Czym są cząstki ultradrobne?
Termin ultradrobne cząstki (UFP) odnosi się do unoszącego się w powietrzu pyłu zawieszonego o średnicy mniejszej niż 0,1 mikrona (czasami nazywanego PM0,1). Niektóre UFP mierzą nawet 0,003 mikrona.
Cząsteczki UFP są uważane za jedne z najbardziej niebezpiecznych zanieczyszczeń cząsteczkowych ze względu na ich mały rozmiar, który pozwala na wdychanie ich do płuc i przedostawanie się do krwiobiegu przez płuca.
Kliknij tutaj, aby dowiedzieć się, dlaczego rozmiar cząstek ma znaczenie.
Ich mały, nanoskalowy rozmiar i zachowanie sprawiają, że UFP są trudne do monitorowania przy użyciu obecnej technologii monitorowania jakości powietrza. Rozmiar ten powoduje również, że unoszące się w powietrzu UFP poruszają się w powietrzu w sposób odmienny od drobnych cząstek, takich jak PM2.5 i PM1, poruszając się w losowych wzorcach bardziej podobnych do gazów niż innych cząstek.
W przeciwieństwie do PM2.5 i innych cząstek, nie istnieją żadne oficjalne normy dotyczące pomiaru lub regulacji unoszących się w powietrzu UFP, chociaż szacunki sugerują, że ponad 90% unoszących się w powietrzu cząstek w danym momencie to UFP.1
Pomimo braku regulacji, badania coraz częściej sugerują, że UFP często występują w znacznie wyższych stężeniach niż inne zanieczyszczenia cząstkami i mogą być powiązane z jeszcze szerszym zakresem niekorzystnych skutków zdrowotnych niż drobne lub grube cząstki, takie jak PM1, PM2.5 lub PM10.
Jakie są źródła ultradrobnych cząstek?
Cząstki ultradrobne są najczęściej emitowane w wyniku spalania ze źródeł naturalnych lub ludzkich. Uważa się, że działalność człowieka jest odpowiedzialna za największą część UFP ze względu na rozpowszechnienie UFP w miastach, gdzie globalne uprzemysłowienie i wzrost liczby ludności miały największy wpływ na zanieczyszczenie powietrza.2
Badanie przeprowadzone w 2019 r. w Environment International wykazało, że stężenia UFP są zwykle wyższe w ciągu dnia w ścisłej korelacji ze zmianami w ruchu pojazdów i w pobliżu ruchliwych dróg, co dodatkowo sugeruje nadmierny wpływ działalności człowieka na UFP.3
Źródła naturalne
Naturalne źródła UFP obejmują:
- lawa wulkaniczna i popiół wulkaniczny
- dym z pożarów
- aerozole we mgle oceanicznej
Ze względu na tymczasowy charakter tych źródeł, UFP pochodzące z wulkanów i źródeł oceanicznych nie są uważane za szczególnie problematyczne. Globalne prądy wiatrowe szybko rozpraszają te UFP do niskich stężeń, które stanowią niewielkie zagrożenie dla zdrowia ludzkiego, z wyjątkiem dużych erupcji wulkanicznych, których dym może przemieszczać się tysiące kilometrów.4
UFP w dymie z pożarów zyskały jednak uwagę ze względu na więcej częstszych i poważniejszych pożarów w ostatnich latach. Badanie przeprowadzone w 2021 r. w Toksykologia cząstek stałych i włókien wykazało, że nawet krótkotrwałe narażenie na UFP w dymie z pożarów może znacznie zwiększyć ryzyko chorób układu oddechowego i sercowo-naczyniowego.5
Źródła ludzkie
Najczęstsze ludzkie źródła UFP obejmują:
- spaliny samochodowe
- spaliny z silników Diesla
- emisje gazu ziemnego i biopaliw6
- emisje z samolotów
- emisje fabryczne i przemysłowe
- emisje z elektrowni
- spalanie śmieci
- papierosy, cygara i vaping7
- gotowanie w pomieszczeniach8
- kontrolowane oparzenia
- odkurzanie w pomieszczeniach9
- bakterie
- wirusy
- korzystanie z urządzeń biurowych, takich jak drukarki i kopiarki
Ludzkie źródła UFP, takie jak pojazdy i przemysł, mogą stanowić duże zagrożenie dla zdrowia, ponieważ emitują nowe cząstki przez długi czas, ponieważ ruch pojazdów i działalność przemysłowa występują stale na całym świecie.
Co więcej, wiele ludzkich źródeł UFP jest bardziej rozpowszechnionych na dużych obszarach miejskich, stanowiąc poważne zagrożenie dla 4,4 miliarda ludzi mieszkających obecnie w miastach (około 55 procent z szacowanych 8 miliardów ludzi).10,11
Jak ultradrobne cząstki wpływają na nasze zdrowie?
Pełny wpływ UFP na zdrowie jest nadal badany w celu rozróżnienia konkretnych zagrożeń związanych z UFP w przeciwieństwie do innych rodzajów zanieczyszczenia powietrza.
Jednak w dużej mierze bezsporne jest, że UFP powodują stres oksydacyjny w tkankach całego ciała, który może powodować szkody ogólnoustrojowe, przenikając głęboko do tkanki płucnej, krwiobiegu, mózgu i prawie każdego innego narządu.12
Artykuł przeglądowy z 2020 r. w Medycyna eksperymentalna i molekularna znaleziono istotne dowody na to, że ekspozycja na UFP zwiększa ryzyko:13
- zapalenia płuc
- wysokiego ciśnienia krwi
- choroba niedokrwienna serca
- miażdżyca (nagromadzenie płytki nazębnej lub "stwardnienie" tętnic)
- ataki serca
- niewydolność serca
- przewlekły kaszel
- uszkodzenie nerwów
- uszkodzenie mózgu
- utrata funkcji poznawczych
- problemy trawienne
- cukrzyca
- zwiększone ryzyko wielu nowotworów
- uszkodzenie skóry
Czy ultradrobne cząsteczki mogą wpływać na jakość powietrza w pomieszczeniach?
Podobnie jak inne zanieczyszczenia cząsteczkowe, UFP w z powietrza zewnętrznego mogą przedostawać się do pomieszczeń przez pęknięcia i nieszczelności w budynkach, a także przez okna, drzwi i inne otwory w domu lub obudowie budynku.
Może to być szczególnie problematyczne w przypadku starszych lub źle zbudowanych domów w okresach wysokiego stężenia UFP, takich jak pożary lub erupcje wulkanów.
Badanie przeprowadzone w 2019 roku w amerykańskim stanie Kolorado wykazało, że stężenie pyłu zawieszonego w pomieszczeniach może być nawet 4,6 razy wyższe niż stężenie na zewnątrz przy braku naturalnych źródeł wentylacji, takich jak wiatr.14
UFP ze źródeł wewnętrznych, takich jak kuchnie lub spalanie biomasy, mogą również narastać do niebezpiecznie wysokich stężeń, zwłaszcza w szczelnych, energooszczędnych domach, i niosą ze sobą ryzyko dodatkowych skutków zdrowotnych.
Artykuł przeglądowy z 2007 roku w Indoor Air stwierdzono, że narażenie na wysokie poziomy UFP w pomieszczeniach w dzieciństwie może powodować uszkodzenie płuc i stany zapalne, które zwiększają ryzyko rozwoju astmy u dziecka przez całe życie.15
Wskazówki dotyczące redukcji ultradrobnych cząstek
Oto kilka działań, które osoby fizyczne i organizacje mogą podjąć, aby pomóc w redukcji UFP:
- Wybieranie opcji dojazdu do pracy, które pomagają ograniczyć ruch samochodowytakich jak chodzenie pieszo, jazda na rowerze, transport publiczny lub wspólne przejazdy.
- Zakup pojazdu elektrycznego lub wodorowego w celu zastąpienia pojazdów osobowych wyposażonych w silniki spalinowe.
- Instalowanie systemów energii słonecznej w domach lub miejscach pracy. aby zmniejszyć obciążenie sieci elektrycznej.
- Zastąpienie flot napędzanych olejem napędowym na paliwooszczędne lub elektryczne pojazdy transportowe.
- Ograniczenie lub unikanie wszelkiego rodzaju spalania w pomieszczeniachw pomieszczeniach, w tym świec zapachowych i drewno w kominkach.
- Używać okap kuchenny aby pomóc zredukować zanieczyszczenia pyłowe, a także inne zanieczyszczenia dymem i gazem po gotowaniu.
- Ogranicz odkurzanie w pomieszczeniach do jednego razu w tygodniu lub w razie potrzeby, lub użyj odkurzacza z filtrem HEPA.
- Ograniczenie lub rzucenie palenia papierosów, cygar lub produktów vaping.
Czy ultradrobne cząsteczki powinny być regulowane?
Dopóki UFP nie zostaną objęte nowymi normami i przepisami, niewiele można zrobić, aby wyegzekwować kontrolę emisji UFP przez głównych sprawców, takich jak fabryki, zakłady produkcyjne i producenci samochodów, których pojazdy wytwarzają spaliny wypełnione UFP.
Niektóre organizacje przeprowadziły niezależne badania regionalnych emisji UFP w celu lepszego zrozumienia źródeł, wzorców i skutków zdrowotnych UFP oraz przyczynienia się do przyszłej technologii monitorowania i regulacji.
W 2014 r. Bay Area Air Quality Management District (BAAQMD) zakończyła badanie emisji UFP w amerykańskim rejonie Zatoki San Francisco, zamieszkałym przez prawie 8 milionów ludzi.16
Raport wskazuje, że nawet niewielki wzrost UFP może zwiększyć liczbę hospitalizacji z powodu chorób serca i płuc o prawie 20% i zwiększyć ryzyko zgonu z powodu tych chorób o ponad 2%. Raport ten sugeruje wysoką stawkę związaną z regulacją i redukcją UFP.
W raporcie z 2016 r. opublikowanym przez Amerykańską Akademię Alergii, Astmy i Immunologii stwierdzono również, że znaczące szkody wyrządzane przez UFP w organizmie, w tym uszkodzenie DNA i zwiększone ryzyko uczulenia na alergeny, wymagają szczególnej uwagi regulacyjnej.17
Podczas warsztatów przeprowadzonych przez amerykańską Agencję Ochrony Środowiska (EPA) w 2016 r. stwierdzono również, że inwestycje amerykańskich producentów samochodów w monitorowanie UFP mogą pomóc w lepszym wyizolowaniu mechanizmów silnika spalinowego, które prowadzą do emisji UFP, torując drogę dla bardziej wydajnych technologii, które całkowicie redukują emisje UFP.18
Poczyniono pewne postępy w zakresie możliwości monitorowania UFP.
Badanie przeprowadzone w 2021 r. w Science of the Total Environment sugeruje wykorzystanie próbkowanie cyklonowe do pomiaru UFP.19Wykorzystując siły odśrodkowe do oddzielania UFP od innych substancji unoszących się w powietrzu, próbkowanie cyklonowe okazało się skuteczne w pomiarach bioaerozoli zawierających cząsteczki wirusowe, takie jak koronawirus zespołu ostrej niewydolności oddechowej 2 (SARS-CoV-2).
Jednak wraz z poprawą skuteczności, próbkowanie cyklonowe może być w stanie szybko i dokładnie mierzyć inne UFP, jednocześnie odkrywając niuanse narażenia.
W badaniu z 2020 r. z udziałem uczniów szkół średnich w Chinach wykorzystano tę technikę pobierania próbek cyklonowych, aby zasugerować dwa kluczowe wzorce osobistego narażenia na UFP:20
- Narażenie na UFP może się znacznie różnić w ciągu dnia od 0,13 mikrograma na metr sześcienny (μg/m3) do 240,8 μg/m3.. Najwyższe stężenia UFP występowały głównie w pomieszczeniach, zwłaszcza w szpitalach, kuchniach domowych lub sypialniach w odległości mniejszej niż 10 metrów (32,8 stopy) od jezdni.
- Ekspozycja na UFP jest najwyższa podczas dojazdów do pracy. Uczniowie byli narażeni na znacznie wyższe stężenia UFP podczas podróży z domu do szkoły lub podczas opuszczania obiektów szkolnych na posiłki niż w jakiejkolwiek innej porze dnia.
Więcej takich badań może pomóc w ukierunkowaniu regulacji na najbardziej znaczące źródła UFP w pomieszczeniach i na zewnątrz, takie jak obszary gotowania lub ruchliwe jezdnie, i pomóc chronić tych, którzy często podróżują między przestrzeniami wewnętrznymi i zewnętrznymi, na które mają wpływ UFP.
Na wynos
UFP są jednymi z najbardziej niebezpiecznych i powszechnych zanieczyszczeń powietrza, z szeroką gamą odnotowanych skutków zdrowotnych. Nie istnieją jednak żadne normy regulacyjne dotyczące kontroli emisji UFP.
Wiele organizacji naukowych i zdrowotnych coraz częściej wzywa do inwestowania w badania, które poprawią zrozumienie, w jaki sposób mierzyć, regulować i ograniczać UFP, aby zapobiegać ich złowrogim skutkom zdrowotnym.21
Zarówno osoby fizyczne, jak i organizacje mogą podjąć działania mające na celu całkowite ograniczenie i zapobieganie emisji UFP poprzez zmianę zachowań związanych z transportem, zużyciem energii i codziennymi nawykami związanymi ze stylem życia.
