Kartläggning av luftburna förbrännings- och vägpartiklars förmåga att generera reaktiva syreföreningar (ROS)

Luftföroreningar och partiklar (PM) är ett globalt hälsoproblem. Det finns dock ofullständig kunskap om relationer mellan källor, partikelegenskaper och hälsoeffekter. Bildning av reaktiva syreföreningar (ROS) inducerar oxidativ stress och har förts fram som en huvudmekanism för hälsoeffekter från exponering för PM. Relationer mellan ROS-bildning och partikel-egenskaper, -komponenter och -bildning är dock mycket osäkra. Detta projekt syftar till att överbrygga denna kunskapsklyfta genom ett tvärvetenskapligt samarbete med Det Nationale Forskningscenter for Arbejdsmiljø (NFA) i Danmark.
Projektet är inriktat på PM från förbränning och vägtrafik. Olika modellpartiklar och partiklar från dieselavgaser, vedeldning och vägslitage kommer systematiskt att genereras under väldefinierade förhållanden i olika experiment. Experimenten genomförs i syfte att utveckla ett nytt ramverk som länkar partikelegenskaper och olika källor med ROS-bildning. Ramverket kommer att utvärderas mot partiklarnas genotoxicitet och användas för att bedöma toxiciteten hos olika omgivande partiklar.En referensgrupp har bildats av epidemiologer och miljöexperter inom transport-, lokala och nationella myndigheter. Resultaten från projektet kommer kommuniceras i vetenskapliga tidsskrifter och direkt med denna grupp, och förväntas bidra till mer effektiva åtgärder för att förbättra vår luftkvalité och för vägval för en hållbar utveckling av städer, transportsektorn och emissioner från vedeldning.

Epidemiologiska studier har under de tre senaste decennierna funnit att redan låga koncentrationer av små partiklar i luften, så kallade aerosolpartiklar, är förknippade med en rad av olika hälsorisker och cancer. Riskerna ökar stadigt för varje extra miljondels gram partiklar i luften som vi exponeras för. Som mått på risken att dö i förtid eller bli allvarligt sjuk används i princip uteslutande mätningar av den totala massan partiklar mindre än 2.5 eller 10 mikrometer (10 m) som finns i luften.
Det finns en mängd olika primära och sekundära källor till partiklar. Det gör att partiklarnas storlekar
varierar från någon enstaka nanometer (10 m) till tiotals mikrometer beroende på hur och var dom bildas. Det är ungefär som att jämföra storleken av ett par längdskidor med Mount Everest. Även partiklarnas kemiska sammansättning varierar och därför är det mycket sannolikt att även hälsoriskerna skiljer sig åt mellan olika typer och källor av partiklar. Det här projekt fokuserar på för policy mycket viktiga källor till partiklar, de som bildas vid förbränning och från vägtrafiken.
Just nu pågår en global omställning till förnybara drivmedel och mer hållbara transporter. Men i de flesta förbränningsprocesser bildas sotpartiklar. Sot är en vanlig och viktig komponent i luftföroreningar eftersom det är skadligt både för hälsan och för klimatet. När sotpartiklar bildas bygger gasmolekyler först upp små nästan sfäriska partiklar som till stor del består av nästan rent kol. I den varma gasen kolliderar de små partiklarna och slås snabbt ihop till större sammanlänkade partiklar. Sotpartiklar har på grund av sitt lite spretiga utseende en mycket stor yta i förhållande till sin volym. Olika bränslen, temperaturer och förhållanden under förbränningen påverkar sotets egenskaper och vilka andra ämnen som bildas. Olika bildningsprocesser, nya bränslen, och sotets egenskaper påverkar sannolikt också förbränningspartiklarnas toxicitet, ett samband som tidigare visats för närbesläktade men kommersiellt tillverkade carbon black nanopartiklar.
Partiklars inflammatoriska egenskaper och förmåga att generera reaktiva syreföreningar (ROS), bland annat så kallade fria radikaler, är två av dom viktigaste mekanismerna som förklarar varför partiklar överhuvudtaget är toxiska. Antioxidanter är kroppens naturliga försvar mot ROS. Men om tillräckligt stora mängder ROS bildas räcker inte dessa till för att neutralisera dem. När det sker utsätts cellerna för en oxidativ stress som kan resultera i att vårt DNA bryts ner och då ökar risken för bland annat cancer.
En huvudfråga som den här studien har som syfte att svara på är om partiklar som bildas i motorn på ett fordon och partiklar som bildas av friktionen mellan däck och väg är lika viktiga för hur mycket ROS som bildas. Andra viktiga frågor som projektet syftar att svara på rör skillnader i hur partiklars sammansättning påverkar bildandet av ROS. Vilken roll spelar det svarta sotet och de aromatiska kolvätena för risken för cancer, och hur viktiga är egentligen metallpartiklar från smöroljan?
Olika partiklars förmåga att bilda ROS kommer i projektet att studeras ingående vid Danmarks Nationella Forskningscenter för Arbetsmiljö (NFA). Samtidigt kommer deras sammansättning studeras i detalj vid vid både Lunds Universitet och vid NFA. Genom att i labbmiljö kontrollerat generera partiklar som bildar olika mycket ROS syftar projektet till att först skapa en modell för hur olika partiklar och egenskaper bidrar till bildandet av ROS. Genom att samla in och analysera partiklar i utomhusluften för att sedan validera modellen är målet att projektet skall bidra till en mer generell förståelse för vilka partikelkällor från vägtrafik och förbränning som har störst negativ påverkan för vår hälsa. Det skulle ge oss möjligheten att bättre bedöma framtida vägval för en mer hållbar utveckling av stadsmiljöer, transportsektorn, och för småskalig vedeldning.