Ogni volta che la materia organica viene bruciata, come in un incendio, in una centrale elettrica, nello scarico di un'auto o durante la cottura quotidiana, la combustione rilascia idrocarburi policiclici aromatici (IPA), una classe di inquinanti noti per causare il cancro ai polmoni.
I ricercatori sperano che scienziati e autorità di regolamentazione considerino una classe più ampia di composti nella valutazione del rischio di cancro dovuto all'esposizione agli IPA.
Ogni volta che la materia organica viene bruciata, come in un incendio, in una centrale elettrica, nello scarico di un'auto o durante la cottura quotidiana, la combustione rilascia idrocarburi policiclici aromatici (IPA), una classe di inquinanti noti per causare il cancro ai polmoni.
Esistono più di 100 tipi noti di composti IPA emessi quotidianamente nell'atmosfera. Le autorità di regolamentazione, tuttavia, hanno storicamente fatto affidamento sulle misurazioni di un singolo composto, il benzo(a)pirene, per valutare il rischio di una comunità di sviluppare il cancro a causa dell'esposizione agli IPA. Ora CON gli scienziati hanno scoperto che il benzo(a)pirene può essere uno scarso indicatore di questo tipo di rischio di cancro.
In uno studio di modellistica che è stato appena pubblicato sulla rivista GeoHealth, il team riferisce che il benzo(a)pirene svolge una piccola parte, circa l'11%, nel rischio globale di sviluppare il cancro associato alla PAH. Invece, l'89% di quel rischio di cancro deriva da altri composti IPA, molti dei quali non sono regolati direttamente.
È interessante notare che circa il 17% del rischio di cancro associato agli IPA deriva da "prodotti di degradazione" - sostanze chimiche che si formano quando gli IPA emessi reagiscono nell'atmosfera. Molti di questi prodotti di degradazione possono infatti essere più tossici degli IPA emessi da cui si sono formati.
Il team spera che i risultati incoraggino scienziati e autorità di regolamentazione a guardare oltre il benzo(a)pirene, a considerare una classe più ampia di IPA quando si valuta il rischio di cancro di una comunità.
“La maggior parte della scienza normativa e degli standard per gli IPA si basano sui livelli di benzo(a)pirene. Ma questo è un grande punto cieco che potrebbe portarti su una strada molto sbagliata in termini di valutazione se il rischio di cancro sta migliorando o meno, e se è relativamente peggio in un luogo rispetto a un altro", afferma l'autrice dello studio Noelle Selin, professoressa del MIT Institute for Data, Systems and Society e Dipartimento di Scienze della Terra, dell'Atmosfera e del Planetario.
I coautori del MIT di Selin includono Jesse Kroll, Amy Hrdina, Ishwar Kohale, Forest White e Bevin Engelward e Jamie Kelly (che ora è all'University College London). Peter Ivatt e Mathew Evans al Università di York sono anche coautori.
Pixel chimici
Il benzo(a)pirene è stato storicamente la sostanza chimica poster per l'esposizione agli IPA. Lo stato dell'indicatore del composto è in gran parte basato sui primi studi tossicologici. Ma ricerche recenti suggeriscono che la sostanza chimica potrebbe non essere il rappresentante della PAH su cui le autorità di regolamentazione hanno fatto affidamento a lungo.
"Ci sono state alcune prove che suggeriscono che il benzo(a)pirene potrebbe non essere molto importante, ma questo è stato da pochi studi sul campo", afferma Kelly, un ex post-dottorato nel gruppo di Selin e autore principale dello studio.
Kelly ei suoi colleghi hanno invece adottato un approccio sistematico per valutare l'idoneità del benzo(a)pirene come indicatore della PAH. Il team ha iniziato utilizzando GEOS-Chem, un modello di trasporto chimico globale e tridimensionale che suddivide il mondo in singole caselle della griglia e simula all'interno di ciascuna casella le reazioni e le concentrazioni di sostanze chimiche nell'atmosfera.
Hanno esteso questo modello per includere descrizioni chimiche di come vari composti IPA, incluso il benzo(a)pirene, reagirebbero nell'atmosfera. Il team ha quindi inserito i dati recenti degli inventari delle emissioni e delle osservazioni meteorologiche e ha portato avanti il modello per simulare le concentrazioni di varie sostanze chimiche IPA nel mondo nel tempo.
Reazioni rischiose
Nelle loro simulazioni, i ricercatori hanno iniziato con 16 sostanze chimiche IPA relativamente ben studiate, incluso il benzo(a)pirene, e hanno tracciato le concentrazioni di queste sostanze chimiche, oltre alla concentrazione dei loro prodotti di degradazione in due generazioni, o trasformazioni chimiche. In totale, il team ha valutato 48 specie di PAH.
Hanno quindi confrontato queste concentrazioni con le concentrazioni effettive delle stesse sostanze chimiche, registrate dalle stazioni di monitoraggio in tutto il mondo. Questo confronto era abbastanza vicino da mostrare che le previsioni di concentrazione del modello erano realistiche.
Quindi, all'interno della griglia di ciascun modello, i ricercatori hanno correlato la concentrazione di ciascuna sostanza chimica IPA al rischio di cancro associato; per fare ciò, hanno dovuto sviluppare un nuovo metodo basato su studi precedenti in letteratura per evitare il rischio di doppio conteggio delle diverse sostanze chimiche. Infine, hanno sovrapposto le mappe della densità di popolazione per prevedere il numero di casi di cancro a livello globale, in base alla concentrazione e alla tossicità di una specifica sostanza chimica IPA in ciascuna località.
La divisione dei casi di cancro per popolazione ha prodotto il rischio di cancro associato a quella sostanza chimica. In questo modo, il team ha calcolato il rischio di cancro per ciascuno dei 48 composti, quindi ha determinato il contributo individuale di ciascuna sostanza chimica al rischio totale.
Questa analisi ha rivelato che il benzo(a)pirene aveva un contributo sorprendentemente piccolo, di circa l'11%, al rischio complessivo di sviluppare il cancro a causa dell'esposizione alla PAH a livello globale. L'ottantanove per cento del rischio di cancro proveniva da altre sostanze chimiche. E il 17 percento di questo rischio derivava dai prodotti di degradazione.
"Vediamo luoghi in cui è possibile trovare concentrazioni di benzo(a)pirene inferiori, ma il rischio è maggiore a causa di questi prodotti di degradazione", afferma Selin. "Questi prodotti possono essere di ordini di grandezza più tossici, quindi il fatto che siano a piccole concentrazioni non significa che puoi cancellarli".
Quando i ricercatori hanno confrontato i rischi di cancro associati alla PAH calcolati in tutto il mondo, hanno riscontrato differenze significative a seconda che il calcolo del rischio fosse basato esclusivamente sulle concentrazioni di benzo(a)pirene o su un mix più ampio di composti della PAH di una regione.
"Se si utilizza il vecchio metodo, si scopre che il rischio di cancro nel corso della vita è 3.5 volte superiore a Hong Kong rispetto all'India meridionale, ma tenendo conto delle differenze nelle miscele di IPA, si ottiene una differenza di 12 volte", afferma Kelly. “Quindi, c'è una grande differenza nel rischio relativo di cancro tra i due luoghi. E pensiamo che sia importante espandere il gruppo di composti a cui stanno pensando le autorità di regolamentazione, al di là di una singola sostanza chimica".
Lo studio del team "fornisce un contributo eccellente per comprendere meglio questi inquinanti onnipresenti", afferma Elisabeth Galarneau, esperta di qualità dell'aria e ricercatrice PhD presso il Dipartimento dell'ambiente canadese. "Sarà interessante vedere come questi risultati si confrontano con il lavoro svolto altrove... per definire quali (composti) devono essere monitorati e presi in considerazione per la protezione della salute umana e ambientale".
Riferimento: "Rischio globale di cancro da idrocarburi aromatici policiclici non regolamentati" di Jamie M. Kelly, Peter D. Ivatt, Mathew J. Evans, Jesse H. Kroll, Amy IH Hrdina, Ishwar N. Kohale, Forest M. White, Bevin P. Engelward e Noelle E. Selin, 6 settembre 2021, GeoHealth.
DOI: 10.1029/2021GH000401
Questa ricerca è stata condotta nel Superfund Research Center del MIT ed è supportata in parte dal National Institute of Environmental Health Sciences Superfund Basic Research Program e dal National Institutes of Health.
