Co to jest materia cząsteczkowa?
Pył zawieszony w powietrzu (PM) nie jest pojedynczym zanieczyszczeniem, ale raczej mieszaniną wielu związków chemicznych. Jest to złożona mieszanina ciał stałych i aerozoli składająca się z małych kropelek cieczy, suchych fragmentów ciał stałych oraz stałych rdzeni z powłokami płynnymi. Cząstki różnią się znacznie wielkością, kształtem i składem chemicznym i mogą zawierać jony nieorganiczne, związki metali, węgiel pierwiastkowy, związki organiczne i związki ze skorupy ziemskiej. Cząstki są definiowane przez ich średnicę do celów regulacji jakości powietrza. Te o średnicy 10 mikronów lub mniejszej (PM10) są wdychane do płuc i mogą wywoływać niekorzystne skutki zdrowotne. Drobne cząstki stałe definiuje się jako cząstki o średnicy 2.5 mikrona lub mniejszej (PM2.5). Dlatego PM2.5 zawiera część PM10.
Jaka jest różnica między PM10 a PM2.5?
PM10 i PM2.5 często pochodzą z różnych źródeł emisji, a także mają różne składy chemiczne. Emisje ze spalania benzyny, oleju, oleju napędowego lub drewna wytwarzają większość zanieczyszczeń PM2.5 występujących w powietrzu zewnętrznym, a także znaczną część PM10. PM10 obejmuje również pył z placów budowy, wysypisk i rolnictwa, pożary lasów i spalanie zarośli/odpadów, źródła przemysłowe, pył nanoszony przez wiatr z terenów otwartych, pyłki i fragmenty bakterii.
PM może być emitowany bezpośrednio ze źródeł (cząstki pierwotne) lub powstawać w atmosferze poprzez reakcje chemiczne gazów (cząstki wtórne), takich jak dwutlenek siarki (SO2), tlenki azotu (NOX) oraz niektóre związki organiczne. Te związki organiczne mogą być emitowane zarówno ze źródeł naturalnych, takich jak drzewa i roślinność, jak i ze źródeł antropogenicznych, takich jak procesy przemysłowe i spaliny samochodowe. Na poniższym rysunku porównano względne rozmiary cząstek PM10 i PM2.5.
Dlaczego CARB jest zaniepokojony PM10 i PM2.5?
CARB jest zaniepokojony cząsteczkami unoszącymi się w powietrzu ze względu na ich wpływ na zdrowie Kalifornijczyków i środowisko. Zarówno PM2.5, jak i PM10 można wdychać, z pewnym odkładaniem się w drogach oddechowych, chociaż miejsca odkładania cząstek w płucach zależą od wielkości cząstek. PM2.5 z większym prawdopodobieństwem przedostaje się do głębszych części płuc i osadza się na nich, podczas gdy PM10 częściej osadza się na powierzchni większych dróg oddechowych w górnej części płuc. Cząstki osadzone na powierzchni płuc mogą powodować uszkodzenie tkanek i zapalenie płuc.
Jakie rodzaje szkodliwych skutków mogą powodować cząstki stałe?
Szereg niekorzystnych skutków zdrowotnych jest związanych z narażeniem zarówno na PM2.5, jak i PM10. W przypadku PM2.5 krótkotrwałe narażenie (do 24 godzin) wiązało się z przedwczesną śmiertelnością, zwiększoną liczbą hospitalizacji z przyczyn związanych z sercem lub płucami, ostrym i przewlekłym zapaleniem oskrzeli, atakami astmy, wizytami w izbie przyjęć, objawami ze strony układu oddechowego i ograniczeniem dni aktywności. Te niekorzystne skutki zdrowotne zgłaszano głównie u niemowląt, dzieci i osób starszych z istniejącymi wcześniej chorobami serca lub płuc. Ponadto ze wszystkich powszechnych zanieczyszczeń powietrza PM2.5 jest związany z największym odsetkiem niekorzystnych skutków zdrowotnych związanych z zanieczyszczeniem powietrza, zarówno w Stanach Zjednoczonych, jak i na całym świecie na podstawie danych Światowej Organizacji Zdrowia. Projekt „Globalne obciążenie chorobami”.
Krótkotrwałe narażenie na PM10 jest związane przede wszystkim z pogorszeniem chorób układu oddechowego, w tym astmy i przewlekłej obturacyjnej choroby płuc (POChP), co prowadzi do hospitalizacji i wizyt na oddziałach ratunkowych.
Długotrwałe (od miesięcy do lat) narażenie na PM2.5 powiązano z przedwczesną śmiercią, szczególnie u osób z przewlekłymi chorobami serca lub płuc oraz z obniżonym wzrostem czynności płuc u dzieci. Skutki długotrwałego narażenia na PM10 są mniej jasne, chociaż kilka badań sugeruje związek między długotrwałym narażeniem na PM10 a śmiertelnością oddechową. Międzynarodowa Agencja Badań nad Rakiem (IARC) opublikowała: przeglądu w 2015 roku, który stwierdził, że pył zawieszony w zanieczyszczonym powietrzu zewnętrznym powoduje raka płuc.
Kto jest najbardziej narażony na kontakt z cząstkami stałymi?
Badania wskazują na osoby starsze z przewlekłą chorobą serca lub płuc, dzieci i astmatyków jako grupy najbardziej narażone na negatywne skutki zdrowotne związane z narażeniem na PM10 i PM2.5. Ponadto dzieci i niemowlęta są podatne na szkody spowodowane wdychaniem zanieczyszczeń, takich jak PM, ponieważ wdychają więcej powietrza na kilogram masy ciała niż dorośli – oddychają szybciej, spędzają więcej czasu na świeżym powietrzu i mają mniejsze rozmiary ciała. Ponadto niedojrzały układ odpornościowy dzieci może powodować, że będą one bardziej podatne na PM niż zdrowi dorośli.
Badania zainicjowane przez CARB Badanie zdrowia dzieci odkryli, że dzieci żyjące w społecznościach o wysokim poziomie PM2.5 miały wolniejszy wzrost płuc i miały mniejsze płuca w wieku 18 lat w porównaniu do dzieci żyjących w społecznościach o niskim poziomie PM2.5.
CARB wykorzystał metodologię oceny ryzyka US EPA do przeprowadzenia oceny przedwczesnej śmiertelności związanej z narażeniem na PM2.5 (California Air Resources Board 2010). Aktualizacja tej analizy z wykorzystaniem danych dotyczących jakości otaczającego powietrza z lat 2014-2016 wykazała, że narażenie na PM2.5 przyczynia się do 5,400 (zakres niepewności 4,200–6,700) przedwczesnych zgonów z przyczyn sercowo-płucnych rocznie w Kalifornii. Ponadto PM2.5 przyczynia się do około 2,800 hospitalizacji z powodu chorób układu krążenia i układu oddechowego (zakres niepewności 350-5,100) oraz około 6,700 wizyt w izbie przyjęć z powodu astmy (zakres niepewności 4,200-9,300) każdego roku w Kalifornii.
Jak cząstki stałe wpływają na środowisko?
W wielu badaniach naukowych wykazano, że cząstki stałe zmniejszają się widoczność, a także niekorzystnie wpływać na klimat, ekosystemy i materiały. PM, głównie PM2.5, wpływa na widoczność, zmieniając sposób pochłaniania i rozpraszania światła w atmosferze. W odniesieniu do zmiany klimatu, niektóre składniki mieszaniny PM z otoczenia sprzyjają ociepleniu klimatu (np. czarny węgiel), podczas gdy inne mają wpływ chłodzący (np. azotan i siarczan), a zatem PM z otoczenia ma zarówno właściwości ocieplające, jak i chłodzące. PM może niekorzystnie wpływać na ekosystemy, w tym rośliny, glebę i wodę poprzez osadzanie się PM i jego późniejsze wchłanianie przez rośliny lub osadzanie się w wodzie, gdzie może wpływać na jakość i przejrzystość wody. Metale i związki organiczne zawarte w PM mają największy potencjał wpływania na wzrost i plonowanie roślin. Osadzanie PM na powierzchniach prowadzi do zabrudzenia materiałów.
Czy cząstki stałe stanowią problem w pomieszczeniach?
Część cząstek stałych znalezionych w pomieszczeniach pochodzi z zewnątrz, zwłaszcza PM2.5. Cząstki te przedostają się do pomieszczeń przez drzwi, okna i „nieszczelność” w konstrukcjach budowlanych. Cząsteczki mogą również pochodzić ze źródeł wewnętrznych. Cząstki pochodzenia wewnętrznego zawierają składniki pochodzące ze źródeł biologicznych, z których wiele jest znanymi alergenami, takimi jak pyłki, zarodniki pleśni, roztocza i karaluchy. Aktywności w pomieszczeniach również generują cząstki, w tym palenie tytoniu, gotowanie i palenie drewna, świec lub kadzideł. Cząsteczki mogą również tworzyć się w pomieszczeniach w wyniku złożonych reakcji zanieczyszczeń gazowych emitowanych z takich źródeł, jak domowe środki czystości i odświeżacze powietrza.
Jakie są standardy jakości otaczającego powietrza dla cząstek stałych?
Normy jakości otaczającego powietrza określają maksymalną ilość zanieczyszczeń, które mogą być obecne w powietrzu zewnętrznym bez szkody dla zdrowia ludzkiego. W 2002 r., po obszernym przeglądzie literatury naukowej, Zarząd przyjął nową średnią roczną normę dla PM2.5 ppm i utrzymał istniejące roczne i 24-godzinne standardowe średnie normy dla PM10. Krajowa średnia roczna norma PM2.5 została ostatnio zrewidowana w 2012 r. po wyczerpującym przeglądzie nowej literatury, który wskazał na dowody na zwiększone ryzyko przedwczesnej śmiertelności przy niższych stężeniach PM2.5 niż istniejąca norma. Przegląd z 2012 r. zaowocował zachowaniem istniejących standardów 24-godzinnych średnich PM2.5 i PM10.
***
Artykuł pierwotnie wydrukowany w California Air Resources Board: https://ww2.arb.ca.gov/resources/inhalable-particulate-matter-and-health
