Forskare vid Paul Scherrer Institute (PSI), tillsammans med kollegor från flera andra europeiska institutioner, har undersökt om partiklar från vissa källor kan vara särskilt skadliga för människors hälsa. De hittade bevis för att mängden partiklar enbart inte är den största hälsorisken. Snarare, det kan vara den så kallade oxidativa potentialen som gör partikelföroreningar så skadliga. De publicerar sina resultat idag i den vetenskapliga tidskriften Natur .

Partiklar är en av de största hälsoriskerna till följd av luftföroreningar och, enligt flera studier, det är ansvarigt för flera miljoner dödsfall varje år. Det betyder att dålig luftkvalitet och partiklar är bland de fem viktigaste hälsoriskfaktorerna, tillsammans med högt blodtryck, rökning, diabetes, och fetma. Vad gör partikelföroreningar så farliga, dock, är ännu inte exakt känt. Tillsammans med ett internationellt samarbetsteam, forskare vid Paul Scherrer Institute PSI har nu fått reda på att mängden partikelföroreningar inte är den enda avgörande faktorn när det kommer till hälsorisker.

Oxidativ potential av partiklar som en hälsorisk

"I den här studien var vi främst intresserade av två punkter, " säger Kaspar Dällenbach från forskningsgruppen för gasfas- och aerosolkemi vid PSI. "För det första, vilka källor i Europa som är ansvariga för den så kallade oxidativa potentialen hos partiklar (även känd som aerosoler) och, andra, om hälsorisken från dessa partiklar orsakas av dess oxidativa potential."

Här avser termen "oxidativ potential" partiklarnas förmåga att minska mängden antioxidanter, vilket kan leda till skador i celler och vävnader i människokroppen. I ett första steg, forskarna exponerade celler från de mänskliga luftvägarna, så kallade bronkiala epitelceller, till partikelprover och testade deras biologiska reaktion. När dessa celler är under stress, de avger ett signalsubstans för immunsystemet, som sätter igång inflammatoriska reaktioner i kroppen. Forskarna kunde visa att partiklar med förhöjd oxidativ potential intensifierar cellernas inflammatoriska reaktion. Detta tyder på att den oxidativa potentialen avgör hur skadligt partiklarna är. Orsakssambandet mellan förhöjd oxidativ potential och en fara för hälsan har fortfarande inte fastställts. enligt Dällenbach. "Men studien är en annan tydlig indikation på att detta samband faktiskt existerar."

En partnerstudie ledd av universitetet i Bern visade att cellerna hos patienter som lider av en speciell redan existerande sjukdom, cystisk fibros, uppvisar ett försvagat försvar mot partiklar. Medan en antioxidantförsvarsmekanism i friska celler kunde stoppa utvecklingen av den inflammatoriska reaktionen, försvarskapaciteten i sjuka celler var otillräcklig. Detta ledde till ökad celldödlighet.

Var kommer partiklar och deras oxidativa potential ifrån?

Dessutom, forskarna samlade partikelprover på olika platser i Schweiz. Med hjälp av en masspektrometriteknik utvecklad vid PSI, de analyserade sammansättningen av partiklarna. Den kemiska profilen som erhålls på detta sätt för varje partikelprov anger från vilka källor det härrör. Vidare, kollegor i Grenoble bestämde oxidativ potential för samma prover för att få en indikation på faran för människors hälsa. Med hjälp av detaljerade analyser och statistiska metoder, forskarna fastställde sedan den oxidativa potentialen för alla relevanta utsläppskällor. På grundval av dessa experimentella data, de använde en datormodell för att beräkna platserna i Europa med den högsta oxidativa potentialen på grund av partiklar under hela året, och de identifierade främst storstadsområden som den franska huvudstaden Paris och Podalen i norra Italien som kritiska regioner.

"Våra resultat visar att den oxidativa potentialen hos partiklar och mängden partiklar inte bestäms av samma källor, " säger Dällenbach. Den största delen av partiklarna består av mineraldamm och så kallade sekundära oorganiska aerosoler, såsom ammoniumnitrat och sulfat. Den oxidativa potentialen hos partiklar, å andra sidan, bestäms främst av så kallade antropogena sekundära organiska aerosoler, som huvudsakligen kommer från vedförbränning, och av metallutsläpp från broms- och däckslitage i vägtrafiken. Forskarna fann inte bara att befolkningen i stadsområden utsätts för en högre mängd partiklar, utan men också att detta partikelmaterial i dessa regioner har en högre oxidativ potential och därför är mer skadligt för hälsan än partikelföroreningar på landsbygden.

"Våra resultat visar att enbart reglering av mängden partiklar kanske inte är effektivt, säger Dällenbach. Dessutom studien från universitetet i Bern tyder på att befolkningsgrupper med redan existerande sjukdomar särskilt skulle kunna dra nytta av lämpliga åtgärder för att minska föroreningen av partiklar.