Globale travforurenende stoffer øger nogle kræftrisici fire gange højere end forudsagt

En ny måde at se på, hvordan forurenende stoffer kører gennem atmosfæren, har firedoblet estimatet for global lungekræftrisiko fra et forurenende stof forårsaget af forbrænding, til et niveau, der nu er det dobbelte af den tilladte grænse, som Verdenssundhedsorganisationen anbefaler.

Fundene, offentliggjort i denne uge i Procedurer fra National Academy of Sciences Tidlig udgave online, viste, at små flydende partikler kan vokse halvfaste omkring forurenende stoffer, giver dem mulighed for at vare længere og rejse meget længere end tidligere globale klimamodeller forudsagde.

Forskere sagde, at de nye skøn mere matcher de faktiske målinger af forurenende stoffer fra mere end 300 by- og landdistrikter.

Undersøgelsen blev udført af forskere ved Oregon State University, Department of Energy's Pacific Northwest National Laboratory, eller PNNL, og Peking University. Forskningen blev primært understøttet af PNNL.

"Vi udviklede og implementerede nye modelleringsmetoder baseret på laboratoriemålinger for at omfatte afskærmning af toksiske stoffer med organiske aerosoler, i en global klimamodel, der resulterede i store forbedringer af modelforudsigelser, "sagde PNNL klimaforsker og hovedforfatter Manish Shrivastava.

"Dette arbejde samler teori, laboratorieforsøg og feltobservationer for at vise, hvordan viskøse organiske aerosoler stort set kan øge den globale menneskelige eksponering for giftige partikler, ved at beskytte dem mod kemisk nedbrydning i atmosfæren. "

Forurenende stoffer fra forbrænding af fossilt brændstof, skovbrande og biobrændstofforbrug omfatter luftforurenende kemikalier kendt som polycykliske aromatiske kulbrinter, eller PAH'er. I USA, Miljøstyrelsen har identificeret flere PAH'er som kræftfremkaldende midler.

Men PAH'er har været svære at repræsentere i tidligere klimamodeller. Simuleringer af deres nedbrydningsproces matcher ikke mængden af ​​PAH, der faktisk måles i miljøet.

For at se nærmere på, hvor langt PAH'er kan rejse, mens de kører afskærmet på en viskøs aerosol, forskerne sammenlignede den nye models tal med PAH -koncentrationer, der faktisk blev målt af forskere fra Oregon State University på toppen af ​​Mount Bachelor i det centrale Oregon Cascade Range.

"Vores team fandt ud af, at forudsigelserne med de nye afskærmede modeller af PAH'er kom ind i koncentrationer svarende til, hvad vi målte på bjerget, "sagde Staci Simonich, en toksikolog og kemiker i College of Agricultural Sciences og College of Science på OSU, og international ekspert i transport af PAH'er.

"Niveauet af PAH'er, vi målte på Mount Bachelor, var fire gange højere end tidligere modeller havde forudsagt, og der er tegn på, at aerosolerne kom helt fra den anden side af Stillehavet. "

Disse små luftbårne partikler danner skyer, forårsage nedbør og reducere luftkvaliteten, alligevel er de det dårligst forståede aspekt af klimasystemet.

En smule sod i deres kerne, aerosoler er små kugler af gasser, forurenende stoffer, og andre molekyler, der samles omkring kernen. Mange af de molekyler, der dækker kernen, er det, der er kendt som "organisk". De stammer fra levende stoffer, såsom vegetation - blade og grene, for eksempel, eller endda det molekyle, der er ansvarlig for fyrretræet, der skyller fra skove.

Andre molekyler, såsom forurenende PAH'er, holder sig også til aerosolen. Forskere troede længe, ​​at PAH'er kunne bevæge sig frit inden for den organiske belægning af en aerosol. Denne lette bevægelse tillod PAH at rejse til overfladen, hvor ozon - et almindeligt kemikalie i atmosfæren - kan nedbryde det.

Men forskernes forståelse af aerosoler er ændret i løbet af de sidste fem år eller deromkring.

Nylige eksperimenter ledet af PNNL -medforfatter Alla Zelenyuk viser, at, afhængigt af forholdene, aerosolbelægningerne kan faktisk være ret tyktflydende. Hvis atmosfæren er kølig og tør, belægningen kan blive lige så tyktflydende som tjære, fangst af PAH'er og andre kemikalier. Ved at forhindre deres bevægelse, den viskøse belægning beskytter PAH'erne mod nedbrydning.

Forskere udviklede en ny måde at repræsentere PAH'er i en global klimamodel, og kørte den for at simulere PAH -koncentrationer fra 2008 til 2010. De undersøgte især en af ​​de mest kræftfremkaldende PAH'er, kaldet BaP. Simuleringer blev sammenlignet med data fra 69 landdistrikter og 294 byområder verden over, og viste, at forudsigelser fra afskærmede PAH'er var langt mere præcise end tidligere, uskærmede.

Forskere analyserede også, hvor langt de beskyttede PAH'er kunne rejse, ved hjælp af både gamle og nye modeller. I alle tilfælde, de afskærmede PAH'er rejste på tværs af oceaner og kontinenter, der henviser til, at de i den tidligere version næppe flyttede fra deres oprindelsesland.

For at se på den indflydelse, som traverende PAH'er kan have på menneskers sundhed, Shrivastava kombinerede en global klimamodel, kører enten det afskærmede PAH -scenario eller det tidligere uskærmede, med en livstidsvurderingsmodel for kræftrisiko udviklet af medforfattere Huizhong Shen og Shu Tao, begge derefter på Peking University.

Globalt set den tidligere model forudsagde en halv kræftdød ud af hver 100, 000 mennesker, hvilket er halvdelen af ​​den grænse, som Verdenssundhedsorganisationen (WHO) har skitseret for PAH -eksponering. Men ved hjælp af den nye model, som viste, at afskærmede PAH'er faktisk rejser store afstande, den globale risiko var fire gange så stor, eller to kræftdødsfald pr. 100, 000 mennesker, som overstiger WHO's standarder.

WHO -standarderne blev ikke overskredet overalt. Det var højere i Kina og Indien og lavere i USA og Vesteuropa. Omfanget af afskærmning var også meget lavere i troperne sammenlignet med mellem- og høje breddegrader. Da aerosolerne passerede de varme og fugtige troper, ozon kunne få adgang til PAH'erne og oxidere dem.

"Vi ved ikke, hvilke konsekvenser flere PAH -oxidationsprodukter i troperne har for fremtidige menneskelige eller miljømæssige sundhedsrisikovurderinger, "sagde Shrivastava." Vi skal bedre forstå, hvordan afskærmningen af ​​PAH'er varierer med kompleksiteten af ​​aerosolsammensætning, atmosfærisk kemisk ældning af aerosoler, temperatur og relativ luftfugtighed. Jeg var i første omgang overrasket over at se så meget oxidation i troperne. "