В отличие от микрочастиц, наночастицы не только эффективно проходят барьеры дыхательной системы, но и идут дальше — в мозг человека. До сих пор масштаб смертности от них был неясен. Теперь исследователи выяснили, что она доходит до миллионов человек каждый год.
Во второй половине XX века установили, что человеческая дыхательная система хорошо адаптирована только к отсеиванию частиц больше 2,5 микрометра (или 2500 нанометров) в диаметре. Именно частицы крупнее таких размеров чаще всего встречаются в природе. То, что меньше, проходит в легкие, а оттуда поступает в кровь. В ней эти микрочастицы (известные по английскому сокращению PM 2.5) становятся центрами образования тромбов. Это ведет к росту смертности, причем такой, когда при вскрытии патологоанатом констатирует сердечно-сосудистое заболевание как причину смерти.
На самом же деле гибель человека в таких случаях происходит не от инфаркта или инсульта, как кажется при вскрытии, а от невидимых микрочастиц, которые привели к этому инфаркту или инсульту. Основным их источником продолжает оставаться сгорание топлива — в основном в двигателях автомобилей (для стран без массовой угольной энергетики) или в угольных топках (для стран, где уголь дает десятки процентов электрогенерации).
В начале этого столетия ученые подсчитали, как различается смертность у людей одинакового пола, возраста и социально-экономического статуса в зонах с разным количеством микрочастиц. На основе этих данных удалось выяснить, что от микрочастиц 2,5 микрометра и менее гибнет четыре миллиона человек в год.
Однако в последние годы стало ясно, что кроме микрочастиц серьезную роль в состоянии человека играют и наночастицы. Авторы новой работы, которую опубликовали в Cardiovascular Research, попробовали оценить их вклад в смертность землян.
Для этого они составили карту загрязнения воздуха планеты частицами от 100 нанометров и менее с высоким (километровым) разрешением. По ней выяснилось, что в городах типичная концентрация таких частиц от 10 до 30 миллиардов на кубический метр. Несмотря на то, что масса такой нанопыли ничтожна, ее общая поверхность относительно велика. Основные ее источники — углеродные продукты сгорания.
После составления карты, исследователи привлекли эпидемиологические данные по Европе и Северной Америке. Оттуда брали типичный рост смертности в той или иной точке при росте в ней концентрации наночастиц. Сравнение этого уровня с реально наблюдаемым количеством частиц в воздухе позволило выяснить, насколько высока ежегодная смертность от них. В Европе она оказалась 35,7 на 100 тысяч жителей (всего примерно 210 тысяч в год), причем особенно высока она на юге и востоке континента. Например, в Греции речь идет о 57 смертях на 100 тысяч человек в год. В Северной Америке существенно ниже — 27,4 на 100 тысяч жителей (всего примерно 100 тысяч в год).
Плотность таких смертей максимально высока в плотной городской застройке, а вне ее быстро снижается, поскольку само количество наночастиц вне воздуха городов мало. По миру в целом ежегодную смертность от наночастиц оценили в 28,9 человек на 100 тысяч населения.
В теории ситуацию можно изменить: 73 процента всех наночастиц в воздухе происходят от сжигания ископаемых топлив. Причем в развитых странах эта доля уже 90 процентов. Разница вызвана тем, что в развивающемся мире активнее используют дрова, которые также дают немало наночастиц при сгорании. Ограничить сжигание топлива можно через более активное внедрение тех форм энергетики, что не используют процесс сжигания.
Автор: Александр Березин