Introducción

La contaminación del aire es un problema de salud mundial que también tiene un gran impacto económico. Se estima que la contaminación del aire causó numerosas muertes y pérdidas millonarias en India en 2019. Al igual que en otros países, la pandemia de enfermedad por coronavirus 2019 (COVID-19, por sus siglas en inglés) ha tenido efectos sanitarios y económicos en India. Este país lidera el ranking de países más contaminadas y de casos y muertes por infección por coronavirus 2 del síndrome respiratorio agudo grave (SARS-CoV-2, por sus siglas en inglés). Se cree que la contaminación ambiental tiene un papel clave en la propagación y gravedad del COVID-19. La exposición a altos niveles de contaminación afecta los pulmones y aumenta la vulnerabilidad a la infección por SARS-CoV-2. La capital de India, Delhi, fue uno de los lugar más afectados por el COVID-19. Las medidas tomadas para frenar esta enfermedad durante la primera ola de la pandemia hicieron que los casos y muertes bajaran de forma drástica. Durante este período, el nivel de contaminación estuvo en su nivel más bajo. No obstante, cuando se levantaron las restricciones los casos aumentaron significativamente, esto coincidió con el inicio del período de quema de rastrojos en ciudades vecinas. La quema de biomasa genera sustancias contaminantes, como el material particulado de 2.5 micrómetos de diámetro (PM2.5, por sus siglas en inglés). Estas partículas finas pueden penetrar al sistema respiratorio y, posteriormente, ingresa al torrente sanguíneo. El carbón negro (CN) es un PM2.5 asociado con muerte prematura, efectos nocivos en el sistema cardiovascular y enfermedades respiratorias. La quema de biomasa, combustible fósil y biocombustible genera CN. La cantidad de CN producida durante el proceso de combustión depende de la disponibilidad de oxígeno y temperatura. Diversos estudios han relacionado la contaminación del aire con una mayor cantidad de casos de COVID-19. Se observó que las regiones con más afectados por esta enfermedad tienen grandes concentraciones de sustancias contaminantes en el aire, como MP2.5. Liu y col. revelaron que el SARS-CoV-2 puede transmitirse a través de aerosoles. No obstante, no está claro si el COVID-19 tiene alguna asociación directa con contaminantes particulados o es más una toxicidad basada en la fuente de su componente.

El objetivo del presente estudio fue explorar la asociación del SARS-CoV-2 en aerosol de CN inducido por la quema de biomasa con el COVID-19 en una de las regiones más contaminadas del mundo, Delhi, en el momento en que otros factores de confusión eran casi estables y la ola pandémica estaba en una etapa de declive. Además, se evaluó la asociación del COVID-19 con la carga de PM2.5.

Material y metodología

Delhi, la capital de la India, tiene una población de casi 18 millones de habitantes y está ubicada en la parte norte de la India. Esta ciudad ubicada a 216 metros sobre el nivel del mar, no tiene salida al mar y experimenta veranos muy calurosos e inviernos muy fríos. La temporada de monzón comienza a finales de junio y dura hasta mediados de septiembre. Debido a la geografía, hay poca ventilación en Delhi, por lo que experimenta eventos de contaminación extrema después de la temporada de monzón cada invierno después del inicio de la actividad de quema de residuos de cultivos que se extiende durante aproximadamente 2 meses (octubre y noviembre) cada año. Este período de combustión con condiciones meteorológicas favorables en 2020 también permitió que el humo penetrara lentamente en Delhi y elevó el nivel de partículas finas contaminantes, en su mayoría de CN. Esto fue acompañado de un aumento repentino y abrupto de la tasa de morbilidad y mortalidad del COVID-19. Factores antropogénicos como la quema de combustibles fósiles, las industrias, la cocina doméstica, la generación de energía y las actividades de construcción continuaron contribuyendo a las emisiones de carbono durante todo el año en Delhi.

Los datos meteorológicos y referidos a la calidad del aire utilizados en el presente estudio se extrajeron de una red de monitoreo y un proyecto de investigación. Los datos de contaminación del aire se obtuvieron de forma experimental utilizando analizadores de monitoreo de PM2.5 y CN. Los datos se recopilaron para el período de septiembre a diciembre de 2020 y se calculó la media de 24 horas de PM2.5 y CN.

Mecanismo propuesto

La mayoría de los microorganismos presentes en el humo son capaces de sobrevivir en diversas condiciones ambientales. Las partículas finas, como el CN, se trasportan y acumulan fácilmente en la atmósfera. Además, al viajar por el aire el CN se vuelve más tóxico a medida que aumenta de tamaño y puede combinarse con otras moléculas. Esto crea un hábitat temporal para los microorganismos como el SARS-CoV-2. Las partículas contaminantes y el SARS-CoV-2 tendrían un efecto sinérgico perjudicial para los pulmones. Esto agravaría la carga de COVID-19.

Durante la primera ola de la pandemia, la presencia de numerosos factores de confusión impedía sacar conclusiones sobre el efecto de las sustancias contaminantes en el aire sobre la morbilidad y mortalidad del COVID-19. Sin embargo, cuando hubo una disminución en los casos y otros factores de confusión fueron bastante uniformes y estables, excepto el nivel de contaminación, se pudo analizar mejor la asociación de COVID-19 con factores variables como el CN y el PM2.5. A la contaminación del aire generada localmente se le sumó el CN proveniente de la quema de biomasas proveniente de otras ciudades y esto habría contribuido a la exacerbación de los casos de COVID-19 en Delhi. Las condiciones meteorológicas habrían favorecido que el humo generado por la quema de biomasas en ciudades cercanas llegara a Delhi. Por lo tanto, el CN generado localmente y el CN pirogénico adicional aumentaron la cantidad de CN total en Delhi.

Resultados

Se observó que los casos de COVID-19 se multiplicaron por 10 en Delhi durante la temporada de quema de biomasa. La concentración de CN en el aire se asoció directamente con la velocidad a la que las infecciones por SARS-CoV-2 se propagaron después del inicio del invierno y el período de quema de rastrojos. Los casos de COVID-19 en Delhi disminuyeron después de que se detuvo la quema de cultivos. El aumento de CN se relacionó con la contribución adicional de la concentración de PM2.5 inducida por la quema de rastrojos transportada externamente desde las regiones de quema de rastrojos hacia Delhi.

Se observó una correlación positiva estadísticamente significativa del CN con la cantidad de casos y muertes por COVID-19 considerando un retraso de 10 días. La correlación de PM2.5 con la cantidad de casos de COVID-19 también fue estadísticamente significativa pero únicamente durante la fase creciente de CN (25 de septiembre a 10 de noviembre). A partir de entonces esta asociación comenzó a debilitarse y se volvió insignificante. Esto implica que la correlación del MP-25 y los casos de COVID-19 es válida solo mientras la cantidad CN en la atmosfera fue alta, lo que contiene una fracción importante del CN envejecido transportado. El contenido de SARS-CoV-2 del humo proveniente de la quema de biomasa de ciudades vecinas y trasportados por el viento agravó la carga de COVID-19 en Delhi. Los déficits inmunológicos y las respuestas inflamatorias relacionados con el humo pueden exacerbar los efectos de la inhalación de partículas microbianas y tóxicas en el aire en el humo.

Conclusiones

Los autores del presente estudio concluyen que el SARS-CoV-2 tiene el potencial de transmitirse de forma agresiva a través de un ambiente rico en CN envejecido. La propagación de la asociación del COVID-19 depende de la toxicidad y composición de los contaminantes atmosféricos. Aunque no se ha establecido clínicamente la infectividad del virus carbonizado, se cree que el SARS-CoV-2 puede tener el potencial de ser más letal cuando está asociado con CN envejecido cuyo efecto oxidativo en sí mismo conduce a efectos dañinos graves para los pulmones. Las ciencias atmosféricas y de la salud pública deben ampliar sus perspectivas para incluir el impacto potencial del CN y la carga microbiana del humo en las poblaciones humanas.