Introducción
Un ambiente sano y la salud son derechos fundamentales que se deben respetar y cumplir en la sociedad (Mata, 2010). En el mundo, la calidad del aire cada día va decayendo más debido a factores de desarrollo humano y de degradación del medio natural. Este impacto sobre el medioambiente acarrea consecuencias sobre la salud: las altas concentraciones de contaminantes en el aire, como las de material particulado, afectan la salud de los seres vivos, especialmente en lo que tiene que ver con problemas asociados a las vías respiratorias (Mata, 2010).
Colombia cuenta con la Resolución 2254 de 2017, en la cual se indica que el límite permisible de PM10 es de 50 μg/m3y, por su parte, la OMS sugiere no sobrepasar un límite de 15 μg/m3 (OMS, 2021). Se observa entonces que entre las dos pautas existen diferencias considerables, mientras que el estado de la calidad del aire colombiana ocupa el puesto 51 en el ranking de naciones con peor calidad del aire (AQICN, 2022).
Según Manizales Cómo Vamos (2020) en su informe de calidad de vida, se identificó que el 9 % de las muertes ocurridas en la ciudad de Manizales en 2019 se dieron por enfermedades respiratorias. En el mismo período se observó que la calidad del aire, principalmente en lo relativo al material particulado (PM10), presentó concentraciones superiores a los niveles aceptados por la OMS (2021) de 15 μg/m3 anuales.
Dado este contexto, se trazó como objetivo de investigación analizar la relación entre las enfermedades respiratorias y el material particulado (PM10) en la ciudad de Manizales en 2019, así como identificar las zonas de la ciudad más expuestas a este tipo de contaminantes.
Marco teórico
El presente trabajo analiza la relación entre enfermedades respiratorias y la calidad del aire, específicamente con el material particulado (PM10), en la ciudad de Manizales. Es preciso aclarar diferentes denominaciones de los factores que se desean observar, como lo son la calidad del aire y la salud.
Calidad del aire
La organización Troposfera (2019) define calidad del aire como “la concentración de contaminante que llega a un receptor, más o menos lejano de la fuente de emisión, una vez transportado y difundido por la atmósfera”. La calidad del aire puede presentar los siguientes contaminantes (Oyarzún, 2010): material particulado (PM), óxidos de azufre (SOx), óxidos de nitrógeno (NOx), monóxido de carbono (CO) y el dióxido de carbono (CO2).
En el año 1980, el Banco Mundial alertó sobre las altas incidencias de las fuentes móviles en la producción de emisiones de gases de efecto invernadero a nivel global. Se estimó que el 70% de las emisiones estaba asociado a este tipo de contaminantes. En Colombia se aplicó la primera normativa sobre calidad de aire en el año 1982 (Decreto 02, 1982), la cual reglamentó las emisiones atmosféricas; y en el año 2005 se formuló el documento Conpes 3344 sobre política de prevención y control de contaminación del aire (Manizales Cómo Vamos, 2020).
Material particulado
El material particulado es un contaminante que está compuesto por una mezcla de partículas sólidas y líquidas que están suspendidas en el aire (OMS, 2013). Puede integrar el aire por emisiones directas en la atmósfera (PM primario) o por procesos gaseosos, como sucede con el dióxido de sulfuro, óxido de nitrógeno y amoniaco (PM secundarios) (OMS, 2013).
PM10
PM10 es una media de material particulado de 10 microgramos de diámetro. Se trata de la medida más reportada y del indicador más usado en los estudios sobre partículas de este diámetro. Las partículas PM10 entran al tracto respiratorio y pueden causar problemas de salud, lo cual se ha relacionado con la exposición al aire en entornos urbanos, en la medida en que estas partículas son producidas por actividades como la construcción y los procesos de combustión (OMS, 2006).
Salud
La evidencia sobre el material particulado en el aire y sobre su impacto en la salud pública muestra los efectos adversos para la salud causados por la exposición actual a estos elementos en las poblaciones urbanas, tanto en los países desarrollados como en los que están en vías de desarrollo (OMS, 2005).
Según la OMS (2013), se estima que aproximadamente el 3 % de los casos de enfermedades cardiopulmonares y el 5 % de los de cáncer de pulmón son atribuidos al material particulado global. De acuerdo con cálculos de la misma organización, la contaminación del aire por PM2,5 es responsable de 3,1 millones de muertes y reduce la expectativa de vida en un promedio de 8,6 meses.
La calidad del aire en Manizales
En la ciudad de Manizales se monitorea la calidad del aire por medio de cinco estaciones (figura 1) en las que se realiza lectura de gases y materiales particulados de 10 y 2,5 micras.
Figura 1.
Estaciones de calidad del aire de la ciudad de Manizales (Colombia). Fuente: CDIAC (2019).
Para el año 2020, la ciudad de Manizales cumplía con la normativa nacional en todos los criterios contaminantes. Sin embargo, su desempeño en calidad del aire es otro al revisar los datos a la luz de las recomendaciones de la OMS (2021) y la norma nacional para las metas planteadas para el año 2030, pues, en el caso de material particulado de 10 y 2,5, los niveles están por encima de lo recomendado.
Materiales y método
Esta investigación tiene un enfoque cuantitativo. El proceso fue secuencial y probatorio; se trabajó en diferentes etapas y con base en información secundaria (Monje, 2011).
Fuentes de información
Las fuentes de información usadas fueron el Centro de Datos e Indicadores Ambientales de Caldas (CDIAC, 2019 y 2020) y la base de datos de pacientes del año 2019 de la Clínica San Marcel (2019). De allí se tomaron datos sobre salud y calidad del aire.
Técnicas e instrumentos
Se trabajó a partir de técnicas de regresión lineal. Se utilizan, como variable independiente, la concentración de PM10 y, como variable dependiente, los pacientes.
Se realizaron 72 regresiones lineales en las cuales se cumplió con la misma premisa de las variables. Estas operaciones se efectuaron por cada una de las estaciones de calidad del aire, cada uno de los trimestres anuales y por cada enfermedad analizada. La representación del modelo fue la siguiente:
Y = βo + β1X
Y: variable dependiente (enfermedades)
β0: intercepción de Y
β1: coeficiente de la pendiente
X: variable independiente (concentración de PM10)
De esta regresión se esperaba encontrar relación entre las dos variables que fueron halladas a partir del coeficiente de identificación (R2) además del valor de probabilidad (Pvalue).
R2: indica qué tan cerca están los datos de la línea de regresión ajustada. Entre más cerca se está de 1 se identifica un ajuste lineal perfecto y se puede asumir un elevado porcentaje de relación entre las variables.
Pvalue: probabilidad de que la hipótesis nula sea cierta, bajo los siguientes rangos:
P < 0,05 la hipótesis nula es falsa
P > 0,05 la hipótesis nula es cierta
Cuanto más pequeño es el valor de P, más fiable es el resultado de la investigación.
Se trabajó bajo la premisa de una hipótesis nula (H0) y una hipótesis alternativa (H1):
H0: β = 0
H1: β = 0
H0= La concentración de PM10 no tiene relación con enfermedades pulmonares.
H1= La concentración de PM10 tiene relación con enfermedades pulmonares.
Población y muestra
La población para la presente investigación fueron las cinco estaciones de control de calidad del aire instaladas en la ciudad de Manizales, localizadas en:
• Edificio de la Gobernación
• Liceo Isabel la Católica
• Milán
• Universidad Nacional, sede La Nubia
• Universidad Nacional, sede Palogrande
Las enfermedades que se identificaron fueron:
• Asma (271 pacientes)
• Bronquitis (203 pacientes)
• Rinitis (800 pacientes)
• Infecciones de las vías aéreas (31 pacientes)
Los datos analizados fueron los reportados en el año 2019 (Clínica San Marcel, 2019), donde se identificaron 1305 pacientes.
Resultados
Concentración de PM10 trimestral por estación de calidad de aire
Con base en las lecturas realizadas por las cinco estaciones de calidad del aire se identificaron las concentraciones de los parámetros PM10 en el lapso de un año, dividido en trimestres (tabla 1).
Tabla 1.
Concentración de PM10 en las estaciones monitoreadas en la ciudad de Manizales, 2019. Fuente: realización propia con base en datos obtenidos de CDIAC (2019).
Se observó, por una parte, que las estaciones Liceo y Milán presentaron concentraciones superiores a las sugeridas por la OMS (2021) de 15 μg/m3. Por otra parte, la estación Gobernación reportó altas concentraciones en el primer y cuarto trimestres, mientras que las estaciones de Palogrande y La Nubia mostraron altas concentraciones en el primer trimestre.
Clasificación de pacientes por enfermedades
Se construyó una base de datos con los 1305 pacientes que presentaron las enfermedades relacionadas en el estudio, luego se clasificaron y se resumió el número de pacientes que tuvieron cada una de estas enfermedades (figura 2).
Figura 2.
Clasificación de pacientes por enfermedad. Fuente: realización propia con base en datos obtenidos de la Clínica San Marcel de Manizales (2019).
Se identifica un mayor número de pacientes con rinitis, seguido de pacientes con asma, bronquitis y, en menor proporción, pacientes con infección respiratoria.
Relación de concentración de emisiones con enfermedades respiratorias
Bronquitis
Se reportaron 203 enfermos con bronquitis durante el año 2019. Estos pacientes fueron localizados por su dirección de residencia en la ciudad de Manizales y se relacionaron con las estaciones de calidad del aire y su concentración de PM10 por cada uno de los trimestres, como se puede observar en la figura 3:
Figura 3.
Relación de enfermos con bronquitis y concentración de PM10 trimestral en su área de residencia. Fuente: realización propia con base en datos obtenidos de CDIAC (2019) y la Clínica San Marcel de Manizales (2019).
Para el primer trimestre, se observa en las estaciones de Gobernación, Palogrande y La Nubia una fuerte presencia de pacientes con bronquitis y una dispersión homogénea en las tres estaciones. Para la estación Liceo se identifica una dispersión de PM10 mayor, pero con baja densidad de enfermos.
En el segundo trimestre se reporta un comportamiento parecido al del primer trimestre, con la diferencia de que la estación Milán tuvo una dispersión que abarca más área en la ciudad. En el tercer trimestre se evidencian mayores diferencias en la dispersión de PM10 en todas las estaciones, pero en el último trimestre del año se encuentra la mayor dispersión.
Luego de llevar a cabo la geolocalización, se procedió a realizar la regresión lineal a cada una de las estaciones monitoreadas y su relación con pacientes referenciados (tabla 2).
Tabla 2.
Coeficiente de correlación entre concentración de PM10 y enfermos por bronquitis. Fuente: realización propia con base en datos obtenidos de CDIAC (2019) y la Clínica San Marcel de Manizales (2019).
Se observó en los resultados de las regresiones lineales un R2 y valor de P aceptables, se reportó en la estación Gobernación de Caldas una relación paciente-niveles de PM10 del 4 %; la estación Palogrande varió en la relación de acuerdo con el trimestre, siendo el más relevante el tercero con un 43 %, seguido del segundo con un 41 %, luego el cuarto con un 39 % y, por último, el primer trimestre del año con un 34 % de relación; en la estación Milán se obtuvo una relación en los últimos tres trimestres de un 36 %, mientras que en el primer trimestre se observó una relación del 35 %; las estaciones Liceo y La Nubia no presentan una relación significativa entre enfermedad respiratoria y niveles de PM10.
En cuanto al valor P (Pvalue), en las estaciones Gobernación, Palogrande y Milán se puede asegurar que se rechaza la hipótesis nula y se confirma el proceso de relación entre las dos variables, siendo más fuerte en la estación Gobernación, ya que presentó un valor P igual a 0.
La localización de la residencia de los enfermos por bronquitis se encontró en diferentes partes de la ciudad. Para la estación Gobernación, se dio una sección importante de enfermos en la zona en cada uno de los trimestres. Para la estación Liceo, se reporta una sección de enfermos constante en el año, igual que para la estación La Nubia.
Asma
Se partió de un total de 271 pacientes con esta enfermedad. Luego de ubicarlos en su dirección de residencia, se procede a cruzar la información de concentraciones de PM10 en cada estación monitoreada (figura 4).
Figura 4.
Relación de enfermos con asma y la concentración de PM10 por trimestre en su área de residencia. Fuente: realización propia con base en datos obtenidos de CDIAC (2019) y la Clínica San Marcel de Manizales (2019).
Obtenido el mapa se procedió a hacer la regresión lineal entre la concentración de PM10 trimestral y su relación con los pacientes (tabla 3).
Tabla 3.
Coeficiente de correlación de concentración de PM10 y enfermos por asma. Fuente: realización propia con base en datos obtenidos de CDIAC (2019) y la Clínica San Marcel de Manizales (2019).
Los resultados de la regresión evidencian dos estaciones en donde se observan relaciones relevantes. En el caso de la estación Gobernación se encuentra que el 30 % de los pacientes con asma están relacionados con la concentración de PM10. Para la estación Palogrande, disminuye el porcentaje de relación, siendo el primer trimestre el más alto con un 16 %, y el más bajo con el 12 % para el tercer trimestre. Las estaciones Liceo, Milán y La Nubia no presentan relaciones relevantes.
Gracias al valor de P (Pvalue) se puede asegurar que se obtiene relación de la concentración de PM10 y los enfermos con bronquitis en las estaciones Gobernación y Palogrande, ya que el valor obtenido en estas está por debajo de 0,05, lo que permite rechazar la hipótesis nula. Por el contrario, para las estaciones Liceo, Milán y La Nubia, el valor obtenido es superior a 0,05, lo que permite aceptar la hipótesis nula, de modo que no se encuentra una relación entre las dos variantes.
Rinitis
Esta afección es la que presentó más pacientes (800). Al igual que con las enfermedades anteriores, se analizó la relación con el PM10 trimestral (figura 5).
Figura 5.
Relación de enfermos con rinitis y la concentración de PM10 por trimestre en su área de residencia. Fuente: realización propia con base en datos obtenidos de CDIAC (2019) y la Clínica San Marcel de Manizales (2019).
A partir de la información de los pacientes con rinitis se puede observar que la mayoría de la ubicación de los enfermos está asociada a las estaciones Gobernación, Liceo y Palogrande.
Se puede ver una densidad fuerte de enfermos entre las estaciones Liceo y Palogrande. Se evidencia un crecimiento más grande de enfermos para el tercer trimestre del año, ya que la densidad de estos aumenta en el área de las estaciones Liceo y Palogrande.
Posterior a este análisis se procedió a efectuar la regresión lineal en la que se pudo observar la relación de estos dos componentes (tabla 4).
Tabla 4.
Coeficiente de correlación de concentración de PM10 y enfermos por rinitis. Fuente: realización propia con base en datos obtenidos de CDIAC (2019) y la Clínica San Marcel de Manizales (2019).
Se evidencian resultados significativos para la estación Palogrande. Al respecto se obtuvo una relación mayor del 59 % de los enfermos en el tercer trimestre, un 57 % en el segundo trimestre, el 54 % para el cuarto trimestre y un 48 % en el primer trimestre.
En la estación Gobernación se observa una relación constante del 30 % en el año. A la vez, en la estación Liceo se logra identificar una relación constante de un 15 % en cada uno de los trimestres.
Las estaciones Milán y La Nubia no muestran relaciones significativas.
Para la enfermedad de rinitis se identifican varias situaciones relacionadas con el Pvalue, lo cual permite corroborar la información que se expuso con anterioridad en el porcentaje de relación. En la estación Palogrande se niega la hipótesis nula para todo el año, a la vez que se obtiene una mayor relación entre las variables.
Para la estación Gobernación, en el segundo y cuarto trimestres se puede asegurar la relación entre las variables. Por el contrario, en el primer y tercer trimestres no se verifica la relación.
En el Liceo se confirma la relación de las variables en cada uno de los trimestres, teniendo en cuenta que esta no supera el 15 % de las consultas efectuadas.
Infecciones respiratorias
Las infecciones son la consulta con más bajos pacientes que se tiene en el estudio con un total de 31, se hace el mismo tratamiento con estudio trimestral a relación de concentración de PM10 (figura 6).
Figura 6.
Relación de enfermos con infecciones de vías aéreas y la concentración de PM10 por trimestre en su área de residencia. Fuente: realización propia con base en datos obtenidos de CDIAC (2019) y la Clínica San Marcel de Manizales (2019).
En la localización de los enfermos por infecciones respiratorias se tienen diferentes densidades que no aplican a las estaciones de calidad del aire. En la estación Milán se observa una gran incidencia del PM10 con los casos registrados.
Posterior a estas observaciones se procedió con el modelo de regresión lineal (tabla 5).
Tabla 5.
Coeficiente de correlación de concentración de PM10 y enfermos por infecciones respiratorias. Fuente: realización propia con base en datos obtenidos de CDIAC (2019) y la Clínica San Marcel de Manizales (2019).
Se halló una baja relación enfermedad respiratoria-calidad del aire en la estación Milán, un 21 % en el último trimestre, el 20 % en el segundo trimestre y un 19 % en el primer y tercer trimestre. Estos reportes probablemente estén asociados al bajo número de casos reportados para la infección respiratoria.
La estación La Nubia presentó un 9 % de relación entre variables; la estación Gobernación, una muy baja relación, a la vez que no hubo suficiente información para asociar la relación entre variables de las estaciones Palogrande y Liceo.
Discusiones
Es evidente que en todas las estaciones de lectura de calidad del aire se sobrepasan los límites sugeridos por la OMS (2021) de 15 μg/m3. Las estaciones Liceo y Milán exceden tales límites de manera más significativa, sin restar importancia a las demás.
En las estaciones Gobernación y Palogrande es en donde se evidencia mayor relación de la concentración de PM10 con bronquitis, asma y rinitis, siendo esta última la que muestra una mayor relación, con un porcentaje superior del 59 %.
Los datos permiten ver que el tercer trimestre del año es cuando se presenta la mayor relación de concentración de PM10 y las enfermedades de bronquitis, asma y rinitis.
La rinitis es la afección que se manifiesta más por la concentración de PM10 en la ciudad de Manizales, teniendo en cuenta que es más fuerte su relación en la estación Palogrande y en la de la Gobernación con un 59 % y 30 % como máximo en cada una de ellas.
En cuanto a la estación Palogrande, es importante identificar que durante cada uno de los trimestres se encontró una variación significativa de la relación. Se debe aclarar que, solamente en el primer trimestre, la concentración de PM10 sobrepasa los niveles permitidos por la oms y es en donde se observa la menor relación con un 48 %. A la vez, en el tercer trimestre la concentración de PM10 es de 18,2, el más bajo en el año, y su relación con las consultas por rinitis es del 59 % de los pacientes.
Respecto a la estación Gobernación se ve una mayor relación con la enfermedad de bronquitis, con un porcentaje del 42 %, en donde tres de los trimestres superan la concentración de PM10 (15 μg/m3 por año, OMS [2021]).
En Milán también se ve la mayor asociación respecto de la enfermedad de bronquitis, con el 36 % de los casos reportados. Es esencial aclarar que es la estación con reportes de mayor concentración de PM10 en toda la ciudad, que incluso sobrepasan los 30 μg/m3 en el 75 % de las lecturas obtenidas.
Conclusiones
Esta investigación es pionera en la ciudad de Manizales y muestra lo que otros estudios han concluido respecto a la relación entre la concentración de PM10 y las enfermedades respiratorias, si bien es claro que sus efectos serán diferentes en cada una de las ciudades estudiadas.
Los resultados hallados evidencian relaciones directas entre las enfermedades, siendo más fuertes en lo relativo a la rinitis y a la bronquitis, en diferentes áreas de la ciudad.
Es importante anotar que se observan secciones de la ciudad en las que se encuentran grandes poblaciones con enfermedades respiratorias, pero de donde no se obtiene una lectura de la calidad del aire, como es el área comprendida entre la calle 40 y la 50, la zona norte y la zona sur de la ciudad.
Hay que aclarar que la ciudad cuenta con una debilidad fuerte en su red de lectura de calidad del aire, en la medida en que para 2019 solo se cuenta con una estación de PM2,5. Los entes gobernantes tienen la responsabilidad de asegurar esta red, para implementar así sus propuestas de una Manizales sostenible, y que pasen del discurso a los hechos.
Este primer acercamiento sirve como herramienta para abarcar otros estudios en los cuales se tengan en cuenta el relieve topográfico de la ciudad, la carga contaminante de vehículos públicos en ella y la incidencia de emisiones del volcán Nevado del Ruiz.