Control de las Enfermedades Transportadas por el Aire
Wladyslaw Jan Kowalski
Un Artículo Original De Actionbioscience.Org
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Agosto 2009
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Puntos Principales Del Artículo
El aire que respiramos en ambientes interiores puede ser peligroso para la salud. ¿Cómo podemos lograr que los ambientes interiores sean más seguros?
• Aplicar los principios de ingeniería aerobiológica a las edificaciones para controlar la presencia de bioaerosoles en los ambientes interiores.
• Modernizar las edificaciones viejas o diseñar las nuevas de modo que sea posible controlar los microbios transportados por el aire.
• Formular estándares regulatorios para ambientes interiores.
• Mantenerse bien informado sobre las fuentes y rutas de transmisión de los patógenos transportados por el aire.
Aspergillus fumigatus es un hongo cuyas esporas son contaminantes que se inhalan comúnmente y constituyen un riesgo para la salud. Foto: Centros para el Control y Prevención de las Enfermedades (Centers for Disease Control and Prevention).
¿Qué hay en el aire de nuestros hogares, de nuestros lugares de trabaja o de las edificaciones públicas? Es posible que haya bioaerosoles, es decir, contaminantes biológicos transportados por el aire. Los peligros para la salud de origen aerobiológico nos afectan diariamente a todos. Entre ellos figuran los alérgenos, las esporas del moho, y las bacterias, y virus que causan enfermedades infecciosas. ¿Cómo se pueden controlar estos peligros en los ambientes interiores?
Los bioaerosoles peligrosos están siempre entre nosotros.
La ingeniería aerobiológica es un campo de estudio que combina elementos de la ingeniería y la microbiología. Se centra en reducir los riesgos de adquirir enfermedades transportadas por el aire mediante el control de la aerobiología en nuestros ambientes interiores y ofrece algunas soluciones a los peligros creados por los bioaerosoles:
• Las tecnologías existentes pueden controlar colectivamente estos bioaerosoles si modernizamos las edificaciones viejas o diseñamos las nuevas con el propósito específico de controlar los microbios transportados por el aire.
• Al someter nuestras edificaciones a un proceso de reingeniería generalizado a toda la ciudad, las poblaciones quedarán ampliamente protegidas y potencialmente inmunizadas contra las epidemias.
• La formulación de estándares para los ambientes interiores y la educación de la población son pasos críticos para transformar nuestra sociedad propensas a las enfermedades.
AMENAZAS AEROBIOLÓGICAS PARA LA SALUD
Las enfermedades contagiosas como la influenza, el Síndrome Respiratorio Agudo Severo (SRAS), la tuberculosis, la neumonía y la meningitis constituyen hoy en día la amenaza más peligrosa y costosa para los ocupantes de edificaciones. Patógenos emergentes como la gripa aviar, y el resurgimiento de enfermedades antiguas como la plaga, la fiebre escarlatina, la tosferina y el sarampión ponen de relieve la vulnerabilidad de las poblaciones a las epidemias.
Los bioaerosoles en ambientes interiores pueden dar lugar a epidemias.
La resistencia que se está desarrollando a los medicamentos, especialmente en casos de infecciones adquiridas en ambientes hospitalarios, complica el tratamiento de los agentes microbianos, y los médicos notan cada vez más que lo que alguna vez se consideró un arsenal abundante de antibióticos se está reduciendo a velocidades superiores de las que se requieren para desarrollar nuevas drogas milagrosas. Las vacunas, que alguna vez se consideraron invencibles, no parecen ser suficientes por sí solas para combatir los patógenos transportados por el aire que pueden ser transmitidos muy fácilmente en nuestras edificaciones desprotegidas y tienen el potencial de propagarse por todo el mundo y causar pandemias.
Hasta algo tan mundano como el moho puede causar enfermedades.
Amenazas a la salud relativamente mundanas como pueden ser el moho, la caspa o pelo que sueltan ciertos animales y los alérgenos se convierten en una carga para los hogares, las escuelas y las oficinas, mientras que las amenazas bioterroristas vuelven a nuestras edificaciones vulnerables a epidemias creadas por el hombre que podrían decimar ciudades enteras. Estos enormes retos pueden ubicarse en un contexto manejable si reconocemos que proteger nuestras construcciones contra los microbios más comunes también nos protege simultáneamente contra las amenazas más graves.
TECNOLOGÍAS PARA LIMPIAR EL AIRE Y LAS SUPERFICIES
Las tecnologías que se requieren para crear edificaciones saludables ya existen, pero todavía no están siendo implantadas lo suficiente como para bloquear epidemias. Es posible utilizar combinaciones óptimas de filtración y radiación germicida ultravioleta (UVGI por sus siglas en inglés) para eliminar microbios transportados por el aire con altos grados de eficiencia. La combinación y optimización de estas tecnologías constituye el medio más efectivo y barato de desinfectar el aire de espacios interiores 1.
• La filtración elimina partículas transportadas por el aire como las esporas del moho, numerosas bacterias y alérgenos.
• Por su parte, la UVGI elimina muchas bacteria y virus peligrosos.
Los sistemas de desinfección pueden controlar los bioaerosoles.
Las edificaciones ya existentes pueden modernizarse con sistemas de desinfección de aire, si bien la solución más económica de largo plazo es construir nuevos edificios cuyo diseño mantenga la limpieza aerobiológica. En las construcciones antiguas por lo general la circulación del aire es deficiente, y existen límites a lo que puede lograr por ellas la modernización de los sistemas de purificación de aire. En cambio es posible construir nuevas edificaciones en las que el flujo del aire se distribuya de una manera más equilibrada y en los que la efectividad de la purificación del aire puede ser maximizada 2. Existen otras opciones tecnológicas para abordar los problemas relacionados con la biocontaminación del aire y de las superficies, entre las cuales figuran la oxidación fotocatalítica (PCO por sus siglas en inglés), el ozono, la luz pulsada y materiales antimicrobianos.
CRITERIOS EMPLEADOS PARA CALIFICAR LAS EDIFICACIONES SALUDABLES
Los sistemas modernos de desinfección pueden lograr niveles elevados de purificación del aire, pero la escasez de presupuesto a menudo nos obliga a preguntarnos cuánta purificación del aire se necesita exactamente para proteger la salud.
Esta pregunta depende en últimas de cómo se califiquen las edificaciones:
• aerobiológicamente: los niveles de microbios transportados por el aire en ambientes interiores
• epidemiologicamente: el riesgo de infección en una edificación,
NIVELES DE MICROBIOS TRANSPORTADOS POR EL AIRE
Podemos medir los niveles de microbios transportados por el aire.
El aire de ambientes interiores contiene una gran variedad de bioaerosoles en su mayoría inofensivos para las personas saludables. La concentración de microbios transportados por el aire en ambientes interiores, tratada de manera colectiva e independientemente de las especies, proporciona una indicación razonable de la calidad aerobiológica general del aire. Los niveles de bacterias y hongos varían según las estaciones, siendo bajos en el invierno y aumentando a medida que se incrementa la ocupación, dado que las personas son la fuente principal de patógenos contagiosos. Tales niveles se miden en unidades formadoras de colonias (ufc) de bacterias y hongos por metro cúbico. Algunas de las salas de cirugía de los hospitales están especialmente diseñadas para mantener niveles de 10 ucf/m3, si bien son difíciles de lograr. En los hogares y oficinas no se requiere mantener niveles tan bajos, lo cual hace que el costo de las soluciones sea menos prohibitivo.
RIESGO DE INFECCIÓN
También es posible estimar el riesgo de infección.
También es posible estimar el riesgo de infección.
El riesgo de infección (RI) de cualquier edificación puede estimarse a través de la recolección de datos sobre tasas de infección y síntomas o mediante métodos de análisis de riesgos3. Otro enfoque consiste en estimar el riesgo usando modelos informáticos del flujo de aire en las edificaciones para calcular las dosis diarias de contaminantes inhalados. Los niveles de contaminantes en suspensión también pueden ser fácilmente evaluados —aunque no siempre con la precisión necesaria— con recolectores de muestras de aire. El RI de un ocupante de una edificación dada puede evaluarse a partir de información epidemiológica. En un sentido distinto, el RI también puede ser visto como el porcentaje de ocupantes protegidos contra las infecciones, un parámetro que se conoce como “factor de protección de la edificación” (FPE).
El FPE es el complemento al RI –un RI bajo implica un FPE elevado— y puede emplearse para calificar y comparar edificaciones a partir de una base de diseño común. El FPE es en lo fundamental una función del volumen, flujo de aire, fracción de aire externo y eficiencia de eliminación del sistema de purificación de aire. Dado que se trata de una propiedad intrínseca de la edificación, se aplica de manera genérica a todas las especies de microbios 4.
Las edificaciones se diferencian según sus parámetros de operación. Una edificación completamente desprotegida puede tener un FPE de 0% a 1%, mientras que otra que maximice la protección de sus ocupantes puede tener una FPE hasta de 99%. El FPE de una edificación existente se puede mejorar sustancialmente mediante la incorporación de sistemas de purificación de aire u otras mejoras en los sistemas de ventilación.
Estas medidas ofrecen guias para las edificaciones.
Se han sugerido por lo menos cuatro categorías de edificaciones:1,5
1. Las edificaciones problemáticas fomentan los problemas aerobiológicos o hacen las veces de amplificadores. Sus niveles en el aire serían superiores a 10.000 ucf/m3. El RI puede acercarse al 99% o más, mientras que el FPE puede ser de 1% o menos.
2. Las edificaciones normales tienen niveles en el aire de cerca de 500 a 5.000 ufc/m3. Por lo general el RI oscila entre 50 y 75%, mientras que el FPE varía entre 25 y 50%.
3. Las edificaciones saludables fomentan la buena calidad del aire y la salud o están por encima del promedio. Los niveles en el aire oscilan entre 100 y 1.000 ufc/m3. El RI por lo general es inferior al 50% y el FPE es del 50% o más.
4. Las edificaciones inmunes están diseñadas para prevenir activamente la transmisión de enfermedades transportadas por el aire. Los niveles en el aire llegan a ser de apenas 10 ufc/m3. El RI es inferior al 10% y el FPE es de 90% o superior.
EDIFICACIONES LIBRES DE ENFERMEDADES
Las edificaciones concentran alérgenos debido fundamentalmente a los efectos protectores de la sombra, el calor, los materiales de sustrato y la humedad. Por las mismas razones básicas, éstas actúan como vectores de enfermedades contagiosas transportadas por el aire. Los seres humanos hemos venido construyendo hábitats cerrados por tal vez medio millón de años, y en el transcurso de ese tiempo los patógenos transportados por el aire desarrollaron la capacidad de sobrevivir en ambientes cerrados el tiempo suficiente para transmitirse a un nuevo huésped. De hecho, han logrado adaptarse tan integralmente a nuestros ambientes cerrados que ya no pueden vivir en ambientes exteriores. Este proceso evolutivo se aceleró cuando los humanos comenzaron a criar animales, de donde se supone que casi todos los patógenos humanos han dado el salto. Ese proceso evolutivo continua hoy en día a medida que los patógenos emergentes se adaptan a la transmisión en ambientes interiores, y el número de especies de enfermedades nuevas se ha incrementado exponencialmente a lo largo del tiempo, al ritmo del tamaño y la densidad de la población humana. 4
¿Podemos inmunizar nuestras edificaciones?
Al diseñar nuestros hábitats estrictamente con propósitos de comodidad, hemos fomentado inconscientemente la adaptación y proliferación de patógenos peligrosos. Sólo sometiendo nuestras edificaciones a procesos de reingeniería en aras de eliminar —en vez de fomentar— la transmisión de enfermedades transportadas por el aire, podremos revertir esta tendencia evolutiva. Si inmunizamos una cantidad suficiente de edificaciones contra la enfermedad, es teóricamente posible desarrollar inmunidad colectiva o de grupo en una comunidad o ciudad. El porcentaje de edificaciones que deberán ser inmunizadas para bloquear una epidemia transportada por el aire es similar al porcentaje de la población que requiere estar vacunada para lograr la inmunidad comunal o de grupo; dependiendo del nivel de contagio de las especies, este porcentaje podría ser tan bajo como un 30%.4
Además de purificar el aire y de mejorar la circulación de aire limpio, existen otros factores que pueden ayudar a desarrollar edificaciones con ambientes saludables. Los tapetes, las alfombras, los muebles, las cortinas y cosas similares pueden absorber esporas de moho y regenerarlas cuando se mojan. Es así como la selección de materiales puede ofrecer un enfoque beneficioso. También hay otras alternativas como el uso de materiales autodesinfectantes, la presurización y el aislamiento de zonas dentro de las edificaciones, como por ejemplo la creación de zonas de amortiguamiento entre el aire interior y el exterior, y la creación de zonas internas protegidas de amenazas a la salud transportadas por el aire.
CÓMO REGULAR LAS EDIFICACIONES SALUDABLES
La implementación de cambios en la construcción de edificaciones en una escala lo suficientemente amplia como para que permita controlar epidemias requiere de programas gubernamentales. En la actualidad se carece virtualmente de estándares o leyes relativas a la salud aerobiológica de las edificaciones. Curiosamente, los contaminantes químicos transportados por el aire se encuentran regulados en muchos estados, mientras que los patógenos transportados del mismo modo –los cuales causan un número mucho mayor de muertes—no lo están.
Necesitamos regulaciones y estándares.
La clave de la regulación es el desarrollo de estándares aerobiológicos de la calidad del aire. Varias organizaciones y agencias gubernamentales participan en el control de enfermedades epidémicas, entre ellas el Centro para el Control y Prevención de las Enfermedades (CDC por sus siglas en inglés), el Instituto Nacional de Salud y Seguridad Ocupacional (NIOSH por sus siglas en inglés) y la Organización Mundial de la Salud (OMS), aunque ninguna de ellas es responsable por regular los ambientes en que vivimos y en los cuales se transmiten estas enfermedades.
La tarea de mejorar la calidad del aire en los hogares, escuelas y oficinas ha sido asumida principalmente por gremios profesionales independientes. La Sociedad Americana de Ingenieros de Calefacción, Refrigeración y Aire Acondicionado [American Society of Heating, Refrigerating, and Air-Conditioning Engineers –ASHRAE] ha tenido durante largo tiempo interés en la calidad del aire, edificaciones saludables y edificaciones ecológicas, y actualmente se encuentra desarrollando nuevos programas de esa índole. La Asociación Internacional Ultravioleta [International Ultraviolet Association-IUVA] se encuentra preparando actualmente una serie de lineamientos para ayudar a diseñar, desarrollar, implementar y poner a prueba sistemas de irradiación ultravioleta germicida (UVGI por sus siglas en inglés) y otros medios de limpieza de aire y superficies.6
EDIFICACIONES ECOLÓGICAS EN TÉRMINOS AEROBIOLÓGICOS
El diseño de edificaciones ecológicas es un campo de actividad que se orienta a construir ambientes interiores sostenibles sin causarle daño al entorno. Como se dice comúnmente, lo ecológico es limpio y saludable. El concepto de salud humana es intrínseco tanto a este campo como al de la ingeniería aerobiológica, y se puede encontrar un terreno común a través de la exploración de edificaciones ecológicas en términos aerobiológicos, que implementen tecnologías sostenibles de purificación de aire y superficies.
La ingeniería aerobiológica se vuelve ecológica.
Uno de los puntos de encuentro entre estos campos es el de la selección de materiales de construcción y mobiliarios que sean a la vez favorables al medio ambiente y eviten problemas de salud. La exposición al sol puede proporcionar beneficios, ya que la luz solar puede destruir esporas de moho, bacterias y virus. La calefacción por suelo radiante es una alternativa eficiente a la de alfombrar los pisos, como también lo son los sistemas especializados de aire externo que controlan la humedad de manera eficiente. 7 Si bien el aire a presión se considera por lo general necesario para purificar el ambiente, también es posible construir edificaciones ventiladas naturalmente mediante energía eólica. 8
PROTOCOLOS DE HIGIENE
Es posible que la ingeniería haga avances significativos en lo que tiene que ver con el control de enfermedades transportadas por el aire, pero puede que no sean suficiente para erradicarlas si no se atenúan otras rutas de transmisión.
El contacto directo puede ser la principal vía de infección para muchos de los patógenos que se consideran transportados por el aire, y la ingeniería por sí sola no puede controlar comportamientos humanos poco higiénicos. Es necesario educar a la gente para que se proteja a sí misma, y para tal propósito debemos definir un conjunto de protocolos de higiene humana, entre ellos procedimientos de lavado de manos, de cuarentena para individuos contagiosos y otras prácticas de sentido común que se pueden enseñar en la escuela primaria.
Las personas contagiosas contribuyen a los problemas.
Hoy en día, muchos trabajadores de oficina se encuentran tan motivados que asisten al trabajo incluso durante la fase contagiosa de su infección, con lo cual ponen en riesgo a otros trabajadores. Las pérdidas económicas causadas por las ausencias laborales y la disminución de la productividad pueden ser asombrosas 9. Los empleadores tienen aquí dos opciones: dejar que lo empleados trabajen en casa o en cuarentena en la oficina. 4
¿QUÉ PUEDE HACER EL INDIVIDUO?
Lo mejor que pueden hacer los individuos para protegerse de las enfermedades transportadas por el aire es educarse sobre las fuentes y rutas de transmisión de esos patógenos. La proximidad a un individuo contagioso por apenas una hora puede causar una infección secundaria. Las familias con hijos deben ser especialmente cuidadosas, dado que sus pequeños suelen traer a casa enfermedades contraídas en la escuela, que a su vez se transmiten al resto de la familia. Lavarse las manos con frecuencia y mantener aislados a los niños enfermos en sus habitaciones es uno de los enfoques que se pueden usar para proteger al resto de la familia.
Quienes sufren de alergias también se pueden beneficiar.
Con respecto a los alérgenos, es posible mejorar el ambiente doméstico de varias maneras simples, incluso sin purificar el aire. Los viejos tapetes y alfombras que absorben esporas de moho pueden lavarse, quitarse o remplazarse con alternativas como el linóleo u otros materiales resistentes al moho; la cantidad de luz solar que entra en la vivienda también se puede aumentar de varias formas.
Es necesario despejar ciertas ideas erróneas sobre las enfermedades. Por ejemplo:
La gripe y la influenza no se adquieren en ambientes exteriores.
• El mito de que las gripes y la influenza se originan en el aire exterior ha persistido desde el mundo antiguo y se reproduce cada vez que le decimos a los niños: “abrígate o te dará un resfriado”.
• Otra idea tan popular como errónea es que un cierto grado de enfermedad es beneficioso o nos hace más fuertes.
Pero estas ideas confusas carecen de fundamentos científicos. La inmunidad que se adquiere a enfermedades patógenas siempre es específica, nunca ofrece protección una protección general, y a menudo es apenas temporal. Es cierto es que nuestros cuerpos están llenos de bacterias inofensivas que alguna vez fueron parásitos, aunque si se permite que continúe la selección a partir de la resistencia generada a los antibióticos, millones de personas serán víctimas de plagas innecesarias.
CONCLUSIÓN
Las enfermedades epidémicas transportadas por el aire constituyen actualmente una seria amenaza.
La humanidad superó la adversidad de vivir a merced de los elementos construyendo hábitats.
Sin embargo, la cultura humana y la tecnología de los tiempos modernos han creado contingencias nuevas y problemas imprevistos. Aun así, estamos perfectamente capacitados para rediseñar nuestras edificaciones y ciudades de manera que resistan los embates de las enfermedades transportadas por el aire, de las cuales podría decirse que representan la amenaza más seria a la que nos enfrentamos hoy en día.
La salud humana constituye una preocupación mundial. Para lograrla se debe empezar por la educación, el rediseño de los ambientes en que vivimos y la implementación a gran escala de estándares aerobiológicos.
La meta primordial de estos esfuerzos debe ser la erradicación de la enfermedad; todos los demás remedios son medidas parciales que no logran tratar directamente aquellos ambientes que actualmente son la causa principal del problema de las enfermedades transportadas por el aire.
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© 2009, American Institute of Biological Sciences. Los educadores tienen permiso de reimprimir artículos para su uso en las clases; otros usuarios por favor comunicarse con [email protected] para solicitar permisos de reimpresión. Por favor ver políticas de reimpresión.
Wladyslaw Jan Kowalski, PE, PhD, es un experto en el control de enfermedades transportadas por el aire y en el diseño de sistemas de construcción inmunes para la defensa contra el bioterrorismo. Ha publicado numerosos artículos sobre el problema de la contaminación microbiana y da conferencias sobre defensa contra el bioterrorismo y tópicos relacionados con el control de las enfermedades que de ello se derivan.
Su libro reciente, Immune Building Systems Technology (McGraw-Hill, 2002), ha sido ampliamente reconocido como una obra seminal que ha puesto en manos de diseñadores y científicos de todo el mundo información esencial de carácter científico e ingenieril. Kowalski es investigador asociado del Centro de Ambientes Interiores de la Universidad Estatal de Pennsylvania, donde continúa realizando investigaciones sobre sistemas de construcción inmunes y tecnologías de ingeniería aerobiológica.
http://www.immunebuildingsystems.com
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Referencias del artículo
Estas referencias están en inglés. Las referencias no han sido traducidas al español dado que la mayoría de los artículos citan fuentes en el idioma inglés.
1. Kowalski, W. J. 2002. Immune Building Systems Technology. New York: McGraw-Hill.
2. Zhang, Y., X. Wang, G. L. Riskowski, L. L. Christianson. 2001. Quantifying ventilation effectiveness for air quality control. Transactions of the ASAE 44(2): 385-390.
3. Haas, C. N., J. B. Rose, C. P. Gerba. 1999. Quantitative Microbial Risk Assessment. New York: John Wiley & Sons.
4. Kowalski, W. J. 2005. Aerobiological Engineering Handbook: A Guide to Airborne Disease Control Technologies. New York: McGraw-Hill.
5. Fisk, W. 1994. The California healthy buildings study. Center for Building Science News 2: 7. http://eetd.lbl.gov/...ybuildings.html (accessed Nov. 11, 2009)
6. International Ultraviolet Association. 2005. General Guideline for UVGI Air and Surface Disinfection Systems. Ayr, Ontario, Canada: International Ultraviolet Association. Report # IUVA-G01A-2005.
7. Mumma, S. A. 2001. Designing dedicated outdoor air systems. ASHRAE Journal 43(5): 28-31.
8. American Society of Heating, Refrigerating, and Air-Conditioning Engineers. 2006. ASHRAE GreenGuide, 2nd ed. Grumman, D. L. (ed). Atlanta: ASHRAE.
9. Fisk, W., A. Rosenfeld. 1997. Improved productivity and health from better indoor environments. Center for Building Science News 15: 5. http://eetd.lbl.gov/...oductivity.html (accessed Nov. 11, 2009)
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