Instituto Nacional de Higiene, Epidemiología y Microbiología

Contaminación del aire interior en un proyecto de viviendas con climatización centralizada

Dr. Enrique Molina Esquivel1 y Lic. Dayamí Cuba Valdés2

Resumen

La contaminación del aire interior de las viviendas ejerce una importante influencia sobre la salud de la población y grupos de riesgo, a pesar de lo cual resultan escasos los estudios realizados en Cuba. Se efectuó un estudio descriptivo en un apartamento de un prototipo de edificio típico de viviendas con climatización centralizada. Durante cinco días consecutivos se determinaron las concentraciones sincrónicas horarias de dióxido de nitrógeno (NO2 ) en la cocina y la sala de la vivienda y en el exterior de esta, con la cocina de gas apagada y posteriormente encendida, así como las medias diarias de dióxido de azufre (SO2 ) y partículas en suspensión totales (PST) en la sala y en el exterior. La climatización se mantuvo en la mínima capacidad de enfriamiento y las ventanas cerradas. Las concentraciones medias diarias de SO2 en el interior de la vivienda resultaron superiores a las registradas de forma sincrónica en el exterior, en tanto que para las PST ocurrió lo inverso. En ambos casos los valores observados fueron inferiores a las concentraciones máximas admisibles. Con el encendido de la cocina de gas se produjo un incremento de las concentraciones horarias de NO2 en el interior de la vivienda, las que superaron la concentración máxima admisible. La acumulación de NO2 demostró la insuficiente tasa de renovación del aire interior contaminado por parte del sistema de climatización, el escaso aprovechamiento de la ventilación natural y la dudosa sostenibilidad ambiental del diseño. Se formularon recomendaciones.

Palabras clave: Contaminación del aire interior de viviendas, dióxido de nitrógeno, partículas en suspensión, dióxido de azufre.

La contaminación del aire interior abarca un numeroso grupo de agentes contaminantes físicos, químicos y biológicos, así como problemas de salud potencialmente relacionados. Diversos estudios han señalado que los habitantes de los países industrializados pasan aproximadamente el 90 por ciento de su tiempo en interiores. Esta proporción puede ser aún mayor en lactantes, ancianos, personas discapacitadas y enfermos crónicos. La concentración de diversos contaminantes químicos en interiores es comúnmente mayor (y con esto la exposición humana) que en los lugares abiertos. El aparato respiratorio y el pulmón constituyen el sistema y el órgano de la economía humana, respectivamente más afectados por los contaminantes transportados por el aire, aunque sus efectos pueden incluir síntomas no respiratorios que dependen tanto de las características toxicológicas de las sustancias contaminantes específicas como de otros factores relacionados con el huésped.1

Actualmente se le atribuye a la exposición a los contaminantes del aire en interiores un impacto muy superior, tanto en la morbilidad como en la mortalidad de la población mundial, a la relacionada con la contaminación del aire en exteriores, aunque los problemas predominantes en cada región dependen de aspectos climáticos, socioeconómicos y culturales, sobre todo en los países subdesarrollados y principalmente en las zonas rurales, en tanto que en los países desarrollados este problema resulta más frecuente en las barriadas marginales de las zonas urbanas.2-10

Los principales problemas de la contaminación química del aire interior de las viviendas están vinculados a fuentes y situaciones tales como: humo de tabaco (tabaquismo pasivo); productos de la combustión para cocina y calefacción; el uso de biomasa como combustible doméstico; inadecuado funcionamiento de dispositivos de combustión también inadecuada; ventilación inadecuada o insuficiente renovación del volumen de aire; compuestos orgánicos volátiles originados principalmente en el mobiliario; productos de uso doméstico como fuentes de metales pesados (plomo y mercurio), polvo de plomo proveniente de pinturas viejas, así como el denominado síndrome del edificio enfermo.1,3

En Cuba resultan escasos los estudios dirigidos a la evaluación de la contaminación química del aire interior mediante determinaciones objetivas,11 más aún en el caso de inmuebles diseñados con sistemas de climatización centralizada. Los estudios epidemiológicos dirigidos a evaluar la influencia la contaminación del aire en el interior de las viviendas sobre la salud se han fundamentado en indicadores tales como la calidad de la ventilación, el combustible utilizado y la ubicación de la cocina, o el número de personas por pieza habitable en la vivienda.12,13

Los objetivos de este trabajo fueron: describir las concentraciones de contaminantes seleccionados en el aire interior de la vivienda tipo objeto de estudio, al contrastarlas con las existentes en el exterior de esta, evaluar la posible influencia del sistema de ventilación de la vivienda sobre las concentraciones de contaminantes en el interior, de acuerdo con la emisión de la cocina de gas, y analizar su adecuación sanitaria.

Métodos

Se realizó un estudio descriptivo transversal, dirigido a describir la contaminación del aire interior por dióxido de nitrógeno (NO2), dióxido de azufre (SO2) y partículas en suspensión (PS) en un apartamento tipo de un edificio de vivienda, de acuerdo con el funcionamiento de la cocina como fuente interna y compararla con las condiciones a la intemperie en el exterior de esta. Fue efectuado en el mes de abril de 2001, coincidente con el período de transición entre las dos estaciones climáticas del régimen húmedo subtropical de La Habana. El apartamento objeto de estudio fue seleccionado en la planta baja del edificio tipo.

La toma de las muestras de NO2 se realizó entre las 9:00 y las 15:00 h, con las ventanas y la puerta de la vivienda herméticamente cerradas, a 1,4 m de altura sobre el nivel del piso, en el centro geométrico de la cocina y la sala, así como en el exterior; se determinaron de forma simultánea en estos tres puntos las concentraciones de NO2 durante períodos de 60 min , primero con la cocina apagada y posteriormente encendida, luego de haber mantenido totalmente abiertas dos hornillas durante 30 min, con ambos recipientes con agua en ebullición. Durante todo el período de muestreo no ocurrió exposición originada por el consumo de tabaco en el interior de la vivienda. Las concentraciones de NO2 fueron tomadas como indicador de la emisión y concentración de contaminantes a partir de la cocina de gas licuado, considerada como la principal fuente interna, así como del posible comportamiento de otros contaminantes del aire potencialmente emitidos desde el interior de la vivienda, y describir la exposición humana a este durante un período de relevancia, de acuerdo con sus efectos específicos para la salud.6,8,11-15

Igualmente se determinaron, durante cincos días consecutivos, las concentraciones medias diarias de SO2 y de partículas en suspensión (PS) de forma sincrónica en la sala y en el exterior de la vivienda , a 2,0 m de altura sobre el piso y de separación de la fachada, a sotavento de esta y del edificio (Oeste), de acuerdo con las direcciones predominantes de los vientos en este territorio (Este-Nordeste, Nordeste y Este).16

Durante el período de muestreo en que efectuaron las determinaciones de NO2 el sistema de climatización de la vivienda se mantuvo regulado en la posición de mínima capacidad de enfriamiento. Durante el resto del día se mantuvo regulado a voluntad de sus moradores, siempre y cuando no se abriesen en ningún momento las ventanas al exterior.

Para la determinación de las concentraciones de los contaminantes del aire se emplearon técnicas analíticas normalizadas y avaladas por el Sistema Global de Monitoreo Ambiental (GEMS/AIR).17 Para el monitoreo manual estas fueron:

• Dióxido de nitrógeno: Colorimétrica con el ácido sulfanílico N (1 naftil) etilendiamina (Saltzman), con un umbral de detección de 0,9 µg/m3.
• Dióxido de azufre: Acidométrica (volumétrica) mediante peróxido de hidrógeno, con un umbral de detección de 1,6 µg/m3.

Para ambos gases se empleó un flujo de aire de 0,6 L/min. En ninguno de los casos el error analítico superó el 5 % de la concentración real.

Partículas en suspensión: Método gravimétrico de bajo volumen sobre filtro de fibra de vidrio de 50 mm de diámetro, tipo A-E, con un diámetro mominal de poro = 1 µm, con un flujo de 10 L/min. El error analítico no superó el 10 % de la concentración real.

Todo el instrumental utilizado, incluyendo cronómetro, flujómetros y balanza semi-microanalítica fue calibrado metrológicamente y estuvo dentro del período de validez autorizado para su uso. Para el procesamiento estadístico de los datos se utilizó el software NC SS-2000. Para la evaluación sanitaria, los resultados de las determinaciones se compararon con las concentraciones máximas admisibles establecidos por la norma cubana para períodos de 24 h.10 Asimismo se hizo alusión a las normas sanitarias de otros países del área y los valores guía de la OMS.

Resultados y discusión

Concentraciones medias diarias de dióxido de azufre y partículas en suspensión

A pesar del escaso número de determinaciones de ambos contaminantes, tanto para el SO2 como para las PS, la distribución de los datos resultó relativamente simétrica, como para no rechazar la normalidad de estos.

La tabla 1 muestra cómo las concentraciones medias diarias de dióxido de azufre resultaron superiores en el aire interior de la vivienda con respecto a las determinadas en el exterior, de modo que los valores de la media aritmética de los determinados en la sala casi duplican a los valores registrados en el exterior. Esta mayor acumulación de SO2 tendría su origen en las fuentes internas de combustión; en este caso, la cocina de gas constituyó la única fuente observada, aunque no puede excluirse el consumo de tabaco en el resto del período del día fuera del circunscrito a las determinaciones de SO2. Sin embargo, aún los valores extremos resultaron inferiores a la concentración máxima admisible (CMA) establecidos por la norma cubana para las concentraciones medias diarias de este contaminante en exteriores (50 µg/m3 ).10

Tabla 1. Concentraciones medias diarias (µg/m3 ) de dióxido de azufre y partículas en suspensión
en la sala y el exterior de la vivienda. Abril de 2001

Contaminante	Sitio de muestreo	Concentraciones (µg/m3 )
		Mínima	Mediana	Media aritmética	Desviación estándar	Máxima
Dióxido de azufre	Sala	25,1	30,6	30,4	5,2	35,5
	Exterior	9,9	15,7	17,9	9,3	28,1
Partículas en suspensión	Sala	8,1	15,2	17,6	6,3	19,9
	Exterior	22,2	28,2	28,0	5,7	33,6

Fuente: Determinaciones de contaminantes realizadas en el estudio.

Las bajas concentraciones observadas en el exterior son consecuentes con las características eminentemente residenciales de la zona, con manifiesta ausencia de fuentes emisoras estacionarias de importancia, excelente ventilación natural dada su proximidad a la costa y la configuración plana de ese territorio, en tanto que la influencia del transporte es mínima por ubicarse la 5ta Avenida como la principal arteria vial cercana, prácticamente a sotavento del edificio, de acuerdo con la acción predominante de las brisas -principalmente durante el día- en los períodos de máximo flujo de vehículos.

Contrariamente a lo ocurrido con el SO2, las concentraciones de partículas en suspensión resultaron inferiores en el aire interior de la vivienda en relación con los registrados en el exterior, lo que expresa la eficiencia del sistema de climatización de esta en la remoción de las partículas generadas por sus fuentes interiores, así como en la eliminación de los presentes en el exterior, originadas en mayor medida -aparentemente- en tareas de construcción ubicadas al Este y Nordeste, cercanas y a barlovento de esta edificación. Nuevamente los indicadores de tendencia central como los valores extremos resultaron muy inferiores a los valores establecidos para las partículas en suspensión por la norma cubana (100 µg/m3 )10 y los de otros países como Estados Unidos, Brasil y México (75 µg/m3 ).18-20

Respecto a las concentraciones horarias de NO2 , la tabla 2 muestra cómo con la cocina apagada los valores del contaminante resultaron sumamente bajos, tanto en el aire interior como en el exterior de la vivienda. Esto último se explica por la ubicación del punto de muestreo alejado y al Norte (barlovento) de la principal fuente lineal de este contaminante; esta es la 5ta. Avenida, de acuerdo con la dirección predominante del viento en el territorio en el horario de muestreo.15

Tabla 2. Concentraciones horarias (µg/m3 ) de dióxido de nitrógeno en sitios del interior
y el exterior de la vivienda estudiada. Abril de 2001

Sitio de muestreo	Operación de la cocina	Concentraciones de dióxido de nitrógeno (µg/m3 )
		Mínima	Mediana	Media aritmética	Desviación estándar	Máxima
Cocina	Apagada	3,5	7,0	8,4	5,0	16,1
	Encendida	27,4	45,2	43,0	9,5	52,1
Sala	Apagada	3,5	5,2	5,9	2,9	10,4
	Encendida	34,7	41,7	44,5	9,0	55,6
Exterior	Apagada	3,5	3,5	3,9	0,8	5,2
	Encendida	3,5	3,5	3,5	0	3,5

Fuente: Determinaciones de contaminantes realizadas en el estudio.

Sin embargo, las concentraciones de NO2 determinadas dentro de la vivienda, luego de mantener encendida la cocina entre 30 y 90 min, mostraron notables incrementos con respecto a los valores previos en los mismos puntos del interior, e incluso algo mayores en la sala que en la propia cocina, y muy superiores a los valores sincrónicos en el exterior.

Debe señalarse que los valores de tendencia central (media y mediana) de las concentraciones de NO2 en la cocina y en la sala con la cocina de gas encendida superaron la concentración máxima admisible establecida para promedios diarios de este contaminante por la norma sanitaria cubana (40 µg/m3 ),10 aunque es de esperar que bajo condiciones normales de utilización de la cocina, aún apagada durante la mayor parte del día, las concentraciones medias diarias de NO2 no superarían el valor antes señalado, establecido por la norma cubana como CMA para la media diaria de este contaminante. Estas concentraciones horarias con la cocina encendida constituyen una exposición innecesaria, principalmente para grupos de alto riesgo, tales como niños, ancianos, asmáticos y otros enfermos cardiovasculares y respiratorios crónicos.1,2,4,6 Del mismo modo, tomando al NO2 como indicador de otros posibles contaminantes emitidos en el interior, tales como el formaldehído u otros compuestos orgánicos volátiles procedentes del mobiliario, las pinturas, artículos de limpieza u otros, igualmente se produciría un incremento de la exposición humana.1,4,5,7,21-23

Lo anterior reflejó que la tasa de recambio de aire con el exterior del sistema de climatización de la vivienda resultó insuficiente para remover el contaminante emitido por la cocina, así como el traslado de este a la sala, como consecuencia de la ventilación existente. A pesar de lo anterior, los valores máximos del contaminante no alcanzaron concentraciones sumamente elevadas, puesto que las distribuciones de las concentraciones del contaminante mostraron simetría y escasa dispersión, como lo atestiguan las similitudes entre las medias y las medianas y los bajos valores de las desviaciones estándar.

Los resultados pusieron de manifiesto que el logro del confort térmico en el interior de la vivienda mediante climatización no puede ser concebido al margen de la evaluación de la exposición a contaminantes químicos, que puede dar lugar a riesgos para la salud de los moradores. Asimismo sirvieron de base a los inversionistas para la adopción de las medidas correctivas pertinentes.

Se concluye que las concentraciones medias diarias de dióxido de azufre en el interior de la vivienda resultaron superiores a las registradas de forma sincrónica en el exterior, en tanto que para las partículas en suspensión ocurrió lo inverso. En ambos casos los valores observados fueron inferiores a las concentraciones máximas admisibles. Con el encendido de la cocina de gas se produjo un incremento de las concentraciones horarias de dióxido de nitrógeno en el interior de la vivienda, las que superaron la concentración máxima admisible. El sistema de climatización de la vivienda actuó como un filtro de las partículas en suspensión procedentes del exterior, pero la tasa de intercambio del volumen de aire con el exterior resultó insuficiente para la evacuación efectiva de los contaminantes gaseosos generados en el interior de la vivienda.

Recomendaciones

• En futuros proyectos de viviendas que utilicen cocinas de gas, y que cuenten además con sistemas de climatización, deberán implementarse sistemas eficientes para la captación y extracción forzada de las emisiones de contaminantes gaseosos y aerosoles.
• Incrementar la tasa de recambio de aire exterior por unidad de tiempo del sistema centralizado de climatización central existente actualmente en el edificio donde se encuentra ubicada la vivienda evaluada.
• Independientemente de los favorables resultados del estudio microbiológico realizado en el interior de la vivienda, con vista tanto a asegurar la calidad del aire interior como de lograr una mayor sostenibilidad económica y ambiental, se sugiere considerar en futuros diseños de viviendas incrementar el área de las ventanas al exterior, orientadas de forma conveniente, con el fin de mejorar la insolación del interior de esta y permitir la adopción opcional de la ventilación natural de forma eficiente cuando las condiciones meteorológicas lo permitan, lo cual posibilitaría, además, incorporar los elementos estéticos propios del paisaje circundante y disminuir la posible sensación de aislamiento de los residentes.

Summary

Indoor air pollution in a housing project fitted with central air-conditioning

Indoor air pollution in dwellings heavily influences the population´s and the risk groups´ health. Despite this, few studies have been conducted on this topic in Cuba. A descriptive study was carried out in an apartment located in a typical building prototype fitted with central air-conditoning. For five days, synchronic hourly nitrogen dioxide (NO2) concentrations were measured in the kitchen and the living room as well as outdoors, with the gas stove out and later ignited whereas daily sulphur dioxide means (SO2) and total suspended particles were determined the living room and outdoors. Air-conditioning was kept at the minimun cooling rating and the windows remained closed. Daily mean concentrations of S02 inside the house exceeded those recorded outdoor whereas it was the opposite in TSP. The estimated values in both cases were lower than the allowable maximum concentrations. The ignition of the gas stove brought about higher hourly N02 concentrations inside the house, which were over the allowable maximum concentrations. Accumulated N02 confirmed the inadequate rate of polluted indoor air exchange by the air-conditioned system, the underutilization of natural ventilation and the unclear environmental sustainability of the design. Finally, recommendations were made.

Key words: Indoor air pollution in dwellings, nitrogen dioxide, suspended particles, sulfur dioxide.

Referencias bibliográficas

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23. United States Environmental Protection Agency. Sources of Information on Indoor Air Quality: An Introduction to Indoor Air Quality Indoor pollution. Disponible en URL: http://www.epa.gov/ebtpages/airindoorairpollution.html

Recibido: 20 de mayo de 2006. Aprobado: 27 de septiembre de 2006.
Dr. Enrique Molina Esquivel. Instituto Nacional de Higiene, Epidemiología y Microbiología. Infanta No. 1158 e/ Llinás y Clavel. Ciudad de La Habana, Cuba.

1Especialista de II Grado en Higiene. Máster en Salud Ambiental. Investigador y Profesor Auxiliar.
2Licenciada en Química.