Actualmente los estudios de contaminación ambiental se ven favorecidos por la utilización de modelos experimentales, buscando con esto interpretar de la mejor manera posible la interacción medio ambiente-ser vivo. Los resultados de los diversos trabajos experimentales sugieren que la influencia de un factor ambiental, ya sea físico, químico o biológico, representa una fuente potencial de desequilibrio en los sistemas reguladores de los organismos.
Se ha demostrado que los erupciones volcánicas tienen consecuencias perjudiciales sobre las poblaciones que viven cerca del foco de erupción. Después de muchos experimentos se ha observado que principales problemas que presenta la erupción, es el aumento de las personas con enfermedades respiratorias, como asma. También, los gases y partículas que expulsa un volcán pueden presentar riesgo de cancer.
Actividad del volcán Popocatépelt durante el año 2000, uno de los períodos más activos.
Se han registrado la aparición de síntomas respiratorios como disminución en el flujo espiratorio forzado (FEV) y aumento en la sintomatología respiratoria en poblaciones que se localizaron incluso a 24 y 50 kilómetros del edificio volcánico, Estudios epidemiológicos revelaron casos de irritación de la piel y de las vías aéreas. Las implicaciones en la salud de poblaciones cercanas al volcán se caracterizaron por alteraciones respiratorias, estrés y por la aparición de fluorosis a nivel óseo y dental.
Estudios epidemiológicos realizados localizada en un área volcánica, han revelado el incremento en la incidencia de mesotelioma pleural maligno, carcinoma, fibrosis pulmonar y daños en el ADN. Estos efectos se relacionan con la exposición que presenta la población a rocas de origen volcánico y que contienen fibras amfíbolas. El tipo de reactividad biológica de las fibras amfíbolas es parecido al de las fibras de asbestos, las cuales se sabe que inducen fibrosis inflamatoria a nivel pulmonar y daños en el ADN a largo plazo, ocasionando carcinoma y mesotelioma pulmonar
El diagnóstico referente a los efectos sobre la función pulmonar en personas expuestas a cenizas del volcán Popocatépetl, durante el periodo de diciembre de 1994 a enero de 1995, indujo la presencia de alteraciones en la función pulmonar en una proporción mayor a la que se esperaría en una población con baja prevalencia de tabaquismo. De esta forma, se sugiere que el patrón restrictivo corresponde a la inflamación de la vía aérea y del intersticio pulmonar 1996. Es importante mencionar que la capacidad para inducir daño por parte de las muestras de ceniza difiere, ya que no presenta la misma capacidad hemolítica una muestra de ceniza de un evento explosivo reciente con respecto a una muestra de ceniza sedimentada, de óxido de titanio o del compuesto tóxico conocido como polvo de cuarzo DQ12.
También se ha demostrado que durante la exposición continua a la inhalación de polvo fino la afección se puede complicar con algún tipo de infección; por tanto, la importancia de investigar los contaminantes en la atmósfera radica en conocer los riesgos que suponen para la salud y el tiempo que pueden permanecer en el ambiente sin que se desarrollen lesiones definitivas.
Cuando la presencia de la causa irritadora o de sus consecuencias inmediatas se prolongan, el proceso de defensa tisular puede dar lugar a la fibrosis, iniciándose en cualquier punto de la estructura broncopleuropulmonar. La fibrosis puede ser localizada y considerada como cicatricial o terminal, pero si persiste, la fibrosis será evolutiva y aumentará en intensidad y en extensión llegando a ser total. En ocasiones la fibrosis puede iniciarse de forma simultánea en varios puntos y, si es progresiva, llegar a confluir. Por su parte, los mecanismos inmunológicos pueden ser los responsables de las alteraciones en la arquitectura del pulmón como consecuencia de la exposición a partículas contaminantes. Los estudios de campo y laboratorio indican que la exposición moderada a la ceniza volcánica puede dar paso a enfermedades respiratorias e incluso a la fibrosis pulmonar
La evaluación realizada posteriormente a la erupción del volcán Irazu en Costa Rica (1963-1965) mostró que la ceniza altera significativamente las condiciones ecológicas de diversas poblaciones de insectos, mientras que en Alaska se contabilizaron pérdidas económicas por los cambios adversos sufridos por comunidades de salmón debido a las condiciones ambientales derivadas de la actividad volcánica . Por su parte, algunos científicos plantean que la actividad volcánica influye en la estructura genética de poblaciones de invertebrados en Hawai, lo que condiciona la fragmentación, el crecimiento masivo y el potencial para una evolución acelerada.
Los efectos causados por la contaminación han permitido detectar manifestaciones y alteraciones, tanto en el hombre como animales, que aún no han sido bien definidas. Por ejemplo, la exposición de un grupo de ratas a cenizas, no favoreció la susceptibilidad a la infección por citomegalovirus; sin embargo, la infección por estreptococos provocó la muerte de los animales a las 24 horas También demostraron una mayor susceptibilidad a la infección por Listeria monocytogenes tras la exposición a ceniza, produciéndose daños en el tejido pulmonar.
Trabajos relacionados con la exposición a la inhalación de ceniza volcánica en modelos animales indican un aumento de los niveles de fibrinógeno en plasma y un incremento en el porcentaje de leucocitos polimorfonucleares, principalmente eosinófilos, así como una disminución del porcentaje de macrófagos a nivel alveolar. Por su parte, los estudios citogenéticos en animales que han sido expuestos a diferentes concentraciones y tipos de contaminantes ambientales muestran una elevada frecuencia de células alteradas.
El estudio de exposición a la inhalación de la ceniza volcánica procedente del Monte Santa Helena, a un grupo de hámsters (dos horas diarias durante un año), permitió detectar cambios en la función pulmonar y en la arquitectura del tejido de los animales, caracterizado por alveolitis y áreas con fibrosis, y a nivel traqueal, reducción en la actividad ciliar y cambios citomorfológicos. Así mismo, se observó la llegada de neutrófilos que regulan la adhesión local de moléculas, induciendo quimiotaxis de células inflamatorias en las vías aéreas. La exposición a la inhalación de ceniza en hámsteres, proveniente de la actividad del volcán Popocatépetl, provocó una reacción inflamatoria aguda y crónica, foco neumónico con detritus celulares e infiltración de linfocitos en el tejido pulmonar.
Si las emanaciones de cenizas volcánicas son frecuentes se favorece la alteración de los ecosistemas, además de causar problemas en la salud a medio y largo plazos. Debido a la dificultad de probar todos los efectos ambientales adversos de cada sustancia, se sugiere el desarrollo de métodos para predecir los efectos ecológicos, sociales, económicos y en la salud derivados de la contaminación ambiental.
El considerar los riesgos volcánicos ha tomado importancia debido a los efectos que se relacionan con la contaminación de la atmósfera, el impacto en los ecosistemas y principalmente por los efectos adversos que puede condicionar en la salud. Siendo evidente que la cantidad de dióxido de azufre emitido a la atmósfera a nivel mundial por la actividad volcánica ha producido sobre el clima un enfriamiento global en la superficie del planeta. Por su parte, la presencia de material particulado con un tamaño inferior a 10 micras, se ha asociado con padecimientos en el aparato respiratorio.
Por su parte, la aplicación de los modelos experimentales buscan interpretar de la mejor manera posible la interacción medio ambiente-ser vivo. Ya que se ha establecido que la influencia de uno o varios factores ambientales representa una fuente potencial de alteraciones de los sistemas reguladores en los organismos.
Puesto que la ceniza volcánica está constituida principalmente por dióxido de azufre, este compuesto puede producir irritación local y desarrollar silicosis. En los pacientes con hiperreactividad bronquial, asma o enfermedades pulmonares obstructivas crónicas la exposición a las cenizas puede complicar la enfermedad. A nivel de la conjuntiva, la ceniza actúa como un cuerpo extraño, siendo los cristales de dióxido de azufre los que afectan directamente a la conjuntiva y a la córnea, produciendo abrasiones, además del efecto irritante. También el efecto de la ceniza a nivel de la piel es principalmente irritante. Por su parte, los microelementos como el bromo volcánico pueden formar parte del agua de vertientes y durante la potabilización generar trihalometanos, que son compuestos cancerígenos.
Si las emanaciones de cenizas volcánicas son frecuentes se favorece la alteración de los ecosistemas, además de causar problemas en la salud a medio y largo plazos. Debido a la dificultad de probar todos los efectos ambientales adversos de cada sustancia, se sugiere el desarrollo de métodos para predecir los efectos ecológicos, sociales, económicos y en la salud derivados de la contaminación ambiental .