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Revista médica de Chile

Print version ISSN 0034-9887

Rev. méd. Chile vol.145 no.11 Santiago Nov. 2017

http://dx.doi.org/10.4067/s0034-98872017001101371 

Artículo de Investigación

Material particulado y gases contaminantes en la comuna de El Bosque ¿cuánto influyen en la cantidad de consultas por enfermedades respiratorias?

Association between air pollution and emergency consultations for respiratory diseases

Gloria Henríquez1  a

Claudio Urrea2  b

1Universidad de Santiago de Chile. Santiago, Chile

2Laboratoire d'Automatique de Grenoble (LAG). Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG). Grenoble, Francia

RESUMEN

Background

Air pollution has a direct influence on health.

Aim

To determine the association between particulate matter and contaminant gas concentrations in the environment with the number of consultations for respiratory diseases in emergency rooms in Metropolitan Santiago, Chile.

Material and Methods

During five years, the daily number emergency consultations for respiratory diseases and the daily concentrations of particulate matter and contaminant gases in a community of Santiago, were recorded. The degree of change of these variables during summer and winter was determined. Their correlation coefficients with a 0 to 100 days gap, were calculated.

Results

During winter, there was a higher number of consultations and higher pollution levels, except for O3, which increased in summer. There were positive correlations between the concentrations of different pollutants (mainly 2.5 and 10 μm particulate matter, CO and NO2). There was a negative association between consultations for respiratory diseases and O3 concentrations, an almost negligible association with SO2 and variable positive and significant associations with the concentration of other pollutants, with variations according to the time gap.

Conclusions

Pollution and respiratory diseases increase during winter. There are variable associations between pollutant concentrations and the number of consultations for respiratory diseases.

La contaminación del aire es un problema mundial que afecta principalmente a las grandes ciudades en países desarrollados y no desarrollados, con consecuencias para la salud de la población1. Debido a esto se han realizado múltiples estudios con el fin de establecer el daño causado, tanto por el material particulado como por los gases contaminantes, siendo las relaciones más conocidas el aumento de la mortalidad1,2 por exposición a corto plazo3 y a largo plazo4, la asociación con enfermedades cardiovasculares, incluidas la hipertensión arterial5 y la menor sobrevida de personas con infarto de miocardio6, alteraciones cardiopulmonares7, problemas respiratorios como disminución de la función pulmonar8 y aparición de asma en niños9, etc. Menos conocidas son las asociaciones con condiciones como disminución de la función renal10 y alteraciones cognitivas11 en adultos mayores.

En Chile se comenzó la pesquisa diaria de material particulado de 10 µm (MP10) desde 19892 y, actualmente, se monitorean aquellos contaminantes que originan situaciones de emergencia ambiental, agregándose al MP10 las mediciones de material particulado de 2,5 µm (MP2,5), monóxido de carbono (CO), dióxido de nitrógeno (NO2), ozono (O3) y dióxido de azufre (SO2). Las estaciones de monitoreo de calidad del aire se encuentran a lo largo de todo el país, siendo Santiago la ciudad con más antecedentes históricos12. Los estudios dirigidos a la relación contaminación –mortalidad han mostrado resultados similares a otros países2 y, progresivamente, se han ido investigado asociaciones con otras variables influyentes en la relación contaminación– salud, como factores climáticos13,14 o microorganismos patógenos15 e, incluso, estimando el efecto económico en la reducción de contaminantes16, entre otros.

El mayor problema de los estudios de contaminación versus salud radica en la imposibilidad de evaluar en forma aislada el daño que causa cada contaminante, incluso, algunos autores han realizado trabajos conducentes a determinar si el material particulado o los gases contaminantes son factores modificadores de efecto o causantes reales del daño que se les imputa17,18. Por lo anterior, en este trabajo se intenta establecer en qué proporción el material particulado (MP2,5 y MP10) y los gases contaminantes (CO, NO2, O3 y SO2) influyen en la cantidad de atenciones médicas de urgencia a causa de enfermedades respiratorias, y determinar la existencia de desfase de tiempo que marque esta asociación. Los datos utilizados provienen de mediciones de contaminantes del aire y atenciones médicas realizadas en la comuna de El Bosque, ubicada en Santiago de Chile, en el período comprendido entre el 01 de enero de 2010 y el 31 de diciembre de 2014.

Material y Método

Generalidades y características de los datos

La comuna de El Bosque tiene una superficie de 14,2 km2 y está ubicada en la Región Metropolitana de Santiago de Chile. La población total proyectada para el año 2015 es de 193.915 habitantes, de los cuales, 20,69% corresponde a niños de hasta 14 años y 9,52% a adultos de 65 años o más. La población inscrita en el sistema público de salud es alrededor de 77%, mientras que el resto lo está en el sistema privado, o no está en ninguno19.

Se ha seleccionado El Bosque para realizar el estudio porque cumple, en forma conjunta, con dos condiciones:

  1. sus centros de atención primaria de salud (del sistema público) solamente atienden personas que viven en la misma comuna20, y

  2. su estación de monitoreo de calidad del aire tiene instalaciones que miden todos los contaminantes antes mencionados21.

El período de estudio es de 5 años, correspondiente a 1.826 días (desde el 01 de enero de 2010 hasta el 31 de diciembre de 2014) y los datos se agrupan en:

  1. cantidad diaria de atenciones médicas de urgencia en los servicios de atención primaria de El Bosque (subdivididos en atenciones totales, por causa respiratoria y no respiratoria), obtenidos de la plataforma web del Departamento de Estadística e Información de Salud (DEIS) del Ministerio de Salud de Chile22, y

  2. promedio diario de concentraciones de MP2,5, MP10, CO, NO2, O3 y SO2, obtenidos de la página web del Sistema de Información Nacional de Calidad del Aire (SINCA) del Ministerio del Medio Ambiente de Chile21.

Los datos faltantes fueron imputados por medias condicionadas de datos agrupados23. El procedimiento se realizó calculando el promedio de las mediciones ocurridas en el mismo día y mes de los otros años registrados, es decir, si el dato faltante es del 17 de mayo de 2011, entonces se sustituyó por el promedio obtenido del 17 de mayo de los años 2010, 2012, 2013 y 2014. Con este procedimiento se intenta seguir la tendencia de cada época del año. El contaminante con más datos imputados fue el SO2, siendo menos de 3%, mientras que las enfermedades respiratorias no requirieron imputación.

Método

En la zona estudiada, el invierno se caracteriza por temperaturas frías, asociadas a mala ventilación del aire con el consiguiente aumento en la concentración de contaminantes como MP2,5, MP10, CO, NO2 y SO2, mientras que en verano se incrementa la temperatura y, aunque mejoran las condiciones de ventilación, esto permite una mayor concentración de O32,12.

Con la finalidad de determinar cómo se expresan las enfermedades respiratorias y los contaminantes en invierno y verano, se considera al primero como la estación con mayor exposición (por su concentración de contaminantes), definiéndose el invierno entre el 21 de junio y el 21 de septiembre, y el verano entre el 21 de diciembre y el 21 de marzo. Las atenciones de urgencia han sido calculadas para cada uno de esos períodos, subdivididas en “respiratorias” y “otra causa”, obteniéndose la odds ratio y la significancia estadística por medio de χ2, mientras que los contaminantes se representaron según el promedio diario de concentraciones en cada período, y su significancia estadística obtenida por t-Student.

La relación entre contaminantes se ha revisado por medio de los coeficientes de correlación, calculados a partir de sus promedios diarios, y la prueba estadística utilizada ha sido t-Student.

La asociación entre atenciones diarias por enfermedades respiratorias y la concentración diaria de cada contaminante se ha analizado con el cálculo del coeficiente de correlación, con prueba estadística t-Student, inicialmente considerando ambas variables con ocurrencia en el mismo instante de tiempo (t0) y, luego, manteniendo el contaminante sin modificación en el tiempo, mientras que las enfermedades respiratorias se fueron desfasando de 10 en 10 días hasta llegar a una diferencia de 100 días (el contaminante en tiempo inicial t0 comparado con enfermedades respiratorias en los tiempos t10, t20,…, t100). Esto ha implicado la necesidad de completar el procedimiento utilizando datos de enfermedades respiratorias del año 2015, es decir, para el desfase de 100 días se tuvo que recurrir a las enfermedades cuantificadas hasta el 10 de abril de 2015.

Resultados

En los 5 años estudiados, los promedios diarios de concentraciones de MP2,5 y MP10 se mantuvieron por sobre las recomendaciones de la Organización Mundial de la Salud (promedio anual mayor a 10 y 20 µg/m3 y promedio en 24 h 25 y 50 µg/m3, respectivamente)1. La concentración promedio diaria de CO en invierno fue más del triple que en verano, y la relación fue casi el doble en los casos de MP2,5 y NO2. El MP10 y el SO2 no presentaron una diferencia tan marcada, mientras que el O3 fue 2,5 veces mayor en verano que en invierno. La desviación estándar fue similar entre ambas estaciones solamente en el caso del O3. Usando la prueba t-Student la significancia estadística, en todos los casos, dio un valor p < 0,001 para dos colas (Tabla 1).

Tabla 1 Promedio diario de concentraciones de contaminantes y resultados comparativos entre estaciones invierno-verano del período 2010-2014 

Ítem Contaminantes
MP2,5 MP10 CO NO2 O3 SO2
PTotal período 29,1389 72,1240 0,9389 24,3611 13,1786 1,6465
PInviernos 38,0300 77,9686 1,4506 29,8032 7,5801 1,8408
PVeranos 20,0880 63,3500 0,4312 16,5465 19,0482 1,3451
Inviernos/veranos 1,8932 1,2308 3,3641 1,8012 0,3979 1,3685
D.S.Total período 17,3352 30,3257 0,6922 11,0912 6,5912 0,8778
D.S.Inviernos 20,3080 33,6506 0,7346 10,2247 4,2382 1,0558
D.S.Veranos 8,2171 18,5311 0,1746 5,4648 4,4347 0,5438
V.C. 241,6741 741,7882 0,2876 67,5738 18,8062 0,7093
t-Student 17,4166 8,0998 28,6877 24,3364 39,9069 8,8825
Valor p < 0,001 < 0,001 < 0,001 < 0,001 < 0,001 < 0,001

Fuente: Elaboración propia con datos obtenidos de la referencia21.

MP2,5: material particulado de 2,5 µg; MP10: material particulado de 10 µg; CO: monóxido de carbono; NO2: dióxido de nitrógeno; O3: ozono; SO2: dióxido de azufre; P: promedio de concentraciones de cada contaminante; D.S.: desviación estándar; V.C.: varianza conjunta. Concentraciones de MP2,5 y MP10 medidos en µg/m3, de CO medido en ppm, de NO2, O3 y SO2 medidos en ppb. Cálculos realizados considerando 1.826 días en total (460 de invierno, 451 de verano) y 909 grados de libertad. Valor p para dos colas.

El total de las atenciones de urgencia en los servicios de atención primaria, en el período 2010-2014 fue 750.549, donde 309.023 correspondieron a patologías respiratorias y 441.526 se debieron a otra causa. Al analizar la cantidad de atenciones según las estaciones del año previamente definidas, se vio la predominancia de causa respiratoria en invierno y otras causas en verano (Tabla 2), siendo la odds ratio 2,2646 (IC 95% 2,2337-2,2960) a favor de la relación invierno-enfermedades respiratorias y verano-otra causa y 0,4416 (IC 95% 0,4355-0,4477) para la relación verano –enfermedades respiratorias e invierno– otra causa, con χ2 de un grado de libertad igual a 13.759,4947, lo que produce un valor p < 0,001.

Tabla 2 Atenciones de urgencia en relación a los períodos de exposición a contaminantes (inviernos y veranos entre 2010 y 2014) 

Períodos de exposición Atenciones de urgencia
Respiratorias Otra causa Total
Inviernos 98.690 99.348 198.038
Veranos 49.330 112.459 161.789
Total 148.020 211.807 359.827

Fuente: Elaboración propia con datos obtenidos de la referencia22.

Odds ratio 2,2646 (IC 95% 2,2337-2,2960) a favor de relación invierno-enfermedades respiratorias y verano-otra causa; Odds ratio 0,4416 (IC 95% 0,4355-0,4477) de la relación verano-enfermedades respiratorias e invierno-otra causa; χ2 13.759,4947 con un grado de libertad, valor p < 0,001.

Los coeficientes de correlación más relevantes entre contaminantes se dieron en las relaciones MP2,5 - CO, MP2,5 - MP10 y MP10 - NO2 con valores de 0,81 o más. Le siguieron MP2,5 - NO2, NO2 - CO y MP10 - CO con valores sobre 0,69. El O3 se asoció en forma negativa con todos los contaminantes, sobre todo con respecto al CO y NO2 (valores menores a 0,5). El SO2 fue el que presentó correlaciones con coeficientes más cercanos a cero (Tabla 3). La prueba estadística t-Student dio un valor p < 0,001 para dos colas en todos los casos.

Tabla 3 Coeficientes de correlación entre contaminantes 

MP2,5 MP10 CO NO2 O3 SO2
MP2,5 1,0000
MP10 0,8175 1,0000
CO 0,8509 0,6960 1,0000
NO2 0,7225 0,8100 0,7323 1,0000
O3 -0,4945 -0,2830 -0,6439 -0,5072 1,0000
SO2 0,3781 0,2981 0,4015 0,2989 -0,2122 1,0000

Fuente: Elaboración propia con datos obtenidos de la referencia21.

MP2,5: material particulado de 2,5 µg; MP10: material particulado de 10 µg; CO: monóxido de carbono; NO2: dióxido de nitrógeno; O3: ozono; SO2: dióxido de azufre. Valores corresponden a coeficientes de correlación, prueba t-Student y valor p < 0,001 para dos colas.

Las mayores correlaciones entre enfermedades respiratorias y cada contaminante fueron las relacionadas con el O3, NO2 y CO. Le siguieron las del MP2,5 y MP10, mientras que el SO2 fue el que tuvo los valores más bajos del grupo (Tabla 4):

  • La correlación más significativa (-0,4834) se produjo al desfasar alrededor de 20 días las enfermedades respiratorias con respecto al O3; debe destacarse que fue el único contaminante que entrega resultados negativos.

  • El NO2 presentó dos peaks, el primero con alrededor de 20 días de diferencia respecto a las enfermedades respiratorias y el segundo a los 60 días, con coeficientes de 0,4669 y 0,3871, respectivamente.

  • El CO tuvo la máxima correlación (0,4626) con las enfermedades respiratorias alrededor del día 0 y luego tendió a decaer progresivamente sin nuevos peaks destacados.

  • Las correlaciones del MP2,5 tuvieron tres máximos en los días 10, 40 y 80 con resultados 0,3505, 0,3257 y 0,3244, respectivamente.

  • Al comparar las enfermedades respiratorias 20, 60 y 90 días después de las mediciones del MP10, también hubo tres máximos (0,2986, 0,3025 y 0,3001, respectivamente).

  • El SO2 tuvo su correlación máxima (0,2105) alrededor del día 0 y posteriormente no hubo máximos destacables.

Tabla 4 Coeficientes de correlación entre atenciones de urgencia por enfermedades respiratorias y concentración de contaminantes del aire sin y con desfase de tiempo 

Contaminante Desfase de tiempo (días)
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
MP2,5 0,3477 0,3505 0,3489 0,2933 0,3257 0,3141 0,2846 0,3083 0,3244 0,2654 0,1850
MP10 0,2102 0,2382 0,2986 0,2287 0,2059 0,2684 0,3025 0,2282 0,2825 0,3001 0,2099
CO 0,4626 0,4429 0,4132 0,3847 0,3850 0,3346 0,2771 0,2974 0,2484 0,1759 0,1301
NO2 0,3306 0,3956 0,4669 0,3835 0,2959 0,3578 0,3871 0,2266 0,2556 0,2701 0,1535
O3 -0,3902 -0,4591 -0,4834 -0,4394 -0,3723 -0,3781 -0,3732 -0,2453 -0,2292 -0,1985 -0,1430
SO2 0,2105 0,1846 0,1541 0,1505 0,1228 0,1582 0,1368 0,1035 0,1166 0,0632 0,0413

Fuente: Elaboración propia con datos obtenidos de las referencias21,22.

MP2,5: material particulado de 2,5 µg; MP10: material particulado de 10 µg; CO: monóxido de carbono; NO2: dióxido de nitrógeno; O3: ozono; SO2: dióxido de azufre. Valores corresponden a coeficientes de correlación, prueba estadística t-Student, valor p < 0,001 (excepto para SO2 con desfase de 90 y 100 días, con valores p < 0,01 y < 0,1, respectivamente) para dos colas.

Para todos estos casos, el estadístico utilizado es t-Student y el valor p asociado es < 0,001, excepto SO2 con desfase de 90 y 100 días (valores p < 0,01 y < 0,1, respectivamente).

Discusión

Este trabajo corrobora la asociación directa que existe entre las enfermedades respiratorias y la estación invernal, representado por la cantidad diaria de atenciones de urgencia en la comuna de El Bosque, con una odds ratio de 2,2646. Además, establece notorias diferencias entre la concentración diaria de material particulado y gases entre invierno y verano, con aumento del MP2,5, MP10, CO, NO2 y SO2 en la estación fría y del O3 en la estación cálida.

Las mayores asociaciones entre contaminantes se dan entre MP2,5, MP10, CO y NO2, con coeficientes de correlación mayores a 0,69. El SO2 tiene coeficientes de menor significancia con respecto al resto, mientras que el O3 presenta correlaciones negativas con respecto a todos los otros gases y material particulado.

La correlación más significativa entre atenciones de urgencia por enfermedades respiratorias y contaminantes del aire se ha dado con respecto al O3, cuyo resultado tiene signo negativo. Esto no significa que sea un factor protector, sino que posiblemente está representando el comportamiento de otra variable, la temperatura, porque la concentración del O3 aumenta en relación al incremento de temperatura, predominando ambos en verano. El coeficiente de correlación más cercano a -1 se da con una diferencia de 20 días, indicando que el efecto no es inmediato, sino que puede responder a los procesos propios de enfermedad y mejoría del sistema respiratorio.

El NO2 y el CO presentan correlaciones similares con respecto a las atenciones por enfermedades respiratorias. El primero, con un máximo a los 20 días y otro a los 60 días, lo que se puede interpretar como un efecto a corto y otro a mediano plazo. El segundo tiene su máximo en forma inmediata, disminuyendo progresivamente a medida que se desfasa el tiempo, lo que pudiera indicar que no hay consecuencias posteriores para la población, pero que niveles tóxicos serían potencialmente letales en forma más rápida.

En la relación de atenciones por enfermedades respiratorias y material particulado, tanto el MP2,5 como el MP10 presentaron tres correlaciones máximas con valores no tan destacados como los casos anteriores, a pesar de sobrepasar los rangos recomendados por la Organización Mundial de la Salud.

El SO2 es el que, según este estudio, tiene menos relación con las enfermedades respiratorias y, posiblemente, su importancia radica en la toxicidad que puede ocasionar en otros sistemas u órganos.

La motivación de este estudio es la necesidad que tiene cada zona afectada de contar con antecedentes de su propia realidad y no solamente con información importada de otros lugares, permitiendo la generación de soluciones adecuadas para ese entorno.

Aunque exista la imposibilidad de separar cada una de las variables implicadas en la contaminación del aire, se ha tratado de disminuir al máximo el sesgo, tomando como población de estudio aquella que vive y se atiende en la misma zona geográfica, y en la que es posible tener todas las mediciones deseadas en relación a contaminantes del aire. Lamentablemente, no se puede establecer cuántas horas al día la población en cuestión está dentro de la comuna o fuera de ella (por estudio, trabajo, etc.).

Fuente de apoyo financiero: No hubo.

Agradecimientos

Este trabajo fue apoyado por Proyectos Basales y la Vicerrectoría de Investigación, Desarrollo e Innovación de la Universidad de Santiago de Chile. Chile.

Referencias

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Received: January 20, 2017; Accepted: November 19, 2017

Correspondencia a: Gloria Henríquez Universidad de Santiago de Chile Av. Ecuador 3519, Estación Central, Santiago, Chile. gloria.henriquez@usach.cl

a

Alumna de Doctorado en Ciencias de la Ingeniería con Mención en Automática, Universidad de Santiago de Chile, Santiago, Chile.

b

Docteur en Automatique et Productique.

Los autores no declaran conflictos de interés.

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