Onderzoekers van het Paul Scherrer Instituut (PSI), samen met collega's van verschillende andere Europese instellingen, hebben onderzocht of fijnstof uit bepaalde bronnen bijzonder schadelijk kan zijn voor de menselijke gezondheid. Ze vonden aanwijzingen dat de hoeveelheid fijnstof alleen niet het grootste gezondheidsrisico is. Liever, het zou het zogenaamde oxidatieve potentieel kunnen zijn dat fijnstof zo schadelijk maakt. Ze publiceren hun resultaten vandaag in het wetenschappelijke tijdschrift Natuur .

Fijnstof is een van de grootste gezondheidsrisico's als gevolg van luchtvervuiling en, volgens verschillende onderzoeken het is verantwoordelijk voor enkele miljoenen doden per jaar. Dit betekent dat slechte luchtkwaliteit en fijnstof tot de vijf belangrijkste gezondheidsrisicofactoren behoren, naast hoge bloeddruk, roken, suikerziekte, en obesitas. Wat maakt fijnstof zo gevaarlijk, echter, is nog niet precies bekend. Samen met een internationaal samenwerkend team, Onderzoekers van het Paul Scherrer Instituut PSI hebben nu ontdekt dat de hoeveelheid fijnstof niet de enige bepalende factor is als het gaat om gezondheidsrisico's.

Oxidatieve potentie van fijnstof als gezondheidsrisico

"In dit onderzoek waren we vooral geïnteresseerd in twee punten, " zegt Kaspar Dällenbach van de onderzoeksgroep gasfase en aërosolchemie bij PSI. "Ten eerste, welke bronnen in Europa verantwoordelijk zijn voor het zogenaamde oxidatieve potentieel van fijnstof (ook wel aerosolen genoemd) en, tweede, of het gezondheidsrisico van dit fijnstof wordt veroorzaakt door zijn oxidatieve potentieel."

Hier verwijst de term "oxidatief potentieel" naar het vermogen van fijn stof om de hoeveelheid antioxidanten, wat kan leiden tot schade aan cellen en weefsels van het menselijk lichaam. In een eerste stap, de onderzoekers legden cellen uit de menselijke luchtwegen bloot, zogenaamde bronchiale epitheelcellen, om deeltjesmonsters te nemen en hun biologische reactie te testen. Wanneer deze cellen onder stress staan, ze geven een signaalstof af voor het immuunsysteem, die ontstekingsreacties in het lichaam initieert. De onderzoekers konden aantonen dat fijnstof met een verhoogd oxidatievermogen de ontstekingsreactie van de cellen versterkt. Dit suggereert dat het oxidatieve potentieel bepaalt hoe schadelijk het fijnstof is. Het oorzakelijk verband tussen een verhoogd oxidatievermogen en een gevaar voor de gezondheid is nog steeds niet definitief vastgesteld, volgens Dällenbach. "Maar de studie is een andere duidelijke aanwijzing dat deze verbinding echt bestaat."

Een partnerstudie onder leiding van de Universiteit van Bern toonde aan dat de cellen van patiënten die lijden aan een speciale reeds bestaande ziekte, taaislijmziekte, een verzwakte afweer tegen fijnstof vertonen. Terwijl in gezonde cellen een antioxidant-afweermechanisme de progressie van de ontstekingsreactie kon stoppen, de afweercapaciteit in zieke cellen was onvoldoende. Dit leidde tot een verhoogde celsterfte.

Waar komt fijnstof en hun oxidatieve potentieel vandaan?

In aanvulling, de onderzoekers verzamelden op verschillende plaatsen in Zwitserland fijnstofmonsters. Met behulp van een massaspectrometrietechniek ontwikkeld bij PSI, ze analyseerden de samenstelling van het fijnstof. Het op deze manier verkregen chemische profiel voor elk deeltjesmonster geeft aan uit welke bronnen het afkomstig is. Verder, collega's in Grenoble bepaalden het oxidatieve potentieel van dezelfde monsters om een ​​indicatie te krijgen van het gevaar voor de menselijke gezondheid. Met behulp van gedetailleerde analyses en statistische methoden, de onderzoekers bepaalden vervolgens het oxidatieve potentieel voor alle relevante emissiebronnen. Op basis van deze experimentele gegevens, met een computermodel berekenden ze het hele jaar door de locaties in Europa met het hoogste oxidatiepotentieel door fijnstof, en ze identificeerden voornamelijk grootstedelijke gebieden zoals de Franse hoofdstad Parijs en de Povlakte in Noord-Italië als kritieke regio's.

"Onze resultaten laten zien dat het oxidatieve potentieel van fijnstof en de hoeveelheid fijnstof niet door dezelfde bronnen worden bepaald, ", zegt Dällenbach. Het grootste deel van fijnstof bestaat uit mineraal stof en zogenaamde secundaire anorganische aerosolen, zoals ammoniumnitraat en sulfaat. Het oxidatieve potentieel van fijn stof, anderzijds, wordt voornamelijk bepaald door zogenaamde antropogene secundaire organische aerosolen, die voornamelijk afkomstig zijn van houtverbranding, en door metaalemissies door slijtage van remmen en banden in het wegverkeer. De onderzoekers ontdekten niet alleen dat de bevolking in stedelijke gebieden wordt blootgesteld aan een grotere hoeveelheid fijnstof, maar ook dat dit fijnstof in deze regio's een hoger oxidatievermogen heeft en dus schadelijker is voor de gezondheid dan fijnstof in landelijke gebieden.

"Onze resultaten laten zien dat het reguleren van de hoeveelheid fijnstof alleen misschien niet effectief is, ", zegt Dällenbach. Bovendien, de studie van de Universiteit van Bern suggereert dat vooral bevolkingsgroepen met reeds bestaande ziekten baat kunnen hebben bij passende maatregelen om de fijnstofvervuiling te verminderen.