Filtry samochodowe nie wychwytują nanocząstek. Wychwytuje je nasz organizm

1 rok temu

Coraz ostrzejsze normy w zakresie emisji spalin pozostają praktycznie bez wpływu na najgroźniejszą frakcję szkodliwych pyłów. Nanocząstki o średnicy poniżej 30 nm są w stanie przenikać w głąb organizmu i wywoływać trudne do przewidzenia skutki zdrowotne.

Obowiązujące od 2011 r. filtry cząstek stałych są nieskuteczne w usuwaniu zanieczyszczeń o najmniejszych rozmiarach. Tak wynika z badania opisanego na łamach czasopisma „Environment International”. Jego autorzy nawołują do bardziej dokładnego monitoringu zanieczyszczeń i zwiększenia starań w celu zmniejszenia emisji z silników diesla. Sprawa jest o tyle poważna, iż to właśnie nanocząstki mogą być najgroźniejszym składnikiem smogu. Są zdolne do przenikania do niemal wszystkich tkanek ludzkiego organizmu.

Stężenia cząstek UFP o średnicy poniżej 30 nm pozostają bez zmian

Zespół naukowców z Uniwersytetu w Birmingham przeanalizował dane ze stacji kontroli jakości powietrza zlokalizowanej przy Marylebone Road. Jest to jedna z arterii w centrum Londynu. Pomiary obejmujące masę i ilość cząsteczek pyłów zawieszonych prowadzone są tam od 2010 r. i stanowią najbardziej kompleksowe źródło długookresowych informacji na temat tego typu zanieczyszczeń w skali świata. Badanie wykazało znaczący spadek stężenia cząstek o większej średnicy. Przykładowo ilość tzw. „czarnego węgla”, czyli smolistej substancji będącej efektem niepełnego spalania paliw, zmniejszyła się aż o 81 proc. w okresie od 2014 do 2021 r.

Niestety podobnej poprawy nie odnotowano w przypadku cząstek ultramałych (ang. ultrafine particles, UFP), o średnicy mniejszej niż 100 nanometrów (<0.1 µm), zwanych również nanocząstkami. W okresie objętym badaniem ich stężenie spadło raptem o 26 proc. W dodatku stężenia najdrobniejszych zanieczyszczeń z tego przedziału, o średnicy poniżej 30 nanometrów, pozostały bez zmian. Co gorsza, ich poziom dwukrotnie przekraczał wartość graniczną zaproponowaną przez Światową Organizację Zdrowia (10 tys. cząstek na metr sześcienny).

– Nasze badanie jasno pokazuje, iż w tej chwili stosowane filtry nie są skuteczne w wychwytywaniu cząstek o najmniejszych rozmiarach. Dlatego pożądane są zalecenia WHO dotyczące rozszerzenia monitoringu jakości powietrza o nanocząstki – mówi prof. Roy Harrison, główny autor badania. – Wysokie stężenia ultramałych cząstek to najprawdopodobniej szeroko rozpowszechnione zjawisko. Dlatego, aby zapewnić czystość powietrza na poziomie zgodnym z wytycznymi WHO, musimy znaleźć dodatkowe sposoby na redukcję emisji z diesli i w większym stopniu postawić na samochody elektryczne – twierdzi naukowiec.

Jak zmieniały się normy emisyjne?

W ciągu ostatnich trzydziestu lat normy emisji spalin zmieniały się wielokrotnie. W 2011 r. zaczęła obowiązywać norma Euro 5, nakazująca zmniejszenie emisji węglowodorów o 40 proc. Tlenków azotu zostały, zgodnie z nią, zmniejszone o ponad 30 proc. Wprowadziła ona również nową kategorię niepożądanych substancji – węglowodory niemetanowe. Obejmuje ona takie związki, jak etan, propan czy izopren, wraz z limitem emisji określonym na poziomie 68 mg/km. Ta zmiana była o tyle ważna, iż węglowodory niemetanowe są prekursorami ozonu, silnego utleniacza i głównego składnika smogu fotochemicznego (typu Los Angeles). Norma Euro 6 zmniejszyła limity emisji cząstek stałych o dodatkowe 66 proc., znacząco też ograniczyła dopuszczalną wartość emisji tlenków azotu.

Ewolucja europejskiego standardu emisji spalin pomogła uporać się z dużą częścią zanieczyszczeń transportowych. Jednak w międzyczasie okazało się, iż problem jest poważniejszy, niż się dotychczas wydawało. Z jednej strony kolejne badania potwierdzały, iż nanocząstki stanowią znaczący składnik zanieczyszczeń powietrza. Z drugiej zaczęło przybywać danych na temat szkodliwości UFP. Szczególne obawy budzi zdolność tej frakcji zanieczyszczeń do pokonywania bariery układu odpornościowego i przenikania do trudno dostępnych tkanek organizmu, w tym pęcherzyków płucnych. Nanocząstki mogą też „atakować” większą powierzchnię narządów niż większe cząstki i przenosić relatywnie duże ilości toksycznych substancji. Istnieją podejrzenia, iż faktycznym źródłem części szkodliwych skutków zdrowotnych przypisywanych działaniu cząstek PM10 i PM2.5 są właśnie nanocząstki.

UFP osadzają się w naczyniach krwionośnych, płucach, sercu i mózgu

Wśród długoterminowych skutków narażenia na UFP wymienia się m.in. nowotwory mózgu. Taką zależność zaobserwowali naukowcy z kanadyjskiego McGill University. Badacze zestawili dane medyczne dotyczące 1.9 miliona dorosłych Kanadyjczyków z lat 1991–2016 z informacjami na temat poziomu narażenia pacjentów na zanieczyszczenia z ruchu drogowego.

Z kolei z badania opisanego na łamach „Environmental Research” wynika, iż nanocząstki z łatwością przenikają do układu krążenia. Następnie osadzają się m.in. w mięśniu sercowym. Brytyjsko-amerykański zespół naukowców przebadał próbki tkanek pobranych z serc 63 młodych ofiar wypadków samochodowych w Mexico City i wykrył w nich gigantyczne ilości metalicznych nanocząstek. Były one dziesięciokrotnie wyższe niż w próbkach z grupy kontrolnej, pobranej od osób, które mieszkały na mniej zanieczyszczonych terenach.

Wśród UFP najgroźniejsze dla zdrowia są cząsteczki o średnicy poniżej 30 nm. Stężenia te pozostały bez zmian po zaostrzeniu norm emisyjnych, jak wynika z pomiarów przy Marleybone Road. Potwierdza to badanie przeprowadzone w 2017 r. przez naukowców z Uniwersytetu w Edynburgu. W ramach eksperymentu uczestnicy oddychali powietrzem zawierającym nanocząstki złota (biologicznie obojętne i nieszkodliwe). W próbkach krwi i moczu pobranych 24 godziny później wykryto dużą ilość nanocząstek o średnicy poniżej 30 nm, podczas gdy drobiny o większych rozmiarach zatrzymywały się w płucach. Kolejne badanie przeprowadzone przez ten sam zespół wykazało dużą ilość nanocząstek w blaszce miażdżycowej.

Transport odpowiada za 70 proc. emisji nanocząstek

Szeroko zakrojony monitoring zanieczyszczeń UFP to pieśń przyszłości, ale w Europie czynione są już pierwsze przymiarki w tym kierunku. W ramach finansowanego ze środków unijnych projektu Health1UP2 eksperci zidentyfikowali źródła nanocząstek w czterech europejskich miastach: Barcelonie, Helsinkach, Londynie i Zurychu.

Zakres wpływu UFP na zdrowie i śmiertelność pozostaje jeszcze w sferze domysłów. Jak zapewniają koordynatorzy projektu, uzyskane dane zostaną połączone z danymi z innych tego typu badań, by uzyskać lepszy obraz sytuacji i sformułować wnioski na temat ewentualnych korelacji. Zadanie jest trudne ze względu na wysoką zmienność przestrzenną nanocząstek, która utrudnia jednoznaczne przypisanie im „sprawstwa” w zakresie szkodliwości dla zdrowia.

Więcej udało się ustalić na temat źródeł UFP. Na badanych obszarach za emisję nanocząstek w 70 proc. odpowiada transport. Okazało się również, iż w Barcelonie – mieście o dużej ilości promieniowania słonecznego – maksymalne stężenia UFP występowały w południe. Ta prawidłowość jest efektem fotochemicznej nukleacji zanieczyszczeń spowodowanej działaniem gazów prekursorowych. Naukowcy ustalili również, iż wpływ na pomiary miały emisje z lotnisk, choć nie udało się wyodrębnić ich z ogółu zanieczyszczeń.

Tak wygląda rozkład źródeł emisji cząstek stałych w wymienionych miastach bez podziału na średnicę. Jak widać, największy udział w źródłach zanieczyszczeń ruch samochodowy ma w szwajcarskim Zurychu. Z kolei zanieczyszczenia wywołane wpływem promieniowania słonecznego na gazy prekursorowe stanowią istotną część zanieczyszczeń w Barcelonie.