De huidige regelgeving op het gebied van luchtverontreiniging is voornamelijk gericht op de massa van deeltjes van een bepaald groottebereik in een monster, en dit is gebruikt als een marker voor hun bedreiging voor de menselijke gezondheid. Maar deze luchtkwaliteitsnormen gaan niet in op de medische implicaties van de allerkleinste deeltjes, noch op andere eigenschappen die schadelijk kunnen zijn, zoals hun chemische samenstelling.

'(Massa) is inderdaad een nuttige maatstaf, maar misschien niet genoeg op zichzelf en laboratoriumonderzoek zou kunnen helpen om (andere) meetwaarden voor luchtkwaliteit vast te stellen die meer gezondheidsgerelateerd zijn, " zei dr. Konstantina Vasilatou, die aan het hoofd staat van het Particles and Aerosols Laboratory van het Zwitserse Federale Instituut voor Metrologie (METAS).

De schone lucht die wordt veroorzaakt door verminderd weg- en vliegverkeer tijdens de lockdowns van het coronavirus, samen met aanwijzingen dat luchtvervuiling mogelijk verband houdt met hogere sterftecijfers door coronavirus, stelt vragen over het effect van luchtverontreiniging op de menselijke gezondheid.

Hoewel we weten dat luchtvervuiling een belangrijke rol kan spelen bij gezondheidsproblemen op de lange termijn, zoals ademhalings- en hart- en vaatziekten, kanker en dementie, er is nog steeds een gebrek aan granulariteit over de exacte effecten van verschillende soorten deeltjes.

Scheikunde

Door een bepaalde klasse van verontreinigende stoffen in de lucht te bestuderen - bekend als secundaire organische aerosolen - heeft Dr. Vasilatou wil beoordelen hoe hun chemie, evenals hun fysieke eigenschappen, kan de cellen van het menselijke ademhalingssysteem aantasten.

Deze verontreinigende stoffen ontstaan ​​wanneer deeltjes van natuurlijke of door de mens veroorzaakte bronnen, inclusief roet van voertuigmotoren, fabrieken of branden, worden bedekt met chemicaliën die worden gevormd tijdens de afbraak van zogenaamde vluchtige organische stoffen (VOS) in de lucht. Dat kunnen dampen zijn van verf of oplosmiddelen, of zelfs de natuurlijke chemicaliën die dennenbomen hun geur geven.

Typisch, deze vluchtige organische stoffen ondergaan oxidatie door interacties met ozon, stikstofoxide of hydroxylradicalen in de atmosfeer, geholpen door zonlicht. De resulterende chemische resten, bekend als secundair organisch materiaal, worden vervolgens afgezet op de deeltjes of zelfs samensmelten tot nieuwe.

Dr. Vasilatou en haar collega's in het AeroTox-consortium hebben experimenten uitgevoerd om te beoordelen hoe zuivere koolstofdeeltjes bedekt met verschillende hoeveelheden secundair organisch materiaal longweefsel of delen van de menselijke luchtpijp beïnvloeden, om hun cytotoxiciteit te meten - hoe ze cellen beschadigen en vernietigen, of ontstekingen veroorzaken.

"Hoe meer we deze deeltjes omhullen, hoe groter de cytotoxische effecten, "Dr. Vasilatou zei:eraan toevoegend dat de eerste bevindingen van het project nog worden geanalyseerd, maar laten duidelijk zien dat de chemie van de beklede deeltjes een rol speelt bij het vernietigen van cellen.

De onderzoekers proberen nog steeds te begrijpen hoe de massa of het oppervlak van de gecoate deeltjes de cellen kan beïnvloeden, naast hun chemische samenstelling.

Ethische overwegingen sluiten dergelijke tests op menselijke vrijwilligers uit, maar de onderzoekers gebruiken gedoneerd weefsel en driedimensionale meercellige longsteigers, samen met nieuwe methoden voor aërosol-cel interactie, om een ​​realistischer beeld te geven van wat er zou gebeuren tijdens het inademen, in plaats van cellen in vloeistof te weken met de verontreinigende stoffen.

"We hopen dat we het volksgezondheidsbeleid kunnen adviseren, of (help) nationale gezondheidsautoriteiten door bewijs te leveren... om beter geïnformeerde beslissingen te nemen, ' zei Dr. Vasilatou.

Dit soort onderzoek zou kunnen helpen bij het heroverwegen van de huidige normen voor luchtvervuiling, die gewoonlijk worden geregeld door de massaconcentratie van deeltjes met een diameter kleiner dan 10 micrometer (PM10) of kleiner dan 2,5 micrometer (PM2,5).

Deze categorieën zijn onvoldoende gericht op de ultrafijne deeltjes in de lucht - kleiner dan 100 nanometer - die kunnen worden ingeademd tot in de verste uithoeken van de longen, en, volgens sommige onderzoeken steek dan over in de bloedbaan en wordt door het lichaam gedragen. Deze deeltjes worden meestal in hogere concentraties aangetroffen in gebieden met veel wegverkeer.

Ultrafijn

Sommige epidemiologische onderzoeken suggereren dat afnemende deeltjesgrootte ernstige negatieve gezondheidseffecten kan hebben, hoewel er inconsistente resultaten zijn bij het onderzoeken van de associaties tussen ultrafijnstof en sterfte en ziekenhuisopnames.

"Het is belangrijk om te weten of deze deeltjes deze negatieve gezondheidsrol spelen, want als ze dat zijn, dan kan men benaderingen invoeren die hun productie in de samenleving verminderen, " zei professor Frank Kelly, van de milieuonderzoeksgroep van de school voor volksgezondheid aan het Imperial College London, VK.

Een deel van de moeilijkheid bij het reguleren van dergelijke ultrafijne deeltjes is dat ze moeilijker te meten en te controleren zijn, meer geavanceerde en duurdere apparatuur vereist. Het zou niet levensvatbaar zijn om regelgevende normen vast te stellen die niet effectief kunnen worden gecontroleerd, Prof. Kelly zegt.

Hij hield toezicht op een onderzoeksproject naar vervuiling door ultrafijne deeltjes terwijl hij aan King's College London, bevestiging van vermoedens dat het wegverkeer een belangrijke bron van ultrafijne verontreinigende stoffen was in vier Europese steden met verschillende klimaten en andere omstandigheden.

Maar een verrassende bevinding van de Health1UP2-studie was de opmerkelijke impact van vliegtuigemissies op de luchtkwaliteit in de vier steden:Barcelona, Helsinki, Londen en Zürich, zelfs toen de luchthavens ver van het stadscentrum lagen.

"Veel, vele kilometers verderop zagen we nog steeds deze ultrafijne deeltjes afkomstig van de vliegtuigemissies, " zei prof. Kelly.

Hoewel het verkeer de grootste bijdrage leverde aan de stedelijke concentraties van de gemeten deeltjes in de lucht, het Health1UP2-onderzoek toonde aan dat Barcelona een sterk seizoenseffect ervoer in de overvloed aan ultrafijne deeltjes vanwege het effect van zonneschijn.

Dit was vooral merkbaar in de heldere zomermaanden, toen zonlicht een grotere rol speelde bij het afbreken van gassen in de atmosfeer en het vormen van nieuwe aerosolen.

Hoewel het Health1UP2-onderzoek geen verband identificeerde tussen de gedetecteerde ultrafijne deeltjes en de sterftecijfers in de vier steden, Prof. Kelly zei dat het voor toekomstig onderzoek nuttig zou zijn om de gegevens te analyseren voor eventuele associaties met ziekenhuisopnames voor specifieke chronische gezondheidsproblemen.

Zelfs als er geen nieuwe regels zijn om de productie van problematische deeltjes te verminderen, die kennis kan mensen helpen hun bronnen te herkennen - en hun gedrag en levensstijl te veranderen om hun blootstelling te verminderen.