Introducción
Los espacios urbanos verdes proveen un amplio rango de enriquecimiento que mejora la calidad de vida y salud de los residentes citadinos. Estos espacios verdes que benefician a la salud, no obstante, también implican ciertos efectos adversos en los habitantes de las ciudades. El polen liberado por los árboles contribuye a la contaminación biótica ambiental y causa enormes costos directos (por ejemplo, consultas médicas, medicamentos, estudios clínicos), y costos indirectos (por ejemplo, ausentismo del trabajo, casa o jubilación temprana), y costos intangibles (por ejemplo, asilamiento social y menor calidad de vida).
Además, existe evidencia fuerte de que los habitantes de las ciudades se encuentran más afligidos por la polinosis que los que viven en áreas rurales; y esa sensibilización al polen alergénico se puede exacerbar por coestresores tales como los contaminantes aéreos en gases o fases de partículas, un efecto que puede asociarse al grado de urbanización. La exposición al polen y a partículas finas cargadas de alérgenos del polen se relaciona a la respuesta alérgica de la vía aérea en niños y adultos sensibilizados al polen que padecen rinitis y/o asma bronquial.
De manera desafortunada, muchos de los síntomas causados por el polen aéreo vienen de especies usadas de manera común por los planeadores urbanos en el diseño y la plantación de bosques urbanos y áreas verdes. Estas especies de plantas florean con mayor rapidez y más temprano que aquellas nativas en el campo alrededor. Además, los edificios previenen la dispersión de granos de polen por el viento, lo que conduce de manera indirecta al incremento en la concentración de polen en los alrededores urbanos.
Para facilitar el diagnóstico y tratamiento de las alergias, es importante alcanzar un entendimiento de las concentraciones espaciales y temporales del polen aéreo para diversas ciudades y entre diferentes sectores dentro de la misma ciudad. Esto último es importante porque las concentraciones del polen aéreo dependen de la localización y la extensión del área verde y de los factores meteorológicos que inducen la liberación y la dispersión del polen. Grimm et al puntualizaron que el conocimiento de la variación diurna de los patrones polínicos y su asociación con variables meteorológicas en las ciudades es importante para los pacientes alérgicos. Por ejemplo, se sabe que algunos mecanismos de dehiscencia se controlan por fuerzas de cohesión en las cuales la pérdida de agua incrementa la tensión en las paredes celulares, y por lo tanto rompe las anteras y libera el polen; por consiguiente, este mecanismo se asocia de forma amplia con cambios en la humedad y temperatura del aire. Los cambios diurnos en el conteo del polen también se modifican por otros factores meteorológicos, tales como la velocidad del viento, los flujos de convección y la precipitación. Mientras las variaciones de la velocidad del viento influyen en la dispersión horizontal de las partículas y afectan la distribución horaria de la concentración del polen, la dirección del viento explica cuáles áreas son las más afectadas. De manera similar, los conteos de polen pueden tener una correlación positiva significativa con la temperatura máxima diaria; se correlacionan de manera negativa a la precipitación. Otro factor climático muy importante relacionado de manera directa con el grado de urbanización es el efecto de la llamada “isla de calor urbano” (ICU). Conforme aumenta la urbanización de la periferia hacia las zonas centrales, el ambiente se vuelve más cálido que en los alrededores rurales, por lo que se forma una “isla” de temperatura más elevada en el paisaje. Las superficies de las islas de calor están presentes de forma típica día y noche y exhiben variaciones diarias y anuales. Estas temperaturas generalmente más cálidas en el área urbana, por supuesto, estimulan la liberación del polen de las plantas.
En el área metropolitana de la Ciudad de México (AMCM) es una de las áreas urbanas más grandes en el mundo, con aproximadamente 24.8 millones de habitantes, que viven a lo largo de 1,500 km2, del llamado Valle de México a 2,240 m sobre el nivel del mar en una región subtropical rodeada por montañas. La ciudad cuenta con actividad urbana robusta con más de 40,000 facilidades industriales y más de 5 millones de vehículos que queman más de 40 millones de litros de gasolina y diésel por día, lo cual produce miles de toneladas de contaminantes. A pesar de varias acciones tomadas por el gobierno local para mejorar la calidad del aire, los residentes del AMCM continúan expuestos a concentraciones de contaminantes ambientales que con frecuencia exceden los estándares locales de calidad del aire, en especial en relación con material particulado (MP) y el ozono, los dos contaminantes más importantes del punto de vista de la salud pública. La composición del MP incluye una gran fracción de sustancias orgánicas, pero también son significativos el carbón negro, materia de la corteza, sulfatos y nitratos. Aunque la proporción de partículas biogénicas en las concentraciones del MP en el AMCM es muy baja, pueden ser relevantes respecto a la salud humana, ya que el polen y los hongos también se pueden encontrar en la fracción fina del MP.
El polen es la mayor causa de enfermedad alérgica respiratoria en la ciudad de México. Estudios aerobiológicos demostraron que durante el invierno leve y seco hay muchos tipos de polen en el medio ambiente, donde los pólenes de árboles son los más abundantes. En contraste, los pólenes de malezas de pastizales prevalecen durante el verano (la temporada de lluvias). Terán et al sugirieron que los niveles altos de contaminación ambiental en el AMCM podrían incrementar la alergenicidad del polen, debido a que los contaminantes podrían causar de manera directa que los granos de polen liberen sus antígenos, los cuales por lo tanto entrarían en el tracto respiratorio humano y causarían enfermedad. Por tanto, se podría presumir que el aire muy contaminado en el AMCM en conjunto con factores meteorológicos, tales como el viento, la temperatura y las ICU, proveen condiciones favorables para la liberación de polen y, por lo tanto, inducen temporadas más largas de polinización.
Aunque se hicieron muchos estudios aerobiológicos en la Ciudad de México y en la actualidad se realiza el monitoreo de polen en el AMCM (http://www.atmosfera.unam.mx/rema/estaciones_muestro.html), la relación con los parámetros meteorológicos no se examinó a profundidad en la Ciudad de México. Ramirez- Arriaga et al condujeron un estudio en el suroeste de la Ciudad de México e identificaron un total de 80 tipos de pólenes, de los cuales Acacia, Alnus, Casuarina, Salix, Eucalyptus, Fraxinus y Tithonia fueron los taxones dominantes. Tarragó llevó a cabo un estudio de la variación estacional y diurna del polen aéreo en el norte de la Ciudad de México. Con un análisis Olmsted-Turkey, este investigador encontró 24 grupos taxonómicos e identificó las especies prevalentes de árboles, malezas, y pastos. Los granos de polen se incrementaron durante la temporada de sequía y los taxones principales fueron Alnus, Callistemon, Casuarina, Cupressaceae, Eucalyptus, Fraxinus, Quercus, Pinus, Amaranthaceaem Asteraceae y Poaceae. En la temporada lluviosa, los taxones dominantes fueron Casuarina, Cupressaceae, Pinus, Amaranthaceaem Asteraceaem y Poaceae. Tarragó encontró que el incremento de la concentración del polen se relacionaba a temperaturas más elevadas, humedad relativa baja y velocidad alta del viento.
El objetivo de este estudio es examinar la relación entre la abundancia de los taxones de polen en tres áreas con diferentes grados de urbanización en la ciudad de México y explorar la influencia de la temperatura, la humedad relativa, la velocidad del viento, y la dirección del viento en las concentraciones.
Material y métodos
Área de estudio
En la actualidad, el AMCM consta de 16 delegaciones administrativas del Distrito Federal, 37 municipios del Estado de México y 1 municipio del Estado de Hidalgo. El clima del Valle de México es semihúmedo y templado, y se puede dividir en tres estaciones climáticas, es decir, la temporada seca y cálida de marzo a mayo, la temporada lluviosa de junio a septiembre y la temporada seca y fría de octubre a febrero. La temperatura diaria oscila con una amplitud de 15 a 18°C, mientras que los promedios mensuales difieren un poco entre los meses más fríos (enero, promedio mensual 11-13°C), y el más cálido (abril de 15-17°C de acuerdo a la localización específica en la ciudad. El AMCM experimenta una ICU que depende de manera cercana del momento del día y el tiempo en el año. El efecto de la ICU es mayor en las noches durante la temporada de sequía, y se debilita durante la temporada húmeda. Durante el día, el efecto se revierte con una isla fría que ocurre durante la temporada seca, con una ICU durante el día que excede el valor nocturno durante la temporada húmeda.
La Ciudad de México (DF) tiene aproximadamente 44.7 km2 de áreas verdes (INEGI 2010). Hay un proceso notable de disminución en la cantidad y la diversidad de la flora nativa y otra vegetación, producido por la presión por el desarrollo. La vegetación sinantrópica predomina a lo largo del área urbana, donde los espacios verdes se conforman por numerosos parques, césped y jardines de hogares y. Velasco resalta que la vegetación en los parques urbanos puede ser 33% pinos, 33% Eucalyptus y 34% pastizales. Las malezas son una parte importante de la flora urbana en la Ciudad de México. Vibrans documentó la vegetación rural de la Ciudad de México y encontró 256 especies. De acuerdo a Vibrans, Astraceae es la mayor familia de malezas, seguida en prevalencia por las familias Poaceae, Brassicaceae y Amaranthaceae, mientras que Fabaceae es bastante escasa.
Sitios de muestreo
Tres sitios de muestreo se colocaron en áreas que representan diferentes grados de urbanización en la Ciudad de México (Fig. 1). El grado de urbanización se clasificó en un índice arbitrario de urbanización construido al combinar tres indicadores de urbanización usados con frecuencia.
Estos indicadores son los siguientes: la proporción de la población que vive en un sector urbano, la proporción de una unidad de área cubierta por superficies duras como concreto o asfalto en un sector urbano, y la intensidad de la isla de calor urbano. La expresión del índice compuesto se muestra en Eq. (1).
Donde el UI es el índice compuesto de urbanización que va de 0 a 1, con las mediciones más elevadas indican un grado alto de urbanización. DPi y DPmax son la densidad poblacional en el sector i, y la densidad máxima de población reportada en el área urbana. HSCi y HSCtot son el área cubierta con superficies duras en el sector i, y la extensión total en el área urbana cubierta con superficies duras (en unidades de área), de manera respectiva; mientras que Tamb y Tamb max son la temperatura ambiente en el sector i, y la temperatura ambiente máxima en el centro del área urbana (en grados Centígrados), de manera respectiva.
Mientras que los primeros dos indicadores en la ecuación proveen un sentido intuitivo del grado de urbanización, la tercera figura se asemeja al efecto de la intensidad de la isla de calor urbana (IICU), el cual es un indicador importante para evaluar la densidad de la urbanización en un área dada. De manera típica, la IICU para un área urbana se determina como la diferencia de manera espacial de la temperatura promedio entre un área urbana y su área rural circundante. La tabla 1 muestra un resumen de las características de las áreas de muestreo y su índice de urbanización. Se asumió que el área definida por un círculo con un radio de 2.5 km centrada en el sitio de muestreo sería representativa del grado de urbanización de cada área y de la influencia de la producción de polen en el mismo sector. Esta asunción se hizo de acuerdo a una revisión de experimentos de modelos de dispersión del polen y los criterios US EPA para delinear la representatividad de las estaciones de monitoreo de PM10 y PM2.5, Los experimentos de modelos de dispersión del polen muestran que las concentraciones de esporas emitidas por un grupo de árboles o especies individuales a diferentes alturas y las condiciones de velocidad del viento siguen una disminución relativamente estable o semilogarítmica desde el punto de emisión a cerca de 2 km. A mayores distancias (>2 km), la curva de dispersión se vuelve bastante plana a concentraciones muy bajas. Por otro lado, los criterios US EPA para establecer las estaciones de monitoreo de PM10 o PM2.5, recomiendan la medición de estos contaminantes del aire bajo la categoría de una escala de vecindad cuando el objetivo es obtener datos de concentraciones representativas de una subregión urbana razonablemente homogénea con dimensiones de unos cuantos kilómetros.
Métodos de muestreo y medición
El muestreo del polen aéreo se llevó a cabo durante la temporada seca (octubre-abril) 2012-2013 con tres trampas volumétricas de esporas de recolección de 7 días Burkard. Estas trampas Burkard se ubicaron cerca de estaciones de monitoreo de la calidad del aire que pertenecen a la Red Automática de Monitoreo de la Calidad del Aire (RAMA). No hubo obstrucciones notables para el flujo horizontal del aire en las alturas de los aparatos de muestro en todos los sitios. El primer aparato de muestro se colocó a una altura aproximada de 6 m sobre el techo de un edificio donde se ubica la estación Merced RAMA. El sitio es muy cercano al centro de la Ciudad de México donde es común el tráfico vehicular pesado y la actividad comercial bulliciosa. En general, las áreas verdes dentro del radio de 2.5km consisten en gran parte de pastos y arbustos que crecen en parques y jardines privados. Las poblaciones florales sinantrópicas también están en evidencia. El segundo aparato de muestro se localizó 20 metros sobre el nivel del suelo en el techo de un edificio escolar en la delegación de Iztapalapa, donde la antropización (transformación que ejerce el ser humano sobre el medio) favorece vegetación específica, sobre todo pastos y malezas con ciclos anuales cortos. La tercera trampa de esporas se ubicó 15 m sobre el nivel del suelo en el techo de un edificio de investigación en el campus de la Universidad Autónoma Nacional de México, en la delegación Coyoacán, donde 75% del espacio verde está cubierto por árboles. En los tres sitios de muestreo, los aparatos de muestro operaron de manera continua, y las cintas de muestreo se cambiaron de forma semanal. Las cintas se cortaron en segmentos de 48 mm, que representan los 7 días previos. Debido a que la información acerca de la diversidad de polen anemófilo en la Ciudad de México no es extensa y no se actualiza de manera regular, los autores asumieron que la técnica estándar que se utiliza en la medición del polen aéreo de conteo a lo largo de una tira longitudinal única no era apta para obtener una identificación a fondo de los tipos de polen. Por lo tanto, el polen se identificó y contó en un aumento de 1,000 x en 12 tiras transversales cada 2 horas, de acuerdo al método descrito por las guías de la Federación Británica de Aerobiología. El promedio diario de las concentraciones se expresó como granos por metro cúbico. El conteo total del área fue de 336 mm2, lo cual es 50% de área total de la laminilla, equivalente al número de granos de polen en 14.4 m3 de aire.
Cerca de 500 laminillas de muestras de Burkard se obtuvieron durante la campaña, pero no todas se contaron. Del total de laminillas muestreadas, sólo 144 laminillas se analizaron a profundidad. La razón para esto fue que el objetivo del estudio era investigar la influencia de las variables meteorológicas sobre las concentraciones de polen y su distribución y que el conteo de todas tiras colectadas habría requerido un largo tiempo de observación al microscopio. El criterio para selección se basó en la hipótesis de que tendrían cambios pequeños en las concentraciones de polen sólo cuando la velocidad del viento mostrara un cambio repentino. La temperatura ambiental no se utilizó como el criterio principal debido a los cambios en la tendencia típica de oscilación de la temperatura ambiental en la Ciudad de México que se observan sólo en periodos más largos. Por lo tanto, se decidió analizar los días con las 4 condiciones de viento más altas y las 4 más bajas por encima del promedio de viento registrado para cada mes en cada uno de los sitios de monitoreo. Las condiciones altas de viento se relacionaron a condiciones inestables fuertes y las condiciones bajas de viento a condiciones relativamente estables. La hipótesis anterior se probó al tomar al azar la concentración de datos con la correspondiente información meteorológica para varios días continuos. Los resultados mostraron que la temperatura y las concentraciones de polen no cambiaron de manera significativa de un día a otro, pero los cambios repentinos en el viento afectaron los niveles polínicos.
Los promedios horarios de la velocidad del viento, la dirección del viento y la temperatura del aire, y la información de la humedad relativa en la Merced y Coyoacán se obtuvieron de estaciones cercanas de monitoreo de RAMA, y en el sitio de Iztapalapa, la misma información de las estaciones meteorológicas de la Red Universitaria de Observatorios Atmosféricos (PEMBU), de manera respectiva. Un set de “rosas de viento” se construyó con la concentración de polen de los tipos de polen de árboles más abundantes, y la información de la dirección del viento de cada estación de muestreo con el programa MatLAb. Las razones para construir estos diagramas fueron representar para cada dirección del viento la concentración media de polen e inferir la distribución y la intensidad de las fuentes emisoras de polen alrededor de la estación de muestreo.
Se realizaron análisis estadísticos con los programas MatLab y Tilia. Se utilizaron coeficientes no paramétricos de correlación de Spearman para establecer la relación entre el conteo bihorario de polen y las variables meteorológicas asociadas. El método no paramétrico se utilizó porque la información no mostró una distribución normal. Una de las dificultades inherentes a la aeropalinología es cómo visualizar las relaciones entre diversas variables, como tipos de polen y parámetros meteorológicos, ya que muchas variables se miden de manera simultánea. Cuando esto ocurre, uno puede tomar ventaja de la redundancia de la información y simplificar el problema al remplazar un grupo de variables con una variable nueva. El objetivo principal del análisis de componentes (PCA) es describir las variables iniciales X1, X2, …, Xp en términos de índices lineares independientes m (m<p), los llamados componentes, que miden “dimensiones” diferentes del set inicial de datos. Cada variable X puede expresarse como una función linear de los factores m: ver fórmula (2), donde αij son constantes llamadas cargas componentes. El cuadrado de αij representa la parte de la varianza de Xi que se representa por el componente Fj. Para evitar sesgar el análisis con tipos raros, sólo se incluyeron los grupos taxonómicos mayores en el PCA. Antes de realizar el análisis, los datos se estandarizaron para eliminar las diferencias en las unidades de medida y dar a todas las variables un peso igual, mientras que las variables originales pueden tener varianzas muy distintas. El número óptimo m del componente retenido se puede determinar por una variedad de criterios estadísticos. Tal vez el método más común es especificar un porcentaje mínimo (74% en este estudio) de la variación total en las variables originales que tiene que alcanzarse. Cargas menores de 0.25 no son estadísticamente significativas en el umbral de 0.05 y, por lo tanto, se omitieron.
Resultados
Conteo de polen
El conteo de polen y la contribución de los tipos individuales de polen a las cuentas totales en las tres estaciones de muestreo se muestran en la Tabla 2. Durante la temporada seca 2012-2013, se colectó un total de 62,097 granos de polen en el área altamente urbanizada (Merced) y 90,572 en la zona moderadamente urbanizada (Coyoacán), pero sólo 11,991 en el área mediamente urbanizada (Iztapalapa). Se identificaron 29 tipos taxonómicos, de los cuales 20 tipos de polen eran arbolarios y 9 herbales. Un porcentaje significativo de polen en las tres áreas pertenece al grupo taxonómico arbolario (89.3%-92.7%). El conteo más abundante de polen de árboles nativos se observó en Coyoacán (51,651), seguido por la Merced (23,888) e Iztapalapa (2,961), mientras que el conteo más alto de polen de árboles introducidos fue la Merced (3,378), seguido de Coyoacán (2,600) e Iztapalapa (892). El polen de plantas herbales introducidas dominó sobre el de plantas nativas. El conteo mayor de planteas herbáceas introducidas se observó en Coyoacán (5,553), seguido de Merced (1,129) e Iztapalapa (319), mientras que el conteo de herbales nativas siguió el orden: Merced (1,271), Coyoacán (748) e Iztapalapa (374).
Los resultados reflejan los efectos del grado de urbanización en el AMCM y los grupos taxonómicos dominantes de cada área. En el sitio moderadamente urbanizado Coyoacán, Fraxinus produjo casi 60% del total del conteo de polen, Alnus sólo 5%, Casuarina 3%, y Myrtacea 2%. En el sitio altamente urbanizado Merced, el polen de grupos taxonómicos nativos que dominó fue Fraxinus (38%), seguido de Cupressaceae /taxodiaceae (17%), Pinus y Alnus estuvieron cercanos con 8 y 11%, de manera respectiva, mientras que Quercus representó sólo 3%. Los conteos altos de polen en la región medianamente urbanizada de Iztapalapa fueron por Cupressaceae /taxodiaceae (24%), Pinus (20%), Fraxinus (17%), y Alnus (15.2%) El polen de plantas introducidas no exhibió porcentajes altos. Los grupos taxonómicos australianos, Coausarina y Myrtaceae, representaron entre 2 y 7% del conteo total de polen en todos los sitios. Los tipos de polen Abies, Acacia, Buddleja, Ericaceae, Ligustrum, Liquidambar, Moraceae, Palmae, Ricinus, Salix, Schinus y Ulmus se representaron de forma débil. Entre las plantas herbáceas, las más abundantes fueron Urticaceae, Poaceae y Atreraceae.
Variación de la tendencia
La figura 2 muestra las tendencias de las concentraciones diarias de polen y el número de taxones registrados de octubre a abril en los tres sitios de muestreo. Las tendencias mostraron un incremento inesperado en las concentraciones totales de pólenes y la riqueza de especies en la temporada fría de enero en todos los sitios (Fig. 2). Hubo diferencias en la ocurrencia de picos de concentración en los granos de polen de árboles y herbales entre los sitios. En el área altamente urbanizada de la Merced, las concentraciones de polen herbáceo alcanzaron concentraciones máximas en octubre, mientras que casi desaparecieron el resto de los meses. Sin embargo, los niveles polínicos de árboles tuvieron su máximo desde diciembre hasta parte de febrero (Fig. 2a). Los grupos taxonómicos más abundantes en este sitio pertenecieron a Fraxinus, seguido de Casuarina, Cupressaceae/Taxodiaceae, y Alnus. Contrario a la tendencia observada en la Merced, en el sitio mediana-altamente urbanizado de Coyoacán, las concentraciones de polen de árboles tuvieron un pico antes que los de origen herbal (Fig 2b). El polen de Fraxinus, Cupressaceae/Taxodiceae, y Alnus estuvieron muy concentrados en enero, mientras que Liquidambar y Pinus tuvieron un pico en marzo. Poaceae fue el polen herbal dominante sólo durante marzo. El área de Coyoacán tiene el índice más bajo de urbanización y la cobertura más grande de áreas verdes. Por lo tanto, la ICU no influyó una floración temprana en esta área del AMCM. Las concentraciones de polen de ambos grupos taxonómicos de árboles y hierbas, siguieron la tendencia de la temperatura ambiental. Por otro lado, así como el área de la Merced, las concentraciones más altas de polen herbal en Iztapalapa fueron en octubre, pero los niveles máximos de polen de los árboles ocurrieron en marzo (Fig 2c). Mientras que el polen de hierbas Urticaceae y Poaceae fueron los pólenes herbales dominantes, el polen de árboles Pinus y Cupressaceae/Taxodiaceae alcanzó las concentraciones más altas. Iztapalapa tiene un índice intermedio de urbanización y la más alta superficie cubierta dura. Agregado a esto, las áreas verdes circundantes se encuentran dominadas por grupos taxonómicos herbales. Como se muestra en la figura 2c, las concentraciones de polen de ambos grupos taxonómicos, herbales y de árboles son bajas y similares. Parece que en esta área, la influencia del efecto de la ICU y la temperatura ambiental tienen un efecto igual en el proceso de floración.
Variación diurna
La figura 3 muestra la variación diurna de las concentraciones totales de polen en los sitios de muestreo. En general, las concentraciones máximas se encontraron después del mediodía, de acuerdo al patrón diurno diario regular de la temperatura ambiental. Las concentraciones tuvieron un pico entre las 14:00 y 18:000 horas en La Merced y entre 14:00 y 22:00 horas en Coyoacán. En Iztapalapa, hubo un ligero incremento entre las 14:00 y 16:00 horas. En todos los sitios de muestreo, las concentraciones diurnas más bajas se registraron en las horas de la noche y la mañana (02:00 a 10:00 horas).
Los patrones de distribución diurna del polen para cada grupo taxonómico particular mostraron una distribución regular en los sitios de muestreo. La figura 4 muestra una comparación de los patrones diarios regulares de polen para grupos taxonómicos selectos en los tres sitios de muestreo. En la Merced e Iztapalapa, las concentraciones diurnas más altas de Alnus, Cupressaceae/Taxodiaceae, Pinus, Casuarina, y Myrtaceae ocurrieron a las 14:00 y 20:00 horas. Cupressaceae/Taxodiaceae y Pinus en el área poco urbanizada exhibieron un patrón cercano al registrado en el sitio de la Merced. Las concentraciones de Myrtaceae en Coyoacán fueron más bajas que en la Merced y tuvieron picos más tempranos. En el área moderadamente urbanizada, Fraxinus fue el contribuyente más grande a las concentraciones totales de polen. Fue el único grupo taxonómico que excedió las concentraciones registradas en el sitio altamente urbanizado. Las cuentas alcanzaron picos entre las 14:00 y 18:000 horas en Coyoacán y entre 12:00 y 14:00 horas en la Merced. Las concentraciones más bajas de todos los grupos taxonómicos se observaron de manera consistente en el área mediana-altamente urbanizada, y en general no mostraron un cambio significativo durante el día, excepto para Pinus que mostró un ligero pico entre las 14:00 y 18:00 horas.
Variables meteorológicas y concentración del polen en la atmósfera.
En la tabla 3 se muestran los resultados del análisis de la correlación de Spearman entre las variables meteorológicas analizadas y la concentración de polen. En general, las concentraciones de polen se correlacionaron de manera significativa con la temperatura. Se encontraron correlaciones fuertes en diciembre, enero, febrero y abril en el área altamente urbanizada. En el área moderadamente urbanizada, las correlaciones más significativas se obtuvieron en los meses de octubre, febrero, marzo y abril. Hubo una correlación baja de coeficientes para marzo y abril en el área mediana-altamente urbanizada. La humedad relativa parece correlacionarse de forma negativa con la ocurrencia de granos de polen en la Merced y Coyoacán, tal vez porque esta variable meteorológica anticorrelaciona con la temperatura. Por otro lado, las correlaciones entre las concentraciones de polen y la velocidad del viento en los tres sitios de muestreo fueron más bajas por lo general. Las correlaciones más significativas fueron en febrero, marzo y abril en el sitio de la Merced, mientras que las correlaciones más altas en las áreas mediana-altamente y moderadamente urbanizadas sólo se observaron en abril. En resumen, abril fue el mes que exhibió las correlaciones más altas entre la temperatura, la velocidad del viento y las concentraciones de polen entre los tres sitios de muestreo.
Las cargas resultantes de factores de la matriz de los componentes rotados se muestran en la tabla 4. Cuatro factores se retuvieron para la Merced y Coyoacán, y cinco para Iztapalapa. Los componentes retenidos explican 79% de la varianza total de las 14 variables originales en la Merced, 75% en Iztapalapa y 74% en Coyoacán. Las conexiones entre las 14 variables examinadas se analizaron en términos de las cargas de factores para cada sitio de muestreo. En la Merced, el componente 1 revela la relación opuesta entre los tipos de polen de árboles y los tipos herbáceos. Ya que la carga de factores de los parámetros meteorológicos no es significativa, no se puede establecer una relación con los tipos considerados de polen. En el segundo componente, la carga del factor de Fraxinus es relativamente baja; sin embargo, es significativa y está en proporción directa a las otras variables. En el componente 3, sólo se agruparon la velocidad del viento y Schinus. La carga del componente 4 es la más débil, y explica cerca de 11% de la varianza total. En Iztapalapa, el primer componente es prevalente como una función del contraste entre los valores positivos de los grupos taxonómicos herbales, y los valores negativos de los grupos taxonómicos arbolarios. Este componente se comporta contrario al primer componente en el PCA de la Merced. En el componente 2, Amaranthaceae tiene una carga baja de factores, debido a que estos componentes no representan de manera completa esta variable. El componente 3 correlaciona de forma positiva para Alnus, Casuarina, Cupressaceae, Schinus, y Asteraceae. En el componente 4, se puede ver que la carga del factor de la temperatura y la humedad relativa es significativa, y hay relación entre estos tipos de pólenes y este parámetro. El ultimo componente explica solo 8% del total de la varianza. El análisis de los principales componentes en Coyoacán muestra que el primer componente explica los grupos taxonómicos más abundantes. El segundo componente comprende los grupos taxonómicos herbáceos y Pinus. Este componente se correlaciona de manera negativa con Fraxinus. De la misma manera, no son significativas ambas cargas de componentes de los parámetros meteorológicos, el factor de carga de humedad relativa se correlaciona de manera positiva con el componente 3. El último componente se correlaciona de forma positiva a Schinus y la temperatura, y de manera negativa a Casuarina. Las cargas altas de RH (0.728) y temperatura (-0.524) indica que sólo una parte de la varianza de las concentraciones diarias de polen se controlan por la variable de temperatura y humedad relativa.
La dirección del viento varió de forma amplia entre los tres sitios de muestreo. En la Merced, los porcentajes bajos ocurrieron de SO y NE con vientos predominantes del SE. La concentración más alta de edificios y y tiendas al por menor se localizan en las aéreas SO y NE con respecto a este sitio. En Coyoacán, los porcentajes bajos ocurrieron en NE y NO; la mayor parte del viento fue de los sectores SO y SE. Se localizan áreas verdes extensas hacia las últimas direcciones. Los vientos en Iztapalapa tuvieron porcentajes altos del NE y NO con una distribución bastante uniforme de todos los otros puntos. Las concentraciones más altas de polen en Iztapalapa ocurrieron desde el norte donde se localizan algunas áreas verdes.
Discusión
En este estudio, se examinó la composición y la abundancia del polen en tres sitios de la ciudad de México, representativos de diversos grados de urbanización, y la influencia de variables meteorológicas en la distribución temporal y espacial y la concentración de los alérgenos. También se exploró la aplicabilidad de varias pruebas estadísticas para demostrar asociaciones entre el set de variables medidas, en tal manera que esta información pudiera ayudar a mejorar las estimaciones de concentración de polen en áreas con diversos grados de urbanización.
Como se esperaba, debido al relativamente grado bajo de urbanización, los conteos de polen fueron mayores en Coyoacán que en otras áreas de muestreo. Sin embargo, los tipos de polen observados en esta área fueron similares a aquellos observados en un área más urbanizada como la Merced. Los conteos de polen de especies de árboles fueron, en general, mayores que aquellos de hierbas y arbustos. La predominancia observada del polen producido por especies de árboles (Alnus, Casuarina, Cupressaceae, Fraxinus, Pinus, Schinus, y Myrtaceae) en el presente estudio, también se reportaron en estudios previos, no sólo en México, sino también en otros países, como en la parte oeste de Turquía, la cual tiene un clima típico Mediterráneo, y Buenos Aires, Argentina, que exhibe condiciones climáticas parecidas a la Ciudad de México. Mientras algunos grupos taxonómicos de árboles (por ejemplo, Cupressaceae, Casuarina) se usan de manera extensa como plantas ornamentales en la Merced e Iztapalapa, el polen arbolario del Fraxinus nativo es el árbol más abundante de los árboles en Coyoacán, un área que en todos los conteos fue rica en los grupos taxonómicos de árboles nativos.
Por otro lado, todos estos grupos taxonómicos herbáceos recolectados fueron variedades anemófilas, pero estos se encontraron con una densidad relativamente baja. Esto se puede explicar por el hecho de que el periodo de floración para estas hierbas sinantrópicas, por lo general en la temporada de lluvias, se prolonga debido a la diversidad de especies.
Los tipos más comunes del polen aéreo de origen herbal fueron similares para los tres sitios de acuerdo al grado de urbanización. Los conteos más bajos de polen que se observaron en Iztapalapa pudieron asociarse a la diversidad baja en las escasas áreas verdes en la zona y probablemente a condiciones climáticas tales como observó Chacalo et al también observaron.
La influencia de las condiciones climáticas en la temporada de polen se observó de forma clara. Este estudio mostró que las fechas de inicio de la temporada de polen de árboles pueden variar de varios días a 2 semanas (Fig. 2). Esto se puede explicar por la influencia de las variables meteorológicas analizadas, en particular el efecto de la ICU y la temperatura del aire ambiental, que ejercen un impacto considerable en la fenología y la floración. El calentamiento de la atmósfera urbana muestra incrementarse en intensidad y extensión conforme las ciudades crecen. Durante el periodo de monitoreo, se encontró que el efecto de la intensidad de la isla de calor urbano en sitios de muestreo fue como sigue: Merced> Iztapalapa>Coyoacán. Dichas diferencias en la temperatura pudieron causar floración más temprana de los árboles en la Merced. Con la finalidad de obtener conclusiones más claras, sin embargo, sería necesaria investigación más extensa respecto a esto.
El contenido de los granos de polen en la atmósfera de la ciudad de México exhibió variación diaria. El conocimiento de este patrón permite entender los factores que determinan la exacerbación de los síntomas de alergia. El análisis de la distribución bihoraria de granos de pólenes mostró que las concentraciones tenían un pico cercano al mediodía o en la tarde en los sitios de monitoreo. Sólo en el sitio de Coyoacán se registraron máximas concentraciones en las noches de febrero a abril.
Los autores sugieren que los flujos descendientes por la tarde y noche de las montañas del sur y suroeste pueden ser en parte responsables del acarreo de polen y otros contaminantes en la cuenca de la ciudad de México. El sitio de Coyoacán se localiza a no más de 6 km de la base de estas montañas forestales. Este fenómeno se documentó de forma previa para gases y partículas.
Los tipos de pólenes aéreos más abundantes en los sitios de muestreo se concentraron de manera más alta en las tardes, excepto por el polen de Myrtaceae, el cual se concentró más en las mañanas en los sitios de muestreo de la Merced e Iztapalapa (Fig. 4).
Se cree que la temperatura del aire es un disparador de la liberación de polen, mientras que se cree que la dispersión se condiciona por la velocidad del viento. Se sabe que el polen se dispersa a velocidades mayores de 3 m/s, y esta intensidad con frecuencia se registró durante el muestreo de este estudio. Los granos de pólenes son llevados desde su origen a las capas atmosféricas. Aunque las horas de mayor liberación polínica están determinadas de manera genética, el análisis de una correlación estadística de las variables meteorológicas con la aparición de polen en la atmósfera de la ciudad de México durante 2012 y 2013 muestra que la variable más importante estudiada fue la temperatura, la cual influyó de manera marcada la producción de granos de polen en la atmósfera. Ribeiro et al; Gioulekas et al estudiaron la influencia de la temperatura, y la humedad relativa en la ocurrencia de granos de polen en la atmósfera. Concluyeron que, bajo condiciones climáticas normales, la temperatura y la humedad relativa tienen efectos mínimos en los conteos diarios de polen; sin embargo, condiciones atmosféricas inestables, tales como el paso de frentes fríos, tuvieron el impacto más grande de todos los eventos relacionados con el clima en los conteos del polen de ambrosía en el viento. El análisis PCA también mostró cierto grado de correlación entre los parámetros meteorológicos analizados y las concentraciones de polen. El primer componente principal en la Merced reveló una correlación negativa entre los principales tipos taxonómicos arbolarios y herbales. Esto puede asociarse con la estacionalidad del polen; los resultados de los componentes 3 y 4 mostraron una correlación entre 4 grupos taxonómicos arbóreos (Schinus Alnus, Pinus, Myrtaceae) y uno herbal (Asteraceae) con la temperatura y la velocidad del viento. Estos resultados están de acuerdo con aquellos encontrados en estudios previos. El primer componente en Iztapalapa exhibió un comportamiento opuesto al observado en la Merced. Ésta es una zona densamente poblada en el centro de la ciudad, en donde las plantas herbales son relativamente escasas.
Los datos indican que la composición del polen aéreo en el sitio de muestreo varía de forma marcada con cambios en la composición de la vegetación, lo cual a su vez está influenciado por el grado de área de superficie de construcciones o caminos pavimentados y las condiciones climáticas. En conjunto, estos factores dan lugar a diversos periodos de polinización.
Al analizar los componentes 2 y 4, se observó una correlación débil entre los parámetros meteorológicos y Pinus y Schinus. Esto confirma los resultados obtenidos con regresión lineal, ya que estos componentes sólo explican entre 16 y 8% de la varianza total. Los componentes 4 y 5 mostraron correlación entre tres de los grupos taxonómicos de árboles y la temperatura. Los componentes 1 y 2 en Coyoacán por lo general exhibieron el mismo patrón observado en el PCA de la Merced.
Aunque todos los tipos de polen estudiados aparecen con frecuencia en el área de las trampas (algunos metros), su localización preponderante en uno y otro cuadrante se determina por la vegetación dominante que hay ahí. La acción del viento en concentrar mayor o menor cantidades de polen de estas fuentes se manifiesta en los resultados expresados en las Fig. 5 y 6. Puede verse que el viento no sólo transporta polen de fuentes lejanas de los sitios de muestreo, como se demostró por diferentes trabajos, sino que también puede modificar las concentraciones de polen de fuentes más cercanas a las trampas.
Conclusiones
De acuerdo a los datos reunidos por más de 7 meses, este documento presenta resultados preliminares de un estudio de las concentraciones espaciales y temporales de polen en la ciudad de México, y muestra que la exposición al polen alergénico fue más prominente en un lugar moderadamente urbanizado, y que los granos de polen más abundantes vienen de un mismo tipo taxonómico de árbol. Más allá de esto, se encontró que los tipos de polen más abundantes alcanzaron concentraciones máximas en las tardes, lo que sugiere que quienes padecen alergia deberían evitar actividades extramuros durante esas horas.
La regresión multivariada y los análisis de componentes principales realizados resultaron sólo en una indicación aproximada de las variables que pueden ser útiles para predecir las concentraciones de polen. Los resultados también mostraron que las concentraciones horarias y diarias de polen en los sitios de muestreo se relacionaban a un grupo de indicadores de urbanización y condiciones climáticas, tales como un índice compuesto de urbanización, la intensidad de la isla de calor urbano, la temperatura y la velocidad del viento.
B. Ríos, R. Torres-Jardón, E. Ramírez-Arriaga, A Martínez-Bernal, I Rosas. Diurnal variations of airborne pollen concentration and the effect of ambient temperature in three sites of Mexico City. Int J Biometeorol (2016) 60: 771.
Centro Regional de Alergia e Inmunología Clínica CRAIC
Hospital Universitario “Dr. José Eleuterio González” UANL
Monterrey, México
Dra. med. Sandra Nora González Díaz Jefe y Profesor
Dra. med. Carmen Zárate Hernández Profesor
Dra. Lissette Ramos Valencia Residente 2° Año
Dra. Alejandra Macías Weinmann Profesor
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