ATMÓSFERA NOCIVA por el Prof. Dr. D. Alberto Requena Rodríguez, académico de número

Como es bien sabido, la Tierra está rodeada por una mezcla de gases, además de partículas de polvo y agua. Los gases que contiene se mantienen unidos a ella por la acción de la gravedad y ejercen un papel de suma importancia, al servir de elemento controlador de la temperatura, proteger al planeta de la radiación solar perniciosa, como los rayos ultravioleta, y ejercer un efecto destructor para los materiales sólidos que bombearían la superficie, de no actuar la fricción cuando atraviesan la atmósfera.

No siempre fue así. Hace 4.500 millones de años la Tierra era geológicamente muy activa y eso contribuyó a formar esa atmósfera, incluyendo: vapor de agua, dióxido de carbono, azufre en distintas formas y nitrógeno también. Apenas había oxígeno y todavía no existían los océanos. Cuando se enfrió la Terra, el vapor de agua se condensó y el dióxido de carbono formó en la corteza terrestre los carbonatos, fundamentales para la preparación para que la vida surgiera. Finalmente, hace unos 3500 millones de años, aparecieron las bacterias capaces de realizar la fotosíntesis y producir oxígeno. Con una atmósfera con oxígeno se crearon las condiciones para la evolución de los organismos capaces de respirar aire. Poco a poco, con la parsimonia característica de la Naturaleza, se fue gestando la atmósfera actual integrando todos los gases citados y siendo un gran sistema fluido, con los movimientos que generan los vientos y las lluvias, permitiendo la vida de los seres que respiran.

Hasta ahora, el análisis de la composición de la atmósfera nos hacía reflexionar sobre el origen antropogénico de la degradación ambiental que afecta a la atmósfera y pone en cuestión la continuidad de la vida, tal cual la conocemos. El hombre, con sus abusos caracterizados, pone en riesgo su propia existencia. Pero las partículas del aire también suponen un peligro para la salud humana. La cuestión estriba en que las partículas con un tamaño inferior a diez micras, alcanzan el tejido pulmonar y se depositan. Si contienen en su interior o en su superficie especies de oxígeno reactivas, puede resultar dañado el tejido pulmonar. Las partículas llegan al aire desde las fuentes que lo emanan como volcanes, bosques o procedentes de actividades humanas.

Algunas de las especies reactivas de oxígeno proceden del propio cuerpo humano, en forma disuelta en los fluidos de las vías respiratorias. Se han detectado metales como cobre o hierro y compuestos orgánicos. Por intercambio se generan compuestos reactivos como el peróxido de hidrógeno, el radical hidroxilo o hidroperoxilo, protagonistas del denominado estrés oxidativo. En el cuerpo humano, estos radicales reaccionan con los ácidos grasos insaturados que quedan inhabilitados para la construcción celular. Tiene atribuidos procesos tan caracterizados como la neumonía o el asma y otras afecciones respiratorias, pudiendo dañar, incluso el material genético.

Pero también ocurre algo parecido en la atmósfera y hay especies de oxígeno reactivas presentes en las partículas atmosféricas, que ingresan en el cuerpo humano a través de las vías respiratorias. Se han detectado en un estudio empleando rayos X, con resolución por debajo de una micra, observando las reacciones que tienen lugar en su interior. Simulando condiciones ambientales atmosféricas, temperatura, humedad, exposición al gas y distintas irradiacione,s con lámparas LED, en especial de radiación ultravioleta, investigadores del Instituto Paul Sherrer de Suiza, han observado los procesos fotoquímicos que tienen lugar en las partículas en suspensión de menor tamaño en la atmósfera, descubriendo que en estos aerosoles se generan compuestos de oxígeno reactivo que son perjudiciales para los seres humanos.

La ruta de generación de compuestos nocivos se concreta en derivados del hierro, que procede de fuentes naturales como las cenizas volcánicas o el polvo del desierto, muy común en nuestras latitudes y que también se genera en las emisiones industriales o procedente de la quema de combustibles fósiles, propia de vehículos de combustión interna. En la atmósfera se combina formando complejos que devienen en radicales, bajo la acción de la luz solar. La humedad facilita la difusión de los radicales desde las partículas al aire. En cambio, los ambientes secos facilitan la acumulación en el interior de las partículas, acaparando todo el oxígeno disponible  y quedando atrapados los radicales en la partícula y aislados del exterior, según describe Alpert portavoz del equipo investigador que lo ha estudiado. Es el hierro el protagonista que desencadena la concentración de compuestos reactivos de oxígeno y los radicales, al reaccionar con los compuestos orgánicos en las atmósferas cotidianas, caracterizadas por una humedad media en torno al 60% y temperatura en torno a los 20ºC, propias de atmósferas templadas y también de ambientes interiores. Los compuestos orgánicos que comparten la génesis de los compuestos reactivos son fenoles oxidados procedentes de pigmentos vegetales o de hongos. No se requieren condiciones extremas ni especialmente raras, sino que en ambientes normales y cotidianos pueden propiciar la formación de compuestos radicales, como vemos.

Es posible que el mecanismo de formación de radicales se de en todas las partículas suspendidas independientemente de su tamaño. Es posible que se esté en vías del proceso de desvelado de la raíz de tantas enfermedades respiratorias, que hasta ahora no se podían atribuir a ninguna causa específica. Una vez más, sino no fuera por la Física y la Química, como siempre, no se generarían los conocimientos que se necesitan en medicina. Cabe añadir que las especies reactivas de oxígeno, también atacan a bacterias, virus y cualquier patógeno presente en los aerosoles, manteniendo la atmósfera como un medio en el que el tiempo de supervivencia es mínimo a temperatura ambiente y una humedad intermedia. Viene muy bien, en especial en el mundo COVID-19 en el que nos movemos en la actualidad.