CARACTERIZACIN MICROBIOLGICA DEL MATERIAL PARTICULADO COMO FACTOR DE RIESGO SOBRE LA SALUD EN LA LOCALIDAD DE

PUENTE ARANDA

Autor: Luis Camilo Blanco Becerra

Universidad de la Salle, Bogot D.C, Colombia. Ingeniero Ambiental y Sanitario 2003. Grupo Especializado en Aire, GEA UNISALLE. Ponente del VI Seminario Internacional del Medio Ambiente y Desarrollo Sostenible dentro del Simposio Salud y Ambiente. Octubre 2003.

Direccin postal del autor: Calle 74 Bis A # 64-05 Int. 2 Apto 201. Bogot D.C, Colombia. Telfono: 57-1-3290966 Fax: E-mail: tailog56@hotmail.com

RESUMEN

Durante los ltimos aos la alta prevalencia de Infeccin Respiratoria Aguda (I.R.A) en los menores de 14 aos que viven en la localidad de Puente Aranda (Bogot, Colombia), ha sido relacionada mediante estudios epidemiolgicos con las altas concentraciones de PM10 presentes en la misma, que superan o se acercan a la norma de calidad de aire establecida por el Departamento Tcnico Administrativo del Medio Ambiente (DAMA). Es por ello, que se realiz una caracterizacin microbiolgica del material particulado en la localidad, empleando dos mtodos para la recoleccin de las muestras bacteriolgicas (impactacin directa y succin), en donde la utilizacin del equipo Merck Air Sampler (MAS-100), brindo confiabilidad en cuanto a la toma de muestras en el rea de estudio. Se identificaron dentro del material particulado, los posibles patgenos oportunistas que viajan en la corriente de aire, los cuales aprovechando los efectos de irritacin y laceracin de los epitelios causados por las partculas, sumados a la colmatacin de la red de cilios que protegen el sistema respiratorio, brindan condiciones apropiadas para que el microorganismo que llega, pueda tener una mayor probabilidad de generar algn problema respiratorio, siempre teniendo en cuenta que la salud del husped ser uno de los factores condicionantes para la ocurrencia o no de la infeccin.

Infeccin Respiratoria Aguda (I.R.A), Patgeno oportunista, Material Particulado.

I. INTRODUCCIN

La contaminacin del aire ha tenido una acentuacin en los ltimos aos en los pases en va de desarrollo, hecho que se apoya en el avance industrial y un deficiente manejo de sistemas de control de la contaminacin atmosfrica en estas regiones. Todo esto a conllevado a que este recurso, haya sido de inters para diferentes estudios sobre la calidad del aire en muchas capitales mundiales, en donde se han establecido los efectos de los contaminantes atmosfricos en la comunidad, en este caso el material particulado (PM10), evaluando especialmente sus repercusiones en los menores de edad, quienes son ms susceptibles a los efectos derivados de los contaminantes. Sin embargo, es importante destacar que la I.R.A no es producida por la partcula inerte, sino por un microorganismo que se encuentra asociada a la misma, razn por la cual se caracteriz el material particulado en busca de patgenos oportunistas que viajan en la corriente de aire y que mediante la relacin partcula-microorganismo, aumentan la probabilidad de generar afecciones respiratorias en la poblacin.

II. ANTECEDENTES Segn datos suministrados por la red de monitoreo de calidad del aire de Bogot, se ha logrado establecer que Puente Aranda presenta uno de los mayores problemas de contaminacin en la ciudad por la presencia de altos niveles de material particulado (PM10), esto se sustenta en el hecho de que exhiben el promedio ms alto de partculas en suspensin, en donde el punto de mxima concentracin se localiza alrededor de las vas de la zona industrial. Durante el ao 2000, las estaciones Merck, Cazuca y Fontibn excedieron la norma establecida por el DAMA para 24 horas en cuanto a PM10, 431 veces. En el transcurso de los siguientes aos se ha conservado una tendencia en cuanto a la excedencia de la norma diaria (170 g/m3) en estas estaciones, sumado a que en cada informe mensual se seala que la estacin Merck supera siempre el 50 % de la norma diaria. Sumado a esto la Secretaria de Salud Distrital en el ao 2000, determin que en Bogot durante el periodo comprendido entre 1986 a 1997 la primera causa de consulta externa, siempre han sido las infecciones respiratorias con un peso porcentual promedio de 16.4%. Dentro de la localidad la morbilidad provocada por IRA, ocupa el primer lugar con un 29% de las consultas externas en menores de un ao, con un 2.1% clasificadas como bronquitis, enfisema y asma, igual posicin ocupa en el grupo de 1 a 4 aos con un 25,2% de consultas por IRA y un 2.9% de neumonas1. Las elevadas concentraciones de PM10 y la alta prevalencia de I.R.A en la poblacin, fueron correlacionadas mediante dos estudios epidemiolgicos que se citan a continuacin: La Universidad del Bosque2 en el ao de 1997, realiz una investigacin tomando como

poblacin a los nios menores de cinco aos que viven en un permetro de 12 cuadras a la redonda del Centro de Salud o UPA (Unidad Primaria de Atencin) de Puente Aranda y adems asistieran a instituciones educativas ubicadas dentro del mismo sector. Como conclusiones relevantes encontraron:

La concentracin de PM10 en la zona es 98,96 g/m3, la cual excede la norma de la OMS y

la EPA de 50 g/m3 para un ao, con un mximo de 150 g/m3 para 24 horas una vez al ao, mientras que en el estudio se encontr un promedio de 456,79 g/m3.

La alta concentracin de PM10 en la zona, es un vehculo facilitador, para que se presenten problemas respiratorios por bajas concentraciones de NO2 y SO2.

El Doctor Ivn Solarte3 e investigadores realizaron en el ao de 1999 un estudio en cinco

zonas de Bogot (Bosa, Venecia, Trinidad Galn, Olaya Herrera y Engativa), las cuales se encontraban anexas a estaciones de monitoreo de calidad del aire del DAMA. Dentro de las conclusiones del estudio se encontr:

Las Concentraciones de PM10 en los sitios analizados, superan el valor mximo anual y

diario permitido en la legislacin internacional (50 g/m3 y 150 g/m3 respectivamente), lo cual demuestra que los efectos en los nios residentes en el sector pueden ser atribuidos al incumplimiento de dichos valores.

Un aumento de 10 g/m3 en la concentracin de PM10 produce un aumento de por lo menos el 8% en el nmero de consultas por enfermedad respiratoria en los nios menores de 14 aos.

1 Unidad Primaria de Atencin (UPA) Puente Aranda (1996) 2 Contaminacin del Aire y Enfermedad Respiratoria en la poblacin infantil de Puente Aranda. Univ. El Bosque (1997) 3 Contaminacin atmosfrica y enfermedad respiratoria en los nios menores de 14 aos en Santa Fe de Bogot. Universidad Javeriana (1999)

III. METODOLOGA Seleccin de los puntos de muestreo en la localidad: Para la seleccin de los lugares de

muestreo se tuvo en cuenta que fueran representativos tanto dentro del contexto industrial como residencial, adems de poder contar en ellos con instrumentos que de una u otra forma suministraran datos confiables dentro de la zona de estudio. Los sitios de seleccionados se relacionan a continuacin:

Estacin de monitoreo de calidad del aire Merck S.A (Carrera 65 # 10-95). Fabrica de ropa Color Kids Ltda. (Calle 6 # 55-33).

Todos los lugares se ubican dentro de la localidad, entre las Calle 13 y 3 y entre la Carrera 30 y la Av. 68, en el que la estacin MERCK cubre un gran porcentaje industrial, mientras que la estacin Color Kids se encuentra en una zona netamente residencial.

Seleccin de los meses y horas de muestreo: Acudiendo a los valores promedio mensual de los aos 2001 y 2002 para PM10 en la estacin Merck, adems de los vientos presentes en la misma, se establecieron los meses de muestreo.

TABLA 1: Promedios mensuales PM10 aos 2001 y 2002. Estacin Merck.

Mes Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio AgostoSeptiembre Octubre Noviembre DiciembreAo Promedio Aritmtico PM10 (g/m3) 2001 123 105 126 91 87 65 71 60 89 87 96 110 2002 92 113 112 99 78 78 80 83 109 95 96 98

Fuente: DAMA, 2002. Como se puede observar en la TABLA 1, los mayores promedios mensuales de PM10 se encuentran entre Enero a Abril y en ocasiones en los meses de Septiembre a Diciembre para los dos aos, razn por la cual se eligieron para la realizacin de los muestreos los meses comprendidos entre Febrero a Mayo, que son ms representativos gracias a las condiciones meteorolgicas presentes durante el primer trimestre del ao. En cuanto a las horas de muestreo se tomaron los datos horarios de las concentraciones de PM10 en la estacin Merck, entre los meses de Enero a Junio de 2002, con los cuales se establecieron las horas de mayor concentracin de partculas (8 a 10 a.m. y 2 a 4 p.m). Determinacin de los medios de cultivo, mtodos para la captacin de microorganismos y

nmero de muestras por medio de cultivo: Los medios de cultivo utilizados dentro del estudio deberan cubrir el extenso campo de microorganismos que logran estar presentes en el aire y que puedan llegar a presentar un factor de riesgo en la salud de las personas, especialmente en las vas respiratorias, por lo tanto buscando la asesora con personas idneas en el tema, se seleccionaron cinco medios: McCONKEY, TB LOWENSTEIN-JENSEN, SABOURAUD, Sangre y Chocolate.

Ya con los medios elegidos, se plantearon las tcnicas para la recoleccin de las muestras microbiolgicas, en donde se asume que un microorganismo se comporta como una partcula en el aire y este por sus dimensiones puede catalogarse dentro del rango de PM10. Buscando representatividad dentro de la toma de muestras y teniendo en cuenta que las partculas pueden ser impactantes y respirables, se utilizaron dos principios para la realizacin del muestreo:

Primero se utiliz el principio de impactacin directa sobre los agares, en el que por un lapso de 10 minutos se dejaba abierta una caja de Petri, buscando las corrientes de aire que incidan sobre el lugar, para de esta manera poder obtener todas las partculas que vienen dentro de la corriente de aire y que al encontrar un objeto chocan con el mismo.

El segundo principio para la toma de muestras, fue el de succin,

mediante la utilizacin del equipo MAS100 de Merck S.A (Merck Air Sampler), el cual permite no solamente tomar las partculas impactantes, sino que a su vez retiene las partculas inhalables por medio de succin.

Figura 1. Equipo MAS-100 Determinacin de la relacin partculamicroorganismo: Teniendo en cuenta que uno de los

objetivos era establecer lo ms cercanamente la relacin partcula-microorganismo, se utilizaron conjuntamente con el equipo MAS-100 filtros de celulosa Schleicher & Schuell de 90 mm de dimetro, humedecidos con agua destilada, en cajas de Petri estriles que se colocaron a diferentes horas tanto en la maana como en la tarde, para captar las partculas inertes que se encontraban en los horarios de muestreo. Para determinar la presencia o no de partculas, se procedi a utilizar un equipo de medicin de turbiedad marca HACH, el cual seria uno de los soportes para sustentar la relacin investigada.

Identificacin de microorganismos: Con las muestras obtenidas mediante impactacin directa y

succin, se procedi a realizar los anlisis necesarios para su identificacin parcial en cuanto a genero, en el Laboratorio de Qumica y Biologa de la Universidad de la Salle Sede Centro.

IV. RESULTADOS Relacin partcula-microorganismo: Para la primera y segunda semana de muestreo, el desarrollo de colonias en los diferentes medios de cultivo fue siempre mayor en horas de la tarde, en comparacin con horas de la maana en los dos puntos de muestreo (Merck y Color Kids), lo que permite concluir que existe una relacin inversa entre la concentracin de PM10 y el desarrollo de microorganismos. Este fenmeno se explica teniendo en cuenta el mtodo utilizado para la toma de muestras (impactacin directa), en el cual, las bajas velocidades presentes, permiten que las partculas se depositen lentamente, generando una baja probabilidad de desarrollo de microorganismos en el medio selectivo, ya que se necesita mayor tiempo de exposicin que permita su captacin. En contraste, los vientos de alta velocidad persistentes en horas de la tarde, permiten que los microorganismos que son transportados en la corriente de aire, choquen en mayor proporcin con los medios de cultivo, no esperando a sedimentar en el medio y logrando de esta manera un mayor desarrollo de colonias en las muestras durante estas horas (Figura 2). Para las ltimas cuatro semanas de muestreo, se pudo establecer que existe una relacin directa entre la concentracin de PM10 y el desarrollo de microorganismos, ya que todos los medios utilizados presentaron mayor desarrollo de colonias en horas de la maana, donde las concentraciones de material particulado fueron siempre altas, en comparacin con horas de la tarde, en el que el desarrollo fue menor (Figura 3).

Figura 2. Comparacin colonias Color Kids. Figura 3. Comparacin colonias Merck. Este cambio en la relacin se debe al empleo del equipo MAS-100, que gracias a la succin incorporada, permite que las partculas inhalables e impactantes sean recolectadas en los medios de cultivo, aumentando as la probabilidad de captar mayor numero de microorganismos, debido a las condiciones de estabilidad presentes en horas de la maana. El menor desarrollo de colonias en horas de la tarde, se explica teniendo en cuenta que las altas velocidades presentes, diluyen la concentracin de PM10, impidiendo que el equipo pueda succionar bajo la mismas situacin en que lo hara en horas de la maana, lo cual conlleva a una captacin de un menor nmero de microorganismos. En cuanto al desarrollo de colonias en los dos puntos de muestreo, se observ un mayor crecimiento de microorganismos en los medios utilizados en el punto Color Kids, en comparacin con el punto Merck, lo cual se debe a los huspedes potenciales o fuentes localizadas en los alrededores del punto Color Kids y la humedad relativa presente en el lugar.

Finalmente se estableci la existencia de la relacin partcula-microorganismo, ya que el da 29 de Abril, los medios de cultivo y filtros de celulosa utilizados en las horas de muestreo presentaron una marca sobre su superficie debida a la succin generada por el equipo MAS-100. Mediante lectura de turbidez se demostr la presencia de partculas en los filtros y a su vez a partir de las marcas dejadas sobre los agares, se present un desarrollo de colonias de microorganismos (Figura 4), lo cual permite establecer que dentro de la que corriente de aire existen microorganismos

Figura 4. Filtro y medio de cultivo Abril 29. van asociados al material particulado y que por ende entran al sistema respiratorio, pudiendo o no crear problemas respiratorios en los habitantes de la localidad.

Microorganismos encontrados: Se identificaron en total 42 microorganismos entre gneros y

especies, donde se observ una gran prevalencia de diferentes gneros de hongos y algunas bacterias, que pueden tener incidencia en enfermedades respiratorias segn referencias suministradas por la Universidad del Estado de Pennsylvania (TABLA 2).

TABLA 2: Gneros y especies de microorganismos encontrados

Microorganismo Encontrados Tipo

Porcentaje de aparicin %

Patgeno Aerotransportado

segn la Universidad de Pennsylvania

Enfermedad

Serratia spp 36 Serratia marcescens Infecciones oportunistas Pseudomona aeruginosa Pseudomona spp 77 Pseudomona

pseudomallei

Infecciones oportunistas

Klebsiella spp 18 Klebsiella pneumoniae Infecciones oportunistas

Corynebacteria spp 68 Corynebacteria diphtheria Difteria

Staphylococcus aureus 59 Staphylococcus aureus Infecciones oportunistas

Staphylococcus epidermis

Bacteria

55 Staphylococcus epidermis Aerotransportado, no

respiratorio (?)

Candida spp 45 Candida albicans Aerotransportado, no respiratorio (?) Rhodoturula glutinis Rhodoturula minuta Rhodoturula spp

Levadura 41 Rhodoturula

mucilaginosa

Alveolitis alrgica

Actinomyces spp Actinomyce 14 Actinomices israelii Actinomicosis Aspergillus flavus 41 Aspergillus Flavus Aspergillus niger 18 Aspergillus Niger Aspergilosis

Penicillium brevicompactum Alveolitis alrgica

Penicillium chrysogenum

Penicillium commune Penicillium corylophilumPenicillium expansum Penicillium glabrum

Penicillium spp 73

Penicillium olsonii

Alveolitis alrgica

Botrytis spp 32 Botrytis cinera Alveolitis alrgica Alternaria spp 23 Alternaria alternata Alveolitis alrgica

Trichoderma harzianumTrichoderma spp 18 Trichoderma viride Alveolitis alrgica

Mucor spp 50 Mucor plumbeus Mucormiscosis Rhizopus spp

Hongo

36 Rhizopus stolonifer Zigomicosis Fuente: El autor, 2003 Dentro de los Bacilos Gram negativos se encontr Pseudomona spp en un 77 % de las muestras, seguido de Serratia spp y Klebsiella spp, mientras entre Bacilos Gram positivos el nico genero encontrado con posible incidencia respiratoria fue corynebacteria spp. Dentro de Cocos Gram positivos, se identific Staphylococcus aureus y epidermis, los cuales pueden generar afecciones respiratorias. En cuanto a hongos, se identificaron una gran cantidad de gneros que han sido relacionados con alveolitis alrgica en estudios realizados por la Universidad del Estado de Pennsylvania dentro de construcciones, relacionndolos en ocasiones con cuadros de asma presentes en la poblacin infantil. Como otro hallazgo interesante, no dentro del campo de enfermedades respiratoria, mas si en cuanto a problemas de salud pblica, se identific la especie E. Coli exclusivamente en la zona residencial, adems de la presencia de un bacilo gram negativo con caractersticas bioqumicas

similares a Shigella. Finalmente se estableci la presencia de Bacilo Cereus y Clostridium en los dos puntos de muestreo, los cuales son causantes de intoxicaciones alimentaras.

V. CONCLUSIONES Las industrias localizadas dentro de la localidad de Puente Aranda son contribuyentes

importantes de emisiones para las concentraciones de PM10 medidas en el sector, sin embargo no son la fuente principal del contaminante de estudio, ya que los vientos que se derivan de los sectores centro y sur occidente de la ciudad, contribuyen en gran parte con los valores obtenidos en la estacin Merck S.A.

Los vientos presentes en horas de la tarde, para el primer trimestre del ao, permiten la

dilucin y dispersin de PM10 en la zona de estudio, lo que limita los episodios de mxima concentracin a horas de la maana y en ocasiones a horas nocturnas, donde la disminucin de la temperatura y las condiciones de estabilidad atmosfrica son determinantes para la ocurrencia de este fenmeno, tal y como lo demuestra la informacin suministrada por el DAMA para aos anteriores (2000 a 2002).

Las concentraciones de PM10 y las condiciones meteorolgicas presentes durante los meses

de muestreo en la estacin Merck S.A, fueron similares a las registradas durante los aos 2000 a 2002 en su primer semestre, lo cual conlleva a que los resultados obtenidos puedan ser comparativos con estas fechas, en las cuales la morbilidad por I.R.A en Puente Aranda fue alta.

Mediante los muestreos realizados se pudo comprobar la relacin partcula-microorganismo,

hecho que se corrobor el da 29 de Abril, en el que los agares y filtros de celulosa, presentaron en su superficie, una marca debida a las partculas que fueron succionadas por el equipo MAS-100, lo cual fue comprobado por anlisis de turbidez en los filtros y en donde a partir de las huellas dejadas en los medios de cultivo, se observ un desarrollo de microorganismos.

Aunque no se identific Haemophilus influenzae y Streptococcus pneumoniae que son los

causales ms importantes de I.R.A segn estudios realizados por el I.N.S, los microorganismos encontrados en los muestreos en general, se consideran patgenos oportunistas, que dependiendo de las circunstancias ambientales y del husped, son capaces de generar problemas respiratorios o afectar la poblacin en diversos aspectos de sald pblica. Estos resultados son significativos, teniendo en cuenta que no se han realizado estudios al respecto.

En el punto de muestreo Color Kids se encontr un mayor desarrollo de Bacilos Gram (-) en

comparacin con el punto Merck, donde se destaca la aparicin exclusiva de E. coli en el punto Color Kids; este hecho se sustenta en la humedad relativa presente en el lugar de muestreo.

La gran diversidad de hongos identificados con antecedentes de patogenicidad segn trabajos

realizados por la Universidad del estado de Pennsylvania, puede justificar parte delos casos de alergias incluidos dentro de las IRA, donde la partcula al rasgar, irritar y saturar los epitelios, facilitan que el hongo pueda encontrar las condiciones necesarias para la creacin de un cuadro alrgico, sin olvidar el estado de salud del husped

En general el factor de riesgo al que se encuentra expuesta la poblacin, especialmente los

nios y ancianos, es alta, ya que factores como las altas concentraciones de PM10 que tienen como origen las fuentes fijas y mviles de la localidad y sus alrededores, sumadas a la prevalencia de un gran porcentaje de microorganismos considerados como patgenos oportunistas, brinda las condiciones ptimas para la ocurrencia de I.R.A en la localidad.

VI. BIBLIOGRAFA

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AGRADECIMIENTOS Jorge Hernn Otero Ziga. Bacterilogo Pontificia Universidad Javeriana (PUJ). Claudia M. Parra G. Bacteriloga. Maestra en microbiologa con nfasis en inmunologa y

biologa molecular. PUJ Camilo Guaqueta. Decano Facultad Ingeniera Ambiental y Sanitaria. Universidad de la Salle. Robinsson Rodrguez Vsquez. Director Red de monitoreo de Calidad del Aire del DAMA. Manuel Cceres y Lino Pez. Merck S.A. Gloria Rey. Directora Laboratorio de virologa Instituto Nacional de Salud. Leonardo Lpez. Meteorlogo. Gabriel Herrera. Ingeniero Sanitario. Master en Ingeniera Ambiental. Mara Alexandra Duran. Epidemiloga. Carmenza Robayo. Ing. Sanitaria. Magster saneamiento bsico y desarrollo ambiental.