Introducción

Una de las propiedades más importantes de las partículas atmosféricas es su tamaño, ya que condiciona su comportamiento y proporciona información sobre su origen e historia. Las distribuciones de tamaño tienen un papel importante en entender los procesos donde el aerosol está involucrado así como los cambios a corto y largo plazo asociados. Por ejemplo, los procesos de interacción radiación-material denominados dispersión y absorción dependen del tamaño de partícula y los estudios de los efectos sobre la salud necesitan conocer la distribución de tamaños para obtener la fracción de las partículas que se depositan en los pulmones.

En diversos estudios1,2 se puso de manifiesto ya en los años 70 que de un modo general la mayoría de los aerosoles atmosféricos tienen una distribución de tamaño con tres modos acordes a los procesos de formación, crecimiento y desaparición a los que están sometidas las partículas, siendo la combinación lineal de tres distribuciones lognormales. El desarrollo de los nanoDMAs ha permitido completar esta caracterización con cuatro modos: nucleación, por debajo de aproximadamente 30 nm, el de Aitken, entre 30 y 100 nm, el de acumulación, entre 80 y 1000 nm, y el modo grueso, por encima de los 1000 nm.

Existen muchos estudios sobre nucleación atmosférica de partículas3, una vez formado el modo de nucleación, bien a partir de moléculas de ácido sulfúrico y agua, bien a partir de los compuestos orgánicos de emisiones una vez enfriadas, estas partículas sufren procesos de coagulación o condensación de otros vapores, aumentando el tamaño de las partículas. El paso de las partículas de un rango a otro se produce por coagulación de las partículas de nucleación con partículas del rango de acumulación. Este proceso está favorecido por la gran movilidad de las partículas de nucleación y la gran superficie que presentan las partículas de acumulación. El crecimiento de las partículaspor condensación decrece al aumentar el tamaño de las partículas por lo que este mecanismo permite pasar del modo de nucleación al de acumulación pero no de este al grueso. Algunos autores dividen el modo de acumulación en dos submodos: modo de condensación, alrededor de 200 nm, y modo gota, alrededor de 600 nm. El primero contiene productos de condensación mientras que el segundo se forma en gotas de niebla donde se produce absorción y/o reacción química.

Cuando se produce la evaporación del agua queda el aerosol residual, justo en el modo gota4. Las partículas atmosféricas tienen una clara influencia en el cambio climático ya que los modelos indican que están retrasando el calentamiento esperado por el incremento de los gases de efecto invernadero, especialmente las partículas de sulfatos y las de material orgánico, que se encuentran ambas principalmente en el rango ultrafino. Por otro lado, los actuales estándares de calidad del aire (PM2,5 y PM10) están basados en las concentraciones másicas de partículas. Estás concentraciones no son las más adecuadas para medir las partículas menores de 100 nm, donde lo que realmente domina son las concentraciones numéricas5. Así, los actuales estándares podrían ser insuficientes para permitir alcanzar conclusiones sobre la relación entre las partículas ultrafinas y sus efectos observados sobre la salud6,7. Por estas razones es importante medir las distribuciones de tamaño de partículas con el fin de entender completamente los efectos ambientales de las partículas atmosféricas, tanto los procesos que llevan a la transformación de unos modos en otro, la dinámica de partículas, como su influencia en el ambiente.

 

1Whitby, K.T., (1978). The physical characteristics of sulfur aerosols. Atmospheric Environment, 12, 135-159.

2Willeke, K. y Whitby, K.T., (1975). Atmospheric aerosols: size distribution interpretation. Journal of the Air Pollution Association, 25(5), 529-534.

3Kulmala, M., Vehkamäki, H., Petäjä, T., Dal Maso, M., Lauri, A., Kerminen, V.-M., Birmili, W., McMurry, P.H., (2004). Formation and growth rates of ultrafine atmospheric particles: a review of observations. J. Aerosol Science 35, 143–176.

4Eldering, A., Glasgow, R. M., (1998). Short-term particulate matter mass and aerosol-size distribution measurements: transient pollution episodes and bimodal aerosol-mass distributions, Atmospheric Environment, 32, 2017-2024.

5Seinfeld, J.H., and Pandis, S.N., (1998). Atmospheric Chemistry and Physics, JOHN WILEY & SONS, INC, New York.

6Peters, A, Wichmann HE, Tuch T, Heinrich J, Heyder J., (1997). American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine, 155:4, 1376-1383.

7Penttinen, P., Timonen, K.L., Tiittanen, P., Mirme, A., Ruuskanen, J., Pekkanen, J., 2001. Number concentration and size of particles in urban air: Effects on spirometric lung function in adult asthmatic subjects. Environmental Health Perspectives, 109, 319-323