Zanieczyszczenia powietrza najczęściej dzieli się na dwie frakcje: PM10 i PM2,5. Tymczasem na stopień szkodliwości pyłów wpływa nie tylko ich rozmiar, ale również ich potencjał oksydacyjny. Warto więc zastanowić się nad sposobem, w jaki klasyfikujemy składniki smogu.
Klasyfikacja zanieczyszczeń ma charakter uproszczony. Poza kilkoma „wyróżnionymi” substancjami gazowymi, jak tlenki siarki i azotu, obejmuje ona pyły PM10 i PM2,5. Te pierwsze zawierają cząsteczki o średnicy nie większej niż 10 μm, a drugie – nie większej niż 2,5 μm. Aerozole z grupy PM2,5 uznaje się za znacznie bardziej szkodliwe ze względu na ich większą zdolność przenikania do tkanek organizmu. W ostatnich latach przybywa też informacji o tzw. nanocząsteczkach, które mogą czynić jeszcze większe spustoszenie w naszych ciałach. Niestety ze względu na swoje gabaryty (są mniejsze niż pył PM2,5) umykają one aparaturze monitoringowej. Trudno zatem określić, w jakim stopniu jesteśmy na nie narażeni. Generalnie więc zanieczyszczenia powietrza „upychane” są do dwóch kategorii w oparciu o kryterium rozmiaru.
PM2,5 PM2,5 nierówne
Rozmiar to jednak nie wszystko. W badaniu opisanym niedawno na łamach periodyku „Journal of Hazardous Materials” naukowcy z Uniwersytetu w Illinois w Urbanie i Champaign (UIUC) wykazali, że szkodliwość zanieczyszczeń w obrębie kategorii PM2,5 może się różnić.
Poziom toksyczności próbek przeanalizowanych przez ekspertów zmieniał się w zależności od stopnia reaktywności chemicznej zanieczyszczeń, lokalizacji pobranego materiału, a także czynników sezonowych. Istotnej roli nie odgrywała natomiast masa cząstek w pobranym pyle.
Inne ciekawe ustalenie związane było z toksycznością pyłów pochodzących z próbek pobranych na terenach wiejskich. Okazało się, że zanieczyszczenia na obszarach niezurbanizowanych mogą być równie niebezpieczne jak te w miastach i osiągać większy poziom szkodliwości… latem.
Komórkowy potencjał oksydacyjny ważniejszy niż rozmiar?
– Agencja Ochrony Środowiska (EPA) klasyfikuje cząstki PM2,5 na podstawie ich średnicy i masy, ponieważ te parametry są łatwe do zmierzenia, ale nie wszystkie cząstki z tego przedziału mają analogiczny wpływ na zdrowie – wyjaśnia prof. Vishal Verma, główny autor badania.
Wiadomo, że cząsteczki o średnicy nieprzekraczającej 2,5 μm cechuje łatwość wnikania do tkanki śródmiąższowej płuc. Część z nich przedostaje się do układu krążenia i wraz z krwią może docierać do rozmaitych narządów naszego ciała, w tym do mózgu. W zależności od poziomu, okresu i częstotliwości narażenia na zanieczyszczenia proces ten może powodować uszkodzenia tkanek i sprzyjać rozwojowi rozmaitych chorób przewlekłych.
Tyle że zależność między wielkością cząstek PM2,5 a ich szkodliwością nie jest jasna. Wykazało to już poprzednie badanie przeprowadzone przez prof. Vermę. Również inni naukowcy od pewnego czasu dostrzegają problem i ograniczenia związane z uproszczoną klasyfikacją zanieczyszczeń.
– Obecnie większość badań nad zanieczyszczeniami powietrza skupia się już nie na masie cząsteczek, ale właściwości określanej jako komórkowy potencjał oksydacyjny. Odnosi się ona do zdolności tych cząsteczek do wytwarzania reaktywnych form tlenu, które mogą powodować uszkodzenia w tkance płuc i szereg dalszych negatywnych skutków zdrowotnych – tłumaczy ekspert.
Brak istotnej korelacji między masą a potencjałem oksydacyjnym
W celu zbadania potencjału oksydacyjnego wybranych frakcji pyłów zespół badaczy zbierał próbki PM2,5 każdego tygodnia latem i jesienią 2018 r. Badania powtórzono zimą i wiosną 2019 r. Materiał pochodził z trzech lokalizacji na obszarach miejskich: w Chicago, Indianapolis i St. Louis, oraz dwóch lokalizacji na terenach wiejskich: w Bondville w stanie Illinois i w pobliżu drogi międzystanowej w Champaign, również w Illinois.
Naukowcy przeanalizowali próbki pod kątem składu, potencjału oksydacyjnego oraz masy cząsteczek. Okazało się, że potencjał oksydacyjny był podobny dla każdej z lokalizacji. Innymi słowy próbki zanieczyszczeń pobrane w miastach nie były „gorsze” niż te pobrane na wsi. Nie stwierdzono natomiast znaczącej korelacji między masą a potencjałem oksydacyjnym.
Cząsteczki z materiału pobranego na terenach wiejskich miały mniejszą masę niż te z obszarów zurbanizowanych. A jednak potencjał oksydacyjny w obu przypadkach był, taki sam – mówi prof. Verma. To nie wszystko. Badania wykazały, że potencjał oksydacyjny zanieczyszczeń z terenów wiejskich był wyższy latem niż zimą. Zdaniem autorów może to sugerować wpływ działalności rolniczej na poziom toksyczności zanieczyszczeń.
Trzeba dostosować przepisy do rzeczywistości
Ustalenia naukowców z Illinois nie są wprawdzie przełomowe, ale zwracają uwagę na konieczność bardziej zniuansowanego podejścia do oceny zanieczyszczeń powietrza. Sama masa i średnica cząsteczek to za mało, by wyrokować o ich wpływie na zdrowie. Istotne są również właściwości chemiczne związków, na które jesteśmy narażeni. Jak można przypuszczać, skład próbki PM2,5 pobranej w styczniu w Suchej Beskidzkiej czy Kalwarii Zebrzydowskiej będzie w znacznym stopniu różnił się od składu próbki pobranej na prowincji w Illinois. Jednocześnie różnice w poziomach toksyczności tych próbek nie muszą być skorelowane z rozmiarami pyłów wchodzących w skład zanieczyszczeń.
Autorzy przywołanego badania zabiegają o lepsze dostosowanie przepisów do rzeczywistości i branie pod uwagę również tych parametrów zanieczyszczeń, które mają bardziej bezpośredni wpływ na zdrowie, w szczególności ich potencjału oksydacyjnego. Zadanie nie jest łatwe, jednak prof. Verma twierdzi, że w lepszej identyfikacji zagrożenia mogłaby pomóc zautomatyzowana technika analityczna opracowana przez jego zespół jeszcze na użytek poprzedniego badania.
– Istniejące metody pomiaru oksydacyjnego potencjału PM2,5 są mozolne i czasochłonne. Mamy nadzieję, że stworzona przez nas metoda w połączeniu z ustaleniami płynącymi z naszych badań sprawi, że kwestia weryfikacji potencjału oksydacyjnego zanieczyszczeń wzbudzi zainteresowanie ustawodawców – kwituje Verma.
–
Zdjęcie: Shutterstock/Sugrit Jiranarak
