El problema cercano a casa de los humidificadores y la calidad del aire interior

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Todos hemos oído hablar de la contaminación del aire y cómo puede ser perjudicial para nuestra salud. El deterioro de la calidad del aire causado por las fábricas, los automóviles y la producción de energía es peligroso cuando afecta a nuestras ciudades y pueblos, envolviendo a las comunidades en una neblina.

Un agente nocivo dentro de la contaminación del aire es la materia particulada (PM), una mezcla de partículas sólidas y gotas líquidas que existen en el aire. El material particulado normalmente se clasifica como PM10 (partículas de menos de 10 micrómetros) o PM2.5 (partículas de menos de 2,5 micrómetros). Estas partículas son extremadamente pequeñas: las partículas PM10 son al menos diez veces más pequeñas que el ancho de un mechón de cabello. Aunque son pequeñas, estas partículas pueden causar serios impactos cuando ocurren en grandes cantidades. Las partículas PM10 disminuyen la visibilidad y causan irritación en los ojos, la nariz y la boca. Las partículas PM2.5 son aún más peligrosas ya que pueden penetrar profundamente en los pulmones e incluso llegar a nuestro torrente sanguíneo. Debido a estos riesgos, las partículas en el aire exterior y su conexión con la contaminación del aire han recibido mucha atención. Sin embargo, muchas personas también pueden estar en riesgo de exposición a partículas en interiores. La parte más aterradora: ellos mismos pueden estar creando este riesgo a través de actividades que generan partículas fácilmente distribuidas, como chimeneas que generan humo o usan agua para crear aerosoles.

A pesar de la poca atención que recibe, la exposición en interiores a partículas es común. De hecho, casi un tercio de todas las muertes antropogénicas de PM2.5 son el resultado de la producción de partículas en interiores. Sin embargo, es mucho más difícil monitorear la calidad del aire interior. En consecuencia, no existen estándares establecidos para la calidad del aire interior y el público es mucho menos consciente de las posibles vías de exposición a la contaminación del aire interior.

Las partículas pueden entrar en el aire dentro de nuestros hogares de muchas maneras, pero quizás una fuente inesperada sea nuestra agua potable.

A pesar de ser diferentes estados de la materia, el aire y el agua están inherentemente conectados. Los minerales, moléculas y partículas dentro del agua pueden transferirse de un lado a otro con el aire de muchas maneras. Los científicos se refieren a este límite figurativo que cruzan las partículas como la interfaz aire-agua, y ha estado recibiendo atención reciente en el campo de la salud pública. "Cada vez se da más cuenta de que los productos químicos en el agua no son simplemente un riesgo cuando se ingieren, sino que pueden cruzar el límite y convertirse en parte del aire que respiramos", dijo Andrea Dietrich, profesora del Programa Interdisciplinario de Educación para Graduados (IGEP) Water INTERface de el departamento de Ingeniería Civil y Ambiental. Cada vez que te duchas, lavas los platos o llevas agua al ambiente de tu hogar, los minerales y las partículas en el agua pueden cruzar la interfaz aire-agua y afectar la calidad del aire. Esto es problemático porque muchos de los minerales comunes en el agua (calcio, magnesio, potasio, cloruro y carbonato) en realidad son saludables cuando se ingieren, pero pueden causar problemas cuando se inhalan hacia los pulmones.

Ducharse y lavar los platos son formas algo indirectas de intercambiar materia en la interfaz aire-agua, pero muchos de nosotros también usamos un intercambiador de agua-aire: el humidificador ultrasónico. Piénsalo, todo el trabajo de un humidificador es tomar el agua con la que lo llenas y empujarla a través del límite agua-aire. La versión ultrasónica del humidificador logra esto mediante la emisión de una neblina fría que aumenta la humedad interior, lo que a menudo es útil en áreas con aire naturalmente seco que puede irritar la piel y las vías respiratorias y causar dolores de cabeza. Muchas marcas de humidificadores recomendarán simplemente usar agua del grifo para llenar el depósito del humidificador ultrasónico. Sin embargo, los investigadores de Virginia Tech con Water INTERface IGEP advierten que el uso de agua corriente del grifo para el agua de llenado del humidificador puede crear riesgos preocupantes de partículas para las personas.

En el primer experimento, se colocó un humidificador ultrasónico comprado localmente en un dormitorio y se llenó con agua destilada o agua del grifo local de Blacksburg, Virginia. El humidificador ultrasónico funcionó durante ocho horas, lo que representa un escenario de uso bastante estándar para el consumidor moderno: hacer funcionar un humidificador en un dormitorio mientras duerme. Durante el experimento, se utilizaron varios sensores diferentes para medir las concentraciones de partículas, el tamaño y el contenido mineral.

Estos resultados son sorprendentes porque se considera que el agua del grifo de Blacksburg es de alta calidad para beber. Sin embargo, al usar agua del grifo de Blacksburg para llenar el humidificador ultrasónico en un dormitorio, la calidad del aire se degradó y excedió los estándares de calidad del aire ambiental de la EPA de EE. UU. para la contaminación por partículas al aire libre.

Yao dirigió otro estudio que usó diferentes tipos de agua para llenar un humidificador ultrasónico colocado en una sala de conferencias de tamaño mediano. Se utilizaron cuatro tipos diferentes de agua para llenar el humidificador. Se utilizó como control una fuente de agua extremadamente limpia, filtrada y desionizada. Otras dos muestras tenían un alto contenido de minerales; una muestra tenía altos valores de sólidos disueltos totales (TDS) y dureza, y la otra muestra solo tenía altos TDS. Se usó agua corriente del grifo de Blacksburg como muestra final.

Los investigadores querían probar específicamente los tipos de agua con diferentes niveles de TDS y dureza porque son medidas del contenido mineral en el agua que no se modifican con el tratamiento típico del agua. TDS mide todos los minerales disueltos en el agua, mientras que la dureza mide el calcio y el magnesio. Las aguas con alto TDS y alta dureza contienen muchos minerales disueltos y se consideran menos "puras" que el agua con bajo TDS o dureza. Se evita el agua de alta dureza porque está asociada con la acumulación de minerales en los accesorios de plomería, aunque el calcio y el magnesio son necesarios para una buena nutrición. A pesar de ser malo para la plomería, tanto la dureza como el TDS en el agua ocurren naturalmente y no son necesariamente malos para la salud. A medida que el agua interactúa con su entorno físico, recoge minerales del suelo y las rocas, lo que aumenta su contenido de TDS. Las técnicas típicas de tratamiento de agua no eliminan los minerales del agua, ya que a menudo es difícil y costoso, lo que significa que la mayoría del agua potable contiene niveles sustanciales, pero seguros, de TDS para beber. Sin embargo, los niveles seguros de TDS para el agua potable no equivalen a una calidad del aire segura cuando se utiliza agua con un alto contenido de TDS como agua de llenado del humidificador.

En el experimento de Yao, se tomaron muestras del aire en varios lugares de la habitación después de hacer funcionar el humidificador. Los resultados muestran que el tipo de agua utilizada para llenar el humidificador tuvo un gran impacto en la concentración y el tamaño de las partículas, las dos métricas más importantes relacionadas con el riesgo y la exposición a PM. Como era de esperar, el agua destilada resultó en las concentraciones más bajas de partículas en el aire. Las dos muestras de agua con TDS alto tenían las concentraciones de partículas más altas, que eran alrededor de 20 veces más altas que las concentraciones de partículas en el aire cuando se usa agua destilada. Si el agua de llenado del humidificador ultrasónico tenía grandes cantidades de partículas minerales, estas partículas se transmitían en cantidades similares al aire. Más del 90 % de las partículas de agua con alto contenido de TDS emitidas por el humidificador tenían un tamaño inferior a 0,5 micrómetros, lo que significa que estaban por debajo del umbral de PM2,5 y presentaban un alto riesgo de inhalación. Finalmente, independientemente del tipo de agua, las concentraciones de partículas fueron más altas en la ubicación más cercana al humidificador, lo que significa que una mayor proximidad al humidificador aumenta el riesgo de inhalación de partículas.

Los resultados de estos dos estudios por sí solos muestran que hacer funcionar un humidificador con agua del grifo puede ser riesgoso según el tiempo de exposición y la concentración de partículas, con condiciones que exceden constantemente los estándares de aire ambiente establecidos por la EPA. Yao y sus colegas querían proporcionar una estimación aún más detallada del riesgo para los humanos al estimar la cantidad de partículas producidas por la humidificación que en realidad terminaría en diferentes regiones del cuerpo humano.

Para estimar la exposición por inhalación, Yao utilizó el modelo de dosimetría de partículas de trayectos múltiples, o MPPD. El MPPD utiliza datos de concentración y tamaño de partículas para estimar la cantidad de material particulado que se acumula en varias regiones del sistema respiratorio, como la nariz, la garganta, la parte superior de los pulmones y los pulmones profundos. Los investigadores de Virginia Tech proporcionaron al modelo datos de concentración y tamaño de partículas de sus experimentos y luego ejecutaron el modelo durante un período de ocho horas para simular dormir durante la noche. El modelo se ejecutó para una variedad de diferentes grupos de edad, desde bebés hasta adultos.

En general, el agua de llenado con mayor contenido de minerales, que arroja mayores cantidades de partículas al aire, provocó una mayor inhalación de partículas. Cuando se inhaló, una gran parte de las partículas se depositaron en el área profunda de los pulmones, lo que puede ser perjudicial para el desarrollo pulmonar en niños pequeños y puede provocar problemas respiratorios en humanos de todas las edades.

El resultado del modelo también mostró que durante ocho horas, los adultos inhalan más partículas emitidas que los grupos de edad más jóvenes. Esto no es inesperado ya que los adultos tienen pulmones más grandes que absorben más aire que los niños cuando respiran. Sin embargo, la clave para calcular la verdadera exposición a PM es el peso corporal. Debido a que los niños pesan mucho menos que los adultos, en realidad reciben una dosis de más del doble de la cantidad de PM en relación con el peso corporal en comparación con los adultos.

Los resultados son sorprendentes. La calidad del aire se degrada gravemente cuando los humidificadores ultrasónicos emiten minerales y el riesgo de inhalar PM es considerable. ¿Pero por qué? ¿Y se puede evitar?

El por qué tiene que ver con la forma en que funcionan los humidificadores ultrasónicos. Tienen un dispositivo interno que vibra y crea gotas de líquido extremadamente finas que se expulsan al aire como una neblina fría. Estas finas gotas de líquido contienen TDS y caen dentro del rango de PM, lo que presenta riesgos cuando los humanos las inhalan. A pesar del riesgo, la tecnología ultrasónica fue vista como un gran avance en la industria de los humidificadores, ya que complementó los humidificadores de vapor que alguna vez fueron omnipresentes.

Los humidificadores de vapor funcionan como su nombre indica: liberan agua en el aire en forma de vapor. Los humidificadores de vapor perdieron popularidad porque el vapor que emiten es caliente y puede representar un peligro para los niños pequeños que pueden quemarse sin darse cuenta con el vapor. Sin embargo, los humidificadores de vapor liberan vapor de agua que no contiene pequeñas partículas minerales en grandes cantidades como los humidificadores ultrasónicos. Los humidificadores ultrasónicos pueden haber resuelto el problema del calor de los humidificadores de vapor, pero han creado uno nuevo al liberar partículas no deseadas en el aire.

Esta investigación no pide que se desechen los humidificadores, sino que ha destacado algunas opciones más seguras. Se podría usar un humidificador de vapor en lugar de uno ultrasónico para eludir directamente las preocupaciones de PM. Sin embargo, debido a que se calientan, esto puede no ser posible en algunas situaciones. Si usa un humidificador ultrasónico, el aire puede permanecer en una calidad segura si se usa agua destilada como agua de llenado. Cualquiera que sea la opción que se elija, es recomendable evitar el uso de agua del grifo estándar para llenar un humidificador ultrasónico debido a los riesgos para la salud asociados. Como dijo Yao, "el humidificador puede ser una fuente inesperada de exposición a la contaminación del aire, pero debe tomarse en serio".

Al combinar el conocimiento, las habilidades y las herramientas de científicos de diferentes disciplinas, el grupo Water INTERface ayudó a identificar y brindar posibles soluciones a un importante problema de salud pública. Este es solo un ejemplo sorprendente de las formas en que la investigación, y especialmente la investigación interdisciplinaria, puede ayudar a mejorar nuestro mundo. "El mundo tiene todo tipo de problemas, pero afortunadamente tenemos todo tipo de científicos que, cuando se unen, pueden abordar los importantes para mejorar la salud y el bienestar", dijo Dietrich.