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EVALUACIÓN DE LA CONTAMINACIÓN DEL AIRE POR MICROORGANISMOS PATÓGENOS EN LOS BIOAEROSOLES, EN UNA ZONA DE ALTA ACTIVIDAD INDUSTRIAL Y FLUJO VEHICULAR DE LA LOCALIDAD DE PUENTE ARANDA EN BOGOTÁ D.C.
IVONE MILENA REY RODRÍGUEZ YELITZA MILENA FULA HUERTAS
UNIVERSIDAD DE LA SALLE FACULTAD DE INGENIERÍA AMBIENTAL Y SANITARIA BOGOTÁ D.C. 2005
EVALUACIÓN DE LA CONTAMINACIÓN DEL AIRE POR MICROOGRANISMOS PATÓGENOS EN LOS BIOAEROSOLES, EN UNA ZONA DE ALTA ACTIVIDAD INDUSTRIAL Y FLUJO VEHICULAR DE LA LOCALIDAD DE PUENTE ARANDA EN BOGOTÁ D.C.
IVONE MILENA REY RODRÍGUEZ YELITZA MILENA FULA HUERTAS
Trabajo de grado para optar al título de Ingeniero Ambiental y Sanitario
Director HUGO SARMIENTO VELA Químico
UNIVERSIDAD DE LA SALLE FACULTAD DE INGENIERÍA AMBIENTAL Y SANITARIA BOGOTÁ D.C. 2005
Nota de aceptación _____________________ _____________________ _____________________
________________________________ Firma del Director
________________________________ Firma del jurado
________________________________ Firma del jurado
Bogotá, Noviembre de 2005
AGRADECIMIENTOS Los autores expresan sus agradecimientos a: El proyecto base “ESTIMACIÓN DEL RIESGO A LA SALUD HUMANA A PARTIR DE LA CARACTERIZACIÓN DE AEROSOLES EN LA LOCALIDAD DE PUENTE ARANDA EN LA CIUDAD DE BOGOTÁ” de la Facultad de Ingeniería Ambiental y Sanitaria de la Universidad De La Salle. Hugo Sarmiento Vela, Director del proyecto. Gladys Quintero, Codirector del proyecto. Ricardo Montealegre, Coordinador de Laboratorios de Ciencias Básicas de la Universidad De La Salle El personal del laboratorio de microbiología de la Universidad De La Salle. Ana María Suárez y Lilian Vargas, estudiantes tesistas de Bacteriología de la Universidad Colegio Mayor de Cundinamarca. Andrés Mauricio Mendoza, asesor estadístico del proyecto. Las directivas del INVIMA y el Colegio Distrital La Merced, por facilitar el ingreso a sus instalaciones en la etapa de muestreo. A nuestras familias por su esfuerzo para nuestra formación como profesionales. A todas aquellas personas que contribuyeron al desarrollo del proyecto.
CONTENIDO pág. INTRODUCCIÓN.............................................................................................18 1
ANTECEDENTES.....................................................................................19
1.1
EN AMÉRICA LATINA ..............................................................................19
1.1.1 En Chile.. ..............................................................................................19 1.1.2 En México. ...........................................................................................20 1.2
EN BOGOTÁ...........................................................................................20
1.2.1 La Universidad del Bosque. . ..................................................................20 1.2.2 La Universidad Javeriana... .....................................................................21 1.2.3 La Universidad De La Salle. ...................................................................22 2
MARCO TEÓRICO ...................................................................................23
2.1
GENERALIDADES LOCALIDAD DE PUENTE ARANDA ..................................23
2.1.1 Ubicación. ...........................................................................................23 2.1.2 Uso del suelo.. .......................................................................................23 2.1.3 Población.. ............................................................................................25 2.1.4 Contaminación atmosférica y enfermedad respiratoria en Puente Aranda....25 2.2
MATERIAL PARTICULADO Y EFECTOS EN LA SALUD .................................25
2.3
CARACTERÍSTICAS DE LOS BIOAEROSOLES.............................................26
2.4
PARÁMETROS METEOROLÓGICOS...........................................................27
2.5
RELACIÓN ENTRE LOS MICROORGANISMOS DEL SUELO Y LOS DEL AIRE ..28
2.6
LA ATMÓSFERA COMO HABITAT Y MEDIO DE DISPERSIÓN MICROBIANA ..29
2.7
MICROORGANISMOS ASOCIADOS A ENFERMEDADES RESPIRATORIAS ......30
2.8
INFECCIONES DEL SISTEMA RESPIRATORIO............................................31
2.8.1 Infecciones del Tracto Respiratorio Inferior.. ............................................32 2.8.2 Infecciones del Tracto Respiratorio Superior.............................................32 2.9
FAMILIAS DE MICROORGANISMOS..........................................................33
2.9.1 Familia Coccaceae..................................................................................33 2.9.2 Familia Enterobactereaceae. . ................................................................34 2.9.3 Familia Corynebacteriaceae.....................................................................35 2.9.4 Familia Bacillaceae. . .............................................................................36 2.9.5 Familia Pseudomonadaceae. ...................................................................37 2.9.6 Bacilos y Cocobacilos No Fermentadores de Lactosa. ................................37 2.10 AISLAMIENTO E IDENTIFICACIÓN DE MICROORGANISMOS ......................38 2.10.1 Pruebas bioquímicas. ............................................................................39 2.11 ANÁLISIS ESTADÍSTICO .........................................................................39 2.11.1 Variable aleatoria.. ...............................................................................40 2.11.2 Distribución de Poisson.. .......................................................................40 2.11.3 Análisis de Regresión............................................................................41 2.11.4 Modelo Lineal General.. ........................................................................42 2.11.5 Estimación por máxima verosimilitud.. ...................................................43 2.11.6 Odds ratio. ..........................................................................................43
3
METODOLOGÍA ......................................................................................45
3.1
SELECCIÓN PUNTOS DE MUESTREO........................................................45
3.1.1 CARACTERÍSTICAS PUNTOS DE MUESTREO.............................................47 3.2
MUESTREO ............................................................................................51
3.2.1 Principio básico del equipo MAS-100. .......................................................51 3.2.2 Período de muestreo.. ............................................................................52 3.2.3 Codificación de las muestras. ..................................................................54 3.3
AISLAMIENTO E IDENTIFICACIÓN...........................................................55
4
RESULTADOS Y ANÁLISIS.......................................................................58
4.1
FAMILIAS BACTERIANAS AISLADAS E IDENTIFICADAS .............................58
4.1.1 Frecuencia de familias identificadas. ........................................................58 4.1.2 Frecuencia de especies bacterianas identificadas.. ....................................63 4.1.3 Patógenos. ............................................................................................65 4.2
POSTULADOS DE ESTUDIO.....................................................................66
4.3
ANÁLISIS DESCRIPTIVO DE UFC .............................................................67
4.3.1 Gráficas.................................................................................................¡Error! Marcador no definido. 4.3.2 Estadísticos descriptivos. ............................¡Error! Marcador no definido. 4.3.3 Concentración de microorganismos..............¡Error! Marcador no definido. 4.4
ANÁLISIS INFERENCIAL DE UFC..................¡Error! Marcador no definido.
4.4.1 Análisis para factores meteorológicos y PM10 ¡Error! Marcador no definido.
4.4.2 Análisis para día y sector ............................¡Error! Marcador no definido. 4.4.3 Análisis por Jornadas..................................¡Error! Marcador no definido. 5
CONCLUSIONES .....................................................................................97
6
RECOMENDACIONES ..............................................................................99
BIBLIOGRAFÍA..............................................................................................100 ANEXOS........................................................................................................103
LISTA DE TABLAS
pág.
Tabla 1. Clasificación industrial de empresas cercanas a los puntos de muestreo .24 Tabla 2. Proporciones de algunas bacterias encontradas en suelos. ....................29 Tabla 3. Principales microorganismos patógenos aerotransportados....................29 Tabla 4. Tiempo de supervivencia de algunos microorganismos..........................30 Tabla 5. Características de algunos microorganismos patógenos respiratorios.....31 Tabla 6. Generalidades puntos de muestreo .....................................................47 Tabla 7. Descripción de períodos de muestreo y muestras por punto. .................53 Tabla 8. Descripción codificación de las muestras..............................................54 Tabla 9. Días de muestreo ..............................................................................53 Tabla 10. Frecuencia de familias ......................................................................62 Tabla 11. Microorganismos de mayor frecuencia ...............................................64 Tabla 12. Patógenos identificados en las muestras ............................................66 Tabla 13. Estadísticos descriptivos para todos los datos. ....... ¡Error! Marcador no definido. Tabla 14. Estadísticos descriptivos para cada jornada. .......... ¡Error! Marcador no definido. Tabla 15. Estadísticos descriptivos para cada punto.............. ¡Error! Marcador no definido. Tabla 16. Estadísticos descriptivos para agar sangre............. ¡Error! Marcador no definido. Tabla 17. Estadísticos descriptivos para agar chocolate......... ¡Error! Marcador no definido.
Tabla 18. Concentración de UFC ..........................¡Error! Marcador no definido. Tabla 19. Correlaciones para agar Sangre.............¡Error! Marcador no definido. Tabla 20. Correlaciones para agar chocolate .........¡Error! Marcador no definido.
LISTA DE FIGURAS pág. Figura 1. Movimiento del aire. .........................................................................27 Figura 2. Selección puntos de Muestreo............................................................46 Figura 3. Punto de muestreo N°1, INVIMA........................................................49 Figura 4. Punto N°2, Parque principal barrio Salazar Gómez...............................49 Figura 5. Punto N°3 Parque principal barrio Puente Aranda................................50 Figura 6.Punto N°4, Colegio La Merced ............................................................50 Figura 7.Punto N°5, Parque principal barrio Cundinamarca. ...............................51 Figura 8. Equipo de muestreo MAS-100............................................................52 Figura 9 . Procedimiento Fase Experimental......................................................56 Figura 10 Pruebas Bioquímicas ........................................................................57 Figura 11. Frecuencia familia BACILLACEAE ......................................................59 Figura 12. Frecuencia familia COCCACEAE ........................................................59 Figura 13. Frecuencia familia CORYNEBACTERIACEAE .......................................60 Figura 14. Frecuencia Familia ENTEROBACTERIACEAE.......................................60 Figura 15. Mediana de UFC en agar sangre para cada punto de muestreo ....¡Error! Marcador no definido. Figura 16. Mediana de UFC en agar chocolate para cada punto de muestreo ¡Error! Marcador no definido.
Figura 17. Diagrama de cajas de UFC en agar sangre para cada jornada......¡Error! Marcador no definido.
Figura 18. Diagrama de cajas de UFC en agar chocolate para cada jornada..¡Error! Marcador no definido. Figura 19. Diagrama de cajas de UFC en agar sangre para cada punto. .......¡Error! Marcador no definido. Figura 20. Diagrama de cajas de UFC en agar chocolate para cada punto. ...¡Error! Marcador no definido. Figura 21. Factores que influyen en la propagación de microorganismos ......¡Error! Marcador no definido. Figura 22. Regresión Poisson UFC vs. Factores meteorológicos-PM10, para agar sangre. .......................................................¡Error! Marcador no definido. Figura 23. Regresión Poisson UFC Vs. Temperatura, para agar Sangre.........¡Error! Marcador no definido. Figura 24. Regresión Poisson UFC vs. Factores meteorológicos-PM10, para agar chocolate. ...................................................¡Error! Marcador no definido. Figura 25. Regresión Poisson UFC Vs. PM10, para agar chocolate ¡Error! Marcador no definido. Figura 26. Regresión Poisson UFC Vs. día y sector, para agar sangre. ..........¡Error! Marcador no definido. Figura 27. Regresión Poisson UFC Vs. día, para agar sangre. ¡Error! Marcador no definido. Figura 28. Regresión Poisson UFC Vs. día y sector, para agar chocolate. ......¡Error! Marcador no definido. Figura 29. Regresión Poisson UFC Vs. día, para agar chocolate. . ¡Error! Marcador no definido. Figura 30. Regresión Poisson UFC Vs. Jornada (J1–J2), para agar sangre.....¡Error! Marcador no definido. Figura 31. Regresión Poisson número de UFC Vs. Jornada (J1–J2), para agar chocolate. ...................................................¡Error! Marcador no definido.
Figura 32. Regresión Poisson número de UFC Vs. Jornada (J2–J3), para agar sangre. .......................................................¡Error! Marcador no definido. Figura 33. Regresión Poisson número de UFC Vs. Jornada (J2–J3), para agar chocolate. ...................................................¡Error! Marcador no definido. Figura 34. Regresión Poisson número de UFC Vs. Jornada (J1– J3), para agar sangre. .......................................................¡Error! Marcador no definido. Figura 35. Regresión Poisson número de UFC Vs. Jornada (J1 –J3), para agar chocolate. ...................................................¡Error! Marcador no definido.
LISTA DE ANEXOS pág. ANEXO A. Ubicación localidad de Puente Aranda en la ciudad de Bogotá...........104 ANEXO B. Protocolos fase experimental..........................................................105 ANEXO C. Formato de campo ........................................................................114 ANEXO D. Hongos identificados en las muestras .............................................119 ANEXO E. Formato de laboratorio ..................................................................121 ANEXO F. Lista microorganismos identificados ................................................122 ANEXO G. Cuadros de Frecuencia por jornadas ...............................................123 ANEXO H. Datos corregidos de conteo............................................................138 ANEXO I. Tabla de corrección de Feller...........................................................139 ANEXO J. Plantilla de datos para SAS..............................................................140 ANEXO K. Rosa de vientos días de muestreo...................................................144
GLOSARIO AGAR: gel coloidal formado por hidratos de carbono que forma parte de la composición de un medio de cultivo. BIOAEROSOL: incluye alergenos (polen, hongos, esporas, partes y fecas de insectos) y patógenos casi siempre absorbidos por las partículas. En general es el conjunto de microorganismos suspendidos en el aire a través de las partículas. CEPA: cultivo de microorganismos que se derivan de otros con caracteres morfológicos específicos. CEPAS ENDÉMICAS: aquellas cepas que se caracterizan por estar distribuidas en determinadas áreas del cuerpo o medio ambiente. EPIDEMIA: cantidad mayor a la normal de individuos enfermos o infectados, en un período y área determinada. EPIDEMIOLOGÍA: estudio de la ocurrencia y distribución de enfermedades y los factores que controlan la presencia o ausencia de enfermedad. FACTORES METEOROLÓGICOS: conjunto de valores que toman los parámetros meteorológicos en un momento dado, que hacen variar las condiciones atmosféricas de un lugar, tales como precipitación, temperatura, dirección y velocidad del viento, entre otros. HUÉSPED: organismo capaz de sustentar el crecimiento de un microorganismo (bacteria, virus o parásito). INFECCIÓN: invasión y multiplicación de microorganismos en los tejidos corporales, produciendo enfermedad. INFECCIÓN NOSOCOMIAL: infección adquirida en ambientes intrahospitalarios, transmitida de persona a persona. INFECCIÓN RESPIRATORIA AGUDA (IRA): conjunto de infecciones del aparato respiratorio causadas por microorganismos virales, bacterianos y otros, con un período inferior a 15 días, con la presencia de uno o más síntomas o signos clínicos tales como tos, otitis, obstrucción nasal, respiración ruidosa, entre otros.
INMUNOSUPRESIÓN: estado de un organismo en el cual la formación de anticuerpos se ve dificultada y se disminuye la capacidad de reacción frente a ciertas enfermedades. MECANISMOS DE DEFENSA: todos los mecanismos con que cuenta un organismo determinado para dar una respuesta específica inmune a una enfermedad. MEDIA: promedio numérico de un grupo de datos. MEDIANA: medida de tendencia central de un grupo de datos ordenados en forma ascendente, que no está influenciada por los valores extremos. MEDIO DE CULTIVO: solución acuosa que se solidifica y contiene diversos nutrientes para facilitar el crecimiento de diversos microorganismos y por modificaciones en su composición inhibir algunos de ellos. MEDIO ESPECÍFICO: medio de cultivo que contiene sustratos apropiados para que sólo los microorganismos de interés sean reconocidos con facilidad. MEDIO SELECTIVO: medio de cultivo que contiene sustancias inhibidoras o factores de crecimiento singulares para el crecimiento particular de un tipo determinado de microorganismos. MICROORGANISMO: organismos que no son visibles al ojo humano, por lo tanto requieren el uso de un microscopio para su observación y estudio. MICROORGANISMO PATÓGENO: microorganismo que posee factores de virulencia (toxinas, adhesinas, cápsula) que le facilitan colonizar, proliferar o producir enfermedad. MICROORGANISMO OPORTUNISTA: microorganismo que dependiendo de las condiciones del hospedador como personas inmunosuprimidas, puede perjudicar la salud. MORBILIDAD: estado de enfermedad y sus efectos asociados en el huésped. RIESGO: relación de todos los factores externos e internos con los cuales un individuo o un grupo de ellos puede verse afectado en una situación determinada. UNIDADES FORMADORAS DE COLONIA (UFC): crecimiento de un microorganismo sobre un medio de cultivo que se puede visualizar macroscópicamente en las muestras para su recuento e identificación.
RESUMEN La localidad de Puente Aranda en la ciudad de Bogotá, es una zona de alta actividad industrial y flujo vehicular, en donde se reporta con gran frecuencia enfermedades respiratorias que se pueden asociar a la alta contaminación de la zona por estudios ya realizados. El presente estudio evaluó la presencia y determinó la concentración de microorganismos patógenos que se consideran importantes, en bioaerosoles, considerando factores que influencian su existencia y dispersión como son los parámetros meteorológicos y la concentración de material particulado. En la toma de muestras se empleó el equipo MAS-100. Para esto fue necesario definir una metodología de muestreo en exteriores para microorganismos en el aire. BIOAEROSOL
MICROORGANISMO PATÓGENO
PATÓGENO OPORTUNISTA
ABSTRACT The town of Puente Aranda in the city of Bogotá, is an area of high industrial activity and vehicular flow where it is reported with great frequency breathing illnesses that can be associate to the high contamination of the area for studies carried out. The present study evaluated the presence and it determined the concentration of microorganisms pathogens, that are considered important, in bioaerosoles, considering factors that influence its existence and dispersion like they are the meteorological parameters and the concentration of material particulate. In the taking of samples the machine was used MAS-100. For this it was necessary to define a outdoor sampling methodology for microorganisms in the air. BIOAEROSOL
MICROORGANISM PATHOGEN
PATHOGEN OPPORTUNIST
OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN OBJETIVO GENERAL
Evaluar la presencia de determinados microorganismos patógenos en bioaerosoles en un sector de alta actividad industrial y flujo vehicular de la localidad de Puente Aranda, considerando la influencia de parámetros meteorológicos y su relación con el material particulado de 10µm.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Diseñar una metodología apropiada para el muestreo de microorganismos presentes en bioaerosoles.
Estimar la concentración de los microorganismos en los bioaerosoles presentes en la zona de estudio.
Verificar la existencia de Haemophillus influenzae, Staphylococcus aureus, Streptococcus pneumoniae, Pseudomonas aeruginosa y Klebsiella pneumoniae en la zona de estudio.
Establecer la influencia de los parámetros meteorológicos como temperatura, precipitación, dirección y velocidad del viento en la dispersión de los microorganismos encontrados.
Determinar la relación existente entre el transporte de microorganismos y el material particulado en la zona de estudio.
INTRODUCCIÓN El proyecto se realizó en una zona de alta actividad industrial y flujo vehicular en la localidad de Puente Aranda, incluye no sólo el estudio de la presencia de microorganismos patógenos en el aire, sino también el recuento de Unidades Formadoras de Colonia en las muestras, considerando factores que influencian su existencia y dispersión como son la concentración de material particulado (valores de PM10) y los parámetros meteorológicos considerados para el estudio: precipitación, temperatura, dirección y velocidad del viento. En la localidad de Puente Aranda es frecuente el reporte de casos de enfermedades respiratorias como neumonía, constituyéndose esto en un gran problema, especialmente en niños, ancianos y personas con alteraciones en su sistema respiratorio; allí se han realizado estudios epidemiológicos que relacionan contaminación del aire y enfermedades respiratorias, también estudios que asocian el material particulado con microorganismos de forma cualitativa, sin considerar la concentración de microorganismos en el aire y la representatividad de las muestras. Se evaluaron microorganismos patógenos que se consideran importantes, por ser los más frecuentes generadores de enfermedades respiratorias, como
Haemophillus influenzae, Staphylococcus aureus, Streptococcus pneumoniae, Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella pneumoniae y además las especies bacterianas aisladas e identificadas en las muestras.
Para la realización de la campaña de monitoreo se empleó el equipo MAS-100 del Laboratorio de Ingeniería Ambiental y Sanitaria de la Universidad de la Salle, para lo cual fue necesario el diseño de una metodología que garantizara la representatividad de las muestras en la zona de estudio, elaborando un protocolo de muestreo.
1
ANTECEDENTES
Los efectos de la exposición de los individuos a largo plazo, a bajas concentraciones de contaminantes no están bien definidos; no obstante, los grupos susceptibles son niños, ancianos, fumadores, trabajadores expuestos y quienes padecen enfermedades pulmonares1. 1.1
EN AMÉRICA LATINA
Se han realizado numerosos estudios que relacionan altas concentraciones de material particulado (PM10) con el aumento de consultas por enfermedad respiratoria. Se ha afirmado que aún los bajos niveles de contaminación del aire en las ciudades son dañinos para el tracto respiratorio de los menores de edad y ello se relaciona con el aumento del riesgo de padecer Infección Respiratoria Aguda (IRA)2. 1.1.1 En Chile3. En la ciudad de Temuco entre los años 2000 y 2002 se estudió a menores de 5 años que acudían por IRA a los Centros de Salud de Atención Primaria Santa Rosa y Amanecer de Temuco. Encontraron que las consultas por faringitis, amigdalitis, resfríos, sinusitis y otitis, ocuparon el primer lugar en ambos consultorios (65.9% y 71.3%, respectivamente) y el síndrome bronquial obstructivo (SBO) ocupó el segundo lugar con porcentajes que fluctúan entre 20.2% a 34.0%. El número de consultas según el período climático del año fueron muy similares: los valores en el otoño fueron de 29.2%, en el invierno 29.6% y en primavera 24.5% para el consultorio Amanecer y se presentó una tendencia similar para el consultorio Santa Rosa. Además obtuvieron que al aumentar la concentración de PM10 en 10µg/m3, se genera un incremento entre el 8% y el 26% en el número de consultas por enfermedad respiratoria en los niños entre 5 y 14 años de edad. 1
PEREA, Evelio J. Enfermedades Infecciosas: Patogénesis y diagnóstico. Salvat Editores S.A.
2
ROMERO PLACERES, M. Air pollution, bronchial asthma, and acute respirator and infections in children less years of age, Habana City. Salud pública (2004). p. 222-233. 3
BARRIOS, S., PEÑA, F. y OSSES S. Efectos de la contaminación atmosférica por material particulado en las enfermedades respiratorias agudas en menores de 5 años. CIENCIA Y ENFERMERIA X(2):21-29,2004. Chile
19
1.1.2 En México4. Se realizó un estudio durante el período comprendido entre el primero de julio de 1997 y el 25 de diciembre de 1998. Las consultas se clasificaron en dos grupos: asma e IRA. Se consideraron los parámetros meteorológicos: temperatura, humedad relativa y velocidad del viento. En esta investigación se determinó que el 50% de los casos de consultas por enfermedades respiratorias se presentó en las edades comprendidas entre 1 a 4 años, seguido por el grupo de niños menores de un año. Los grupos de 5 a 9 años el 23% y de 10 a 14 años 11.5%. Se observó un incremento de 20µg/m3 de PM10 en el promedio de 24 horas y a la vez un incremento de 4.97% en las consultas por asma con un retraso de cinco días. Para el IRA se observó que un incremento de 20µg/m3 de PM10 en el promedio de 24 horas podría tener un efecto inmediato e incrementar las consultas a urgencias en 2.95% después de tres días de la exposición a dicho contaminante y concluyeron que las condiciones que favorecen el desarrollo de síntomas de asma que ocasionarían un aumento en las visitas a urgencias, se presentan en las épocas del año en las que la temperatura es baja y las concentraciones de PM10 aumentan. 1.2
EN BOGOTÁ
Estudios realizados en la ciudad de Bogotá han demostrado la relación existente entre las enfermedades respiratorias y concentraciones altas de PM10, que frecuentemente superan el máximo valor permitido por la norma local 180µg/m3 (Res.1208/03 DAMA) y 150µg/m3, según la EPA, que sólo puede ser sobrepasada una sola vez en un período de un año. De los estudios realizados se destacan los siguientes: 1.2.1 La Universidad del Bosque5. En 1997 realizó un estudio epidemiológico tomando como población a los niños menores de cinco años que vivían en un perímetro de doce cuadras a la redonda del UPA (Unidad Primaria de Atención) de Puente Aranda y además que asistían a instituciones educativas ubicadas dentro del mismo sector. 4
HERNÁNDEZ, TÉLLEZ, SANÍN, LACASAÑA, CAMPOS y ROMIEU. Relación entre consultas a urgencias por enfermedad respiratoria y contaminación atmosférica en Ciudad Juárez, Chihuahua. Salud pública de México / vol.42, no.4, julio-agosto de 2000. p. 288, 292-296. 5
ARISTIZABAL, Gustavo. Contaminación del aire y enfermedad respiratoria en la población infantil de Puente Aranda. Universidad del Bosque, Secretaría de Salud del Distrito, Bogotá, 1997.
20
En este estudio concluyeron que la concentración de PM10 promedio en la zona es alta (98,96µg/m3) por encima de la norma de la OMS y la Epa de 50µg/m3 para un año, con un máximo de 150µg/m3 para 24 horas una vez al año, mientras que en el estudio se encontró un máximo de 456,79µg/m3. La concentración de PM10 se asoció con las tasas de tos, sin que se observara relación dosis-efecto. Las altas concentraciones de PM10 no tienen un efecto considerable en la salud, aunque facilita la presencia de problemas respiratorios por niveles de NO2 y SO2. 1.2.2 La Universidad Javeriana. En 1999 se realizó un estudio de la contaminación atmosférica y enfermedad respiratoria en los niños menores de 14 años6 donde se presentó la relación de las fluctuaciones de la concentración de contaminantes atmosféricos y la presencia de síntomas y enfermedades respiratorias, en dos áreas residenciales de alta (Venecia) y baja contaminación (Engativá) según mediciones previas de PM10 en un período de tres meses; el tamaño de la muestra fue de 241 niños menores de 14 años, estudiantes de centros educativos cercanos a 2Km de las estaciones de PM10. Se obtuvo que el promedio de PM10 para el período de estudio superó los límites de la norma establecidas por la EPA de 50µg/m3 (Venecia 61.30 µg/m3 y Engativá 63.74µg/m3); en varios días se presentaron valores superiores a 150µg/m3 en las dos zonas de estudio. Se encontró una asociación de las concentraciones de PM10 y la presentación de síntomas en niños asmáticos y no asmáticos, esta asociación se da cuando se tiene en cuenta el día concurrente y los 5 días precedentes. Dentro de la misma investigación se estudiaron cinco zonas de Bogotá, 2Km a la redonda de los centros de Salud: CAMI Venecia, Bosa, PabloVI, Trinidad Galán, Engativá y Olaya, por un período de seis meses. Como diagnóstico para la medición de morbilidad se tuvo en cuenta infección de vía aérea superior, infección de vías aéreas bajas y asma o enfermedad broncoobstructiva; se tuvo en cuenta los parámetros meteorológicos: precipitación, temperatura, velocidad y dirección del viento. En las mediciones se presenta un promedio anual mayor a 50µg/m3 en las cinco zonas estudiadas y se presentó con frecuencia valores diarios superiores a 150 µg/m3. La zona que presentó mayor número de consultas fue Engativá (1886), la menor Trinidad Galán (545) y por categoría las infecciones en las vías aéreas altas son las más consultadas (3374) que corresponde al 72.7% del total de las consultas. Según el modelo en niños menores de 14 años una disminución de la concentración de PM10 en 10µg/m3 produciría una disminución de las consultas en un 17%
6
SOLARTE, Iván. Contaminación atmosférica y enfermedad respiratoria en los niños menores de 14 años en Santa Fe de Bogotá. Universidad Javeriana.1999
21
1.2.3 La Universidad De La Salle. En el 2003, se realizó una caracterización microbiológica del aire en la localidad de Puente Aranda, investigación realizada por Luis Camilo Blanco7. hizo Siendo la primera caracterización del aire de esta localidad, se identificó los siguientes grupos de microorganismos: Serratia sp, Klebsiella sp, Yersinia sp,
Pseudomonas sp, Escherichia coli, Shigella sp, Corynebacterium sp, Candida sp y Rhodoturula sp, Aspergillus flavus, Aspergillus níger, Penicillum sp, Staphylococcus aureus y Staphylococcus epidermis, sin identificar Haemophillus influenzae y Streptococcus pneumoniae que son los causantes más importantes de infecciones Respiratorias Agudas.
Se concluyó que los vientos de las horas de la tarde, para el primer trimestre del año, permiten la dilución y dispersión de PM10. Se confirmó una relación partícula-microorganismo, al presentarse un desarrollo de microorganismos en las huellas dejadas en los medios de cultivo. Los microorganismos identificados en este estudio se consideran patógenos oportunistas, dependiendo de las condiciones ambientales y la vulnerabilidad de la población. Los estudios relacionados anteriormente, sólo se refieren a la epidemiología generada por la contaminación y a la relación cualitativa entre los microorganismos y material particulado.
7
Blanco, Luis Camilo. Caracterización microbiológica del material particulado como factor de riesgo sobre la salud en la localidad de Puente Aranda. Universidad De La Salle, 2003.
22
2 2.1
MARCO TEÓRICO
GENERALIDADES LOCALIDAD DE PUENTE ARANDA8
2.1.1 Ubicación. La localidad de Puente Aranda se encuentra ubicada en el centro de la ciudad y limita al norte, con la localidad de Teusaquillo por la línea del ferrocarril de occidente diagonal 22A; al sur, con la localidad de Tunjuelito por la autopista sur; al oriente, con las localidades de Los Mártires y Antonio Nariño, por la carrera 30 y al occidente, con las localidades de Fontibón y Kennedy, por la avenida 68, (ver Anexo A)
2.1.2 Uso del suelo. La localidad de Puente Aranda ha sido designada por el Departamento Administrativo de Planeación Distrital como el eje de la actividad industrial de Bogotá, ya que desde el año 1963 se ha propiciado el crecimiento industrial en esta zona, donde se encuentran numerosas industrias de textiles, plásticos, químicos, metalmecánica, alimentos y de transporte. En Puente Aranda no sólo se desarrolla la actividad industrial, también el comercio desempeña un papel muy importante que se lleva a cabo en diversas áreas de la localidad y para diversos sectores a nivel distrital. Por medio de una revisión exhaustiva del listado de fuentes de emisión registradas en la zona de estudio, se presentan en la tabla 1 la información de industrias cercanas (0,5km de radio) al parque principal de los barrios Salazar Gómez, Puente Aranda y Cundinamarca, las instalaciones del INVIMA y el Colegio La Merced, según sector de la economía de interés al que pertenecen.
8
Mapa Cultural de Puente Aranda. Alcaldía Local de Puente Aranda 2005. p. 27-29.
23
Tabla 1. Clasificación industrial de empresas cercanas a los puntos de muestreo
SECTOR DE LA ECONOMÍA
PUNTO DE MUESTREO INVIMA
PARQUE SALAZAR GÓMEZ
PARQUE PUENTE ARANDA
LA MERCED
PARQUE CUNDIN AMARCA
1
6
-
6
9
4
5
-
6
-
1
3
2
5
-
-
1
1
4
1
-
1
-
1
1
2
7
6
4
7
2
6
6
3
7
-
2
-
-
1
13
55
82
32
38
4
2
6
6
4
4
9
14
11
5
Intermediación Financiera
3
6
1
16
7
Otras actividades de servicios comunitarios, sociales y personales
2
2
2
28
-
Servicios Sociales y de salud
-
1
2
-
-
Construcción
-
-
2
2
-
Hoteles y Restaurantes
-
-
11
6
9
Explotación minas y canteras
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1
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Agricultura, Ganadería, Caza, Silvicultura.
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1
9
SECCIÓN
Industrias Manufactureras
DIVISIÓN Elaboración de productos alimenticios Fabricación de productos textiles Fabricación prendas de vestir: Preparado y teñido de pieles Curtido y preparado de cueros. Fabricación de artículos cuero Fabricación de papel, cartón y sus producto Fabricación sustancias y productos químicos Fabricación productos de caucho y plástico Reciclaje
Comercio, Reparación de Vehículos, Efectos Personales y Enseres Domésticos Transporte, Almacenamiento y Comunicaciones Actividades Inmobiliarias, Empresariales y de Alquiler
Fuente: CÁMARA DE COMERCIO DE BOGOTÁ. Listado de empresas localidad de Puente Aranda. DAMA, 2001
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2.1.3 Población. La localidad tiene una extensión total de 1.724,5 hectáreas, cuenta con 282.491 habitantes, está conformada por 5 UPZ (Unidades de Planeación Zonal): Ciudad Montes, Muzú, San Rafael, Puente Aranda y Zona Industrial; por hectárea las UPZ de Puente Aranda y Zona Industrial poseen la menor densidad de población, donde el mayor uso del suelo es industrial. Ciudad Montes, Muzú y San Rafael, tienen un índice de población superior al promedio del distrito (190 habitantes por hectárea); el 98.8% de la población local habita en el estrato 3.
2.1.4 Contaminación atmosférica y enfermedad respiratoria en Puente Aranda. La contaminación atmosférica en Puente Aranda es el resultado de las emisiones realizadas por diversas industrias presentes en el sector y de fuentes móviles, debido a que allí confluyen diversos corredores viales de alto flujo vehicular como la avenida de las Américas, la carrera 30, avenida 68, la calle 13 y avenida sexta. Para determinar el nivel de contaminación presente en la localidad se encuentran 2 estaciones de monitoreo de calidad de aire pertenecientes a la Red de Calidad del Aire del DAMA: la estación No. 12 CADE Energía y No.13 Puente Aranda (Merck), que registran PM10, SO2, NO2, CO y O3. Según estadísticas del DANE, en la Localidad de Puente Aranda la tasa de mortalidad con respecto a las enfermedades respiratorias es superior a la del promedio del Distrito, las enfermedades de las vías respiratorias inferiores representan el 4.9% de la tasa de mortalidad general reportada en este sector en el año 2001, la neumonía dentro de este valor representa el 67% y sigue siendo una de las diez principales causas de mortalidad9. La infección respiratoria aguda constituye el 12% de morbilidad atendida por consulta externa en esta localidad, el mayor porcentaje frente a otras causas. 2.2
MATERIAL PARTICULADO Y EFECTOS EN LA SALUD
A largo plazo los efectos del material particulado en la salud se manifiestan por el aumento en la mortalidad diaria, incremento en las admisiones hospitalarias debidas a enfermedades respiratorias (mayores tasas de bronquitis y reducción de la función pulmonar) y prevalencia de tos10, se ha determinado que las 9
Recorriendo Puente Aranda 2004. Diagnóstico Físico y Socioeconómico de las Localidades de Bogotá D.C. Alcaldía Mayor de Bogotá. Secretaría de Hacienda, Departamento Administrativo de Planeación. Ibid., p. 48.
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concentraciones menores a 100µg/m3 pueden generar efectos en la salud. La afectación puede variar según las diferencias en la composición química de las partículas; las partículas de diámetro menor a 10µm generadas en procesos de combustión son más toxicas que las de otro tipo de fuentes. Los efectos en la salud que ocasionan las partículas de diámetro menor a 2.5µm dependen de la acidez de los aerosoles y concentración de sulfatos11. El organismo cuenta con varios mecanismos los cuales facilita o impide la entrada de infecciones al sistema respiratorio, donde el aire es la principal vía de transporte. Las partículas que están comprendidas entre 0.1 a 10µm de diámetro son las únicas que tienen la capacidad de entrar al sistema respiratorio inferior el cual esta compuesto por la traquea, los bronquios y los bronquiolos. Los mecanismos de defensa del organismo (vellos nasales, las cilias, el revestimiento de la traquea, etc) impiden la entrada de partículas grandes al aparato respiratorio superior (epiglotis, laringe, cavidad nasal y faringe) y las pequeñas son exhaladas, no obstante, las partículas menores a 5µm penetran hasta los pulmones y se depositan en los alvéolos. Al avanzar hacia los pulmones las partículas realizan difíciles movimientos circulares que hacen que las partículas choquen con las paredes de la traquea y bronquios; por este medio infecciones como la difteria, la influenza, afecciones respiratorias virales agudas y enfermedades contagiosas como sarampión y paperas se establecen en el organismo. Los aerosoles microbianos que están incluidos en un rango menor a 10µm atraviesan el tracto respiratorio y de acuerdo al tamaño de la partícula se sitúan en diferentes partes: faringe, laringe, boca, traquea, bronquios, bronquiolos y alvéolos12. 2.3
CARACTERÍSTICAS DE LOS BIOAEROSOLES
Los bioaerosoles incluyen alergenos (polen, hongos, esporas, partes y fecas de insectos) y patógenos (virus y bacterias), casi siempre absorbidos por las partículas. Los países con alta contaminación y humedad presentan graves problemas por biocontaminantes (bioaerosoles); temperaturas y humedades relativas altas favorecen el crecimiento de la población microbiológica contaminante (hongos, bacterias, virus) y se ve perjudicado por las variaciones de temperatura entre el día y la noche.13 11
OPS, CEPIS. Guías para la Calidad del Aire. OMS. Lima 2004. p. 26.
12
MADIGAN, MARTINKO y PARKER. Biología de los microorganismos. 8 Ed. Southern Illinois University.1999 13
OPS-OMS. Calidad de Aire en Interiores. Contaminantes y Efectos en la Salud.
26
A menudo los microorganismos encontrados en el aire se encuentran aglomerados en bioaerosoles de tamaño entre 3 y 10µm, pero según estudios se pueden tener microorganismos individuales con tamaños de 1 a 3µm.14 La mayoría de las bacterias están asociadas a tamaños superiores a 3µm. Es por ello que necesariamente se debe contemplar el estudio de muestreo de partículas especialmente de 10µm. 2.4
PARÁMETROS METEOROLÓGICOS
La transformación y remoción de los contaminantes no sólo depende de sus características sino también de fenómenos climáticos como radiación solar y la humedad, la lluvia y la niebla, que pueden ocasionar cambios físicos y/o químicos en los contaminantes. La velocidad y dirección del viento transportan los contaminantes que dependen de la estructura térmica de la atmósfera para su desplazamiento, que se presenta por compresión (aumento de la temperatura) y descompresión adiabática (disminución de la temperatura), permitiendo movimientos por convección, advección y subsidencia. Figura 1. Movimiento del aire.
Subsidencia Convección
Advección
Fuente: Los autores, 2005
Para que los contaminantes sean dispersos y “diluídos” en el aire se requieren condiciones de inestabilidad atmosférica, que se da por diferencia en las características térmicas de una parcela de aire contaminada, permitiendo que el contaminante no vuelva a su altura inicial, al mantener su temperatura mayor que la temperatura del aire en la misma altitud.
14
BELL, HALE, SHAW AND BLACK. Evaluating of novel bioaerosol generation device for the use for the studies requiring airborne microorganisms agglomerated.
27
El fenómeno que dificulta este tipo de desplazamiento es la inversión térmica que se presenta cuando la temperatura del ambiente aumenta con la altitud, por lo tanto la parcela de aire a medida que incrementa su altura tendrá una temperatura menor a la del aire ambiente sin dejarla pasar de esta posición, lo cual permite su presencia concentrada en el lugar donde fueron emitidos, los contaminantes que no se pueden dispersar hacia arriba lo pueden hacer horizontalmente a través de los vientos superficiales, incrementando el factor de riesgo para la salud de la población.15 Según un estudio de los efectos de los factores meteorológicos realizado en Estados Unidos16, la concentración de bioaerosoles en la atmósfera está en función de los ciclos diurnos, incrementa al amanecer, tiene su máximo al medio día, se disminuye en la tarde y en la noche se presentan las más bajas concentraciones de nueve de la noche a cinco de la mañana. Las perturbaciones de estas condiciones surgen debido a la advección del aire durante el día, resultando en reducción de la concentración y durante la noche un incremento en la concentración por el ingreso de bioaerosoles de fuentes distantes. El incremento de la estabilidad de la atmósfera puede resultar en reducción de la mezcla del aire y debido a esto se pueden presentar altas concentraciones de bioaerosoles. La precipitación es otro parámetro a considerar ya que influye drásticamente por efecto de dilución. 2.5
RELACIÓN ENTRE LOS MICROORGANISMOS DEL SUELO Y LOS DEL AIRE
Las bacterias encontradas en áreas terrestres muestran gran similitud con la población bacteriana existente en la atmósfera, compuesta principalmente por bacterias Gram positivas (generalmente Bacillus sp y Micrococcus sp.) esto se puede sustentar en la posible resistencia que presentan este tipo de bacterias a las fluctuaciones ambientales. En el grupo de las bacterias Gram negativas se encuentra Pseudomonas sp y Flavobacterium sp. Otros microorganismos frecuentes son Acinetobacter sp., Agrobacterium sp., Alcaligenes sp., Brevibacterium sp., Corynebacterium sp., Nocardia sp17; Mycobacterium sp., Staphylococcus sp. y Streptococcus sp.18 15
CENTRO PANAMERICANO DE INGENIERIA SANITARIA Y CIENCIAS DEL AMBIENTE. Conceptos básicos sobre la meteorología de la contaminación del aire. CEPIS. 16
JONES, M. Alan; HARRISON, Roy M. The effects of meteorological factors on atmospheric bioaerosol concentration. Science Direct, ELSEVIER. Noviembre 15 de 2003 17
GRANT, W.D., LANG, P.E. Microbiología ambiental. Editorial Acribia S.A. Zaragoza, España 1989
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Tabla 2. Proporciones de algunas bacterias encontradas en suelos.
GÉNERO
%
GÉNERO
%
Arthrobacter
5-60
Flavobacterium
1-20
Bacillus
7-67
Corynebacterium
2-12
Pseudomonas
3-15
Micrococcus
2-10
Agrobacterium
1-20
Staphylococcus