Ludzie oddychające zanieczyszczone powietrze na przestrzeni lat są bardziej narażone na rozwój licznych chorób. Uważa się, że jest to spowodowane wysoce reaktywnymi składnikami w cząstkach stałych, które wpływają na procesy biologiczne w ciele. Jednak naukowcy z University of Basel w Szwajcarii wykazali teraz, że dokładnie te elementy znikają w ciągu kilku godzin i że wcześniejsze pomiary całkowicie nie doceniają ilości, w których są obecne.
Od przewlekłych problemów oddechowych po choroby sercowo-naczyniowe, cukrzycę i demencję, szkody zdrowotne spowodowane zanieczyszczeniem powietrza cząstek stałych jest szeroko zakrojone i poważne. Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) szacuje, że ponad sześć milionów zgonów rocznie jest spowodowane zwiększonym narażeniem na cząstki stałych. Skład chemiczny tych maleńkich cząstek w powietrzu, który pochodzi z szerokiego zakresu zarówno źródeł antropogenicznych, jak i naturalnych, jest bardzo złożony. Które cząstki wyzwalają, które reakcje i długoterminowe choroby w organizmie są przedmiotem intensywnych badań.
Badanie to koncentruje się na szczególnie reaktywnych składnikach znanych ekspertom jako rodników tlenu lub reaktywnych formach tlenu. Związki te mogą utleniać biomolekułki wewnątrz i na powierzchni komórek w dróg oddechowych, uszkadzając je, a z kolei wyzwalając odpowiedzi zapalne, które wpływają na całe ciało.
Eksperci wcześniej zebrali konkretną materię na filtrach i przeanalizowali cząstki po opóźnieniu dni lub tygodniach. „Ponieważ te reaktywne formy tlenu reagują tak szybko z innymi cząsteczkami, należy je bez opóźnień zmierzyć”, mówi profesor Atmospheric Profesor Markus Kalberer, wyjaśniając pomysł badania, że on i jego zespół niedawno opublikowali w Science Advances.
Mierzone z powietrza w czasie rzeczywistym
Zespół z Departamentu Nauk Środowiskowych opracował nową metodę pomiaru cząstek stałych w ciągu kilku sekund. Obejmuje to zbieranie cząstek bezpośrednio z powietrza w cieczy, gdzie mają one kontakt z różnymi chemikaliami. W ramach tego roztworu rodniki tlenu następnie reagują i wytwarzają kwantyfikowalne sygnały fluorescencyjne.
Pomiary wykonane nową metodą pokazują, że 60% do 99% rodników tlenu znika w ciągu kilku minut lub godzin. Poprzednie analizy cząstek stałych na podstawie odkładania filtra dostarczyły zatem zniekształcony obraz. „Ponieważ jednak błąd pomiaru w przypadku opóźnionej analizy nie jest stały, nie jest możliwe ekstrapolację z poprzednich analiz opartych na filtrach”, mówi Kalberer. Mówi, że rzeczywisty odsetek szkodliwych substancji w cząstkach stałych jest znacznie wyższy niż wcześniej zakładano.
Według badacza atmosferycznego głównym wyzwaniem związanym z nową metodą było opracowanie przyrządu pomiarowego, który przeprowadzał analizy chemiczne autonomicznie i stale w stabilnych warunkach nie tylko w laboratorium, ale także podczas pomiarów terenowych w szerokim zakresie lokalizacji.
Różne i silniejsze odpowiedzi zapalne
Ponadto dalsze analizy laboratoryjne z komórkami nabłonkowymi z płuc dostarczyły dowodów, że w szczególności krótkotrwałe, wysoce reaktywne składniki cząstek stałych mają inny efekt niż w przypadku cząstek analizowanych przy użyciu poprzednich, opóźnionych pomiarów. Krótkotrwały reaktywne składniki w cząstkach wywołały różne i silniejsze odpowiedzi zapalne.
W kolejnym etapie instrument pomiarowy zostanie dalej opracowany w celu uzyskania głębszego wglądu w skład i skutki cząstek stałych. Kalberer wyjaśnia: „Jeśli możemy zmierzyć odsetek wysoce reaktywnych, szkodliwych komponentów dokładniej i niezawodnie, będzie również możliwe przyjęcie lepszych środków ochronnych”.