Kdykoli se spálí organická hmota, například při požáru, elektrárně, výfuku auta nebo při každodenním vaření, spalování uvolňuje polycyklické aromatické uhlovodíky (PAH) – třídu znečišťujících látek, o kterých je známo, že způsobují rakovinu plic.
Vědci doufají, že vědci a regulační orgány zváží širší třídu sloučenin při hodnocení rizika rakoviny v důsledku expozice PAH.
Kdykoli se spálí organická hmota, například při požáru, elektrárně, výfuku auta nebo při každodenním vaření, spalování uvolňuje polycyklické aromatické uhlovodíky (PAH) – třídu znečišťujících látek, o kterých je známo, že způsobují rakovinu plic.
Existuje více než 100 známých typů sloučenin PAH emitovaných denně do atmosféry. Regulační orgány se však historicky spoléhaly na měření jediné sloučeniny, benzo(a)pyrenu, aby změřily komunitní riziko vzniku rakoviny v důsledku expozice PAH. Nyní MIT vědci zjistili, že benzo(a)pyren může být špatným ukazatelem tohoto typu rizika rakoviny.
V modelové studii, která byla právě publikována v časopise GeoHealth, tým uvádí, že benzo(a)pyren hraje malou roli – asi 11 procent – v globálním riziku vzniku rakoviny spojené s PAH. Místo toho 89 procent tohoto rizika rakoviny pochází z jiných sloučenin PAH, z nichž mnohé nejsou přímo regulovány.
Je zajímavé, že asi 17 procent rizika rakoviny spojeného s PAH pochází z „produktů rozkladu“ – chemikálií, které vznikají, když emitované PAH reagují v atmosféře. Mnohé z těchto degradačních produktů mohou být ve skutečnosti toxičtější než emitované PAH, ze kterých vznikly.
Tým doufá, že výsledky povzbudí vědce a regulační orgány, aby se podívali za hranice benzo(a)pyrenu, aby zvážili širší třídu PAH při posuzování rizika rakoviny v komunitě.
„Většina regulačních věd a norem pro PAU je založena na hladinách benzo(a)pyrenu. Ale to je velké slepé místo, které by vás mohlo svést na velmi špatnou cestu, pokud jde o hodnocení toho, zda se riziko rakoviny zlepšuje nebo ne, a zda je na jednom místě relativně horší než jinde,“ říká autorka studie Noelle Selin, profesorka z MIT. Ústav pro data, systémy a společnost a ministerstvo věd o Zemi, atmosféře a planetách.
Mezi spoluautory Selin na MIT patří Jesse Kroll, Amy Hrdina, Ishwar Kohale, Forest White a Bevin Engelward a Jamie Kelly (který nyní působí na University College London). Peter Ivatt a Mathew Evans v Univerzita v Yorku jsou také spoluautory.
Chemické pixely
Benzo(a)pyren byl historicky chemickou látkou pro expozici PAH. Stav indikátoru sloučeniny je z velké části založen na raných toxikologických studiích. Nedávný výzkum však naznačuje, že tato chemikálie nemusí být zástupcem PAH, na který regulační orgány dlouho spoléhaly.
"Existuje několik důkazů, které naznačují, že benzo(a)pyren nemusí být příliš důležitý, ale toto bylo jen z několika terénních studií," říká Kelly, bývalý postdoktor v Selinově skupině a hlavní autor studie.
Kelly a jeho kolegové místo toho zaujali systematický přístup k hodnocení vhodnosti benzo(a)pyrenu jako indikátoru PAH. Tým začal pomocí GEOS-Chem, globálního, trojrozměrného modelu chemického transportu, který rozděluje svět na jednotlivé mřížkové boxy a v každém boxu simuluje reakce a koncentrace chemikálií v atmosféře.
Rozšířili tento model o chemické popisy toho, jak by různé sloučeniny PAH, včetně benzo(a)pyrenu, reagovaly v atmosféře. Tým poté zapojil nedávná data z inventur emisí a meteorologických pozorování a spustil model dopředu, aby simuloval koncentrace různých chemikálií PAH po celém světě v průběhu času.
Rizikové reakce
Ve svých simulacích výzkumníci začali s 16 relativně dobře prostudovanými chemikáliemi PAH, včetně benzo(a)pyrenu, a sledovali koncentrace těchto chemikálií plus koncentraci jejich degradačních produktů během dvou generací nebo chemických přeměn. Celkem tým vyhodnotil 48 druhů PAH.
Poté porovnali tyto koncentrace se skutečnými koncentracemi stejných chemikálií, které zaznamenaly monitorovací stanice po celém světě. Toto srovnání bylo dostatečně těsné, aby ukázalo, že předpovědi koncentrace modelu byly realistické.
Poté výzkumníci v mřížkovém poli každého modelu vztáhli koncentraci každé chemické látky PAH k souvisejícímu riziku rakoviny; k tomu museli vyvinout novou metodu založenou na předchozích studiích v literatuře, aby se vyhnuli dvojímu započítání rizika z různých chemikálií. Nakonec překryli mapy hustoty populace, aby předpověděli počet případů rakoviny na celém světě na základě koncentrace a toxicity konkrétní chemikálie PAH v každé lokalitě.
Rozdělení případů rakoviny podle populace vedlo k riziku rakoviny spojenému s touto chemikálií. Tímto způsobem tým vypočítal riziko rakoviny pro každou ze 48 sloučenin a poté určil individuální příspěvek každé chemikálie k celkovému riziku.
Tato analýza odhalila, že benzo(a)pyren měl překvapivě malý příspěvek, asi 11 procent, k celkovému riziku vzniku rakoviny v důsledku expozice PAH na celém světě. Osmdesát devět procent rizika rakoviny pocházelo z jiných chemikálií. A 17 procent tohoto rizika pocházelo z degradačních produktů.
"Vidíme, že místa, kde můžete najít koncentrace benzo(a)pyrenu, jsou nižší, ale riziko je vyšší kvůli těmto degradačním produktům, " říká Selin. "Tyto produkty mohou být řádově toxičtější, takže skutečnost, že jsou v malých koncentracích, neznamená, že je můžete odepsat."
Když výzkumníci porovnali vypočítaná rizika rakoviny spojená s PAH po celém světě, zjistili významné rozdíly v závislosti na tom, zda tento výpočet rizika byl založen pouze na koncentracích benzo(a)pyrenu nebo na širší směsi sloučenin PAH v regionu.
"Pokud použijete starou metodu, zjistíte, že celoživotní riziko rakoviny je 3.5krát vyšší v Hongkongu oproti jižní Indii, ale když vezmete v úvahu rozdíly ve směsích PAH, dostanete rozdíl 12krát," říká Kelly. "Takže mezi těmito dvěma místy je velký rozdíl v relativním riziku rakoviny." A myslíme si, že je důležité rozšířit skupinu sloučenin, o kterých regulační orgány přemýšlejí, nad rámec pouhé jediné chemikálie.“
Studie týmu „poskytuje vynikající příspěvek k lepšímu pochopení těchto všudypřítomných znečišťujících látek,“ říká Elisabeth Galarneau, expertka na kvalitu ovzduší a doktorandka z kanadského ministerstva životního prostředí. "Bude zajímavé vidět, jak se tyto výsledky srovnávají s prací vykonávanou jinde... abychom určili, které (sloučeniny) je třeba sledovat a brát v úvahu pro ochranu lidského zdraví a zdraví životního prostředí."
Odkaz: „Globální riziko rakoviny z neregulovaných polycyklických aromatických uhlovodíků“ od Jamie M. Kelly, Peter D. Ivatt, Mathew J. Evans, Jesse H. Kroll, Amy IH Hrdina, Ishwar N. Kohale, Forest M. White, Bevin P. Engelward a Noelle E. Selin, 6. září 2021, GeoHealth.
DOI: 10.1029/2021GH000401
Tento výzkum byl proveden ve výzkumném středisku Superfund Research Center MIT a je částečně podporován Programem základního výzkumu Superfund National Institute of Environmental Health Sciences a National Institutes of Health.
