Interactie-effecten van temperatuur en ozon (TROPICOZ)

In de afgelopen decennia is de luchtkwaliteit in de VS aanzienlijk verbeterd. Toch leven miljoenen mensen in de VS nog steeds in provincies die niet voldoen aan de luchtkwaliteitsnormen voor een of meer verontreinigende stoffen. Wereldwijd wordt algemeen aangenomen dat klimaatverandering plaatsvindt en er wordt aangenomen dat deze een aantal grote en potentieel nadelige effecten op het ecosysteem heeft. Bovendien kunnen veranderingen in het klimaat leiden tot hogere concentraties van schadelijke luchtverontreinigende stoffen, en de aanwezigheid van sommige luchtverontreinigende stoffen in de atmosfeer kan ook de klimaatverandering versnellen. Gezondheidseffecten worden beïnvloed door complexe interacties tussen klimaatverandering en luchtkwaliteit. Er is onderzoek nodig om de gevolgen voor de volksgezondheid van deze interacties vast te stellen. Een aspect dat onvoldoende is bestudeerd, is hoe fysiologische reacties op verhoogde temperaturen worden beïnvloed door de extra stressfactor van luchtverontreiniging.

Verschillende epidemiologische studies hebben een sterk verband aangetoond tussen blootstelling aan luchtverontreiniging en nadelige cardiopulmonale effecten, zoals luchtweginfecties, verergering van astma, chronische bronchitis, ischemische hartziekte en beroerte [1-3]. Ozon is een belangrijk bestanddeel van fotochemische smog. Gecontroleerde blootstellingsstudies bij mensen zijn van cruciaal belang geweest om aan te tonen dat het een afname van de longfunctie [4-10] en longontsteking kan veroorzaken.[11-13] De ontsteking omvat verhoogde neutrofielen en oplosbare pro-inflammatoire mediatoren in de onderste luchtwegen [14, 15].

De meeste van deze onderzoeken hadden betrekking op gecontroleerde blootstelling aan relatief hoge concentraties (0,1 - 0,4 ppm) gedurende korte perioden (doorgaans 2 uur). Deze kortetermijnblootstellingsstudies zijn nuttig omdat a) ze de sterkste en meest kwantificeerbare blootstelling-responsgegevens opleveren en b) ze het onderzoek mogelijk maken naar biologische veranderingen die op zichzelf van voorbijgaande aard en onbeduidend zijn, maar kunnen worden geëxtrapoleerd om gezondheidsresultaten te voorspellen bij gevoelige populaties of bij langdurige blootstellingen. Bijvoorbeeld, gezonde personen die gedurende 2 uur werden blootgesteld aan 0,4 ppm ozon [16] vertoonden een afname van 13,5% in FEV1, vaak vergezeld van slechts milde symptomen zoals irritatie van de tracheobronchiale en hoest. Drie uur na blootstelling waren deze symptomen echter grotendeels verdwenen en was er slechts een FEV1-afname van 2,7% waarneembaar. Na 24 uur is de herstelfase, zelfs bij hogere ozonconcentraties, normaal gesproken voltooid. De primaire zorg voor de volksgezondheid is bij personen met een luchtwegaandoening. Als dezelfde veranderingen zich zouden voordoen bij een persoon met verminderde reserve, zouden de door ozon veroorzaakte veranderingen bovenop een reeds bestaande longfunctiestoornis komen en aanzienlijke gevolgen voor de gezondheid hebben.

Ondanks bijna 30 jaar onderzoek naar de effecten van ozon, zijn er zeer weinig studies over de interactie tussen ozon en temperatuur. Hoewel ozon normaal gesproken verhoogd is als het weer droog en heet is, worden de meeste studies met gecontroleerde kamers uitgevoerd bij gematigde temperaturen (70-75 oF). Die studies die betrekking hadden op hogere temperaturen werden over het algemeen uitgevoerd in de aanloop naar de Olympische Spelen van Los Angeles in 1984 en concentreerden zich op verslechtering van de trainingsprestaties. Gibbons en Adams bestudeerden bijvoorbeeld tien aerobisch getrainde jongvolwassen vrouwtjes die ononderbroken trainden bij 66% van de maximale O2-opname gedurende 1 uur, terwijl ze oraal werden blootgesteld aan gefilterde lucht en 0,15 en 0,30 ppm ozon in zowel matige (24 graden oC) als hete (35 graden oC). oC) omgevingsomstandigheden en toonden aan dat proefpersonen eerder geneigd waren om voortijdig te stoppen met trainen bij hoge temperaturen.[17] Gong bestudeerde elite wielrenners en liet vergelijkbare resultaten zien.[18] Folinsbee et al. bestudeerden de effecten van een blootstelling van 2 uur aan ozon met een hoog niveau (0,5 ppm) bij 14 niet-rokende mannen onder vier omgevingsomstandigheden (64.4, 80,0, 85,2 en 92,0 oF) en ontdekte dat de grootste afname van FVC optrad wanneer de blootstelling aan ozon de hoogste temperatuur had.[19]

Die geciteerde studies hebben zich gericht op respiratoire uitkomsten. Toch wordt het duidelijk dat ozon systemische en cardiale effecten kan hebben. Ozon reageert snel met respiratoire weefsels en wordt niet geabsorbeerd of getransporteerd naar extrapulmonale locaties. Recente studies hebben echter ook associaties aangetoond tussen langdurige blootstelling aan ozon en cardiovasculaire morbiditeit [20, 21]. Bovendien kunnen kortdurende blootstellingen aan ozon kleine voorbijgaande veranderingen veroorzaken in de hoogfrequente hartslagvariabiliteit (HRV) bij gezonde volwassenen [22]. Experimentele studies hebben aangetoond dat hittestress een vergelijkbaar bescheiden effect kan hebben op dit onderdeel van HRV. [23] Het effect van de combinatie is tot op heden niet onderzocht. Epidemiologische studies die de relatie tussen ozon, temperatuur en hart beoordelen, waren over het algemeen niet informatief, aangezien dagen met hoge ozon normaal gesproken voorkomen tijdens warm weer. Traditionele methoden zijn niet geschikt om onderscheid te maken tussen de effecten van ozon en temperatuur, laat staan ​​hun interactie. Degenen die de relatie hebben bestudeerd, hebben een negatief verband aangetoond tussen temperatuur en ozonsterfte als gevolg van het toegenomen gebruik in airconditioning. [24] Een zeer recente studie, waarbij gebruik werd gemaakt van nieuwe benaderingen, onderzocht echter of ozon de associaties tussen temperatuur en cardiovasculaire mortaliteit veranderde in 95 grote gemeenschappen in de VS, 1987-2000, in de zomer. Ze ontdekten dat een temperatuurstijging van 10oC op dezelfde dag gepaard ging met een toename van de mortaliteit met respectievelijk 1,17% en 8,31% voor het laagste en hoogste niveau van ozonconcentraties in alle gemeenschappen.[25]

Het doel van deze studie is om de eerste gecontroleerde kamerstudie uit te voeren om de cardiovasculaire veranderingen als gevolg van de interactie tussen warmte en ozon te begrijpen. De informatie die uit deze studie wordt verkregen, stelt de EPA in staat om de risico's van luchtverontreinigende stoffen tijdens een hittegolf beter te evalueren en advies te geven over activiteiten om de effecten te verminderen.