Środowiskowe zagrożenie zdrowia ze strony czynników chemicznych

prof. dr hab. med. Wojciech Hanke | 2010-07-23


Zdjęcia Wojciech Hanke

Czynniki chemiczne

1. Zanieczyszczenia otaczającego powietrza

Pierwotne zanieczyszczenia wynikają głównie ze spalania paliw płynnych (silniki samochodowe, zwłaszcza silniki Diesla) i stałych (obiekty opalane węglem). Najważniejsze z nich to całkowity pył zawieszony, pył frakcji o średnicy mniejszej niż 10 µm (PM10), tlenki azotu (NOx), tlenek węgla i w mniejszym stopniu dwutlenek siarki (SO2). Zanieczyszczenia wtórne powstają w procesach utleniania NO do NO2 i podobnie CO do CO2.

Ozon powstaje w wyniku procesów chemicznych z udziałem promieniowania słonecznego (UV). Poziom ozonu zwykle nie koreluje dodatnio, albo wręcz ujemnie ze stężeniami zanieczyszczeń pierwotnych. Jego stężenia mogą być istotnie wyższe na obszarach niezurbanizowanych. W wielu regionach europejskich najwyższe stężenia ozonu występują w regionach o “czystym powietrzu” z dala od ruchu komunikacyjnego i przemysłu.

Choroby układu oddechowego mogą być zaostrzane przez częstsze występowanie smogu i zanieczyszczeń powietrza (zwłaszcza zawierające cząstki stałe).

Badania epidemiologiczne wskazują na istotny związek pyłowych zanieczyszczeń powietrza z zaostrzeniami astmy, zapadalnością i umieralnością na choroby układu krążenia (zawały serca), nie pozwalają jednak na wskazanie które związki chemiczne deponowane na cząstkach stałych, są za nie odpowiedzialne .

1.1. Objawy ze strony układu oddechowego i wskaźniki spirometryczne

1) Osoby chorujące na astmą, zwłaszcza dzieci nie wymagające brania leków, mają wyższe wskaźniki ryzyka występowania objawów astmy i nocnego kaszlu, jeżeli zamieszkują na obszarach zanieczyszczonych oraz wyższe ryzyko wizyt ambulatoryjnych i przyjęć do szpitala. O tej ostatniej zależności dobitnie świadczą dane z Kanady, gdzie stwierdzono, że wzrost liczby pacjentów przyjmowanych do szpitala z powodu astmy jest bezpośrednio związany ze zwiększoną ekspozycją na zanieczyszczenia powietrza (Raizenne 1998).

Raizenne M et al. "Air Pollution Exposures and Children's Health,"Canadian Journal of Public Health 89 (1998): Supp 1.

2) Trudno o wskazanie progu, przy którym ryzyko występowania chorób układu oddechowego jest równe ryzyku na obszarach czystych lub tylko z niewielką ekspozycją. Przyrost średniej dziennej ekspozycji na PM10 lub NO2 o 10μg/m³ (mierzonej jako średnia dzienna) prowadzi do około 10% wzrostu objawów astmy oraz nocnego kaszlu u dzieci z astmą.
Jednakże skutki zdrowotne pojawiają się przy wszystkich poziomach ekspozycji, wskazując, iż w każdej populacji znajdują się osoby o rożnym stopniu odporności, i że niektóre osoby, np. z już istniejącymi chorobami serca i płuc, astmatycy, osoby o niskim statusie społeczno-ekonomicznym i niskim poziomie wykształcenia oraz dzieci mogą być zagrożone nawet przy względnie niskich stężeniach zanieczyszczeń. Brak również ogólnie akceptowanego mechanizmu powstawania tych chorób.

Dobowa wartość dopuszczalna dla PM10 w Polsce - (D24=50μg/m³); średnia roczna wartość dopuszczalnego poziomu stężenia pyłu PM10 - Da=40 μg/m³.

3) Ze względu na niedojrzałość układu immunologicznego i oddechowego dzieci są najbardziej podatne na zmiany klimatu. Według Światowej Organizacji Zdrowia 2/3 chorób związanych z czynnikami środowiskowymi pojawia się właśnie u dzieci i około 5 milionów dzieci rocznie umiera z powodu chorób spowodowanych zanieczyszczeniem powietrza (WHO 2002). Dzieci w porównaniu z dorosłymi oddychają bardziej gwałtownie, częściej przebywają na powietrzu, co wpływa na częstsze występowanie u nich chorób wywołanych zanieczyszczeniem powietrza.

W badaniu przeprowadzonym w 50 krajach, w którym wzięło udział 670 000 dzieci odnotowano zwiększone występowanie astmy o 2,7% w wyniku zwiększenia o około 10% wilgotności powietrza (Weiland 2003).

World Health Organization. Health and environment in sustainable development: 5 years after the Earth summit. www.who.int. /archives/inf-pr-1997/en.pr97-47.html., 2002

Weiland SK., Husing A., Strachan DP., Rzehhak P., Pearce N.: Climate and the prevalence of symptoms of asthma, allergic rhinitis and atopic eczema in children. Occup Environ Med 2004; 61: 609-15

4) Ryzyko wystąpienia (zaostrzenia) astmy zmniejsza się wraz z poprawą sytuacji w dziedzinie ekspozycji na zanieczyszczenia pyłowe pierwotne. Sytuację taką obserwowano np. w Austrii.(Neuberger M i wsp 2002; Neuberger M i wsp 2004)

Neuberger, M; Moshammer, H; Kundi, M (2002): Declining ambient air pollution and lung function improvement in Austrian children. Atmospheric Environment 36: 1733-1736

Neuberger M, Schimek MG, Horak F Jr., Moshammer H, Kundi M, Frischer T, Gomišcek B, Puxbaum H, Hauck H and AUPHEP-Team (2004): Acute effects of particulate matter on respiratory diseases, symptoms and functions. Epidemiological results of the Austrian Project on Health Effects of Particulate Matter (AUPHEP). Atmospheric Environment 38: 3971-3981.

5) Ozon wpływa głównie na drobne drogi oddechowe, wywołując efekt drażnienia i stany zapalne (uciążliwy przewlekły kaszel) , szczególnie widoczne u osób wykonujących duży wysiłek fizyczny (von Mutius 2000). Dzieci przebywające w środowisku o zwiększonym stężeniu ozonu mają 40% zwiększone ryzyko astmy (McConnell 2002).
von Mutius E.: Current review of allergy and immunology. J Allergy Clim Immunol 2000; 105: 9-19
McConnell R., Berhane K., Gilliland E.: Asthma in exercising children exposed to ozone: a cohort study. Lancet 2002; 359: 386-91

6) W czasie Igrzysk Olimpijskich w Atlancie (1996 r.) , w wyniku zmniejszenia ruchu samochodowego nastąpiło obniżenie stężeń ozonu i istotne zmniejszenie chorobowości na astmę u dzieci. Dane te pośrednio potwierdzają istnienie relacji pomiędzy ekspozycją na ten rodzaj zanieczyszczeń, a objawami ze strony układu oddechowego (Friedman MS i wsp 2001, Levy J i wsp 2001).

Friedman MS, Powell KE, Hutwagner L, Graham LM, Teague WG. Impact of changes in transportation and commuting behaviors during the 1996 Summer Olympic Games in Atlanta on air quality and childhood asthma. JAMA 2001; 285(7):897-905.

Levy JI, Carrothers TJ, Tuomisto JT, Hammitt JK, Evans JS. Assessing the public health benefits of reduced ozone concentrations. Environ Health Perspect 2001; 109(12):1215-1226

7) W Polsce, na terenie aglomeracji katowickiej oszacowano, że podczas dni z „wysokimi” poziomami zanieczyszczenia powietrza, w połowie lat dziewięćdziesiątych XX w., zapadalność na ostre choroby układu oddechowego była o 50 % wyższa niż w dni charakteryzujące się „niskim” zanieczyszczeniem powietrza. (Biesiada i wsp. 2000; Skiba, Zejda 2000).
Biesiada M, Zejda JE, Skiba M. Air pollution and acute respiratory diseases in children: regression analysis of morbidity data. Polish Journal of Occupational Medicine and Environmental Health 2000; 13:113-120.

Skiba M, Zejda JE. Wpływ zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego na dobową zachorowalność dzieci na choroby układu oddechowego. Pediatria Polska 2000; 75: 625-632.

8) Populacyjne badania prowadzone od połowy lat dziewięćdziesiątych ubiegłego stulecia, wykazały stopniowy wzrost częstości astmy wieku dziecięcego, oraz innych alergicznych zaburzeń stanu zdrowia, przy zmniejszającym się rozpowszechnieniu objawów podrażnienia dróg oddechowych, co koresponduje z poprawą jakości powietrza atmosferycznego w regionie aglomeracji katowickiej. (Brożek, Zejda 2004).

Brożek G, Zejda JE. Wzrost częstości rozpoznawania chorób alergicznych u dzieci – fakt czy artefakt ? Pediatria Polska 2004; 79: 385-390.

9) Zmiany klimatyczne: zwiększające się stężenie dwutlenku węgla, wyższe temperatury wpływają również na zwiększenie stężenia pyłków traw.w powietrzu i w związku z tym zwiększone ryzyko występowania alergii (Curtis 1998, Ziska 2000). Z kolei rozwój alergii jest silnie związany z ekspozycją na różne rodzaju alergeny w pierwszych latach życia (Wahn 1997).

Ziska L, Caulfild F.: The potential influence of rising atmospheric carbon dioxide on public health: pollen production of common ragweed as a test case. World Resources Res 2000; 12: 449-57

Curtis P., Wang X.: A meta-analysis of elevated CO2 effects on woody plant mass, form and phtsiology. Oecologia 1998; 113: 299-313

Wahn U., Lau S., Bergmann R.: Indoor allergen exposure is a risk factor for sensitization during the first three years of life. J Allergy Clin Immunol 1997; 99: 763-9

Umieralność dorosłych

1) W wielu badaniach obserwowano niewielkie zwiększenie umieralności z powodu chorób układu krążenia i oddechowego w dniach o zwiększonej ekspozycji na zanieczyszczenia powietrza (głównie PM2,5 i PM10). Dla przykładu krótkie zwiększenie ekspozycji na PM 2,5 o 50 µg/m3 łączyło się ze zwiększaniem o około 1,2 zgonów na dzień w populacji 10 000 osób (oczekiwana liczba około 23 zgonów/dzień) Obserwacje poczynione w badaniach mieszkańców miast w USA (np. badanie American Cancer Society 151 miast, łącznie 500 000 osób) wskazują na wyższe wskaźniki umieralności z powodu chorób układu oddechowego i krążenia w populacjach, gdzie stwierdzano wyższe wartości ilorazu PM2,5/PM10, co świadczy o potencjalnie silniejszym oddziaływaniu drobniejszych cząstek (Pope C i Cockery DW 2006).
C. Pope A, Dockery DW: Health Effects of Fine Particulate Air Pollution: Lines that Connect 2006 J. Air & Waste Manage. Assoc. 56:709–742 (patrz Tabela 1).

2) Generalnie, badania w wielu ośrodkach europejskich potwierdzają występowanie bezpośredniej zależności między wielkością ekspozycji na PM, a umieralnością na choroby serca i płuc. Nadal nieznany jest mechanizm tego zjawiska, w szczególności jaki związki chemiczne wywołują wzrost częstości zgonów (Gallus S i wsp 2009).

Gallus S, Boffetta P, Tramacere I,Vecchia C L. Pelucch C.Negri E. Long-term particulate matter exposure and mortality: a review of European epidemiological studies, BMC Public Health 2009, 9:453 doi:10.1186/1471-2458-9-453 - link

3) Zwiększone ryzyko nowotworów, w tym białaczek, obserwowano dla obszarów o natężeniu ruchu ponad 500 samochodów/ dzień w badaniu w USA i dla dzieci mieszkających w odległości do 100m od głównej drogi lub stacji benzynowej. W badaniu we Włoszech obserwowano zwiększone ryzyko przy stężeniach benzenu wyższych niż 10µg/m3 i ustalono zależność narażenie - efekt.

Wartość średniorocznego dopuszczalnego poziomu benzenu w Polsce 5 μg/m3,

4) W Polsce badania z wykorzystaniem szeregów czasowych prowadzono w aglomeracji katowickiej i w Warszawie. Pozwoliły one m.in. na oszacowanie wielkości ryzyka przedwczesnej umieralności, a także na uszeregowanie siły oddziaływania poszczególnych pyłowych i gazowych zanieczyszczeń powietrza (Kowalska 2006).

Kowalska M, Hubicki L, Zejda JE, Ośródka L, Krajny E, Wojtylak M: Effect of ambient air pollution on daily mortality in Katowice Conurbation, Poland. Polish

Journal of Environmental Studies. 2006; 59.

5) Wyniki badań epidemiologicznych wskazują na zwiększone ryzyko nagłej śmierci łóżeczkowej (SIDS) oraz zgonów z powodu chorób układu oddechowego wraz ze wzrostem ekspozycji na pierwotne zanieczyszczenia powietrza. Ekspozycja taka może więc dodatkowo zwiększać ryzyko u wcześniaków, u których zagrożenia te są generalnie częstsze niż u dzieci urodzonych o czasie.

6) Rząd Kanadyjski szacuje, że nawet od 16 000 przedwczesnych zgonów na rok ma miejsce w wyniku zanieczyszczeń powietrza. (Taking Our Breath Away).

Taking Our Breath Away: Health Effects of Air Pollution and Climate Change (str 32) = link

7) Dane Canadian Public Health Association na podstawie dużych badań epidemiologicznych ( 11 miast) wskazują , że prawie 8% umieralności z przyczyn nieurazowych w Kanadyjskich miastach jest wynikiem zanieczyszczeń powietrza powstających ze spalania paliw płynnych (Burnett RT i wsp 1998)

Burnett R.T. et al. "The Effect of the Urban Ambient Air Pollution Mix on Daily Mortality Rates in 11 Canadian Cities," Canadian Journal of Public Health 89 (3) (May/June 1998) pp. 152-156.

Hipotrofia płodu, mała masa urodzeniowa.

1. Wykazano, że u kobiet, które urodziły dzieci z hipotrofią, poziomy adduktów DNA zawierających WWA były podczas ciąży istotnie wyższe w porównaniu z kobietami, które urodziły dzieci normotroficzne. Wysuwane są propozycje, aby w aglomeracjach miejskich monitorować ekspozycje na WWA, ponieważ występowanie hipotrofii może predysponować do rozwoju w wieku dojrzałym nadciśnienia, cukrzycy, choroby niedokrwiennej serca (tzw. hipoteza Barkera).

LINKI: Climate change and human health - risks and responses.




Analyses of the Effects of Global Change on Human Health and Welfare and Human Systems (SAP 4.6)


PDF

Climate change and human health - risks and responses. Summary.

The Climate Change Science Program Synthesis and Assessment Product 4.6