La contaminación atmosférica provoca la muerte de millones de personas al año, representa el mayor factor de riesgo de mortalidad prematura en todo el mundo.
A veces, la exposición a contaminantes atmosféricos se produce durante eventos en los que los niveles de contaminación se elevan dramáticamente en relación con los niveles medios. Esto ocurre, por ejemplo, durante erupciones volcánicas como la que está ocurriendo en la isla de La Palma, por la erupción de Cumbre Vieja.
Hoy en día hay aproximadamente 500 volcanes activos en la Tierra y cada año se producen de 10 a 40 erupciones de media, que constituyen una de las fuentes más importantes de gases tóxicos y material particulado (PM) como cenizas, humos y aerosoles en la atmósfera. Estas emisiones producen efectos muy adversos en el medio ambiente, el clima y la salud de las personas expuestas, sin olvidar que estos desastres naturales pueden provocar daños personales y económicos devastadores.
Emisiones volcánicas
Como consecuencia de una erupción, además de la lava que alcanza la superficie, una gran cantidad de material es inyectado a la atmósfera (figura 1).
Figura 1. Material emitido durante las emisiones volcánicas.
Junto con el magma y el vapor de agua (H₂O), se emite principalmente dióxido de azufre (SO₂), que puede ser oxidado en la atmósfera a ácido sulfúrico (H₂SO₄). También se ha identificado en penachos volcánicos una gran variedad de especies gaseosas como el dióxido de carbono (CO₂), monóxido de carbono (CO), sulfuro de hidrógeno (H₂S), sulfuro de carbono (CS), disulfuro de carbono (CS₂), hidrógeno (H₂), cloruro de hidrógeno (HCl), metano (CH₄), fluoruro de hidrógeno (HF), bromuro de hidrógeno (HBr) y diversos compuestos orgánicos como hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP) como el benzo(a)pireno.
Además, pasan a la atmósfera metales pesados, como mercurio y plomo, y material particulado. Los volcanes pueden liberar una gran cantidad de PM de diferente tamaño, desde nano (< 50 nm) a grueso (< 10 micras). Estas emisiones volcánicas pueden transportarse en la atmósfera a grandes distancias del foco emisor.
Efectos en el medioambiente y la salud
Los efectos en la calidad del aire debidos a procesos de contaminación a escala local, regional o global producidos por gases emitidos por fuentes naturales o por acción del hombre son conocidos por los estudiosos de la química atmosférica desde hace décadas. Sin embargo, existen pocos estudios epidemiológicos sobre cómo afecta a corto plazo la exposición a altas concentraciones de contaminantes procedentes de una erupción volcánica.
Además, hay que tener en cuenta que los efectos nocivos para la salud de la población de estas emisiones dependen de la distancia a la que se encuentre el volcán y de la concentración de las sustancias emitidas. Entre los contaminantes más perjudiciales emitidos por volcanes destacan el SO₂, los hidrocarburos aromáticos policíclicos y las partículas de humo, ceniza y aerosoles.
Se sabe que en las proximidades de las erupciones volcánicas, la lluvia y la humedad pueden ser bastante ácidas. Esto se debe principalmente al ácido sulfúrico formado a partir del dióxido de azufre y también al cloruro de hidrógeno y fluoruro de hidrógeno emitidos por el volcán.
La lluvia ácida, además de provocar la corrosión de metales en edificios e infraestructuras y deteriorar otros materiales como el mármol, puede afectar a la calidad del agua y del suelo (acidificación), afectando a animales y plantas que viven en estos ecosistemas.
Por otro lado, la nube de cenizas que acompaña a la pluma de gases puede alcanzar la estratosfera, dependiendo de la intensidad de la erupción. En esta región de la atmósfera, el ácido sulfúrico genera aerosoles que pueden producir un efecto de enfriamiento al reflejar la luz solar, afectando al cambio climático de forma inversa a como lo hace el CO₂.
Entre los efectos que provoca el dióxido de azufre sobre la salud se encuentran la irritación e inflamación aguda o crónica en mucosas oculares y respiratorias, causando broncoconstricción y agravando enfermedades respiratorias y cardiovasculares.
Los hisdrocarburos policíclicos aromáticos son compuestos persistentes (bioacumulables) y de difícil degradación, por lo que su permanencia en el medio ambiente puede durar años, afectando tanto al medio acuático como al terrestre. Constituyen un grupo de compuestos que han recibido una especial atención, ya que muchos de ellos son carcinogénicos o mutagénicos, además de resultar irritantes para las vías aéreas y para los ojos. El benzo(a)pireno es el HAP más conocido por su elevada potencialidad para inducir tumores, sobre todo, de pulmón.
Asimismo, el material particulado reduce la visibilidad y al depositarse puede producir daños sobre el suelo y el agua. En el suelo inhibe la absorción de nutrientes en las plantas y reduce la tasa de fotosíntesis, lo que afecta a su crecimiento. También puede acidificar lagos y arroyos y cambiar el balance de nutrientes en las aguas costeras y las cuencas de los ríos. En cuanto a la salud, las partículas más pequeñas pueden provocar asma, bronquitis crónica e, incluso, cáncer de pulmón.
Las emisiones desde el espacio
Para predecir el comportamiento de la pluma del volcán se usan modelos de dispersión atmosférica. Estos modelos matemáticos son una herramienta muy potente que nos permite tener datos anticipados de los efectos de la dispersión de los contaminantes atmosféricos.
La Agencia Estatal de Meteorología (AEMET) ha implementado el modelo de transporte químico MOCAGE para suministrar predicciones de la composición química de la atmósfera. Además, es un servicio de apoyo en situaciones de emergencias medioambientales.
El lanzamiento de nuevos satélites y el desarrollo de nuevas técnicas de teledetección han ampliado la capacidad de monitorizar las emisiones volcánicas desde el espacio.
La vigilancia vía satélite es una herramienta imprescindible para hacer un seguimiento de la columna de humo o penacho de un volcán y también sirve para evaluar su impacto en tiempo real. Por esta razón, la Unión Europea ha activado su sistema de satélites Copérnico para seguir la erupción volcánica de La Palma (figura 2).
Figura 2.- Emisiones de SO₂ de la erupción del volcán de Cumbre Vieja en La Palma.
Según el Instituto Volcanológico de Canarias (INVOLCAN) el volcán de La Palma está emitiendo del orden de 6 000-9 000 toneladas diarias de dióxido de azufre.
Hay que tener en cuenta que estas columnas volcánicas de gases y cenizas pueden transportarse largas distancias por acción del viento, pudiendo observarse los efectos de la erupción muy lejos del foco de emisión. De hecho, el Instituto de Geociencias de Madrid predice que la lluvia ácida del volcán podría llegar en 48 horas a Baleares.
Además del dióxido de azufre, la nube de cenizas procedentes del nuevo volcán también está siendo monitorizada por la AEMET para predecir su evolución y poder tomar decisiones sobre el tráfico aéreo.
En resumen, los efectos instantáneos de una erupción volcánica sobre el medio ambiente y la salud son claramente visibles para la población: columnas de humo y cenizas cubriendo campos y tejados, olor a azufre, dificultad para respirar, etc.
Los efectos de la contaminación, como la lluvia ácida, podrían tener lugar a medio plazo, incluso en zonas alejadas. Los efectos sobre la salud a medio y largo plazo de los gases y partículas emitidas dependerán de la concentración de los contaminantes y el tiempo de exposición a los mismos.
*Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation.
*Diana Rodríguez Rodríguez, profesora titular de la Universidad de Castilla-La Mancha
*Elena Jiménez Martínez, Catedrática de Química Física de la Universidad de Castilla-La Mancha