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Malos Humos

Posted by Firestation en 07/06/2017

Esta entrada comprende la recopilacion de varios articulos publicados originalmente en FuegoLab http://fuegolab.blogspot.com.es/ Bitácora de divulgación científica sobre incendios forestales y experimentos de combustión en laboratorio.
Por su especial interes y claridad de explicaciones me ha parecido relevante incluirlo aqui para mayor conocimiento de todos aquellos que trabajamos en los fuegos forestales.

¿Alguien cabreado en la sala? Mejor dicho ¿alguien no está cabreado en la sala? Con los tiempos que corren lo habitual es estar de mal humor y sin quererlo ni beberlo nos convertimos por momentos en “mala gente”, gente con “malos humos” ¿Y qué pasa cuando inhalamos humo? ¿es suficiente para perder la capacidad de análisis, de razonar, de dejar de “ser humano” para convertirnos en un juguete de nuestro entorno? Igual que nos ocurre con la “contaminación mediática” los bomberos forestales se tienen que enfrentar en su trabajo con malos humos, pero nada de humos metafóricos, humos nocivos de verdad, que en casos extremos pueden afectar a su capacidad de trabajo, poniendo en peligro sus vidas.
Humo procedente de quema prescrita ejecutada por @briflubia

El peligro para la salud por inhalación de humos en bomberos urbanos es un tema bastante estudiado debido al peligro inherente que presenta este colectivo cuando se enfrenta a incendios en estructuras. Los productos que se pueden llegar a inhalar son en muchas ocasiones desconocidos y en la mayoría de los casos peligrosos para la salud. Sin embargo es una problemática poco estudiada en el caso de los bomberos forestales, cosa sorprendente habida cuenta que estos profesionales nunca disponen de equipo autónomo. Los que hayáis visto la serie documental La Vida en Llamas, os acordaréis que muchos de los comentarios de los bomberos forestales hablando de la dureza del trabajo, relataban episodios de fatiga extrema y síntomas como dolores de cabeza, irritación de ojos y garganta, aumento de mucosidad, etc. Tanto la fatiga como el resto de los síntomas directos están relacionados con la inhalación de humos o gases procedentes de la combustión de la vegetación, interaccionan durante el incendio y se prolongan al día siguiente incluso días posteriores al mismo, provocando falta de sueño y por tanto aumentando el riesgo de fatiga en salidas posteriores. Pero ¿por qué ocurre esto? ¿qué productos tiene el humo procedente de un incendio forestal que lo hace tan nocivo? ¿qué efectos puede tener en la salud? ¿se pueden reducir los riesgos para los combatientes? ¿existe peligro de enfermedades profesionales por esta causa?

Ejecución de quema prescrita bajo arbolado
(BRIF de Lubia, Soria, @briflubia Foto: Laboratorio de incendios forestales INIA)

Mi profesor de la Universidad de Córdoba y ahora compañero en trabajos de investigación, Francisco Rodríguez y Silva (@fcorysilva), me pasó recientemente un trabajo pionero en este tema coordinado por el USDA Forest Service (@forestservice) y la Universidad Johns Hopkins: “The effects of forest fire smoke on Firefighters“. Este estudio data de febrero de 1989 y surgió, como muchas de las investigaciones posteriores en otros campos, a partir del trágico incendio de Yellowstone de 1988 cuando la alarma social por los efectos del humo en la salud de residentes y combatientes fue objeto de debate en todo el mundo. La revisión que se hizo en este trabajo se ha repetido y mejorado en trabajos posteriores pero muchas de las preguntas planteadas siguen aún sin una respuesta.

¿Qué hay en el humo?
Los principales componentes del humo emitido por la vegetación son el Dióxido de Carbono (CO2) y el vapor de agua (H2O) durante la fase de llama y el monóxido de carbono (CO) en la fase de rescoldo (combustión sin llama). Para mostrarlo, aquí tenéis la evolución de la curva de calor emitido (HRR) por una muestra de jara sometida a una radiación fuerte y la evolución de CO2 y CO en el mismo ensayo. Se puede comprobar que la mayoría del dióxido de carbono se emite durante la combustión con llama y la mayoría del monóxido de carbono durante la fase de rescoldo sin llama.
Fuente: Fernández-Gómez et al. 2010

El 90% del carbono emitido durante la combustión de la vegetación es por tanto CO2 y CO. Entonces ¿qué es el resto del humo? Antes de la ignición se generan gran cantidad de gases volátiles denominados en la literatura científica como VOCs (Volatile Organic Compounds), algunos de ellos responsables del proceso de ignición por su bajo punto de inflamación, como hemos hablado en anteriores entradas. También incluye compuestos como el etano, propano, acetileno, metanol, acetona, etc., todos ellos a muy baja concentración (menos del 2% del total de gases) pero alguno de ellos como el benzopireno reconocidos productos cancerígenos. Durante la fase de llama además del CO2 se emiten también óxidos y ácidos de nitrogeno (NOx, HNO)  y otros aerosoles. El siguiente gas en importancia tras el CO y el CO2 en el total de la mezcla de gases es el metano (CH4) que se emite básicamente en fase de rescoldo, junto con el amonio (NH3) y el óxido de azufre (SO2). La combustión incompleta de la vegetación genera además gran cantidad de hidrocarburos (aldehidos, acroleina, benceno) responsables de la mayoría de los síntomas de irritación que perciben los bomberos. Asociado al rescoldeo se encuentra también la combustión de la materia orgánica del suelo que genera calentamiento del suelo mineral y la posible generación de cristales de silicio, productos altamente peligrosos para la salud.

El oxígeno del aire propicia la combustión de la vegetación en presencia de una fuente de calor. Los gases más abundantes en el humo resultante son el dióxido de carbono en la fase de llama y el monóxido de carbono y metano en la fase de rescoldo  Fuente
Hasta ahora hemos hablado de los gases “invisibles” que contiene el humo, pero el humo lo podemos ver debido a lo que se denominan partículas en suspensión o “materia particulada” en la literatura anglosajona (PM , Particulate Matter). Estas partículas se suelen clasificar por clases de tamaños en partículas gruesas de más de 10 micras (materia sedimentable no respirable), materia en suspensión de menos de 10 micras (Fracción inhalable PM10) y partículas finas de menos de 2,5 micras (fracción traqueobronquial PM2.5) que llegan hasta los pulmones. Para los combustibles forestales las partículas PM2.5 representan aproximadamente el 70-80% del total, lo que muestra la peligrosidad de este “humo visible” al penetrar en el organismo de los combatientes, en gran medida responsable de los síntomas de irritación de las mucosas y aumento del cansancio. No hay muchos estudios sobre su composición en combustibles forestales pero básicamente son carbono orgánico (entre 37-65%) y el resto son partículas de menos de 1 micra (PM1) que llegarían hasta los alveolos pulmonares compuestos de Carbono elemental y trazas de iones y metales solubles en el vapor de agua.
Comparación de los tamaños más frecuentes de las partículas del humo en suspensión Fuente
Penetración de partículas en suspensión procedente del humo en el organismo en función de su tamaño. Fuente


¿Qué efectos tiene el humo sobre la salud de los bomberos forestales?

Los efectos potencialmente más graves de acuerdo con la composición de los humos son:

(1) Intoxicación por CO, que afecta al comportamiento neurológico del cerebro y por tanto a la capacidad de toma de decisiones en situaciones de estrés. Las consecuencias son imprevisibles pero lo más descrito son heridas o accidentes graves como consecuencia de la falta de coordinación, fatiga o errores en la toma de decisiones que lleven al bombero a un accidente que pueda llegar a provocar lesiones graves.
(2) Enfermedades pulmonares, cardíacas o incluso cáncer consecuencia de la acumulación de sustancias nocivas en el organismo
(3) Trastornos en las mucosas como consecuencia de la inhalación de hidrocarburos (aldehídos, bencenos) y partículas en suspensiónEsto es lo que “potencialmente” podrían provocar los “malos humos” en función de los compuestos tóxicos que hemos comentado. Pero todo proceso de exposición a riesgos para la salud depende del tiempo de exposición y la concentración del contaminante ¿qué sabemos sobre la exposición de los bomberos forestales a los humos procedentes de la combustión? Como hemos comentado, no hay muchos estudios sobre las concentraciones y tipos de compuestos emitidos por el humo de incendios forestales o quemas prescritas, ni del efecto directo de los humos en la capacidad de trabajo de los bomberos forestales y los posibles efectos a corto y medio plazo sobre su salud. Vamos a comentar los datos que se conocen al respecto

Los estudios más detallados sobre la concentración de gases procedentes del humo en incendios o quemas prescritas provienen del USDA Forest Service (EEUU) y del Bushfire CRC (Australia). En Europa se han descrito humos procedentes de quemas prescritas en Italia y Portugal. En España se llevó al cabo el proyecto CREIF en el que se estudió exhaustivamente el esfuerzo del trabajo de los bomberos forestales BRIF aunque la exposición a humos no se estudió tan al detalle como en otros países. Todos los estudios concluyen que los humos alcanzan valores muy altos, en muchos casos por encima de los valores legales recomendados, al menos puntualmente, para sustancias como el NO2 y el SO2 y sobre todo la materia en suspensión, en particular las PM2.5. Sin embargo, los seguimientos realizados a los bomberos mediante aparatos de monitoreo, muestran que es el CO, los gases irritantes (formaldehido, acroleina) y las PM2.5, los contaminantes que superan con más frecuencia los tiempos y concentraciones de exposición recomendables. Además el CO se ha mostrado como un buen predictor del resto de los contaminantes con lo que se recomienda el uso de monitores de CO calibrados para poder estimar la exposición a otros gases peligrosos.
Relación entre la concentración de CO y formaldehido en el humo inhalado por bomberos forestales Fuente

Como comentamos anteriormente, el CO, los hidrocarburos irritantes y las partículas en suspensión son más abundantes en la fase de rescoldo (combustión sin llama). Por tanto y paradójicamente, la exposición a humos tóxicos puede ser mayor y más peligrosa en la fase de final de la extinción donde se están sofocando zonas incandescentes y focos secundarios. Esto se hace extensible a las quemas prescritas, donde alguno de los estudios mostrarían que los puestos de vigilancia del perímetro exterior, encargados además de la sofocación de posibles escapes, son los puestos de trabajo más sensibles. En una revisión realizada en Australia para explorar la relación e interacciones entre humo, calor y falta de sueño en el rendimiento y esfuerzo de los bomberos forestales, se mostró que la disminución en la capacidad cognitiva no se ve reducida hasta que se alcanza al menos un 25% de CO en la hemoglobina sanguínea, que es el límite máximo que se ha recogido en incendios, con lo que no se prevé que en condiciones normales exista una alteración por esta causa. Esto coincide con los estudios realizados en España en el proyecto CREIF donde no se observaron exposiciones de CO preocupantes. Sin embargo sí encontramos muestras de cansancio extremo e irritaciones que podrían deberse a la presencia de formaldehido y PM2.5 así como a la combinación de ambos con el aumento de la temperatura basal, que en algunos casos llega a los 40ºC. Muchos bomberos relatan que tras estos episodios de extinciones con una fuerte exigencia física y mental, no duermen bien en los días siguientes al incendio. Estos efectos se pueden acumular a lo largo del campaña, con lo que podrían existir interacciones entre falta de sueño, calor extremo y exposición a humos que disminuirían la capacidad de trabajo y de recuperación de los bomberos. No hay estudios fisiológicos al respecto que demuestren la interacción entre estos tres factores de estrés, pero en un estudio de 1991 en EEUU, se entrevistó a 52 bomberos forestales al principio y a final de campaña, sobre los síntomas percibidos después de un incendio (irritación de mucosas, dolores de cabeza, dificultades respiratorias, etc.). En todas ellas hubo un aumento significativo del número de horas tras el incendio en el que percibían estos síntomas, pasando de entre 12 y 24 horas a principios de campaña hasta 48 horas a finales de campaña. Evidentemente esto no demuestra la relación causa-efecto pero sí denota un posible efecto acumulativo de la exposición a los diferentes tipos de estrés. De igual forma la exigencia física que supone la extinción de un incendio no se debe exclusivamente al esfuerzo realizado, sino a las condiciones de estrés en el que se realiza. Un estudio de la Universidad de León sobre una muestra de 160 bomberos forestales BRIF mostró que la exigencia física durante los incendios depende principalmente de su duración. Así un incendio de 3 horas sería equivalente al esfuerzo realizado por un atleta de élite haciendo un media maratón y un incendio de más de 5 horas equivale al que realiza un ciclista profesional en la etapa reina del Tour de Francia. Nos queda por dilucidar en qué medida este esfuerzo titánico de los bomberos forestales se puede ver disminuido por los diferentes factores de estrés y si la inhalación de humos a lo largo de la vida laboral puede o no acarrear enfermedades profesionales.

Fuente

¿Qué se puede hacer para prevenir los riesgos?

A la vista de que los riesgos más demostrados son la exposición a CO y materia en suspensión, el uso de mascarillas de protección podría ser una solución aunque poco viable en incendios forestales donde la exigencia física es mayor y donde las mascarillas podrían restar capacidad pulmonar y por tanto capacidad de trabajo. Sin embargo su uso en quemas prescritas donde la exigencia física durante la quema es reducida, parece una solución razonable que evitaría la exposición a riesgos innecesarios, sustituyendo a las actuales “bragas” de tela o de nomex que se han mostrado ineficaces para evitar la penetración del CO y las PM2.5. También se han citado como posibles soluciones cambios en los sistemas organizativos del dispositivo, como disminuir la duración de los turnos para con ello disminuir el tiempo de exposición a humos, por ejemplo limitando a una exposición máxima de 8 horas. En el caso de quemas prescritas se puede planificar la prescripción para no disponer a bomberos en la dirección de la columna de convección, refrescando previamente la zona de posible caída de pavesas y evitando con ello exponer a los bomberos al humo o a la necesidad de apagar focos secundarios. Por supuesto es fundamental que los servicios forestales tomen la iniciativa de otros países como EEUU y Australia, monitorizando a los trabajadores, al menos con sensores de CO, para poder planificar y predecir la exposición a humos de otros compuestos potencialmente peligrosos muy correlacionados con el CO, reduciendo así el riesgo de enfermedades profesionales debidas a esta causa y proponiéndose con ello medidas preventivas.

Mejoras de los sensores de CO de bajo precio para estimar
la exposición a humos de los bomberos forestales

Como vemos son propuestas algo precarias y lejos de ser definitivas. Cuando decimos que ser bombero/a forestal es una profesión de riesgo, no sólo es por el riesgo a quemarse. Por tanto que nadie se extrañe si a los bomberos les tocan lo que es suyo y responden con “malos humos”…están en su derecho.

Experimento de exposición a humos en fuegos forestales

Bomberos de la Comunidad de Madrid está llevando a cabo un proyecto pionero en España en el que se pretende caracterizar la exposición real a humos de bomberos con una serie de pruebas experimentales entre las que es necesario trabajar con fuego real. Para ello se diseñó esta experiencia en San Martín de Valdeiglesias (Madrid, España) en la que colaboraron Agentes Medioambientales y Bomberos Forestales de la Comunidad de Madrid. En el INIA pusimos nuestro granito de arena.

Los bomberos forestales están expuestos a una serie de compuestos químicos perjudiciales para la salud procedentes del humo. La imposibilidad de poder trabajar en el monte con equipo autónomo genera incertidumbre de la exposición real de estos trabajadores a los agentes nocivos y por ello es imprescindible evaluar qué compuestos presentes son los más abundantes y peligrosos y a qué tiempo de exposición real a los mismos están sometidos en el desarrollo normal de su trabajo. En el USDA Forest Service en EEUU desarrollaron estudios hace más de 10 años y en España hay algún antecedente del proyecto CREIF (TRAGSA) sobre evaluación de exposición a monóxido de carbono, pero no se ha hecho nada tan exhaustivo como los estudios realizados en EEUU, Canadá y recientemente en Francia. Las pruebas preliminares confirman la alta concentración en el humo de agentes nocivos peligrosos para la salud como el formaldehido y el monóxido de carbono (CO). El CO está presente en todas las fases de la combustión pero fundamentalmente en aquellas en las que la combustión es incompleta o sin llama (rescoldeo). Además se han obtenido buenas correlaciones entre el CO y otros compuestos peligrosos para la salud. Como ya comentamos en Malos Humos, una línea prometedora de desarrollo puede ser incluir alarmas en sensores de CO (más económicos y duraderos que los sensores de otros gases nocivos) que puedan llevar los equipos de extinción. De esta manera no sólo alertarían sobre la presencia y concentración del propio CO sino de otras sustancias nocivas sin más que incluir en el software los correspondientes modelos de correlación entre gases. Esto tendría implicaciones en la mejora de la organización del trabajo, tanto en incendios como en quemas prescritas, para disminuir en lo posible las dosis y tiempos de exposición a humos en el desarrollo del trabajo de los bomberos forestales. Ampliaremos estas cuestiones en el II Encuentro Nacional de Bomberos Forestales que tendrá lugar en El Espinar (Segovia) el próximo 13 de mayo y podréis comentarlo con nosotros en persona.

Y como no os quería dejar con las ganas he preparado uno de mis vídeos caseros para mostraros el experimento de San Martín de Valdeiglesias. Como veréis hicieron tres equipos de dos personas cada uno, más el conductor del camión que se quedó como testigo. Un equipo trabajó en la posición favorable, detrás de las llamas, otro equipo trabajó a sotavento, en la posición desfavorable, con una exposición extrema al humo, para lo cual iban equipados con equipo autónomo. El tercer equipo se incorporó para las labores de remate y liquidación. Las 7 personas se monitorizaron con sensores de humo (formaldehido y monóxido de carbono) y con termopares para control de temperatura. Los resultados están aún en fase de análisis. Aquí tenéis el aperitivo:

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