Tabell 1
Definisjoner og størrelsesinndeling av luftbårne partikler
Svevestøv
Støvpartikler som holder seg svevende i en viss tid (partikler mindre enn 75 m
Nedfallstøv
Større partikler som ikke svever i luften mer enn noen minutter før de sedimenterer (større enn omtrent 75 mm i aerodynamisk diameter)
PM10
Partikler i svevestøv med en aerodynamisk diameter mindre enn 10 mm
Inhalerbar fraksjon
Samme definisjon som PM10
Grovfraksjon
Partikler i svevestøv med en aerodynamisk diameter mellom 2,5 mm og 10 mm
PM2,5
Partikler i svevestøv med en aerodynamisk diameter mindre enn 2,5 mm
Finfraksjon
Samme definisjon som PM2,5
Ultrafine partikler
Partikler i svevestøv med en aerodynamisk diameter mindre enn 0,1 mm (100 nanometer)
Nanopartikler
Noe ulike definisjoner, men oftest brukt om partikler i svevestøv med en aerodynamisk diameter mindre enn 10 eller 50 nanometer
Respirabel fraksjon
Partikler i svevestøv med en aerodynamisk diameter mindre enn 5 mm
Sot
Svarte partikler i svevestøv som i hovedsak består av elementært karbon, stammer fra forbrenning av fossilt materiale. Et eksempel er dieseleksospartikler
Aerosoler
Faste partikler eller dråper med liten nok diameter til å holde seg svevende i luften
Svevestøv består av mange typer partikler (tab 1). De minste partiklene som måles er ikke mye større enn et stort molekyl. Partikler i svevestøv varierer ikke bare i størrelse (fig 1), men også i overflateareal (tab 2), overflatestruktur, sammensetning og kjemi.
Ulike partikler kan ha ulik virkning på helsen. Målenheten vi bruker for å beskrive mengden partikler er derfor viktig når vi diskuterer partiklenes helseeffekter. Avhengig av om vi måler antall, overflateareal eller masse (vekt eller volum) vil det derfor i betydelig grad være partikler med ulik diameter som dominerer. Langt på vei er det forskjellige partikler som måles med de tre målene (fig 2) (1).
Tabell 2
Relativt overflateareal og antall for en gitt vektmengde kuleformede partikler med ulik diameter
Diameter (mm)
Relativ overflate
Relativt antall
0,1
100
1 000 000
1,0
10
1000
2,5
4
64
10
1
1
Partikler kan være fast stoff eller væske, eller en kombinasjon av dette. Gasser som kondenserer til ørsmå væskedråper gir opphav til partikler, men det gjør også asfalt som slites ned av bildekk. Når partiklene blir små nok, blir grensen mellom fast og flytende mindre klar.
Hvorvidt en partikkel er fast eller flytende, har betydning i diskusjonen om hvilke fysiske egenskaper ved partikler som er viktigst for uheldige helseeffekter. Hos en væskedråpe synes massen (vekten) mest meningsfylt, fordi den beskriver mengden av stoffet som kan tas opp fra luftveiene. Hos en fast partikkel, derimot, er trolig overflaten det viktigste målet. Tradisjonelt beskrives imidlertid partikkelforurensning som masse (vekt) per volumenhet luft, som for eksempel mg/m³, og partiklene beskrives ved sin aerodynamiske diameter. Den aerodynamiske diameter er noe forskjellig fra den geometriske diameter og er den teoretiske diameter til en kuleformet partikkel med egenvekt 1 som ville falle like fort i luft som den virkelige partikkelen. Ulik egenvekt gir ulik aerodynamisk diameter på partikler som geometrisk sett er identiske.
Partikler i byluft viser typisk en såkalt trimodal fordeling, med tre «topper» med hensyn til størrelse (fig 3) (2). Små partikler går sammen eller setter seg på de større, noe som på fagspråket kalles koagulering (fig 3, 4) (2, 3). Det er derfor en høy grad av dynamikk i partikkeldanningen og størrelsesfordelingen av partiklene ved at gass gir partikler, og små partikler gir opphav til større. Koaguleringsprosessene gjør at partiklene kan få en veldig kompleks sammensetning.
Mens grovfraksjonen av partikler vil falle ned nær kilden, vil de fine partiklene transporteres over lange distanser. Langtransporterte partikler fra det europeiske kontinentet utgjør en betydelig del av belastningen av fine partikler i England (4) og det sørlige Norge. Mens lokale tiltak vil være effektive mot forurensning med de største partiklene, er vi med hensyn til finpartikkelforurensning mer prisgitt vindretningen og hva som skjer i andre land (5). Mengden ultrafine partikler vil derimot, på grunn av koaguleringsprosessene, variere sterkt over små avstander.
Ultrafine partikler (< 0,1 mm /100 nanometer) må betraktes som en «ny» type forurensning, som både i forekomst og virkning på vår helse skiller seg fra de større partiklene (0,1 – 2,5 mm) i resten av finfraksjonen. Når det gjelder utbredelse, viser det seg at fine partikler og ultrafine partikler ikke følger hverandre (3). Mengden fine partikler (mg/m³) kan derfor ikke brukes for å beregne mengden ultrafine partikler (som veier så lite at antallet må brukes som mål på forekomsten). I Tyskland har siden 1990 konsentrasjonen av fine partikler i luft generelt gått ned, ultrafine partikler viser liten endring, mens mengden av de minste ultrafine partiklene (nanopartikler) har økt (3). En årsak til disse forholdene kan være at små partikler i koaguleringsprosessen setter seg på de større, som da på en måte kan sies å rense luften for mindre partikler (fig 4). Fjernes de større partiklene, kan det føre til større gjenværende mengde av de minste partiklene, slik figur 4 viser. Dette er også grunnlaget for hypotesen om at fjerning av piggdekkstøvet (grovfraksjonen av svevestøvet) gjør at den gjenværende partikkelforurensningen (ultrafine og fine partikler fra dieseleksos) kan bli verre, selv om vektmengden partikler reduseres.
Normer/grenseverdier og standarder
Normer/grenseverdier og standarder
Statens institutt for folkehelse (nå Nasjonalt folkehelseinstitutt) og Statens forurensningstisyn (SFT) satte i 1992 luftkvalitetskriterier for PM10 og PM2,5 utendørs på henholdsvis 35 m
Ifølge forskrifter til forurensningsloven er det satt to typer grenseverdier for PM10 . Den ene er en såkalt kartleggingsgrense som innebærer at «undersøkelser må settes i gang dersom overskridelse», denne er satt til 150 mg/m³. Den andre er en tiltaksgrense satt til 300 m
Den anbefalte grensen fra SFT og Folkehelseinstituttet på 35 mg/m³for PM10 er blitt overskredet flere ganger de siste vintrene. Det er anslått at i 1995/96-vintersesongen var hele Oslos og Drammens befolkning utsatt for PM10 -konsentrasjoner over 35 m
Undersøkelser av svevestøvspartikleri relasjon til luftveissykdommer
Undersøkelser av svevestøvspartikleri relasjon til luftveissykdommer
Helserisiko er i all hovedsak blitt assosiert med svevestøvspartikler på 10 m 10 ), som regnes som inhalerbare (9). I mange undersøkelser de senere tiår i USA og Europa er det blitt funnet en sammenheng mellom konsentrasjonen av PM10 og økt forekomst av luftveissymptomer (9, 10). Til tross for at mange har funnet en klar samvariasjon mellom partikkelforurensning og luftveissymptomer, er årsakssammenhengen ikke godt forstått. Studier av de ulike enkeltkomponentenes effekt er derfor viktig, både når det gjelder størrelsesfraksjoner av partikler og deres kjemiske sammensetning.
Partikkelforurensning påvirker i alle fall tre ulike lungesykdommer: astma, kronisk obstruktiv lungesykdom og luftveisinfeksjoner, og de ulike epidemiologiske studiene skiller ikke alltid klart mellom disse. I tillegg kommer muligheten for kreft (11) og hjerte- og karsykdom (3). Det er dessuten meget viktig å skille mellom årsaker til at sykdommene oppstår og årsaker til akutt forverring og økte symptomer. Når det gjelder akutte luftveisinfeksjoner forutsetter sykdom at også det smittsomme agens er til stede. Forekomsten av luftveisinfeksjoner hos barn og voksne øker under forurensningsperioder, trolig som uttrykk for svekket immunforsvar (12, 13). Infeksjonene vil bidra til å utløse astmaanfall (13). Videre er det meget god dokumentasjon for at luftforurensning gir forverring og økte symptomer ved allerede eksisterende astma og kronisk obstruktiv luftveissykdom (14, 15).
Mens det fra eksperimentelle studier er gode holdepunkter for at partikkelforurensning også gir økt forekomst av astma og allergi, er det epidemiologiske grunnlaget for en sammenheng forholdsvis sparsomt (16, 17).
I økende grad er det blitt klarlagt at helseeffektene i større grad er knyttet til finfraksjonen av svevestøvet enn til grovfraksjonen (18, 19).
PM10 og PM2,5 måles på vektbasis. Det ville etter dagens kunnskap være ønskelig å måle antallet og størrelsesfordelingen av partiklene. Mye tyder på at partiklenes antall og overflateareal er viktigere enn vektmengden når det gjelder skadevirkning (18, 21, 22).
Partikler fra dieseleksos
Partikler fra dieseleksos
Dieseleksos er en kompleks blanding av flere hundre komponenter i gass- eller partikkelfase. Partiklene består av elementært karbon, adsorberte organiske forbindelser og små mengder av sulfater, nitrater, metaller og andre elementer. Om lag 50 – 90 % av antall partikler i dieseleksos forekommer i det ultrafine størrelsesområdet (partikler mindre enn 0,1 mm/100 nm), og hovedandelen av partiklene varierer i størrelse 0,005 – 0,05 mm, med et gjennomsnitt på 0,02 m
Diseleksospartiklene frigis på bakkenivå. Fine partikler spres i langt større grad enn grovere partikler som faller ned nær kilden. I tillegg til biler, busser og lastebiler, er også anleggsmaskiner bidragsytere til dieseleksos. Det er blitt anslått at opptil 30 % av inhalert mengde dieselekospartikler kan bli deponert i den alveolære regionen av lungene (26).
Dieseleksospartikler og allergiske luftveissykdommer
Dieseleksospartikler og allergiske luftveissykdommer
Det har de senere årene vært gjort mange titalls studier på helseeffekter av dieseleksospartikler, både i dyr og mennesker (25).
Undersøkelser i yrkessammenheng og kammerforsøk viser at dieseleksos har en akutt irriterende effekt hos mennesker, men det er ennå ikke publisert forsøk som er utført slik at man kan skille mellom virkningen av partiklene og av gassene (27). Det er imidlertid vist i dyreforsøk at dieseleksospartikler kan gi en lokal betennelsestilstand og økt luftveiskonstriksjon (25). I dyr er det også gjort mange studier av langtidseffekter av dieseleksospartikler på luftveiene, som har vist at langtidseksponering for dieseleksospartikler resulterer i kronisk betennelse og ødeleggelse av vevet (25). Hos mennesker tyder enkelte epidemiologiske undersøkelser på at langvarig eksponering for eksos fra veitrafikk kan gi redusert lungefunksjon og astmasymptomer (28, 29). Effekten ble knyttet til eksos fra tungtrafikk i motsetning til eksos fra lettere kjøretøyer (28), altså til dieseleksos.
Studier av korttidseffekter både i mennesker og dyr har vist at dieseleksospartikler har en forsterkende effekt på den allergiske responsen (produksjonen av IgE-antistoffer) mot allergener i allerede sensitiviserte individer (25). Dieseleksospartikler kan videre bidra til utvikling av «ny» allergi hos mennesker, noe forsøk med frivillige har vist (30). Den IgE-forsterkende effekten ser ut til å kunne skyldes både karbonkjernen (partiklene per se) og den adsorberte (ekstraherbare) organiske fraksjonen (31 ) .
Flere undersøkelser har påvist at allergener er festet til små svevestøvspartikler. Disse partiklene er mindre enn pollenkorn og dyreepitel som er kilden til disse allergenene (32, 33). Senere er det blitt vist at allergener fra bjørkepollen, katt og hund er festet til så å si utelukkende en type svevestøvspartikler i inneluft, nemlig karbonpartikler (34, 35). Det antas at en betydelig andel av sotpartiklene funnet i inneluft, som synes være viktige bærere av allergen, stammer fra dieseleksos (36). Det er beregnet at om lag 40 % av partiklene i luften over Storbritannia kommer fra dieseleksos (37).
I 1980 ble det rapportert at dieseleksosmotorer avgir i størrelsesorden 100 ganger mer karbonpartikler enn bensinmotorer (26). Tallet varierer avhengig av flere forhold, og er trolig noe lavere i nyere, mer miljøvennlige dieselbiler med filter, men disse er foreløpig lite i bruk. SFT har anslått at ca. 85 % av PM10 -utslippene fra bileksos i 1997 kom fra dieselkjøretøyer (38). I Norge øker andelen dieseldrevne kjøretøyer stadig. Blant yrkeskjøretøy, som tilbakelegger vesentlig flere kilometer på veiene og bruker mye mer drivstoff per kilometer enn det personbiler gjør, er hovedandelen (ca. 90 %) dieseldrevne (39).
Partikler fra vedfyring
Partikler fra vedfyring
Forbrenning av ved er en kilde til sotpartikler som kan være et viktig bidrag til de minste partiklene i svevestøv. I Norge i dag benyttes brenning av ved i all hovedsak som varmekilde, og utslippet vil derfor være av betydning kun i vinterhalvåret. Til gjengjeld vil dette være den tiden på året da overskridelsene av grenseverdiene for svevestøv har vist seg å være størst og hyppigst på grunn av kaldt og tørt vær. Målt per kilowattime er utslippet av luftbårne partikler oppgitt å være opptil 100 ganger høyere ved vedfyring enn ved oljefyring (8).
Human eksponering for vedfyringspartikler reduseres ved at partiklene frigis over takhøyde.
Vedfyringspartikler og allergiske luftveissykdommer
Vedfyringspartikler og allergiske luftveissykdommer
Undersøkelser fra u-land har vist en sammenheng mellom høy eksponering for røyk fra vedforbrenning og nedsatt lungefunksjon, men disse innbefatter en helt annen eksponeringsgrad og andre boforhold enn det som er aktuelt i vedfyringssammenheng i USA eller Europa (41, 42). Det er også gjort et titalls epidemiologiske undersøkelser på våre breddegrader som tar for seg eksponering for vedfyring og lungefunksjon. Disse er diskutert i en oversiktsartikkel av Larson & Koenig (43), der det kommer frem at sju av åtte studier finner at spesielt barn med astma har økte luftveissymptomer som resultat av eksponering for røyk fra vedfyring. Forfatterne mener imidlertid at styrken på sammenhengen er usikker.
Lateksallergener i svevestøv
Lateksallergener i svevestøv
Naturgummi, som brukes i produksjonen av bl.a. gummihansker, kondomer og bildekk, inneholder lateksallergener fra gummitreet Hevea brasiliensis. Symptomer på lateksallergi inkluderer elveblest, allergisk snue, astma og anafylaktisk sjokk (44 – 46). Historisk sett har lateksallergi i all hovedsak vært koblet til helsepersonell som bruker gummihansker (47) og pasienter med spina bifida og andre multiopererte pasienter (48).
Den senere tid er det blitt påvist lateksallergener i veistøv (49 – 51). Bildekk består av en blanding av naturgummi og syntetisk gummi, samt svovel, karbon black og sinkoksid. Det hevdes at det er større mengde naturgummi i piggfrie vinterdekk, men det er på grunn av produsentenes hemmelighold av sine oppskrifter vanskelig å skaffe gode data om dette.
Lateksallergener i svevestøvog allergiske luftveissykdommer
Lateksallergener i svevestøvog allergiske luftveissykdommer
Funn av lateksallergener i utendørs svevestøvspartikler betyr at partiklene har potensial til å utløse allergisymptomer. Det er imidlertid ikke oppgitt mengde lateksallergen funnet i støvet, og det er meget uvisst hvor stor andel som er biologisk aktive allergener.
En tysk gruppe fant at symptomer og tilstedeværelse av lateksspesifikt IgE var assosiert med målbare nivåer av lateksallergener i svevestøvet i sykehusmiljøet (52). En nederlandsk gruppe undersøkte 208 arbeidere i gummiindistrien og fant at ingen av disse hadde IgE-antistoffer mot lateksallergen (53). Det ble anslått at arbeiderne hadde vært utsatt for 1 – 2 m
Tyske forskere undersøkte 2 505 barn i alderen 5 – 11 år og fant at prevalensen av latekssensitivisering ikke var positivt korrelert med verken selvrapportert trafikkeksponering, benzenmålinger eller trafikktellinger i nærmiljøet (54).
Norsk institutt for luftforskning (NILU) har anslått at i en tett trafikkert gate kan det være av størrelsesorden 100 ng lateksholdige bilgummipartikler per kubikkmeter, mens det i bymiljøet generelt vil være mye lavere (55). Var alt dette allergen, ville det være svært mye. Det er per i dag ikke tilgjengelig resultater fra norske byer, verken på kvantitering av lateksallergen i svevestøv eller fra studier på en mulig sammenheng mellom eksponering for trafikk eller lateksallergen og sensitivisering for eller symptomer på lateksallergi. Selv om det forholdsvis store utslippet av lateks fra bildekkene teoretisk sett er bekymringsfullt, ser det ikke ut til at eksponeringen for lateksallergen i bioaktiv form er så stor at den forårsaker sykdom av merkbart omfang. Per i dag er det ingen undersøkelser som tyder på at luftveisplager som følge av lateks i uteluft er et reelt problem.
Partikler fra veistøv
Partikler fra veistøv
Med veistøv forstås partikler som genereres langs veier som følge av trafikkbelastning. Veistøv er en heterogen blanding av partikler både hva angår størrelse og type. Hovedkomponentene er asfaltstøv, partikler fra jordsmonn og eksospartikler. Asfalten lages med ulike typer stein av ulike typer mineraler. Enkelte kan inneholde opptil 50 % kvarts. Kvarts er en krystallinsk form av silika som består av silisium og oksygen, samt sporelementer av aluminium, jern, mangan, magnesium, kalsium og natrium. Høy eksponering for silika kan gi lungelidelsen silikose (56). Det er imidlertid usikkert om også andre mineraler kan gi helseskade, da disse ofte inneholder metaller som jern, kobber, mangan og vanadium.
Ifølge NILU sliter piggdekkene bort omtrent 250 000 tonn asfalt i året på norske veier (57). En del av de resulterende partiklene virvles opp, men hovedandelen vil være grove partikler som raskt sedimenterer nær kjørebanen. Mindre enn 10 % av disse partiklene er anslått å være mindre enn 10 m 10 -partikler (57). Nær store trafikkårer har det på tørre kalde vinterdager vært målt PM10 -konsentrasjoner som er 3 – 4 ganger høyere enn de anbefalte luftkvalitetskriteriene. NILU har anslått at om lag 80 % av støvet i disse situasjonene kommer fra oppvirvlet veistøv. På årsbasis viser beregninger av personvektet årsmiddelkonsentrasjon av PM10 utført for Oslo at bare ca. 10 – 20 % av svevestøvet stammer fra piggdekkslitasje (57). Ved våt veibane og utenfor piggdekksesongen synes bidraget fra veislitasje lite i forhold til bidraget fra eksosutslippene.
Veistøvpartikler og allergiske luftveissykdommer
Veistøvpartikler og allergiske luftveissykdommer
Dieseleksospartikler, som vil være en viktig komponent i veistøv, er omtalt for seg selv. Når det gjelder partikler generert fra selve veidekket, viser en nyere studie fra Folkehelseinstituttet at flere ulike typer mineralpartikler fra ulike steintyper brukt i asfalt har potensialet til å øke frigjøringen av proinflammatoriske cytokiner (IL-6 og IL-8) i humane lungeceller i kultur (58). To nyere studier viser imidlertid at silika ikke induserer en allergirelatert Th2-respons, men snarere en ikke-allergirelatert Th1-respons (59, 60). Partikler fra veistøvet vil antas å kunne utløse anfall hos astmatikere som følge av irritasjonseffekten.
Ett forhold som trolig gjør at partiklene fra slitasje av veibanen er mindre skadelige enn eksospartikler, er at de fleste har en størrelse som gjør at de forholdsvis raskt vil falle ned på bakken. Dertil har store partikler etter alt å dømme mindre biologisk aktivitet på vektbasis enn små partikler, og store partikler binder kanskje de små partiklene til seg og fjerner dem (fig 4). Beregninger om helseeffekter av svevestøv bygger på data om støv som nok er ganske forskjellig fra norsk piggdekkstøv (61).
Anstrengelsene for å redusere helseskadene på grunn av trafikkforurensning må ikke stoppe med vellykkede tiltak mot bruk av piggdekk. Når det sies at dieselbilene er det samme for utemiljøet som røykerne er for innemiljøet, er det iallfall en kjerne av sannhet i det. Å redusere utslippet av partikler fra dieseleksos er en stor utfordring både økonomisk og teknisk.
Synspunktene i artikkelen er forfatternes egne, og representerer ikke nødvendigvis den offisielle holdningen til Nasjonalt folkehelseinstitutt.