عندما يتم حرق مادة عضوية ، كما هو الحال في حرائق الغابات ، أو محطة توليد الكهرباء ، أو عادم السيارة ، أو أثناء الطهي اليومي ، فإن الاحتراق يطلق الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات (PAHs) - فئة من الملوثات المعروفة بأنها تسبب سرطان الرئة.
يأمل الباحثون أن يأخذ العلماء والمنظمون في الاعتبار فئة أوسع من المركبات في تقييم مخاطر الإصابة بالسرطان بسبب التعرض للهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات.
عندما يتم حرق مادة عضوية ، كما هو الحال في حرائق الغابات ، أو محطة توليد الكهرباء ، أو عادم السيارة ، أو أثناء الطهي اليومي ، فإن الاحتراق يطلق الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات (PAHs) - فئة من الملوثات المعروفة بأنها تسبب سرطان الرئة.
هناك أكثر من 100 نوع معروف من مركبات الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات المنبعثة يوميًا في الغلاف الجوي. ومع ذلك ، فقد اعتمد المنظمون تاريخياً على قياسات مركب واحد ، بنزو (أ) بيرين ، لقياس خطر إصابة المجتمع بالسرطان من التعرض للهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات. حاليا معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وجد العلماء أن البنزو (أ) البيرين قد يكون مؤشرًا ضعيفًا لهذا النوع من مخاطر الإصابة بالسرطان.
في دراسة نمذجة تم نشرها للتو في المجلة GeoHealth، أفاد الفريق أن benzo (a) pyrene تلعب دورًا صغيرًا - حوالي 11٪ - في الخطر العالمي للإصابة بالسرطان المرتبط بـ PAH. وبدلاً من ذلك ، فإن 89 في المائة من مخاطر الإصابة بالسرطان تأتي من مركبات الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات الأخرى ، وكثير منها لا يخضع للتنظيم المباشر.
ومن المثير للاهتمام ، أن حوالي 17 في المائة من مخاطر الإصابة بالسرطان المرتبطة بالهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات تأتي من "منتجات التحلل" - المواد الكيميائية التي تتشكل عندما تتفاعل الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات المنبعثة في الغلاف الجوي. يمكن أن تكون العديد من منتجات التحلل هذه في الواقع أكثر سمية من الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات المنبعثة والتي تكونت منها.
يأمل الفريق أن النتائج ستشجع العلماء والمنظمين على النظر إلى ما وراء بنزو (أ) بيرين ، للنظر في فئة أوسع من الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات عند تقييم مخاطر الإصابة بالسرطان في المجتمع.
تعتمد معظم العلوم والمعايير التنظيمية للهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات على مستويات بنزو (أ) البيرين. لكن هذه نقطة عمياء كبيرة قد تقودك إلى مسار خاطئ للغاية من حيث تقييم ما إذا كانت مخاطر الإصابة بالسرطان تتحسن أم لا ، وما إذا كانت أسوأ نسبيًا في مكان ما من مكان آخر ، كما تقول مؤلفة الدراسة نويل سيلين ، الأستاذة في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. معهد البيانات والأنظمة والمجتمع ، وقسم علوم الأرض والغلاف الجوي والكواكب.
ومن بين المؤلفين المشاركين في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا جيسي كرول وإيمي هردينا وإيشوار كوهال وفورست وايت وبيفين إنجلوارد وجيمي كيلي (الذي يعمل الآن في كلية لندن الجامعية). بيتر إيفات وماثيو إيفانز في جامعة يورك هم أيضًا مؤلفون مشاركون.
بكسلات كيميائية
تاريخياً ، كان البنزو (أ) البيرين هو الملصق الكيميائي للتعرض للهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات. تعتمد حالة مؤشر المركب إلى حد كبير على دراسات السموم المبكرة. لكن الأبحاث الحديثة تشير إلى أن المادة الكيميائية قد لا تكون ممثل الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات الذي اعتمد عليه المنظمون منذ فترة طويلة.
يقول كيلي ، باحث ما بعد الدكتوراة السابق في مجموعة سيلين والمؤلف الرئيسي للدراسة: "كان هناك القليل من الأدلة التي تشير إلى أن مادة بنزو (أ) البيرين قد لا تكون مهمة جدًا ، ولكن هذا كان من دراسات ميدانية قليلة فقط".
بدلاً من ذلك ، اتخذ كيلي وزملاؤه منهجًا منهجيًا لتقييم ملاءمة بنزو (أ) البيرين كمؤشر للهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات. بدأ الفريق باستخدام GEOS-Chem ، وهو نموذج نقل كيميائي عالمي ثلاثي الأبعاد يقسم العالم إلى مربعات شبكية فردية ويحاكي داخل كل صندوق تفاعلات وتركيزات المواد الكيميائية في الغلاف الجوي.
لقد وسعوا هذا النموذج ليشمل الأوصاف الكيميائية لكيفية تفاعل مركبات الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات المختلفة ، بما في ذلك البنزو (أ) البيرين ، في الغلاف الجوي. ثم قام الفريق بتوصيل البيانات الحديثة من قوائم جرد الانبعاثات ورصد الأرصاد الجوية ، وشغل النموذج إلى الأمام لمحاكاة تركيزات المواد الكيميائية المختلفة من الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات حول العالم بمرور الوقت.
ردود فعل محفوفة بالمخاطر
في عمليات المحاكاة ، بدأ الباحثون بـ 16 مادة كيميائية من الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات مدروسة جيدًا نسبيًا ، بما في ذلك بنزو (أ) البيرين ، وتتبعوا تركيزات هذه المواد الكيميائية ، بالإضافة إلى تركيز نواتج التحلل على مدى جيلين ، أو التحولات الكيميائية. في المجموع ، قام الفريق بتقييم 48 نوعًا من الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات.
ثم قارنوا هذه التركيزات مع التركيزات الفعلية لنفس المواد الكيميائية المسجلة بواسطة محطات المراقبة حول العالم. كانت هذه المقارنة قريبة بما يكفي لإظهار أن تنبؤات تركيز النموذج كانت واقعية.
ثم في المربع الشبكي لكل نموذج ، ربط الباحثون تركيز كل مادة كيميائية من الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات بمخاطر الإصابة بالسرطان المرتبطة بها ؛ للقيام بذلك ، كان عليهم تطوير طريقة جديدة تستند إلى دراسات سابقة في الأدبيات لتجنب ازدواجية مخاطر العد من المواد الكيميائية المختلفة. أخيرًا ، قاموا بتركيب خرائط الكثافة السكانية للتنبؤ بعدد حالات السرطان على مستوى العالم ، بناءً على تركيز وسمية مادة كيميائية محددة من الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات في كل موقع.
أدى تقسيم حالات السرطان على السكان إلى مخاطر الإصابة بالسرطان المرتبطة بهذه المادة الكيميائية. بهذه الطريقة ، قام الفريق بحساب مخاطر الإصابة بالسرطان لكل من المركبات الـ 48 ، ثم حدد المساهمة الفردية لكل مادة كيميائية في إجمالي المخاطر.
كشف هذا التحليل أن مادة benzo (a) pyrene لديها مساهمة صغيرة بشكل مدهش ، تبلغ حوالي 11 بالمائة ، في الخطر الإجمالي للإصابة بالسرطان من التعرض للهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات على مستوى العالم. تسعة وثمانون في المئة من مخاطر الإصابة بالسرطان جاءت من مواد كيميائية أخرى. و 17 في المائة من هذه المخاطر نشأت من منتجات التحلل.
يقول سيلين: "نرى الأماكن التي يمكنك أن تجد فيها تركيزات بنزو (أ) البيرين أقل ، ولكن الخطر أعلى بسبب منتجات التحلل هذه". "يمكن أن تكون هذه المنتجات أكثر سمية من حيث الحجم ، لذا فإن حقيقة أنها بتركيزات صغيرة لا تعني أنه يمكنك شطبها."
عندما قارن الباحثون مخاطر السرطان المحسوبة المرتبطة بالهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات حول العالم ، وجدوا اختلافات كبيرة اعتمادًا على ما إذا كان حساب المخاطر هذا يعتمد فقط على تركيزات البنزو (أ) البيرين أو على مزيج المنطقة الأوسع من مركبات الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات.
يقول كيلي: "إذا استخدمت الطريقة القديمة ، فستجد أن خطر الإصابة بالسرطان مدى الحياة أعلى 3.5 مرة في هونغ كونغ مقابل جنوب الهند ، ولكن مع الأخذ في الاعتبار الاختلافات في خلائط الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات ، ستحصل على فرق 12 مرة". "لذا ، هناك فرق كبير في الخطر النسبي للإصابة بالسرطان بين المكانين. ونعتقد أنه من المهم توسيع مجموعة المركبات التي يفكر فيها المنظمون ، بما يتجاوز مجرد مادة كيميائية واحدة ".
تقول إليزابيث جالارنو ، خبيرة جودة الهواء وعالمة أبحاث الدكتوراه في وزارة البيئة الكندية ، إن دراسة الفريق "تقدم مساهمة ممتازة في فهم أفضل لهذه الملوثات في كل مكان". "سيكون من المثير للاهتمام معرفة كيفية مقارنة هذه النتائج بالعمل الذي يتم إنجازه في مكان آخر ... لتحديد (المركبات) التي يجب تتبعها وأخذها في الاعتبار لحماية صحة الإنسان والبيئة."
المرجع: "مخاطر السرطان العالمية من الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات غير المنظمة" بقلم جيمي إم كيلي ، بيتر دي إيفات ، ماثيو جيه إيفانز ، جيسي إتش كرول ، إيمي آي إتش هردينا ، إيشوار إن كوهيل ، فورست إم وايت ، بيفين ب. إنجلوارد ونويل إي سيلين ، 6 سبتمبر 2021 ، GeoHealth.
DOI: 10.1029 / 2021GH000401
تم إجراء هذا البحث في مركز أبحاث التمويل الفائق التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ويدعمه جزئيًا المعهد الوطني لعلوم الصحة البيئية وبرنامج البحث الأساسي سوبرفند والمعاهد الوطنية للصحة.
