Revista PLANEO N°60 | Asentamientos multiamenazas Vol. 3: Erupciones volcánicas y habitabilidad | Septiembre 2024
[Por: Javier Miramontes Figueroa. Arquitecto, Tecnológico de Monterrey, México; estudiante de Magíster en Asentamientos Humanos y Medio Ambiente, Pontificia Universidad Católica de Chile]
Entrevistado: Dr. Benedetto Schiavo
Benedetto Schiavo es investigador en el Instituto de Geofísica de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), especializado en riesgos volcánicos, monitoreo ambiental y contaminación. Cursó la Licenciatura en Ciencias Geológicas y una Maestría en Ciencias y Tecnologías Geológicas en la Universidad de Palermo, Italia, y obtuvo un Doctorado en Ciencias de la Tierra por la UNAM, México. Su trabajo se centra en evaluar el impacto de las emisiones volcánicas y los contaminantes en la salud y el ambiente, así como en desarrollar tecnologías para el monitoreo de estos fenómenos.
Trayectoria y motivación
PLANEO (Javier): A lo largo de tu carrera has investigado temas que van desde la contaminación ambiental hasta el monitoreo de volcanes. ¿Qué te llevó a especializarte en estos temas y qué te motivó a enfocarte en el estudio de los riesgos volcánicos y su impacto en la salud y el ambiente?
Dr. Benedetto: Bueno, se podría decir que mi pasión por los volcanes comenzó desde la licenciatura. Estudié en Italia, en la ciudad de Palermo, en el sur del país. Durante la carrera universitaria, en varias ocasiones nos llevaron a visitar diferentes áreas volcánicas, como por ejemplo el Etna, que es el volcán más grande de Europa.
Italia tiene muchos volcanes alrededor. Visité, por ejemplo, el Etna, el Vulcano y el Stromboli, todos ellos áreas volcánicas que actualmente están activas. Mi tesis y mi investigación se centraron principalmente en estudios sobre las emisiones de gases volcánicos, con el fin de determinar el origen del magma y monitorear el estado del volcán.
Luego, durante mis distintas estancias postdoctorales, sobre todo al terminar mi doctorado, me enfoqué principalmente en el estudio del dióxido de azufre del volcán Popocatépetl. Esto me permitió estudiar más de cerca la contaminación ambiental, no sólo relacionada con volcanes, sino también en áreas urbanas y rurales. En particular, en zonas mineras, donde me enfoqué más en problemas ambientales y de salud pública.
Lo que más me interesa de las áreas urbanas es la conexión entre la investigación y una disciplina llamada geología médica, que se relaciona con la salud de las personas y, en general, del ecosistema, incluyendo plantas y animales. Esta disciplina estudia las relaciones entre la salud pública y la geología, considerando factores como la composición, la forma y el tamaño de los minerales, y cómo influyen en la salud humana. Las investigaciones en este campo se enfocan, sobre todo, en zonas urbanas densamente pobladas, como Ciudad de México, Santiago de Chile o Beijing, y en áreas particularmente contaminadas por industrias, plantas energéticas, o refinerías de petróleo.
Actualmente, existen diferentes formas de evaluar el riesgo para la salud y el medio ambiente. Algunas de ellas involucran el uso de fórmulas empíricas desarrolladas por la EPA (Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos), mientras que otras son más específicas, evaluando aspectos como el estrés oxidativo y la bioaccesibilidad de los materiales contaminantes. El estrés oxidativo evalúa el balance entre agentes oxidantes y antioxidantes, mientras que la bioaccesibilidad mide cuánto de estos materiales pueden ser absorbidos por el cuerpo tras el contacto con fluidos corporales, como los pulmonares o gastrointestinales.
Una parte de estos materiales se disuelve en fluidos que, en algunos casos, tienen una composición ligeramente ácida, lo que permite su absorción en el cuerpo, llegando al torrente sanguíneo. De esta manera, los metales pesados contenidos en estos materiales pueden afectar órganos vitales.
En cuanto al riesgo volcánico, la Protección Civil y otras instituciones gubernamentales emiten medidas preventivas, como la evacuación en caso de erupciones o la recomendación de evitar la exposición a gases volcánicos y cenizas. Sin embargo, en mi opinión, el estudio del riesgo volcánico va mucho más allá de estas medidas preventivas, que, aunque son útiles, no abordan completamente el impacto de la exposición continua a los materiales volcánicos. Se estima que alrededor de 500 millones de personas viven en áreas volcánicas, por lo que es crucial comprender cómo las partículas volcánicas, como las cenizas, afectan la salud humana de manera más profunda.
Comprendiendo el impacto de la actividad volcánica
PLANEO (Javier): En algunos de tus estudios has explorado cómo la actividad volcánica puede tener efectos significativos en el ambiente y en la salud humana. Considerando que varias comunidades viven cerca de volcanes activos, ¿cómo se manifiestan estos efectos y qué tan preparadas están estas comunidades para enfrentar estos riesgos?
Dr. Benedetto: Actualmente, mis investigaciones principales se enfocan en el estudio de metales pesados en el medio ambiente, emitidos tanto por fuentes naturales, como los volcanes, como por fuentes antropogénicas, y sus efectos en la salud. Recientemente, hemos publicado varios artículos relacionados con la exposición a la ceniza emitida por el volcán Popocatépetl y sus efectos en la salud.
La ceniza volcánica se presenta en diferentes formas, tamaños y composiciones químicas. Los tres parámetros más importantes para caracterizarla son la forma, el tamaño y la composición química. La principal vía de exposición a la ceniza es a través del tracto respiratorio, ya que al ser inhalada, puede afectar los pulmones. Otra vía de exposición es el tracto gastrointestinal, al consumir alimentos o agua contaminados por ceniza que cae por gravedad.
Decíamos que es menos “importante” hacer una comparación entre los efectos en el sistema respiratorio y el sistema gastrointestinal. En lo que se refiere a la vía respiratoria, la ceniza volcánica es particularmente preocupante debido a su capacidad de penetrar en los pulmones, dependiendo de su tamaño.
La diferencia entre los tractos respiratorio y gastrointestinal es que cuando comemos alimentos contaminados por ceniza, o incluso cuando respiramos por la boca, distintas partículas de diversos tamaños pueden llegar al tracto gastrointestinal. Esto no ocurre de la misma manera en el sistema respiratorio, ya que hay filtros naturales, por lo que no todas las partículas de ceniza llegan a los pulmones. La capacidad de la ceniza para llegar a nuestros pulmones depende principalmente de su tamaño. Cuando hablamos de ceniza volcánica, nos referimos a partículas menores a 2 milímetros. Si fueran de 2 mm, no serían un problema, ya que no podrían penetrar en los pulmones. Sin embargo, las cenizas finas producidas en erupciones volcánicas pueden tener tamaños mucho más pequeños, de 10 micras, 5 micras, o incluso tamaños nanométricos.
Estas partículas finas pueden penetrar fácilmente en los pulmones, alcanzando los alvéolos. Las partículas mayores a 10 micras se conocen como fracción inhalable, y afectan las vías respiratorias superiores, como nariz, boca y laringe. Las partículas menores a 10 micras forman la fracción torácica y, por último, las más pequeñas, con tamaños menores a 2.5 micras, forman la fracción respirable, que puede llegar hasta los alvéolos. Estas partículas, al ser materiales muy duros, como sílice, no se disuelven fácilmente y permanecen en los pulmones, lo que puede generar inflamación, estrés oxidativo y problemas respiratorios agudos o crónicos, dependiendo de la concentración y el tiempo de exposición.
La exposición prolongada a la ceniza, por ejemplo, en erupciones que duran semanas o meses, puede provocar enfermedades respiratorias obstructivas, como la silicosis, que es común en mineros que están expuestos a estos materiales durante años. Las recomendaciones en estos casos son cubrir nariz y boca con un pañuelo, evitar salir de casa y cerrar ventanas para evitar la entrada de ceniza. También es importante proteger los tanques de agua, ya que la ceniza puede contaminar el agua potable.
En el caso del volcán Popocatépetl, Protección Civil ha implementado un sistema de alerta volcánica con semáforos (verde, amarillo y rojo) que indica el nivel de peligrosidad. Este sistema se basa en el monitoreo constante del volcán, que incluye exhalaciones, explosiones y tremores volcánicos. Dependiendo de los resultados, el Comité Técnico Científico toma decisiones y recomienda acciones a la población, como prepararse con kits de emergencia y estar atentos a las rutas de evacuación.
Un ejemplo reciente fue en 2023, cuando el Popocatépetl emitió una columna constante de gases y ceniza durante tres semanas, llevando el semáforo volcánico a fase amarilla 3, acercándose a la fase roja, que implicaría evacuación.
Monitoreo de emisiones y tecnologías emergentes
PLANEO (Javier): Has trabajado en el desarrollo de tecnologías para el monitoreo de emisiones y riesgos ambientales, aplicándolas en contextos locales. ¿Cómo crees que estas tecnologías pueden mejorar la gestión de riesgos en áreas vulnerables y ayudar a proteger mejor a las comunidades?
Dr. Benedetto: Recientemente hemos estado trabajando en varios estudios enfocados en el monitoreo de metales pesados y nanopartículas presentes en las cenizas del volcán Popocatépetl. Además, estamos implementando tecnologías como las que mencioné antes, con una alta sensibilidad para monitorear el volcán y evaluar el riesgo potencial por exposición a las cenizas.
El trabajo que estamos realizando tiene como objetivo evaluar estos parámetros en cada erupción del volcán. Es importante estudiar tanto la composición del magma como el estado del volcán, ya que su comportamiento no es siempre el mismo. Sin embargo, esto no significa que cada vez que emite gases también emita cenizas. En este caso, la composición puede variar en algunos compuestos y elementos químicos, dependiendo, por ejemplo, del tipo de explosión y de la fragmentación del magma. Esto afecta la cantidad de partículas finas o gruesas, que influyen directamente en la salud de las personas.
Los datos que obtenemos son clave para entender los efectos que pueden experimentar las personas al entrar en contacto con las cenizas. Por ello, estudiamos los metales pesados y las nanopartículas, evaluando su bioaccesibilidad, especialmente por vías de exposición respiratorias y gastrointestinales.
Como mencioné antes, hay que entender que las cenizas están compuestas por diferentes elementos y se consideran un material muy reactivo, ya que los materiales volcánicos emitidos recientemente tienen muchos radicales libres que pueden afectar la salud al entrar en contacto con nuestro cuerpo.
Estos elementos, que pueden ser muchos de la tabla periódica, nos llevan a concentrarnos especialmente en los metales pesados, ya que son los que más afectan a las personas una vez que ingresan al cuerpo, generando reacciones adversas. Es crucial conocer qué reacciones pueden causar y a qué niveles de bioaccesibilidad se encuentran, no sólo en el sistema pulmonar.
En el laboratorio realizamos experimentos in vitro, ya que no usamos animales o seres vivos. Simulamos las condiciones internas de los pulmones con diferentes compuestos y analizamos cómo la ceniza afecta estos fluidos pulmonares. Lo que buscamos es identificar la fracción que puede disolverse y ser absorbida por el organismo, llegando al torrente sanguíneo.
Nuestros estudios han evidenciado que las partículas de ceniza tienen una baja bioaccesibilidad, ya que son materiales geológicos volcánicos poco solubles. En promedio, su solubilidad oscila entre el 10% y el 14%, lo cual es muy bajo en comparación con las partículas emitidas por actividades humanas, que pueden alcanzar hasta el 100% de biodisponibilidad en algunos casos. Esto implica que las partículas volcánicas y las antropogénicas son mundos completamente diferentes en cuanto a su comportamiento y sus efectos en la salud.
Cuando estas partículas entran en contacto con nuestro cuerpo, se quedan en los pulmones, generando inflamación y estrés oxidativo. Las nanopartículas, debido a su tamaño, son especialmente peligrosas porque pueden atravesar nuestras barreras biológicas. Al ser menores de 100 nanómetros, penetran fácilmente en los pulmones, llegan a los alvéolos y luego atraviesan las barreras celulares, accediendo al torrente sanguíneo.
Otras partículas, como las submicrométricas, que son ligeramente más grandes (menores a una micra), también pueden alcanzar los alvéolos, especialmente si hay grandes emisiones, como en el caso de ciertas erupciones volcánicas. Las nanopartículas suelen agruparse en partículas más grandes, pero en un ambiente ácido, como el de los alvéolos, tienden a desagregarse, facilitando su transporte en el sistema respiratorio.
En resumen, las partículas más grandes funcionan como vectores de transporte para las nanopartículas, lo que nos lleva a estudiar caso por caso cómo estas afectan la salud. Nuestra meta es implementar esta metodología para el monitoreo continuo de volcanes, evaluando los efectos en la salud humana según el tipo de erupción y la exposición a las cenizas.
Prevención y mitigación de riesgos para la salud en comunidades vulnerables
PLANEO (Javier): En tus investigaciones has abordado el impacto de la exposición a diversos contaminantes presentes en el aire. ¿Qué medidas de mitigación recomendarías para reducir los riesgos de salud asociados con estos contaminantes, especialmente en comunidades vulnerables?
Dr. Benedetto: Bueno, según varios estudios que actualmente están publicados, sabemos que las personas más vulnerables a la contaminación ambiental en general son los adultos mayores, los niños y aquellas con enfermedades respiratorias, cardiovasculares, cáncer o diabetes. Todas estas personas son muy vulnerables, tanto en el mundo en general como en México.
Los principales contaminantes que se estudian y que se monitorean constantemente en las grandes ciudades, especialmente en las megaciudades, incluyen el material particulado en diferentes tamaños, especialmente PM10 y PM2.5, el ozono (un gas de origen secundario que puede afectar gravemente la salud), el dióxido de azufre, el óxido de nitrógeno y el monóxido de carbono, que proviene principalmente de las emisiones vehiculares y algunas industrias.
Para reducir los riesgos a la salud causados por estos contaminantes, especialmente en las comunidades vulnerables, se podrían implementar varias medidas. En primer lugar, un monitoreo constante de la calidad del aire, instalando estaciones de monitoreo en áreas críticas para detectar niveles peligrosos de contaminantes. Es crucial que los organismos de gobierno y protección civil informen a la población cuando las concentraciones de ciertos contaminantes superen los límites seguros, como sucede en la Ciudad de México con las alertas de contingencia ambiental.
También sería recomendable crear “zonas de amortiguación”, estableciendo áreas verdes o barreras naturales que ayuden a reducir la dispersión de estos contaminantes. Asimismo, es fundamental mejorar el acceso a atención médica, facilitando el diagnóstico temprano de enfermedades respiratorias o cardiovasculares relacionadas con la exposición a estos contaminantes.
Otro aspecto clave es la educación y sensibilización de la población, especialmente en comunidades vulnerables, sobre prácticas que puedan reducir la exposición. Por ejemplo, el uso de cubrebocas o mascarillas, algo que vimos mucho durante la pandemia de COVID-19, o el uso de filtros de aire en los hogares.
Fortalecer la regulación ambiental también es vital, asegurando que las industrias y las fuentes de contaminación, como el tráfico vehicular, cumplan con normas estrictas. Aunque estas normas existen en muchas ciudades, su cumplimiento es a menudo insuficiente debido a la dificultad de regular el enorme número de vehículos e industrias, lo que a su vez afecta a la economía y a las dinámicas urbanas.
Conciencia ambiental y el papel de la ciencia
PLANEO (Javier): Desde tu perspectiva, ¿qué mensaje crees que es importante transmitir a las nuevas generaciones sobre el impacto de la contaminación y la importancia del monitoreo ambiental?
Dr. Benedetto: Bueno, en mi opinión, el mensaje clave para esta nueva generación es que la contaminación tiene un impacto profundo en nuestra salud, en el ambiente y, en general, en todo el planeta. La contaminación, ya sea del aire, cuerpos de agua (mares, lagos, ríos) o suelos, afecta negativamente los ecosistemas, la biodiversidad y la calidad de vida de las personas.
Debemos recordar que, incluso si un lugar aparentemente no está contaminado, como una granja donde se crían animales o se cultivan alimentos, si el suelo está contaminado, esto puede trasladarse a lo que comemos, ya sean vegetales o productos de origen animal. De este modo, también podríamos estar contaminándonos, y todo esto afecta directamente nuestra salud. Todo está interrelacionado.
Es esencial que las nuevas generaciones comprendan que las acciones que tomamos hoy influyen en el futuro del ambiente. Además, es fundamental enfatizar la importancia del monitoreo ambiental, ya que es esencial para identificar los problemas y desarrollar soluciones que mitiguen los efectos, ya sea en el ambiente, en la salud o en los ecosistemas de nuestro planeta en general.
Finalmente, es crucial practicar activamente la protección del medio ambiente. Esto incluye adoptar prácticas más sostenibles, reconociendo quién tiene la responsabilidad de implementarlas, ya que estas acciones pueden marcar una gran diferencia a largo plazo para nuestro planeta.