ما هي المادة الجسيمية؟
الجسيمات المحمولة جواً (PM) ليست ملوثًا واحدًا ، بل هي خليط من العديد من الأنواع الكيميائية. إنه مزيج معقد من المواد الصلبة والهباء الجوي يتكون من قطرات صغيرة من السائل ، وشظايا صلبة جافة ، ولباب صلبة مع طلاءات سائلة. تختلف الجزيئات بشكل كبير في الحجم والشكل والتركيب الكيميائي ، وقد تحتوي على أيونات غير عضوية ومركبات معدنية وكربون أولي ومركبات عضوية ومركبات من قشرة الأرض. يتم تحديد الجسيمات حسب قطرها لأغراض تنظيم جودة الهواء. أولئك الذين يبلغ قطرهم 10 ميكرون أو أقل (PM10) يمكن استنشاقهم في الرئتين ويمكن أن يتسببوا في آثار صحية ضارة. تعرف الجسيمات الدقيقة بأنها جسيمات يبلغ قطرها 2.5 ميكرون أو أقل (PM2.5). لذلك ، تشتمل PM2.5 على جزء من PM10.
ما هو الفرق بين PM10 و PM2.5؟
غالبًا ما تنشأ الجسيمات الدقيقة PM10 وPM2.5 من مصادر انبعاثات مختلفة، كما أنها تختلف في تركيبها الكيميائي. تُنتج الانبعاثات الناتجة عن احتراق البنزين أو النفط أو وقود الديزل أو الخشب جزءًا كبيرًا من تلوث PM2.5 الموجود في الهواء الطلق، بالإضافة إلى نسبة كبيرة من PM10. تشمل PM10 أيضًا الغبار الناتج عن مواقع البناء ومكبات النفايات والزراعة، وحرائق الغابات وحرق الأحراش/النفايات، والمصادر الصناعية، والغبار الذي تحمله الرياح من الأراضي المفتوحة، وحبوب اللقاح، وشظايا البكتيريا.
قد ينبعث الجسيمات مباشرة من المصادر (الجسيمات الأولية) أو يتشكل في الغلاف الجوي من خلال التفاعلات الكيميائية للغازات (الجسيمات الثانوية) مثل ثاني أكسيد الكبريت (SO2) ، أكاسيد النيتروجين (NOX) وبعض المركبات العضوية. يمكن أن تنبعث هذه المركبات العضوية من كل من المصادر الطبيعية ، مثل الأشجار والنباتات ، وكذلك من مصادر من صنع الإنسان (بشرية المنشأ) ، مثل العمليات الصناعية وعوادم السيارات. تتم مقارنة الأحجام النسبية لجزيئات PM10 و PM2.5 في الشكل أدناه.
ما سبب قلق CARB بشأن PM10 و PM2.5؟
يشعر مجلس موارد الهواء في كاليفورنيا (CARB) بالقلق إزاء الجسيمات المحمولة جوًا نظرًا لتأثيراتها على صحة سكان كاليفورنيا والبيئة. يمكن استنشاق كل من الجسيمات الدقيقة PM2.5 والجسيمات الخشنة PM10، حيث يترسب بعضها في جميع أنحاء المسالك الهوائية، مع العلم أن مواقع ترسب الجسيمات في الرئتين تعتمد على حجمها. من المرجح أن تنتقل الجسيمات PM2.5 إلى الأجزاء العميقة من الرئة وتترسب على سطحها، بينما من المرجح أن تترسب الجسيمات الخشنة PM10 على أسطح المسالك الهوائية الأكبر في الجزء العلوي من الرئة. يمكن أن تُسبب الجسيمات المترسبة على سطح الرئة تلفًا في الأنسجة والتهابًا رئويًا.
ما هي أنواع الآثار الضارة التي يمكن أن تسبب الجسيمات؟
ارتبط التعرض لجسيمات PM2.5 وPM10 بالعديد من الآثار الصحية السلبية. فبالنسبة لجسيمات PM2.5، ارتبط التعرض قصير الأمد (لمدة تصل إلى 24 ساعة) بالوفاة المبكرة، وزيادة حالات دخول المستشفيات لأسباب قلبية أو رئوية، والتهاب الشعب الهوائية الحاد والمزمن، ونوبات الربو، وزيارات أقسام الطوارئ، وأعراض الجهاز التنفسي، وأيام من تقييد النشاط. وقد سُجلت هذه الآثار الصحية السلبية بشكل رئيسي لدى الرضع والأطفال وكبار السن الذين يعانون من أمراض قلبية أو رئوية سابقة. إضافةً إلى ذلك، ومن بين جميع ملوثات الهواء الشائعة، ترتبط جسيمات PM2.5 بأكبر نسبة من الآثار الصحية السلبية المتعلقة بتلوث الهواء، سواء في الولايات المتحدة أو على مستوى العالم، وذلك وفقًا لمشروع العبء العالمي للأمراض التابع لمنظمة الصحة العالمية.
ارتبط التعرض قصير المدى لـ PM10 بشكل أساسي بتفاقم أمراض الجهاز التنفسي ، بما في ذلك الربو ومرض الانسداد الرئوي المزمن (COPD) ، مما أدى إلى دخول المستشفى وزيارات قسم الطوارئ.
يرتبط التعرض طويل الأمد (من أشهر إلى سنوات) للجسيمات الدقيقة PM2.5 بالوفاة المبكرة، لا سيما لدى الأشخاص المصابين بأمراض القلب أو الرئة المزمنة، وبانخفاض نمو وظائف الرئة لدى الأطفال. أما آثار التعرض طويل الأمد للجسيمات الدقيقة PM10 فهي أقل وضوحًا، على الرغم من أن العديد من الدراسات تشير إلى وجود صلة بين التعرض طويل الأمد لهذه الجسيمات والوفيات الناجمة عن أمراض الجهاز التنفسي. وقد نشرت الوكالة الدولية لأبحاث السرطان (IARC) مراجعة في عام 2015 خلصت إلى أن الجسيمات العالقة في تلوث الهواء الخارجي تسبب سرطان الرئة.
من هو الأكثر عرضة لخطر التعرض للمادة الجسيمية؟
تشير الأبحاث إلى أن كبار السن المصابين بأمراض القلب أو الرئة المزمنة، والأطفال، ومرضى الربو، هم الفئات الأكثر عرضة للتأثر سلبًا بالتعرض للجسيمات الدقيقة PM10 وPM2.5. كما أن الأطفال والرضع أكثر عرضة للضرر الناتج عن استنشاق الملوثات، مثل الجسيمات الدقيقة، لأنهم يستنشقون كمية أكبر من الهواء لكل رطل من وزن الجسم مقارنةً بالبالغين - فهم يتنفسون بشكل أسرع، ويقضون وقتًا أطول في الهواء الطلق، وأحجام أجسامهم أصغر. إضافةً إلى ذلك، قد يجعلهم ضعف جهاز المناعة لديهم أكثر عرضة لتأثيرات الجسيمات الدقيقة من البالغين الأصحاء.
بدأ البحث من CARB دراسة صحة الأطفال ووجد أن الأطفال الذين يعيشون في مجتمعات ذات مستويات عالية من الجسيمات الدقيقة PM2.5 لديهم نمو رئوي أبطأ، ورئتين أصغر حجماً في سن 18 مقارنة بالأطفال الذين يعيشون في مجتمعات ذات مستويات منخفضة من الجسيمات الدقيقة PM2.5.
استخدم CARB منهجية تقييم المخاطر الخاصة بوكالة حماية البيئة الأمريكية لإجراء تقييم للوفيات المبكرة المرتبطة بالتعرض لـ PM2.5 (California Air Resources Board 2010). أشار تحديث لهذا التحليل باستخدام بيانات جودة الهواء المحيط من 2014-2016 إلى أن التعرض PM2.5 يساهم في 5,400 (نطاق عدم اليقين من 4,200 - 6,700) حالة وفاة مبكرة بسبب أمراض القلب والرئة كل عام في كاليفورنيا. بالإضافة إلى ذلك ، يساهم PM2.5 في حوالي 2,800 حالة دخول في المستشفى لأمراض القلب والأوعية الدموية والجهاز التنفسي (نطاق عدم اليقين 350 - 5,100) ، وحوالي 6,700 زيارة لغرفة الطوارئ للربو (نطاق عدم اليقين 4,200 - 9,300) كل عام في كاليفورنيا.
كيف تؤثر الجسيمات على البيئة؟
أظهرت العديد من الدراسات العلمية أن الجسيمات الدقيقة تقلل من مستوى الرؤية ، وتؤثر سلبًا على المناخ والنظم البيئية والمواد. وتؤثر هذه الجسيمات، وخاصةً PM2.5، على مستوى الرؤية من خلال تغيير طريقة امتصاص الضوء وتشتته في الغلاف الجوي. وفيما يتعلق بتغير المناخ، فإن بعض مكونات خليط الجسيمات الدقيقة في الهواء المحيط تساهم في ارتفاع درجة حرارة المناخ (مثل الكربون الأسود)، بينما يساهم البعض الآخر في تبريده (مثل النترات والكبريتات)، ولذلك فإن للجسيمات الدقيقة في الهواء المحيط خصائص مزدوجة، فهي تُسهم في ارتفاع درجة حرارة المناخ وتبريده. ويمكن أن تؤثر الجسيمات الدقيقة سلبًا على النظم البيئية، بما في ذلك النباتات والتربة والمياه، من خلال ترسبها وامتصاصها لاحقًا من قِبل النباتات، أو ترسبها في المياه حيث تؤثر على جودتها ونقائها. وتُعد المركبات المعدنية والعضوية الموجودة في الجسيمات الدقيقة هي الأكثر قدرة على التأثير على نمو النباتات وإنتاجيتها. كما يؤدي ترسب الجسيمات الدقيقة على الأسطح إلى تلوث المواد.
هل الجسيمات مشكلة في الداخل؟
بعض الجسيمات العالقة في الأماكن المغلقة مصدرها الهواء الخارجي، وخاصةً الجسيمات الدقيقة PM2.5. تدخل هذه الجسيمات إلى الأماكن المغلقة عبر الأبواب والنوافذ، ومن خلال التسربات في هياكل المباني. كما يمكن أن تنشأ الجسيمات من مصادر داخلية. تشمل الجسيمات الداخلية مكونات مشتقة من مصادر بيولوجية، وكثير منها من مسببات الحساسية المعروفة، مثل حبوب اللقاح، وجراثيم العفن، وعث الغبار، والصراصير. وتُنتج الأنشطة الداخلية أيضًا جسيمات، بما في ذلك تدخين التبغ، والطهي، وحرق الأخشاب، والشموع، والبخور. كما يمكن أن تتشكل الجسيمات داخل المباني نتيجة تفاعلات معقدة للملوثات الغازية المنبعثة من مصادر مثل منتجات التنظيف المنزلية ومعطرات الجو.
ما هي معايير جودة الهواء المحيط للمواد الجسيمية؟
تحدد معايير جودة الهواء المحيط الحد الأقصى لكمية الملوثات المسموح بها في الهواء الخارجي دون الإضرار بصحة الإنسان. في عام ٢٠٠٢، وبعد مراجعة شاملة للأبحاث العلمية، اعتمد المجلس معيارًا سنويًا جديدًا لمتوسط تركيز الجسيمات الدقيقة PM2.5 (جزء في المليون)، مع الإبقاء على المعايير السنوية ومعايير المتوسطات اليومية الحالية لتركيز الجسيمات الدقيقة PM10. وتم تعديل المعيار الوطني السنوي لمتوسط تركيز PM2.5 آخر مرة في عام ٢٠١٢، بعد مراجعة شاملة للأبحاث الجديدة التي أشارت إلى أدلة على زيادة خطر الوفاة المبكرة عند تركيزات أقل من PM2.5 مقارنةً بالمعيار الحالي. وأسفرت مراجعة عام ٢٠١٢ عن الإبقاء على معايير المتوسطات اليومية الحالية لتركيزي PM2.5 وPM10.
***
نُشرت هذه المقالة في الأصل على موقع مجلس موارد الهواء في كاليفورنيا: https://ww2.arb.ca.gov/resources/inhalable-particulate-matter-and-health
