Propedeutyka zdrowia środowiskowego. Część I: wpływ smogu na zdrowie człowieka

W styczniu 2017 roku wielu z nas po raz pierwszy usłyszało w mediach słowo „smog” i wielu z nas zadało sobie pytanie „co ono oznacza?”

Jest to zatem zbitka wyrazowa używana na całym świecie dla określenia sytuacji, gdy występują bardzo wysokie, utrzymujące się przez długi czas stężenia zanieczyszczeń powietrza. Pojawianiu się tego zjawiska sprzyja tzw. inwersja temperatur, czyli sytuacja w której powietrze w wyższych warstwach atmosfery jest cieplejsze niż to znajdujące się tuż nad ziemią. Smogowi sprzyja również bezwietrzna pogoda.  

Z uwagi na miejsce i warunki jego tworzenia wyróżniamy dwa rodzaje smogu: smog typu Los Angeles – powstaje przede wszystkim w miesiącach letnich, składa się głownie z gazów, w tym tlenków azotu, tlenków węgla i węglowodorów. Źródłem jego powstawania jest transport samochodowy. Należy go odróżnić od smogu typu londyńskiego powstającego  głównie z mieszanki tlenków siarki, azotu czy węgla, lecz także i drobnych pyłów. Udział tych ostatnich jest szczególnie charakterystyczny dla smogu występującego w Polsce.

Głównym źródłem naszego smogu są procesy spalania węgla, w tym w szczególności zachodzące w kotłach, piecach i starych kuchniach, ale również biomasy (drewna, zwłaszcza wilgotnego) w paleniskach domowych i kominkach.

Które zanieczyszczenia środowiskowe są najważniejsze dla Polaków?

Wbrew potocznym opiniom, że głównym źródłem zanieczyszczeń powietrza są obiekty przemysłowe, aktualnie najważniejsze są zanieczyszczenia powietrza generowane przez tzw. niską emisję (spalanie paliw stałych w paleniskach domowych) oraz emisję liniową (środki transportu). Spadek udziału zanieczyszczeń pochodzenia przemysłowego jest wynikiem postępu technicznego, jaki miał miejsce w zakładach przemysłowych, a wzrost wagi zanieczyszczeń komunalnych wynika z przestarzałych technologii grzewczych w gospodarstwach domowych, przy jednoczesnym ogromnym napływie do Polski samochodów wysokoemisyjnych.

Od czego zależy wpływ zanieczyszczeń powietrza na nasze zdrowie?

Efekt toksyczny wywierany przez zanieczyszczenia powietrza zależy od dawki tych zanieczyszczeń oraz indywidualnej odpowiedzi organizmu. Na dawkę składa się kilka czynników. Zależy ona nie tylko stężeń głównych składników zanieczyszczeń powietrza, tj. pyłów (PM₁₀, PM_2,5), składników gazowych – tlenków siarki, tlenków azotu, wielocyklicznych węglowodorów aromatycznych (reprezentowanych przez benzo(a)piren), ale także czasu ich oddziaływania. Niektóre, tak zwane ostre efekty, pojawiają się w wyniku działania dużych stężeń w krótkim okresie czasu, inne, zwane efektami przewlekłymi, występować mogą po ekspozycji na względnie niskie stężenia przez długi okres czasu. Na stężenia zanieczyszczeń powietrza w sposób pośredni wpływają warunki klimatyczne – np. brak wiatru i wspomniana wyżej inwersja temperatur powodują zatrzymanie szkodliwych substancji na poziomie zabudowań mieszkalnych.

Jakie ostre efekty ekspozycji na zanieczyszczenia powietrza obserwujemy najczęściej i u kogo?

Odpowiedź organizmu na zanieczyszczenia powietrza zależy od wieku, indywidualnej odporności na infekcje i współwystępujących chorób przewlekłych. W wyniku drażniącego działania zanieczyszczeń powietrza błony śluzowe górnych dróg oddechowych są bardziej wrażliwe na zakażenie. Generalnie dzieci i osoby starsze są szczególnie podatne na ostre infekcje dróg oddechowych, ponieważ mają niższą odporność na czynniki biologiczne, takie jak wirusy i bakterie. U tych osób nawet krótkotrwała ekspozycja wywołuje stany zapalne, podrażnienie spojówek, krtani i tchawicy, łagodne, przemijające stany zapalne płuc, patologiczne zmęczenie i  spadek tolerancji wysiłku.

Choroby przewlekłe, takie jak choroby układu krążenia (nadciśnienie tętnicze, choroba niedokrwienna serca, zaburzenia krążenia), choroba obturacyjna płuc (POChP) czy astma mogą – w wyniku nawet krótkich ekspozycji na wysokie stężenia zanieczyszczeń powietrza – ulegać zaostrzeniu. Zwiększa się także ryzyko zawałów serca i udarów mózgu.

Jak możemy zapobiegać efektom ostrym wywołanym zanieczyszczeniami powietrza?

W dniach, kiedy zanieczyszczenia powietrza przekraczają wartości normatywne, a zwłaszcza kiedy przekroczone są wartości alarmowe, dzieci i osoby starsze powinny wychodzić na zewnątrz tylko w sytuacjach, kiedy to jest bezwzględnie konieczne. Osoby w wieku starszym, zwłaszcza cierpiące na choroby oskrzeli i chorobę niedokrwienną serca, powinny zrezygnować ze spacerów i aktywności fizycznej w terenie. Nie uprawiamy wtedy aktywności ruchowej.

Jakie odległe niekorzystne efekty zdrowotne mogą wywoływać zanieczyszczenia powietrza?

Największy problem u osób dorosłych, zwłaszcza w starszym wieku, stanowią cztery choroby określane jako cywilizacyjne: choroby układu krążenia, przewlekła choroba obturacyjna płuc, cukrzyca i rak płuca.

Bardzo ważne są niekorzystne efekty pod postacią zaburzeń przebiegu ciąży, ale również choroby alergiczne, takie jak astma, występujące u dzieci eksponowanych już w łonie matki na zanieczyszczenia. Poważnymi konsekwencjami takiego narażenia, wpływającymi negatywnie na jakość dalszego życia – w tym również w wieku dorosłym – jest wolniejszy rozwój funkcji poznawczych oraz zdolności motorycznych.

Lista takich chorób nie jest zamknięta. Na świecie prowadzone są liczne badania epidemiologiczne, które dostarczają dowodów na związek kolejnych chorób z ekspozycją na zanieczyszczenia powietrza. 

Dlaczego choroby układu krążenia stanowią główne zagrożenie zdrowotne wynikające z narażenia na zanieczyszczenia powietrza?

Narażenia środowiskowe dołączyły do listy klasycznych czynników ryzyka tych chorób – nadciśnienia tętniczego, niewłaściwej diety, niskiej aktywności fizycznej i palenia tytoniu. Przez wiele lat uważano, że zanieczyszczenia powietrza są głównie związane z chorobami układu oddechowego. Jednakże ostatnio zwraca się uwagę, że to raczej choroby układu krążenia stanowią główne zagrożenie dla osób narażonych na zanieczyszczenia powietrza. Ustalono, że najdrobniejsze cząsteczki pyłu przechodzą przez ściany pęcherzyków płucnych i trafiają najpierw do drobnych naczyń włosowatych, a następnie do całego układu krwionośnego.

Prawdopodobnie zanieczyszczenia powietrza poprzez nasilenie stresu oksydacyjnego promują stan zapalny, powodują dysfunkcje układu autonomicznego, przyspieszają rozwój i destabilizację blaszki miażdżycowej, inicjują zmiany właściwości krzepliwości i lepkość krwi oraz kurczliwość naczyń. Wiele badań naukowych wskazuje, że mogą również nasilać nadciśnienie tętnicze oraz powodować zaburzenia rytmu serca, a również zawały i udary. Ryzyko tych niekorzystnych efektów zwiększa się z wielkością ekspozycji. Badania prowadzone na Górnym Śląsku wskazują, że wraz ze wzrostem ekspozycji na PM₁₀ o każde 10 ug/m³ ryzyko zgonu z powodu chorób układu krążenia wzrasta o 10%. Dane te potwierdziły ostatnie badania prowadzone w Aglomeracji Górnośląskiej przez naukowców ze Śląskiego Centrum Chorób Serca w Zabrzu wskazując na istotną zależność pomiędzy wysokimi stężeniami zanieczyszczeń powietrza, a występowaniem nagłych stanów sercowo-naczyniowych u pacjentów z chorobami sercowo-naczyniowymi.

Czy wyniki badań naukowych potwierdzają tezę, że przewlekła choroba obturacyjna płuc może być wywołana przez zanieczyszczenia powietrza?

Przewlekła choroba obturacyjna płuc jest powolnie postępującą chorobą charakteryzującą się stopniowym upośledzeniem czynności płuc. Głównym czynnikiem ryzyka jest palenie tytoniu, które według szacunków jest odpowiedzialne za 37% zgonów na świecie. Z drugiej strony około 1/3 pacjentów deklaruje, że nigdy nie paliło. Potwierdzają to badania naukowców z Krakowa; obecnie u co najmniej 40% chorujących na POChP nie stwierdza się głównych czynników ryzyka, jak palenie tytoniu, narażenie zawodowe czy obciążenie genetyczne. Uważa się, że zanieczyszczenia powietrza wywołują stany zapalne, które skutkują zmianami destrukcyjnymi w ścianach pęcherzyków płucnych.

Czy zanieczyszczenia powietrza powodują astmę?

Astma jest chorobą o podłożu zapalnym, często przebiegającą ze znaczącym obniżeniem jakości życia. W Polsce na astmę choruje około 5 – 10% dzieci. Astma oskrzelowa jest również najczęstszą chorobą przewlekłą młodych dorosłych i choruje na nią 4 miliony osób. Choroba ta ma podłoże genetyczne, jednakże także w jej etiopatogenezie znaczący udział mają czynniki środowiskowe. Zanieczyszczenia środowiska indukują stres oksydacyjny, który prowadzi do reakcji zapalnych w drogach oddechowych i do nadreaktywności oskrzeli.

Istnieją silne dowody, że wysokie stężenia zanieczyszczeń powietrza prowokują zaostrzenia astmy i zwiększają liczbę przyjęć do szpitali, zarówno u dorosłych, jak i u dzieci.

Czy cukrzyca może być wywołana lub nasilana przez zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego?

Cukrzyca jest często występującą chorobą przewlekłą, której pierwsze objawy zazwyczaj są ignorowane lub bagatelizowane. W tym czasie cukrzyca od wewnątrz powoli niszczy nasz organizm i nieleczona lub leczona niewłaściwie sprzyja rozwojowi poważnych powikłań. Choroba ta dotyka około 8% mieszkańców Polski, gdzie około 1/3 z nich nie jest świadoma występowania u siebie tej choroby. Zanieczyszczenia powietrza mogą przyspieszać pojawienie się oporności na insulinę.

Czy rak płuca może być związany z zanieczyszczeniami powietrza atmosferycznego?

Szacuje się, że około 36% przypadków raka płuca na świecie wywołanych jest czynnikami środowiskowymi. Rak płuca jest najczęstszym nowotworem złośliwym. Podczas gdy palenie tytoniu stanowi główny czynnik ryzyka, zanieczyszczenia powietrza są najważniejszym środowiskowym czynnikiem  ryzyka występowania tego nowotworu.

W jaki sposób zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego wpływają na przebieg i wynik ciąży?

W badaniach epidemiologicznych wykazano, że na terenach o wysokich zanieczyszczeniach powietrza rodzi się więcej dzieci ze zbyt małą masą urodzeniową (z tzw. hipotrofią) w stosunku do czasu trwania ciąży. Drobne cząstki pyłu przenikają przez płuca do krwiobiegu i w wyniku szeregu procesów upośledzają przepływ krwi przez łożysko, skutkiem czego płód rozwija się wolniej. Dzieci urodzone jako hipotroficzne mają tendencję do szybkiego przyrostu masy ciała i paradoksalnie często mają problem z nadwagą czy wręcz są otyłe.

Czy ekspozycja kobiet w ciąży na zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego może mieć wpływ na powstawanie alergii u ich dzieci?

Ekspozycja w okresie prenatalnym zwiększa ryzyko chorób układu oddechowego u dzieci, w tym astmy. Występowanie ekspozycji matek na dym tytoniowy w wyniku palenia czynnego lub biernego stanowi dodatkowe ryzyko. U dzieci zamieszkujących tereny o wysokich stężeniach zanieczyszczeń powietrza stwierdzono również częstsze występowanie ataków astmy – kaszlu, problemów z oddychaniem oraz świstów.

Czy zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego mogą wpływać na zaburzenia rozwoju funkcji poznawczych u dzieci?

Badanie realizowane w Krakowie wskazuje na obniżenie zdolności poznawczych dzieci 5-letnich, które można powiązać z narażeniem na wielocykliczne węglowodory aromatyczne (WWA). Podobnie naukowcy z Nowego Jorku zaobserwowali, iż ma miejsce obniżenie wskaźnika rozwoju intelektualnego (zdolności poznawczych) dzieci 3-letnich eksponowanych na wysokie stężenia WWA. Pierwsza grupa badaczy stwierdziła, że ryzyko występowania różnorodnych zaburzeń behawioralnych w grupie dzieci 5 i 7-letnich było związane ze wzrostem liczby adduktów DNA w moczu matki w okresie trwania ciąży, co wskazuje na ekspozycję jej, a więc i płodu, na WWA. Badania realizowane w Chinach  udokumentowały obniżenie wskaźnika inteligencji oraz zdolności werbalnych w przypadku interakcji WWA (addukty DNA) i narażenia na środowiskowy dym tytoniowy.

Mówi się, że choroba Alzheimera może być związana z zanieczyszczeniami powietrza atmosferycznego. Czy jest to możliwe?

Niedawno po raz pierwszy udało się wykryć cząsteczki magnetytu, czyli tlenku żelaza w ludzkim mózgu. Związek ten jest jednym ze składników zanieczyszczeń powietrza. Podejrzewa się, że substancja ta może przyczyniać się do rozwoju chorób neurologicznych, takich jak Choroba Alzheimera. Potrzebne są jednak dalsze badania, które pozwolą na wskazanie mechanizmu przechodzenia drobnych cząsteczek pyłu do mózgu.

Podsumowanie

Człowiek zdrowy, wysportowany będzie odczuwał skutki zanieczyszczonego powietrza głównie pod postacią zapalenia spojówek, zapalenia błon śluzowych gardła i częstszych infekcji górnych dróg oddechowych. Mało prawdopodobne, żeby rozwinęła się u niego choroba układu krążenia, chociaż jest to możliwe w wyniku długotrwałej ekspozycji.

Jednakże zanieczyszczenia powietrza stanowią duże zagrożenie dla małych dzieci, kobiet w ciąży, osób starszych i wszystkich tych, którzy już mają problemy ze zdrowiem, a zwłaszcza osób ze stwierdzonymi chorobami układu krążenia i oddechowego.

Z drugiej strony, każdy z nas jest narażony na działanie zwartych w powietrzu czynników rakotwórczych. Według szacunków WHO niska emisja głównie w wyniku chorób układu krążenia i nowotworów skraca życie w Polsce o 10 miesięcy.

prof. dr hab. n. med. Wojciech Hanke
Zakład Epidemiologii Środowiskowej
Instytut Medycyny Pracy w Łodzi
Konsultant krajowy w dziedzinie zdrowia środowiskowego