Ultrapienten hiukkasten kulkeutuminen hajuhermon alueelle kaupunkiympäristöissä

Abstract

Aerosolihiukkasten on havaittu aiheuttavan ennenaikaisiin kuolemiin johtavia terveysongelmia, kuten keuhkosyöpää sekä sydän- ja verisuonitauteja. Hiukkaspäästöjen terveysvaikutuksia arvioidaan tyypillisesti alle 2.5 µm kokoisten hiukkasten massapitoisuudella (PM2.5), mutta tämä ei ota hyvin huomioon alle 0.1 µm (100 nm) kokoisia hiukkasia eli ultrapieniä hiukkasia niiden alhaisen massan vuoksi. Ultrapieniä hiukkasia esiintyy lukumäärältään eniten kaupungeissa, ja ne voivat kulkeutua eli deposoitua nenäontelossa sijaitsevan hajuhermon välityksellä aivoihin. Tämän on havaittu mahdollisesti lisäävän riskiä sairastua neurologisiin sairauksiin, kuten Alzheimerin tautiin.

Tässä työssä tutkittiin, kuinka eri kaupunkiympäristöjen ultrapienet hiukkaset deposoituvat hajuhermon alueelle. Tavoitteena oli selvittää, millaisissa kaupunkiympäristöissä esiintyy merkittävästi ultrapieniä hiukkasia ja missä niitä deposoituu eniten hajuhermon alueelle. Saatujen tulosten avulla arvioitiin tutkittujen kaupunkiympäristöjen ja niiden päästölähteiden haitallisuutta aivoterveyden näkökulmasta. Lisäksi saatuja tuloksia verrattiin mitattuihin PM2.5 -pitoisuuksiin ja arvioitiin, ottavatko tämänhetkiset ilmanlaatulainsäädännöt kokonaisvaltaisesti huomioon hiukkaspäästöjen terveysvaikutukset.

Tutkitut kaupunkiympäristöt sijaitsivat Vantaalla, Helsingissä ja Düsseldorfissa. Jokainen ympäristö keskittyi tiettyyn päästölähteeseen, joita olivat tie-, lento- ja laivaliikenne sekä puun pienpoltto. Näiden päästölähteiden hiukkasten keskiarvoisten lukumääräpitoisuuksien avulla laskettiin hajuhermon alueelle deposoituneiden ultrapienten hiukkasten lukumääräpitoisuudet. Tuloksista havaittiin, että ultrapieniä hiukkasia esiintyi eniten lentokenttäympäristöissä, ja niitä deposoitui hajuhermon alueelle eniten Helsinki-Vantaan lentokentällä. Tie- ja laivaliikenteen ultrapienet hiukkaset olivat yhtä merkittäviä hajuhermodeposition kannalta, mutta puun pienpolton ultrapieniä hiukkasia esiintyi ja myös deposoitui vähiten hajuhermon alueelle. Lisäksi ultrapieniä hiukkasia esiintyi ja deposoitui hajuhermon alueelle merkittävästi alhaisissa PM2.5 -pitoisuuksissa.

Tulokset osoittivat, että tie-, lento- ja laivaliikenneympäristöt ovat kaikki merkittäviä hajuhermodeposition näkökulmasta, minkä vuoksi ne voivat olla haitallisia aivoterveydelle. Ultrapienten hiukkasten lukumääräpitoisuudet vertautuvat hyvin hajuhermon alueelle deposoituneisiin lukumääräpitoisuuksiin, mutta alle 10 nm kokoiset ultrapienet hiukkaset olivat merkittävimpiä hajuhermodeposition kannalta. Tämän vuoksi alle 10 nm kokoisiin ultrapieniin hiukkasiin tulisi kiinnittää enemmän huomiota kaupunkien päästörajoituksissa. Lisäksi tulokset korostivat, että ilmanlaatulainsäädännöissä tulisi arvioida hiukkaspäästöjen terveysvaikutuksia PM2.5 -pitoisuuden lisäksi myös hiukkasten lukumääräpitoisuuksilla, jotka ottavat huomioon ultrapienet hiukkaset ja niiden mahdolliset terveysvaikutukset.