Cada año, la exposición a partículas en suspensión en el aire conocidas como PM 2,5 (partículas con un diámetro inferior a 2,5 micrómetros) provoca millones de muertes prematuras en todo el mundo.
por el Instituto de Tecnología de Georgia
Los aerosoles orgánicos son los componentes dominantes de las PM 2,5 en muchos lugares del mundo. Históricamente, la complejidad química de los aerosoles orgánicos ha dificultado medir su nivel de toxicidad.
Pero un estudio dirigido por investigadores del Instituto de Tecnología de Georgia ha avanzado en la comprensión tanto de la composición química de las PM 2,5 como de la reacción de las células alveolares de los pulmones expuestas a esta contaminación, destacando la creciente amenaza que representa para la salud humana .
Publicado en Environmental Science and Technology , el estudio muestra que los aerosoles orgánicos oxidados (OOA) son el tipo más tóxico de aerosoles orgánicos en PM 2,5 .
«Los aerosoles orgánicos oxidados son el tipo más abundante de aerosoles orgánicos en todo el mundo», dijo Nga Lee (Sally) Ng, profesora de Love Family en la Escuela de Ingeniería Química y Biomolecular y la Escuela de Ciencias de la Tierra y Atmosféricas de Georgia Tech. «Por ejemplo, cuando el humo de los incendios forestales reacciona en la atmósfera, genera OOA».
Técnicas de medición
Mientras los investigadores utilizaban técnicas avanzadas como la espectrometría de masas para analizar la composición química de PM 2,5 en Atlanta, Georgia, midieron simultáneamente la producción de especies reactivas de oxígeno (ROS) en las células alveolares resultantes de la exposición a la contaminación.
Las ROS son moléculas que pueden causar estrés oxidativo y daño a nuestras células, lo que podría provocar diversos problemas de salud, incluidas enfermedades cardiopulmonares.
Para comprender los mecanismos detrás del estrés oxidativo inducido por PM 2,5 , los investigadores emplearon ensayos celulares, que les permitieron medir las ROS generadas tanto química como biológicamente.
El estudio reveló que las especies altamente insaturadas que contienen dobles enlaces carbono-oxígeno y anillos aromáticos dentro de OOA son los principales impulsores de la producción celular de ROS, lo que mejora la comprensión de las características químicas de los aerosoles orgánicos ambientales que los hacen tóxicos.
Los incendios forestales son una fuente creciente
A medida que la contribución de las fuentes de combustibles fósiles a la formación de aerosoles orgánicos ha disminuido en Estados Unidos en las últimas décadas debido a estrategias de reducción, la importancia relativa de otras fuentes ha aumentado, dijo Fobang Liu, autor principal del estudio.
«Por ejemplo, se espera que la quema de biomasa se convierta en una fuente más importante de OOA con la creciente tendencia de los incendios forestales», añadió Liu, ex investigador postdoctoral en el laboratorio de Ng en Georgia Tech y ahora profesor asociado en la Universidad Xi’an Jiaotong en Porcelana.
Una característica química importante de la OOA formada a partir de la quema de biomasa es la alta fracción de compuestos aromáticos oxigenados. «Por lo tanto, este trabajo destaca que los aerosoles orgánicos pueden volverse más tóxicos en el futuro», afirmó.
Colaboración continua
Según los investigadores, sus hallazgos subrayan la necesidad de una colaboración continua entre los campos de la química atmosférica, la toxicología, la epidemiología y la biotecnología para abordar la crisis mundial de contaminación del aire.
«Los OOA son un sustituto de los aerosoles orgánicos secundarios. Los aerosoles orgánicos secundarios son omnipresentes y abundantes en la atmósfera; necesitamos comprender sus fuentes y su procesamiento químico al formular estrategias efectivas para mitigar los impactos de las PM 2,5 en la salud», dijo el profesor Ng .
«El trabajo futuro debería continuar investigando los impactos en la salud de los diferentes componentes de PM 2,5 , particularmente los aerosoles orgánicos secundarios formados a partir de precursores emitidos durante procesos de combustión incompleta de combustibles fósiles y de biomasa», dijo.
Diferentes regiones pueden tener distintos tipos de aerosoles orgánicos debido a diversas fuentes de emisión y condiciones atmosféricas. Por lo tanto, los investigadores enfatizaron que la medición a largo plazo de los tipos de aerosoles orgánicos en una amplia gama de áreas geográficas será importante para avanzar en la comprensión de los impactos en la salud.
Más información: Fobang Liu et al, Oxidado e insaturado: rasgos clave de aerosoles orgánicos asociados con la producción de especies de oxígeno reactivo celular en el sureste de Estados Unidos, Ciencia y tecnología ambientales (2023). DOI: 10.1021/acs.est.3c03641
