Jakość powietrza w środowisku zurbanizowanym. Zjawiska ekstremalne

zobacz artykuł w formie pdf zobacz pdfa zobacz pdfa

Działania dotyczące jakości powietrza i klimatu w przyszłości najprawdopodobniej zadecydują o ewentualnym wzroście (lub spadku) zachorowalności i śmiertelności na choroby układu oddechowego. Najbardziej znaczące skutki zmian klimatu będą pewnie związane ze stężeniem ozonu, który jest jedną z głównych substancji zanieczyszczających atmosferę w wielu regionach Europy. Badania Europejskiej Agencji Środowiska i innych organizacji międzynarodowych dowodzą, że zmienność klimatu oraz zmiany klimatyczne doprowadziły do wzrostu stężenia ozonu w Europie południowo-zachodniej oraz że wzrost ten, spowodowany zmianami klimatu, może udaremniać obecne wysiłki zmierzające do redukcji stężenia ozonu. Alarmujący jest brak szczegółowych prognoz dotyczących wpływu zmian klimatu na zanieczyszczenie powietrza w Europie w przyszłości. Nawet w ostatnich badaniach dotyczących zanieczyszczenia atmosfery nie sprecyzowano, jak zmiany klimatu mogą wpływać na wskaźniki jakości powietrza [1].

Ozon
Zanieczyszczenia powietrza na terenach zurbanizowanych to przede wszystkim związany ze spalinami motoryzacyjnymi dwutlenek azotu (NO2) – prekursor smogu, który w obecności światła słonecznego i węglowodorów staje się silnym czynnikiem utleniającym i źródłem ozonu. Ekspozycja na dwutlenek azotu zaostrza objawy astmy u dzieci i wzmaga alergie na alergeny wziewne.

Ozon (O3) indukuje uszkodzenie nabłonka i w konsekwencji zapalenia górnych i dolnych dróg oddechowych. Nawet 60% ozonu adsorbowane jest w jamie nosowej; ekspozycja na ozon atmosferyczny obniża sprawność płuc, zwiększa nadwrażliwość dróg oddechowych, prawdopodobieństwo skurczu oskrzeli i zaostrzenie objawów astmy. Zaobserwowano zwiększoną częstość występowania astmy w regionach o łagodniejszym klimacie, prawdopodobnie ze względu na pozytywny wpływ temperatury na syntezę ozonu [2].

Zanieczyszczenia związane ze spalinami to także cząstki stałe emitowane w gazach spalinowych silników diesla. Jest to mieszanina organicznych i nieorganicznych substancji ciekłych i stałych, które są głównym składnikiem zanieczyszczeń powietrza na obszarach zurbanizowanych. Penetracja  układu oddechowego zależy od średnicy cząstek i sprawności systemów obronnych organizmu. Cząstki o różnej wielkości mogą agregować, zawierają też mikroorganizmy i inne fragmenty pochodzenia biologicznego, w tym aeroalergeny.
Cząstki o średnicy do 10 µm (PM10) osiągają dolne drogi oddechowe i odpowiadają za wczesne zaostrzenia astmy u dzieci, natomiast cząstki o średnicy do 2,5 µm (PM2,5) docierają do pęcherzyków płucnych. Mechanizm ich szkodliwego działania polega na zaburzaniu równowagi pomiędzy szlakami antyoksydacji i reakcją zapalną dróg oddechowych. Do ostrych objawów ekspozycji należą podrażnienie oczu i nosa, ból głowy, nieprawidłowy oddech i funkcjonowanie płuc, zmęczenie, nudności; do przewlekłych zalicza się kaszel i obniżoną wydajność płuc.

Obserwacje
Cywilizacyjne zanieczyszczenie powietrza w obszarach zurbanizowanych zmienia się pod wpływem zjawisk pogodowych zarówno w krajach rozwiniętych, jak i rozwijających się. Regularne obserwacje klimatu prowadzone od końca XIX wieku odnotowują zmiany klimatyczne: wzrost temperatury w skali globalnej (0,6 ± 0,2°C), ilość, intensywność, częstotliwość i typ opadów atmosferycznych oraz częstsze występowanie ekstremalnych zjawisk pogodowych, takich jak fale upałów i mrozów, suszy, powodzi czy burz z wyładowaniami i huraganów (National Climatic Data Center, NCDC). Konsekwencje tych zjawisk pogodowych i klimatycznych odczuwane są w pogorszeniu jakości powietrza. Także fale gorąca, susze, pożary lasów, fale zimna, opady śniegu i powodzie znacząco wpływają na jakość powietrza i wody, ponieważ w warunkach wysokiej temperatury powietrze jest nieruchome i przetrzymuje zanieczyszczenia pyłowe i gazowe, co prowadzi do wzrostu poziomu ozonu przy powierzchni ziemi. Na obszarach dotkniętych suszą występują gwałtowne pożary i utrzymuje się długotrwałe, silne zadymienie. Z kolei fale mrozów akumulują zanieczyszczenia w powietrzu, zaś przerwy w dostarczaniu elektryczności podczas burz śnieżnych pośrednio wpływają na jakość powietrza ze względu na intensywne używanie kotłów i generatorów prądu. Od dawna opisywaną uciążliwością po powodziach w zalanych budynkach jest również utrzymujące się zawilgocenie, które sprzyja rozwojowi grzybów pleśniowych i bakterii.

Alergie układu oddechowego
Badania epidemiologiczne wykazały korelację częstszego występowania alergii z poziomem emisji spalin, z zamieszkiwaniem na terenach zurbanizowanych i z tzw. zachodnim trybem życia. Z powodu procesu zapalnego toczącego się w drogach oddechowych składniki zanieczyszczenia powietrza pokonują ochronną barierę śluzówki i zapoczątkowują reakcję alergenną w organizmie. Szkodliwe działanie chemicznych i biologicznych zanieczyszczeń powietrza może być w tych zależnościach dodatkowo wzmacniane przez zjawiska meteorologiczne, np. prędkość wiatru, wilgotność, burze, anomalie klimatyczne wysokich i niskich temperatur czy okresy suszy i powodzi. Ścisła korelacja między zaostrzeniem stanów astmatycznych a czynnikami środowiskowymi, tj. zjawiskami meteorologicznymi, alergenami pochodzenia roślinnego i ich dystrybucją, opiera się na szybszym i bardziej intensywnym wzroście roślinności, ponieważ rośliny produkują więcej pyłków, a w ziarnie pyłku wzrasta ilość białek alergizujących. Ponadto wegetacja rozpoczyna się wcześniej, przez co sezon pylenia zaczyna się szybciej i trwa dłużej.

Burze
Do szczególnych uciążliwości należą ostre ataki astmy u pacjentów z pyłkowicą, występujące w różnych strefach geograficznych podczas gwałtownych burz w sezonie pylenia. Ataki astmy są efektem uwolnienia do atmosfery bioaerozolu zawierającego cząstki łatwiej penetrujące drogi oddechowe. W wodzie deszczowej następuje pęcznienie i pękanie ziaren pyłków i spor grzybów oraz uwolnienie do atmosfery respirabilnej frakcji cząstek o silnych właściwościach alergizujących. Nasilenie ataków astmy obserwowano m.in. w Londynie, gdy po gwałtownej lipcowej burzy w 2004 r. liczba pacjentów z ostrym atakiem astmy była ponad 10-krotnie wyższa niż przy zwykłej pogodzie (około 60) – w ciągu 30 godzin przyjęto 640 pacjentów w trybie pilnym, w większości nie chorujących na astmę lub cierpiących jedynie na katar sienny.

Sytuacje takie mają miejsce jedynie wiosną i latem, podczas pylenia, a wystąpienie epidemii, nadejście burzy i wzrost stężenia pyłków są ściśle powiązane w czasie. U alergików, którzy podczas burzy pozostali w domach przy zamkniętych oknach, nie obserwowano zaostrzenia objawów. Wysokie ryzyko wystąpienia niebezpiecznych objawów astmy dotyczy zwłaszcza osób chorych nieleczonych lub leczonych niewłaściwie.

Choroby układu oddechowego
W 2005 roku nastąpiło zniszczenie Nowego Orleanu, najpierw przez huragan Katrina, a następnie przez katastrofalną powódź. Infrastruktura mieszkaniowa i budynki publiczne były zdewastowane i zanieczyszczone osadami wód powodziowych, w których nastąpił gwałtowny rozwój mikroorganizmów. Po ustąpieniu wody pomiary wykazywały ekstremalnie wysoki poziom infestacji mikrobiologicznej powierza i materiałów budowlanych. Odbudowa miasta wiązała się z zaangażowaniem osób przygotowanych – bądź nie – do pracy w warunkach wysokiego ryzyka ekspozycji na grzyby i spory grzybów, na bakterie, endotoksyny i mykotoksyny, a więc czynniki, które mogą być odpowiedzialne za choroby układu oddechowego: alergie, toksyczne zapalenie płuc, infekcje, zapalenie płuc oraz wystąpienie lub zaostrzenie astmy. U niemal ośmiuset robotników obserwowano wskaźniki nieprawidłowego funkcjonowania układu oddechowego: gorączkę i kaszel, zapalenie zatok, zapalenie płuc, nabycie astmy, trudności w oddychaniu, POChP oraz wskaźniki czynności płuc [3].

Silne mrozy
Obserwacja i przeprowadzone wywiady z mieszkańcami Jakucka (od października do marca 2007 roku) dotyczyły ubiorów chroniących przed zimnem oraz ogrzewania mieszkań (sypialni i pokoju dziennego) w warunkach temperatury powietrza: +10,2°C, -20,0°C i -48,2°C; wyniki korelowano z przypadkami śmierci z powodu chorób układu krążenia, układu oddechowego i wypadków w tym okresie. Stwierdzono, że przy -20,0°C temperatura pokoju dziennego wynosiła 19,6°C, zaś przy -48,2°C obniżyła się zaledwie o pół stopnia. Śmiertelność w Jakucku przy ekstremalnie niskiej temperaturze -48,2°C nie wzrosła w porównaniu do wyższych temperatur, w przeciwieństwie do krajów europejskich, gdzie już spadek temperatury poniżej +18°C wywoływał taki efekt. Dodać trzeba, że zimą mieszkańcy Jakucka noszą co najmniej cztery warstwy bardzo ciepłych ubrań (futra), ogrzewają mieszkania, a przy temperaturach poniżej -20°C nie wychodzą z domów. Śmiertelność z powodu chorób układu oddechowego wzrastała przy -20,0°C, ale przy jednoczesnym spadku ilości wypadków [5].

dr inż. Bogumiła Szponar

Literatura:

[1] Ekstremalne zjawiska pogodowe, zmiany klimatyczne i cywilizacyjne zanieczyszczenie powietrza – wpływ na występowanie i zaostrzanie chorób układu oddechowego: Komisja Wspólnot Europejskich, 2009. Dokument uzupełniający Białą Księgę „Adaptacja do zmian klimatu: europejskie ramy działania – Wpływ zmian klimatu na zdrowie ludzi, zwierząt i roślin”.

[2] D’Amato i wsp. Multidiscpl Respiratory Med. 2013.

[3] Rando i wsp., „Respiratory health effects associated with restoration work in post-hurricane Katrina New Orleans”. J Env Public Health, 2012.

[4] Ekstremalne zjawiska pogodowe, zmiany klimatyczne i cywilizacyjne zanieczyszczenie powietrza – wpływ na występowanie i zaostrzanie chorób układu oddechowego: Komisja Wspólnot Europejskich, 2009. Dokument uzupełniający Białą Księgę „Adaptacja do zmian klimatu: europejskie ramy działania – Wpływ zmian klimatu na zdrowie ludzi, zwierząt i roślin”.

[5] Donaldson i wsp. “Cold related mortalities and protection against cold in Yakutsk, eastern Siberia: observation and interview study”, BMJ 1998.

 

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij