,5
inhalation
La mayoría de las
partículas ultrafinas
(PUF) no son exhaladas
peak shifts to the
right
expiration
(Daigle et al., 2003)
MP – SALUD HUMANA
Plausibilidad de efectos
MP – SALUD HUMANA
Efectos cardiovasculares
Ambient Particle Inhalation and the Cardiovascular System: Potential Mechanisms
Ken Donaldson, Vicki Stone, Anthony Seaton, and William MacNee
Environmental Health Perspectives • VOLUME 109 | SUPPLEMENT 4 | August 2001
Pope C., Dockery D. “Health Effects of Fine Particulate Air PollutionJ Lines that conect”J
Journal of the Air & Waste Management Association June 2006 Volume 56:709–742
3
MP – SALUD HUMANA
Pirámide Epidemiológica
MP – SALUD HUMANA
Investigación
TEMPORALIDAD
EVIDENCIA EXPERIMENTAL
Muertes Prematuras
COHERENCIA
Hospitalizaciones
PLAUSIBILIDAD
BIOLÓGICA
EFECTO
DOSIS-RESPUESTA
Enfermedades respiratorias
Incluye asma
EVENTOS EN
SALUD
EXPOSICIONES
Ausencia en la Escuela
REPRODUCIBILIDAD
CORTO
PLAZO
Días laborales perdidos
LARGO
PLAZO
DISEÑOS EPIDEMIOLÓGICOS CON DISTINTO NIVEL DE EVIDENCIA
Fuente, California Air Resource Board
EFECTOS CORTO PLAZO
EFECTOS CORTO PLAZO
Estudios: Series de tiempo
EFECTOS CORTO PLAZO
Estudios: Series de tiempo
350
350
300
300
[PM10] µg/m3
200
150
Series de tiempo
(8 años):
100
50
[PM10] µg/m3
250
250
Series de tiempo
(8 años):
200
150
100
50
0
1
143
285
427
569
711
853
995
1137 1279 1421 1563 1705 1847 1989 2131 2273 2415 2557
Días
8
7
Nº de Muertes/Día
6
5
4
3
2
MP10
vs
muertes por causas
respiratorias
1
143
285
427
569
711
853
995
1137 1279 1421 1563 1705 1847 1989 2131 2273 2415 2557
Días
30
25
Temperatura Media (ºC)
0
MP10
vs
Temperatura
(confundente)
20
15
10
5
1
0
1
143
285
427
569
711
853
995
1137
1279
Días
1421
1563
1705
1847
1989
2131
2273
2415
2557
0
1
143
285
427
569
711
853
995
1137 1279 1421 1563 1705 1847 1989 2131 2273 2415 2557
Días
4
EFECTOS CORTO PLAZO
Estudios: Series de tiempo
EFECTOS CORTO PLAZO
Estudios: Modelos
p
Y = α + Σf(xi) + ε
350
i=1 generalizado)
 Modelo (lineal
300
[PM10] µg/m3
250
Series de tiempo
(8 años):
200
150
100
50
0
1
143
285
427
569
711
853
995
1137 1279 1421 1563 1705 1847 1989 2131 2273 2415 2557
Días
Humedad Relativa Promedio (%)
120
100
MP10
vs
Humedad relativa
(confundente)
80
60
40
20
0
1
143
285
427
569
711
853
995
1137
1279 1421
1563
1705 1847
1989
2131 2273
2415
2557
Log(Efecto_salud) = αo + α1f(T)+ α2f(S)+ α3f(M)+ gf(P)+βf(Cont)+ ε
Donde:
αi
= Coeficientes de ajuste del modelo
T
S
M
P
Cont
β
f
ε
=
=
=
=
=
=
=
=
La parsimonia
Variables de Tendencia
Variables de Estacionalidad
no es
variables Meteorológicas
Otros Contaminantes (NO2, CO)
importante
Contaminante de interés (PM10)
Coeficiente del contaminante de interés
Función obtenida del análisis no paramétrico
Término del error
Días
EFECTOS CORTO PLAZO
Estudios: Objetivos
EFECTOS CORTO PLAZO
Estudios: Objetivos
• El Riesgo Relativo (RR) corresponde al incremento
• Proporción Atribuible (PA) representa la
de riesgo asociado a un aumento en los niveles de
proporción de casos (muertes o admisiones
MP10 o MP2.5 respecto a un nivel basal, y se obtiene
hospitalarias), atribuibles al incremento de las
de la siguiente manera:
concentraciones de MP10 o MP2.5. La PA se calcula
como:
b(MP10)
RR
=
e
• PA=(RR-1)*100/RR
Recolección Datos Meteorológicos
EFECTOS CORTO PLAZO
Estudios: Metodología: APHEA
• Estudio en 29 ciudades europeas con un protocolo
común.
• MP 10 se asoció significativamente a un aumento de
la mortalidad cardiovascular y respiratoria.
•Temperatura
•Velocidad del viento
•Dirección del viento
•Humedad relativa
•Presión
•Radiación solar, etc.
ETAPA 1
Análisis y procesamiento
de datos
Recolección y Medición Datos de Calidad del Aire
•PF, PUF, PMgrueso, PM2.5,
•PM10, NOx, CO.
Recolección Datos de Mortalidad
•Causa respiratoria
•Causa cardiovascular
•Edad, Sexo
•Datos perdidos
•Datos extremos
•Promedios, medias móviles
•Máximos, mínimos.
•Percentiles.
•Series de tiempo.
•Distribuciones.
•Estacionalidad.
•Tendencias.
ETAPA 2
Recolección Datos de Morbilidad
•Causa respiratoria
•Causa cardiovascular
•Edad, Sexo
• Ingresos hospitalarios:
 Asma(0-14 años) 1,4%
 Total de respiratorias en mayores de 65 años 1%.
Generación de bases
de datos diarias
Desarrollo de Modelo
Concentración-Respuesta
en base a metodología APHEA
Estimación de los
Riesgos Relativos
 Asociación positiva con niveles de ozono.
Preparación de manuscritos
científicos
Katsouyanni el al, 2003
Análisis e Interpretación
de Resultados
ETAPA 3
5
EFECTOS CORTO PLAZO
Estudios: Resultados - Temuco
EFECTOS CORTO PLAZO
Estudios: Resultados - Temuco
Mortalidad por PM10 Temuco y Padre Las Casas Período 98 – 06
(Incrementos de 100 mg/m3 en PM10)
Morbilidad por PM10 Temuco y Padre Las Casas Período 98 – 06
(Incrementos de 100 mg/m3 en PM10)
Modelo
MRespT
Beta
0.001305
RR
1.139
ICI
1.086
ICS
1.195
Modelo
EResp
Beta
0.000779
RR
1.081
ICI
1.063
ICS
1.099
MResp_GE4
0.001522
1.164
1.094
1.239
EResp_GE4
0.001141
1.121
1.082
1.161
EResp_GE5
ECardT
0.000494
0.000468
1.051
1.048
1.035
1.028
1.067
1.068
ECard_GE4
0.000666
1.069
1.036
1.102
ECard_GE5
ECRT
ECR_GE4
ECR_GE5
0.000269
0.000637
0.000711
0.000481
1.027
1.066
1.074
1.049
1.000
1.053
1.049
1.035
1.055
1.079
1.099
1.064
MResp_GE5
MCardT
0.001339
0.000759
1.143
1.079
1.015
1.043
1.288
1.116
MCard_GE4
MCRT
0.001509
0.000745
1.163
1.077
1.116
1.048
1.212
1.107
MCR_GE4
0.001064
1.112
1.075
1.151
GE4: Grupo etáreo > 64 años
GE5: Grupo etáreo < 65 años
Sanhueza et al., 2007
EFECTOS CORTO PLAZO
Estudios: Resultados - Temuco
GE4: Grupo etáreo > 64 años
GE5: Grupo etáreo < 65 años
Sanhueza et al., 2007
EFECTOS CORTO PLAZO
Estudios: Resultados - Temuco
• MP 10 tiene una asociación significativa con la mortalidad
y morbilidad diaria , siendo el grupo mayor de 65 años
• Los RR para las causas respiratorias en mayores de 65
años por incrementos de 100 µg/m3 PM10
fue
1.163
(14% de PA), para mortalidad; 1.137 (12% PA) para
admisiones hospitalarias y para infecciones respiratorias
agudas 1.162 (14% PA).
1.20
RR (100 µg/m3)
quienes presentan mayor riesgo.
1.15
1.10
1.05
1.00
Santiago
Rancagua
Temuco
Riesgos Relativos de Mortalidad
Respiratoria en ciudades de Chile
EFECTOS CORTO PLAZO
Estudios: Resultados - Temuco
• La diferencia en el riesgo puede ser:
• Diferente distribución de tamaño de las partículas
• Diferente composición química de las partículas
• Diferente susceptibilidad de la población
• Diferente distribución de edad de la población
CARACTERIZACIÓN MP
• Diferente exposición (incluye indoor vs. outdoor)
6
CARACTERIZACIÓN MP
Toxicidad MP
CARACTERIZACIÓN MP
Distribución de tamaño
Distribución del tamaño de PM para diferentes tipos de fuentes
(Chow et al, 1998)
[PM2,5]
80-90%
Temuco
T. Nussbaumer et al. (2006)
CARACTERIZACIÓN MP
Toxicidad MP
CARACTERIZACIÓN MP
Composición: hollín, CE
COMPOSICIÓN MP
Aerosol Orgánico
COMPOSICIÓN MP
HAP: Qué son
•
Alcanos
•
Mono-Tri- y sesquisterpenoides
• Dos o más anillos aromáticos fusionados
•
Acidos Alcanoicos
•
Acidos Aromáticos Policarboxílicos
•
Acidos Alquenoicos
•
Acidos Alifáticos y Cíclicos
•
Acidos Benzoicos
 Hidrocarburos Aromáticos
•
Benzaldehidos
•
Fenoles
•
Alcanales y Alquenales
•
Alcanones y Alcanoles
•
Furanos
•
Acidos Dicarboxílicos
•
Acidos Diterpenoicos y Reteno
Benzo(a)pireno
Policíclicos (HAP)
•
•
Cetonas y Quinonas Aromáticas
Policíclicas
Naftaleno
Fenantreno
Esteroles
7
COMPOSICIÓN MP
HAP: Principales fuentes
COMPOSICIÓN MP
Propiedades de HAP
• Naturales:
• Especies mutagénicas y
– Incendios forestales
– Erupciones volcánicas
• Antropogénicas:
carcinogénicas
• Norma UE: límite máximo
(promedio anual) para BAP
en MP10: 1 ng m-3
Benzo(a)pireno
– Combustión incompleta gasolina y diesel
– Combustión incompleta biomasa (leña)
• EPA (1984). Health effects assessment for polycylic aromatic hydrocarbons (PAHs). U.S.
Environmental Protection Agency, Cincinnati, Ohio, EPA 540/1-86-013.
• WHO (2000). Air Quality Guidelines for Europe, 2nd Ed. WHO Regional Office for Europe,
Copenhagen, Publication Nº 91.
• EU (2005). Directiva 2004/107/EC del Parlamento Europeo y del Consejo, del 15 de Diciembre de 2004,
relativa al arsénico, cadmio, mercurio, níquel e hidrocarburos aromático policíclicos en el aire
ambiente. Diario Oficial de la Unión Europea, L 23, p. 3 (26-1-2005)
COMPOSICIÓN MP
HAP: Distribución por tamaño
Determinación de HAP en el Aerosol
Atmosférico de Temuco
Bi et al. (2005). Atmospheric Environment 39:477-487
Los HAP se adsorben en el MP de menor tamaño
(carbón elemental)
ANÁLISIS QUÍMICO
Toma de Muestras: ¿Cuándo?
450
400
PM10 24h (mg m-3)
ANÁLISIS QUÍMICO
Toma de Muestras: ¿dónde?
350
300
250
200
150
100
50
0
Date
8
ANÁLISIS QUÍMICO
Toma de Muestras: ¿a qué hora?
600
1200
500
1000
PM10 (mg/m3)
PM10 (mg/m3)
August 16-17, 2008
400
300
200
100
August 21-22, 2008
HAP en fase
gaseosa
800
600
HAP en MP
400
200
0
0
0:00
12:00
0:00
12:00
0:00
12:00
0:00
Time (h)
600
12:00
0:00
12:00
400
PM10 (mg/m3)
300
200
12:00
September 11-12, 2008
350
400
0:00
Time (h)
450
September 3-4, 2008
500
PM10 (mg/m3)
ANÁLISIS QUÍMICO
Toma de Muestras: ¿Cómo?
300
250
200
150
100
100
50
0
0
0:00
12:00
0:00
12:00
0:00
12:00
0:00
12:00
0:00
12:00
0:00
12:00
Time (h)
Time (h)
Hourly profile of PM10 concentration on sampling days
The sampler was located at the Las Encinas Station, the population representativeness of which
is accredited by the Health Ministry.
RESULTADOS
RESULTADOS
La concentración promedio
455. 45
50
de BAP (10,8 +/- 6,3
45
45
ng/m3) no fue tan alta
40
40
35
35
30
como aquella reportada en
3
[ng/m ]
30
[ng/m 3]
165.79
443. 62
50
183.49
25
25
20
20
15
15
10
10
5
5
0
0
ACY
ACE
FLU
PHE
ANT
FLT
PYR
Config 1 (FT+PUF)
RET
BAA
CHR
BAP
DBA
BGP
embargo sobrepasa con
ACY
INP
ACE
FLU
PHE
ANT
FLT
PYR
Config 1 (FT+PUF)
Config 2 (FT+PUF)
Figure 1a. PAH mean concentration (FT+PUF),
Las Encinas
un estudio previo. Sin
RET
BAA
CHR
BAP
DBA
BGP
INP
creces los límites
Config 2 (FT+PUF)
recomendados por la UE
Figure 1b. PAH mean concentration (FT+PUF),
Universidad Católica de Temuco
Los perfiles de concentración de Las Encinas y UC Temuco son similares
Concentraciones promedio de HAP en el
aerosol atmosférico de Temuco
RESULTADOS
Alcance
• Riesgo Unitario de WHO:
Si una persona durante una vida media de 70 años
está expuesta a una concentración de BAP de 1 ng
m-3, entonces la probabilidad de que contraiga cáncer
aumenta en 87 / 1 000 000.
9
Muchas Gracias!!
Dr. Nicolás Schiappacasse Poyanco
Escuela de Ingeniería de Procesos Industriales
Unidad de Calidad del Aire
PRÓLOGO
Contaminantes
O2
H2O
PRÓLOGO
Contaminantes: Riesgo
CO2
Pequeñas concentraciones,
alto riesgo
CONTAMINANTES
N2
Ejemplos:
Ar

Máximo permitido O3 (Chile):

Máximo recomendado BAP (OMS):
¡61 moléculas por cada 1000 millones de moléculas totales!
¡1 molécula por cada mil millones de moléculas totales!
PRÓLOGO
Contaminantes
COMPOSICIÓN MP
Relación tamaño-fuente- compos.
• CO, SOx, NOx, O3
• Grueso: polvo en suspensión o resuspendido
(caminos, terrenos agrícolas, minas, tormentas de
• Compuestos Orgánicos
viento, etc.). Sales, polen, esporas
– HC: vapores gasolina
Cl
– HAP: productos combustión incompleta
(humo de cigarrillo, gases de escape)
– PCB: aislantes eléctricos (transformadores)
• Material particulado en suspensión:
(polvo calle, hollín, cemento, polen)
Cl
• Fino: emisiones directas de procesos de combustión
(gasolina, diesel, biomasa, carbón); procesos
industriales; formación en la atmósfera (secundario)
• Ultrafino: fuentes relacionadas combustión;
secundario
10
EFECTOS DE MP EN SALUD
• Los riesgos para la salud pública por exposición a MP
son significativos
• Las Partículas se asocian a:
– Exacerbación de enfermedades al corazón y pulmón
•
•
•
•
Admisiones Hospitalarias
Visitas al Doctor y Urgencias
Uso de Medicamentos
Ausentismo laboral y escolar
– Muertes prematuras por enfermedad asociadas al corazón y
pulmón
EFECTOS MP EN LA SALUD
EFECTOS MP EN LA SALUD
Grupos de mayor riesgo
• Efectos al sistema Respiratorio
 Personas con enfermedades al
– Bronquitis Crónica
– Ataque de Asma
– Síntomas Respiratorios (tos, dificultad de respirar, etc.)
– Decrecimiento en la función pulmonar
– Inflamación de las vías respiratorias
• Efectos al sistema Cardiovascular
– Ataques al corazón
– Arritmias cardíacas
ANÁLISIS QUÍMICO
Tratamiento de Muestras
Colección de MP en FILTRO
Extracción en solvente
corazón o pulmón
 Adulto Mayor
– Mayor prevalencia de enfermedades al
corazóny pulmón
 Niños
– Más activos
– Respiran más aire por kilógramo
– Cuerpos aún desarrollándose
ANÁLISIS QUÍMICO
Tratamiento Muestra
Extracción con solvente
Recuperación de los compuestos
adsorbidos en el MP y en el PUF
Reducción de volumen
Purificación extracto
columnas empacadas de
sílica
Identificación y cuantificación
cromatográfica
11
ANÁLISIS QUÍMICO
Identificación y Cuantificación
ANÁLISIS QUÍMICO
Cuantificación HAP
Cromatografía
conc. es
proporcional a
la intensidad
del color
Estándar 16 EPA HAPs. 1mL, 8 ng mL-1
colorantes separados
35,0
700
500
August 16-17, 2008
20,0
400
15,0
300
10,0
200
5,0
100
0,0
0
35,0
ACY ACE FLU ANT FLT PYR RET BAA CRY BAP DBA BGP INP
PHE
Conc PAH (ng m-3)
30,0
700
600
August 21-22, 2008
25,0
500
20,0
400
15,0
300
10,0
200
5,0
100
0,0
35,0
Conc PHE (ng m-3)
600
25,0
Conc PHE (ng m-3)
RESULTADOS
Conc PAH (ng m-3)
30,0
0
ACY ACE FLU ANT FLT PYR
RET BAA CRY BAP DBA BGP INP
PHE
30,0
700
600
No existe un perfil
25,0
500
20,0
400
15,0
300
10,0
200
5,0
100
0,0
característico para la
35,0
Conc PHE (ng m -3)
Conc PAH (ng m -3)
September 3-4, 2008
0
ACY ACE FLU ANT FLT PYR
RET BAA CRY BAP DBA BGP INP
PHE
30,0
700
600
por combustión
25,0
500
20,0
400
15,0
300
10,0
200
5,0
residencial de leña
Conc PHE (ng m -3)
inmisión de MP generado
Conc PAH (ng m -3)
September 11-12, 2008
100
0,0
0
ACY ACE FLU ANT FLT PYR
RET BAA CRY BAP DBA BGP INP
PHE
12