Introducción al monitoreo atmosférico – 07. Efectos de la contaminación del aire en la salud
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- El 23 marzo, 2012
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7. EFECTOS DE LA CONTAMINACIÓN DEL AIRE EN LA SALUD
Varias clases importantes de contaminantes aéreos tienen el efecto potencial de dañar la salud de las poblaciones178 . Estos contaminantes son el resultado, ya sea de emisiones primarias o de la transformación atmosférica. Los vehículos automotores son, en algunos casos, la fuente principal de un gran número de contaminantes179.
La urbanización creciente y el continuo crecimiento de las megaciudades han generado desperdicios que contaminan el aire y el agua y que degradan los recursos renovables. Aunados a los procesos industriales, que frecuentemente se concentran en las ciudades, las emisiones vehiculares y las fuentes fijas de la combustión de energéticos se han convertido en las fuentes primarias de contaminación ambiental en las ciudades de América Latina180 . La contaminación del aire urbano se ha convertido en un problema crucial, por ello es urgente llevar a cabo ahora la evaluación de riesgo para poder valorar y dar prioridad a las estrategias de control181. En este capítulo revisaremos brevemente la evidencia epidemiológica de los efectos de la contaminación del aire sobre la salud, con énfasis particular en los estudios llevados a cabo en América Latina, y trataremos de evaluar la gravedad del problema. Nos concentraremos sólo en los contaminantes aéreos básicos, dado que en las principales ciudades de América Latina se miden rutinariamente (partículas suspendidas, bióxido de azufre, bióxi-do de nitrógeno, ozono y monóxido de carbono). Otros contaminantes aéreos, como los compuestos orgánicos volátiles, pueden también tener efectos adversos sobre la salud, sin embargo, a la fecha no hay datos precisos sobre sus niveles en las ciudades de América Latina.
Diversas revisiones han enfatizado los efectos de los contaminantes aéreos dañinos sobre la salud, aún a los niveles comunes de las ciudades en los países desarrollados182 .
7.1. DAÑOS A LA SALUD POR LAS PARTÍCULAS SUSPENDIDAS Y EL BIÓXIDO DE AZUFRE
Este contaminante aéreo es de sumo interés dado los altos niveles que se observan en muchas de las ciudades de América Latina y de los hallazgos recientes, que relacionan a las partículas suspendidas con la mortalidad y la morbilidad, aún a niveles por debajo de los estándares actuales de los Estados Unidos de América sobre la calidad del aire.
7.1.1. Mortalidad
Los primeros estudios se enfocaron en episodios severos de contaminación aérea, incluyendo un estudio en el Valle Meuse, Bélgica, en diciembre de 1930, un episodio en Donora, Pennsylvania en 1948 y varios episodios severos en Londres, siendo el más notable el que ocurrió en diciembre de 1952, durante el cual los niveles de SO2 y las concentraciones de humo se elevaron por arriba de 500 mg/m3. Las personas que se vieron afectadas fueron, principalmente, aquellas con enfermedades cardíacas y pulmonares preexistente y los ancianos aunque, al examinar los datos con más detalle, parece ser que los niños menores de 5 años también se vieron seriamente afectados183 . Posteriormente, la atención se enfocó a estudios dirigidos a las variaciones moderadas en la mortalidad cotidiana relacionada con los contaminantes dentro de las grandes ciudades. Estos estudios epidemio-lógicos han proporcionado datos cuantitativos de los efectos sutiles sobre la salud asociados a las partículas suspendidas, en niveles comunes en ciudades de los países occidentales, y han sugerido que un incremento de 10mg/m3 en las PM10 se asocia con un incremento diario en la mortalidad de 0.5-1.5%. Se observaron estos efectos en un amplio límite de niveles de partículas.
Varios de los estudios de mortalidad cotidiana184 también proporcionaron información sobre mortalidad por categorías amplias de causa de muerte.
Se estimó un incremento en las muertes por problemas cardiovasculares de 0.8% a 1.8% en cada nivel de 10mg/m3 en las PM10, y un incremento en las muertes por enfermedades respiratorias con un efecto estimado entre 1.5% y 3.7%. No se encontraron asociaciones con otras causas de muerte. Se han estudiado los efectos a la exposición a las partículas suspendidas en el aire, a largo plazo o por exposición crónica, empleándose diseños transversales y se han observado asociaciones generalmente positivas entre la mortalidad y varias mediciones de contaminación por partículas y en especial con las partículas finas. Estos estudios estiman que 2-9 % de la mortalidad total se asoció con la contaminación por partículas. También se estudió la diferencia en la mortalidad y la contaminación del aire en un estudio prospectivo de 8,111 adultos185 y en un estudio de más de 500,000 adultos en 151 ciudades186.
El riesgo de mortalidad ajustada era de aproximadamente 15-25% mayor en las ciudades con los niveles más altos de contaminación por partículas finas, comparadas con las ciudades con los niveles más bajos. Los resultados sugieren que un incremento promedio de 10mg/m3 en la exposición a las PM10 se asoció con un incremento de 3% o más en la mortalidad diaria. Se observó la asociación más fuerte con la enfermedad cardiopulmonar y las muertes por cáncer pulmonar187 .
7.1.2. Morbilidad
Partículas
Varios estudios han evaluado los efectos de la morbilidad aguda por la contaminación por partículas, mediante el examen de las asociaciones a corto plazo de las admisiones hospitalarias o de urgencias, así como cambios en la función pulmonar y los síntomas respiratorios.
La mayor parte de los estudios de admisiones hospitalarias por enfermedades respiratorias han observado un incremento de 1 al 4% relacionado a un aumento en las PM10 de 10 mg/m3 en el día de la visita al hospital ó 1 a 2 días antes. En los estudios sobre consultas de urgencia por causas respiratorias los resultados sugieren que un incremento de 10mg/m3 en las PM10 se relaciona con un incremento de 1 a 4% en las visitas a los servicios de urgencias188. El efecto observado sobre los cambios agudos en la función respiratoria por la exposición a las partículas, con un incremento de 10 mg/m3 en las PM10, fue generalmente bajo (menor al 1%). Sin embargo, en los lugares donde el promedio de 24 horas de PM10 excedía los 150 mg/m3 se observaron decrementos de hasta 7% en la función respiratoria. Se observó un incremento en los síntomas respiratorios en la mayoría de los estudios que fueron del 1 al 10%, en relación a un incremento de las PM10 de 10 mg/m3(189) . Algunos estudios se han enfocado a poblaciones susceptibles, como los asmáticos. Estos estudios, en general, observaron un incremento en los síntomas asociados al asma en relación a las exposiciones a las PM10 que iban de 1.1% a 11%190. Ostro y cols.191 reportaron un incremento del 32 % en las enfermedades respiratorias agudas en relación a un cambio de 1 mg/m3 en las partículas finas (<2.5 mg, media de referencia = 23.2 mg/m3) en adultos entre 18-65 años. También se han comparado las mediciones en la función respiratoria y las tasas de incidencia de los síntomas respiratorios entre poblaciones o barrios con diferentes niveles de contaminación en el aire. La mayoría de las asociaciones evaluadas fueron entre la contaminación por partículas y ya sea síntomas respiratorios, función pulmonar o ambos. Los resultados sugieren que un incremento de 10 mg/m3 en las PM10 se asoció con un decremento menor a 2% en la función respiratoria. Las enfermedades respiratorias, incluyendo enfisema y bronquitis crónica y la incidencia en los síntomas respiratorios también se asociaron a la contaminación del aire. Los resultados sugieren que un incremento de 10 mg/m3 en las PM10 se asoció con un incremento de 10- 25% en la bronquitis crónica o la tos crónica192 (ver cuadro 7.1). Aunque los estudios epidemiológicos tienen limitaciones inherentes, la consistencia y la coherencia de los resultados, a través de un número grande de estudios y una variedad amplia de resultados esperados, sugieren que la contaminación por partículas respirables se relaciona con la salud cardiopulmonar. El impacto de los niveles ambientales de SO2 y su interacción con las partículas en los resultados de la salud previamente mencionados no ha sido aclarada, aunque en áreas, como el Valle de Utah, donde sólo hay presentes PM10, los resultados son similares a los sitios donde PM10 y SO2 están presentes en forma concomitante.
7.2. BIÓXIDO DE AZUFRE
Las concentraciones elevadas de bióxido de azufre pueden producir efectos severos en forma de broncoespasmos, bronquitis química y traqueítis, como se ve en la exposición ocupacional. Hay una gran variabilidad en la sensibilidad a la exposición al SO2 entre los individuos, en especial entre los individuos asmáticos. Los hallazgos de una gran variedad de estudios entre asmáticos son consistentes con una relación lineal entre la magnitud del efecto (en términos de un incremento
proporcional en la resistencia de las vías aéreas) y la dósis de SO2 proporcionada a las vías aéreas. Se ha relacionado la exposición a largo plazo con la bronquitis crónica, especialmente en los fumadores de cigarros193.
7.2.1. Estudios Epidemiológicos en América Latina
Varios estudios en América Latina han evaluado el efecto sobre la salud de la contaminación por partículas. Estos incluyeron estudios de mortalidad, estudios de los efectos de las particulas sobre la salud en los síntomas respiratorios y las funciones respiratorias entre los niños y los adultos. Se han llevado a cabo estudios sobre la relación de la contaminación por partículas y la mortalidad en Brasil, Chile y México.
En Sao Paulo194 , se reportó que un incremento de 10 mg/m3 de las PM10 se relacionaba con un aumento de 3% en la mortalidad diaria entre los adultos mayores de 65 años de edad. Se observaron resultados similares en Chile, donde Ostro y cols. reportaron un 0.6% de aumento en la mortalidad diaria por un incremento de 10 mg/m3 195 y en México196.
Penna y Duchiade (1991) en un estudio llevado a cabo en Río de Janeiro, encontraron una asociación entre el nivel promedio anual de partículas (PST) en diferentes distritos de la ciudad y la mortalidad por neumonía entre los infantes que vivían en esas áreas. Por cada 10 mg/m3 de aumento en PST se estimó un incremento de 2.2/10,000 en la mortalidad infantil por neumonía.
Los estudios que se han realizado para determinar el impacto de la contaminación por partículas sobre las urgencias respiratorias y las visitas al médico también han sugerido esta asociación positiva197.
Los estudios relacionados con la evaluación de la salud respiratoria han observado, en general, una frecuencia mayor de síntomas respiratorios y de función pulmonar baja en sujetos expuestos a partículas, aunque sólo en algunos estudios, los niveles de partículas fueron medidos198. Los estudios realizados en Cubatao, Brasil, han documentado el descenso en la función pulmonar entre los niños expuestos crónicamente a niveles altos de partículas199. Los estudios realizados en Chile200, reportaron una incidencia mayor de síntomas respiratorios y funciones pulmonares disminuí-dos en los niños que vivían en Santiago en relación a la ciudad control. Los resultados sugieren una asociación entre los niveles de PM10 y tos, síntomas respiratorios nocturnos y ronquera.
En México los estudios llevados a cabo entre niños asmáticos han documentado un incremento en los síntomas respiratorios y un descenso en la función pulmonar relacionados a la exposición a PM10. Los resultados sugieren que un aumento de 10 mg/m3 en PM10 se asocia a un incremento de 4% en síntomas de las vías respiratorias bajas y a un descenso de 0.35% en la tasa del flujo expiratorio máximo201.
Es importante enfatizar que resultados de toxicología experimental sugieren que las partículas más dañinas para la salud son las partículas finas (
7.3. EFECTOS DEL OZONO SOBRE LA SALUD
7.3.1. Efectos agudos
La mayor parte de los estudios de los efectos del O3 sobre la salud se han enfocado a la exposición a corto plazo y han indicado un sinnúmero de efectos agudos del O3 y de otros oxidantes fotoquímicos. Esta literatura se ha revisado extensivamente203. Los estudios sobre admisiones hospitalarias relacionadas a la exposición al O3 reportaron un incremento
en la tasa de admisiones hospitalarias por enfermedades respiratorias y ataque de asma204. Diversos autores han investigado los cambios en la función pulmonar en relación a la exposición al ozono y los resultados indican un cambio para el VEF1 (Volumen Expiratorio Forzado en un segundo), que va de +0.9 ml/ppb a -1.6 ml/ppb y un cambio en el FVEM (Flujo – Volumen Expiratorio Máximo) entre -0.4 a -2.4 ml/s/ppb. Estos efectos fueron observados a concentraciones pico muy por debajo de 120 ppb. También se han descrito incrementos en los síntomas respiratorios, que incluyeron irritación de los ojos, nariz y garganta, tos, resequedad de garganta, dolor torácico, aumento en la producción de moco, sibilancias, opresión pulmonar, dolor subesternal, lasitud, mal estado general y náusea. Estos efectos también se observan a niveles por debajo de 120 ppb205. Schwartz y Zeger206 informaron de un 17% de malestar torácico y un 20% de irritación ocular a 74 ppb de ozono. El ozono también se ha relacionado con los días de actividad restrigida debida a enfermedades respiratorias en la población trabajadora207.
La exposición a O3 a concentraciones que van de 80-200 ppb producen un grupo de respuestas complejas, incluyendo descensos en la función respiratoria y en el resultado de la actividad atlética un aumento en los síntomas de reactividad respiratoria, del contenido de neutrófilos en el flujo pulmonar pico y en la tasa mucociliar de limpieza de partículas. La exposición al O3 en días subsecuentes (en estudios efectuados en una cámara) conlleva a una adaptación de la función pulmonar en que las respuestas se atenúan al tercer día y son imperceptibles al quinto día. Sin embargo, la reactividad pulmonar no se atenúa. En los estudios en animales208 se han documentado el daño progresivo del epitelio pulmonar, la pérdida de los cilios, la respuesta hipertrófica de las células de Clara, las alteraciones en la función de los macrófagos y las alteraciones en las tasas de limpieza de partículas del pulmón.
En Los Ángeles y en Nueva York se estudió el efecto de la exposición al ozono sobre la mortalidad aguda. Ambos estudios reportan un aumento en la mortalidad diaria relacionada a la exposición al ozono209.
7.3.2. Efectos Crónicos
Los efectos del ozono a largo plazo aún no son claros, pero existe una buena razón para preocuparse de que sus efectos podrían conducir a un impedimento crónico del desarrollo pulmonar y sus funciones. Varios estudios recientes se han enfocado a los efectos subcrónicos de la exposición ambiental al ozono. Zwick y cols.210 reportan un incremento en la respuesta bronquial y en la alteración en el sistema inmunológico de los niños. Kinney y cols.211 reportan un 2% menos en la CVF (Velocidad Vital Forzada) en cadetes militares provenientes de comunidades con niveles de oxidantes altos vs. los cadetes militares provenientes de las comunidades con oxidantes bajos. Los resultados recientes de Schwartz212 sugieren, aunque los resultados no son claros aún, una reducción en la función pulmonar de personas que viven en áreas donde el promedio anual de las concentraciones de O3 excede 40 ppb.
Basados en estudios en animales y humanos, la exposición crónica al 03 del aire ambiental parece producir una adaptación funcional en los humanos que persiste por lo menos unos cuantos meses después de que termina la exposición. Varios estudios de función pulmonar con base poblacional indican que puede existir un envejecimiento acelerado del pulmón asociado con la residencia en comunidades con O3 ambiental elevado en forma persistente. Esto es consistente con los cambios persistentes celulares y morfométricos producidos por la exposición crónica al O3 en los bronquiolos terminales y en la región alveolar próximal y en los cambios funcionales consistentes con endurecimiento pulmonar213.
7.3.3. Estudios Epidemiológicos en América Latina
Varios estudios que se llevaron a cabo en la ciudad de México ilustran el efecto agudo de la exposición al ozono sobre la salud respiratoria. Castillejos y cols.214 informan de un efecto agudo y subagudo del O3 sobre la función pulmonar. Un incremento de 53 ppb en los niveles medios de 48 hrs. de O3 predijeron un decremento de 2% en el VEF1 (Volumen Expiratorio Forzado en un segundo) y un decremento de 7.4% en el FMEM25-75 (Flujo Máximo de Expiración Media). Se observó un decremento mayor en niños con tos crónica, flema crónica y sibilancias.
En un estudio que se llevó a cabo con niños preescolares, Romieu y cols.215 reportaron un incremento en el ausentismo por enfermedades respiratorias entre los niños expuestos a concentraciones mayores de ozono. Los niños expuestos a niveles >130 ppb por dos días consecutivos tuvieron un incremento del 20% en el riesgo de enfermedad respiratoria. Para los niños expuestos a niveles de ozono > 130 ppb por dos días consecutivos y el día anterior a temperaturas menores (< 5.1 Co), el riesgo de enfermedad respiratoria alcanzó el 40%. Es importante mencionar que en la ciudad de México como en algunas zonas de la ciudad de São Paulo el nivel de 130 ppb se rebasa con frecuencia durante varios días consecutivos. Los niños asmáticos pueden ser más susceptible a los efectos de ozono. Estudios realizados en la ciudad de México han documentado que las visitas de urgencia por asma se relacionaron con el incremento de un 30% de O3 y cuando el máximo diario en 1 hora incrementaba las 70 ppb216 se ha relacionado un decremento en la tasa de flujo pico expiratorio y un incremento en los síntomas respiratorios y la exposición al ozono en grupos de niños asmáticos217 . En general, un incremento de ozono de 50 ppb conllevó un incremento del 10% en los síntomas del aparato respiratorio bajo.
El descenso en la función respiratoria observado en niños expuestos a ozono en la ciudad de México parece ser menor que el observado en niños que no están expuestos crónicamente a estos contaminantes. Esto ha sugerido la existencia de un fenómeno de “tolerancia”. Este hallazgo es acorde con el hecho de que las exposiciones repetidas tienden a producir una respuesta menor218. Se desconoce el efecto adverso potencial de tal “tolerancia” o adaptación funcional. Pero la falta de respuesta de protección a la exposición al ozono (broncoconstricción) podría llevar a una mayor exposición de los niños, y por lo tanto, a un efecto severo a largo plazo. Los estudios experimentales en animales y humanos han demostrado que el O3 aumenta la permeabilidad de las vías respiratorias, disminuye la limpieza de las partículas, causa inflamación de las vías aéreas y un descenso en la capacidad de eliminación bacteriana, así como alteraciones en la estructura de los pulmones219 y un envejecimiento acelerado del pulmón220 .
7.4. EFECTOS DEL BIÓXIDO DE NITRÓGENO SOBRE LA SALUD
La mayor parte de los estudios epidemiológicos realizados a nivel comunitario se han enfocado sobre los efectos agudos de la exposición a corto plazo de los niveles de NO2. Morrow y cols.221 demostraron que el NO2 puede ser tóxico en ciertos sistemas biológicos y se ha reportado que la exposición aguda al NO2 afecta a ambos sistemas inmunitarios, el celular y el humoral. Otros autores222 han reportado una reducción en la subpoblación de linfocitos T posterior a una exposición aguda de NO2, lo que puede reflejar un deterioro funcional de la respuesta inmune.
Pocos estudios epidemiológicos de la exposición a los compuestos de los NOx en exteriores, realizados a nivel comunitario, han demostrado una asociación entre los niveles de los compuestos de los NOx en el aire y los efectos medibles sobre la salud. Speizer y cols.223 investigaron el efecto de la concentración de los compuestos del NO2 en interiores debido al uso de la estufa de gas y reportaron una tasa promedio en la diferencia entre los niños expuestos y no expuestos de 32.5 por 100 para la infección respiratoria en niños menores a los dos años de edad. Estos resultados no fueron confirmados por otros estudios224 . Otro estudio llevado a cabo entre niños escolares de 7 a 11 años de edad en seis ciudades de EUA durante un período de cinco años (1983-1988), mostró que un incremento de 28.6 μg/m3 (0.15 ppm) en la media promedio anual de NO2 en el hogar se asociaba a un incremento del 40% en la incidencia acumulada de síntomas respiratorios bajos225. Hasselbach y cols.226, en un metanálisis de 11 estudios epidemiológicos mostraron un incremento en las enfermedades respiratorias en niños menores de 12 años, asociado con una exposición a concentraciones altas de NO2 a largo plazo (estufas de gas), comparado con niños expuestos a concentraciones bajas de este contaminante. Una diferencia en la exposición de 30 μg/m3 resultó en un incremento de 20% en el riesgo de enfermedad respiratoria. Sin embargo, aún hay poca evidencia epidemiológica para hacer cualquier conclusión respecto a los efectos de la exposición a corto o largo plazo del NO2 sobre la función pulmonar.
En un estudio llevado a cabo en Sao Paulo, Brasil226, se encontró un incremento en la mortalidad en niños menores de cinco años en relación a la exposición a NO2. Un incremento de NO2 de 40 ppb se relacionó con un un incremento del 30% en la mortalidad por enfermedad respiratoria en niños pequeños. Estos resultados son preliminares y deben ser confirmados.
7.5. EFECTOS DEL MONÓXIDO DE CARBONO SOBRE LA SALUD
El efecto principal del CO es disminuir el transporte de oxígeno a los tejidos. Los órganos que dependen de una gran cantidad de suministro de oxígeno están más en riesgo, en particular el corazón y el sistema nervioso central, así como el feto.
Se reportan cuatro tipos de efectos sobre la salud asociados con la exposición a CO: efectos neuroconductuales, efectos cardiovasculares, efecto de fibrinolisis y efectos perinatales. El CO conlleva a una reducción en la capacidad de captación de oxígeno con una capacidad de trabajo disminuida bajo condiciones de ejercicio extremo. De acuerdo a los datos disponibles, el nivel de carboxihemoglobina (COHB) requerido para inducir estos efectos es de aproximadamente 5%227 . Algunos autores228 han reportado una alteración en la capacidad para juzgar correctamente pequeñas diferencias en intervalos cortos de tiempo sucesivos a niveles aún más bajos de 3.2 a 4.2 % de COBH. En este nivel, los sujetos no perciben señas que hubieran dejado de percibir cuando inician una tarea.
Los sujetos con enfermedad cardiovascular previa (pacientes con angina crónica) parecen ser el grupo más sensible a la exposición al CO. Un estudio reciente muestra que los niveles de COBH tan bajos como el 2 %, pueden exacerbar la isquemia del miocardio durante el ejercicio en los sujetos con enfermedad cardíaca coronaria229. Un estudio de cohorte retrospectivo llevado a cabo entre los oficiales de los puentes y túneles expuestos a CO, mostró un exceso del 35% en la mortalidad por enfermedad arterioresclerótica cardiaca entre los trabajadores de los túneles cuando fueron comparados con la población de Nueva York230.
La exposición a CO también puede afectar directamente al feto a través de un déficit de oxígeno sin una elevación en la sangre fetal de los niveles de COBH. Durante la exposición a CO elevado, la HB materna no cede tan fácilmente su oxígeno, dando como consecuente una disminución en la presión de oxígeno de la placenta y, por ende, también en la sangre fetal.
Los efectos principales son el bajo peso al nacimiento y el retraso en el desarrollo postnatal231 . Los síntomas clásicos del envenenamiento por CO son dolor de cabeza y mareos a niveles de COBH entre 10 y 30%, y dolor de cabeza severo, síntomas cardiovasculares y mal estado por arriba de 30% de COBH. Por arriba de 40% hay un riesgo importante de coma y muerte.
En México, Fernández y cols.232 reportaron una concentración alta de CO en los vehículos que circulan en la ciudad de México. Estos autores también informan de una exposición alta total de CO en los vendedores ambulantes en la ciudad de México expuestos a niveles altos de vapores de los escapes de los vehículos233 , y concluyen que los habitantes de la ciudad de México están expuestos a niveles de CO que exceden por mucho la norma estándar de la OMS para este contaminante234. Sin embargo, no existe a la fecha una evaluación de los efectos potenciales sobre la salud de la exposición alta a CO en la ciudad de México u otras ciudades grandes de América Latina.
7.6. EFECTOS DEL PLOMO SOBRE LA SALUD
La contribución de los aditivos de plomo alcalinos en los motores de combustión forman la mayor parte de todas las emisiones inorgánicas de plomo. Se estima que entre el 80-90% del plomo ambiental proviene de la combustión de gasolina con plomo. El grado de contaminación de esta fuente difiere de país a país, dependiendo de la densidad vehicular y de la eficiencia de los esfuerzos para reducir el contenido de plomo en la gasolina235 . La mayor parte del plomo en el aire ambiental está en forma de partículas finas (10 μm). El límite de la OMS para la valoración de la exposición al plomo en el aire a largo plazo (ej. promedio anual) es de 0.5-1.0 μg/m3236.
Los estudios en animales y en humanos han demostrado que la exposición a plomo puede actuar sobre diferentes sistemas, principalmente sobre la biosíntesis de hem, el sistema nervioso y otros sistemas, como el sistema cardiovascular (presión sanguínea). Los infantes y los niños menores de cinco años son particularmente susceptibles a la exposición al plomo por
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