Aunque la biomasa es una fuente de energía renovable que se está investigando, se ha descubierto que su quema puede causar contaminación del aire por partículas finas e infarto agudo de miocardio.
Presentación
“Quema de biomasa como fuente de contaminación ambiental por partículas finas y de infarto agudo de miocardio” es un paper publicado en la revista Epidemiology por los autores: Weichenthal, Scott; Kulka, Ryan; Lavigne, Eric; van Rijswijk, David; Brauer, Michael; Villeneuve, Paul J.; Stieb, Dave; Joseph, Lawrence; Burnett, Rick T. Su referencia es: Epidemiology: May 2017 – Volume 28 – Issue 3 – p 329–337 doi: 10.1097/EDE.0000000000000636 Air Pollution.
En este estudio, Weitchenthal et al., han examinado la asociación que pueda haber a corto plazo entre los cambios en la contaminación atmosférica por partículas finas (PM2.5 ) procedentes de la quema de biomasa (incluyendo quema de maderas, incendios forestales y quema para clareados de tierras) y los ingresos en hospital de pacientes por infarto de miocardio agudo; ya que según estudios anteriores, se sabe que la quema de biomasa provoca graves efectos en la salud cardiovascular de las personas, estando ésta asociada con inflamación, coagulación y peroxidación de lípidos, los cuales son factores importantes en el desarrollo de enfermedades cardiovasculares.
Además, en el estudio también se exploró la modificación del efecto potencial por la quema de biomasa utilizando el producto de combustión de la celulosa levoglucosano como un marcador específico de la fuente.
Métodos
Diseño del estudio y población de estudio
Se utilizó un diseño de casos cruzados estratificado en el tiempo para estimar la asociación entre las variaciones diarias en el ambiente de PM2.5 y los ingresos en hospital por infarto agudo de miocardio, en tres regiones de British Columbia, Canadá: Prince George (72000 habitantes), Kamloops (85000 habitantes) y Courtenay/Comox (50000 habitantes), entre los años 2008 y 2015 y utilizando 6 monitores fijos para el PM2.5. Los casos fueron excluidos si tuvieron lugar antes del comienzo del monitoreo de PM2.5.
Monitoreo prospectivo de sitio fijo de levoglucosano en PM2.5
Se recolectaron prospectivamente los datos diarios de levoglucosano en cada ciudad durante un año para caracterizar tendencias temporales en la contribución de la quema de biomasa a la PM2.5 ambiental. Estos datos fueron utilizados para estimar las medidas mensuales de las contribuciones de quema de biomasa a la PM2.5 ambiental.
Mediciones diarias de las concentraciones de PM2.5 fueron monitorizadas en cada localización entre el 1 de enero de 2014 al 31 de marzo de 2015 usando monitores ubicados en los mismos sitios provinciales de monitoreo donde se recolectaron las mediciones de PM2.5. Todos los filtros PM2.5 se sometieron a análisis gravimétricos y posteriormente se analizaron para levoglucosano por cromatografía iónica para proporcionar una estimación de la contribución diaria (levoglucosano / PM2.5) de la quema de biomasa a la PM2.5 ambiental.
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Los datos de dichas mediciones diarias de los monitores, fueron compiladas para el periodo entero de estudio (Prince George: 2008–2015; Kamloops: 2010–2015; Courtenay: 2011–2015) junto a datos diarios meteorológicos y finalmente, estos datos fueron empleados para realizar los análisis de cruzamiento de casos. Además de esto, también se recogieron datos diarios ambientales de NO2 y O3 para su uso en modelos de dos contaminantes como análisis de sensibilidad.
Monitoreo espacial de Levoglucosano en PM2.5
Monitoreos espaciales a pequeña escala fueron llevados a cabo en cada ciudad para caracterizar variaciones espaciales en humo de madera que contribuya al PM2.5 en cada región. Específicamente, dos muestras semanales de PM2.5 y levoglucoano fueron recogidas cada mes en 8 puntos localizados a lo largo de cada comunidad entre septiembre de 2014 y marzo de 2015, utilizando impactores en cascada a un caudal de 5 l/minuto. Con estos datos se elaboraron modelos de regresión lineal para ajustar mediciones en el sitio central de PM2.5 y levoglucosan para reflejar más exactamente las variaciones espaciales en cada región, siendo esta una consideración importante ya que se sabe que el humo de madera exhibe grandes variaciones espaciales. Cabe indicar que las ubicaciones de los puntos de monitoreo espacial fueron seleccionados según la distribución espacial de los casos mapeados en cada región.
Análisis estadísticos
Los autores del estudio han utilizado modelos de regresión lineal para describir la relación existente entre las mediciones de las concentraciones de levoglucosano en cada punto de monitoreo espacial en cada ciudad y los valores medidos en el punto de monitoreo central, los cuales se pueden ver en la tabla 1 del siguiente apartado.
Por otro lado, utilizaron modelos de regresión de logística condicional para estimar las proporciones de posibilidades (con intervalos de confianza del 95%) que describen la relación entre el PM2.5 ambiental y el riesgo de infarto de miocardio, ajustado para mediciones de temperatura ambiente. Se agruparon los datos de las tres ciudades y se utilizó un estimador de varianza agrupada para explicar las correlaciones dentro de cada ciudad. Se han incluido mediciones de temperatura como un término linear en todos los modelos usando los mismos tiempos de retraso que para el PM2.5. La relación linear entre las mediciones media de 3 días de temperatura e infarto de miocardio se muestra en la figura 1 del siguiente apartado. También se consideró la humedad relativa como un posible covariante pero se vio que no afectó a los resultados.
Los períodos de exposición de interés para este estudio incluyeron el mismo día de ingreso en el hospital por infarto de miocardio, así como también la exposición media de tres días anteriores a dicho ingreso (incluyendo el día de ingreso). Dado que el diseño de casos cruzados compara los casos entre ellos mismos en diferentes puntos en el tiempo, éste se ajusta para factores que no varían dentro de los individuos en cortos períodos de tiempo (por ejemplo, la edad, condición de fumador, masa corporal, etc.). En este estudio, los conjuntos de parejas consistieron en el período del caso (el día del infarto de miocardio) y los períodos de referencia seleccionados el mismo día de la semana en el mismo mes y año que el período del caso, es decir, de tres a cuatro períodos de referencia por caso.
En primer lugar, se examinó la relación entre el PM2.5 y el infarto de miocardio en toda la población como un conjunto, seguido de un análisis estratificado según la edad y sexo. Se utilizaron datos prospectivos de levoglucosano para estimar la medida mensual de las contribuciones de biomasa al PM2.5 ambiental y se realizaron análisis estratificados a través de terciles de ese parámetro.
Se ha evaluado el efecto potencial de modificación por la quema de biomasa como fuente de PM2.5 ambiental incluyendo un término de interacción de primer orden entre PM2.5 y una variable de indicador para terciles de contribuciones promedio mensuales de biomasa a PM2.5. Se generaron gráficos de concentración-respuesta utilizando splines cúbicos restringidos con tres nudos igualmente espaciados. Todos los análisis estadísticos se realizaron utilizando STATA versión 13 (Statacorp, College Station, TX).
Resultados
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En total, se han incluido 2881 casos de infarto de miocardio en los análisis, incluyendo 504 casos de Couttenay, 885 de Kamloops y 1492 de Prince George. Los casos eran predominantemente varones (68%) y con una edad media de 65 años. De media, las concentraciones de PM2.5 ambiental tendieron a ser bajas en las tres ciudades (<10 µg/m3), con concentraciones más elevadas observadas durante las épocas más frías del año. Las medias diarias de PM2.5 estuvieron positivamente correlacionas con NO2 (r = 0.51) e inversamente correlacionadas con O3 (r = −0.49), estando éstos dos inversamente correlacionados entre sí (r = −0.43). El ratio de la media diaria de levoglucosano/PM2.5 no estuvo correlacionada con NO2 (r = 0.05), pero sí semanalmente con O3 (r = −0.30). En la siguiente Figura 1 se muestran los valores de las medias mensuales de levoglucosano/PM2.5.
En general, se observa que las contribuciones de la quema de biomasa al PM2.5 ambiental fueron más altas durante los meses más fríos en las tres ciudades, la cual consistió en la quema de madera residencial. Courtenay tuvo las mayores contribuciones de quema de biomasa al PM2.5 ambiental y diferencias estacionales marcadas en las concentraciones ambientales de PM2.5. En Kamloops también se aprecian evidencias de la contribución de la quema de biomasa al PM2.5, mientras que en Prince George, se evidencian durante los meses de verano (Julio y Agosto), posiblemente debidas a los fuegos forestales, tal y como se puede observar en la siguiente Tabla 1.
En Courtenay el monitor en punto fijo resultó ser menos representativo que las variaciones regionales para el PM2.5, tal y como se puede ver en la siguiente Tabla 2.
Las proporciones de posibilidades que describen la relación entre la media de 3 días de la concentración de PM2.5 y los ingresos hospitalarios por infarto de miocardio se muestran en la siguiente Tabla 3, a los largo de los terciles de las medias mensuales de las contribuciones de biomasa al PM2.5. Para toda la población en su conjunto, la asociación más fuerte entre PM2.5 e infartos de miocardio fue observada en el tercil más alto de contribuciones de biomasa al PM2.5, a pesar de que la tendencia a lo largo de los terciles no fue muy significativa. Entre los sujetos de edad avanzada, la asociación más fuerte entre PM2.5 e infartos de miocardio también tuvo lugar en el tercil más alto de las contribuciones de biomasa a PM2.5, pero, al igual que antes, la tendencia a lo largo de los terciles no fue muy significativa estadísticamente.
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En la Tabla 3 se muestran los resultados de repetir los análisis para sujetos de edad avanzada (≥65 años) excluyendo la ciudad de Courtenay, dado que esta ciudad tuvo muchos valores elevados para la proporción de levoglucosano en PM2.5, comparado con Kamloops y Prince George. Después de esto, no hubo cambios en la tendencia de resultados en las contribuciones de biomasa a PM2.5, usándose los mismos terciles. También se ha recalculado los terciles basados en la distribución de la media mensual de las contribuciones de biomasa a PM2.5 en Prince George y Kamloops, y se han repetido los análisis en los sujetos de avanzada edad, excluyendo Courtrnay, observando una tendencia similar.
Además, incluyendo las medias de 3 días de NO2 ó O3 en los modelos, no causó cambios importantes en los resultados. Cuando se tuvo en cuenta la temperatura, se vio que la asociación positiva entre la media de 3 días de PM2.5 y los ingresos hospitalarios por infarto de miocardio entre sujetos de avanzada edad estaba limitada a la estación fría.
Por tanto, para determinar si el patrón de riesgo a través de los terciles de las contribuciones de la biomasa a PM2.5 puede estar explicado por la temperatura, se restringieron los análisis al período frio (<6.44°C), donde los resultados indican un incremento del riesgo de infarto de miocardio si aumenta la contribución de biomasa al PM2.5 ambiental, lo que se muestra en la Tabla 4. También se observó un aumento del riesgo con el aumento de las contribuciones de biomasa para sujetos más jóvenes y para toda la población en su conjunto.
Además de esto, se volvieron a examinar los modelos anteriores para sujetos de edad avanzada eliminado años individuales, con el fin de evaluar si eventos extremos en un año dado, podría afectar a los resultados. Después de esto, se vio que esto no afectaba al patrón descrito. Además, tampoco se observaron grandes impactos incluyendo la media de los tres días de NO2 ó O3, manteniéndose igualmente el mismo patrón de aumento de riesgo si se aumenta la contribución de biomasa al PM2.5.
Finalmente, como un intento de confirmar estas observaciones, los investigadores del estudio llevaron a cabo análisis estratificados utilizando datos diarios prospectivos de levoglucosano, basándose en la media de los 3 días monitorizados, donde proporciones de posibilidades de 1.04 fueron observadas para la categoría más baja de contribuciones de biomasa, mientras que proporciones de posibilidades de 1.09 se vieron para las categorías superiores. Este patrón es consistente con lo observado para los datos mensuales con una asociación más fuerte observada con contribuciones de biomasa a PM2.5 mayores. Sin embargo, cabe indicar que los riesgos estimados fueron imprecisos debido al pequeño número de casos disponibles durante el monitoreo prospectivo.
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Discusión
Hay otros estudios que han evaluado de forma específica los efectos agudos en la salud cardiovascular debidos a la exposición de PM2.5 derivadas de la quema de biomasa, como dos estudios australianos que reportan efectos positivos entre PM2.5 derivado de fuegos forestales y paradas cardíacas.
En el estudio aquí descrito se sugiere que cambios a corto plazo en PM2.5 ambiental están asociados con un incremento del riesgo de ingresos hospitalarios por infartos de miocardio entre sujetos de avanzada edad en áreas con gran impacto por la quema de biomasa y sobre todo en épocas frías, indicando por ello, que las contribuciones de dicha quema de biomasa al PM2.5 ambiental podría modificar su asociación con los infartos de miocardio, teniendo lugar los mayores riesgos cuando éstas contribuciones son mayores. Sin embargo, los autores consideran que el hallazgo de su estudio requiere de mayores réplicas, dado la plausibilidad biológica subyacente y a las limitaciones tenidas en el proceso de estudio.
Fuente publicación
Este artículo está publicado originalmente en Epidemiology:May 2017 – Volume 28 – Issue 3 – p 329–337, doi: 10.1097/EDE.0000000000000636 Air Pollution, por Wolters Kluwer Health, Inc. (2017), habiendo sido extraído de la web Journals.
