温度とオゾンの相互作用効果 (TROPICOZ)

過去数十年にわたり、米国の大気の質は大幅に改善されました。 それでも、米国では依然として何百万人もの人々が、1 つまたは複数の汚染物質の大気質基準を満たしていない郡に住んでいます。 地球規模の気候変動が発生していることは広く受け入れられており、生態系にさまざまな重大かつ潜在的に悪影響を与えると考えられています。 さらに、気候の変化により有害な大気汚染物質の濃度が高くなる可能性があり、大気中に一部の大気汚染物質が存在すると気候変動が加速する可能性もあります。 健康への影響は、気候変動と大気質の間の複雑な相互作用によって影響されます。 これらの相互作用が公衆衛生に及ぼす影響を特定するには研究が必要です。 十分に研究されていない側面の 1 つは、気温の上昇に対する生理学的反応が、大気汚染というさらなるストレス要因によってどのような影響を受けるかということです。

いくつかの疫学研究では、大気汚染への曝露と、気道感染症、喘息の悪化、慢性気管支炎、虚血性心疾患、脳卒中などの心肺への悪影響との間に強い関連性があることが示されています[1-3]。 オゾンは光化学スモッグの主成分です。 ヒトへの曝露を制御した研究は、肺機能の低下 [4-10] や肺の炎症を引き起こす可能性があることを実証する上で重要である。 炎症には、下気道における好中球の増加と可溶性炎症誘発性メディエーターが含まれます[14、15]。

これらの研究の大部分は、比較的高濃度（0.1 ～ 0.4ppm）の短期間（通常は 2 時間）への制御された暴露を伴うものでした。 これらの短期曝露研究は、a) 最も強力で定量化可能な曝露反応データを提供し、b) それ自体は一時的で重要ではないが、影響を受けやすい集団の健康結果を予測するために外挿できる生物学的変化の調査を可能にするため、有用です。または長期暴露の場合。 たとえば、0.4ppmのオゾンに2時間曝露された健康な人[16]は、FEV1の13.5%の減少を示し、多くの場合、気管気管支の炎症や咳などの軽度の症状のみを伴いました。 しかし、曝露後 3 時間までに、これらの症状はほとんど消失し、FEV1 の低下は 2.7% しか検出できませんでした。 オゾン濃度が高くても、24 時間までに通常は回復段階が完了します。 公衆衛生上の主な懸念は、呼吸器疾患を患っている人たちです。 これらと同じ変化が予備力が低下した人に起こった場合、オゾンによって誘発された変化が既存の肺障害に重なり、重大な健康影響を与える可能性があります。

オゾンの影響については 30 年近く研究されてきたにもかかわらず、オゾンと温度の相互作用についての研究はほとんどありません。 通常、天候が乾燥して暑いときはオゾンが上昇しますが、ほとんどの制御室研究は中程度の温度 (70 ～ 75 °F) で行われます。 高温に対処するこれらの研究は、一般的に 1984 年のロサンゼルス オリンピックの準備期間に実施され、運動パフォーマンスの低下に焦点を当てていました。 たとえば、ギボンズとアダムスは、有酸素運動の訓練を受けた若い成人女性10人を対象に、中程度（24度）と高温（35度）の両方で、濾過された空気と0.15および0.30ppmのオゾンに経口で曝露しながら、最大O2摂取量の66％で1時間継続的に運動をさせたという研究を行った。 oC) 周囲条件を測定し、高温では被験者が運動を途中で中止する可能性が高いことを示しました。 [17] ゴングはエリートサイクリストを研究し、同様の結果を示した[18]。 Folinsbeeらは、14人の非喫煙男性を4つの環境条件（64.4、64.4、 80.0、85.2、92.0 oF)、オゾン曝露が最高温度で行われたときに FVC が最も大きく減少することがわかりました。[19]

引用されたこれらの研究は、呼吸器の転帰に焦点を当てています。 しかし、オゾンが全身性および心臓に影響を与える可能性があることが明らかになりつつあります。 オゾンは呼吸組織と急速に反応し、吸収されたり、肺外部位に輸送されたりしません。 しかし、最近の研究では、長期のオゾン曝露と心血管疾患の罹患率との関連性も示されている[20、21]。 さらに、オゾンへの短期間の曝露は、健康な成人の高周波心拍数変動 (HRV) に軽度の一時的な変化を引き起こす可能性があります [22]。 実験研究では、熱ストレスが HRV のこの要素に対して同様の適度な影響を与える可能性があることが示されています。 [23] 組み合わせの効果は現在まで研究されていません。 オゾン濃度が高い日は通常暑い時期に発生するため、オゾンと温度と心臓の関係を評価する疫学研究は一般に有益ではありません。 従来の方法は、オゾンと温度の相互作用はおろか、オゾンと温度の影響を区別するのにも適していません。 この関係を研究した研究者らは、エアコンの使用量の増加により、気温とオゾンによる死滅率の間に負の相関があることを示しました。 [24] しかし、非常に最近の研究では、新しいアプローチを使用して、1987年から2000年の夏に米国の95の大規模コミュニティにおいてオゾンが気温と心血管系死亡率の関連を変えるかどうかを調べた。 彼らは、同日の気温の 10 度上昇は、すべての地域社会におけるオゾン濃度の最低レベルと最高レベルでそれぞれ 1.17% と 8.31% の死亡率の増加に関連していることを発見しました [25]。

この研究の目的は、熱とオゾンの相互作用から生じる心臓血管の変化を理解するために、最初の制御室研究を実行することです。 この研究から得られた情報により、EPA は熱波中の大気汚染物質によるリスクをより適切に評価し、影響を軽減するための活動についてアドバイスを提供できるようになります。