نمت مشكلة تلوث الهواء بشكل مطرد منذ أن بدأت الثورة الصناعية قبل 300 عام. أدت أربعة عوامل رئيسية إلى تفاقم تلوث الهواء: التصنيع المتزايد ؛ زيادة حركة المرور التنمية الاقتصادية السريعة؛ ومستويات أعلى من استهلاك الطاقة. تظهر المعلومات المتاحة أن المبادئ التوجيهية لمنظمة الصحة العالمية لملوثات الهواء الرئيسية يتم تجاوزها بانتظام في العديد من المراكز الحضرية الكبرى. على الرغم من إحراز تقدم في السيطرة على مشاكل تلوث الهواء في العديد من البلدان الصناعية على مدى العقدين الماضيين ، فإن جودة الهواء - لا سيما في المدن الكبرى في العالم النامي - تزداد سوءًا. من الشواغل الرئيسية الآثار الصحية الضارة لملوثات الهواء المحيط في العديد من المناطق الحضرية ، حيث تكون المستويات مرتفعة بما يكفي للمساهمة في زيادة الوفيات والمراضة ، والعجز في وظائف الرئة وتأثيرات القلب والأوعية الدموية والسلوك العصبي (Romieu و Weizenfeld و Finkelman 1990 ؛ منظمة الصحة العالمية / برنامج الأمم المتحدة للبيئة 1992). يعد تلوث الهواء الداخلي بسبب منتجات الاحتراق المنزلي أيضًا قضية رئيسية في البلدان النامية (منظمة الصحة العالمية 1992 ب) ، ولكنه ليس جزءًا من هذه المراجعة ، التي تأخذ في الاعتبار فقط المصادر والتشتت والتأثيرات الصحية لتلوث الهواء الخارجي ، وتتضمن دراسة حالة للوضع في المكسيك.
مصدر ملوثات الهواء
تشمل ملوثات الهواء الأكثر شيوعًا في البيئات الحضرية ثاني أكسيد الكبريت (SO2) ، الجسيمات العالقة (SPM) ، أكاسيد النيتروجين (NO و NO2، مجتمعة تسمى NOX) ، الأوزون (O3) وأول أكسيد الكربون (CO) والرصاص (Pb). يؤدي احتراق الوقود الأحفوري في مصادر ثابتة إلى إنتاج أكسيد الكبريت2، لاX والجسيمات ، بما في ذلك هباء الكبريتات والنترات المتكونة في الغلاف الجوي بعد تحويل الغاز إلى الجسيمات. السيارات التي تعمل بالبنزين هي المصادر الرئيسية لأكسيد النيتروجينXو CO و Pb ، في حين أن المحركات التي تعمل بالديزل تنبعث منها كميات كبيرة من الجسيمات ، SO2 و لاX. الأوزون ، وهو مؤكسد كيميائي ضوئي والمكون الرئيسي للضباب الكيميائي الضوئي ، لا ينبعث مباشرة من مصادر الاحتراق ولكنه يتشكل في الغلاف الجوي السفلي من NOX والمركبات العضوية المتطايرة (VOCs) في وجود ضوء الشمس (UNEP 1991b). يعرض الجدول 1 المصادر الرئيسية لملوثات الهواء الخارجية.
الجدول 1. المصادر الرئيسية لملوثات الهواء في الهواء الطلق
مصادر الملوثات
أكاسيد الكبريت ، احتراق الفحم والنفط ، المصاهر
الجسيمات العالقة منتجات الاحتراق (الوقود ، الكتلة الحيوية) ، دخان التبغ
أكاسيد النيتروجين الوقود واحتراق الغاز
أول أكسيد الكربون احتراق غير كامل للبنزين والغاز
تفاعل كيميائي ضوئي للأوزون
احتراق بنزين الرصاص ، احتراق الفحم ، إنتاج البطاريات ، الكابلات ، اللحام ، الطلاء
المواد العضوية المذيبات البتروكيماوية ، تبخير الوقود غير المحترق
المصدر: مقتبس من برنامج الأمم المتحدة للبيئة 1991 ب.
تشتت ونقل ملوثات الهواء
التأثيران الرئيسيان على تشتت وانتقال انبعاثات ملوثات الهواء هما الأرصاد الجوية (بما في ذلك تأثيرات المناخ المحلي مثل "جزر الحرارة") والتضاريس فيما يتعلق بتوزيع السكان. العديد من المدن محاطة بالتلال التي قد تكون بمثابة حاجز في اتجاه الريح ، مما يحصر التلوث. تساهم الانقلابات الحرارية في حدوث مشكلة جسيمية في المناخات المعتدلة والباردة. في ظل ظروف التشتت العادية ، ترتفع غازات الملوثات الساخنة عندما تتلامس مع كتل الهواء الباردة مع زيادة الارتفاع. ومع ذلك ، في ظل ظروف معينة ، قد تزداد درجة الحرارة مع الارتفاع ، وتتشكل طبقة عكسية ، مما يؤدي إلى احتجاز الملوثات بالقرب من مصدر الانبعاث وتأخير انتشارها. قد يكون للانتقال بعيد المدى لتلوث الهواء من مناطق حضرية كبيرة تأثيرات وطنية وإقليمية. قد تساهم أكاسيد النيتروجين والكبريت في ترسب الحمض على مسافات بعيدة من مصدر الانبعاث. غالبًا ما تكون تركيزات الأوزون مرتفعة في اتجاه الريح في المناطق الحضرية بسبب التأخر الزمني الذي تنطوي عليه العمليات الكيميائية الضوئية (برنامج الأمم المتحدة للبيئة 1991 ب).
الآثار الصحية لملوثات الهواء
يمكن أن تسبب الملوثات ومشتقاتها آثارًا ضائرة من خلال التفاعل مع الجزيئات المهمة للعمليات الكيميائية الحيوية أو الفسيولوجية للجسم البشري وإضعافها. هناك ثلاثة عوامل تؤثر على خطر الإصابة السامة المرتبطة بهذه المواد: خواصها الكيميائية والفيزيائية ، وجرعة المادة التي تصل إلى مواقع الأنسجة الحرجة ، واستجابة هذه المواقع للمادة. قد تختلف الآثار الصحية الضارة لملوثات الهواء باختلاف المجموعات السكانية ؛ على وجه الخصوص ، قد يكون الشباب وكبار السن عرضة بشكل خاص للتأثيرات الضارة. قد يعاني الأشخاص المصابون بالربو أو غيره من أمراض الجهاز التنفسي أو القلب الموجودة مسبقًا من أعراض متفاقمة عند التعرض (منظمة الصحة العالمية 1987).
ثاني أكسيد الكبريت والجسيمات
خلال النصف الأول من القرن العشرين ، أدت حلقات الركود الملحوظ في الهواء إلى زيادة الوفيات في المناطق التي أدى فيها احتراق الوقود الأحفوري إلى إنتاج مستويات عالية جدًا من ثاني أكسيد الكبريت.2 و SMP. كما ارتبطت دراسات الآثار الصحية طويلة المدى بمتوسط التركيزات السنوية لثاني أكسيد الكبريت2 و SMP للوفيات والمراضة. أشارت الدراسات الوبائية الحديثة إلى وجود تأثير ضار لمستويات الجسيمات المستنشقة (PM10) بتركيزات منخفضة نسبيًا (لا تتجاوز الإرشادات القياسية) وأظهرت علاقة استجابة للجرعة بين التعرض للجسيمات10 والوفيات والمراضة التنفسية (Dockery and Pope 1994؛ Pope، Bates and Razienne 1995؛ Bascom et al. 1996) كما هو مبين في الجدول 2.
الجدول 2. ملخص لعلاقة التعرض للاستجابة على المدى القصير للجسيمات الدقيقة10 بمؤشرات مختلفة للتأثيرات الصحية
التأثير الصحي |
التغييرات٪ لكل 10 ميكروغرام / م3 |
|
تعني |
الفترة (من ... إلى) |
|
معدل الوفيات |
||
الإجمالي |
1.0 |
0.5-1.5 |
القلب والأوعية الدموية |
1.4 |
0.8-1.8 |
تنفسي |
3.4 |
1.5-3.7 |
مرضية |
||
دخول المستشفى بسبب أمراض الجهاز التنفسي |
1.1 |
0.8-3.4 |
زيارات طارئة لأمراض الجهاز التنفسي |
1.0 |
0.5-4 |
تفاقم الأعراض بين مرضى الربو |
3.0 |
1.1-11.5 |
التغييرات في ذروة تدفق الزفير |
0.08 |
0.04-0.25 |
أكاسيد النيتروجين
أبلغت بعض الدراسات الوبائية عن آثار صحية ضارة لأكسيد النيتروجين2 بما في ذلك زيادة حدوث وشدة التهابات الجهاز التنفسي وزيادة أعراض الجهاز التنفسي ، خاصة مع التعرض طويل الأمد. كما تم وصف تدهور الحالة السريرية للأشخاص المصابين بالربو ومرض الانسداد الرئوي المزمن وحالات الجهاز التنفسي المزمنة الأخرى. ومع ذلك ، في دراسات أخرى ، لم يلاحظ الباحثون الآثار الضارة لأكسيد النيتروجين2 على وظائف الجهاز التنفسي (WHO / ECOTOX 1992 ؛ Bascom et al. 1996).
المؤكسدات الكيميائية الضوئية والأوزون
لا يمكن أن تُعزى التأثيرات الصحية للتعرض للمؤكسدات الكيميائية الضوئية إلى المؤكسدات فقط ، لأن الضباب الدخاني الكيميائي الضوئي يتكون عادةً من O3، لا2والحمض والكبريتات والعوامل التفاعلية الأخرى. قد يكون لهذه الملوثات تأثيرات مضافة أو تآزرية على صحة الإنسان ، ولكن O3 يبدو أنه الأكثر نشاطًا من الناحية البيولوجية. تشمل الآثار الصحية للتعرض للأوزون انخفاض وظائف الرئة (بما في ذلك زيادة مقاومة مجرى الهواء ، وانخفاض تدفق الهواء ، وانخفاض حجم الرئة) بسبب انقباض مجرى الهواء ، وأعراض الجهاز التنفسي (السعال ، والصفير عند التنفس ، وضيق التنفس ، وآلام الصدر) ، وتهيج العين والأنف والحنجرة ، وتعطيل الأنشطة (مثل الأداء الرياضي) بسبب قلة توافر الأكسجين (WHO / ECOTOX 1992). يلخص الجدول 3 الآثار الصحية الحادة الرئيسية للأوزون (منظمة الصحة العالمية 1990 أ ، 1995). اقترحت الدراسات الوبائية وجود علاقة بين الجرعة والاستجابة بين التعرض لمستويات الأوزون المتزايدة وشدة أعراض الجهاز التنفسي وانخفاض وظائف الجهاز التنفسي (باسكوم وآخرون 1996).
الجدول 3. النتائج الصحية المرتبطة بالتغيرات في ذروة تركيز الأوزون المحيط اليومي في الدراسات الوبائية
نتائج صحية |
تغييرات في |
تغييرات في |
تفاقم الأعراض بين الأطفال الأصحاء |
||
25٪ زيادة |
200 |
100 |
50٪ زيادة |
400 |
200 |
100٪ زيادة |
800 |
300 |
دخول المستشفى للجهاز التنفسي |
||
5% |
30 |
25 |
10% |
60 |
50 |
20% |
120 |
100 |
a بالنظر إلى درجة الارتباط العالية بين 1-h و 8-h O3 تركيزات في الدراسات الميدانية ، تحسن في المخاطر الصحية المرتبطة بتناقص 1 أو 8 ساعات O3 يجب أن تكون المستويات متطابقة تقريبًا.
المصدر: منظمة الصحة العالمية 1995.
أول أكسيد الكربون
يتمثل التأثير الرئيسي لثاني أكسيد الكربون في تقليل انتقال الأكسجين إلى الأنسجة من خلال تكوين الكربوكسي هيموغلوبين (COHb). مع زيادة مستويات COHb في الدم ، يمكن ملاحظة الآثار الصحية التالية: تأثيرات القلب والأوعية الدموية في الأشخاص الذين يعانون من الذبحة الصدرية السابقة (3 إلى 5٪) ؛ ضعف مهام اليقظة (> 5٪) ؛ صداع ودوخة (10٪) ؛ انحلال الفبرين والموت (منظمة الصحة العالمية 1987).
قيادة
يؤثر التعرض للرصاص بشكل أساسي على تخليق الدم ، ولكنه قد يؤثر أيضًا على الجهاز العصبي والأنظمة الأخرى مثل نظام القلب والأوعية الدموية (ضغط الدم). الرضع والأطفال الصغار الذين تقل أعمارهم عن خمس سنوات حساسون بشكل خاص للتعرض للرصاص بسبب تأثيره على التطور العصبي عند مستويات الرصاص في الدم القريبة من 10 ميكروغرام / ديسيلتر (CDC 1991).
حققت العديد من الدراسات الوبائية في تأثير تلوث الهواء ، وخاصة التعرض للأوزون ، على صحة سكان مكسيكو سيتي. أظهرت الدراسات البيئية زيادة في معدل الوفيات فيما يتعلق بالتعرض للجسيمات الدقيقة (Borja-Arburto et al. 1995) وزيادة في زيارات الطوارئ للربو بين الأطفال (Romieu وآخرون 1994). أظهرت دراسات التأثير الضار للتعرض للأوزون التي أجريت بين الأطفال الأصحاء زيادة في التغيب عن المدرسة بسبب أمراض الجهاز التنفسي (Romieu et al. 1992) ، وانخفاض في وظائف الرئة بعد التعرض الحاد وتحت الحاد (Castillejos et al.1992، 1995). أظهرت الدراسات التي أجريت بين الأطفال المصابين بالربو زيادة في أعراض الجهاز التنفسي وانخفاض في ذروة معدل تدفق الزفير بعد التعرض للأوزون (Romieu وآخرون 1994) ومستويات الجسيمات الدقيقة (Romieu et al. in press). على الرغم من أنه يبدو واضحًا أن التعرض الحاد للأوزون والجسيمات يرتبط بآثار صحية ضارة على سكان مكسيكو سيتي ، إلا أن هناك حاجة لتقييم التأثير المزمن لمثل هذا التعرض ، لا سيما بالنظر إلى المستويات العالية من المؤكسدات الضوئية التي لوحظت في مكسيكو سيتي وعدم فعالية تدابير المكافحة.
دراسة حالة: تلوث الهواء في مكسيكو سيتي
تقع منطقة العاصمة مكسيكو سيتي (MAMC) في الحوض المكسيكي على ارتفاع متوسط يبلغ 2,240 مترًا. يغطي الحوض 2,500 كيلومتر مربع وتحيط به الجبال ، اثنان منها يزيد ارتفاعهما عن 5,000 متر. قُدر إجمالي عدد السكان بنحو 17 مليون نسمة في عام 1990. وبسبب الخصائص الجغرافية الخاصة والرياح الخفيفة ، فإن التهوية ضعيفة مع ارتفاع وتيرة الانقلابات الحرارية ، خاصة خلال فصل الشتاء. أكثر من 30,000 صناعة في MAMC وثلاثة ملايين سيارة متداولة يوميًا مسؤولة عن 44٪ من إجمالي استهلاك الطاقة. منذ عام 1986 ، تم رصد تلوث الهواء ، بما في ذلك أكسيد الكبريت2، لاx، CO، O3والجسيمات والمواد الهيدروكربونية غير الميثانية (HCNM). ترتبط مشاكل ملوثات الهواء الرئيسية بالأوزون ، خاصة في الجزء الجنوبي الغربي من المدينة (Romieu et al.1991). في عام 1992 ، تم تجاوز المعيار المكسيكي للأوزون (110 جزء في البليون لمدة ساعة واحدة كحد أقصى) في الجزء الجنوبي الغربي لأكثر من 1,000 ساعة ووصل إلى 400 جزء في البليون كحد أقصى. مستويات الجسيمات عالية في الجزء الشمالي الشرقي من المدينة ، بالقرب من المنطقة الصناعية. في عام 1992 ، كان المتوسط السنوي للجسيمات المستنشقة (PM10) كان 140 ميكروغرام / م3. منذ عام 1990 ، اتخذت الحكومة تدابير تحكم مهمة لتقليل تلوث الهواء ، بما في ذلك برنامج يحظر استخدام السيارات يومًا واحدًا في الأسبوع اعتمادًا على رقم لوحة ترخيصها ، وإغلاق واحدة من أكثر المصافي تلويثًا الموجودة في مكسيكو سيتي وإدخال الوقود الخالي من الرصاص. وقد أدت هذه الإجراءات إلى انخفاض في ملوثات الهواء المختلفة ، ولا سيما ثاني أكسيد الكبريت2الجسيمات ، لا2، أول أكسيد الكربون والرصاص. ومع ذلك ، لا يزال مستوى الأوزون يمثل مشكلة رئيسية (انظر الشكل 1 ، الشكل 2 والشكل 3).
الشكل 1. مستويات الأوزون في منطقتين من مكسيكو سيتي. ساعة واحدة يومياً كحد أقصى شهرياً ، 1994
الشكل 2. الجسيمات (PM10) في منطقتين في مكسيكو سيتي ، 1988-1993
الشكل 3. مستويات الرصاص الجوي في منطقتين في مكسيكو سيتي ، 1988-1994