1

UNIVERSIDAD DR. JOSÉ MATÍAS DELGADO

ESCUELA DE INGENIERÍA INDUSTRIAL

Desarrollo de la tecnología de “Fitoremediación”

Para mejorar la calidad del aire en el Área Metropolitana San Salvador (AMPSS)

AUTOR: DRA. VIANNEY CASTAÑEDA DE ÁBREGO

COORDINACIÓN Y REVISIÓN ING. RENÉ HERNÁN LINARES SILVA

COMITÉ DE INVESTIGACIÓN

ING. SILVIA REGINA BARRIOS DE FERREIRO DIRECTORA, ESCUELA DE INGENIERÍA INDUSTRIAL

ING. EDGARDO ALFONSO MARTÍNEZ MONTALVO

DOCENTE

ING. RENÉ HERNÁN LINARES SILVA DOCENTE

JULIO 2006

SAN SALVADOR EL SALVADOR CENTRO AMÉRICA

2

Desarrollo de la tecnología de “Fitoremediación” Para mejorar la calidad del aire en el Área Metropolitana San Salvador (AMPSS) Dra. Vianney Castañeda de Abrego Coordinadora de Investigación Escuela de Ingeniería Industrial

La calidad del aire trata de la composición del aire y de la idoneidad de éste

para determinadas aplicaciones. El aire que respiramos tiene una composición muy compleja y contiene alrededor de mil compuestos diferentes. El aire no es más que una mezcla de una serie de gases, se compone de 78% de nitrógeno, 20 % de Oxígeno, 1% de gases nobles , 0,03% de dióxido de carbono y 0,97% de agua. Aparte de los elementos que se han mencionado, también hay otros presentes en el aire; sin embargo, los porcentajes de estos elementos son muy bajos. En el aire se pueden encontrar aerosoles, estos son partículas de polvo que son arrastradas de la superficie de la tierra por el viento, o emitidas durante las actividades volcánicas. Cuando tienen lugar procesos de combustión, las partículas de cenizas y suciedad también acaban en el aire (7).

La calidad del aire está determinada por su composición. La presencia o

ausencia de varias sustancias y sus concentraciones son los principales factores determinantes de la calidad del aire. Debido a esto, la calidad del aire se expresa mediante la concentración o intensidad de contaminantes, la presencia de microorganismos, o la apariencia física.

La Polución del aire significa la presencia de una o mas sustancias en el aire, que tienen efectos negativos en humanos, animales y plantas, y en la calidad del aire. Las sustancias que cambian la composición del aire negativamente y las sustancias en el aire que causan molestias son llamadas polución del aire. Los principales causantes del la polución del aire son los óxidos de azufre, los óxidos de nitrógeno, Compuestos Orgánicos Volátiles (VOCs) y el material particulado.

Las fuentes principales de polución del aire son las industrias, la agricultura, el tráfico, la generación de energía y los consumidores. Durante los procesos de combustión y otros procesos de producción y consumo, son emitidas las sustancias que pueden causar polución en el aire. Algunas de estas sustancias no dañan directamente la calidad del aire, sino que reaccionarán con otras sustancias ya presentes en el aire,

3

formando contaminantes dañinos. Cuando grandes concentraciones de estas sustancias acaban en el medio ambiente, tendrán efectos negativos en los ecosistemas, los materiales y la salud pública ( ver figura No.1). El tiempo atmosférico tiene un papel importante en la formación y desaparición de la polución del aire. Los principales factores que influyen en esto son el viento y las temperaturas. Las partículas y sustancias que acaban en el aire pueden ser transportadas por el viento, haciendo que la polución se extienda ampliamente. La lluvia puede retirar contaminantes del aire, haciendo que acaben en suelos o en el agua. La luz del sol puede ayudar a la transformación de los contaminantes del aire en sustancias diferentes (7).

La polución del aire se puede dividir en unas cuantas categorías, de acuerdo con la fuente de la que deriva:

Polución biológica del aire, tal como polen, pequeños insectos y microorganismos (bacterias, hongos, levaduras y algas, artrópodos, ver Figura No.2)

A

B

Figura No.1. Efectos negativos de la polución del aire. En A afectación de las plantas por la acción del Ozono; en B afectación de la visibilidad y las vías respiratorias por las emisiones vehiculares

Figura No.2. Tyrophagus putrescentiae, artrópodos muy comunes en el medio ambiente y generadores de problemas en personas alérgicas.

4

Polución física del aire, tal como sonidos estridentes, emisiones térmicas y radiaciones.

Polución química del aire, tal como ozono, aerosoles y amonio. La polución del aire también se puede dividir en fuentes naturales o humanas. Fuentes humanas pueden ser el tráfico, la agricultura o la industria. Fuentes naturales pueden ser tormentas de polvo, erupciones volcánicas y emisiones de plantas. La polución del aire experimenta una serie de procesos:

Emisión (liberación de contaminantes al aire) Transporte (el aire transporta los contaminantes a diferentes lugares) Cambio (los componentes reaccionan con otros componentes del aire

transformándose en diversas sustancias) Distribución (los contaminantes se distribuyen en el aire para polucionar una

mayor área) Inmisión (los contaminantes se mantienen en un cierto área) Deposición (los contaminantes se depositan en un cierto área, en el suelo o en

objetos) Los principales contaminantes del aire se clasifican en: Primarios son los que

permanecen en la atmósfera tal y como fueron emitidos por la fuente. Para fines de evaluación de la calidad del aire se consideran: óxidos de azufre, monóxido de carbono, óxido de nitrógeno, hidrocarburos y partículas. Secundarios son los que han estado sujetos a cambios químicos, o bien, son el producto de la reacción de dos o más contaminantes primarios en la atmósfera. Entre ellos destacan oxidantes fotoquímicos y algunos radicales de corta existencia como el ozono (O3) (1, 18). Los principales efectos ambientales de la polución del aire son:

Deposición ácida: La deposición ácida no se caracteriza únicamente por la lluvia ácida; también puede ser nieve y niebla o gas y polvo. La deposición ácida ocurre principalmente durante la combustión de combustibles fósiles. Cuando emisiones de dióxido de azufre y óxidos de nitrógeno se ponen en contacto con agua, se transforman en ácido sulfúrico y ácido nítrico. Eutrofización: La eutrofización está causada por un incremento de nutrientes vegetales en el agua. El aumento en la disponibilidad de nutrientes hace que ciertas plantas acuáticas, tales como algas y lentejas de agua, crezcan tanto que bloqueen el aporte de luz solar al agua. Las plantas utilizan además todo el aporte de oxígeno disponible, que no será renovado, porque las plantas heterotróficas y las bacterias necesitan luz para realizar la fotosíntesis. Debido a la eutrofización el ecosistema se verá alterado. Los contaminantes del nitrógeno, tales como óxidos de nitrógeno y amoniaco, contribuyen a este problema.

“Smog” : En algunas grandes ciudades, debido al alto nivel de contaminación que estas sufren nos encontramos con un fenómeno denominado "smog". Esta denominación proviene del inglés al unir las palabras smoke: humo y fog: niebla. Este término se usa para denominar la contaminación atmosférica que sufren algunas ciudades debido al resultado de combinar ciertas condiciones atmosféricas y unos contaminantes atmosféricos concretos. Esta niebla densa y oscurecida "smog", es una mezcla de niebla, humo y vapores que provienen de productos químicos. Es un tipo de polución atmosférica con concentraciones de óxido de sulfuro y de nitrógeno, hidrocarburos y millones de partículas de plomo, manganeso, cobre,

5

níquel, cinc y carbón. Todos estos gases provienen de las industrias, de los automóviles e incluso de los hogares como resultado de procesos de combustión (18).

En la actualidad se identifican dos tipos de “smog”: el fotoquímico y el sulfuroso o reductor; la Tabla No.1 muestra los compuestos que generan el “smog” y sus fuentes:

Tabla No.1. Tabla de Compuestos originarios del “Smog” TIPO DE CONTAMINANTE FUENTE DE CONTAMINANTE Monóxido de Carbono (CO) Gases de escape de vehículos de motor. Algunos

procesos industriales Dióxido de Azufre (SO2) Instalaciones generadoras de calor y electricidad

que utilizan petróleo o carbón con contenido sulfuroso; plantas de ácido sulfúrico

Partículas en suspensión Gases de escape de vehículos de motor; procesos industriales; incineración de residuos, generación de calor y electricidad, reacción de gases contaminantes en la atmósfera.

Plomo (Pb) Gases de escape de vehículos de motor, fundiciones de plomo, fábricas de baterías.

Oxidos de Nitrógeno (NO) (NO2) Gases de escape de vehículos de motor, generación de calor y electricidad, explosivos, fábricas de fertilizantes

Oxidantes fotoquímicos (fundamentalmente ozono O3)

Se forman en la atmósfera como reacción a los ácidos de nitrógeno, hidrocarburos y luz solar

Hidrocarburos (incluye etano, etileno, propano, butanos, pentanos, acetileno)

Gases de escape de vehículos de motor, evaporación de disolventes; procesos industriales; eliminación de residuos sólidos, combustión de combustibles.

Dióxido de carbono (CO2) Todas las fuentes de combustión

El origen del “smog” fotoquímico está en la combustión de los motores, una mezcla compleja que se forma a partir de la interacción de la luz solar con dos de los principales componentes de los gases de escape, el NOx y los hidrocarburos dando ozono como principal oxidante. El “smog” sulfuroso es el que contiene concentraciones elevadas de óxidos de azufre y de material particulado. El “smog” no es un contaminante atmosférico, sino que es una consecuencia de la contaminación atmosférica. En la siguiente tabla indicamos los contaminantes que producen este fenómeno en las grandes ciudades. El “smog” es especialmente importante en las ciudades que están en lugares con climas secos, cálidos y soleados, y en aquellos lugares en los que existen muchos vehículos. En la actualidad en los países desarrollados los combustibles que originan este tipo de polución, se queman en instalaciones con sistemas de depuración o dispersión mejores, con lo que es raro encontrarse con este efecto de la contaminación (7, 17,18, 28)

6

Los efectos del “smog” afectan directamente a la salud de las personas, plantas y animales, además de los efectos nocivos que causan sobre la naturaleza. Los contaminantes atmosféricos son diversos y cada uno de ellos afecta de distinta manera al organismo. Irritación ocular y de la garganta, tos, fatiga, anemia y en general una sobrecarga de las vías respiratorias, son algunos de los efectos de esta contaminación. Si además la víctima sufre asma, alergia u otros problemas pulmonares, el “smog” puede llegar a matar como ya ha quedado demostrado con la muerte de miles de personas en distintas ciudades (18).

Pérdida del ozono: El ozono es creado por todas partes en la atmósfera a través de reacciones químicas bajo la influencia de luz UV. El ozono es roto otra vez bajo la influencia de luz visible y de luz UV-A. Cuando el ozono se descompone, se libera una molécula pobre en oxígeno, que contribuye a la descomposición del ozono. Hay una serie de compuestos que catalizan la descomposición del ozono. Algunos ejemplos son el ión hidroxilo (OH-), los óxidos de nitrógeno, Cloro(Cl) y Bromo (Br). El cloro contribuye principalmente a la descomposición del ozono cuando forma parte de los CFCs (Cloro-Fluoro-Carbonos). Estos compuestos no se pierden durante la reacción química, produciendo la descomposición del ozono múltiples veces. La descomposición y producción de ozono es un proceso natural. Sin embargo, las actividades humanas han provocado que grandes concentraciones de productos químicos entraran a la atmósfera, alterando el equilibrio natural (18). EL ozono es muy importante para toda la vida en La Tierra, porque absorbe la dañina radiación UV-B del sol. Las mayores concentraciones de ozono están localizadas en la capa atmosférica entre veinte y cuarenta kilómetros sobre La Tierra. Cuando la concentración de ozono en esta capa disminuye, la radiación UV-B puede alcanzar La Tierra. Esta radiación daña el ADN y provoca cáncer de piel. Esta radiación también puede dañar el sistema inmunitario de los humanos, haciéndonos más susceptibles a infecciones. La radiación UV-B también provoca cataratas y miopía. La radiación puede disminuir el crecimiento y la actividad fotosintética en una serie de plantas así como afectar a la vida acuática hasta los veinte metros por debajo de la superficie del agua. Es perjudicial para especies de plancton, larvas de peces, gambas, cangrejos y algas. El fitoplancton es la base de la cadena trófica acuática. Cuando la radiación hace disminuir la cantidad de fitoplancton esto afectará a todo el ecosistema .

Efecto invernadero : Existen varios contaminantes del aire que son considerados responsables del efecto invernadero existente. El efecto invernadero es un fenómeno que ocurre naturalmente, el cual ha perdido su equilibrio debido a la emisión de gases durante las actividades humanas del último siglo. El sol irradia calor hacia La Tierra. La Tierra absorbe este calor y lo irradia parcialmente de vuelta a la atmósfera en forma de radiación infrarroja. En la atmósfera sobre La Tierra, se pueden encontrar muchos elementos y sustancias diferentes (vapor de agua, dióxido de carbono, metano, óxido nitroso, partículas de polvo, etc.), que absorben el calor emitido por La Tierrra. Debido a esto, el calor solar no abandonará la atmósfera. Los gases que retienen el calor solar en la atmósfera son llamados gases invernadero. Los gases invernadero solo ocupan una pequeña parte de la atmósfera, pero aún así son de gran importancia. Si estos gases no estuvieran presentes, la

7

temperatura en La Tierra sería de -18 oC o menor, y no estaría alredor de los 15oC, como actualmente. Los científicos han descubierto que el efecto invernadero tiene una serie de consecuencias:

Una elevación de las temperaturas hará que se funda el hielo de los polos. También provocará la expansión del agua en los océanos. Esto causa una elevación de la superficie del mar. Las consecuencias de este efecto son inundaciones en zonas costeras, pantanos y humedales y deltas de ríos.

Las corrientes del golfo frías y calientes se alterarán, lo que influirá en el clima.

Las tormentas tropicales y los ciclones se volverán más intensos. Las áreas agrícolas experimentarán serias inundaciones, especialmente en las

áreas mas bajas. Esto perjudicará a los cultivos. Muchas áreas se volverán no aptas para la agricultura, como resultado de una suspensión en las zonas climáticas.

Un aumento en la temperatura hará que el tiempo atmosférico se vuelva más extremo.

Los veranos serán más calurosos y más secos, haciendo que las cosechas disminuyan. La humedad del suelo disminuirá, lo que tiene un efecto negativo en el crecimiento de las plantas.

Los ecosistemas se verán alterados o incluso desaparecerán totalmente, porque las plantas y los animales no se pueden adaptar a los cambios climáticos. La biodiversidad disminuirá, porque muchas especies de animales y plantas se extinguirán.

El agua potable será incluso más escasa de lo que ya es, como resultado de la evaporación de las reservas debido a la elevación de la temperatura. El agua del suelo ya no estará disponible para poder ser bebida, porque el nivel freático caerá, haciendo que el agua salada penetre en las reservas de agua subterránea.

El efecto invernadero es, como muchos problemas medioambientales, un asunto global. A pesar de esto no todo el mundo ha aceptado el efecto invernadero como un problema medioambiental. Mucha gente todavía piensa que la teoría puede ser cierta, pero que las consecuencias están siendo enormemente exageradas. Cuando ocurra el efecto invernadero, tendrá muchas consecuencias políticas y sociales para los habitantes de varios países en todo el mundo. La gente empezará a emigrar a los países menos abarrotados y donde haya menos hambre y pobreza, tal y como lo hacen ahora. El cambio climático nos forzará a cambiar nuestra actitud frente al uso del agua. A manera de resumen la tabla No.2 muestra qué contaminantes del aire intervienen en varios problemas ambientales (18,28).

Tabla No.2. Problemas ambientales y principales contaminantes Que los generan.

Problemas atmosféricos SO2 NOx NH3 COV CO CH4 Smog fotoquímico + + + + Smog de invierno + Acidificación + + + + Eutrofización + + Cambio climático +

8

El Area Metropolitana de San Salvador (AMSS) experimenta severos conflictos ambientales: contaminación del agua por desechos sólidos y vertidos industriales no tratados; contaminación del aire asociada a un deficiente sistema de transporte urbano público y privado; así como una reducción de la disponibilidad de agua que puede asociarse al patrón desordenado de urbanización vigente y que nos está llevando a una situación de sequía urbana. La acentuación de esos procesos de degradación influyen muy negativamente en las condiciones de vida de la población, especialmente de los sectores más pobres; en la productividad urbana de la AMSS, lo que reduce la competitividad de la economía nacional; y en la gobernabilidad de la región, debido a los crecientes conflictos sociales y políticos que está generando. (PRISMA, 1997)

El acelerado crecimiento de los centros urbanos en El Salvador en las últimas dos décadas ha provocado entre otros, un incremento de: la actividad industrial y comercial, la ejecución de obras de infraestructura y vivienda, la demanda de transporte de personas y bienes, el consumo de energía, y principalmente un incremento del consumo de combustibles para uso industrial, vehicular y doméstico. desarrollan las actividades antes mencionadas, con el objetivo de reducir la cantidad de sustancias (17).

En cuanto a las fuentes emisoras, el tráfico vehicular aunque no se tienen estudios específicos sobre sus emisiones anuales, se ha estimado basados en datos de consumo de combustible, que son responsables de cerca de un 70% del total de las emisiones contaminantes. El parque vehicular está compuesto en un 75% por autos con más de 10 años de uso y en general se encuentran en mal estado, es decir, con deficientes sistemas de control de emisiones de gases de escape, llegando a estimarse que más de la mitad de toda la flota no cumple con las regulaciones existentes sobre emisiones de contaminantes atmosféricos. Por otra parte, no se cuenta con mucha información sobre la distribución de la flota en el territorio nacional y sobre los patrones de circulación en las principales ciudades, lo que hace difícil conocer con certeza como se distribuyen geográficamente las emisiones y como se ve afectada la calidad del aire en las diferentes zonas de dichas ciudades (17).

Estudios adicionales indican que la ubicación de las industrias en zonas residenciales, principalmente en San Salvador agudiza el conflicto de contaminación ambiental sobre todo deteriorando la calidad del aire en zonas altamente pobladas. Se estima que el aporte de las fuentes fijas a la totalidad de contaminantes del aire está aproximadamente entre el 15% y 20% del total de emisiones. Las emisiones naturales y emisiones fugitivas contribuyen probablemente con más del 5% de las emisiones contaminantes totales.

El Problema de la calidad del aire en el Area Metropolitana de San Salvador (AMSS)

9

Los contaminantes

Desde 1996 el Laboratorio de Calidad Integral de FUSADES viene realizado el monitoreo de la calidad del aire del Gran Salvador, el cual se ha desarrollado gracias a un convenio suscrito desde entonces con la Cooperación Suiza para el Desarrollo Tecnológico SWISSCONTACT, quienes han financiado el proyecto.

De los resultados del monitoreo del aire se extrae como principal conclusión que los contaminantes más problemáticos son el Dióxido de Nitrógeno, las partículas PM10, y las Partículas Totales Suspendidas (la Figura 3, ilustra los principales contaminantes monitoreados durante los años 1996 a 1999). A lo largo de estos años, la concentración promedio anual de estas sustancias en el aire ha alcanzado o sobrepasado los valores guía dictados por la Organización Mundial para la Salud (OMS) y la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos (USEPA) . En cuanto a los otros contaminantes monitoreados, en el caso del Ozono, se ha observado que las concentraciones promedio anuales en el área metropolitana de San Salvador no sobrepasan el valor guía de la OMS. En el caso del Plomo, después de su eliminación como aditivo en la gasolina, no ha vuelto a ser monitoreado por no considerarse en conflicto ambiental, sin embargo no hay que descartar su presencia en la atmósfera ya que existen otras actividades que favorecen su presencia tales como fábricas y talleres de reparación de baterías; de igual manera como no existe un riguroso control sobre la calidad de los combustibles en nuestro medio no existe garantía al 100% de que las gasolina que se consumen en el AMPSS no contengan plomo como aditivo.

En relación a los efectos de estos contaminantes, el Ministerio de Salud Pública y Asistencia Social ha reportado en los últimos años incrementos importantes en los casos de infecciones respiratorias, sin embargo no existen estudios específicos que evalúen

0.0001

0.001

0.01

0.1

1

10

100

1000

1996 1997 1998 1999

NO2OzonoXilenoPbBencenoToluenoPM10PTSCO

Gráfico No.1. Monitoreo de los principales contaminantes hecho por Swisscontac –FUSADES, durante los años 1996 a 1999. Para los recientes monitoreos la situación de la distribución de los contaminantes es similar.

10

esta información directamente en correlación a la calidad del aire en el AMPSS. Tampoco se han realizado estudios concretos para cuantificar los efectos económicos que implican para el país la contaminación del aire existente, tanto por sus repercusiones en los gastos de salud pública, como en los daños por deterioro de la infraestructura y los ecosistemas. Excepto un primer análisis hecho por FUSADES en 1997, denominado El Libro Verde "El Desafío Salvadoreño: de la Paz al Desarrollo Sostenible". Este análisis establece que la degradación ambiental impone costos a la economía y a la sociedad que podrían ser sustanciales, pero con frecuencia no se cuantifican y son ignorados por quienes toman las decisiones en el país. Aunque no todos estarían de acuerdo con la idea de ponerle un precio al medio ambiente, la renuencia a tratar al medio ambiente al menos como un activo económico da como resultado que éste reciba peor trato que el resto de activos económicos. Un estimado preliminar, parcial y conservador de los costos de la degradación ambiental para la economía y la sociedad salvadoreña está en el rango de US$ 300-400 millones anuales- de 3 a 4% del producto interno bruto del país. Esta estimación incluye solamente las pérdidas en concepto de salud debidas a la contaminación del agua y del aire y en la disminución en la productividad por la erosión del suelo y la sedimentación de los embalses y otros cuerpos de agua. No incluye daños materiales por la contaminación del aire, ni las pérdidas en las zonas pesqueras por la contaminación del agua y la sobreexplotación de la pesca, los daños a la infraestructura por la contaminación del agua y la sedimentación, pérdida de la madera, otros productos forestales y biodiversidad por la deforestación, ni la pérdida del turismo y los beneficios recreativos potenciales (25). Aunque en nuestro medio no se hayan hecho estudios sistematizados sobre los efectos que puedan generar en la salud los principales contaminantes del AMPSS (PTS; PM10 y NOx), en otros países se ha avanzado bastante en la caracterización de éstos y sus posibles consecuencias para la salud. Con lo cuál se han establecido sistemas de monitoreo más estrictos (E.U.; Canadá, México y Chile), paralelamente a estudios epidemiológicos, el seguimiento del material particulado atmosférico en suspensión en las redes de vigilancia de calidad del aire se debe a sus adversos efectos sobre la salud en los seres humanos, a su capacidad de reducción de la visibilidad y a su influencia sobre el clima (7, 31).

Inicialmente, con la denominación de partículas totales en suspensión (PTS) se reconoció a una amplia categoría de material particulado como contaminante criterio. Las PTS son las partículas sólidas o líquidas del aire, se incluyen contaminantes primarios como el polvo y hollín y contaminantes secundarios como partículas líquidas

Figura No.4. Emisión de Material Particulado (imagen satélite facilitada por SeaWIFS Project, NASA GSF y ORBIMAGE)

11

producidas por la condensación de vapores (Figura No.4). Desde la segunda mitad de la década de 1980, varios países incluyeron en sus normas sobre material partículado a las partículas con menos de 10 micrómetros de diámetro aerodinámico (PM10). En la segunda mitad de la década de 1990, las normas sobre material particulado especificaron considerar no solo al PM10 sino también al material particulado con menos de 2,5 micrómetros de diámetro aerodinámico (PM2,5). El motivo de este cambio, es que las partículas más pequeñas son más peligrosas para el hombre porque tienen mayor probabilidad de ingresar a la parte inferior de los pulmones (2) .

En la naturaleza, el material particulado se forma por muchos procesos, tales como el viento, polinización de plantas e incendios forestales. Las principales fuentes antropogénicas de pequeñas partículas incluyen la quema de combustibles sólidos como la madera y el carbón, las actividades agrícolas como la fertilización y almacenamiento de granos , la industria de la construcción y principalmente las emisiones vehiculares.

Figura 5. 1,2, Microfotografías en microscopía electrónica de barrido de un depósito de material particulado sobre el follaje de plantas urbanas. En el centro una espora fungal con espiculas (uredospora), a la izquierda una partícula de forma irregular “hollow” particule, los agujeros en ella corresponden a la expanión de gases durante la combustión lo que indica su origen antropogénico. En 2 características de las denominadas particulas “dust”.

1 2

Figura 6. Microfotografía electrónica de barrido de las características de diferentes tipos de material particulado en A, cristales de NaCL, esferas metálicas y material fibroso, en B esferas de óxidos metálicos de diferentes diámetros.

12

A su vez, los PM 2.5 y los PM 10 pueden ser clasificados de acuerdo a su

composición química de la siguiente manera: (1) Oxidos metálicos: por lo general son material geológico suspendidos y compuestos principalmente de óxidos de aluminio, sílice, calcio, titanio, hierro. (2) Sulfatos y nitratos: el sulfuro está presente como sulfato de amonio, bisulfato de amonio y ácido sulfúrico. Estos compuestos son solubles en agua y son característicos del material particulado PM2.5. El nitrógeno se encuentra como nitrato de amonio y es el compuesto de nitrógeno más abundante. (3) Cloruro de Sodio: está presente en las zonas costeras y en la áreas urbanas donde se utiliza esta sal, se localiza en la fracción gruesa del material particulado y es clasificado como material geológico. (4) Nitrato de Sodio: En medios ambientes costeros el sodio y el nitrato enriquecen la fracción gruesa del material particulado PM 10. (5) Carbón orgánico particulado: consiste una fracción que comprende cientos de compuestos que contiene más de 20 átomos de carbón. Constituyen la fracción orgánica más abundante y son formados por la combustión de hidrocarburos. (6) Hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAHs): PAHs son ubicuos en el medio ambiente como producto de pirolisis de productos ó de materia orgánica, procesamiento de alimentos, el fumar, los asados de alimentos, las emisiones de vehículos diesel y a gasolina. Sin embargo los aerosoles generados por las emisiones vehiculares además de PAHs contienen otros compuestos orgánicos que vienen siendo estudiados por sus propiedades mutagénicas y carcinogénicas; estos incluyen: compuestos orgánicos volátiles, acetaldehído, formaldehído, nitro-PAHs, PAHs oxigenados, y PAH dionas- dioxinas (4, 6, 15, 16, 20, 31).

En el AMPSS el material particulado es uno de los principales contaminantes, las figuras 7 y 8 muestran macroscópicamente cómo quedan los filtros empleados para llevar a cabo su medición, y que gran parte de este material respiramos día a día quiénes transitamos ó vivimos en el gran San Salvador:

Figura 7. Muestreo realizado en el área de Soyapango (izquierda) y del Hospital de Maternidad (derecha). Soyapango presenta mayor grado de contaminación Monitoreo año 2002. (fuente: FUSADES)

Figura 8. El filtro negro muestra el grado de contaminación registrado en la zona de Santa Helena, en un periodo de 24 horas. (fuente: FUSADES monitoreo año 2000)

13

A continuación los gráficos nos muestran el comportamiento anual de estos contaminantes en el AMPSS monitoreados por Swisscontac y FUSADES, durante los años 96 al 99 (la situación poco cambia en los últimos monitoreos), se puede apreciar el valor promedio aceptado por la EPA (EPA-APA American Pollution Agency); línea roja, lo primero que se constata al comparar los niveles de partículas menores de 10 micras en la zona centro, y zona residencial de San Salvador es que indistintamente de la época del año los valores superan la media, teniendo picos máximos en los meses de abril, junio y agosto. Comportamientos similares se observan en los años siguientes (97, 98 y 99)

Con respecto a partículas totales en suspensión los estudios de monitoreo en el AMPSS han mostrado lo siguiente (se presentan datos de los años 97 y 98 ).

Partículas < 10 m en San Salvador 1996

0

20

40

60

80

100

120

140

EN

E

FEB

MA

R

AB

R

MA

Y

JUN

JUL

AG

O

SE

P

OC

T

NO

V

DIC

PM

10 [m

g/m

3]

Prom CENTRO

Prom RESIDAL

Valor guía APA

Partículas < 10 m en San Salvador 1998

0102030405060708090

100

EN

E

FEB

MA

R

AB

R

MA

Y

JUN

JUL

AG

O

SE

P

OC

T

NO

V

DIC

PM10

[mg/

m3]

Prom CENTRO

Prom RESIDAL

Valor guía APA

Partículas < 10 m en San Salvador 1997

0

20

40

60

80

100

120

ENE

FEB

MAR

ABR

MAY JU

N

JUL

AGO

SEP

OC

T

NO

V

DIC

PM10

[mg/

m3]

Prom CENTRO

Prom RESIDAL

Valor guía APA

Partículas < 10 m en San Salvador 1999

0

2040

60

80

100120

140

EN

E

FEB

MA

R

AB

R

MA

Y

JUN

JUL

AG

O

SE

P

OC

T

NO

V

DIC

PM

10 [m

g/m

3]

Prom CENTRO

Prom RESIDAL

Valor guía EPA

Partículas Totales Susp. en San Salvador 1998

0

100

200

300

400

500

600

ENE

FEB

MAR

ABR

MAY JU

N

JUL

AGO

SEP

OC

T

NO

V

DIC

PTS

[ g/

m3]

Prom CENTRO

Prom RESIDAL

Valor guía APA

14

Aquí sólo se muestran dos años para ejemplificar la magnitud del problema, sin embargo cabe anotar que el comportamiento del monitoreo de partículas totales no cambia mucho en análisis recientes; nuevamente se evidencia la superación de los valores promedio tanto en la zona centro como en la residencial, sin embargo se aprecia un comportamiento bimodal observándose mayor cantidad de partículas en los primeros meses del año.

Llegamos a un punto en el cuál nos preguntamos ¿Qué implica todo esto? Influirá en la calidad de vida de quiénes habitan y/o trabajan en el AMPSS? Tendrá implicaciones para el desarrollo de la AMPSS?

Iniciemos por conocer los efectos de los contaminantes atmosféricos sobre la salud humana, estos se pueden clasificar en general, en :

a) Efectos agudos: Producidos por la exposición de elevadas concentraciones de contaminantes por períodos cortos. Estos incluyen irritación de las mucosas, conjuntivitis, faringitis, laringitis y bronquitis. Además de aumento de infecciones de las vías respiratorias y neumonías, incremento de la frecuencia e intensidad de las crisis asmáticas, y aumento de los síntomas en enfermos de bronquitis crónica, enfisema pulmonar y cardiopatías coronarias. También se pueden presentar debilitamiento de los mecanismos de defensa del aparato respiratorio (7). Son ampliamente conocidos los episodios de IRAS (infecciones respiratorias agudas) en las zonas de mayor contaminación del AMPSS (Soyapango, Ciudad Delgado y Mexicanos) .

Partículas Totales Susp. en San Salvador 1997

0100200300400500600700800

EN

E

FEB

MA

R

AB

R

MA

Y

JUN

JUL

AG

O

SE

P

OC

T

NO

V

DIC

PTS

[g/

m3]

Prom CENTRO

Prom RESIDAL

Valor guía APA

15

b) Efectos crónicos: Debido a la acción de concentraciones variables de contaminantes por largos períodos. Se caracterizan por aumento de la incidencia y gravedad de: asma bronquial, bronquitis crónica obstructiva y enfisema pulmonar. La gráfica ilustra el análisis que realizó la autora en el período 1996 a 1999, de las estadísticas de las principales lesiones crónicas del aparato respiratorio en el AMPSS llevadas por el Ministerio de Salud Pública y Asistencia Social, se aprecia la predominancia de sinusitis crónica y rinitis crónica; de igual manera en dicho estudio (datos no publicados) también se puso en evidencia que los problemas respiratorios son más acentuados en la zona urbana con respecto a la rural, y que los grupos de mayor riesgo son los menores de edad, mujeres en embarazo y las personas de la tercera edad.

c) Efectos diferidos: Que se presentan por la exposición prolongada y cuyos efectos pueden expresarse después de un período de muchos años de exposición independientemente si la exposición continúa o ha cesado. Entre estos efectos se incluye las modificaciones hereditarias del material genético (mutagénesis) y el cáncer. d) Efectos psíquicos: Se caracterizan por irritabilidad, fatiga corporal y mental, desordenes sensoriales. Los efectos de los contaminantes ambientales se pueden presentar en diversos órganos y tejidos, como por ejemplo, pulmón, riñón, hígado, ojos, sistema nervioso, sistema vascular, sistema reproductivo, sangre, etc. Como se ha señalado diversos contaminantes pueden tener el mismo tipo de efectos y en otros casos estos pueden ser específicos. Por ejemplo, a nivel del sistema respiratorio, el CO disminuye el transporte de oxígeno de los pulmones a los tejidos (efecto específico). En cambio el ozono, el NO2 y el SO2 producen broncoconstricción, irritación de las mucosas del tracto respiratorio inferior, pérdida de cilios bronquiales.

Efectos adversos para la salud humana del material particulado

Las partículas generadas por las actividades del hombre provienen principalmente de procesos de combustión ya sean estos de tipo industrial o de tráfico vehicular, en este último caso las más importantes son las emitidas por motores diesel y por vehículos que utilizan gasolina con plomo. Por el contrario, los vehículos que

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

1996 1997 1998 1999

SINUSITIS CRONICA

RINITIS CRONICA

POLIPO NASAL

RINITIS ALERGICA

16

menos emiten partículas son aquellos que poseen convertidor catalítico. En estudios recientes de inventarios realizados en Londres se ha estimado que el 86 % en peso del material particulado, es emitido por vehículos. Las partículas penetran al organismo principalmente por la vía respiratoria y su grado de respirabilidad depende de su tamaño. La partículas mas pequeñas, < 10 micras (PM10) penetran profundamente el aparato respiratorio pudiendo alcanzar hasta los alvéolos donde se depositan o pasan al torrente sanguíneo sirviendo como vehículo de transporte hacia otros tejidos de gases y otros compuestos orgánicos adsorbidos en su superficie (3,5).

Estudios realizados en individuos voluntarios, respirando una atmósfera con partículas ultrafinas de carbón marcadas radiactivamente , han demostrado que las partículas son capaces de migrar rápidamente al torrente sanguíneo, un efecto extrapulmonar de la contaminación del aire, es decir las partículas no son retenidas de manera exclusiva por los pulmones pueden traslocarse a otros sitios del organismo a través de los vasos, y pueden vencer las diferentes barreras celulares y moleculares que el aparato respiratorio tiene para limpiar el aire. La figura 8 ilustra lo encontrado por los investigadores. Esto comprueba por que dentro de las consecuencias para la salud del material particulado están el aumento de la morbilidad y mortalidad por problemas cardíacos, y respiratorios, cambios hormonales y alteraciones fetales en zonas urbanas muy contaminadas, siendo en este momento tema de investigación los mecanismos por los cuáles estas partículas (PM10 y PM2.5), llegan a ser tan deletéreas para el organismo (13).

Con respecto a la capacidad difusora de las partículas, la autora tuvo la oportunidad de evaluar biopsias de pulmón de personas adultos jóvenes, fallecidas en el AMPSS, de causas diferentes a malestares cardíacos y respiratorios, y pudo evidenciar el mismo fenómeno (datos no publicados). La figura No.9 a,b,c y d. Muestra los principales hallazgos encontrados, en a mayoría de casos un moderado a fuerte infiltrado inflamatorio principalmente compuesto por PFN (polimorfonucleares), y la

Tiempo (min)

Hígado

Vejiga

40

0

5 45

Porcentaje de radioactividad total en pulmón

Figura 8. Curva del tiempo de actividad en hígado y vejiga expresado como porcentaje de radioactividad inicial en pulmón. A la izquierda imagen del cuerpo de un voluntario en una cámara de detección de radiaciones gama a los 60 minutos de haber aspirado las partículas radiactivas. La radiactividad en los órganos está expresada como cuentas por minuto (CPM) por pixel dentro de cada región de interés. Obsérvese la distribución de la radiactividad.

17

característica más sobresaliente la acumulación de material particulado alrededor de los vasos difundiendo a través de la pared del mismo y acumulación en grupos celulares (macrófagos alveolares).

Las partículas disminuyen la capacidad de defensa de los macrófagos alveolares, además sobresaturan la capacidad de limpieza mucociliar, con lo cual generan procesos irritativos tales como : tos crónica, ronquera, síntomas respiratorios nocturnos, neumopatías, bronquitis, asma bronquial y cáncer pulmonar. Los mecanismos por los cuáles se generan estas agresiones están en estudio , pero se ha avanzado bastante, se ha visto como la afección puede generarse por la composición química de la partícula en sí, pero también por reacción de estas partículas con el sistema de defensa intracelular a nivel de las células de Clara en el epitelio ciliar respiratorio (porción distal),

A

Figura 9 A. Nótese un vaso en el tejido pulmonar con gran acumulación de material particulado (flechas) y como éste difunde a través de la pared. HE 100x.

Figura 9 B. Macrófagos alveolares cargados de material particulado (flechas rojas), coloración de Feulgen 450x.

C

B

D

Figura 9 C y D. Respuesta inflamatoria en tejido pulmonar en adultos jóvenes, sin aparente sintomatología por enfermedad respiratoria, nótese que la célula predominante es PMN. H.E. 100x

18

específicamente el complejo enzimático P-450; lo que genera la bioactivación de estos compuestos generando daño a nivel celular y molecular específicamente en DNA, ya sea induciendo mutaciones puntuales, delecciones ó rompimientos que al irse acumulando pueden coadyuvar la transformación de las células epiteliales respiratorias. Esto se viene evaluando gracias al uso de la técnica “Single cell gel electrophoresis”, que permite evaluar daño en DNA tanto en individuos como en grupos de individuos expuestos a atmósferas contaminantes, también éste ensayo es conocido como ensayo cometa por la forma que adquiere el DNA de la célula sometida a un campo eléctrico y que ha sufrido daño; ver figura 10 (12).

Recientes investigaciones realizadas en poblaciones humanas de EE.UU y Europa sugieren que la inhalación de partículas finas a concentraciones menores a la concentración estándar, induce un riesgo elevado de muerte prematura, incremento en las admisiones hospitalarias y una serie de otros efectos adversos para la salud. Se ha demostrado que después de eliminar diversos factores confundentes, la razón de tasa de mortalidad entre las ciudades más contaminadas y menos contaminadas en EE.UU fue de 1.26. Estos mismos autores han informado que la contaminación en ciudades que tenían niveles de partículas totales de 34.1 a 81.9 .mg/m3, partículas PM10 de 18.2 a 46.5 .mg/m3 y partículas finas PM2.5 de 11 a 29.6 .mg/m3, estaba asociada con muerte por cáncer pulmonar y enfermedades cardiopulmonares. La mortalidad estaba mejor correlacionada con la concentración de partículas finas y con la concentración de sulfatos (19).

La asociación entre exposición aguda a partículas e incremento en la mortalidad y morbilidad ha sido observada en : Climas fríos y calurosos ; en áreas dominadas por contaminación atmosférica vehicular e industrial , en áreas donde la contaminación del aire es asociada con capa de inversión térmica en el invierno y por contaminación fotoquímica en el verano; en áreas con mezcla de contaminantes ; en áreas donde la contaminación es debido únicamente a partículas . Estos resultados plantean las siguientes preguntas que están siendo ampliamente discutidas por comités de científicos en paises desarrollados: ¿Cuál es la concentración de material particulado que no tiene efecto en la salud humana?. ¿Existe una dosis umbral de material particulado para la población?. La conclusión que se ha alcanzado es que en la actualidad no existe la respuesta a estas interrogantes y que se requiere de nuevos métodos de investigación para estudiar los efectos que se presentan en la salud humana a bajas concentraciones del material particulado. Diversos estudios han investigado la asociación entre contaminación atmosférica y exceso de mortalidad. Un análisis de ocho estudios en diferentes ciudades de Estados Unidos ha calculado que un aumento de PM10 de 10 .mg/m3 (como promedio de 24 horas) se asocia con un incremento en la mortalidad

Figura 10. Single Cell Electrophoresis para monitoreo ambiental de acción de contaminantes. Células normales izquierda y células afectadas a la derecha observese el daño en el DNA por el efecto cometa : halo de fragmentos de DNA (rompimientos moleculares)

19

diaria de 1 %. Estimado lector, aunque aquí he hecho énfasis en el material particulado, quiero advertirle que los demás contaminantes no son inocuos, de alguna manera coadyuvan a los principales en la generación de conflictos ambientales tanto para la población como para el desarrollo sostenible del AMPSS. Además, aquí no he contemplado aun otro conflicto ambiental no menos importante que será objeto de otro articulo y es la contaminación de interiores.

Llegado a este punto nos podríamos nuevamente preguntar Qué hacer? . Bueno tendríamos que anotar que deberíamos empezar a tomar en serio una gestión de la calidad del aire para el AMPSS. En éste aspecto los países más adelantados en la región son México y Chile. Recientemente la CEPAL ha retomado el tema de la Gestión Ambiental en América Latina y se ha iniciado precisamente con la Gestión de la Calidad del Aire, al respecto la CEPAL parte de que la contaminación del aire es una amenaza aguda, acumulativa y crónica para la salud humana y el ambiente. Las personas están expuestas a contaminantes del aire en exteriores e interiores. Esta exposición puede detonar o agravar afecciones respiratorias, cardíacas y otras. Puede ser dañina para personas con enfermedades pulmonares o cardíacas crónicas, embarazadas, ancianos y niños, sobre todo en la población de menores recursos que trabaja en las calles y vive en condiciones precarias. Los problemas de salud causados por la contaminación pueden verse influidos por factores tales como: magnitud, alcance y duración de la exposición, edad, susceptibilidad de cada persona, entre otros (7).

A fin de minimizar el riesgo que representa la contaminación del aire para la salud humana, los países de la Región de América Latina y el Caribe intentan establecer estructuras institucionales y técnicas para mejorar las acciones de vigilancia, control y prevención. Latina y el Caribe están expuestas a niveles de contaminantes del aire en exteriores que exceden los valores guía recomendados por la OMS. La OMS estima que aproximadamente 400 mil personas mueren al año en la Región por exposición a material particulado, de las cuales 300 mil se deben a la exposición en interiores debido a la quema de biomasa o de otras fuentes. La contaminación del aire en exteriores en la Región no es solo un problema en la Ciudad de México, São Paulo y Santiago, ciudades de la Región conocidas por su mala calidad del aire. Por ejemplo, en 1998, Guadalajara, Toluca, Mexicali, Monterrey y Tijuana en México rebasaron la norma de ozono y las ciudades de Quito, Tegucigalpa, Guatemala y La Habana rebasaron la norma para las concentraciones anuales de material particulado menor de 10 micrómetros (MP10) establecida por la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA). Los esfuerzos para controlar la contaminación del aire en la Región no han sido uniformes. Los resultados de la encuesta realizada por CEPIS en 1999 y la información publicada en los países indican que: • En 11 países se han establecido normas nacionales sobre calidad del aire en exteriores, en 12 se han establecido límites máximos permisibles para emisiones de fuentes móviles y en 13 se han establecido límites máximos permisibles para emisiones de fuentes fijas, pero generalmente no existen procesos de revisión. • En 13 países hay ciudades que han implementado actividades de muestreo de la calidad del aire pero solo en cuatro países hay ciudades que han llevado a cabo actividades relacionadas con el aseguramiento y control de la calidad. • En 14 países se han elaborado inventarios de emisiones, pero generalmente estos son incompletos y no se actualizan regularmente. • En seis países se han llevado a cabo estudios con modelos predictivos de la calidad del aire, pero generalmente éstos son rudimentarios y de aplicación limitada.

20

• En 13 países se ha establecido al menos una medida para el control de la contaminación, pero solo en cinco se ha evaluado el impacto de las mismas. • El impacto de la contaminación del aire sobre la salud es un tema de alta o mediana prioridad, pero el nivel de conocimiento es limitado o mínimo. • La información, capacitación y sensibilización pública en el tema calidad del aire y salud son áreas de baja prioridad. El mayor desarrollo de la gestión de la calidad del aire en la Región ocurre en Ciudad de México, Santiago y São Paulo. Estas ciudades cuentan con programas de vigilancia de la calidad del aire e impacto sobre la salud y se encuentran en la fase de implementación de planes viables de control y prevención. Poseen amplia información y experiencia que pueden compartir con el resto de la Región. Actualmente, hay varias iniciativas regionales para mejorar la calidad del aire en América Latina y el Caribe tales como: Eliminación del plomo de la gasolina, Movimiento de Municipios Saludables, La iniciativa de Aire Limpio para Ciudades de América Latina del Banco Mundial; El programa del aire puro en Centroamérica; el proyecto conciencia ciudadana y contaminación atmosférica en América Latina (7). Si analizamos lo anterior básicamente planteado así la Gestión de la calidad del aire depende de políticas, de gobiernos de acuerdos . Sin embargo, la cuestión no se queda allí en complemento se necesitan fundamentos científicos que apoye la gestión política estudios veraces por ejemplo sobre los tipos de contaminantes, sus efectos , y alternativas de manejo desde el punto de vista científico. Con respecto a lo último viene poco a poco desarrollándose un campo relacionado con el manejo de la contaminación ambiental en la región latinoamericana y es la Bioremediación; y en esto vienen trabajando arduamente grupos de investigadores en Chile, Colombia, México y Brasil . En nuestro contexto estamos iniciándonos en éste campo en la Escuela de Ingeniería Industrial de la U.Dr. José Matías Delgado, mediante la evaluación de especies de la Flora Salvadoreña para ser empleadas en Bioremediación, específicamente fitoremediación del aire en zonas urbanas. Antes de mencionar los resultados preliminares, permítame amable lector comentarle un poco acerca de ésta nueva área del conocimiento la Bioremediación y en especial la fitoremediación.

BIOREMEDIACION La biósfera utiliza la atenuación natural, esto es,

posee la capacidad de disminuir, transformar o eliminar del medio ambiente sustancias peligrosas de origen natural o antropogénico. La remediación es una disciplina de reciente desarrollo que intenta descubrir qué especies tienen propiedades descontaminantes, dónde residen y cómo operan esas propiedades a nivel fisiológico o bioquímico, y cómo se puede manejar dicho conocimiento con fines prácticos de protección ambiental. Entre las tecnologías de biorremediación más comunes, se

encuentran las siguientes: Bioestimulación. Implica la adición de oxígeno y/o nutrientes en el suelo

contaminado con el fin de estimular la actividad de los microorganismos autóctonos y con ello la biodegradación de los contaminantes .

21

Bioaumentación. Consiste en la adición de microorganismos vivos que tienen la capacidad de degradar el contaminante en cuestión y así promover su biodegradación o biotransformación

Biolabranza. El suelo contaminado se mezcla con agentes de volumen y nutrientes, y se remueve (labra) periódicamente para favorecer su aireación. durante la biolabranza, el suelo contaminado se mezcla con suelo limpio

Bioventeo. Consiste en estimular la biodegradación aerobia de un contaminante por medio del suministro de aire en el sitio contaminado

Fitorremediación. Es un proceso que utiliza plantas para remover, transferir, estabilizar, concentrar y/o destruir contaminantes (orgánicos e inorgánicos) en suelos o sedimentos

Biorreactores. Es la tecnología más adecuada para casos en que los peligros potenciales de descargas y emisiones sean serios. Permite la combinación controlada y eficiente de procesos químicos, físicos y biológicos, que mejoran y aceleran la biodegradación

Biodegradación en fase sólida. Este tipo de tecnología generalmente se lleva a cabo ex situ, e incluye el composteo, las pilas estáticas y las pilas alargadas que se describe con detalle más adelante (23, 24).

Fitoremediación.

El vocablo fito-remediación (del griego phyton = planta) aplícase a la utilización de plantas con la finalidad de remover o minimizar sustancias tóxicas del ambiente. Los recursos naturales están siendo cada vez más amenazados, resultante de impactos avenidos de actividades antrópicas. La implantación de la práctica que se consensuó llamar "fito-remediación" surgió hace menos de una década, en el contexto de la biotecnología como método alternativo económico y de menor impacto negativo al ambiente. El proceso de fitorremediación implica un cambio bioquímico, al ser los contaminantes metabolizados por microorganismos y convertidos en compuestos “inofensivos” y estables tales como dióxido de carbono, agua y sales. Mediante una adecuada manipulación, estos sistemas biológicos pueden ser optimizados para aumentar la velocidad de degradación y de esta manera ser usados en sitios con una elevada concentración de contaminantes (10).

22

Se conocen alrededor de 400 especies de plantas con capacidad para hiperacumular selectivamente alguna sustancia. En la mayoría de los casos, no se trata de especies raras, sino de cultivos bien conocidos por todos. La Flora Salvadoreña a pesar de la extensión territorial tiene una alta diversidad, que nos permite mediante prospección identificar especies con potencial fitoremediador. El proyecto en la Escuela de Ingeniería Industrial, se encuentra en su fase exploratoria, específicamente realizando el inventario, caracterización morfológica y cultural, caracterización botánica, caracterización ecológica de especies fitoremediadoras. Se ha contemplado inicialmente trabajar con la Flora de Cafetal en virtud de su reciente caracterización y bosquejando la posibilidad de encontrar formas de diversificar y generar un aprovechamiento medioambiental de las especies que conforman este ecosistema, el cuál se encuentra sujeto a fuerte presión (lotificación, establecimiento de monocultivos, urbanización, construcción de áreas comerciales) debido a los bajos precios del café a nivel internacional (10, 11, 21, 22, 26, 27, 29 y 30).

Se vienen estableciendo varios criterios de selección que cobijan aspectos morfológicos macro e histológicos tales como: morfología y número de estomas (figura 11), área foliar, características de la superficie foliar; aspectos fisiológicos tales como: contenido de clorofila, fotosíntesis, crecimiento; características ecológicas por ejemplo el ser especies perennifolias; aspectos ambientales tales como crecimiento en zonas contaminadas, captura de material particulado. A este último aspecto varios estudios en vegetación urbana han demostrado muchas propiedades fitoremediadoras en especias arbóreas entre las cuáles se cuentan:

Ser filtros biológicos ya que remueven cantidades significativas de material particulado, adheriendolo a su superficie (ver figura 5.1).

La eficiencia de captura depende mucho de las especies específicamente de la características de la lámina foliar (presencia de rugosidades ó apéndices, ver

PROCESOS INVOLUCRADOS EN LA FITORREMEDIACIÓN

Rizofiltración: Se refiere a la absorción, concentración y precipitación de metales pesados o nutrientes a través de las raíces.

Fitoextracción: La fitoextracción utiliza la biomasa vegetal-extractiva para remediar suelos contaminados. La simbiosis microbiana en la rizósfera jugaría un rol importante en algunos casos.

Fitotransformación: Es la degradación de moléculas orgánicas complejas a moléculas orgánicas simples y la incorporación de dichas moléculas en el tejido vegetal.

Fitoestimulación: Consiste en estimular mediante enzimas, la degradación microbiana y fúngica a nivel de la raíz.

Fitoestabilización: Involucra la absorción y precipitación de contaminantes, principalmente metales, reduciendo su mobilidad y previniendo su migración a aguas subterráneas.

23

figura 11). La afinidad que tienen algunas especies para capturar algunos contaminantes Por ejemplo la captura de PM10, de relevancia en calidad del aíre por sus

efectos deletéreos en la salud (29, 30).

Figura 11. Microfotografías electrónicas de Barrido que muestran las características de la superficie adaxial de las hojas de especies con potencial fitoremediador (A y B). Nótese en C y D material particulado adherido a apéndices foliares; en D gotas de mercurio que a subes en su superficie adhieren más partículas.

Por último, en una fase más avanzada de nuestra investigación pretendemos en especies ya definidas , evaluar la actividad de enzimas involucradas con la acción fitoremediadora, específicamente nuestro interés se centra en el sistema enzimático depurador de xenobióticos presente tanto en animales como en vegetales P-450. La mayoría de los xenobióticos son liposolubles (solubles en compuestos lipídicos) por lo que atraviesan membranas biológicas muy fácilmente y se acumulan en tejidos adiposos y dentro de las células de otros tejidos y pueden en suficiente cantidad (lo que depende del tipo de químico) interferir con los procesos metabólicos normales a la forma de respuestas toxicológicas o farmacológicas. El método de acción principal de las enzimas citocromo P450 es la de introducir un grupo funcional al compuesto lipofílico, o sea, hacerlo más hidrosoluble, y por lo tanto, más fácilmente excretable. Se tiene por ejemplo que aunque la respuesta de inducción de síntesis de las enzimas citocromo P450 no ha sido caracterizado para todas las familias P450, la subfamilia P450 1A ha sido ampliamente estudiada. En mamíferos las dioxinas, hidrocarburos polihalogenados y otros contaminantes ambientales son inductores. Por ello el análisis de niveles proteicos a través de métodos catalíticos o inmunológicos y recientemente análisis con biología molecular, proveen una forma conveniente de monitorear efectos de contaminación a nivel molecular; lo que las constituyen en buenos biomarcadores de impacto ambiental. A priori y en conclusión de varios estudios las enzimas citocromo

A B

C D

24

P450 , tienen variados roles en la naturaleza. En organismos superiores son importantes intermediarios en procesos biológicos, actúan como reguladores hormonales, regulan el metabolismo de sustancias liposolubles de origen tanto interno como externo, por lo que son indispensables en la eliminación de contaminantes ambientales de tales características en el caso de xenobióticos, o la eliminación de excesos de vitaminas liposolubles como la vitamina A o D. Sus usos actuales como herramienta se limita como Biomarcador pero a futuro existen posibilidades de utilizarlos incluidos en microorganismos, como bioremediadores, entre otras prometedoras opciones (8, 9).

Con respecto a los resultados que se vienen obteniendo en la presente investigación, de manera preliminar se tienen algunos resultados en cuanto a la selección de plantas con potencial fitoremediador, a continuación se mencionan algunas y sus principales atributos:

Bambusa sp. (bambú)

Figura 12. Microfotografías electrónicas de barrido la morfología y actividad de estomas. Estructuras muy importantes para la acción fitoremediadora

El bambú es un importante protector del ambiente. Dentro de sus beneficios ecológicos se encuentran que es un procesador del dióxido de carbono (CO2) mucho más eficiente que la mayoría de los árboles del bosque tropical; recientes estudios de la Unión Europea confirman que sus requerimientos de agua son mínimos y que las raíces son una excelente protección contra los deslizamientos de tierra; también se ha comprobado ser un material antisísmico, (durante los sismos de Colombia y Costa Rica, las casas construidas con Bambú, son más resistentes a los movimientos telúricos que las casas construidas con materiales convencionales).

25

Cordia alliodora (laurel)

Simarouba glauca (Aceituno)

Otras especies arbóreas (hay que resaltar que árboles y arbustos secuestran cerca del 6% del material particulado del aire) identificadas con potencial son: Bourreria huanita (Palo de rosa) especie que se encuentra en riesgo ecológico en nuestro país, su principal característica son sus propiedades aromatizantes, condición que la hace ideal para la arborización de zonas verdes urbanas ó revegetación en plantas de tratamiento de aguas; Casearia sylvestris (Pata de mula) con características similares a la anterior; Cestrum nocturnum (huele de noche) planta con gran demanda en Europa por su agradable aroma, adecuada para la arborización de zonas verdes urbanas.

Bauhinia divaricata por las características de sus flores es adecuada para arborización de arriates; sin embargo es la característica pubescente de sus hojas la que la hace atractiva para la captura de material particulado.

Una de las especies ideales para la arborización de calles y avenidas, perennifolia, resistente a las altas temperaturas y a deficiencias de agua. Su característica de siempre verde, puede asociarse a una buena capacidad antioxidante, lo cuál la hace resistente a la acción de emisiones vehiculares.

Considerado un verdadero pulmón por su gran capacidad de captación de CO2, al igual posee propiedades determinadas por las características de la superficie foliar que permite el atrapamiento de material particulado.

26

Muntigia calabura (Capulin); con características muy similares al anterior. Tecoma stans (San andrés) arbol pequeño de flores muy vistosas, resalta la característica de los apéndices en la cara adaxial de sus hojas constituidos por grupos de pelos en las axilas de los nervios secundarios de los foliólos. Inga vera (Pepeto de río); especie fijadora de nitrógeno, conservadoa de los suelos e ideal para el control de la erosión.

Ahora consideraré un grupo de plantas que están resultando supremamente importantes para fitoremediación, son plantas inferiores y de gran relevancia en la flora salvadoreña. Estos son los helechos. Estas especies tienen la importancia de remover contaminantes en los tres niveles aéreo, suelo y hidrosfera; son de rápido crecimiento de fácil manejo cultural y de gran adaptación a ambientes contaminados por metales pesados (mercurio, plomo) elementos tóxicos (arsénico), material particulado (PM10 y PM2.5); y contaminantes en aguas residuales industriales. Algunos ejemplos identificados en nuestra investigación son:

Género Adiantum

Pteridium aquilinum En la figura detalle del fronde y los foliolos

Cordia dentata (tiguilote). Arbol muy conocido en las zonas rurales salvadoreñas. Su potencial remediador radica en su utilización en zonas urbanas para la captura de material particulado gracias a la pubescencia de las hojas y los apéndices que están constituidos como pequeñas placas blancas con pelos ganchudos.

Adiantum. A este género pertenecen 18 especies identificadas en el bosque de cafetal, su poder fitoremediador radica en la captación de metales.

27

Tenemos 3 especies del género Pteridium, su potencial radica en la eliminación de metales tóxicos, crece en ambientes contaminados tiene capacidad remediadora también para aire. Género Pteris su importancia radica en la gran afinidad para hiperacumular Arsénico y Plomo ya sea a nivel del suelo ó en el aire. Abajo se puede apreciar la característica del fronde y la característica de la disposición de los soros en los folíolos en la cara adaxial del fronde

Los resultados preliminares de nuestra investigación, evidencian que efectivamente como se supuso al inicio del proyecto en la flora salvadoreña exoste un gran potencial por descubrir en lo que respecta a la fitoremediación, la caracterización de estas especies generarán la posibilidad de proponer soluciones muy económicas accesibles alos principales conflictos que nos agobian como son mejorar la calidad del aire, remediar los suelos y adaptar sistemas naturales para la remediación de aguas residuales. BIBLIOGRAFÍA 1. Almasso A.D.; R.C. Andia; J.L. Lera. La vegetación como indicadora de la contaminación por polvo atmosférico. MULTEQUINA; volumen 6: 91-97, 1997 2. Beckett Paul. Particulate pollution removal by urban trees. Biotechnology and Biological Sciences Research Council and the Forestry Commission. 1998 3. Brauer Michael; Carmen Avila-Casado; Teresa I. Fortoul; Sverre Vedal; Bonnie Stevens, y Andrew Churg. Air Pollution and Retained Particles in the Lung. Environmental Health Perspectives. Volumen 109 (10). 2001 4. Brown R.S., J.R. Millette. Application of Scanning Electron Microscopy for Pollution Particle source determination in residential dust and soil. SCANNIG. Volumen 17. 1995 5. Calderón-Garcidueñas Lilian, Norma Osnaya 1, Antonio Rodriguez-Alcaraz 2, Anna Villarreal-Calderón. DNA damage in nasal respiratory epithelium from children exposed to urban pollution. Environmental and Molecular Mutagenesis. Volumen 30 (1), 1997.

28

6. Chonga Ngee-Sin; Kavitha Sivaramakrishnana, Marion Wellsb, and Kathy Jonesc. Characterization of Inhalable Particulate Matter in Ambient Air by Scanning Electron Microscopy and Energy-Dispersive X-ray Analysis. Electronic Journal of Environmental , Agricultural and Food Chemistry. Volumen 1(3), 2002. 7. Korc Marcelo. Gestion de la Calidad del Aire. Calidad del Aire y su impacto en la salud de la población de América Latina. CEPAL-Series. Plan Regional sobre Calidad del Aire y Salud 2000-2009.

8. Kvesitadze G., M. Gordeziani, G. Khatisashvili, T. Sadunishvili and J. J. Ramsden . Some aspects of the enzymatic basis of phytoremediation. Current Opinion in Biotechnology . Volumen 14(2):151-162, 2003

9. Morant Marc, Søren Bak, Birger Lindberg Møller y Danièle Werck-Reichhart. Plant cytochromes P450: tools for pharmacology, plant protection and phytoremediation. Current Opinion in Biotechnology . Volumen 14(2): 355, 2003 10. Morikawa H, Erkin OC. Basic processes in phytoremediation and some applications to air pollution control. Chemosphere. Volumen 52 (9): 15553-8.2003

11. Monro Alex; A. Diccon, J.Reyes, M.Renderos, N. Ventura. Arboles de los cafetales de El Salvador. Darwin Initiative; Ministerio del Medio Ambiente y Recursos Naturales; Procafé, U. De El Salvador, Jardín Botánico La Laguna y The Natural History Museum. 2001

12. Nordenhäll C.; J. Pourazar; A. Blomberg; J-O. Levin; T. Sandström; E. Ädelroth. Airway inflammation following exposure to diesel exhaust: a study of time kinetics using induced sputum. EUROPEAN RESPIRATORY JOURNAL. Volumen 15 (6). 2000 13. Nemmar A.; P.H.M. Hoet; B. Vanquickenborne; D. Dinsdale; M. Thomeer; M.F. Hoylaerts; H. Vanbilloen; L. Mortelmans; B. Nemery. Passage of Inhaled Particles into the Blood Circulation in humans. Circulation. Volumen 105 (4), 2002. 14. PRISMA. Hacia una Estrategia Ambiental para la Región Metropolitana de San Salvador. 1997 15. Parsons B; L.Salter; T. Coe; R. Mathias; R.J. Richards. Airborne particulate matter (PM10) in the china clay area, Cornwall, UK. Mineralogical Magazine, Vol. 67(2), pp. 163–171. 2003 16. Roemer W., G. Hoek, B. Brunekreef, J. Clench-Aas, B. Forsberg, J. Pekkanen, A. Schutz. PM10 elemental composition and acute respiratory health effects in European children (PEACE project). European Respiratory Journal Volumen 15 (1) Pag: 553–559, 2000.

29

17. Trejo Majano Rosendo. Propuesta de Política Nacional de Calidad del Aire. Ministerio de Medio Ambiente y Recursos Naturales de El Salvador.2003

18. Villegas Alberto. El smog, el efecto invernadero y la destrucción de la capa de ozono, ¿Fenómenos interrelacionados?. Revista Química e Industria. Volumen 19(2). 1996

19. Van der Zee S. C., G. Hoek, M.H. Boezen, J.P. Schouten, J.H. van Wijnen, B. Brunekreef. Acute effects of air pollution on respiratory health of 50 and 70 yr old adults. European Respiratory Journal. Volume 15 Issue (4) Pages 700–709, 2000

20. Williamson B.J. Mineralogical Composition of atmospheric airborne particulates. Geology Today . Volumen 17(1); pág.32. 2001

21. Air Pollution and Plant Biotechnology: Prospects for Phytomonitoring and Phytoremediation http://www.scientificjournals.com/sj/espr/top/top/20

22. Arboricultura urbana y Medio Ambiente http://sanfern.iies.es/Pagina23.html 23. Bioremediation of Harzadous Wastes. Research, Development, and Field evaluations. EPA 1995

24. De Lorenzo Victor. Bioremediación: de la placa de petri al medio ambiente. Centro Nacional de Biotecnologia, CSIC. http://www.biopress.net/inicio.htm

25. FUSADES. El Libro Verde: El Desafio Salvadoreño, de la paz al Desarrollo Sostenible http://www.marn.gob.sv/CD1/Gestion/Nacional/Estado/desafio.html

26. International Journal of Phytoremediation . http://www.crcjournals.com/products/journal_info.asp?id=ijp

27. Phytoremediation. http://www.frtr.gov/matrix2/section4/des 28. PNUD. Medio Ambiente y Desarrollo Sostenible. Programa Medio Ambiente y Desarrollo. http://www.pnud.org.sv/html/medioambiente.html 29.Plantas para evaluar la contaminación atmosférica http://www.gva.es/ceam/eurobionet/ 30. Mechanisms and Strategies for Phytoremediation of Cadmium. http://lamar.colostate.edu/~samcox/Hyperaccumulators.html 31. The Origin, Distribution And Impacts Of Atmospheric Particulates In Urban Areas. http://www.chem.ucl.ac.uk/people/williams/xps/urbanair.html