Эффекты последовательного воздействия диоксида азота и озона на здоровых взрослых добровольцев. (ENDZONE)

Несмотря на улучшение качества воздуха за последние несколько десятилетий, более 100 миллионов человек в США по-прежнему живут в округах, которые не соответствуют Национальным стандартам качества окружающего воздуха (NAAQS) по одному или нескольким загрязнителям. В ходе повседневной жизни человек подвергается воздействию множества загрязняющих веществ из различных источников как природного, так и антропогенного происхождения. Становится все более очевидным, что воздействие загрязнителей воздуха является фактором риска обострения и, возможно, даже прогрессирования легочных и сердечно-сосудистых заболеваний. В большинстве исследований контролируемого воздействия на человека изучались отдельные загрязнители; однако реальное воздействие происходит в контексте сложной смеси загрязняющих веществ. Различные загрязнители достигают пиковых уровней в разное время в течение дня, что вызывает опасения, что воздействие одного загрязнителя может повысить чувствительность человека, так что его реакция на последующее воздействие может быть усилена. Таким образом, последовательность воздействия этих агентов может повлиять на их относительное воздействие на здоровье и привести к тому, что одни сценарии воздействия будут более вредными, чем другие.

Чтобы определить воздействие нескольких загрязнителей, которые имеют отношение к реальным сценариям, мы проконсультировались с экспертами Управления по воздуху и радиации (OAR) Агентства по охране окружающей среды, которые посоветовали нам изучить последствия последовательного воздействия NO2 и O3, двух вездесущих загрязнителей, соответствующих критериям NAAQS. Атмосферные суточные профили этих двух загрязнителей показывают, что уровни NO2 часто достигают максимума в вечерние и утренние часы, за которыми следуют пиковые концентрации O3 в атмосферном воздухе в середине дня. Используя эту информацию, мы разработали описанное здесь исследование, чтобы определить, приведет ли последовательное воздействие NO2 и O3 или O3 и NO2 к более сильным последствиям для легких и сердечно-сосудистой системы, чем воздействие любого загрязнителя по отдельности. Озон является основным компонентом фотохимического смога и одним из наиболее изученных газообразных загрязнителей. Исследования контролируемого воздействия на человека сыграли решающую роль в демонстрации того, что он может вызывать воспаление дыхательных путей, включая увеличение инфильтрации нейтрофилов в легкие и выработку провоспалительных медиаторов, и, в конечном итоге, снижение функции легких. Более поздние исследования показали, что озон может также усиливать воспаление сосудов, а также изменять контроль частоты сердечных сокращений вегетативной нервной системой. Двуокись азота является окислителем, образующимся в результате природных и антропогенных процессов. Большая часть техногенного NO2 возникает в результате крупномасштабных процессов, связанных со сжиганием, таких как автомобильные выбросы и производство электроэнергии. Хотя воздействие, связанное с дорожным движением, составляет большую часть выбросов NO2. Выбросы от приборов для приготовления пищи, работающих на природном газе, и обогревателей, работающих на керосине, с недостаточной вентиляцией могут служить значительным источником воздействия NO2 на человека в помещении. Предыдущие исследования показали, что концентрация NO2 может достигать 600 частей на миллиард в области вокруг работающей газовой плиты, а пиковые уровни могут превышать 2000 частей на миллиард. Исследования контролируемого воздействия на человека показали, что воздействие только одного NO2 (в диапазоне от 110 до 2000 частей на миллиард) приводит к незначительному ухудшению функции легких или вообще к его отсутствию; однако воздействие NO2 было связано с увеличением гиперреактивности дыхательных путей, восприимчивостью к легочным инфекциям и усилением воспаления легких. Совсем недавно воздействие NO2 в концентрации 500 частей на миллиард было связано с изменениями в электрофизиологии сердца. Последние эпидемиологические данные показывают, что воздействие NO2 от выбросов транспортных средств связано со смертностью как от респираторных, так и от сердечно-сосудистых заболеваний. Предыдущие исследования показали, что последовательное воздействие NO2 и O3 (в концентрациях, аналогичных тем, которые предложены в этом исследовании) приводит к большему ухудшению функции легких и повышению неспецифической реактивности дыхательных путей по сравнению с воздействием O3, которому предшествовало воздействие чистого воздуха у молодых женщин. Дополнительные исследования показали, что последовательное воздействие озона, разделенное 24 часами, приводило к большему снижению функции легких, оцениваемому как объем форсированного выдоха в первую секунду выдоха (ОФВ1), после второго воздействия, чем наблюдалось после первого. Было также показано, что воздействие озона оказывает стимулирующее действие на последующее воздействие диоксида серы (SO2) у подростков, страдающих астмой, и на аллерген-индуцированные реакции у страдающих хронической аллергией астматиков. Кроме того, текущие исследования в Центре исследований человека Агентства по охране окружающей среды показали, что последовательное воздействие на людей выхлопных газов дизельных двигателей и озона может привести к большему ухудшению функции легких, чем воздействие одного из загрязняющих веществ. Учитывая сложный характер воздействия загрязняющих веществ, мы заинтересованы в определении того, может ли воздействие одного загрязнителя вызвать сенсибилизацию человека, чтобы последующее воздействие второго загрязнителя вызвало более выраженную реакцию, чем можно было бы ожидать, основываясь на воздействии только второго загрязнителя. Таким образом, в этом исследовании мы рассмотрим два сценария воздействия, включающих последовательное воздействие NO2 и O3. Первый включает в себя определение того, будет ли первоначальное воздействие NO2 «подготавливать» человека к последующему воздействию O3. Второй включает определение того, будет ли начальное воздействие O3 в концентрации, вызывающей небольшие сердечно-легочные изменения, которые проходят в течение 24 часов, усилить последующее воздействие NO2. Вообще говоря, воздействие одного только NO2 не связано с сильными изменениями показателей сердечно-легочной функции; тем не менее, мы считаем, что он может модифицироваться под воздействием озона. В частности, это исследование проверит две общие гипотезы. Во-первых, мы предполагаем, что предварительное воздействие относительно низкой концентрации NO2 «повысит чувствительность» людей к последующему воздействию O3 и приведет к более значительным изменениям сердечно-легочной функции по сравнению с воздействием O3, которому предшествовало воздействие чистого воздуха. Во-вторых, мы предполагаем, что предварительное воздействие O3 в концентрации, которая ранее ассоциировалась с небольшими изменениями сердечно-легочной функции, заставит людей сильнее реагировать на NO2 по сравнению с предварительным воздействием чистого воздуха. Информация, полученная в ходе этого исследования, позволит Агентству по охране окружающей среды лучше оценить риски, связанные с последовательным воздействием нескольких загрязнителей, и, возможно, дать рекомендации о мерах по смягчению последствий.