Onesnažila zraka v notranjih prostorih: prezrta nevarnost za zdravje

Podatki za industrializirane države kažejo, da v povprečju več kot 21 ur na dan preživimo v zaprtih prostorih – na delovnem mestu, v šolah, doma, v prevoznih sredstvih ali trgovinah. In kakšna je kakovost zraka v notranjih prostorih? Pogosto slabša, kot bi mislili – ravni onesnaženosti so lahko celo višje kot na prostem.

»Po nekaterih podatkih je zrak v notranjih prostorih dva- do trikrat, po drugih celo pet- do desetkrat, v določenih primerih pa tudi do stokrat bolj onesnažen od zunanjega,« pravi izr. prof. dr. Bojana Žegura, vodja Oddelka za genetsko toksikologijo in biologijo raka na Nacionalnem inštitutu za biologijo (NIB).

Slaba kakovost zraka bivalnih prostorov je prezrta problematika, ki pa pomembno vpliva na zdravje. Povezujejo jo z večjim tveganjem za razvoj bolezni dihal in srčno-žilnih bolezni, vpliva pa tudi na kognitivne sposobnosti in delovno učinkovitost. S to tematiko se z različnih vidikov – od razvoja senzorjev in sistemov za spremljanje kakovosti zraka do raziskav vpliva prisotnih onesnažil na zdravje ljudi – ukvarjajo v mednarodnem projektu EDIAQI (Evidence-Driven Indoor Air Quality Improvement), ki združuje organizacije in podjetja iz enajstih držav.

NIB ima v projektu ključno vlogo pri raziskavah vpliva onesnaženega zraka na zdravje ljudi. Izr. prof. dr. Žegura se s svojo ekipo osredotoča na toksikološke raziskave učinkov posameznih onesnažil in njihovih mešanic, s katerimi proučujejo, kako ti vplivajo na različne biološke procese. Ob tem skupaj s partnerji EDIAQI projekta pripravljajo strokovna priporočila in sodelujejo pri razvoju rešitev za bolj zdravo bivalno okolje.

Po definiciji, ki jo najdemo na spletni strani Svetovne zdravstvene organizacije (SZO), je onesnaževanje zraka »onesnaževanje notranjega ali zunanjega okolja s katerim koli kemičnim, fizikalnim ali biološkim dejavnikom, ki spreminja naravne lastnosti ozračja. Gospodinjske naprave za kurjenje, motorna vozila, industrijski obrati in gozdni požari so pogosti viri onesnaževanja zraka. Onesnaževala, ki so najbolj zaskrbljujoča za javno zdravje, vključujejo trdne delce, ogljikov monoksid, ozon, dušikov dioksid in žveplov dioksid. Zaradi izpostavljenosti onesnaženemu zraku – tako zunaj kot v zaprtih prostorih – se povečuje tveganje za bolezni dihal, srčno-žilna obolenja, nekatere vrste raka in motnje v delovanju živčnega sistema. Onesnažen zrak tako velja za enega pomembnejših dejavnikov obolevnosti in umrljivosti po svetu.«

Po podatkih SZO skoraj vsi dihamo zrak, ki presega dovoljene mejne vrednosti iz njihovih smernic – vrednosti, za katere se predvideva, da še ne predstavljajo tveganja za zdravje. Najbolj izpostavljene pa so države z nizkimi in srednjimi dohodki. Približno 2,1 milijarde ljudi po vsem svetu (tretjina svetovnega prebivalstva) še vedno kuha na odprtem ognju ali neučinkovitih pečeh, ki uporabljajo kerozin, biomaso (les, živalski iztrebki in ostanki pridelkov) ali premog. Tak način priprave hrane povzroča visoke ravni onesnaženosti zraka v gospodinjstvih, je zapisano na spletni strani organizacije. Podatki kažejo, da je bilo »onesnaženje zraka v gospodinjstvih v letu 2020 odgovorno za približno 3,2 milijona smrti, medtem ko je onesnaževanje zunanjega zraka v letu 2019 povzročilo 4,2 milijona prezgodnjih smrti po vsem svetu«.

»Zunanji in notranji zrak nista povsem ločena – onesnažila lahko prehajajo med njima, vendar se v zaprtih prostorih, kjer ni ustreznega prezračevanja, lahko začnejo kopičiti. Prav zato je redno zračenje ključno, tudi pozimi,« poudarja Bojana Žegura. »Čeprav lahko določena onesnažila v notranjost zaidejo tudi iz zunanjega okolja, je svež zrak običajno veliko manj obremenjen kot tisti, ki zastaja v slabo prezračenih prostorih.«

FOTO: Voranc Vogel/Delo

Vrste onesnažil v notranjih prostorih

V zraku notranjih prostorov so lahko prisotna najrazličnejša onesnažila, od kemikalij do (prašnih) delcev, kot so PM2,5 ali PM10. V Sloveniji in drugih zahodnih državah, kjer je potekal monitoring v omenjenem projektu, v gospodinjstvih sicer le redko kuhajo na štedilnikih na trda goriva, še vedno pa se pogosto uporabljajo centralne peči na trda goriva. »Pri nepopolnem izgorevanju v takšnih pečeh nastajajo različni plini. Poleg tega se v številnih domovih še vedno kadi, zato so v zraku cigaretni dim in z njim povezane škodljive spojine. Tudi med kuhanjem se sproščajo določena onesnažila, ki lahko vplivajo na kakovost zraka notranjih prostorov.«

Ločimo lahko kemijska in biološka onesnažila. »Med kemijska onesnažila spadajo policiklični aromatski ogljikovodiki, ki nastajajo pri nepopolnem izgorevanju. Eden najbolj poznanih in proučevanih je benzo(a)piren, ki je klasificiran kot rakotvoren. Obstaja pa še več sto podobnih molekul, za katere pa žal nimamo dovolj toksikoloških podatkov, zato njihovi mehanizmi delovanja niso dovolj znani. Zelo verjetno je njihov škodljiv vpliv na zdravje podoben kot pri znani in raziskani molekuli. V zraku so tudi različni lahkohlapni onesnaževalci, katerih viri so čistila in osvežilci zraka, ter različne hlapne snovi, ki so v lakih. Na primer novo pohištvo je pogosto premazano z laki, ki lahko hlapijo v prostor. Še zmeraj pogosto najdemo tudi formaldehid, ki je znan rakotvoren dejavnik. Najdemo ga lahko v starih gradbenih materialih in drugih izdelkih,« razlaga sogovornica.

»Med biološka onesnažila prištevamo mikroorganizme, viruse in plesni. Plesni se najpogosteje pojavijo v vlažnih prostorih, kot so kleti, kopalnice in kuhinje. So vir spor in toksinov, ki jih izločajo, ti toksini pa lahko škodujejo zdravju ljudi. Znano je, da so nekateri toksini plesni tudi rakotvorni. Kot že omenjeno, med biološka onesnažila spadajo tudi bakterije in virusi, koronavirus je bil dober primer tega, ter pršice in drugi alergeni. Vsa ta onesnažila lahko povzročajo različne zdravstvene težave.«

Od astme do raka

»Nekatere snovi so rakotvorne, prav tako lahko vplivajo na pojav alergij, astme in drugih respiratornih bolezni. Pomembna je tudi razlika med akutno in kronično izpostavljenostjo – lahko smo kratkotrajno izpostavljeni visokim koncentracijam onesnažil, lahko pa dolgotrajno ali ponavljajoče nizkim koncentracijam. Poleg tega smo na delovnem mestu pogosto izpostavljeni povsem drugim onesnažilom kot doma. Prav dolgotrajna ali ponavljajoča izpostavljenost nizkim koncentracijam lahko povzroči zakasnele učinke, saj se vplivi pogosto pokažejo šele po daljšem času. Večja ko je dolžina izpostavljenosti, večje je tveganje za razvoj bolezni,« pojasnjuje prof. dr. Žegura.

Najbolj ogrožene so ranljive skupine, kot so otroci, starejši, nosečnice, astmatiki in kronični bolniki. »Otroci sodijo med ranljivo populacijo, ker so bolj aktivni in hitreje dihajo, zato lahko v onesnaženem prostoru vdihavajo več onesnažil. Ker se še razvijajo in se njihove celice delijo hitreje, biološki procesi potekajo hitreje, zato imajo lahko določene snovi nanje večji učinek kot pri odraslih,« pravi in dodaja, da se v okviru projekta EDIAQI osredotočajo še posebej na otroke z astmo. »Ugotoviti želimo, ali in kakšna je povezava med prisotnostjo določenih onesnažil v prostoru ter nastankom astme in drugih respiratornih obolenj.«

»Starejši so med ranljivimi, ker imajo pogosto že obstoječa obolenja, ki jih lahko izpostavljenost onesnaženemu zraku še dodatno poslabša. Njihovo telo se namreč ne more več tako učinkovito boriti proti zunanjim škodljivim vplivom. Naš organizem sicer sproti popravlja poškodbe na različnih nivojih, a če je teh poškodb oziroma stresa preveč, se pojavijo razna obolenja,« razlaga toksikologinja. »Veliko ranljivo populacijo predstavljajo tudi nosečnice oziroma plod. Vemo, da nekatera onesnažila prehajajo skozi placento, nekatera pa lahko prehajajo tudi skozi krvno-možgansko bariero.«

FOTO: Voranc Vogel/Delo

Vzorčenje

V evropskem projektu EDIAQI si prizadevajo za izboljšanje kakovosti zraka v notranjih prostorih z razvojem smernic, ozaveščanjem javnosti in uporabo znanstveno utemeljenih podatkov o virih onesnaženja, izpostavljenosti in zdravstvenih tveganjih. V šolah, domovih za starejše, delovnih prostorih in na metrojih so projektni partnerji v različnih državah namestili vrsto senzorjev, s katerimi spremljajo kakovost zraka in zaznavajo prisotnost različnih onesnaževal. »Osredotočili smo se na prostore, kjer se ljudje zadržujejo dlje časa, vsakodnevno,« pojasnjuje raziskovalka.

»S senzorji zaznavamo trdne delce PM2,5 in PM10 ter ultrafine delce, za katere sicer obstajajo zakonske mejne vrednosti za zunanji zrak. Ti delci so lahko nevarni sami po sebi, pogosto pa delujejo tudi kot nosilci snovi, ki se nanje vežejo oziroma adsorbirajo. Poleg delcev merimo tudi pline, kot so žveplov dioksid, ogljikov monoksid, dušikovi oksidi in druga že omenjena onesnažila. Nekateri senzorji so dokaj preprosti, z nekoliko bolj kompleksnimi napravami pa lahko z uporabo filtracije zraka identificiramo posamezne snovi v zraku.«

Učinki na celice

Na tej točki v raziskave vstopijo toksikologi z Nacionalnega inštituta za biologijo. »Naša vloga je, da proučujemo, kako identificirana onesnažila, ki so zaznana v največji prisotnosti, učinkujejo na celice. Uporabljamo in vitro celične sisteme – to pomeni, da ne izvajamo poskusov na živalih,« pojasnjuje prof. dr. Bojana Žegura.

»Razvijamo napredne tridimenzionalne celične sisteme, kjer celice gojimo v kroglasti strukturi. Takšna 3D-organizacija celic je bistveno bolj podobna dejanskemu tkivu kot klasične dvodimenzionalne kulture, kjer celice rastejo v eni sami plasti, pritrjene na plastični podlagi. Z izboljšanimi modeli tako bolje ponazarjamo in vivo razmere v človeškem telesu in lahko natančneje določimo končne učinke izpostavljenosti onesnažilom. V raziskavah se osredotočamo predvsem na poškodbe celic, na genotoksičnost,« razlaga. »Uporabljamo zlasti jetrne celice, saj so jetra ključen presnovni organ. V njih se lahko določene spojine presnovijo in postanejo biološko aktivne. Drugi pomemben model, ki ga v svojih raziskavah uporabljamo, pa so pljučne celice, saj ravno z dihanjem vnašamo onesnažila iz zraka neposredno v telo,« še dodaja.

»Pri naših raziskavah je ključno, kaj se dogaja v živih celicah. Če celica preživi, a je pri tem njena DNK poškodovana, se te spremembe lahko prenesejo v naslednjo generacijo. Posledice so lahko mutacije, epigenetske spremembe ali povečana raven oksidativnega stresa, kar lahko lahko vodi v razvoj različnih bolezni, kot so rakava obolenja, nevrodegenerativne bolezni, razvojne motnje ali pospešeno staranje.«

V laboratoriju preučujejo tako posamezne, čiste kemikalije, ki so jih zaznali v vzorcih zraka, kot tudi njihove kombinacije. »Raziskujemo, kako kemikalije vplivajo na DNK – ali povzročajo poškodbe, kako vplivajo na izražanje določenih genov, ki so vpleteni v oksidativen stres, celično delitev, na delovanje nuklearnih receptorjev in genov, ki kodirajo presnovne proteine, pomembne za celično presnovo. A treba se je zavedati: to, kar dihamo, niso čiste kemikalije, temveč kompleksne mešanice snovi. Da bi razumeli njihov skupni vpliv, moramo najprej poznati učinke posameznih, čistih komponent. Te kompleksne mešanice preučujemo v koncentracijah, ki so relevantne z vidika dejanske izpostavljenosti ljudi v notranjih prostorih.« Za potrebe laboratorijskih raziskav so na podlagi kemijske analize filtriranega zraka pripravili približno mešanico kemikalij.

Na vprašanje, pri katerih koncentracijah onesnaževal je izpostavljenost že nevarna, dr. Žegura odgovarja, da je težko podati enoznačen odgovor. »Vsak onesnaževalec namreč deluje drugače. Pri genotoksičnih snoveh, torej tistih, ki povzročajo poškodbe DNA, je lahko dovolj že ena molekula. Dejstvo je, da se z višjo koncentracijo in daljšo izpostavljenostjo poveča verjetnost, da bo prišlo do poškodbe. Naš organizem ima sicer mehanizme za popravilo poškodb, a vprašanje je, ali se poškodbe vedno pravilno popravijo. Pri genotoksičnih snoveh pravzaprav ne obstaja varna koncentracija.« Za nekatere snovi so že zakonsko določene meje, na primer za policiklični aromatski ogljikovodik benzo(a)piren ali za kovine, še dodaja sogovornica.

»Projekt še poteka, a že zdaj smo ugotovili, da imajo molekule, ki spadajo v skupino policikličnih aromatskih ogljikovodikov, zelo škodljive učinke na DNK, saj povzročajo poškodbe. Benzo(a)piren, aromatski ogljikovodik s petimi obroči, najdemo v katranu, cigaretnem dimu in nastaja kot produkt nepopolnega izgorevanja. Kompleksne mešanice kemikalij smo proučevali pri koncentracijah, ki so relevantne za okolje in dejansko izpostavljenost ljudi. Zaznali smo mejne, a kljub temu prisotne učinke. To kaže, da lahko dolgotrajna, večletna izpostavljenost takim snovem prispeva k razvoju škodljivih učinkov na zdravje, ki se lahko pokažejo tudi več let po izpostavitvi.«

Kemikalij, ki smo jim izpostavljeni, je seveda ogromno, dodobra raziskanih pa je le peščica. »Podatki pa se nenehno kopičijo. Pred nami je še ogromno dela, da bi lahko celovito razumeli vse njihove učinke. Določene vplive vsekakor lahko predvidimo. Zelo obsežna in zaskrbljujoča je na primer skupina hormonskih motilcev, ki lahko posnemajo delovanje naravnih hormonov in se vežejo na hormonske receptorje, s tem pa zmotijo delovanje hormonskega sistema. Ti pogosto delujejo tudi prek mehanizmov stresa. Telo se nanje – tako kot na druge kemikalije – odzove z oksidativnim stresom, proti kateremu se lahko celice uspešno borijo ali pa tudi ne. Skratka, delovanje našega telesa je kompleksno, prav takšno pa je tudi delovanje snovi nanj.«

Večina laboratorijskega dela je že opravljena, še dodaja. V zadnjem letu projekta sledita obdelava in poglobljena interpretacija podatkov. »Zelo si pomagamo s pristopi strojnega učenja, s katerimi lahko povezujemo podatke s področja senzorike, kemije, biologije in toksikologije. Razvijamo napovedne modele in pripravljamo znanstvene objave. «

Slaba ozaveščenost

Bojana Žegura poudarja, da si s projektom prizadevajo ne le za raziskovanje škodljivih učinkov različnih onesnažil v notranjih prostorih, temveč tudi za oblikovanje predlogov mejnih izpostavljenosti in, kar je morda najpomembnejše, za večjo ozaveščenost javnosti. »Zdi se mi, da se problema onesnaženosti notranjega zraka ne zavedamo dovolj. Delno smo se ga sicer začeli zavedati v času pandemije, ko smo bili prisiljeni več časa preživeti doma.« Čeprav bi bilo mogoče določiti dopustne vrednosti za posamezna onesnažila, pa se pojavi nov izziv: kako bi te vrednosti v praksi spremljali in nadzorovali v domačem okolju. Po njenih besedah je prav zato ključno, da problematiko približamo ljudem in spodbudimo preventivne ukrepe že z izboljšano informiranostjo.

In kaj lahko naredimo sami? »Najosnovnejši ukrepi so redno prezračevanje, odpiranje oken, uporaba ventilacije ali filtrov hepa. Pomembno je tudi, da ne kadimo v notranjih prostorih. Zelo veliko smo dosegli s prepovedjo kajenja v javnih prostorih, a mnogi še vedno kadijo doma. Pomembno je tudi, da smo pozorni na čistila, ki jih uporabljamo – na srečo se vse bolj uveljavljajo ekološke in naravne alternative, ki so manj škodljive za zdravje in okolje. Prav tako je ključno nadzorovati vlago v prostorih, saj ima ta velik vpliv na nastanek plesni in s tem na zdravje človeka. Pri obnovi ali gradnji stanovanj oziroma hiš naj se denimo uporabljajo varnejši in trajnostni materiali. Z mnogimi majhnimi, a premišljenimi ukrepi lahko bistveno prispevamo k bolj zdravemu bivalnemu okolju,« poudarja sogovornica.