La calidad del aire en las ciudades más grandes de Estados Unidos ha mejorado constantemente gracias a regulaciones más estrictas sobre las principales fuentes de contaminación por partículas. Sin embargo, el aumento del calor, el humo de los incendios forestales y otros factores globales emergentes de contaminación urbana por aerosoles se combinan para crear nuevos desafíos para los funcionarios de salud pública encargados de proteger a millones de personas en la Costa Este.
por la Universidad Estatal de Colorado
Una investigación de la Universidad Estatal de Colorado, publicada en npj Climate and Atmospheric Science, comienza a desentrañar y caracterizar estas relaciones en desarrollo en el contexto de la ciudad de Nueva York. La investigación cuantifica cómo la contaminación por partículas existente, procedente de fuentes como los gases de escape de los vehículos o los productos de consumo, se combina ahora con el humo de los incendios forestales, transportado desde miles de kilómetros de distancia, para generar contaminación secundaria, a menudo más tóxica, o contribuir a la formación de ozono en climas cálidos.
La profesora Delphine Farmer, del Departamento de Química, dirigió la investigación con datos recopilados a partir de lecturas continuas sobre el terreno en un sitio de Long Island durante el verano de 2023.
«No nos propusimos estudiar la calidad del aire, los incendios forestales y el calor de esa manera, pero el humo de los incendios en Canadá llegó y, desafortunadamente, es probable que sea cada vez más común en el futuro», dijo Farmer.
Las ciudades de la Costa Oeste llevan tiempo lidiando con estos problemas combinados, pero la situación actual en Nueva York es un buen ejemplo para comprender cómo variables como los bosques naturales cercanos y la mayor densidad de población en la Costa Este pueden contribuir a estos factores emergentes de contaminación del aire en las megaciudades.
La contaminación por aerosoles consiste en diminutas partículas de humo u otros compuestos provenientes de diversas fuentes comunes, como soluciones de limpieza o la cocina de restaurantes. También puede producirse de forma natural a partir de los gases que las plantas liberan a diario. El aumento de las temperaturas puede provocar que las plantas liberen más gases y acelerar la evaporación de algunos de esos productos de consumo, convirtiéndolos en partículas contaminantes del aire.
Mientras tanto, las partículas de humo de los incendios forestales absorben y reaccionan a esos mismos gases, lo que amplifica aún más las fuentes de contaminación, tanto naturales como artificiales. Dado que estas partículas pueden penetrar en los pulmones, pueden provocar enfermedades cardíacas, cáncer e incluso demencia, lo que las convierte en un área clave para la regulación sanitaria.
Farmer afirmó que la situación en Nueva York representaba una oportunidad para empezar a desentrañar las relaciones entre las fuentes y sus impactos generales. Su equipo halló evidencia de que el 90 % de la contaminación por aerosoles presente en la ciudad era sensible a al menos un aspecto de estos cambios globales, como las altas temperaturas, lo que significa que los efectos de los contaminantes se agravaron durante una ola de calor, por ejemplo.
Algunos productos químicos volátiles como pinturas y solventes son sensibles a estos cambios, y el trabajo del equipo muestra que esas fuentes son responsables de más del doble de la contribución estimada de los automóviles al total de contaminación del aire de la ciudad en esta categoría.
Nueva York también cuenta con numerosos restaurantes donde las actividades diarias de cocina y limpieza pueden contribuir a los totales de contaminación. Sin embargo, el equipo descubrió que, si bien estas emisiones también eran sensibles a la introducción de humo o al aumento de las temperaturas, los efectos eran localizados.
«Descubrimos que los restaurantes tienen un gran impacto en sus propios vecindarios, pero los aerosoles asociados representan solo un componente menor de la carga promedio total en la región», afirmó Farmer. «Aun así, cualquier empeoramiento de estas condiciones debido a la llegada del humo de los incendios forestales, por ejemplo, podría generar desigualdades en la salud ambiental en dichas zonas, algo que los responsables de las políticas sanitarias deberán considerar».
Agregó que un contexto como ese ayudará a los responsables de las políticas a priorizar las fuentes de contaminación a las que apuntar tanto por su contribución general a la calidad del aire de la zona como por su impacto localizado en la salud pública.
Las técnicas de aprendizaje automático ayudan a la investigación sobre la contaminación del aire urbano
Emily Franklin dirigió la recopilación de datos de aerosoles sobre el terreno y el análisis de seguimiento del proyecto como becaria postdoctoral de la CSU. Desde entonces, ha ocupado un puesto como investigadora científica en CSIRO, la agencia científica nacional de Australia.
Franklin explicó que el equipo obtuvo mediciones de diversos instrumentos en el sitio y colaboró estrechamente con investigadores de las universidades de Minnesota, Columbia, Michigan y la Universidad de California, Berkeley, para el proyecto. Juntos, estos instrumentos generaron miles de indicadores individuales de la composición de aerosoles, incluyendo la caracterización de cientos de compuestos únicos pero no identificables en la atmósfera. Para aprovechar estas complejas mediciones, empleó técnicas de aprendizaje automático.
«Este era un conjunto de datos increíblemente rico y complejo. En un lugar como Nueva York, existen compuestos provenientes de árboles en parques urbanos, incendios en Canadá, obras a kilómetros de distancia y el asador de la calle», dijo Franklin. «El aprendizaje automático fue una herramienta poderosa que nos permitió comprender esta complejidad y aprovecharla para comprender mejor cómo todas estas fuentes interactúan con el clima para generar la contaminación atmosférica que sufre la comunidad».
El equipo de la CSU continuará estudiando la calidad del aire en la región a través de la Campaña GOTHAAM, utilizando un avión C-130 como laboratorio químico móvil para medir la composición atmosférica en tiempo real en Nueva York, Nueva Jersey y Connecticut. Este proyecto se centra en los compuestos orgánicos volátiles (COV ), un término amplio que se refiere a los gases provenientes de los escapes de automóviles, la industria, la vegetación y los productos de consumo que reaccionan en la atmósfera para formar ozono troposférico, aerosoles orgánicos secundarios y material particulado.
Farmer afirmó que las mediciones tomadas desde el avión permitirán al equipo comprender mejor la química de la región, ya que podrán obtener lecturas sobre el océano y a diferentes altitudes. Idealmente, podrán proporcionar más información a los millones de residentes de la región sobre la calidad del aire y los posibles riesgos para la salud.
Nos preocupa lo que respiramos en el suelo, pero en realidad, la química que se produce sobre nosotros tiene un gran impacto. Este proyecto de investigación nos ayudará a comprender mejor las interacciones clave y a mejorar nuestra capacidad para predecir condiciones de calidad del aire potencialmente peligrosas , afirmó.
Más información: Impulsores emergentes de aerosoles urbanos aumentan la vulnerabilidad al cambio global en una megaciudad estadounidense, npj Climate and Atmospheric Science (2025). DOI: 10.1038/s41612-025-01202-w
