En 2022, Naciones Unidas reconoce el derecho a un medio ambiente limpio, saludable y sostenible como un derecho humano1, incluyendo respirar un aire limpio. Esta declaración pone de relieve la gravedad del problema, evidenciada en el informe Global Burden of Disease Study de 20192, en el que se estiman 368.006 muertes en Europa relacionadas con la contaminación del aire, lo que representa un aumento del 42,4% con respecto al año 1990.

Se conoce que la calidad del aire influye en la salud3 y que los niños son especialmente vulnerables por cuestiones comportamentales (curiosidad natural, nula capacidad de decisión para evitar la exposición) y biológicas: menor altura que favorece la exposición a determinadas partículas, mayor superficie corporal relativa que los adultos, mayor esperanza de vida, mayor volumen respiratorio por minuto y mayor consumo energético4, por lo que, con el mismo nivel de contaminantes en el aire, su exposición a los mismos resulta mayor en términos absolutos, produciéndose, además, sobre un organismo sin todos los mecanismos de defensa desarrollados5. Por otra parte, en los países de alto nivel de renta es habitual que los niños asistan al colegio entre 7 y 8horas al día, donde realizan actividades en interior y exterior, estando en contacto con contaminantes en ambas localizaciones. Es importante caracterizarlos en ambos ambientes para tener una imagen global del nivel y del tipo de exposición6.

Por estos motivos, la calidad de aire en los centros escolares ha sido objeto de investigación por parte de las autoridades sanitarias desde hace más de 20años7. A nivel europeo8-11 se han realizado diversos estudios para conocer cuáles son los contaminantes que están presentes dentro de los colegios, sus fuentes y los efectos sobre la salud de los niños escolarizados. Algunos de los efectos relevantes descritos han sido: incremento de las consultas por patología respiratoria en atención primaria12,13, aumento del riesgo de padecer obesidad14, reducción del rendimiento académico15,16 o alteraciones del desarrollo neurológico17, entre otros (tabla 1).

En España también ha existido preocupación por este tema, habiéndose publicado numerosos trabajos18-24 referentes a la calidad de aire exterior e interior de los colegios, y las sociedades científicas pediátricas, conscientes de la trascendencia de este tema, también han contribuido a su difusión y estudio constituyendo diversos comités, como el Comité de Salud Medioambiental de la Asociación Española de Pediatría (AEP).

Con este contexto, se planifica un proyecto multidisciplinar, liderado por profesionales de arquitectura, para describir y analizar los factores relacionados con la presencia de contaminantes en el interior de colegios, prestando especial atención al estudio de partículas en suspensión (PM) de tamaño inferior a 2,5μm. Se trata de comprender mejor su origen, las consecuencias en la salud de sus ocupantes y plantear posibles soluciones tanto estructurales como de hábitos de uso. El trabajo que aquí se presenta es la parte inicial del proyecto y tiene como objetivo describir la presencia y la distribución de distintos contaminantes, temperatura y humedad en el interior de las aulas de cuatro colegios de la Comunidad de Madrid, que pueden afectar a la salud de los niños en edad escolar.

Se diseñó un estudio descriptivo, longitudinal, de medición de contaminantes y características ambientales en cuatro colegios de la Comunidad de Madrid. Los centros escolares se seleccionaron a conveniencia, para que tuvieran diferente localización geográfica, exposición a tráfico y cercanía a zonas verdes, de tal forma que tres de ellos se encuentran en el municipio de Madrid (norte, este y centro) y uno en otro municipio de la periferia. Sus características y las de sus alrededores se exponen en la tabla 2. Solo el colegio3 disponía de un sistema de ventilación controlada, siendo el de los demás ventilación natural. En cada uno de los colegios se escogieron dos aulas correspondientes a primaria que fueran soleadas y en la primera planta del edificio. Buscando la mayor homogeneidad entre grupos y actividades en el interior, así como la correlación con otras investigaciones10,20, se escogieron niños de entre 8 y 11años.

El proyecto fue aprobado por el comité de ética del Hospital Gregorio Marañón (PID2021-123023OA-I00) y por las direcciones de los centros participantes, que firmaron un consentimiento informado. Las familias fueron informadas pertinentemente de las actividades a realizar y, al mismo tiempo, el equipo investigador se comprometió a no interferir en la actividad educativa. En esta fase del proyecto no se realizó ninguna actividad con las familias ni con el profesorado, fuera de las reuniones informativas.

La recogida de datos se realizó con sensores localizados en el interior de las aulas, aproximadamente a un metro del suelo para que correspondiera con la altura a la que respiran los niños. Se realizaron cinco campañas tomando datos puntuales en cada aula en cinco momentos diferentes de la jornada escolar: antes de la entrada del alumnado, antes del recreo de media mañana, después de este, después del descanso de mediodía y, la última, tras la salida. Se dispuso de un equipo de medida portátil para cada tipo de contaminante. El investigador encargado de la recogida de datos se desplazó a cada uno de los centros con los equipos durante las dos semanas de cada campaña, realizando mediciones durante 2-3días de lunes a viernes, obteniendo 10-15 medidas puntuales en cada aula por campaña. Se registraron los siguientes contaminantes y características ambientales: PM de 2,5μm (PM2,5), PM de 1μm (PM1), PM de 0,3μm (PM0,3), partículas ultrafinas de menos de 0,1μm (UFP), compuestos orgánicos volátiles (COV), temperatura, humedad y CO2 (tabla 3). Para las PM2,5 se dispone de datos en partículas (part)/m3 en todas las campañas, y en μm/m3 en octubre y diciembre. Se anotaron las distintas actividades que se llevaban a cabo durante la jornada escolar monitorizada.

Los resultados expuestos corresponden a los recogidos en las campañas de febrero, abril, mayo, octubre y diciembre de 2023. Una vez que los datos fueron registrados, se analizaron utilizando el programa estadístico R, eliminando los datos anómalos. Se analiza la distribución de las variables: solo la temperatura muestra una distribución normal, siendo el resto de variables asimétricas a la derecha. A continuación se realizó un análisis descriptivo con mediana y percentiles, filtradas por campaña, por colegio y teniendo en cuenta si el aula estaba vacía u ocupada. Además, se calculó el porcentaje de veces que las medidas superan el umbral de los valores límite recomendados23, que se describen en la tabla 3. Finalmente, se realizó un estudio de correlación entre los diferentes contaminantes entre sí y con las condiciones de humedad y temperatura. El valor de significación estadística se considera p<0,05. No se ha realizado correlación con los contaminantes de aire exterior porque, en este momento, trasciende el objeto de la investigación.

Respecto a las características ambientales, no hubo diferencia en la temperatura entre centros, siendo los valores más bajos los correspondientes a las campañas de febrero y diciembre, con una media de 21,01°C (desviación estándar [DE]: 2,5) y 20,5°C (DE: 1,91), respectivamente, y los más altos los de abril, con una media de 25,8°C (DE: 2,37), coincidiendo con una ola de calor. Los valores de humedad oscilan entre el 29% (DE: 7) de la determinación correspondiente al mes de abril y el 60% (DE: 7) del mes de octubre.

En la figura 1 se muestra la distribución de los valores obtenidos para cada centro en el total de las 5 campañas. La tabla 4 recoge la mediana y los percentiles 10, 25, 75 y 90 de las variables, agrupadas de los cuatro centros, al no existir diferencias significativas entre ellos. Se puede observar que los valores de PM2,5 son más elevados durante los meses fríos, especialmente en diciembre. Las partículas de menor tamaño (PM1 y PM0,3) siguen una distribución similar; en cambio, las UFP no siguen el mismo patrón y presentan un rango de distribución amplio (mediana 6.585, con rango intercuartílico de 4.462,5 a 9.060,0). Respecto a los valores obtenidos para COV, en la figura 1 se observa la dispersión existente en los valores más superiores, pero con un rango intercuartílico sin diferencias entre centros. Los datos de COV corresponden a abril, mayo y diciembre, por fallo del equipo de medida en las otras dos campañas.

Figura 1.

Resultados de la medición de contaminantes, temperatura y humedad en los cuatro colegios. Datos agrupados de las cinco campañas. PM representadas en part/m3 y COV en ppm.

Col: colegio; COV: compuestos orgánicos volátiles; HR: humedad relativa; part: partículas; PM: partículas en suspensión; ppm: partes por millón; T: temperatura.

(0.2MB).

La tabla 5 presenta el porcentaje de medidas de cada campaña en que se superan los valores fijados para PM2,5, CO2 y COV, teniendo en cuenta la ocupación de las aulas. No se incluyen las PM de menor tamaño por no tener valores de referencia descritos. Analizando los datos, se observa que se supera el valor recomendado por la OMS para PM2,5 en el 40% de las medidas del mes de octubre y en el 70% de las de diciembre. Para los COV se supera el umbral en el mayor número de determinaciones (41,52%) en el mes de abril. Los niveles de CO2 se encuentran por encima del límite recomendado de 1.200ppm en todas las campañas menos abril, y por encima de 700ppm en todas las campañas. En la campaña del mes de mayo se supera el valor de 5.000ppm en el 31,4% de las tomas en las aulas ocupadas. La tabla 6 muestra la relación de niveles de CO2 con el nivel de ocupación de las aulas.

En la figura 2 se muestra la relación de los niveles de contaminantes con la ocupación de las aulas. Para las PM1 y PM0,3 los niveles son superiores en el caso de ocupación de las aulas, al igual que para las PM2,5, siendo las diferencias estadísticamente significativas. En el caso de los COV se observa una diferencia respecto al aula vacía, con una diferencia de medias (DM) de 36,21ppb, intervalo de confianza al 95% [IC95] de 21,87 a 50,55. Ocurre de forma similar con la temperatura, ya que los valores son más elevados cuando las aulas están ocupadas, con una DM de 1,28°C (IC95: 0,76 a 1,80), y con los niveles de CO2, con una DM de los datos agrupados de 623,39ppm (IC95: 378,70 a 868,08).

Figura 2.

Diferencia en el nivel de contaminantes entre aulas vacías u ocupadas. Datos agrupados para todas las campañas, medidas y colegios. PM representadas en part/m3 y COV en ppm. Es significativo si la caja está coloreada (contraste t con el ajuste Holm-Bonferroni).

COV: compuestos orgánicos volátiles; HR: humedad relativa; part: partículas; PM: partículas en suspensión; ppm: partes por millón; T: temperatura.

(0.16MB).

En el estudio de correlación entre partículas en suspensión y condiciones ambientales se encuentra que los valores de PM2,5 tienen una correlación positiva con los detectados de PM1 (coeficiente de correlación [CC]: 0,983; p<0,05) y en PM0,3 (CC: 0,439; p<0,05). Asimismo, se observa que hay una correlación positiva entre los niveles de humedad y los niveles de PM0,3 (CC: 0,149; p<0,05), PM1 (CC: 0,258; p<0,05) y PM2,5 (CC: 0,259; p<0,05), mientras que es negativa para las UFP (CC: −0,216; p<0,05).

En este estudio se describe la presencia y los niveles de diferentes contaminantes, la temperatura y la humedad en el interior de las aulas de primaria de cuatro colegios de la Comunidad de Madrid. Se observan niveles por encima de los límites recomendados por diferentes agentes reguladores en varios de los parámetros analizados: PM2,5, COV y CO2. Estos valores son similares a los descritos previamente en la literatura, por lo que se esperaría que produjeran síntomas similares en los niños ocupantes de las aulas10.

Un aspecto de gran interés es la ausencia de niveles de referencia para partículas pequeñas, así como la falta de un marco regulador en el interior de las aulas. Considerando las PM menores de 2,5μm, la OMS distingue, en aire exterior, bajas y altas concentraciones de UFP (entre 1.000 y 10.000part/cm3 en media de 24horas). Para aire interior no hay valores de referencia, y los valores de UFP que se describen oscilan entre 5.700 y 9.000part/cm3 en colegios de Portugal25 o de Australia26, y entre 12.000 y 18.000part/cm3 en colegios de Barcelona20. En nuestro estudio se encuentran entre 4.417,88part/cm3 en el mes de octubre, cuando la humedad relativa es más elevada, y 8.290,80part/cm3 en el mes de febrero, con humedad y temperaturas más bajas, con valores similares en todos los colegios a pesar de la diferente ubicación y más parecidos a los de Portugal o Australia. En cuanto a las partículas entre 0,1μm y 2,5μm, no se han encontrado estudios publicados que las relacionen con problemas de salud, por lo que es importante investigar su posible vínculo para comprender mejor el papel de la exposición a las PM en aire interior. Este es uno de los objetivos de la investigación actual.

Respecto a la presencia de COV en las aulas, se ve un aumento de niveles, estadísticamente significativo, cuando las aulas están ocupadas. Esto puede ser explicado por el propio origen de estos compuestos, material escolar entre ellos, y por el aumento de temperatura de las clases por su ocupación. Los datos recogidos son similares en los cuatro centros, por lo que la ubicación de los mismos, probablemente, no influya.

Los niveles de CO2 rara vez producen síntomas, pero son un marcador indirecto de la calidad del aire interior, muy relacionado con la ventilación de las aulas y su nivel de ocupación. Según el uso que se dé a los edificios públicos, la Comunidad de Madrid27 establece unos límites objetivos, y define que valores por encima de 1.200ppm indican una calidad de aire interior pobre, especialmente en lugares en los que el origen del compuesto es la respiración humana. La AEP28 recomienda como valor óptimo en las aulas un nivel de 500ppm e intervenir por encima de 700ppm. Nuestro estudio refleja que existe un mayor nivel de CO2 cuando las aulas están ocupadas. Esto es importante para el desempeño académico de los niños. Un estudio americano muestra que valores de 1.000ppm por encima del valor exterior conducen a un 0,5-0,9% de absentismo escolar, lo que supone un incremento del 10-20% sobre colegios mejor ventilados29. Otro estudio de 201130 sugiere que, con el aumento de la tasa de ventilación de las aulas, la calificación en exámenes estandarizados de lectura y matemáticas aumentaría de forma significativa. Nuestro estudio muestra aulas de diferente tamaño y ocupación con diferente nivel de CO2, lo que probablemente se relacione con su tasa de ventilación.

La correlación de los niveles de partículas en suspensión y la humedad ya ha sido descrita en la literatura, poniendo de relieve la influencia que puede tener la climatología en los niveles de contaminantes31. El aumento de temperatura en las aulas, como se ve en campañas de primavera, debe ser tomado en consideración, ya que se ha relacionado con absentismo escolar11 y con un peor desempeño académico: Goodman et al.32 apuntan que por 0,55°C de incremento de temperatura se disminuye el aprendizaje de ese año en un 1%.

Como se ha comentado, la climatología influye en parámetros como las PM, y el aumento de temperatura y el nivel de ocupación de las aulas se relacionan con mayores niveles de COV y de CO2. Por estos motivos, se plantea que un diseño arquitectónico adecuado puede contribuir a disminuir la exposición a contaminantes en el interior de las aulas controlando factores como el tamaño de las aulas o su orientación, la disposición y la forma de puertas y ventanas, la elección de los materiales de construcción y del mobiliario, la localización en el área urbana, etc. En situaciones en que los edificios escolares ya están construidos, sugerir o cambiar pautas de uso de la edificación puede contribuir a mejorar la calidad del aire interior.

Como fortalezas de nuestro trabajo destacamos el estudio de diferentes tipos arquitectónicos de colegios y emplazamientos. Esto permite un enfoque más completo en la identificación de los contaminantes y sus fuentes, considerando tanto aspectos estructurales como de uso de las edificaciones. El uso de sensores específicos, junto con el análisis estadístico detallado, asegura la calidad y la fiabilidad de los datos. Al realizar campañas a lo largo de diferentes estaciones, con mediciones en distintos momentos del día, se proporciona una visión más completa de las posibles variaciones en la calidad del aire interior. Se han incluido contaminantes de los que hay datos más escasos en la literatura, como son las PM1, PM0,3 y UFP. Estas partículas, por su tamaño, penetran hasta vías respiratorias de pequeño calibre e incluso en el torrente sanguíneo y podrían ser responsables de patología en la infancia33. La buena relación con el profesorado de cada colegio y la continua comunicación con las familias han permitido optimizar los datos obtenidos.

Este estudio tiene algunas limitaciones, entre las que cabría destacar una representatividad limitada, dado que la muestra es de cuatro colegios y puede no incluir centros con diferencias socioeconómicas y geográficas. La falta de estándares normativos para partículas de pequeño tamaño impide conocer el impacto de los niveles que se presentan. La pérdida de datos de PM2,5 o COV en algunos momentos limita la consistencia de las conclusiones. Aunque se hace un análisis longitudinal, el período de medición puede no capturar fenómenos excepcionales o variaciones a largo plazo. Pese a que se valoraron las actividades específicas dentro del aula, incluida la ventilación, el registro por parte de los profesores no fue exhaustivo, lo que dificulta el análisis del impacto de las mismas sobre los contaminantes.

Actualmente el proyecto continúa en marcha, y se está trabajando en valorar el estado de salud de los ocupantes de las aulas. Se están estudiando las fuentes de los contaminantes para poder hacer recomendaciones de uso, tales como pautas de ventilación, limpieza o cambio de determinados materiales en mobiliario o fungibles. Uno de los objetivos finales es elaborar y difundir un documento que pudiera servir como Guía para la mejora de la calidad del aire interior en colegios.

En conclusión, este estudio evalúa qué contaminantes existen en el interior de colegios de primaria de la Comunidad de Madrid y cuál es su concentración. Los colegios analizados presentan niveles de CO2, PM2,5 y COV por encima de las recomendaciones actuales. Parece necesario determinar los valores de normalidad para las partículas en suspensión de tamaño inferior a 2,5μm y seguir midiendo e identificando fuentes de emisión para, una vez identificadas, diseñar medidas para su control. Mientras se alcanzan las evidencias, nuestros resultados sugieren la necesidad de poner en marcha medidas para mejorar la calidad del aire interior en las aulas.

Este trabajo ha sido financiado mediante el Proyecto «Lime4Health» de la convocatoria de Generación de conocimiento del Ministerio de Ciencia e Innovación 2021 (referencia PID2021-123023OA-I00).

Los autores del manuscrito declaran no tener ningún conflicto de intereses.