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Revista chilena de enfermedades respiratorias

On-line version ISSN 0717-7348

Rev. chil. enferm. respir. vol.32 no.2 Santiago June 2016

http://dx.doi.org/10.4067/S0717-73482016000200003 

TRABAJO ORIGINAL

 

Arbolado urbano, calidad del aire y afecciones respiratorias en seis comunas de la provincia de Santiago, Chile

Urban trees, air quality and respiratory diseases in six communes of the province of Santiago, Chile

 

CARLA CRIOLLO C.*, RODRIGO ASSAR C.**, DANTE CÁCERES L*** Y MARGARITA PRÉNDEZ B.*

* Laboratorio de Química de la Atmósfera, Facultad de Ciencias Químicas y Farmacéuticas, Universidad de Chile. Santiago, Chile.
** Instituto de Ciencias Biomédicas ICBM, Facultad de Medicina, Universidad de Chile, Santiago, Chile.
*** Programa de Salud Ambiental, Escuela de Salud Pública, Facultad de Medicina, Universidad de Chile.

Correspondencia a:


Ozone (O3) is a secondary pollutant, often above the norm in some areas of Santiago in the spring-summer period. It is formed in the atmosphere by photochemical reactions, between nitrogen oxides (NOx) and volatile organic compounds (VOCs), which have an important biogenic contribution (BVOCs). In this research the interrelationship between urban trees, their contribution to atmospheric ozone formation and particulate matter, and respiratory diseases in 6 communes in the province of Santiago was analyzed. The choice of the communes considered the number of inhabitants, the existence of stations monitoring air quality, the percentage of green areas and the geographical distribution. The results showed correlation between the type of species of urban trees, ozone, particulate matter and respiratory diseases: asthma and pneumonia. Necessity for replacement of exotic trees species by native species is concluded.

Key words: Urban trees; tropospheric ozone; particulate matter; respiratory diseases.


Resumen

El ozono (O3) es un contaminante secundario, frecuentemente sobre la norma en algunas áreas de Santiago en el período primavera-verano. Se forma en la atmósfera por reacciones fotoquímicas, a partir de óxidos de nitrógeno (NOx) y compuestos orgánicos volátiles (COVs), los cuales tienen un aporte biogénico (COVsB) importante. En esta investigación se analizó la interrelación entre el arbolado urbano, su contribución a la formación de ozono y material particulado atmosféricos, y las afecciones respiratorias en 6 comunas de la provincia de Santiago. La elección de las comunas consideró el número de habitantes, la existencia de estaciones de monitoreo de calidad del aire, el porcentaje de áreas verdes y la distribución geográfica. Los resultados muestran que existe relación entre el tipo de especies del arbolado urbano, el ozono, el material particulado y las enfermedades respiratorias: asma y neumonía. Se concluye la necesidad de considerar el remplazo de especies exóticas por especies nativas.

Palabras clave: Arbolado urbano; ozono troposférico; material particulado; afecciones respiratorias.


 

Introducción

El ozono (O3) urbano es un contaminante secundario que se forma en la troposfera mediante una reacción fotoquímica entre los óxidos de nitrógeno (NOx) y los compuestos orgánicos volátiles (COVs).

Los COVs se emiten a la troposfera en grandes cantidades, tanto por fuentes antrópicas como biogénicas1 Las fuentes antrópicas incluyen a los gases de escape de los vehículos motorizados que queman combustible fósil, a la evaporación de combustibles líquidos, solventes y pinturas. La exhalación humana es también un aporte de isopreno, compuesto químico emitido como subproducto metabólico de la síntesis del colesterol. La concentración promedio de isopreno en la respiración está en el rango de 0,065 ± 0,058 mg/L2. Las fuentes de emisión naturales (biogénicos, COVsB) más importantes son: la vegetación, los océanos, las aguas superficiales continentales, los sedimentos, la descomposición microbiana de material orgánico, los depósitos geológicos de hidrocarburos y los volcanes3.

Los COVsB emitidos por las plantas se producen por lo general como un mecanismo de defensa a la temperatura, insectos y plagas4 o como un mecanismo de comunicación entre las plantas5. Son compuestos altamente reactivos, cuyos dobles enlaces de carbono-carbono, son fácilmente atacados por radicales libres en la atmósfera; los más importantes son: el isopreno (2-metil-1,3 butadieno, C5H8), los monoterpenos (dos unidades de isopreno) de menor volatilidad que isopreno, los sesquiterpenos (tres unidades de isopreno) y algunos compuestos oxigenados como aldehídos y cetonas. Son aromáticos al olfato y de baja solubilidad en agua. El isopreno y los monoterpenos constituyen la fracción más importante de los COVsB y se ha estimado que en promedio se emiten 15 o más monoterpenos por especie vegetal6.

Factores ambientales importantes para la emisión son la intensidad de la luz, la humedad relativa y la temperatura y la respuesta es especie específica. Sus mayores concentraciones se encuentran entre las 9:00 am y 5:00 pm del día, horas que corresponden a la mayor radiación solar7. Los monoterpenos se suelen acumular en estructuras especiales y liberarse dependiendo de las necesidades, en función de la temperatura de la hoja8, la presión de vapor, el área de superficie de interfase entre la hoja y el aire circundante y la humedad del aire. También afectan la emisión la concentración de CO2 atmosférico y la nutrición de la planta9.

Históricamente el arbolado urbano ha sido parte del paisaje de las ciudades otorgando beneficios ambientales, sociales y económicos10; entre ellos los más comúnmente mencionados son: disminución de la escorrentía de aguas lluvias, mejora de la calidad del aire, disminución de la isla de calor y proporción de sombra11 positivo efecto sobre la salud humana12,13, aumento de la interacción ciudadana y valorización económica14.

En Chile, el arbolado urbano es responsabilidad de los municipios de cada comuna, observándose diferencias en la gestión dependiendo del sector económico al cual pertenezca15; existe injustica ambiental a nivel comunal debido a la desigualdad socio-económica, siendo las comunas más pobres las menos arborizadas16 y las que presentan mayores niveles de contaminación17.

A nivel internacional, los efectos del ozono troposférico en la salud humana se han estudiado durante décadas. Nivel de concentración, período de exposición y sensibilidad individual son los factores más importantes para determinar la magnitud de los efectos. Los estudios epidemiológicos de series de tiempo muestran asociaciones positivas débiles entre la mortalidad y el ozono con niveles diarios de 120 μg/m3N (calculado como media móvil de 8 h e independiente de los efectos de material particulado), que es la norma actualmente vigente en Chile. Por ello, el valor máximo recomendado por la Organización Mundial de la Salud en 2011 es de 100 μg/m3 N como promedio móvil de 8 h18; ese mismo año la OMS señala que los problemas de mayor preocupación son por: el aumento en las admisiones hospitalarias, la exacerbación del asma y las inflamaciones pulmonares. Se ha demostrado la relación entre concentraciones elevadas de ozono y el asma en niños que realizan actividad física19; también se ha demostrado el aumento en la tasa de mortalidad a corto plazo, debido a aumentos en las concentraciones de ozono en la atmósfera20. A su vez, la OECD21 afirma que el incremento de la contaminación ambiental por ozono podría incrementar en el futuro las muertes prematuras por fallas respiratorias y muertes prematuras de niños (Figura 1).

 

Figura 1. Muertes prematuras globales por riesgos ambientales:
Base 2010 al 2050; Fuente: OECD21.

 

Con los años, Chile ha experimentado cambios en el tipo de enfermedades que llevan a la muerte de la población del país. En los años 50, las enfermedades respiratorias (neumonías y bronconeumonías) eran padecidas por niños. En los últimos años la información acumulada en DEIS22 muestra el aumento en la tasa de muertes por enfermedades respiratorias para los habitantes de la Región Metropolitana (RM) y para el grupo etario sobre los 65 años. Por lo demás las enfermedades respiratorias están dentro de las 10 primeras causas de muerte en Chile23 y diferentes investigadores informan de la relación contaminación atmosférica/salud24-29.

El objetivo de esta investigación fue estudiar la relación entre la contaminación atmosférica de ozono, el tipo de arbolado urbano público y la salud respiratoria humana para comunas seleccionadas de la provincia de Santiago.

Materiales y Método

Área de estudio

Para el inventario del arbolado urbano público se utilizó la información obtenida desde la correspondiente página web de las comunas de la provincia de Santiago, que informan el detalle del número de árboles por especie. Se seleccionaron 6 comunas Maipú, La Florida, Recoleta, Vitacura, La Reina y Las Condes utilizando los siguientes criterios de selección: población comunal, presencia de estaciones de monitoreo de contaminantes del aire (red MACAM), inventario de áreas verdes, porcentaje de áreas verdes por habitante y distribución dentro de la Región Metropolitana. Maipú, La Florida, Santiago y Las Condes tienen el mayor porcentaje de población; Vitacura, La Reina y Las Condes, tienen el mayor porcentaje de áreas verdes; Las Condes, la Florida y Vitacura, cuentan con información sobre estado de salud y edad de los individuos por especie arbórea. Maipú, no cuenta con el detalle de estos parámetros.

Para el cálculo de la población se usaron las proyecciones realizadas para el año 2014 en el censo 200230. Para el registro de contaminantes se consideraron las estaciones de monitoreo del SINCA (Sistema de Información Nacional de Calidad del Aire) con un registro completo de material particulado MP10 y MP2,5, y O3, y su representatividad en un radio de 2 km. Así, la estación de Cerrillos incluye parte de la comuna de Maipú, la de Independencia incluye parte de la comuna de Recoleta y la estación de Las Condes, incluye parte de la comuna de La Reina (Figura 2). La Figura 3 muestra la distribución espacial de las comunas seleccionadas.

 

Figura 2. Radio de 2 km de representatividad de las estaciones de
monitoreo para la comunas de Independencia y Las Condes.

 

Figura 3. Región Metropolitana con distribución geográfica de las
comunas seleccionadas.

 

Egresos hospitalarios

Se utilizó la información oficial de los egresos hospitalarios del Departamento de Estadísticas e Información de Salud (DEIS) al año 201531, correspondientes a los egresos de personas desde un servicio de salud: Fondo Nacional de Salud (FONASA), Instituciones de Salud Previsional (ISAPRES), Caja de Previsión de la Defensa Nacional (CAPREDENA), Caja de Previsión de Carabineros (DIPRECA), Fuerzas Armadas y sin previsión de salud. Se consideraron 5 años, 2007 a 2011, siendo 2011 el último año disponible en el DEIS al momento de realizar el análisis estadístico. Las causas de los egresos hospitalarios se agruparon según la Clasificación CIE 1032, implementadas por el Ministerio de Salud de Chile, MINSAL, a partir del año 1997, ratificada en el año 200833. Se seleccionaron los códigos relacionados con las enfermedades respiratorias J12 a J18, correspondientes a las enfermedades asociadas a Neumonías y J45 y J46, correspondientes a las enfermedades relacionadas al asma y otros estados asmáticos. El análisis incluyó ambos sexos sin distinción de edad ni clasificación de servicio de salud y sólo se consideraron los egresos hospitalarios, que corresponden al retiro del paciente del establecimiento de salud, sin incluir los casos de muerte.

Análisis estadístico

La extracción y tabulación de los datos se realizó mediante el programa estadístico "Statistical Product and Service Solutions", SPSS. El análisis utilizó el programa de datos -R mediante un análisis de varianza ANUVA. Se buscaron las correlaciones entre las variables de salud y las concentraciones de material particulado MP2,5 y de ozono. Las concentraciones de MP2,5, corresponden a valores de 24 h y las concentraciones de ozono al promedio móvil de 8 h.

Se analizó el efecto de la estacionalidad y el efecto del ozono independiente de la estacionalidad (ozono desestacionalizado). La estacionalidad corresponde al efecto de los meses del año sobre la respuesta de egresos hospitalarios y la forma en que la afectan las temporadas de primavera, verano, invierno y otoño. El ozono desestacionalizado corresponde al efecto del ozono sobre la respuesta eliminando el factor de las estaciones del año. Para recuperar el efecto oculto del ozono en las estaciones primavera y verano, se separó el efecto propiamente del ozono de aquel asociado a la estacionalidad (variable moderadora) en un modelo lineal generalizado con interacciones. Aplicado dicho procedimiento a cada afección, se analizó el efecto del ozono a nivel general y en cada estación.

Resultados y Discusión

Arbolado urbano

La Figura 4 muestra la cantidad de especies exóticas y nativas según el inventario oficial de cada comuna, con números tan dispares como 1.349 (1.302 exóticos y 47 nativos) para la comuna de Recoleta y 76.369 (69.426 exóticos y 6.943 nativos) para la de La Florida con un promedio de 92,8%, de especies exóticas en las seis comunas, siendo Maipú la que tiene más vegetación nativa (sólo 84,6% de exóticos) y Recoleta la con menos (96,5% de especies exóticas)28.

 

Figura 4. Número de individuos de árboles exóticos y nativos para comunas de La Reina,
Vitacura, Maipú, La Florida, Recoleta y Las Condes
(Fuente páginas web de las respectivas municipalidades).

 

Al considerar las 20 especies exóticas más comunes en cada comuna sólo 4 de ellas (Acer negundo, Robinia pseudoacacia, Liquidambar styradflua y Prunus ceracifera var. nigra pisardii) constituyen entre el 50 y el 60% del arbolado comunal, a excepción de Maipú, donde este porcentaje es del 45,7% y La Reina que es el 71,7%. Esto implica que en todas las comunas estudiadas los árboles exóticos constituyen mayoritariamente el arbolado urbano público y además concentrado en unas pocas especies. Las especies nativas constituyen sólo entre el 3,5% y el 15,4%.

La participación de la vegetación en la formación de ozono troposférico está directamente relacionada a sus factores de emisión (FE) de isopreno y monoterpenos, básicamente7; estos compuestos reaccionan con diferentes especies químicas en la atmósfera e interfieren el ciclo de los NOx ambientales, formando ozono y algunas otras especies (por ejemplo aerosoles secundarios MP2,5) con diferente toxicidad para la salud ambiental y humana. Entre las especies exóticas con altos FE y altos índices potenciales forma-dores de ozono (IPFO) se encuentran Robinia pseudoacacia, Liquidambar styraciflua, Prunus ceracifera var. nigra pisardii, Prunus ceracifera, Olea europea, Acacia dealbata, Betula pendula. Por el contrario, especies nativas como Quillaja saponaria, Cryptocaria alba, Caesalpinia spinosa, Schinus molle, Acacia caven y Maytenus boaria tienen muy bajos FE e IPFO7,34.

Además, muchas especies arbóreas exóticas emiten polen, siendo 9 las predominantes, en emisión de polen de un total de 2835, como promedio anual; entre ellas, tiene el mayor porcentaje el Platanus orientalis (72%); le siguen otros como Acer negundo (7,64%), Fraxinus excelsior (2,62%), Olea europaea (1,46%), Liquidambar styraciflua (0,31%), Robinia pseudoacacia (0,27%) y Acacia dealbata (0,11%). Entre los nativos sólo aparece entre las 28 especies, el Schinus molle (0,66%).

En 5 de las 6 comunas estudiadas (Maipú, Recoleta, Vitacura, La Reina y Las Condes) se encuentran siempre presentes las especies Acer negundo, Robinia pseudoacacia y Liquidambar styraciflua, Fraxinus excelsior y Platanus orientalis. Sólo La Florida no informa presencia de Platanus orientalis, pero además sólo informa 11 especies en su inventario. De este modo, en las 5 comunas indicadas al menos hay un 80% de especies arbóreas alérgenas en su arbolado urbano público28. La Florida registra un 10,8% de especies alergenas. Para el área metropolitana de Santiago los niveles de protección de salud recomendados por la Academia Americana de Alergia, Asma e Inmunología, indican que el 25,5% de los días en un año promedio se encuentran en alta o muy alta concentración de alergenos provenientes de árboles, pastos y hierbas, y el 14% de los días del año (51 días) con una exposición a niveles altos y muy altos de alergenos, entre los meses de agosto y octubre, atribuibles sólo a árboles, siendo el mes de septiembre particularmente intenso35.

En la Tabla 1 se presenta un glosario que incluye los nombres científicos y comunes de las especies exóticas y nativas mencionadas en este artículo.

 

Tabla 1. Nombres científico y común de las
especies exóticas y nativas del arbolado urbano
de 6 comunas de la provincia de Santiago

 

Análisis estadístico de casos de asma por comuna

La Figura 5 muestra las relaciones estadísticas, con significancia del 95% entre estacionalidad, ozono, MP2,5 y ozono desestacionalizado para las comunas estudiadas.

 

Figura 5. Relación de estacionalidad, material particulado, ozono y ozono desestacionalizado,
para casos de asma, en las comunas de La Reina, Vitacura, Maipú, La Florida, Recoleta y
Las Condes.

 

En ninguna de las comunas estudiadas el MP2,5 es significativo para los egresos hospitalarios por asma. En las comunas de Vitacura, Maipú, La Florida y Recoleta, las concentraciones de ozono no se asocian estadísticamente con la cantidad de egresos hospitalarios. Sin embargo, el ozono desestacionalizado fue significativo estadísticamente (flecha arriba), es decir que las concentraciones de ozono desestacionalizado influyen directamente en la respuesta de egresos hospitalarios.

En La Reina la concentración de ozono presenta un comportamiento estadísticamente significativo con la estacionalidad de forma inversa (negativo) y con el ozono desestacionalizado, de forma directa (positivo), lo que significa que la presencia de ozono siempre produce un efecto, en cambio, el material particulado no fue significativo en esta comuna.

El asma es una patología de características inflamatoria y bronco-obstructiva, por lo que puede relacionarse con la presencia de ciertos contaminantes ambientales, ya que se podría producir inflamación por partículas de pequeño tamaño ingresando al organismo. Para una mejor explicación del comportamiento que muestra esta comuna sería necesario ahondar más en otros aspectos, como por ejemplo posibles sinergias entre todos los factores estudiados u otros no considerados aquí. En La Reina el asma está significativamente vinculada a la estacionalidad. De algún modo, no claro aún, el ozono es un compuesto estadísticamente vinculado a la afección respiratoria de asma durante todo el año, sobre los habitantes de la comuna de La Reina. Para esta comuna se utilizaron las concentraciones de contaminantes entregadas por la estación de monitoreo de Las Condes, lo cual podría no representar cabalmente la realidad. Dada la información planteada, sería aconsejable que esta comuna tuviera su propia estación de monitoreo de, al menos, ozono, NOx y COV.

En la comuna de Las Condes, las variables de estacionalidad, MP2,5 y ozono desestacionalizado no son estadísticamente significativas. El ozono estacional es significativo y negativo, al igual que en La Reina. Las Condes informa un 95% de árboles exóticos en su arbolado urbano, de los cuales el 15% corresponde a Acer negundo y el 5,4% a platanus orientalis. Estas dos especies dan cuenta del 80% de las especies alergenas de la comuna, con una emisión estacional.

Análisis estadístico de casos de neumonía

La Figura 6 muestra las correlaciones estadísticamente significativas al 95% con la estacionalidad, el ozono, el MP2,5 y el ozono desestacionalizado para las seis comunas estudiadas, mostrando que la estacionalidad influye de forma directa en la respuesta de egresos hospitalarios y las concentraciones de ozono influyen inversamente sobre los egresos hospitalarios por neumonías. Las concentraciones de MP2,5 y las del ozono desestacionalizado están estadística y directamente vinculadas a los egresos hospitalarios por neumonías para todas las comunas a excepción de Las Condes. En la comuna de Las Condes, el MP2,5 y el ozono desestacionalizado no son significativos. En Las Condes las concentraciones de MP2,5 son las más bajas registradas en la ciudad de Santiago, en cambio, las concentraciones de ozono suelen ser las más altas. Por otra parte, esta comuna junto con La Reina, tienen los niveles socio-económicos más altos del grupo de comunas analizadas.

 

Figura 6. Comunas y relación de estacionalidad, material particulado, ozono y ozono
desestacionalizado, para casos de neumonía, en las comunas de La Reina, Vitacura, Maipú,
La Florida, Recoleta y Las Condes.

 

El comportamiento observado se podría intentar explicar desde la etiología de la afección. La neumonía es una enfermedad generada por un agente patógeno infeccioso, por lo que la etiología de esta enfermedad es bastante compleja, ya que depende de variados factores como lo son la presencia del patógeno, niveles del patógeno, vulnerabilidad del huésped en términos de inmunosupresión y grado de agresividad del microorganismo, que a su vez puede depender de muchos otros factores, entre ellos, las condiciones ambientales. De esta forma, la respuesta de los egresos hospitalarios de aumentar cuando disminuye la concentración de ozono o disminuir cuando aumenta la concentración de ozono, podría explicarse mejor con una desagregación de los datos como sería un análisis más profundo de las etiologías de cada una de las afecciones para los códigos CIE-10 analizando grupo etario de los egresos hospitalarios y niveles de significancia.

De los análisis anteriormente revisados para asma y neumonía se puede apreciar la relación entre egresos hospitalarios, ozono y material particulado. Esto hace notar la importancia de la calidad del aire para las personas en general, y en especial, para la población con salud deprimida, como es el caso de la población que asiste a centros de salud y hospitales, por lo que el emplazamiento de éstos debería estar alejado de las mayores fuentes de contaminación como son los espacios de alto flujo vehicular, por ejemplo, en especial respecto de la neumonía. Muchas de las personas que acuden a un centro de salud pueden presentar esta afección respiratoria la que puede verse acrecentada en situaciones de contaminación atmosférica; a su vez, ellas pueden contagiar a otras, que frente a la contaminación, pueden ser más susceptibles al contagio. Las características medioambientales en el hogar tendrían una relación positiva entre la incidencia de neumonía adquirida y los episodios agudos de contaminación del aire. Otro factor puede ser el tabaco, al interior del hogar36.

La Tabla 2 muestra la proximidad de algunos hospitales de Santiago a calles de alto flujo vehicular, especialmente los hospitales San José, Roberto del Rio y San Borja Arriarán. Se ha encontrado correlación directa mayor al 95% entre el flujo vehicular y la presencia de material particulado antropogénico depositado en las calles. La correlación es mayor al 99,9% en calles y hojas de Platanus orientalis en la comuna de Vitacura37, la cual en nuestro caso muestra una correlación directa entre MP2,5 (gran aporte vehicular) y ozono (contaminante secundario) desestacionalizado.

 

Tabla 2. Ubicaciones geográficas de algunos hospitales de la provincia de Santiago.

 

Otro efecto interesante de analizar en salud, es la presencia simultánea de contaminantes atmosféricos y su interacción entre sí. La mayoría de los estudios suponen un efecto aditivo entre los contaminantes, de tal manera que el efecto es igual a la suma de las estimaciones de los efectos de los contaminantes individuales. Esto puede no ser así, debido a que los contaminantes también pueden tener efecto sinérgico, antagónico o combinado, por lo que el efecto en salud no corresponde siempre a un efecto aditivo38. En Santiago, se encontraron también correlaciones entre CO, NO2 y material particulado y las admisiones hospitalarias en el período 2004-2007, pero no con ozono39. Sería importante evaluar los diferentes factores que afectan la contaminación atmosférica y la exposición a contaminantes múltiples en el aire sobre la población dada la deteriorada calidad del aire de la ciudad de Santiago.

Conclusiones

Enfermedades de características inflamatorias e infecciosas del sistema respiratorio como lo son asma y neumonía, presentan relación para las seis comunas estudiadas de la provincia de Santiago con los precursores de ozono, provenientes del arbolado urbano presente en ellas.

El remplazo de ciertas especies exóticas por otras nativas contribuiría a disminuir las emisiones de los compuestos orgánicos volátiles y su potencial formador de ozono y de polen, contribuyendo a mejorar la calidad del aire a nivel comunal y de la salud de la población.

La mayor desagregación de los datos de salud con un estudio profundo de la etiología de la enfermedad por código específico de afección, sería el paso a seguir para lograr un mayor detalle de los efectos en salud que la contaminación atmosférica y la presencia de ozono en la tropósfera pueden estar generando en la población.

Agradecimientos

Los autores agradecen al proyecto REDES 140176 de Conicyt por el financiamiento a esta investigación.

 

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Correspondencia a:
Dra. Margarita Préndez B.
Laboratorio de Química de la Atmósfera
Facultad de Ciencias Químicas y Farmacéuticas,
Universidad de Chile,
Sergio Livingstone 1007, Santiago, Chile.
mprendez@ciq.uchile.cl

 

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