Кожного разу, коли органічні речовини спалюються, наприклад під час лісової пожежі, електростанції, вихлопних газів автомобіля або під час щоденного приготування їжі, спалювання вивільняє поліциклічні ароматичні вуглеводні (ПАВ) — клас забруднюючих речовин, які, як відомо, спричиняють рак легенів.
Дослідники сподіваються, що вчені та регулятори розглядатимуть ширший клас сполук при оцінці ризику раку через вплив ПАУ.
Кожного разу, коли органічні речовини спалюються, наприклад під час лісової пожежі, електростанції, вихлопних газів автомобіля або під час щоденного приготування їжі, спалювання вивільняє поліциклічні ароматичні вуглеводні (ПАВ) — клас забруднюючих речовин, які, як відомо, спричиняють рак легенів.
Відомо більше 100 типів сполук ПАУ, які щодня викидаються в атмосферу. Однак регулятори історично покладалися на вимірювання однієї сполуки, бенз(а)пірену, щоб оцінити ризик розвитку раку в суспільстві через вплив ПАУ. Зараз MIT вчені виявили, що бензо(а)пірен може бути поганим індикатором цього типу ризику раку.
У дослідженні моделювання, яке щойно було опубліковано в журналі GeoHealth, команда повідомляє, що бенз(а)пірен відіграє невелику роль — близько 11 відсотків — у глобальному ризику розвитку раку, пов’язаного з ПАУ. Натомість 89 відсотків цього ризику раку походить від інших сполук ПАУ, багато з яких безпосередньо не регулюються.
Цікаво, що близько 17 відсотків ризику раку, пов’язаного з ПАУ, пов’язано з «продуктами розпаду» — хімічними речовинами, які утворюються під час реакції ПАУ в атмосфері. Багато з цих продуктів розпаду насправді можуть бути більш токсичними, ніж виділені ПАУ, з яких вони утворилися.
Команда сподівається, що результати спонукають вчених і регулюючі органи дивитися не тільки на бенз(а)пірен, але й розглядати ширший клас ПАУ при оцінці ризику раку в суспільстві.
«Більшість наукових нормативних документів і стандартів щодо ПАУ базуються на рівнях бензо(а)пірену. Але це велика сліпа пляма, яка може звести вас на дуже неправильний шлях з точки зору оцінки того, чи ризик раку покращується чи ні, і чи він відносно гірший в одному місці, ніж в іншому», – каже автор дослідження Ноель Селін, професор Массачусетського технологічного інституту. Інститут даних, систем і суспільства та Департамент наук про Землю, атмосферу та планети.
Співавтори Селіна в Массачусетському технологічному інституті включають Джессі Кролла, Емі Хрдіну, Ішвара Кохале, Форест Уайт і Бевін Енгелвард, а також Джеймі Келлі (яка зараз навчається в Університетському коледжі Лондона). Пітер Айватт і Метью Еванс у Університет Йорка також є співавторами.
Хімічні пікселі
Бензо(а)пірен історично був основним хімікатом для впливу ПАУ. Індикаторний статус сполуки значною мірою базується на ранніх токсикологічних дослідженнях. Але нещодавні дослідження показують, що ця хімічна речовина може не бути представником ПАУ, на який регулятори давно покладаються.
«Було кілька доказів того, що бензо(а)пірен може бути не дуже важливим, але це було лише в кількох польових дослідженнях», — каже Келлі, колишній постдоктор у групі Селіна та провідний автор дослідження.
Натомість Келлі та його колеги застосували систематичний підхід до оцінки придатності бензо(а)пірену як індикатора ПАУ. Команда почала з використання GEOS-Chem, глобальної тривимірної моделі транспортування хімікатів, яка розбиває світ на окремі блоки сітки та моделює в кожному блоку реакції та концентрації хімікатів в атмосфері.
Вони розширили цю модель, включивши хімічні описи того, як різні сполуки ПАУ, включаючи бензо(а)пірен, будуть реагувати в атмосфері. Потім команда підключила останні дані з інвентаризації викидів і метеорологічних спостережень і запустила модель вперед, щоб змоделювати концентрації різних хімікатів ПАУ в усьому світі з часом.
Ризиковані реакції
У своєму моделюванні дослідники почали з 16 відносно добре вивчених хімічних речовин ПАУ, включаючи бенз(а)пірен, і простежили концентрації цих хімічних речовин, а також концентрацію продуктів їх розпаду протягом двох поколінь або хімічних перетворень. Загалом команда оцінила 48 видів ПАУ.
Потім вони порівняли ці концентрації з фактичними концентраціями тих самих хімікатів, зафіксованими станціями моніторингу по всьому світу. Це порівняння було достатньо близьким, щоб показати, що прогнози концентрації моделі були реалістичними.
Потім у сітці кожної моделі дослідники пов’язали концентрацію кожного хімічного ПАУ з пов’язаним із ним ризиком раку; для цього їм довелося розробити новий метод на основі попередніх досліджень у літературі, щоб уникнути подвійного підрахунку ризику від різних хімічних речовин. Нарешті, вони наклали карти щільності населення, щоб передбачити кількість випадків раку в усьому світі на основі концентрації та токсичності конкретної хімічної речовини ПАУ в кожному місці.
Розподіл випадків раку на популяцію дав ризик раку, пов’язаний із цією хімічною речовиною. Таким чином команда розрахувала ризик раку для кожної з 48 сполук, а потім визначила окремий внесок кожної хімікати в загальний ризик.
Цей аналіз показав, що бенз(а)пірен мав напрочуд малий внесок, близько 11 відсотків, у загальний ризик розвитку раку через вплив ПАУ в усьому світі. Вісімдесят дев'ять відсотків ризику раку походять від інших хімічних речовин. І 17 відсотків цього ризику пов’язано з продуктами розпаду.
«Ми бачимо місця, де можна знайти концентрації бенз(а)пірену, нижчі, але ризик вищий через ці продукти розпаду», — каже Селін. «Ці продукти можуть бути на порядки більш токсичними, тому той факт, що вони в невеликих концентраціях, не означає, що їх можна списувати з рахунків».
Коли дослідники порівнювали розраховані ризики раку, пов’язані з ПАУ в усьому світі, вони виявили значні відмінності залежно від того, чи базувався розрахунок ризику виключно на концентраціях бенз(а)пірену чи на ширшій суміші сполук ПАУ в регіоні.
«Якщо ви використовуєте старий метод, ви побачите, що ризик раку протягом життя в Гонконзі в 3.5 рази вищий порівняно з південною Індією, але враховуючи відмінності в сумішах ПАУ, ви отримаєте різницю в 12 разів», — каже Келлі. «Отже, існує велика різниця у відносному ризику раку між цими двома місцями. І ми вважаємо, що важливо розширити групу сполук, про які думають регулятори, за межі однієї хімічної речовини».
Дослідження команди «забезпечує чудовий внесок у краще розуміння цих всюдисущих забруднювачів», - каже Елізабет Галарно, експерт з якості повітря та науковий співробітник Департаменту навколишнього середовища Канади. «Буде цікаво подивитися, як ці результати можна порівняти з роботою, яка виконується в інших місцях… щоб визначити, які (з’єднання) потрібно відстежувати та враховувати для захисту здоров’я людини та навколишнього середовища».
Довідка: Джеймі М. Келлі, Пітер Д. Іватт, Метью Дж. Еванс, Джессі Х. Кролл, Емі І. Х. Хрдіна, Ішвар Н. Кохале, Форест М. Уайт, Бевін П. «Глобальний ризик раку через нерегульовані поліциклічні ароматичні вуглеводні». Енгельвард і Ноель Е. Селін, 6 вересня 2021 р. GeoHealth.
DOI: 10.1029/2021GH000401
Це дослідження було проведено в Дослідницькому центрі Superfund Массачусетського технологічного інституту та частково підтримується Програмою фундаментальних досліджень Національного інституту наук про здоров’я навколишнього середовища Superfund і Національним інститутом здоров’я.
