Effetti dell'interazione tra temperatura e ozono (TROPICOZ)

Negli ultimi decenni, la qualità dell'aria negli Stati Uniti è migliorata in modo significativo. Anche così, milioni di persone negli Stati Uniti vivono ancora in contee che non soddisfano gli standard di qualità dell'aria per uno o più inquinanti. È ampiamente accettato che il cambiamento climatico globale si stia verificando e si ritiene che abbia una serie di effetti importanti e potenzialmente negativi sull'ecosistema. Inoltre, i cambiamenti climatici possono portare a concentrazioni più elevate di inquinanti atmosferici nocivi e la presenza di alcuni inquinanti atmosferici nell'atmosfera può anche accelerare il cambiamento climatico. Gli effetti sulla salute sono influenzati da complesse interazioni tra cambiamento climatico e qualità dell'aria. La ricerca è necessaria per identificare le conseguenze sulla salute pubblica di queste interazioni. Un aspetto che è stato sottovalutato è il modo in cui le risposte fisiologiche alla temperatura elevata sono influenzate dall'ulteriore fattore di stress dell'inquinamento atmosferico.

Diversi studi epidemiologici hanno mostrato un forte legame tra l'esposizione all'inquinamento atmosferico e gli effetti avversi cardiopolmonari, come le infezioni del tratto respiratorio, l'esacerbazione dell'asma, la bronchite cronica, la cardiopatia ischemica e l'ictus [1-3]. L'ozono è un componente importante dello smog fotochimico. Gli studi sull'esposizione umana controllata sono stati fondamentali nel dimostrare che può causare decrementi della funzione polmonare [4-10] e infiammazione polmonare.[11-13] L'infiammazione comprende un aumento dei neutrofili e dei mediatori pro-infiammatori solubili nelle vie aeree inferiori [14, 15].

La maggior parte di questi studi riguardava esposizioni controllate a concentrazioni relativamente elevate (0,1 - 0,4 ppm) per brevi periodi di tempo (tipicamente 2 ore). Questi studi sull'esposizione a breve termine sono utili perché a) forniscono i dati di esposizione-risposta più forti e quantificabili e b) consentono l'indagine sui cambiamenti biologici che di per sé sono transitori e irrilevanti ma possono essere estrapolati per prevedere gli esiti di salute nelle popolazioni suscettibili o in esposizioni a lungo termine. Ad esempio, individui sani esposti a 0,4 ppm di ozono per 2 ore [16] hanno mostrato un decremento del FEV1 del 13,5%, spesso accompagnato solo da sintomi lievi come irritazione tracheobronchiale e tosse. Tuttavia, entro 3 ore dall'esposizione, questi sintomi erano in gran parte scomparsi ed era rilevabile solo un decremento del FEV1 del 2,7%. Entro 24 ore, anche a concentrazioni di ozono più elevate, la fase di recupero è normalmente completata. La principale preoccupazione per la salute pubblica è negli individui con malattie respiratorie. Se questi stessi cambiamenti si verificassero in una persona con riserva ridotta, i cambiamenti indotti dall'ozono si sovrapporrebbero a una compromissione polmonare preesistente e potrebbero avere effetti significativi sulla salute.

Nonostante quasi 30 anni di ricerca sugli effetti dell'ozono, ci sono pochissimi studi sull'interazione tra ozono e temperatura. Sebbene l'ozono sia normalmente elevato quando il clima è secco e caldo, la maggior parte degli studi in camera controllata vengono eseguiti a temperature moderate (70-75 oF). Gli studi che hanno affrontato temperature più elevate sono stati generalmente eseguiti nel periodo precedente alle Olimpiadi di Los Angeles nel 1984 e si sono concentrati sulla compromissione delle prestazioni fisiche. Ad esempio, Gibbons e Adams hanno studiato dieci giovani femmine adulte addestrate aerobicamente esercitate continuamente al 66% del massimo assorbimento di O2 per 1 ora mentre erano esposte per via orale ad aria filtrata e 0,15 e 0,30 ppm di ozono sia in condizioni moderate (24 gradi oC) che calde (35 gradi). oC) e ha dimostrato che i soggetti avevano maggiori probabilità di interrompere l'esercizio prematuramente a temperature elevate.[17] Gong ha studiato i ciclisti d'élite e ha mostrato risultati simili.[18] Folinsbee et al., hanno studiato gli effetti di un'esposizione di 2 ore ad alto livello di ozono (0,5 ppm) in 14 maschi non fumatori in quattro condizioni ambientali (64,4, 80,0, 85,2 e 92,0 oF) e ha rilevato che la maggiore diminuzione di FVC si verificava quando le esposizioni all'ozono erano alla massima temperatura.[19]

Gli studi citati si sono concentrati sugli esiti respiratori. Eppure sta diventando chiaro che l'ozono può avere effetti sistemici e cardiaci. L'ozono reagisce rapidamente con i tessuti respiratori e non viene assorbito o trasportato in siti extrapolmonari. Tuttavia, studi recenti hanno anche mostrato associazioni tra esposizione a lungo termine all'ozono e morbilità cardiovascolare [20, 21]. Inoltre, esposizioni a breve termine all'ozono possono causare cambiamenti transitori minori nella variabilità della frequenza cardiaca ad alta frequenza (HRV) negli adulti sani [22]. Studi sperimentali hanno dimostrato che lo stress da calore può avere un simile modesto effetto su questa componente dell'HRV. [23] L'effetto della combinazione non è stato studiato fino ad oggi. Gli studi epidemiologici che valutano la relazione ozono-temperatura-cardiaco sono stati generalmente poco informativi poiché i giorni di ozono elevato si verificano normalmente durante la stagione calda. I metodi tradizionali non sono adatti a discriminare tra gli effetti dell'ozono e della temperatura, per non parlare della loro interazione. Coloro che hanno studiato la relazione hanno mostrato un'associazione negativa tra temperatura e mortalità da ozono dovuta all'aumento dell'uso dell'aria condizionata. [24] Uno studio molto recente, tuttavia, utilizzando nuovi approcci ha esaminato se l'ozono ha modificato le associazioni tra temperatura e mortalità cardiovascolare in 95 grandi comunità negli Stati Uniti, 1987-2000, in estate. Hanno scoperto che un aumento della temperatura di 10°C nello stesso giorno era associato a un aumento della mortalità dell'1,17% e dell'8,31% rispettivamente per il livello più basso e più alto delle concentrazioni di ozono in tutte le comunità.[25]

Lo scopo di questo studio è quello di eseguire il primo studio in camera controllata al fine di comprendere i cambiamenti cardiovascolari derivanti dall'interazione tra calore e ozono. Le informazioni ottenute da questo studio consentiranno all'EPA di valutare meglio i rischi derivanti dagli inquinanti atmosferici durante un'ondata di caldo e fornire consigli sulle attività per mitigarne gli effetti.