Contaminación potencialmente dañina en el metro de Londres

El metro de Londres está contaminado con partículas metálicas ultrafinas lo suficientemente pequeñas como para terminar en el torrente sanguíneo humano, según investigadores de la Universidad de Cambridge. Estas partículas son tan pequeñas que es probable que se subestimen en las encuestas de contaminación en el sistema de metro más antiguo del mundo.

Los investigadores llevaron a cabo un nuevo tipo de análisis de contaminación, usando magnetismo para estudiar muestras de polvo de las salas de boletos, andenes y cabinas de los operadores del metro.

Sustancias potencialmente nocivas detectadas en el metro

El equipo encontró que las muestras contenían altos niveles de un tipo de óxido de hierro llamado maghemita. Dado que el hierro tarda en oxidarse y convertirse en maghemita, los resultados sugieren que las partículas de contaminación quedan suspendidas durante largos períodos debido a la mala ventilación en todo el subsuelo, especialmente en las plataformas de las estaciones.

Algunas de las partículas son tan pequeñas como cinco nanómetros de diámetro: lo suficientemente pequeñas como para ser inhaladas y terminar en el torrente sanguíneo, pero demasiado pequeñas para ser capturadas por los métodos típicos de monitoreo de la contaminación. Sin embargo, no está claro si estas partículas representan un riesgo para la salud.

Otros estudios han analizado los niveles generales de contaminación en el subsuelo y los riesgos para la salud asociados, pero esta es la primera vez que se analiza en detalle el tamaño y el tipo de partículas. Los investigadores sugieren que la eliminación periódica de polvo de los túneles subterráneos, así como el control magnético de los niveles de contaminación, podrían mejorar la calidad del aire en toda la red. Sus resultados se informan en la revista Scientific Reports .

El metro de Londres transporta 5 millones de pasajeros por día. Múltiples estudios han demostrado que los niveles de contaminación del aire en el subsuelo son más altos que los de Londres en general, y más allá de los límites definidos por la Organización Mundial de la Salud (OMS). Estudios anteriores también han sugerido que la mayor parte de las partículas en el subsuelo se generan cuando las ruedas, las orugas y los frenos se rozan entre sí, arrojando partículas diminutas ricas en hierro.

"Dado que la mayoría de estas partículas de contaminación del aire son metálicas, el subsuelo es un lugar ideal para probar si el magnetismo puede ser una forma efectiva de monitorear la contaminación", dijo el profesor Richard Harrison del Departamento de Ciencias de la Tierra de Cambridge, autor principal del artículo. "Normalmente, estudiamos el magnetismo en relación con los planetas, pero decidimos explorar cómo esas técnicas podrían aplicarse a diferentes áreas, incluida la contaminación del aire".

Los niveles de contaminación normalmente se monitorean usando filtros de aire estándar, pero estos no pueden capturar partículas ultrafinas y no detectan qué tipo de partículas están contenidas dentro de la materia particulada .

"Empecé a estudiar el magnetismo ambiental como parte de mi doctorado, buscando si se podían usar técnicas de monitoreo de bajo costo para caracterizar los niveles y las fuentes de contaminación", dijo el autor principal, Hassan Sheikh, del Departamento de Ciencias de la Tierra de Cambridge. "El subsuelo es un microambiente bien definido, por lo que es un lugar ideal para hacer este tipo de estudio".

Trabajando con colegas del Departamento de Ciencia de Materiales y Metalurgia de Cambridge, Sheikh y Harrison analizaron 39 muestras de polvo del metro de Londres, proporcionadas por Transport for London (TfL). Las muestras se recolectaron en 2019 y 2021 de andenes, salas de boletos y cabinas de operadores de trenes en las líneas Piccadilly, Northern, Central, Bakerloo, Victoria, Northern, District y Jubilee. La muestra incluyó estaciones importantes como King's Cross St Pancras, Paddington y Oxford Circus.

Los investigadores utilizaron huellas dactilares magnéticas, imágenes en 3D y microscopía a nanoescala para caracterizar la estructura, el tamaño, la forma, la composición y las propiedades magnéticas de las partículas contenidas en las muestras. Estudios anteriores han demostrado que el 50% de las partículas de contaminación en el subsuelo son ricas en hierro, pero el equipo de Cambridge pudo observar con mucho más detalle. Encontraron una gran abundancia de partículas de maghemita, con un diámetro que oscila entre cinco y 500 nanómetros, y con un diámetro promedio de 10 nanómetros. Algunas partículas formaron grupos más grandes con diámetros entre 100 y 2000 nanómetros.

"La abundancia de estas partículas muy finas fue sorprendente", dijo Sheikh. "Las propiedades magnéticas de los óxidos de hierro cambian fundamentalmente a medida que cambia el tamaño de las partículas. Además, el rango de tamaño en el que ocurren esos cambios es el mismo en el que la contaminación del aire se convierte en un riesgo para la salud".

Si bien los investigadores no analizaron si estas partículas de maghemita representan un riesgo directo para la salud, dicen que sus métodos de caracterización podrían ser útiles en estudios futuros.

Los investigadores dicen que debido a la mala ventilación en el subsuelo, el polvo rico en hierro puede resuspenderse en el aire cuando los trenes llegan a los andenes, lo que hace que la calidad del aire en los andenes sea peor que en las salas de boletos o en las cabinas de los operadores.

Dada la naturaleza magnética del polvo resuspendido, los investigadores sugieren que un sistema de eliminación eficiente podría ser filtros magnéticos en la ventilación, la limpieza de las vías y las paredes del túnel, o la colocación de puertas mosquiteras entre andenes y trenes.

Referencia

Magnetic and microscopic investigation of airborne iron oxide nanoparticles in the London Underground. H. A. Sheikh, P. Y. Tung, E. Ringe & R. J. Harrison
Scientific Reports volume 12, Article number: 20298 (2022).
https://www.nature.com/articles/s41598-022-24679-4

Universidad de Cambridge