Revista de Divulgación Científico-Tecnológica del Gobierno del Estado de Morelos

Aerosoles atmosféricos entre nosotros

Dra. Dara Salcedo González
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“El aire es una mezcla de gases que componen la atmósfera de la tierra”, se lee en un diccionario. Sin embargo, en el aire hay mucho más que gases. Por ejemplo, al mirar hacia la luz que proyecta una película sobre la pantalla del cine, se observan pequeñas partículas flotando. Esas partículas y muchas más (son tan pequeñas que no se pueden ver a simple vista) son los aerosoles atmosféricos. Un aerosol atmosférico está formado por partículas, sólidas y líquidas, suspendidas en el aire.

A los aerosoles también se les suele llamar material particulado o PM (por las siglas en inglés de “particulate matter”). Ejemplos de aerosoles son las nubes y la niebla, que están formadas de gotas agua de alrededor de 10 µm de diámetro. Otro ejemplo de aerosoles son las partículas de hollín que se encuentran en el humo que emite una fogata o el escape de un camión diesel y que le dan el color negro. Los aerosoles son tan importantes en la atmósfera de la Tierra que sin ellos el planeta no sería lo que conocemos: el clima sería otro, la composición de la atmósfera sería diferente, y nos perderíamos de espectáculos naturales como el arco iris y los atardeceres. En altas concentraciones, como las que se encuentran en áreas urbanas, los aerosoles puede tener efectos negativos sobre la salud humana.

Una fracción considerable de los aerosoles en la atmósfera son de origen natural; sin embargo, las actividades humanas también generan una gran cantidad de ellos. La fuentes de aerosoles naturales incluyen, volcanes, rompimiento de olas y erosión eólica. Las actividades humanas que generan mayor numero de aerosoles es la quema de combustibles para el transporte, la generación de energía eléctrica y los procesos industriales.

En general, los aerosoles atmosféricos son mezclas muy complejas de cientos de compuestos orgánicos e inorgánicos. Además de agua, una parte importante de los aerosoles contiene iones inorgánicos como sulfato, nitrato, sodio y cloruro. Generalmente, los aerosoles también contienen material proveniente de la corteza terrestre como óxidos, silicatos y metales tales como potasio, magnesio, aluminio, fierro y zinc, entre otros. Finalmente, los aerosoles también contienen compuestos de carbón que incluyen carbón elemental y compuestos orgánicos. La composición específica de los aerosoles depende de su origen y de su historia en la atmósfera y determina sus propiedades físicas y químicas.

La concentración de los aerosoles en la atmósfera varía dependiendo de la latitud, altitud, época del año y ambiente. Su concentración en masa puede variar entre 1 a 50 µg m-3, sin embargo, es común que se observen concentraciones de 100 µg m-3 o más en áreas urbanas contaminadas. La concentración en número de partículas en regiones remotas es muy variable puesto que depende del transporte desde otras regiones, o de la existencia de fuentes naturales cercanas como volcanes activos o bosques. Por el otro lado, la concentración de partículas, tanto en número como en masa, en zonas rurales y, especialmente, en regiones urbanas son altas debido a actividades humanas, como quema de combustible y uso de solventes, las cuales emiten partículas o gases precursores de partículas a la atmósfera.
Una vez que una partícula está en la atmósfera, ésta puede sufrir cambios en su tamaño y composición porque interactúa con la fase gaseosa de la atmósfera a través de procesos de evaporación y condensación de compuestos semivolátiles (como el agua y algunos compuestos orgánicos) y de reacciones que ocurren en su superficie o en el bulto. Todos éstos procesos tienen un alto impacto en la regulación del tamaño y la composición de los aerosoles así como de la concentración de los gases atmosféricos.

Además de interactuar con la fase gas en la atmósfera, los aerosoles interactúan con la radiación electromagnética, reflejándola, absorbiéndola o dispersándola. De hecho, algunos de los efectos más visibles de la presencia de aerosoles en la atmósfera son causados por la interacción de la luz con las partículas. Por ejemplo, los arcoiris se pueden observar por la refracción de la luz causada por gotas de agua en la atmósfera. Otro ejemplo es la falta de visibilidad que se observa cuando hay niebla, o cuando hay bruma en las ciudades contaminadas, la cual es causada por la dispersión de la luz al encontrar partículas en su camino. Sin embargo, el efecto más importante de los aerosoles al interaccionar con la radiación solar es el efecto que tienen sobre la temperatura de la Tierra. La capacidad de algunos aerosoles (principalmente el carbón negro y polvo mineral con alto contenido de fierro) de absorber el calor emitido por la superficie de la Tierra, al igual que los gases de efecto invernadero, puede cuasar un calentamiento del planeta. Por otra parte, los aerosoles también pueden reflejar y/o dispersar hacia el espacio la luz proveniente del Sol y, en consecuencia, causar un enfriamiento debido a la reducción de energía solar incidente sobre la superficie de la Tierra.

Los efectos a la salud humana por la exposición a altas concentraciones de material particulado (PM) se dan principalmente a largo plazo e incluyen daños a la salud cardiopulmonar, aumento de la mortalidad y reducción de la expectativa de vida. Por otro lado, la evidencia indica que la exposición a altas concentraciones de partículas por periodos cortos de tiempo no tiene un efecto grave sobre la salud.
La presencia de partículas en la atmósfera tiene importantes implicaciones al medio ambiente, el clima del planeta y la salud humana. Por ello, caracterizar la composición de los aerosoles atmosféricos, estudiar su propiedades físicas y químicas, caracterizar y cuantificar sus fuentes de emisión, y comprender los procesos en los cuales participan son tareas importantes pero difíciles de realizar debido a la diversidad de fuentes y a la variabilidad temporal y espacial en las propiedades de las partículas a nivel local, regional y global. Es por esto que el estudio de los aerosoles atmosféricos es, en la actualidad, una de las áreas más activas en Química Atmosférica.


Este artículo es un resumen del articulo “Aire y algo mas...”, publicado en la revista Educación Química ( Vol. 18, pp. 169-176, 2007).


La Dra. Salcedo estudió la carrera de Química en la Facultad de Química de la UNAM y posteriormente obtuvo un doctorado en Fisicoquímica en el Instituto Tecnológico de Massachusetts; además, ha realizado estancias de investigación en al Instituto Tecnológico de California y la Universidad de Colorado. Actualmente, trabaja en Centro de investigaciones Químicas de la UAEM en donde realiza actividades de docencia e investigación. Su investigación se ha centrado en estudios de Calidad del Aire en la Ciudad de México y Cuernavaca y en estudios de la fisicoquímica de aerosoles en la atmósfera.