Aunque las emisiones del tubo de escape podrían caer en los años venideros a medida que más vehículos de cero emisiones salgan a las calles, una fuente importante de contaminación del aire en las carreteras no muestra signos de disminución: polvo de frenos y neumáticos.
Los metales de los frenos y otros sistemas automotrices se emiten en el aire como partículas finas, persistiendo en carreteras muy transitadas. Ahora, los investigadores del Instituto de Tecnología de Georgia han demostrado cómo esa nube de pequeñas partículas de metal podría causar estragos en la salud respiratoria.
En un estudio publicado el 31 de enero en la revista Ciencia y tecnología ambiental , los investigadores describieron cómo los metales emitidos por los vehículos, como el cobre, el hierro y el manganeso, interactúan con partículas ácidas ricas en sulfato que ya están en el aire para producir un aerosol tóxico.
"Hay una reacción en cadena en el aire sobre las carreteras transitadas", dijo Rodney Weber, profesor de la Escuela de Ciencias de la Tierra y Atmosféricas de Georgia Tech. "El sulfato ácido en la atmósfera entra en contacto con los metales emitidos por el tráfico y cambia susolubilidad, haciéndolos más propensos a causar estrés oxidativo cuando se inhalan "
El estudio, que fue patrocinado por la National Science Foundation y la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU., Mostró cómo los metales se emiten principalmente en forma insoluble, pero lentamente se vuelven solubles después de mezclarlos con sulfato.
"El sulfato se ha asociado durante mucho tiempo con impactos adversos para la salud", dijo Athanasios Nenes, profesor y Georgia Power Scholar en la Facultad de Ciencias de la Tierra y la Atmósfera y en la Facultad de Ingeniería Química y Biomolecular. "La vieja hipótesis era que el sulfato ácidoquema el revestimiento de los pulmones, lo que a su vez provoca efectos negativos para la salud. Pero no hay suficiente ácido en el aire solo para realmente tener ese impacto ".
Pero el sulfato juega un papel clave en hacer que los metales sean solubles antes de ser inhalados, lo que podría explicar la asociación del sulfato con los efectos adversos para la salud, dijeron los investigadores.
Los investigadores recolectaron muestras de partículas ambientales en dos ubicaciones en Atlanta: una cerca de una carretera interestatal importante y otra urbana a 420 metros de la carretera. Analizaron el contenido químico, la distribución del tamaño y la acidez de las muestras.
Una cantidad significativa del sulfato ambiental encontrado fue similar en tamaño a las partículas metálicas, lo que sugiere que el sulfato ambiental y los metales se mezclaron en partículas individuales, lo que durante horas o días permitiría que el sulfato ácido convirtiera el metal en una forma soluble.
Para cuantificar cuán peligroso podría ser el aerosol, los investigadores desarrollaron un sistema analítico de alto rendimiento para un ensayo químico, llamado potencial oxidativo, que simula la respuesta tóxica que tal mezcla tendría en los organismos celulares. Se utilizó este instrumentopara generar grandes conjuntos de datos sobre el potencial oxidativo de los aerosoles ambientales, que cuando se utilizaron en un estudio epidemiológico anterior, los investigadores de Georgia Tech y Emory University encontraron que el ensayo químico estaba estadísticamente asociado con los ingresos hospitalarios en Atlanta por asma y sibilancias.
En el nuevo estudio, los investigadores observaron que la toxicidad máxima indicada por el ensayo se correlacionó estrechamente con aquellas partículas que contenían la mayor cantidad de metales solubles, lo que ocurrió solo cuando las partículas metálicas se mezclaron con sulfato altamente ácido.
"Esa es la pistola humeante", dijo Nenes. "El sulfato esencialmente disuelve esos metales; cuando inhalas esas partículas, los metales podrían ser absorbidos directamente en el torrente sanguíneo y causar problemas en todo el cuerpo. Por primera vez, unsurge un mecanismo para explicar por qué pequeñas cantidades de sulfato ácido pueden afectar negativamente a la salud ".
Si bien la muestra tomada del sitio de prueba ubicado más lejos de la carretera tenía menos partículas de metal, todavía había suficiente para causar un aumento en el potencial oxidativo, lo que demuestra que la contaminación de la carretera podría viajar a través del aire y potencialmente causar problemas en las áreas circundantestambién.
El polvo de los frenos y las llantas no es la única fuente de metales en el aire. Los incineradores y otras formas de combustión también producen polvo mineral y partículas metálicas, que podrían mezclarse con sulfato para provocar una reacción similar.
Los investigadores notaron que si bien la cantidad de sulfato de partículas en el sureste de los Estados Unidos ha disminuido durante los últimos 15 años a medida que las emisiones de dióxido de azufre de las centrales eléctricas han disminuido, todavía hay suficiente sulfato ácido en el aire para mantener el pH de las partículas muy bajo, en el rango de 0 a 2, transformando metales ambientales insolubles en una forma soluble.
"Las emisiones del tubo de escape del vehículo están disminuyendo, pero este tipo de emisiones del frenado permanecerán en cierta medida, incluso si conduce un automóvil eléctrico", dijo Weber. "Por lo tanto, este tipo de proceso continuará en el futuroy será una consideración importante cuando veamos los efectos de las partículas en la salud ".
Este material se basa en el trabajo apoyado por la National Science Foundation bajo la Subvención No. 1360730 y la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos bajo la Subvención No. RD834799. Cualquier opinión, hallazgo, y conclusiones o recomendaciones expresadas en este material son de los autores yno necesariamente reflejan los puntos de vista de la National Science Foundation o la Agencia de Protección Ambiental de los EE. UU.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Georgia . Original escrito por Josh Brown. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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