¿Cómo se clasifica?

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Existen diversas clasificaciones entre los aerosoles no excluyentes entre sí. Así pues, las partículas atmosféricas pueden ser:

- Naturales: Aquellas que se emiten sin estar involucrado el ser humano

- Antropogénicas: Aquellas que se emiten por actividades en las que está involucrado el ser humano

 

O también,

- Primarias: Aquellas emitidas directamente a la atmósfera desde las fuentes.

- Secundarias: Aquellas formadas en la atmósfera por medio de interacciones químicas de gases precursores.

 

Partículas Naturales

Aerosol marino:

• Primarios: Sales marinas
• Secundarios: Sulfatos marinos

 

 

Aerosol mineral:

• Primarios: Resuspensión de suelos, cenizas volcánicas

 

 

Bioaerosoles:

• Primarios: micro-organismos, polen, algas, insectos
• Secundarios: transformación de emisiones orgánicas naturales (terpeno, isopreno,...)

 

 

Otras fuentes:

• Secundarios: Oxidación de nitrógeno liberado por los rayos

 

Partículas Antropogénicas

Tráfico:

• Primarios: Abrasión de firme, neumáticos y frenos, hollín (emisiones carbonosas muy finas, principalmente de los motores diesel)
• Secundarios: Formación de nitratos de emisiones de óxidos de nitrógeno y condensación de compuestos organico-volátiles

 

Quema de biomasa:

• Diversos compuestos primarios y secundarios derivados de la combustión

 

Actividades industriales:

• Primarios: Cementeras, industria cerámica, metalurgia, centrales térmicas.
• Secundarios: Nitratos y sulfatos formados de las emisiones de óxidos de nitrógeno y azufre y condensación de compuestos orgánico-volátiles.

 

Distribución de tamaño

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Los aerosoles que forman la mezcla del PM tienen diferentes tamaños asociados a su modo de formación o emisión. Se distinguen:

Partículas gruesas o modo grueso: Aquellas con diámetro aerodinámico superior a 1 micra (µm). La emisión de estas partículas se produce por acciones mecánicas (erosión, combustión incompleta, triturado de materiales, erosión, etc…) por lo que son principalmente primarias

Partículas finas: Aquellas con diámetro aerodinámico inferior a 1 µm. Esta fracción tiene los siguientes modos principales:

• Modo nucleación: Tamaño menor de 20 nm (2x10-2 µm)
• Modo Aitken: Tamaño entre 20 y 100 nm
• Modo acumulación: Tamaño entre 100 y 1000 nm

Las partículas finas son principalmente de naturaleza secundaria, formadas por reacciones de gases precursores en la atmósfera.

Al margen de lo citado anteriormente, por razones de índole epidemiológicas las fracciones a controlar son:

• PTS: Partículas totales
• PM10: Partículas con diámetro aerodinámico menor de 10 µm
• PM2.5: Partículas con diámetro aerodinámico menor de 2.5 µm
• PM1: Partículas con diámetro aerodinámico menor de 1 µm

Inicialmente la legislación sobre calidad del aire establecía el control del parámetro TSP. Actualmente la legislación sólo hace referencia a niveles de PM10 y PM2.5 por su incidencia sobre la salud y el medio ambiente. Desde el ámbito científico, se plantea la posibilidad de, en un futuro añadir a la legislación niveles normativos para el parámetro PM1.

Impactos sobre la salud y el medio ambiente

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El impacto sobre la salud del PM depende, entre otros factores, del tamaño de los aerosoles ya que la capacidad de penetración de los mismos en las vías respiratorias aumenta al disminuir el tamaño:

• - Las partículas PM10 son retenidas en la región extra-torácica.
• - La fracción de aerosoles con tamaño entre 2.5 y 10 µm (PM10-PM2.5) alcanzan la zona traqueo-bronquial.
• - La fracción con tamaño menor a 2.5 µm tiene capacidad de pasar a través de loa alvéolos pulmonares y llegar al torrente sanguíneo.

 

Esto hace que las partículas más finas multipliquen los efectos nocivos sobre la salud. Los estudios de epidemiología demuestran la correlación positiva entre la concentración de la fracción más fina de las partículas y los casos de mortalidad en las ciudades. Entre las afecciones que se han documentado como efecto de la contaminación están, entre otras, diversas afecciones cardiovasculares, exacerbación de episodios de asma, cáncer de pulmón y otras enfermedades pulmonares.

En la heterogénea mezcla de la que está compuesto el PM existen especies químicas que, al margen de su tamaño, por su composición química, tienen riesgos añadidos sobre la salud como aquellas con potencial carcinógeno como algunos metales e hidrocarburos aromáticos policíclicos.

Además de los efectos sobre la salud, los aerosoles tienen efectos climáticos derivados de la capacidad de algunos aerosoles de absorber, dispersar y reflejar radiación. También pueden modificar los aerosoles los niveles de visibilidad, tienen efectos sobre ecosistemas (fertilización, acidificación, etc) y degradan materiales de construcción.

Episodios

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Procesos que influyen en el nivel de concentración de material particulado atmosférico

Al margen de las emisiones atmosféricas en un determinado punto, los niveles de inmisión de PM están influenciados por las condiciones ambientales (meteorología, orografía, etc…) del lugar ya que estas afectan a procesos fundamentales como la dispersión, el lavado atmosférico o la reactividad química.

Procesos que reducen niveles de material particulado atmosférico:

Lluvia: el proceso más eficiente de eliminación de aerosoles de la atmósfera es el lavado atmosférico que produce la lluvia. Así pues los episodios de lluvia dan lugar a bajos niveles de partículas, no solo durante la lluvia, sino también en un periodo tras ella ya que se inhiben procesos como la resuspensión.

Dispersión: Cualquier situación meteorológica que aumente la dispersión supondré reducción de niveles de PM. Mientras que, al contrario, cualquier situación meteorológica que dificulte la dispersión hará subir los niveles. Una característica que influye en la capacidad dispersiva de un determinado punto es su orografía, ya que las barreras físicas (montañas, sierras, cordilleras) dificultan la dispersión así como, por ejemplo, los valles canalizan las masas de aire.

Procesos que incrementan niveles de material particulado atmosférico:

Inversión térmica: La inversión térmica consiste en el aumento de la temperatura con la altitud que es un hecho no usual ya que en condiciones normales la temperatura disminuye con la altura. El fenómeno de inversión térmica se presenta cuando en las noches despejadas, el suelo se enfría rápidamente. El suelo a su vez enfría el aire en contacto con él que adquiere más densidad (peso) que el tiene sobre él. Al disminuir tanto la convección térmica como la subsidencia atmosférica, disminuye la velocidad de mezclado vertical entre las dos capas de aire.

Estos episodios frecuentemente acaecen en la época invernal asociados con situaciones anticiclónicas de invierno. Dificultan la dispersión vertical de los contaminantes dando lugar a gran estabilidad y altos niveles de contaminantes atmosféricos especialmente en las zonas urbanas (donde las tasas de emisión son elevadas) situadas en valles.

Insolación: La fotoquímica de formación de partículas secundarias a partir de gases precursores se acelera en gran medida en situaciones de fuerte insolación. Así pues la proliferación de partículas secundarias en verano es importante.

Principales eventos asociados a niveles altos o bajos de material particulado atmosférico

Eventos asociados a bajos niveles de PM:

- Episodios Atlánticos: El transporte de masas de aire desde la zona atlántica está frecuentemente asociado a sistemas frontales que evolucionan cruzando la Península Ibérica de oeste a este. Estos episodios producen ventilación y, en ocasiones, van acompañados de lluvias.

- Episodios Mediterráneos: Son eventos que dan lugar a lluvias con frecuencia y, en ocasiones, con altas tasas de precipitación.

Eventos que suponen generalmente elevación de los niveles de PM en la Península Ibérica:

- Episodios anticiclónicos de invierno: Son los que frecuentemente crean las inversiones térmicas y suponen uno de los eventos que más negativamente afecta la calidad del aire, especialmente en zonas urbanas, ya que facilita la acumulación de contaminantes.

- Episodios regionales de verano: Son episodios muy comunes en verano cuando la Península Ibérica se encuentra bajo la influencia directa del anticiclón de las Azores. Esto da lugar a periodos de estabilidad, desarrollo de brisas y de fuerte insolación que representan las condiciones ideales para la proliferación de aerosoles secundarios.

Episodios africanos

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Al margen de los episodios que se mencionan con anterioridad, y debido a la cercanía de la Península Ibérica al continente Africano, se producen eventos en los que masas de aire Africanas con una alta concentración de polvo fino del desierto alcanzan nuestras latitudes. Es lo que se denominan Episodios Africanos y suponen elevaciones abruptas de los niveles de PM simultáneamente en extensas zonas de la Península Ibérica. En la imagen 6 tomada desde satélite se puede observar un ejemplo de este tipo de episodios sobre la Península Ibérica.

Estos eventos suceden en diversas épocas del año aunque con mayor frecuencia en verano y en los meses de enero a marzo. Las situaciones meteorológicas que provocan el transporte de polvo Africano sobre la Península Ibérica son diversas. La ubicación de depresiones sobre el norte de África o el Mediterráneo o la acción de anticiclones localizados sobre la Península Ibérica o el norte de África pueden dar lugar a este tipo de transporte.

 

Imagen del satélite SeaWifs (21 de mayo de 2007) en la que se observa claramente una masa de polvo Africano que afecta al Mediterráneo occidental y al este de la Península Ibérica.

Al tratarse los episodios Africanos de eventos naturales no controlables mediante ninguna medida correctora, la Comisión Europea en su legislación reconoce este hecho agregando a la Directiva 2008/50/CE el siguiente párrafo:

Las contribuciones de fuentes naturales pueden evaluarse pero no controlarse. Por consiguiente, cuando las contribuciones naturales a los contaminantes del aire ambiente puedan determinarse con la certeza suficiente, y cuando las superaciones sean debidas en todo o en parte a esas contribuciones naturales se podrán sustraer, en las condiciones establecidas en la presente Directiva, al evaluar el cumplimiento de los valores límite de calidad del aire. Las superaciones de los valores límite de las partículas PM10 debido al vertido invernal de arena o de sal en las carreteras también podrá sustraerse al evaluar el cumplimiento de los valores límite de calidad de aire, siempre que se adopten las medidas adecuadas para reducir esas concentraciones.

El Ministerio para la Transición Ecológica y el reto Demográfico, mediante un acuerdo de encomienda de gestión con la Agencia Estatal del Consejo Superior de Investigaciones Científicas, lleva a cabo diariamente informes de predicción de contribuciones de fuentes naturales, concretamente sobre la influencia de intrusión de material particulado atmosférico proveniente del norte de áfrica.

España, como Estado Miembro, ha trabajado profusamente en la detección, predicción y cuantificación de los episodios Africanos para poder cumplir con el anterior requerimiento y demostrar la influencia de los episodios Africanos en la calidad del aire.

Al depositarse con la lluvia, el polvo Africano da lugar a unos episodios que se denominan "lluvias rojas" y que son visibles sobre superficies que, tras la lluvia, quedan manchadas con material arcilloso de origen desértico.

 

Deposición de polvo Africano sobre un vehículo tras un episodio de "lluvia roja"