Partikül

Çevre Koruma Ajansı'nın grafiğinde insan saçı ile karşılaştırılan PM_2.5 ve PM₁₀

Partikül madde (PM) veya partiküller, havada asılı duran mikroskobik katı veya sıvı maddelerdir. Aerosol, partikül maddenin tek başına aksine partiküller ve havanın karışımıdır ancak bazen aerosol terminolojisinin bir alt kümesi olarak tanımlanır. Partikül maddenin kaynakları doğal veya antropojenik olabilir. Partiküller, insan sağlığını olumsuz etkileyen iklim ve yağışlar üzerinde etkilere sahiptir.

Atmosferik partikül türleri arasında havada asılı partikül madde; torasik ve solunabilir partiküller; PM₁₀ olarak adlandırılan, çapı 10 mikrometre (μm) veya daha küçük olan solunabilir kaba partiküller; PM_2.5 olarak adlandırılan, çapı 2.5 μm veya daha küçük olan ince partiküller; çapı 100 nm veya daha az olan ultra ince partiküller ve kurum bulunur.

Havadaki partikül maddeler IARC (Uluslararası Kanser Araştırmaları Ajansı) Grup 1 kanserojen maddelerdir. Partiküller; kan dolaşımından akciğerlerin ve beynin derinliklerine nüfuz ederek felç, kalp hastalığı, akciğer hastalığı, kanser ve erken doğum gibi sağlık sorunlarına neden olabileceğinden, hava kirliliğinin en zararlı şeklidir. Partiküllerin güvenli bir seviyesi yoktur. Dünya genelinde, PM_2.5'a maruz kalma 2021 yılında 7,8 milyon kişinin ölümüne katkıda bulunmuştur. Bu ölümlerin 4,7 milyonu dış ortam hava kirliliğinden, geri kalanı ise ev içi hava kirliliğinden kaynaklanmıştır. Genel olarak, ortamdaki partikül madde, dünya çapında erken ölümlerin önde gelen risk faktörlerinden biridir.

Kaynaklar

İnsan faaliyetleri önemli miktarda partikül madde üretir. Örneğin:

• Fosil yakıtların yakılması (örnek: uçaklar), atıklar, havai fişekler, odun, kömür ve mahsul artıkları dahil olmak üzere biyokütle.
• İnşaat (bina rehabilitasyonu/yenileme veya yıkım faaliyetleri dahil).
• Yenileme.
• Yol çalışmaları, kullanılan ağır iş makinelerinin dizel egzozları, inşaat malzemelerinin üretiminden kaynaklanan emisyonlar vb.
• Temizlenmeyen veya uygun şekilde kaplanmayan tozlu malzemeler (örneğin, şantiyeler, çöp depolama alanları ve seramik üretim tesisleri; ateş yakmadan veya orman yangınlarından kalan küller). [1]
• Metal işleme (örneğin: kaynak).
• Ahşap işçiliği.
• Cam geri dönüşümü.
• Sanayi, imalat.
• Pişirme (kızartma, haşlama, ızgara).
• Tarımsal faaliyetler (örnek: sürme ve toprak işleme).
• Elektrik santralleri.
• Atık yakma.
• Lastik ve yol aşınmasından kaynaklanan yol tozu ve asfaltlanmamış yollardan kaynaklanan yol tozu.
• Soğutma sistemlerinde ıslak soğutma kuleleri.
• Madencilik, eritme ve petrol arıtma gibi çeşitli endüstriyel işlemler.
• Afetler (hem doğal hem de insan kaynaklı, örnek: orman yangınları, depremler, savaşlar).
• Mikroplastikler (havada taşınan PM türü olarak dikkat çekmektedir).

Bazı toz türleri, örneğin: kül, is, boya, cam, plastik ve belirli sentetik liflerden kaynaklanan tozlar; kırılgan ve kolayca parçalanabilir (parçalanabilir ve “yayılabilir”) olduğundan insanlar için daha büyük tehdit ve tahriş oluşturur. Keskin kenarlı olanlar daha da sorunlu olabilir. Partiküllerin sayısı, şekilleri, yapışkanlıkları vb. durumları farklı meteorolojik koşullar tarafından değiştirilebilir.

İnsan kaynaklı (antropojenik) aerosoller, 2010 yılında tahmin edildiği üzere atmosferdeki toplam aerosol kütlesinin yaklaşık yüzde 10'unu oluşturmaktadır. Geri kalan yüzde 90'ı ise volkanlar, toz fırtınaları, orman ve çayır yangınları, canlı bitki örtüsü ve deniz spreyi gibi doğal kaynaklardan gelmekte olup volkanik kül, çöl tozu, is ve deniz tuzu gibi partiküller yaymaktadır.

Sağlık üzerindeki etkileri

Boyut, şekil ve çözünürlük önemi

Boyut

Partikül maddenin (PM) boyutu, sağlık sorunlarına yol açma potansiyelinin temel belirleyicisidir. Farklı boyutlardaki partiküller solunum sisteminin farklı bölgelerine yerleşerek çeşitli sağlık sorunlarına yol açar. Partiküller boyutlarına göre şu şekilde gruplandırılır:

• Kaba Parçacıklar (PM₁₀) : Çapları 2.5 ila 10 mikrometre arasında olan kaba parçacıklar solunabilir ve burun, boğaz ve bronşlar dahil olmak üzere üst solunum yollarında birikebilir. PM₁₀'a maruz kalma, solunum hastalıkları (astım, bronşit ve rinosinüzitin ağırlaşması gibi) ve kardiyovasküler etkiler (sistemik inflamasyon nedeniyle kalp krizi ve aritmi riskinin artması gibi) ile ilişkilidir.
• İnce Parçacıklar (PM_2.5) : Çapları 2.5 mikrometreden küçük olan ince parçacıklar, akciğerlerin derinliklerine nüfuz ederek bronşiyollere ve alveollere ulaşabilir. Bu partiküller, kronik rinosinüzit (PM_2.5 partikülleri burun geçitlerinde ve sinüslerde birikerek iltihaplanma ve kronik rinosinüzite yol açabilir), solunum hastalıkları (akciğerlerin derinliklerine nüfuz etmeleri nedeniyle astım ve KOAH'ın alevlenmesi) ve sistemik iltihaplanma ve oksidatif stres kaynaklı kardiyovasküler hastalıklarla ilişkilidir.
• Ultra İnce Parçacıklar (PM_0.1) : Çapları 0.1 mikrometreden (100 nanometre) küçük olan ultra ince parçacıklar, kan dolaşımına girerek kalp ve beyin dahil diğer organlara ulaşabilir. Sağlık üzerindeki etkileri arasında nörolojik etkiler (parçacıkların kan-beyin bariyerini geçmesi nedeniyle Alzheimer gibi nörodejeneratif hastalıklara potansiyel katkı), aterosklerozu teşvik etme ve kalp krizi riskini artırma gibi kardiyovasküler etkiler bulunur.

Sağlık üzerindeki etkilerin mekanizmaları

Parçacıklar çeşitli mekanizmalar yoluyla sağlık üzerinde etkilere neden olabilir: solunum yollarında iltihaplanma, reaktif oksijen türleri yoluyla oksidatif stres, hücre hasarına yol açar ve ultra ince parçacıkların dolaşıma geçmesi gibi sistemik etkiler akciğerlerin ötesindeki organları etkiler.

Sonuçlar

Parçacıklara maruz kalmak, solunum sistemi (astım, kronik obstrüktif akciğer hastalığı (KOAH), akciğer kanseri ve rinosinüzit), kardiyovasküler sistem (kalp krizi, hipertansiyon, aritmi ve ateroskleroz), sinir sistemi (bilişsel gerileme ve nörodejeneratif hastalıklar), metabolik sistem (inflamatuar yolaklara bağlı diyabet ve metabolik sendrom) gibi vücut sistemlerinde çeşitli hastalıklarla bağlantılıdır.

Sınır Değerler ve Yönergeler

Dünya Sağlık Örgütü (WHO), maruziyeti sınırlamak için yönergeler sunmaktadır:

• PM₁₀ : Yıllık ortalama 15 μg/m³ü geçmemelidir; 24 saatlik ortalama 45 μg/m³'ü geçmemelidir.
• PM_2.5 : Yıllık ortalama 5 μg/m³'ü geçmemelidir; 24 saatlik ortalama 15 μg/m³'ü geçmemelidir.
• Bu seviyelerin üzerindeki maruz kalma durumu olumsuz sağlık etkileri riskini artırır.

Sağlık sorunları

İnsanlar ve hayvanlar üzerinde geniş çapta araştırılan partikül maddelerin solunmasının etkileri arasında COVID-19, astım, akciğer kanseri, silikozis gibi solunum hastalıkları, kardiyovasküler hastalıklar, erken doğum, doğum kusurları, düşük doğum ağırlığı, gelişim bozuklukları, nörodejeneratif bozukluklar, zihinsel bozukluklar ve erken ölüm sayılabilir. Çapı 2.5 mikrondan küçük olan açık hava ince parçacıkları, dünya çapında yıllık 4.2 milyon ölüm ve 103 milyondan fazla sakatlık nedenli yaşam yılı kaybına neden olmakta ve bu da onu ölümlerin beşinci önde gelen risk faktörü haline getirmektedir. Hava kirliliği, bir dizi başka psikososyal sorunla da bağlantılıdır. Parçacıklar, organlara doğrudan girerek veya dolaylı olarak sistemik iltihaplanma yoluyla doku hasarına neden olabilir. Yayınlanan hava kalitesi standartlarında güvenli kabul edilen maruz kalma seviyelerinden daha düşük seviyelerde bile olumsuz etkiler ortaya çıkabilir.

Ana tehlike olarak antropojenik ince parçacıklar

Antropojenik parçacık hava kirliliğinin bir sonucu olarak havadaki ince parçacık seviyelerinin artması, “akciğer kanseri ve diğer kardiyopulmoner ölümler dahil olmak üzere en ciddi etkilerle tutarlı ve bağımsız bir şekilde ilişkilidir”. Çok sayıda ölüm ve diğer sağlık sorunları ile parçacık kirliliği arasındaki ilişki ilk olarak 1970'lerin başında kanıtlanmış ve o zamandan beri birçok kez tekrarlanmıştır. PM kirliliğinin Amerika Birleşik Devletleri'nde yılda 22.000 ila 52.000 ölüme neden olduğu tahmin edilmektedir (2000 yılından itibaren) ve 2005 yılında Avrupa'da yaklaşık 370.000 erken ölüme katkıda bulunmuştur. Küresel hastalık yükü çalışması verilerine göre 2010 yılında dünya çapında 3.22 milyon ölüm meydana gelmiştir. Avrupa Çevre Ajansı tarafından yapılan bir araştırmaya göre 2019 yılında 27 AB üye ülkesinde ince parçacık kirliliği nedeniyle 307.000 kişi erken ölümle karşı karşıya kalmıştır.

2000 yılında ABD'de yapılan bir araştırma, ince parçacıkların kaba parçacıklardan nasıl daha zararlı olabileceğini incelemiştir. Çalışma altı farklı şehirde gerçekleştirilmiştir. Araştırmacılar, havadaki parçacıkların neden olduğu ölüm ve hastaneye başvuruların temel olarak ince parçacıklardan kaynaklandığını tespit etmişlerdir. Benzer şekilde 1987 yılında Amerikan hava kirliliği verileri üzerinde yapılan bir çalışmada, kaba parçacıklara kıyasla ince parçacıklar ve sülfatların, standart metropol istatistik alanlarında yıllık toplam ölüm oranlarıyla en tutarlı ve önemli şekilde ilişkili olduğu bulunmuştur.

Kısırlık, hamilelik ve doğum kusurları

Yüksek kısırlık oranları, parçacıklara (diğer adıyla partikül maddelere) maruz kalma ile ilişkilendirilmiştir. Hamilelik sırasında annenin PM_2.5'a maruz kalması da çocuklarda yüksek tansiyon ile ilişkilidir.

PM_2.5 ve PM₁₀'un solunması, düşük doğum ağırlığı gibi olumsuz gebelik sonuçları riskinin artmasıyla ilişkilidir. PM_2.5'a maruz kalma, PM₁₀'a maruz kalmaya göre doğum ağırlığında daha büyük azalmalarla ilişkilendirilmiştir. Parçacık (partikül madde) maruziyeti; iltihaplanma, oksidatif stres, endokrin bozukluğu ve plasentaya oksijen taşınımının bozulmasına neden olabilir ve bunların tümü düşük doğum ağırlığı riskini artıran mekanizmalardır. Genel epidemiyolojik ve toksikolojik kanıtlar, PM_2.5'a uzun süreli maruz kalma ile gelişimsel sonuçlar (yani düşük doğum ağırlığı) arasında nedensel bir ilişki olduğunu göstermektedir. Trimesterlere özgü maruziyetin önemini araştıran çalışmalar kesin sonuçlar vermemiştir ve uluslararası çalışmaların sonuçları, doğum öncesi partikül madde maruziyeti ile düşük doğum ağırlığı arasındaki ilişkiyi ortaya koyma konusunda tutarsızdır. Perinatal sonuçlar yaşam boyu sağlıkla ilişkilendirildiğinden ve parçacık maruziyeti yaygın olduğundan bu konu halk sağlığı açısından kritik öneme sahiptir.