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Donnerstag, März 28, 2024
NachrichtenDas weltweite Krebsrisiko durch das Verbrennen organischer Stoffe geht von nicht regulierten Chemikalien aus

Das weltweite Krebsrisiko durch das Verbrennen organischer Stoffe geht von nicht regulierten Chemikalien aus

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Wildfire polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe

Wann immer organisches Material verbrannt wird, wie etwa in einem Lauffeuer, einem Kraftwerk, dem Auspuff eines Autos oder beim täglichen Kochen, setzt die Verbrennung polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAKs) frei – eine Schadstoffklasse, die bekanntermaßen Lungenkrebs verursacht.

Die Forscher hoffen, dass Wissenschaftler und Aufsichtsbehörden bei der Bewertung des Krebsrisikos aufgrund einer PAK-Exposition eine breitere Klasse von Verbindungen in Betracht ziehen werden.

Wann immer organisches Material verbrannt wird, wie etwa in einem Lauffeuer, einem Kraftwerk, dem Auspuff eines Autos oder beim täglichen Kochen, setzt die Verbrennung polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAKs) frei – eine Schadstoffklasse, die bekanntermaßen Lungenkrebs verursacht.

Es gibt mehr als 100 bekannte Arten von PAK-Verbindungen, die täglich in die Atmosphäre emittiert werden. Die Regulierungsbehörden haben sich jedoch in der Vergangenheit auf Messungen einer einzigen Verbindung, Benzo(a)pyren, verlassen, um das Risiko einer Gemeinschaft, durch PAH-Exposition an Krebs zu erkranken, abzuschätzen. Jetzt MIT Wissenschaftler haben herausgefunden, dass Benzo(a)pyren ein schlechter Indikator für diese Art von Krebsrisiko sein kann.

In einer Modellierungsstudie, die gerade in der Zeitschrift veröffentlicht wurde GeoHealth, berichtet das Team, dass Benzo(a)pyren eine kleine Rolle spielt – etwa 11 Prozent – ​​beim globalen Risiko, an PAH-assoziiertem Krebs zu erkranken. Stattdessen stammen 89 Prozent dieses Krebsrisikos von anderen PAH-Verbindungen, von denen viele nicht direkt reguliert werden.

Interessanterweise stammen etwa 17 Prozent des mit PAK verbundenen Krebsrisikos von „Abbauprodukten“ – Chemikalien, die entstehen, wenn emittierte PAK in der Atmosphäre reagieren. Viele dieser Abbauprodukte können tatsächlich toxischer sein als die emittierten PAK, aus denen sie entstanden sind.

Das Team hofft, dass die Ergebnisse Wissenschaftler und Aufsichtsbehörden ermutigen werden, über Benzo(a)pyren hinauszublicken und bei der Bewertung des Krebsrisikos einer Gemeinschaft eine breitere Klasse von PAKs in Betracht zu ziehen.

„Die meisten regulatorischen Wissenschaften und Standards für PAK basieren auf Benzo(a)pyren-Gehalten. Aber das ist ein großer blinder Fleck, der Sie auf einen sehr falschen Weg führen könnte, wenn es darum geht, zu beurteilen, ob sich das Krebsrisiko verbessert oder nicht und ob es an einem Ort relativ schlimmer ist als an einem anderen“, sagt Studienautorin Noelle Selin, Professorin am MIT Institut für Daten, Systeme und Gesellschaft und das Department of Earth, Atmospheric and Planetary Sciences.

Selins MIT-Co-Autoren sind Jesse Kroll, Amy Hrdina, Ishwar Kohale, Forest White und Bevin Engelward sowie Jamie Kelly (jetzt am University College London). Peter Ivatt und Mathew Evans bei der University of York sind auch Co-Autoren.

Chemische Pixel

Benzo(a)pyren war historisch gesehen die Aushängeschild-Chemikalie für die PAK-Exposition. Der Indikatorstatus der Verbindung basiert weitgehend auf frühen toxikologischen Studien. Jüngste Forschungsergebnisse deuten jedoch darauf hin, dass die Chemikalie möglicherweise nicht der PAH-Vertreter ist, auf den sich die Aufsichtsbehörden seit langem verlassen.   

„Es gibt einige Hinweise darauf, dass Benzo(a)pyren möglicherweise nicht sehr wichtig ist, aber dies stammt nur aus wenigen Feldstudien“, sagt Kelly, ein ehemaliger Postdoc in Selins Gruppe und Hauptautor der Studie.

Kelly und seine Kollegen verfolgten stattdessen einen systematischen Ansatz, um die Eignung von Benzo(a)pyren als PAH-Indikator zu bewerten. Das Team begann mit der Verwendung von GEOS-Chem, einem globalen, dreidimensionalen chemischen Transportmodell, das die Welt in einzelne Gitterboxen aufteilt und innerhalb jeder Box die Reaktionen und Konzentrationen von Chemikalien in der Atmosphäre simuliert.

Sie erweiterten dieses Modell um chemische Beschreibungen, wie verschiedene PAH-Verbindungen, einschließlich Benzo(a)pyren, in der Atmosphäre reagieren würden. Das Team fügte dann aktuelle Daten aus Emissionsverzeichnissen und meteorologischen Beobachtungen ein und ließ das Modell vorwärts laufen, um die Konzentrationen verschiedener PAK-Chemikalien auf der ganzen Welt im Laufe der Zeit zu simulieren.

Riskante Reaktionen

In ihren Simulationen begannen die Forscher mit 16 relativ gut untersuchten PAH-Chemikalien, darunter Benzo(a)pyren, und verfolgten die Konzentrationen dieser Chemikalien sowie die Konzentration ihrer Abbauprodukte über zwei Generationen oder chemische Umwandlungen. Insgesamt bewertete das Team 48 PAK-Arten.

Anschließend verglichen sie diese Konzentrationen mit tatsächlichen Konzentrationen derselben Chemikalien, die von Überwachungsstationen auf der ganzen Welt aufgezeichnet wurden. Dieser Vergleich war nahe genug, um zu zeigen, dass die Konzentrationsvorhersagen des Modells realistisch waren.

Dann setzten die Forscher innerhalb der Gitterbox jedes Modells die Konzentration jeder PAH-Chemikalie mit dem damit verbundenen Krebsrisiko in Beziehung; Dazu mussten sie eine neue Methode auf der Grundlage früherer Studien in der Literatur entwickeln, um das Risiko einer Doppelzählung durch die verschiedenen Chemikalien zu vermeiden. Schließlich überlagerten sie Bevölkerungsdichtekarten, um die Anzahl der Krebsfälle weltweit vorherzusagen, basierend auf der Konzentration und Toxizität einer bestimmten PAH-Chemikalie an jedem Ort.

Die Aufteilung der Krebsfälle nach Bevölkerung ergab das mit dieser Chemikalie verbundene Krebsrisiko. Auf diese Weise berechnete das Team das Krebsrisiko für jede der 48 Verbindungen und bestimmte dann den individuellen Beitrag jeder Chemikalie zum Gesamtrisiko.

Diese Analyse ergab, dass Benzo(a)pyren einen überraschend geringen Beitrag von etwa 11 Prozent zum Gesamtrisiko für die Entwicklung von Krebs durch PAH-Exposition weltweit hatte. 17 Prozent des Krebsrisikos gingen auf andere Chemikalien zurück. Und XNUMX Prozent dieses Risikos gingen auf Abbauprodukte zurück.

„Wir sehen Orte, an denen die Konzentrationen von Benzo(a)pyren geringer sind, aber das Risiko ist aufgrund dieser Abbauprodukte höher“, sagt Selin. „Diese Produkte können um Größenordnungen giftiger sein, daher bedeutet die Tatsache, dass sie in winzigen Konzentrationen vorliegen, nicht, dass man sie abschreiben kann.“

Als die Forscher berechnete PAH-assoziierte Krebsrisiken weltweit verglichen, stellten sie signifikante Unterschiede fest, je nachdem, ob diese Risikoberechnung ausschließlich auf Konzentrationen von Benzo(a)pyren oder auf der breiteren Mischung von PAH-Verbindungen einer Region basierte.

„Wenn Sie die alte Methode verwenden, würden Sie feststellen, dass das lebenslange Krebsrisiko in Hongkong 3.5-mal höher ist als in Südindien, aber wenn Sie die Unterschiede in den PAH-Mischungen berücksichtigen, erhalten Sie einen Unterschied von 12 Mal“, sagt Kelly. „Es gibt also einen großen Unterschied im relativen Krebsrisiko zwischen den beiden Orten. Und wir denken, dass es wichtig ist, die Gruppe der Verbindungen, an die die Regulierungsbehörden denken, über nur eine einzige Chemikalie hinaus zu erweitern.“

Die Studie des Teams „liefert einen hervorragenden Beitrag zum besseren Verständnis dieser allgegenwärtigen Schadstoffe“, sagt Elisabeth Galarneau, Luftqualitätsexpertin und promovierte Forschungswissenschaftlerin im kanadischen Umweltministerium. „Es wird interessant sein zu sehen, wie sich diese Ergebnisse mit anderswo durchgeführten Arbeiten vergleichen lassen … um festzustellen, welche (Verbindungen) verfolgt und zum Schutz der Gesundheit von Mensch und Umwelt berücksichtigt werden müssen.“

Referenz: „Globales Krebsrisiko durch unregulierte polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe“ von Jamie M. Kelly, Peter D. Ivatt, Mathew J. Evans, Jesse H. Kroll, Amy IH Hrdina, Ishwar N. Kohale, Forest M. White, Bevin P. Engelward und Noelle E. Selin, 6. September 2021, GeoHealth.
DOI: 10.1029/2021GH000401

Diese Forschung wurde im Superfund Research Center des MIT durchgeführt und wird teilweise vom Superfund Basic Research Program des National Institute of Environmental Health Sciences und den National Institutes of Health unterstützt.

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