UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE CARTAGENA
Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial
Efecto del confinamiento por la COVID-19 en la calidad del aire
de la Región de Murcia
TRABAJO FIN DE GRADO Grado en Ingeniería Química Industrial
Autor: Alberto Martínez Tovar
Directora: Marta Doval Miñarro
Codirectora: María del Carmen Bueso Sánchez Cartagena, junio de 2021
Índice general
Resumen/Abstract. 1
1. Introducción. 3
1.1. Contaminación ambiental. . . 3
1.1.1. Cambio climático. . . 3
1.1.2. Extinción de especies. . . 5
1.1.3. Desarrollo de enfermedades. . . 5
1.2. Contaminación atmosférica. . . 5
1.2.1. Industrias. . . 6
1.2.2. Transporte. . . 7
1.2.3. Agricultura. . . 7
1.2.4. Residuos. . . 7
1.2.5. Hogares. . . 8
1.3. Contaminantes atmosféricos regulados en calidad del aire. . . 8
1.3.1. Material particulado. . . 9
1.3.2. Ozono. . . 10
1.3.3. Dióxido de nitrógeno. . . 11
1.3.4. Dióxido de azufre. . . 11
1.3.5. Monóxido de carbono. . . 12
1.3.6. Benceno. . . 12
1.4. Legislación en materia de calidad del aire. . . 13
1.5. COVID-19. . . 13
1.5.1. Transmisión por superficies contaminadas. . . 14
1.5.2. Transmisión por secreciones respiratorias. . . 14
1.5.3. Técnicas de laboratorio para conocer la infección. . . 15
1.5.4. Distribución por edad y sexo de los contagiados y fallecimientos. . . 16
1.6. El efecto del confinamiento en la calidad del aire. . . 18
1.7. Gestión de la pandemia en España. . . 24
2. Material y métodos. 26 2.1. Descripción de la zona de estudio. . . 26
2.1.1. Región de Murcia. . . 26
2.2. Red de vigilancia de la calidad del aire de la Región de Murcia. . . 27
2.3. Implementación de la metodología. . . 34
3. Resultados. 35 3.1. Alcantarilla. . . 35
3.2. La Aljorra. . . 39
3.3. Alumbres. . . 41
3.4. Caravaca. . . 44
3.5. Lorca. . . 46
3.6. Mompeán. . . 48
3.7. San Basilio. . . 51
3.8. Valle de Escombreras. . . 53
4. Conclusiones. 56
Referencias. 57
Anexos. 63
Anexo A. Tablas de estadísticos descriptivos. . . 63 Anexo B. Diagramas de cajas para cada año. . . 92
Índice de tablas
Tabla 1. Valores límite de PM10 . . . 9
Tabla 2. Valor límite de PM2.5 . . . 10
Tabla 3. Valor objetivo de O3 . . . 11
Tabla 4. Valores límite de dióxido de nitrógeno . . . 11
Tabla 5. Valores límite de dióxido de azufre . . . 12
Tabla 6. División del período para la concentración en 2019 y 2020 en el estudio realizado por Pei et al. [1]. . . 18
Tabla 7. Concentraciones medias de NO2en China en los periodos del 1-20 de enero y del 10-29 de febrero [2]. . . 21
Tabla 8. Fechas de inicio y finalización de los tramos en los que se ha dividido el año. . 35
Tabla 9. Estadísticos descriptivos para NO2 según tramos y periodos en la estación de Alcantarilla (sd, desvición típica; Min, mínimo; Max, máximo; Q1 y Q3, primer y tercer cuartil; IQR, rango intercuartílico) medidas en µg/m3N. . . 38
Tabla 10. Estadísticos descriptivos para O3 según tramos y periodos en la estación de Alcantarilla (sd, desvición típica; Min, mínimo; Max, máximo; Q1 y Q3, primer y tercer cuartil; IQR, rango intercuartílico) medidas en µg/m3N. . . 63
Tabla 11. Estadísticos descriptivos para PM10 según tramos y periodos en la estación de Alcantarilla (sd, desvición típica; Min, mínimo; Max, máximo; Q1 y Q3, primer y tercer cuartil; IQR, rango intercuartílico) medidas en µg/m3N. . . 64
Tabla 12. Estadísticos descriptivos para SO2 según tramos y periodos en la estación de Alcantarilla (sd, desvición típica; Min, mínimo; Max, máximo; Q1 y Q3, primer y tercer cuartil; IQR, rango intercuartílico) medidas en µg/m3N. . . 65
Tabla 13. Estadísticos descriptivos para O3según tramos y periodos en la estación de La Aljorra (sd, desvición típica; Min, mínimo; Max, máximo; Q1 y Q3, primer y tercer cuartil; IQR, rango intercuartílico) medidas en µg/m3N. . . 66
Tabla 14. Estadísticos descriptivos para PM10 según tramos y periodos en la estación de La Aljorra (sd, desvición típica; Min, mínimo; Max, máximo; Q1 y Q3, primer y tercer cuartil; IQR, rango intercuartílico) medidas en µg/m3N. . . 67
Tabla 15. Estadísticos descriptivos para NO2según tramos y periodos en la estación de La Aljorra (sd, desvición típica; Min, mínimo; Max, máximo; Q1 y Q3, primer y tercer cuartil; IQR, rango intercuartílico) medidas en µg/m3N. . . 68
Tabla 16. Estadísticos descriptivos para SO2según tramos y periodos en la estación de La Aljorra (sd, desvición típica; Min, mínimo; Max, máximo; Q1 y Q3, primer y tercer cuartil; IQR, rango intercuartílico) medidas en µg/m3N. . . 69
Tabla 17. Estadísticos descriptivos para O3 según tramos y periodos en la estación de Alumbres (sd, desvición típica; Min, mínimo; Max, máximo; Q1 y Q3, primer y tercer cuartil; IQR, rango intercuartílico) medidas en µg/m3N. . . 70
Tabla 18. Estadísticos descriptivos para PM10 según tramos y periodos en la estación de Alumbres (sd, desvición típica; Min, mínimo; Max, máximo; Q1 y Q3, primer y tercer cuartil; IQR, rango intercuartílico) medidas en µg/m3N. . . 71
Tabla 19. Estadísticos descriptivos para NO2 según tramos y periodos en la estación de Alumbres (sd, desvición típica; Min, mínimo; Max, máximo; Q1 y Q3, primer y tercer cuartil; IQR, rango intercuartílico) medidas en µg/m3N. . . 72
Tabla 20. Estadísticos descriptivos para SO2 según tramos y periodos en la estación de Alumbres (sd, desvición típica; Min, mínimo; Max, máximo; Q1 y Q3, primer y tercer cuartil; IQR, rango intercuartílico) medidas en µg/m3N. . . 73
Tabla 21. Estadísticos descriptivos para O3 según tramos y periodos en la estación de Caravaca (sd, desvición típica; Min, mínimo; Max, máximo; Q1 y Q3, primer y tercer cuartil; IQR, rango intercuartílico) medidas en µg/m3N. . . 74
Tabla 22. Estadísticos descriptivos para PM10 según tramos y periodos en la estación de Caravaca (sd, desvición típica; Min, mínimo; Max, máximo; Q1 y Q3, primer y tercer cuartil; IQR, rango intercuartílico) medidas en µg/m3N. . . 75 Tabla 23. Estadísticos descriptivos para NO2 según tramos y periodos en la estación de
Caravaca (sd, desvición típica; Min, mínimo; Max, máximo; Q1 y Q3, primer y tercer cuartil; IQR, rango intercuartílico) medidas en µg/m3N. . . 76 Tabla 24. Estadísticos descriptivos para PM10 según tramos y periodos en la estación de
Lorca (sd, desvición típica; Min, mínimo; Max, máximo; Q1 y Q3, primer y tercer cuartil; IQR, rango intercuartílico) medidas en µg/m3N. . . 77 Tabla 25. Estadísticos descriptivos para NO2 según tramos y periodos en la estación de
Lorca (sd, desvición típica; Min, mínimo; Max, máximo; Q1 y Q3, primer y tercer cuartil; IQR, rango intercuartílico) medidas en µg/m3N. . . 78 Tabla 26. Estadísticos descriptivos para SO2 según tramos y periodos en la estación de
Lorca (sd, desvición típica; Min, mínimo; Max, máximo; Q1 y Q3, primer y tercer cuartil; IQR, rango intercuartílico) medidas en µg/m3N. . . 79 Tabla 27. Estadísticos descriptivos para O3 según tramos y periodos en la estación de
Mompean (sd, desvición típica; Min, mínimo; Max, máximo; Q1 y Q3, primer y tercer cuartil; IQR, rango intercuartílico) medidas en µg/m3N. . . 80 Tabla 28. Estadísticos descriptivos para PM10 según tramos y periodos en la estación de
Mompean (sd, desvición típica; Min, mínimo; Max, máximo; Q1 y Q3, primer y tercer cuartil; IQR, rango intercuartílico) medidas en µg/m3N. . . 81 Tabla 29. Estadísticos descriptivos para NO2 según tramos y periodos en la estación de
Mompeán (sd, desvición típica; Min, mínimo; Max, máximo; Q1 y Q3, primer y tercer cuartil; IQR, rango intercuartílico) medidas en µg/m3N. . . 82 Tabla 30. Estadísticos descriptivos para SO2 según tramos y periodos en la estación de
Mompeán (sd, desvición típica; Min, mínimo; Max, máximo; Q1 y Q3, primer y tercer cuartil; IQR, rango intercuartílico) medidas en µg/m3N. . . 83 Tabla 31. Estadísticos descriptivos para O3según tramos y periodos en la estación de San
Basilio (sd, desvición típica; Min, mínimo; Max, máximo; Q1 y Q3, primer y tercer cuartil; IQR, rango intercuartílico) medidas en µg/m3N. . . 84 Tabla 32. Estadísticos descriptivos para PM10 según tramos y periodos en la estación de
San Basilio (sd, desvición típica; Min, mínimo; Max, máximo; Q1 y Q3, primer y tercer cuartil; IQR, rango intercuartílico) medidas en µg/m3N. . . 85 Tabla 33. Estadísticos descriptivos para NO2 según tramos y periodos en la estación de
San Basilio (sd, desvición típica; Min, mínimo; Max, máximo; Q1 y Q3, primer y tercer cuartil; IQR, rango intercuartílico) medidas en µg/m3N. . . 86 Tabla 34. Estadísticos descriptivos para SO2 según tramos y periodos en la estación de
San Basilio (sd, desvición típica; Min, mínimo; Max, máximo; Q1 y Q3, primer y tercer cuartil; IQR, rango intercuartílico) medidas en µg/m3N. . . 87 Tabla 35. Estadísticos descriptivos para O3 según tramos y periodos en la estación del
Valle de Escombreras (sd, desvición típica; Min, mínimo; Max, máximo; Q1 y Q3, primer y tercer cuartil; IQR, rango intercuartílico) medidas en µg/m3N. . . 88 Tabla 36. Estadísticos descriptivos para PM10 según tramos y periodos en la estación del
Valle de Escombreras (sd, desvición típica; Min, mínimo; Max, máximo; Q1 y Q3, primer y tercer cuartil; IQR, rango intercuartílico) medidas en µg/m3N. . . 89 Tabla 37. Estadísticos descriptivos para NO2 según tramos y periodos en la estación del
Valle de Escombreras (sd, desvición típica; Min, mínimo; Max, máximo; Q1 y Q3, primer y tercer cuartil; IQR, rango intercuartílico) medidas en µg/m3N. . . 90 Tabla 38. Estadísticos descriptivos para SO2 según tramos y periodos en la estación del
Valle de Escombreras (sd, desvición típica; Min, mínimo; Max, máximo; Q1 y Q3, primer y tercer cuartil; IQR, rango intercuartílico) medidas en µg/m3N. . . 91
Índice de figuras
Figura 1. Radiación solar en la atmósfera terrestre [3]. . . 4
Figura 2. Temperaturas medias en España desde 1965 [4]. . . 5
Figura 3. Penetración del PM según el diámetro en el sistema respiratorio [5]. . . 9
Figura 4. Casos confirmados por el Ministerio de Sanidad por la COVID-19 y distribución por edades en los dos periodos [6]. . . 17
Figura 5. Densidades de columnas verticales troposféricas de TROPOMI promediadas semanalmente sobre China. Las dos columnas de la izquierda corresponden al NO2y las dos columnas de la derecha corresponden al HCHO [1]. . . 19
Figura 6. Concentración promedio de PM2.5 para cada periodo en 2019 y 2020. Los puntos naranjas representan la ratio de concentración de PM2.5 en los dos años. La línea discontinua destaca la ratio de 1. Las flechas se utilizan para visualizar la tendencia anual de la concentración de PM2.5[1]. . . 20
Figura 7. Concentración promedio de SO2 y O3 para cada periodo en 2019 y 2020. Los puntos naranjas representan la ratio de concentración de PM2.5 en los dos años. La línea discontinua destaca la ratio de 1. Las flechas se utilizan para visualizar la tendencia anual de la concentración de PM2.5[1]. . . 20
Figura 8. Distribuciones horizontales de concentraciones medias de NO2, de OMI, TROPOMI de alta calidad (QA≥0.75) y TROPOMI de calidad media(QA≥0.5) en China [2]. . . 21
Figura 9. Mediciones de PNC, BC y BC:PNC en Somerville entre el 27 de marzo y el 14 de mayo de 2020 [7]. . . 22
Figura 10. Volumen de tráfico diurno en Somerville entre el 27 de marzo y el 14 de mayo de 2020 [7]. . . 23
Figura 11. Niveles de NO2durante marzo de 2018, 2019 y 2020 para Barcelona y Madrid [8]. . . 23
Figura 12. Anomalías promedio en % de las concentraciones máximas diarias de NO2 y O3, y percentiles 10, 50 y 90 [9]. . . 24
Figura 13. Ubicación de la Región de Murcia [10]. . . 26
Figura 14. División homogénea de Murcia en diferentes áreas según sus características geográficas, actividades humanas y ambientales [11]. . . 27
Figura 15. Estación de Alcantarilla [12]. . . 28
Figura 16. Estación de La Aljorra [13]. . . 29
Figura 17. Estación de Alumbres [14]. . . 30
Figura 18. Estación de Caravaca [15]. . . 30
Figura 19. Estación de Lorca [16]. . . 31
Figura 20. Estación de Mompeán [17]. . . 32
Figura 21. Estación de San Basilio [18]. . . 33
Figura 22. Estación del Valle de Escombreras [19]. . . 33
Figura 23. Rosa de los vientos y series temporales de las concentraciones medias diarias de NO2, PM10, SO2 y O3 medidas en µg/m3N en la estación de Alcantarilla para el periodo 2016-2020. Con líneas discontinuas se marcan los valores límite horarios (color rojo), diarios (color magenta) y anuales (color naranja) establecidos por el RD 102/2011. . . 37
Figura 24. Diagramas de cajas de las concentraciones medias diarias de NO2, PM10, SO2 y O3 medidas en µg/m3N en la estación de Alcantarilla, según dos periodos (primer periodo, 2016-2019; segundo periodo, 2020). . . 39
Figura 25. Diagramas de cajas de las concentraciones medias diarias de NO2, PM10, SO2 y O3 medidas en µg/m3N en la estación de La Aljorra, según dos periodos (primer periodo, 2016-2019; segundo periodo, 2020). . . 40
Figura 26. Rosa de los vientos y series temporales de las concentraciones medias diarias de NO2, PM10, SO2 y O3 medidas en µg/m3N en la estación de La Aljorra para el periodo 2016-2020. Con líneas discontinuas se marcan los valores límite horarios (color rojo), diarios (color magenta) y anuales (color naranja) establecidos por el RD 102/2011. . . 41 Figura 27. Series temporales de las concentraciones medias diarias de NO2, PM10, SO2y
O3 medidas en µg/m3N en la estación de Alumbres para el periodo 2016-2020. Con líneas discontinuas se marcan los valores límite horarios (color rojo), diarios (color magenta) y anuales (color naranja) establecidos por el RD 102/2011. . . 43 Figura 28. Diagramas de cajas de las concentraciones medias diarias de NO2, PM10, SO2
y O3 medidas en µg/m3N en la estación de Alumbres, según dos periodos (primer periodo, 2016-2019; segundo periodo, 2020). . . 44 Figura 29. Rosa de los vientos y series temporales de las concentraciones medias diarias
de NO2, PM10 y O3 medidas en µg/m3N en la estación de Caravaca de la Cruz para el periodo 2016-2020. Con líneas discontinuas se marcan los valores límite horarios (color rojo), diarios (color magenta) y anuales (color naranja) establecidos por el RD 102/2011. . . 45 Figura 30. Diagramas de cajas de las concentraciones medias diarias de NO2, PM10 y
O3 medidas en µg/m3N en la estación de Caravaca de la Cruz, según dos periodos (primer periodo, 2016-2019; segundo periodo, 2020). . . 46 Figura 31. Diagramas de cajas de las concentraciones medias diarias de NO2, PM10 y
SO2medidas en µg/m3N en la estación de Lorca, según dos periodos (primer periodo, 2016-2019; segundo periodo, 2020). . . 47 Figura 32. Rosa de los vientos y series temporales de las concentraciones medias diarias
de NO2, PM10, SO2y O3medidas en µg/m3N en la estación de Lorca para el periodo 2016-2020. Con líneas discontinuas se marcan los valores límite horarios (color rojo), diarios (color magenta) y anuales (color naranja) establecidos por el RD 102/2011. . 48 Figura 33. Series temporales de las concentraciones medias diarias de NO2, PM10, SO2y
O3medidas en µg/m3N en la estación de Mompeán para el periodo 2016-2020. Con líneas discontinuas se marcan los valores límite horarios (color rojo), diarios (color magenta) y anuales (color naranja) establecidos por el RD 102/2011. . . 50 Figura 34. Diagramas de cajas de las concentraciones medias diarias de NO2, PM10, SO2
y O3 medidas en µg/m3N en la estación de Mompeán, según dos periodos (primer periodo, 2016-2019; segundo periodo, 2020). . . 51 Figura 35. Series temporales de las concentraciones medias diarias de NO2, PM10, SO2
y O3 medidas en µg/m3N en la estación del Valle de Escombreras para el periodo 2016-2020. Con líneas discontinuas se marcan los valores límite horarios (color rojo), diarios (color magenta) y anuales (color naranja) establecidos por el RD 102/2011. . 52 Figura 36. Diagramas de cajas de las concentraciones medias diarias de NO2, PM10, SO2
y O3 medidas en µg/m3N en la estación de San Basilio, según dos periodos (primer periodo, 2016-2019; segundo periodo, 2020). . . 53 Figura 37. Diagramas de cajas de las concentraciones medias diarias de NO2, PM10, SO2
y O3medidas en µg/m3N en la estación del Valle de Escombreras, según dos periodos (primer periodo, 2016-2019; segundo periodo, 2020). . . 54 Figura 38. Rosa de los vientos y series temporales de las concentraciones medias diarias
de NO2, PM10, SO2 y O3 medidas en µg/m3N en la estación del Valle de Escombreras para el periodo 2016-2020. Con líneas discontinuas se marcan los valores límite horarios (color rojo), diarios (color magenta) y anuales (color naranja) establecidos por el RD 102/2011. . . 55 Figura 39. Diagramas de cajas de las concentraciones medias diarias de NO2, PM10, SO2
y O3medidas en µg/m3N en la estación de Alcantarilla, según tramos y años. . . 92
Figura 40. Diagramas de cajas de las concentraciones medias diarias de NO2, PM10, SO2
y O3medidas en µg/m3N en la estación de La Aljorra, según tramos y años. . . 93 Figura 41. Diagramas de cajas de las concentraciones medias diarias de NO2, PM10, SO2
y O3medidas en µg/m3N en la estación de Alumbres, según tramos y años. . . 94 Figura 42. Diagramas de cajas de las concentraciones medias diarias de NO2, PM10y O3
medidas en µg/m3N N en la estación de Caravaca de la Cruz, según tramos y años. . 95 Figura 43. Diagramas de cajas de las concentraciones medias diarias de NO2, PM10 y
SO2medidas en µg/m3N en la estación de Lorca, según tramos y años. . . 96 Figura 44. Diagramas de cajas de las concentraciones medias diarias de NO2, PM10, SO2
y O3medidas en µg/m3N en la estación de Mompeán, según tramos y años. . . 97 Figura 45. Diagramas de cajas de las concentraciones medias diarias de NO2, PM10, SO2
y O3medidas en µg/m3N en la estación de San Basilio, según tramos y años. . . 98 Figura 46. Diagramas de cajas de las concentraciones medias diarias de NO2, PM10, SO2
y O3medidas en µg/m3N en la estación del Valle de Escombreras, según tramos y años. 99
Resumen.
En el año 2020, la pandemia derivada del virus de la COVID-19 repercutió a nivel mundial sobre las actividades de la población, con restricciones tales como confinamiento domiciliario y limitaciones del tráfico rodado. Como consecuencia de ello, se han obtenido unas condiciones únicas para poder realizar estudios sobre cómo afectan a la contaminación atmosférica y a la calidad del aire las restricciones del tráfico y la actividad industrial a consecuencia del confinamiento.
En este trabajo, se evalúa el efecto de las restricciones para contener la pandemia por COVID-19 en los niveles de contaminación atmosférica de la Región de Murcia. Para ello, se han estudiado las concentraciones en aire de los contaminantes atmosféricos NO2, PM10, SO2 y O3, registradas en las estaciones fijas de vigilancia de la calidad del aire (Alcantarilla, La Aljorra, Alumbres, Caravaca de la Cruz, Lorca, Mompeán, San Basilio y el Valle de Escombreras).
El estudio ha consistido en comparar las concentraciones registradas durante 2020, dividido en tramos según las restricciones vigentes en cada periodo del año, con las obtenidas en los años anteriores (de 2016 a 2019).
Tras el análisis de los datos, se concluye que ha habido una disminución generalizada en el aire de la Región de las concentraciones de NO2 y PM10, que son los dos contaminantes atmosféricos más problemáticos en la actualidad. Respecto al SO2 se observan comportamientos diferentes en función de la localización de la estación de medida. Por último, las concentraciones de ozono disminuyeron en todas las estaciones con excepción de la del Valle de Escombreras.
Los resultados ponen de manifiesto el vínculo entre actividad industrial, económica y social y los niveles de contaminación atmosférica, así como la necesidad de cambiar patrones de comportamiento en beneficio de una atmósfera más limpia.
Abstract.
In 2020, the pandemic derived from the COVID-19 virus had a worldwide impact on the activities of the population, with restrictions such as home confinement and road traffic limitations.
As a consequence, unique conditions have been obtained to carry out studies on how traffic restrictions and industrial activity as a result of confinement affect air pollution and air quality.
In this work, the effect of the restrictions to contain the COVID-19 pandemic on the levels of air pollution in the Region of Murcia is evaluated. For this, the concentrations in air of the atmospheric pollutants NO2, PM10, SO2 and O3, registered at the fixed air quality monitoring stations (Alcantarilla, La Aljorra, Alumbres, Caravaca de la Cruz, Lorca, Mompeán, San Basilio and Valle de Escombreras) have been studied.
The study consisted of comparing the concentrations registered during 2020, divided into sections according to the restrictions in force in each period of the year, with those obtained in previous years (from 2016 to 2019).
After analyzing the data, it is concluded that there has been a general decrease in the air in the Region of the concentrations of NO2 and PM10, which are the two most problematic atmospheric pollutants nowadays. Regarding SO2, different behaviors are observed depending on the location of the monitoring station. Finally, ozone concentrations decreased in all stations with the exception of the Valle de Escombreras.
The results reveal the link between industrial, economic and social activity and levels of air pollution, as well as the need to change behavior patterns in favor of a cleaner atmosphere.
1. Introducción.
La contaminación ambiental es un problema actual que está afectando a toda la población y a todos los seres vivos. Podemos definir contaminación como el ingreso de sustancias nocivas en un ambiente determinado, mediante agentes químicos, físicos o biológicos [20]. Está generada principalmente por causas derivadas de la actividad humana, como son la actividad industrial, el transporte y la agricultura.
El uso de combustibles fósiles es una fuente importante de la contaminación, ya que se queman en muchos sectores, como el transporte, industria o generación de electricidad. A mediados del año 2015 [21], el 80 % de las emisiones de gases de efecto invernadero se debieron a actividades industriales, dentro de ellas el 27 % pertenece a la industria del sector energético, el 25 % al sector del transporte y el 17 % a la empresas manufactureras y de la construcción. El otro 20 % pertenece a la agricultura.
Respecto a la industria, sus emisiones al aire en Europa han disminuido en los últimos años.
Entre 2007 y 2017 las emisiones de óxidos de azufre disminuyeron un 54 % y los óxidos de nitrógeno más de un 33 % [22]. Otras sustancias como el mercurio y plomo procedentes de la minería ponen en peligro los ecosistemas, y generan más presión sobre los recursos hídricos [23].
Respecto a la agricultura [24], se usan fertilizantes que provocan contaminación de masas de agua, eutrofización de ecosistemas acuáticos, pérdida de biodiversidad y contaminación atmosférica ya que contienen exceso de nitrógeno y fósforo, y producen emisiones de amoniaco y gases de efecto invernadero. También se aplican abonos que emiten amoniaco, que perjudica a los ecosistemas sensibles y contamina el aire.
1.1. Contaminación ambiental.
La contaminación ambiental tiene numerosas consecuencias negativas que afectan a todos los seres vivos [25]. Algunas de las más importantes son los siguientes:
1.1.1. Cambio climático.
El cambio climático es uno de los principales problemas causados por la actividad humana, suponiendo así problemas ambientales y sociales que afectan a toda la Tierra. Este fenómeno actúa de la siguiente forma [26] (figura 1):
Figura 1: Radiación solar en la atmósfera terrestre [3].
1. El sol desprende radiación solar que llega a la Tierra. Una parte de la radiación recibida se refleja en la atmósfera, las nubes, el suelo y regresa de nuevo al espacio. Otra parte, esencialmente los rayos de onda corta, alcanzan la superficie y la calienta.
2. La tierra calentada genera su propia radiación de calor, en el rango del infrarrojo (ondas más largas), donde algunas de ellas escapan al espacio, y otras son atrapadas y retenidas por los gases de efecto invernadero, calentando así las capas inferiores de la atmósfera y evitando que se pierda el calor en el espacio.
Debido al aumento de estos gases en la atmósfera se ha incrementado el efecto invernadero natural, provocando un calentamiento global que produce una alteración del clima.
Según un estudio realizado a fecha de 29/01/2020 por la AEMET (Agencia Estatal de Meteorología), el año 2017 fue el año donde se alcanzó la mayor temperatura media anual registrada hasta el momento, superando incluso a los registrados en 2011, 2014 y 2015, siendo también uno de los más secos [27, 4]. En este año se alcanzó una temperatura media de 16.2ºC [28], superando en 1.1ºC al valor medio anual para un periodo de referencia desde 1981 hasta 2010. Desde que se están registrando los datos (1965), seis de los diez años más calurosos corresponden a años pertenecientes a la década de 2011 - 2020 (figura 2).
Figura 2: Temperaturas medias en España desde 1965 [4].
1.1.2. Extinción de especies.
Según el informe de Planeta Vivo de WWF (Fondo Mundial para la Naturaleza) [29], la población de animales se redujo un 58 % entre 1970 y 2012 y tenían una previsión de que se perdería el 67 % para el año 2020.
En este informe realizado por los investigadores de WWF y la Sociedad Zoológica de Londres, donde se recopilaron centenares de datos, se concluyó que la pérdida de la biodiversidad se debía a varios factores, como son la destrucción de los hábitats silvestres, la sobreexplotación de las especies y la contaminación, además de la invasión de especies exóticas y el cambio climático.
1.1.3. Desarrollo de enfermedades.
Según la Organización Mundial de la Salud (OMS) "la contaminación atmosférica urbana aumenta el riesgo de padecer enfermedades respiratorias agudas, como la neumonía, y crónicas, como cáncer del pulmón y enfermedades cardiovasculares". La contaminación del aire afecta tanto a largo plazo como a corto plazo, donde los grupos que más se ven afectados son los niños, los ancianos y las personas que están afectadas por alguna patología anterior [30].
1.2. Contaminación atmosférica.
El aire es una mezcla homogénea de gases que constituye la atmósfera terrestre y que se encuentra alrededor de la Tierra. El aire es un recurso primordial para el desarrollo de la vida.
El aire se encuentra formado principalmente por nitrógeno (N2) en un 78.084 %, en un 20.946 % por oxígeno (O2) y un 0.934 % por argón (Ar) [31]. Como componentes con proporciones más pequeñas se encuentra el dióxido de carbono (CO2) con un 0.035 %, el metano (CH4) con un 0.0001745 %, y a menores cantidades el neón (Ne), el helio (He), el hidrógeno (H2) y el kriptón (Kr).
A lo largo de todo el trabajo, hablaremos sobre contaminación atmosférica, la cual afecta al aire en distintas capas de la atmósfera, debido a la introducción de diversas sustancias y formas de energía foráneas a su constitución natural, lo que supone una fuente de riesgos, daños y molestias
para la vida.
Los focos principales de emisión de sustancias que contaminan el aire son [32]:
1.2.1. Industrias.
Con la llegada de la Revolución Industrial, se trazaron nuevos procesos de producción por medio de energía y maquinaria para obtener beneficio de ellos. Siempre ha existido contaminación atmosférica de origen natural, debido a las erupciones volcánicas, incendios o tormentas de arena, pero con el descubrimiento del fuego apareció la contaminación atmosférica antropogénica cobrando importancia a partir del hecho histórico mencionado anteriormente y del uso de combustibles fósiles.
Aunque se puede originar contaminación atmosférica por escapes, la principal fuente de contaminación son los procesos que conllevan combustión con oxidación de los diferentes elementos que constituyen los combustibles y el aire. Por ejemplo, el carbono presente en los combustibles al oxidarse produce dióxido de carbono, mientras que si no se oxida correctamente produce monóxido de carbono; y el nitrógeno del aire se puede transformar en dióxido de nitrógeno. Otros componentes procedentes de la combustión de los combustibles que se miden son los óxidos de azufre, las partículas emitidas y compuestos orgánicos volátiles (COV) [33].
Según el Instituto Nacional de Ecología y Cambio Climático (INECC) [34], las fuentes de emisión de contaminantes atmosféricos de origen antropogénico se pueden dividir en fuentes fijas, y en fuentes móviles. Las primeras a su vez se pueden dividir en fuentes puntuales y fuentes de área.
Fuentes fijas.
• Fuentes puntuales.
Las fuentes puntuales son aquellas derivadas de la generación de la energía eléctrica y de la actividad industrial (industria química, industria textil, maderera, etc.). Entre ellas se encuentran las emisiones derivadas de la combustión para la obtención de energía o vapor, cuyos principales contaminantes asociados son partículas, el dióxido de azufre, óxidos de nitrógeno, dióxido de carbono, monóxido de carbono e hidrocarburos.
• Fuentes de área.
Las fuentes de área incluyen la generación de aquellas emisiones relacionadas con las actividades y los procesos que emplean disolventes, limpieza de superficies y equipos, entre otros. También se encuentran dentro de este grupo el tratamiento de aguas residuales, compostaje o rellenos sanitarios. En este tipo de emisión encontramos gran variedad de contaminantes que tienen un impacto en la salud variable.
Fuentes móviles.
Las fuentes móviles son aquellas que generan emisiones contaminantes provenientes de los vehículos, ya sean de vehículos urbanos como de maquinaria móvil del sector agrícola y utensilios que consuman gasóleo. Los principales contaminantes son el monóxido de carbono, óxidos de nitrógeno, compuestos orgánicos volátiles y amoniaco procedentes de la gasolina sin plomo.
1.2.2. Transporte.
El transporte desempeña una labor crucial en la sociedad y en la economía, es por ello que es necesario un sistema de transporte eficiente y accesible con el objetivo de poder mejorar nuestra calidad de vida, sin embargo, es una fuente de presiones medioambientales en la Unión Europea (UE) y contribuye al cambio climático, a la contaminación atmosférica y al ruido, según la Agencia Europea de Medio Ambiente [35]. Este ámbito consume una tercera parte de toda la energía de la UE, donde la mayoría procede del petróleo, por lo que es responsable de la mayor parte de la emisión de los gases de efecto invernadero que contribuye al cambio climático.
La mayoría de los sectores económicos han reducido sus emisiones, como puede ser la industria o la producción de energía, pero las emisiones del transporte han aumentado, suponiendo en 2020 una cuarta parte de las emisiones totales de efecto invernadero de la UE. Más del 70 % de la emisión de los gases de efecto invernadero proceden de furgonetas, coches, camiones y autobuses, y el resto procede principalmente del transporte marítimo y aéreo.
El transporte supone también una fuente importante de contaminación atmosférica en las ciudades, donde el dióxido de nitrógeno y material particulado emitido por los vehículos, son perjudiciales para la salud humana. Estas emisiones producen 400,000 muertes de forma prematura debido a la mala calidad del aire, la mitad de ellas por emisión de los compuestos por la combustión de diesel.
1.2.3. Agricultura.
Los fertilizantes y abonos químicos usados en el campo con un alto contenido en nitrógeno han supuesto un beneficio a la agricultura debido al aumento de la producción de los cultivos [36]. Sin embargo, los compuestos nitrogenados posteriormente son liberados a la atmósfera, suponiendo un deterioro del entorno, que al ser desplazados por el aire, son depositados pudiendo tener efectos adversos para la salud humana.
En este sector hay dos fuentes principales de contaminantes [37]; el primero la emisión de metano y amoniaco generado por la ganadería, y el segundo la quema de residuos.
Las emisiones por la producción de animales y cosechas originan diversos productos derivados de la actividad: amoniaco y óxidos de nitrógeno (NH3 y NOx), material particulado causado por la quema y la labranza (PM2.5 y PM10) y ácido sulfhídrico (H2S).
La otra fuente de las emisiones es obra de la quema de pastos, generando un humo, formado por una mezcla de gases y por partículas desprendidas por la vegetación, que empeora las enfermedades que afectan a las vías respiratorias y al sistema cardíaco y producen irritación de ojos. Algunos de los gases generados son el monóxido de carbono, compuestos orgánicos volátiles, dióxido de nitrógeno y dióxido de azufre.
1.2.4. Residuos.
La contaminación atmosférica debido a la deposición de residuos sólidos en rellenos sanitarios y vertederos, puede afectar a la salud de las personas que viven en las proximidades, generando en ocasiones cáncer y dificultades respiratorias [38].
El 40 % de los residuos que se generan son incinerados, liberando al aire gases acidificantes, gases eutrofizantes, metales pesados y carbono negro.
Los gases acidificantes son gravemente dañinos para el medio ambiente, siendo los más importantes el dióxido de azufre, óxidos de nitrógeno y amoniaco.
Los gases eutrofizantes son aquellos que provocan un exceso de nutrientes en el agua, principalmente fósforo y nitrógeno, provocando un enriquecimiento de las aguas superficiales, generando efectos negativos.
La peligrosidad de los metales pesados depende de la dosis, ya que algunos son necesarios para el ser humano, pero si estos superan una determinada concentración provocan daños tanto al medio ambiente como al ser humano, donde no pueden ser degradados química o biológicamente, acumulándose así en los organismos.
1.2.5. Hogares.
Algunos productos y procesos llevados a cabo en los hogares contaminan tanto el aire interior como el exterior [39]. El origen de esa contaminación proviene de la quema de madera y combustibles fósiles, contaminantes biológicos, fragancias sintéticas, productos de limpieza e higiene, y tabaco.
Acerca del uso de combustibles fósiles y de madera, el 85 % de los hogares tienen acceso a energía más limpia, pero unos tres mil millones de personas continúan usando combustibles sólidos, lo que eleva los contaminantes del aire.
Respecto a los contaminantes biológicos, los más comunes son los ácaros del polvo, moho y polen. Estas sustancias viven en la naturaleza en ambientes que tienen gran cantidad de humedad, provocando gran parte de las alergias, produciendo inflamación en la piel, ojos y el sistema respiratorio.
Dentro de las fragancias sintéticas encontramos perfumes, ambientadores o insecticidas, que expulsan los componentes al exterior.
De igual forma ocurre con los productos de limpieza e higiene, que además de los gases CFCs (clorofluocarbonos), pueden contener disolventes de naturaleza orgánica.
El tabaco está compuesto por más de 40 sustancias diferentes, entre los que se encuentran agentes tóxicos, cancerígenos, mutagénicos e irritantes, que no solo afectan al que consume, sino también a la gente que se encuentra alrededor.
1.3. Contaminantes atmosféricos regulados en calidad del aire.
De los contaminantes regulados en el RD 102/2011, en este trabajo vamos a centrarnos en el material particulado con tamaño inferior o igual a 10 µm (PM10), material particulado con tamaño inferior o igual a 2.5 µm (PM2.5), el ozono (O3), el dióxido de nitrógeno (NO2), el benceno (C6H6), monóxido de carbono (CO) y el dióxido de azufre (SO2) [40].
1.3.1. Material particulado.
El material particulado, a partir de ahora PM, es un indicador indirecto de cómo es la calidad del aire [41]. Es la sustancia que afecta a más personas que cualquier otro tipo de contaminante. Los principales componentes de estas partículas, reconocidos por la OMS, son los sulfatos, nitratos, amoniaco, cloruro de sodio, carbón negro, polvo mineral y agua. El PM es un conjunto de partículas sólidas y líquidas de sustancias orgánicas e inorgánicas que se encuentran suspendidas en el aire.
Atendiendo al diámetro que tenga la media de estas partículas podemos diferenciarlas en dos grupos. Las primeras son aquellas que poseen un diámetro igual o inferior a 10 micrones (≤PM10), que afectan a la salud quedando retenidas en las vías respiratorias superiores (nariz, laringe, faringe y tráquea). Las segundas son las partículas que poseen un diámetro igual o inferior a 2.5 micrones (≤PM2.5). Estas afectan de forma que penetran hasta los bronquios y los alvéolos, llegando a entrar en el sistema circulatorio. Atendiendo al diámetro, podemos observar hasta dónde se va a adentrar el material particulado, tal y como aparece en la figura 3.
Figura 3: Penetración del PM según el diámetro en el sistema respiratorio [5].
La exposición crónica a estos tipos de partículas favorece a desarrollar enfermedades cardiovasculares y respiratorias, como el cáncer de pulmón. La presencia de altas concentraciones de estas partículas y el aumento de la mortalidad están íntimamente relacionados, de forma que cuando disminuye la concentración también se reduce la mortalidad a causa de PM10 y PM2.5.
Los valores límite para el material particulado son:
Período de promedio Valor
Límite diario. 24 horas 50 µg/m3, que no podrán superarse en más de 35 ocasiones por año.
Límite anual. 1 año civil 40 µg/m3
Tabla 1: Valores límite de PM10
Período de promedio Valor Límite anual. 1 año civil 20 µg/m3
Tabla 2: Valor límite de PM2.5
1.3.2. Ozono.
El ozono que respiramos no es el mismo que el ozono que se encuentra en la parte superior de la atmósfera [42]. Este es uno de los principales componentes de la niebla tóxica fotoquímica, que se forma al reaccionar contaminantes primarios provenientes, principalmente, de las emisiones de las industrias y los vehículos, como son los óxidos de nitrógeno (NOx) y los compuestos orgánicos volátiles (COV), y catalizados por la luz solar. Es por esto que encontraremos de forma más abundante este contaminante los días que haya sol.
Esta molécula afecta a la salud dependiendo de diferentes factores: concentración, duración de la exposición, intensidad del ejercicio, sensibilidad individual y enfermedades respiratorias preexistentes [43].
Atendiendo al tiempo de exposición se pueden observar diferentes efectos [44]:
Efectos a corto plazo: reduce la función pulmonar, irrita ojos y superficies mucosas, provoca dolor de cabeza y fatiga, induce nacimientos prematuros en mujeres gestantes, y agrava las enfermedades respiratorias y cardiovasculares, con resultado de hospitalización o muerte.
Efectos a largo plazo: afecta al desarrollo pulmonar, aumenta la incidencia y gravedad del asma, provoca alteraciones cognitivas similares al Alzheimer, e incrementa la mortalidad de enfermos respiratorios y cardiovasculares crónicos, por EPOC, diabetes e infarto.
Las personas que pueden verse más afectadas frente al ozono son:
Niños menores de 6 años: pasan tiempo al aire libre, son más activos y sus vías respiratorias no se han desarrollado completamente.
Personas con enfermedades respiratorias crónicas: puede irritar más las vías respiratorias de personas que ya sufren enfermedades pulmonares o de las vías respiratorias. Así, personas con enfermedades como asma, bronquitis crónica y enfisema pueden experimentar agravamiento de los síntomas habituales.
Pacientes con patología cardiovascular crónica: la exposición al ozono se ha relacionado con un incremento de los ingresos por episodios agudos cardiovasculares.
Ancianos: grupo muy vulnerable por una mayor presencia de sus patologías, mayor consumo de medicamentos y un sistema inmunitario deficitario.
Personas sensibles: existen personas que son especialmente reactivas, que experimentan mayor susceptibilidad al ozono.
El valor objetivo para el ozono es:
Parámetro Valor Objetivo para la
protección de la salud humana.
Máxima diaria de las medias móviles octohorarias.
120 µg/m3que no podrán superarse en más de 25 ocasiones por cada año civil de promedio en un periodo de 3 años.
Tabla 3: Valor objetivo de O3
1.3.3. Dióxido de nitrógeno.
El dióxido de nitrógeno es un contaminante atmosférico que proviene principalmente del tráfico rodado, de emisiones de determinadas industrias y de calefacciones que usan carbón [45]. El NO2es uno de los principales componentes de los aerosoles, siendo también una fracción importante de PM2.5 que en presencia de la luz ultravioleta, se transforma en ozono, como hemos mencionado anteriormente.
Con unas concentraciones que superen unos 200 µg/m3, este compuesto produciría a corto plazo una inflamación muy significativa de las vías respiratorias, considerándose de esta forma un gas tóxico, afectando a la salud al estar en contacto con este compuesto, aumentando los síntomas de la bronquitis en niños con asma al estar expuestos de forma prolongada al NO2, además de producir una reducción de la función pulmonar.
Los valores límite para el dióxido de nitrógeno son:
Período de promedio Valor
Límite horario. 1 hora 200 µg/m3de NO2que no podrán superarse en más de 18 ocasiones por año civil.
Límite anual. 1 año civil 40 µg/m3de NO2
Nivel crítico. 1 año civil 30 µ g/m3 de NOx
(expresado como NO2).
Tabla 4: Valores límite de dióxido de nitrógeno 1.3.4. Dióxido de azufre.
Este compuesto es principalmente de origen antropogénico, es un gas incoloro y con un olor fuerte que es producido por la quema de los combustibles fósiles y por fundición de minerales con contenidos en azufre, llevados a cabo primordialmente en procesos industriales a alta temperatura y de generación eléctrica.
Este compuesto afecta a la salud atacando al sistema respiratorio y a las funciones de los pulmones, además de producir irritación en los ojos. La inflamación que produce en el sistema respiratorio produce tos, agravamiento del asma y bronquitis crónica. También produce alteración en el metabolismo de las proteínas, dolor de cabeza o ansiedad.
Así mismo en combinación con el agua, forma ácido sulfúrico, que es el principal componente de la lluvia ácida que causa la deforestación o la degradación de las edificaciones, suelos y ecosistemas acuáticos [46].
Los valores límite para el dióxido de azufre son:
Período de promedio Valor
Límite horario. 1 hora 350 µg/m3 valor que no
podrá superarse más de 24 ocasiones por año civil.
Límite diario. 24 horas 125 µg/m3 valor que no
podrá superarse más de 3 ocasiones por año civil.
Nivel crítico. Año civil e invierno (del 1 de octubre al 31 de marzo).
20 µg/m3
Tabla 5: Valores límite de dióxido de azufre
1.3.5. Monóxido de carbono.
El monóxido de carbono es considerado uno de los mayores contaminantes de la atmósfera terrestre [47]. Es un gas incoloro e inodoro que se obtiene por combustión incompleta de material orgánico en presencia deficitaria de oxígeno. El 80 % de las emisiones proceden de los vehículos motorizados que utilizan como combustible diesel o gasolina. El 20 % restante procede de los procesos industriales, los incendios forestales y urbanos y de la incineración de materia orgánica.
El monóxido de carbono disminuye la cantidad de oxígeno disponible para las células, dificultando su funcionamiento [48].
Esta sustancia tiene diferentes efectos sobre a la salud. A corto plazo puede causar dolor de cabeza, mareo o cansancio. Con niveles más altos de exposición puede causar somnolencia, alucinaciones, convulsiones y pérdida de conocimiento. Con niveles extremadamente altos puede causar la formación de carboxihemoglobina, que reduce la capacidad de la sangre para transportar oxígeno y causar un color rojo brillante en la piel y en la membrana mucosa, dificultad respiratoria, colapso, convulsiones, coma y muerte.
Los principales efectos del envenenamiento por monóxido de carbono son la inhibición de la oxidación celular, provocando hipoxia en el tejido y envenenamiento celular. Los principales indicios se desarrollan en los órganos que son más dependientes del oxígeno como son el sistema nervioso central y en el miocardio.
El valor límite para el monóxido de carbono es de 10 µg/m3para un periodo promedio de 24 horas según el RD 102/2011 [49].
1.3.6. Benceno.
El benceno es un líquido incoloro de olor dulce, que se evapora rápidamente al aire, es ligeramente soluble en agua y es una sustancia sumamente inflamable [50].
Las principales fuentes del benceno en el ambiente son a los procesos industriales, por la combustión de carbón y petróleo, operaciones que involucran residuos o almacenaje de benceno. El humo de tabaco es otra fuente de benceno especialmente en el interior de las viviendas. El benceno puede pasar al aire desde la superficie del agua y del suelo. En el aire reacciona con otras sustancias y se degrada en unos días; mientras que en el agua y el suelo se degrada más lentamente.
La exposición breve a niveles muy altos de benceno en el aire (10,000 a 20,000 ppm) puede producir la muerte. A niveles más bajos (700 a 3,000 ppm) puede producir mareo, aceleración del
desaparecerán cuando acaba la exposición y se respira aire fresco. El benceno produce alteraciones en la sangre, la exposición prolongada al benceno puede producir cáncer de los órganos que producen los elementos de la sangre (leucemia).
El valor límite para el benceno es de 5 µg/m3para un periodo de un año civil [49].
1.4. Legislación en materia de calidad del aire.
La legislación encargada de la regulación y la mejora de la calidad del aire en España es el Real Decreto 102/2011, que tiene como objetivo fijar los siguientes puntos [49]:
a) Definir y establecer los objetivos de calidad de aire, según la Ley 34/2007, con respecto a la concentración de dióxido de azufre, dióxido de nitrógeno y óxidos de nitrógeno, material particulado, ozono, plomo, benceno, monóxido de carbono, arsénico, cadmio, benzo(a)pireno y níquel en el aire.
b) Regular la evaluación, el mantenimiento y la mejora de la calidad del aire en relación a los objetivos mencionados anteriormente.
c) Establecer métodos y criterios comunes de evaluación de las concentraciones.
d) Decretar la comunicación a la población y a la Comisión Europea sobre las concentraciones y los depósitos de las sustancias mencionadas previamente.
e) Fijar, para el amoniaco, según la Ley 34/2007, procedimientos y criterios de evaluación y establecer la información a facilitar a la población.
Para poder evaluar la calidad del aire, las comunidades autónomas dividirán su territorio en zonas para establecer puntos de muestreo fijos, instalando estaciones de vigilacia en emplazamientos específicos en los que se determina la concentración de los contaminantes regulados de forma continuada.
Las zonas se clasifican con respecto a los umbrales superior e inferior de evaluación.
Las mediciones fijas serán obligatorias en las zonas donde los niveles de concentración superen los umbrales superiores establecidos para cada sustancia.
Si los niveles para dióxido de azufre, el dióxido de nitrógeno, los óxidos de nitrógeno y el material particulado se encuentran entre los umbrales inferior y superior podrá usarse una combinación entre medición fija y/o indicativa.
Por último, en todas las zonas donde la concentración de los contaminantes se encuentre por debajo del umbral inferior de evaluación, será suficiente utilizar técnicas de modelización.
1.5. COVID-19.
El 31 de diciembre de 2019, la Comisión Municipal de Salud y Sanidad de Wuhan (China) anunció un total de 27 casos de una neumonía con procedencia desconocida, que tenían en común un mercado mayorista de pescado, marisco y animales, entre los cuales, 7 de esos casos eran graves. El primer caso con los mismos síntomas apareció el 8 de diciembre de 2019.
Las autoridades chinas reconocen el 7 de enero de 2020 como agente causante del brote un nuevo tipo de virus que proviene de la familia Coronaviridae, a la que posteriormente se le llamó SARS-CoV-2. A fecha del 11 de marzo de 2020, la OMS lo declara una pandemia.
La familia Coronaviridae causa infección en los seres humanos y en los animales, entre los que se incluyen aves y mamíferos. Es una enfermedad zoonótica, que significa que se puede transmitir de animales a los humanos. Actualmente se desconoce cuál es el reservorio natural y el posible transmisor del virus a los humanos, dado que aún no se ha podido detectar ningún animal vinculado, aunque la hipótesis más aceptada es que ha podido evolucionar del murciélago como huésped intermediario, ya que son hospedadores de gran variedad de coronavirus. Otra teoría, es que el COVID-19 está relacionado con unos pangolines requisados en Guangxi y Guangdon (China), aunque la secuencia genética del virus no es muy compatible con esta teoría.
Con la experiencia adquirida a lo largo de todo 2020 acerca de la enfermedad, se ha considerado que el SARS-CoV-2 puede transmitirse entre personas de diferentes formas, aunque las principales son mediante contacto y por inhalación de gotas y aerosoles respiratorios emitidos por un enfermo hasta las vías respiratorias de una persona susceptible. Además, el contagio se puede realizar por contacto indirecto a través de manos o superficies contaminados por el contacto previo con mucosas del enfermo. También hay indicios de que por medio de la placenta, una mujer embarazada que posee el virus puede contagiar al feto, aunque es poco frecuente [6, 51].
1.5.1. Transmisión por superficies contaminadas.
En estudios realizados con alta carga de inóculos (104-107copias de ARN viral) de SARS-CoV-2 (superiores a las existentes en una gota de secreción tras la tos o el estornudo), se verificó que el virus resistía en superficies como el cobre, cartón, acero inoxidable y plástico, con un tiempo de vida media de unas 4, 24, 48 y 72 horas, respectivamente, a unas temperaturas entre los 21 y 23 ºC y con un 40 % de humedad.
Recientemente se ha publicado un estudio experimental en el que se simulan las condiciones en las que el virus se encuentra en las superficies inertes cerca de un enfermo, en las que se simulaban las concentraciones proteicas encontradas en las secreciones respiratorias de las vías altas, inoculando cantidades semejantes de virus. Se midió la permanencia del virus, su viabilidad y carga viral en tres materiales diferentes: vidrio, poliestireno y aluminio. En esta investigación se observó una mayor estabilidad en el poliestireno y con la cantidad de proteína similar a la encontrada en las vías respiratorias.
En condiciones reales, en los entornos hospitalarios y domicilios, donde hay enfermos de COVID-19, el virus se ha encontrado de forma frecuente en superficies inertes. Tras el proceso de desinfección, se encuentra el virus en pocas ocasiones en estas superficies, de las cuales en escasas situaciones se han logrado cultivar, lo que apunta a la ausencia de viabilidad.
Estos resultados hacen pensar que en estas condiciones, con los métodos de limpieza y desinfección recomendados, la transmisión por contacto sería poco frecuente [6].
1.5.2. Transmisión por secreciones respiratorias.
Las personas al hablar y respirar emiten aerosoles a partir de sus vías respiratorias de diferentes tamaños. Según el tamaño de los aerosoles, el comportamiento aerodinámico que tienen será diferente. Aquellas que poseen diámetros superiores a 100 micras se asemejan a un comportamiento
distancia de dos metros del emisor, pudiendo afectar a una persona que esté cerca impactando en los ojos, boca o nariz pudiendo causar la infección.
Cualquier otra emisión que sea inferior a las 100 micras es considerada un aerosol, quedando suspendidas en el aire durante unos segundos hasta unas horas, donde el virus puede ser inhalado incluso a una distancia superior a dos metros de separación respecto del emisor o incluso en ausencia del emisor, en caso de que aún esté suspendida en el aire.
Según los criterios establecidos por Jones y Brosseau [6], las condiciones para la transmisión del SARS-CoV-2 por medio de los aerosoles son:
Que los aerosoles generados contengan microorganismos viables.
Que los microorganismos contenidos en los aerosoles estén en la cantidad suficiente y demuestren su capacidad para generar la infección.
Que los tejidos que sean objetivos se encuentren accesibles.
Al principio se demostró que la viabilidad del virus en aerosoles era de 3 horas, pero en investigaciones realizadas más recientemente se demostró que duraba al menos 16 horas.
La demostración del contagio por medio de aerosoles a distancias mayores de 2 metros es complicada, dado que a menudo no se puede descartar el contacto directo y en la mayoría de los brotes estudiados se constató que hubo contactos cercanos sin medidas de protección. De la misma forma existe dificultad para demostrar la infección por otras vías en casos reales por medio del contacto y por gotas.
En último lugar, para decretar que el virus puede infectar por medio de aerosoles inhalados es necesario que los tejidos se encuentren accesibles. El virus se une a los receptores ACE2 para entrar en las células humanas para lo que requiere de la enzima TRMPRSS. De este modo la mayor concentración de los receptores y la enzima se encuentran en células de la mucosa nasal y en menor cantidad en la tráquea, bronquios y tejido pulmonar.
De esta forma podemos concluir que los aerosoles generados contienen virus viables, que tienen la capacidad de generar infección principalmente en casos por proximidad a la persona que tiene el virus durante tiempo prolongado, en espacios cerrados y con mala ventilación, y que los tejidos diana son accesibles para los aerosoles de cualquier tamaño [6].
1.5.3. Técnicas de laboratorio para conocer la infección.
El periodo en el cual el SARS-CoV-2 puede transmitir la infección a otra persona puede ser detectado mediante la detección de virus viable en muestras clínicas, siendo el cultivo celular una técnica con una sensibilidad relativamente baja.
La técnica RT-PCR (Reverse Transcription Polymerase Chain Reaction) se ha usado ampliamente durante la pandemia COVID-19 con polémica por su capacidad para detectar ARN viral durante periodos muy largos que no necesariamente deben ser relacionados con el virus con capacidad infectiva, lo que plantea dudas para la sanidad pública. La cantidad de carga viral (ARN viral) tiene relación con la positividad de los cultivos y puede añadir información al resultado cualitativo del RT-PCR para determinar la capacidad contagiosa del virus. Los estudios de casos y sus contactos,
nos permiten conocer en el momento en el que una exposición generó un caso secundario.
Mediante esta técnica se ha observado que personas infectadas presentan en su mayoría una alta carga viral, entre 105 y 108 copias del genoma por medio de la nariz o de la saliva antes de que apareciesen los síntomas. En personas que poseen un curso leve de infección, el pico de carga viral y muestras nasales ocurre en los primeros 5-6 días tras la aparición de los síntomas, desapareciendo prácticamente a los 10 días, aunque en el caso de encontrarse ARN viral, la carga es de unas 100-1,000 veces menor, lo que sugiere que la capacidad de transmitirse va disminuyendo progresivamente [6].
1.5.4. Distribución por edad y sexo de los contagiados y fallecimientos.
En un informe técnico realizado por el Gobierno de España a fecha de 24 de agosto de 2020 [51], se tuvieron en cuenta los 412,553 casos confirmados por la COVID-19 en España, de los cuales tenían la información de 377,291 casos respecto a la edad, sexo y fecha del diagnóstico. Desde el principio, la franja de edad más afectada se encuentra entre los 50 y 59 años con un total de 60,314 casos (16 %) entre los cuales el 55 % son mujeres. Sin embargo, entre los casos que necesitaron hospitalización, el 55 % eran hombres y el 21 % estaba comprendido entre los 70 y 79 años. La diferencia más abultada entre ambos sexos se encuentran en los casos ingresados en la Unidad de Cuidados Intensivos (UCI), siendo el 69 % hombres de los casos que ingresan en esta unidad.
Durante todo el periodo que se estudió se registraron 27,776 casos confirmados de COVID-19 que fallecieron, de los cuales el 55.6 % eran hombres y el 11.3 % se encontraban entre los 80 y 89 años de edad.
Según reflejan los datos recogidos en el informe, se observa un cambio en la distribución de edad respecto a dos periodos distintos: un primer periodo entre enero y mayo, y una segunda etapa entre junio y agosto. En la primera fase, el 18 % de los casos se encontraban entre los 50 y 59 años y el 69 % eran mayores de 50 años. En la segunda fase, habiendo una disminución de los casos detectados, el grupo de edad más afectado se encontraba entre los 20 y 29 años con un 20 % de los casos notificados, seguido de un 18 % de los casos en el grupo entre los 30 y 39 años (figura 4). Respecto a los ingresos en el hospital y en la UCI durante el segundo periodo, la edad de los pacientes ingresados en el hospital disminuye en el segundo periodo; aunque respecto a los fallecidos se observan menos diferencias entre los dos periodos (figura 4).
Figura 4: Casos confirmados por el Ministerio de Sanidad por la COVID-19 y distribución por edades en los dos periodos [6].
La gravedad de una patología depende de diferentes factores: por una parte los factores intrínsecos como la susceptibilidad de la persona para la enfermedad y del agente causal, y por otra parte los factores extrínsecos como pueden ser el acceso y la calidad sanitaria o las vacunas.
Frente a la COVID-19, los criterios de gravedad no estaban ni homogeneizados ni definidos al principio de la pandemia, por lo que un criterio usado normalmente es la necesidad de ingreso hospitalario o en UCI.
En la serie hospitalaria ocurrida donde se originó la pandemia (Wuhan), de los primeros 99 pacientes que ingresaron, el 31 % necesitaron ingreso en la UCI, mientras que en los posteriores 1,099 casos lo necesitaron el 5 %. La necesidad de asistencia hospitalaria genera en ocasiones saturación, teniendo que recurrir a otros métodos asistenciales, como es el auxilio extra-hospitalario, en domicilios o en áreas paramédicas, pudiendo no ser clasificados como graves según el criterio mencionado.
De la misma forma se puede observar en la letalidad, la cual es el porcentaje de fallecimientos producidos a partir de los casos confirmados para la enfermedad, que se ve influenciada por la capacidad de detectar y confirmar los casos positivos por el virus y por la capacidad de detectar los
casos que mueren. Sin embargo, atribuir la defunción a una causa única y concreta es complejo puesto que requiere de una investigación cuidadosa e individualizada. En el caso de la emergencia producida por la COVID-19, este estudio es inviable. En el análisis de la letalidad con los datos aportados, se incluyen los verdaderos fallecidos por la enfermedad y también las personas fallecidas por otras causas.
En España, la letalidad se ha calculado sobre los casos confirmados comunicados de forma diaria por las Comunidades Autónomas. En el inicio y gran parte de la pandemia se priorizó la detección de los casos en hospitales y según disminuyó la presión hospitalaria se amplió la cobertura de pruebas diagnósticas. Durante los meses de abril y mayo se realizaron cribados poblacionales para detectar el número de infectados totales, incluyendo casos leves y asintomáticos, y recalcular la letalidad global con una mayor precisión [6].
1.6. El efecto del confinamiento en la calidad del aire.
Tras las medidas tomadas en gran parte del mundo para evitar la propagación del virus en las que la población se encontró confinada en sus hogares, se pudo observar una mejora general en la calidad del aire. A continuación, se presentan los resultados de algunos estudios que evalúan la calidad del aire durante el confinamiento.
China.
En un estudio realizado sobre las ciudades de Pekín, Wuhan y Guangzhou se observaron los cambios del dióxido de nitrógeno (NO2), dióxido de azufre (SO2), ozono (O3), formaldehido (HCHO) y material particulado inferior o igual a 2.5 µm (PM2.5) comparando periodos con la misma fecha en el año 2019 y 2020 [1]. Estos periodos corresponden a:
Período 2019 2020
P1 (14 días antes del año nuevo chino) 22/01/2019–28/01/2019 11/01/2020–17/01/2020 P2 (7 días antes del año nuevo chino) 29/01/2019–04/02/2019 18/01/2020–24/01/2020 P3 (año nuevo chino) 05/02/2020–11/02/2019 25/01/2020–31/01/2020 P4 (7 días después del año nuevo chino) 12/02/2019–18/02/2019 01/02/2020–07/02/2020 P5 (14 días después del año nuevo chino) 19/02/2019–25/02/2019 08/02/2020–14/02/2020
Tabla 6: División del período para la concentración en 2019 y 2020 en el estudio realizado por Pei et al. [1].
Figura 5: Densidades de columnas verticales troposféricas de TROPOMI promediadas semanalmente sobre China. Las dos columnas de la izquierda corresponden al NO2y las dos
columnas de la derecha corresponden al HCHO [1].
Por medio de las imágenes tomadas por el satélite TROPOMI (figura 5) se puede observar que la concentración de NO2 se ha reducido drásticamente independientemente de las regiones lo que supone que las actividades humanas relacionadas con el NOx, como es el uso de vehículos, disminuyen en todo el país. De la misma forma, se observa de las imágenes tomadas por el satélite las distribuciones para el formaldehido, cuya concentración promedio disminuyó a nivel nacional respecto al año anterior, pero fijándose en las ciudades de estudio no hay un cambio significativo en la concentración como consecuencia del confinamiento por la COVID-19.
Respecto al material particulado (PM2.5), se trata del contaminante atmosférico principal en las ciudades chinas en invierno siendo estas emisiones tanto directas como de aerosoles secundarios de reacciones fotoquímicas. El impacto del confinamiento en las ciudades fue diferente (figura 6). En Pekín, antes del confinamiento hay pequeñas diferencias entre las concentraciones de PM2.5 de 2020 respecto al 2019, mientras que después del confinamiento aumentó la concentración respecto al año anterior. En Wuhan, se observa que previo al confinamiento la concentración es mayor en 2019 respecto a 2020 y posterior a la reclusión no se observa tendencia descendente. En Guangzhou es más baja que la de Pekín y Wuhan, y se observa una disminución muy leve, por lo que no supone un impacto significativo.
En cuanto al ozono podemos apreciar un incremento de la concentración respecto al 2019, aunque en Wuhan y Guangzhou se observó una disminución desde el confinamiento por la COVID-19; en Pekín las concentraciones han fluctuado. Respecto a la concentración de dióxido
de azufre, en 2020 es menor que en 2019 en Pekín, en Wuhan se observa un aumento de la concentración y en Guangzhou se mantuvo estable (figura 7).
Figura 6: Concentración promedio de PM2.5para cada periodo en 2019 y 2020. Los puntos naranjas representan la ratio de concentración de PM2.5en los dos años. La línea discontinua destaca la ratio
de 1. Las flechas se utilizan para visualizar la tendencia anual de la concentración de PM2.5 [1].
Figura 7: Concentración promedio de SO2y O3para cada periodo en 2019 y 2020. Los puntos naranjas representan la ratio de concentración de PM2.5 en los dos años. La línea discontinua destaca
la ratio de 1. Las flechas se utilizan para visualizar la tendencia anual de la concentración de PM2.5 [1].
En otro estudio realizado en China sobre el NO2 [2], se concluye que las emisiones de NOx proceden principalmente de la industria (42 %), el transporte (35.2 %) y las centrales eléctricas (19.2 %).
A partir de la recuperación por los satélites OMI y TROPOMI y las medidas tomadas in-situ se comparan los días previos al cierre por COVID-19 del 1 al 20 de enero y los días posteriores a la apertura entre los días 10 y 29 de febrero en la cual se obtuvieron las siguientes diferencias relativas entre cada uno de los periodos.
Conjuntos de datos 1-20 de enero 10-29 de febrero Diferencia relativa Concentraciones in situ 39.4 µg/m3 19.6 µg/m3 −50.3 %
VCD OMI 195.8 µmol/m2 83.2 µmol/m2 −57.5 %
VCD TROPOMI (QA≥0.75) 105.3 µmol/m2 46.1 µmol/m2 −56.2 % VCD TROPOMI (QA≥0.5) 131.6 µmol/m2 56.2 µmol/m2 −57.3 %
Tabla 7: Concentraciones medias de NO2en China en los periodos del 1-20 de enero y del 10-29 de febrero [2].
Figura 8: Distribuciones horizontales de concentraciones medias de NO2, de OMI, TROPOMI de alta calidad (QA≥0.75) y TROPOMI de calidad media(QA≥0.5) en China [2].
Las conclusiones obtenidas a partir de los datos aportados por los satélites (figura 8) son que las medidas de bloqueo afectaron a la industria, el transporte y otras actividades humanas disminuyendo las concentraciones en la superficie en 42 % ± 8 % y 26 % ± 9 % sobre China en febrero y marzo de 2020, respectivamente. Aunque estos cambios no fueron efecto únicamente del confinamiento, sino también de las vacaciones del Festival de Primavera y los cambios meteorológicos por la transición de estación. Las concentraciones de NO2 atmosférico se analizaron antes y durante el cierre por la COVID-19, y se observó una disminución en torno
