Evaluación de la contaminación del aire en ambientes internos de viviendas de zonas urbanas, periurbanas y rurales de la provincia de Córdoba

Abstract

El material particulado (PM) es una compleja mezcla de partículas sólidas y líquidas, con diferente composición. Su tamaño está directamente relacionado con la toxicidad de tales partículas, ya que mientras más pequeñas sean, pueden penetrar más profundamente en las vías respiratorias y alcanzar los alveolos pulmonares. Asimismo, la toxicidad de estas partículas está asociada a los compuestos que llevan adsorbidos en su superficie, muchos de ellos mutagénicos y carcinogénicos. En los últimos años se ha avanzado considerablemente en el estudio de la exposición de las personas a contaminantes atmosféricos urbanos, pero muy pocas investigaciones se han enfocado en el estudio de la calidad del aire en interiores, a pesar de que es allí donde el ser humano pasa entre 75 y 100 % de su tiempo. En la presente investigación se identificaron los principales contaminantes asociados a material particulado colectado en el interior de viviendas ubicadas en diferentes zonas de la provincia de Córdoba, se estimó el riesgo de exposición del humano y se evaluó su capacidad genotóxica. Se seleccionaron tres zonas de muestreo en la provincia de Córdoba, caracterizadas por diferentes fuentes predominantes de emisión de contaminantes: urbana (con intenso tránsito vehicular), periurbana (con abundante vegetación natural y menor flujo de tránsito vehicular) y rural (con actividad agrícola intensiva). En cada zona se seleccionaron diez viviendas, en las que se colectaron diferentes fracciones de PM: material particulado total (TSP) mediante muestreo pasivo, y PM>2.5, PM2.5 y PM<1 más fase gaseosa mediante muestreo activo. El muestreo se realizó tanto durante períodos cálidos como fríos. En cada vivienda se tomaron datos sobre sus características edilicias, cantidad de habitantes, tipo de calefacción, etc. Se determinó la concentración de hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAPs) mediante HPLC en las muestras de TSP, PM>2.5 y PM<1 y se realizó un análisis de la composición elemental mediante ICP en las muestras de TSP y PM2.5. Con los extractos orgánicos de TSP, PM>2.5 y PM<1 se analizó además la fragmentación del ADN mediante el ensayo cometa (EC) y se calcularon índices de riesgo carcinogénico. Finalmente se analizó la concentración de contaminantes orgánicos persistentes (POPs) en muestras de PM<1 y PM>2.5 colectadas en la zona rural. Se encontraron mayores concentraciones de PM durante el período estival y en la zona rural, tanto para PM>2.5 como para PM2.5, lo cual puede explicarse por las características particulares de las viviendas de esta zona ya que, por ejemplo, la mayoría tenía mascota. Asimismo, los mayores niveles de partículas en el período estival podrían relacionarse con el hecho de que en este período hay mayor ingreso de PM desde el exterior ya que es más frecuente que las viviendas mantengan sus ventanas abiertas. Respecto de la composición elemental, se observaron mayores concentraciones de elementos de la corteza terrestre en la zona rural, mientras que los elementos de origen antropogénico fueron más abundantes en las zonas urbana y periurbana. Las mayores concentraciones de HAPs correspondieron al período frío y a la zona periurbana. Esto indicaría que las fuentes de emisión internas son más importantes que el aporte desde el exterior durante el período frío. Por otro lado, los mayores niveles en zonas periurbanas podrían relacionarse con el aporte de estos compuestos desde el exterior, considerando que las viviendas en esta zona abren más frecuentemente las ventanas que las ubicadas en zonas urbanas. En relación a los POPs, se observaron diferencias estacionales marcadas entre los dos períodos analizados, lo cual podría deberse a posibles diferencias en la degradación de los compuestos ya sea por temperaturas como por exposición a rayos UV, así como su empleo diferencial en distintos períodos del año, tanto dentro como fuera de los hogares. Los resultados del EC demostraron que la zona urbana y el período cálido presentaron mayores niveles de compuestos orgánicos genotóxicos. Los análisis de riesgo revelaron, como era de esperar, que los grupos etarios de mayor edad son los que presentan más riesgo carcinogénico, debido al mayor tiempo de exposición. Los resultados obtenidos sugieren que la exposición a partículas en ambientes internos representa un riesgo para la población, que se adiciona al que ya presenta por exponerse a contaminantes en ambientes externos. Esta exposición es particularmente preocupante en todas las zonas analizadas durante el período estival, ya que son las condiciones en las que aumentan considerablemente los niveles de PM con mayor concentración de compuestos genotóxicos.

Particulate matter (PM) is a complex mixture of solid and liquid particles, with different composition. Its size is directly related to the toxicity of such particles, because as particle size diminishes, they can penetrate deeper into the respiratory tract and reach the pulmonary alveoli. Also, the toxicity of these particles is associated with the compounds that are adsorbed on their surface, many of them mutagenic and carcinogenic. In recent years, considerable progress has been made in the study of human exposure to urban air pollutants, but very little research has focused on the study of indoor air quality, despite the fact that is there where the human elapses between 75 and 100 % of their time. In the present investigation, an attempt was made to characterize the main pollutants associated with PM collected inside homes located in different areas of Córdoba province, to estimate the risk of human exposure and evaluate their genotoxic capacity. Three sampling zones were selected in the province, characterized by different predominant pollutant emissions sources: urban (with intense vehicular traffic), peri-urban (with abundant natural vegetation and lower flow of vehicular traffic) and rural (with intensive agricultural activity). In each zone ten to thirteen homes were selected, in which different PM fractions were collected: total particulate matter (TSP) by passive sampling, and PM>2.5, PM2.5 and PM<1 plus gas phase by active sampling. The sampling was carried out during both warm and cold periods. In each home, data were taken on its building characteristics, number of inhabitants, type of heating, etc. The concentration of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) was determined by HPLC in TSP, PM>2.5 and PM<1 samples, and an analysis of the elemental composition was performed by ICP in TSP and PM2.5 samples. With the organic extracts of TSP, PM>2.5 and PM<1, was also carried out a comet assay (CA) and carcinogenic risk indexes were calculated. Finally, the concentration of persistent organic pollutants (POPs) in samples of PM<1 and PM>2.5 collected in the rural area was analyzed. Higher concentrations of PM were found during the summer period and in the rural area, both for PM>2.5 and PM2.5, which can be explained by the particular characteristics of the houses in this area since, for example, most had pet. Likewise, the higher levels of particles in the summer period could be related to the fact that in this period there is a greater income of PM from the outside, since it is more frequent for households to keep their windows open. Regarding the elemental composition, higher concentrations of elements of the earth's crust were observed in the rural area, while elements of anthropogenic origin were more abundant in urban and peri-urban areas. The highest concentrations of PAHs corresponded to the cold period and the peri-urban area. This would indicate that the internal emission sources are more important than the contribution from the outside during the cold period. On the other hand, higher levels in peri-urban areas could be related to the contribution of these compounds from the outside, considering that the houses in this area open windows more frequently than those located in urban areas. In relation to the POPs, marked seasonal differences were observed between the two periods analyzed, which could be due to possible differences in the degradation of the compounds either due to temperatures as well as exposure to UV rays, as well as their differential use in different periods of the year, both inside and outside of houses. The results of the CA showed that the urban area and the warm period had higher levels of genotoxic organic compounds. The risk analyzes revealed, as expected, that the older age groups are those with the highest carcinogenic risk, due to the longer exposure time. The results obtained suggests that exposure to particles indoors represents a risk for the population, which is added to the one that already presents by exposing themselves to pollutants outdoors. This exposure is of particular concern in all the areas analyzed during the summer period, since these are the conditions in which the levels of PM with a higher concentration of genotoxic compounds increase considerably.