Exponering för inandning

Inandning är en viktig exponeringsväg som uppstår när en individ andas in förorenad luft som kommer in i andningsvägarna. Identifiering av upptaget av föroreningar i andningsorganen kan avgöra hur den resulterande exponeringen bidrar till dosen . På detta sätt kan mekanismen för upptag av föroreningar i andningsorganen användas för att förutsäga potentiella hälsoeffekter inom den mänskliga befolkningen.

Definition

Exponering är allmänt uppfattad som koncentrationen av luftburna föroreningar i luften vid mun- och näsgränsen. Utomhushalter mäts ofta på fasta platser eller uppskattas med modeller. Bråkdelen av denna omgivande koncentration som andas in av en person beror huvudsakligen på deras plats (inomhus eller utomhus), avståndet till föroreningskällor och deras minutventilation . Traditionellt uppskattas exponeringen utifrån utomhuskoncentrationer på bostadsadressen. Resor till andra platser och fysisk aktivitetsnivå försummas för det mesta, även om vissa nya studier har försökt använda bärbara och bärbara sensorer.

Intagsdos är massan av föroreningen som passerar kontaktgränsen och inandas av individen. En del av denna förorening andas ut, och den del som absorberas av andningsorganen kallas den absorberade dosen . En del av föroreningen kan också drivas ut genom nysningar, hosta, spott eller sväljning. Den återstående föroreningen som transporteras genom vätskeskiktet och kommer i kontakt med luftvägarnas vävnader är den del av biotillgängligheten , som kallas den effektiva dosen.

Stora föroreningar av oro

År 1970 satte Clean Air Act Amendments sex kriterier för luftföroreningar som uppdateras regelbundet av National Air Quality Standards (NAAQS) och US Environmental Protection Agency (USEPA). De sex kriterierna föroreningar identifierades utifrån vetenskaplig kunskap om hälsoeffekter orsakade av föroreningarna. De sex kriterierna är följande: partiklar (PM), kväveoxid NO
₂ , ozon O
₃ , svaveldioxid SO
₂ , kolmonoxid (CO) och icke-metankolväten (NHMC). Partiklar (PM) delas in i två storlekar, PM ₁₀ som kallas inhalerbart PM och PM _2,5 som kallas fint PM.

Upptag av gasformiga föroreningar

Diffusionen av O
₂ från luften i lungorna till blodomloppet och diffusion av CO
₂ från blodomloppet tillbaka ut till lungorna är en väsentlig del av mänsklig andning. Absorption och diffusion av gaser är en dubbelriktad process. När gaserna väl har absorberats i slem- eller ytaktivt skikt, kan de lösta gaserna desorberas tillbaka till luften i lungorna. Gaser kan diffundera i båda riktningarna beroende på koncentrationsgradienten mellan de två skikten. Gaser kan reagera kemiskt under transport till blodomloppet.

Uppskattningar av resistensen för gasslem och vävnad i de terminala bronkiolerna för SO
₂ , O
₂ och CO visar att SO
₂ har det snabbaste upptaget på grund av dess höga vattenlöslighet och mycket låga resistens hos slem och vävnadslager. Ozon och CO, har lägre vattenlöslighet och högre motståndskraft mot massöverföring. Ozon är det mest reaktiva, vilket minskar massöverföringen till vävnad och blod. CO har det långsammaste upptaget och det högsta motståndet i de terminala bronkiolerna.

Uppskattningar av motstånd (10^10 m^2 Pa sek mol^-1) i de terminala bronkiolerna
	Gas	Slem	Vävnad	Övergripande
SO 2	0,05	0,00015	0,0011	0,05
CO	0,071	16,95	120,5	137,0
O 3	0,077	0,91	0,20	1.19

Upptag av partikelformiga föroreningar

Avsättningen av partikelformiga föroreningar i lungorna är nödvändig innan partiklarna kan färdas genom slemmet in i lungvävnaden. Det finns fyra avsättningsmekanismer: interception, impaktion, gravitationell sedimentering och Brownsk diffusion. Avlyssning sker när en partikel tas bort efter att ha borstat sig mot ett hinder. Slagning sker när partikeln kolliderar in i ytan av luftvägarna på grund av den höga trögheten. Gravitationsavsättningen påverkas av tyngdkraften som gör att partikeln sätter sig i luftvägarna. Brownsk rörelse orsakar slumpmässig kollision av gasmolekyler mot partikeln, tills partikeln går in i luftvägarna.

Förutsägelse av platsen för partikelavsättning i luftvägarna beror på storleken och typen av partikel. Grova partiklar, som kommer från naturliga källor som damm, sand och grus, tenderar att avsättas i näs-svalgområdet. Fina partiklar, härrörande från antropogena källor såsom fossila bränslen och rökning, avsätts vanligtvis i lungregionen. Det mesta gasutbytet sker i lungregionen på grund av alveolerna, som innehåller en stor yta.

Hälsoeffekter av partikelföroreningar

Forskare har identifierat ett positivt samband mellan partikelkoncentrationer som är orsaken till andnings- och hjärt-kärlsjukdomar. Partiklar kan också vara ansvarigt för så många som 20 000 dödsfall årligen och förvärring av astma. Kvantifiering av dos, bestämning av det totala antalet partiklar avsatta i lungregionen, partiklars yta, partiklars surhet och form är viktiga för att bestämma hälsoeffekter. En större yta kommer att göra att fler toxiner blir tillgängliga för absorption i slemmet. Partiklar som asbest har förmågan att permanent fastna i alveolerna och i vissa fall orsaka cancer.

Lösliga partiklar kan vara mycket skadliga för andningsorganen på grund av deras förmåga att lösas upp i slem- eller ytaktivt skikt. Detta kan irritera vävnader genom att ändra pH och transportera in i resten av kroppen eller mag-tarmkanalen. Olösligt PM, såsom blypartiklar, avsätts i näs-svalgområdet och kan avlägsnas genom att blåsa, sniffa eller spotta. Men att svälja kan göra att partiklarna avsätts i mag-tarmkanalen. Partiklar i trakeobronkialregionen kan rensas av cilia , som kommer att flytta partiklar in i slemmet. Olösliga partiklar som kommer in i lungregionen orsakar svullnad av alveolerna, hosta och andnöd.

Upptag av kolmonoxid

Kolmonoxid är en relativt icke-reaktiv gas med begränsad löslighet. Höga CO-nivåer byggs upp i lungregionen under flera timmar och balanserar med inhalerade CO-koncentrationer. Exponering för kolmonoxid är farlig på grund av dess giftiga, luktfria natur. Eftersom gasen tar tid att bygga upp i lungregionen, skulle en inhalerad koncentration på 600 ppm orsaka huvudvärk och minska mental kapacitet inom en timme, utan några andra symtom. Så småningom skulle ämnet framkalla koma. Jämvikt av CO i blodet uppnås mellan 6–8 timmars exponering för konstant koncentration i luften.

En baslinjenivå av karboxihemoglobin , (COHb) finns i blodet på grund av små mängder CO som en biprodukt i kroppen. Den totala mängden COHb som finns i kroppen är ekvivalent med COHb-baslinjenivån utöver den exogena COHb-nivån.

[COHb] totalt = [COHb] bas + [COHb] exo

Källor

^ 1. Ott, WR, Steinemann, AC, & Wallace, LA (2007). Biomarkörer för exponering. I WR Ott, AC Steinemann & LA Wallace (red.), Exponeringsanalys (s. 395–404). Boca Raton, FL: Taylor & Francis.

externa länkar

• [1] - Clean Air Act (EPA)
• [2] - National Ambient Air Quality Standards (NAAQS)
• [3] -Exposure Factors Handbook] av US EPA
• Inhalationsstörningar Arbetsmiljöverkets verktygslåda
• Trender i exponering för inandning: mitten av 1980-talet fram till idag av K Creely och andra. Hälsa och säkerhet Verkställande forskningsrapport RR460/2006