Ogni volta che la materia organica viene bruciata, come in un incendio boschivo, una centrale elettrica, lo scarico di un'auto, o nella cucina quotidiana, la combustione rilascia idrocarburi policiclici aromatici (IPA), una classe di inquinanti nota per causare il cancro ai polmoni.

Ci sono più di 100 tipi noti di composti PAH emessi giornalmente nell'atmosfera. Regolatori, però, si sono storicamente basati su misurazioni di un singolo composto, benzo(a)pirene, per misurare il rischio di una comunità di sviluppare il cancro a causa dell'esposizione alla PAH. Ora gli scienziati del MIT hanno scoperto che il benzo(a)pirene può essere un cattivo indicatore di questo tipo di rischio di cancro.

In uno studio di modellazione apparso oggi sulla rivista GeoHealth, il team riferisce che il benzo(a)pirene gioca una piccola parte, circa l'11%, nel rischio globale di sviluppare il cancro associato alla PAH. Anziché, L'89 percento di quel rischio di cancro deriva da altri composti PAH, molti dei quali non sono direttamente regolamentati.

interessante, circa il 17% del rischio di cancro associato agli IPA deriva da "prodotti di degradazione", sostanze chimiche che si formano quando gli IPA emessi reagiscono nell'atmosfera. Molti di questi prodotti di degradazione possono infatti essere più tossici degli IPA emessi da cui si sono formati.

Il team spera che i risultati incoraggino scienziati e regolatori a guardare oltre il benzo(a)pirene, considerare una classe più ampia di PAH quando si valuta il rischio di cancro di una comunità.

"La maggior parte della scienza normativa e degli standard per gli IPA si basa sui livelli di benzo(a)pirene. Ma questo è un grande punto cieco che potrebbe portarti su una strada molto sbagliata in termini di valutazione se il rischio di cancro sta migliorando o meno, e se è relativamente peggio in un posto che in un altro, ", afferma l'autrice dello studio Noelle Selin, un professore dell'Institute for Data del MIT, Sistemi e società, e il Dipartimento della Terra, Scienze dell'atmosfera e planetarie.

I coautori del MIT di Selin includono Jesse Kroll, Amy Hrdina, Ishwar Kohale, Bianco della foresta, e Bevin Engelward, e Jamie Kelly (che ora è all'University College di Londra). Peter Ivatt e Mathew Evans dell'Università di York sono anche coautori.

Pixel chimici

Il benzo(a)pirene è stato storicamente la sostanza chimica manifesto per l'esposizione alla PAH. Lo stato dell'indicatore del composto si basa in gran parte sui primi studi tossicologici. Ma ricerche recenti suggeriscono che la sostanza chimica potrebbe non essere il rappresentante PAH su cui i regolatori hanno fatto affidamento a lungo.

"Ci sono state alcune prove che suggeriscono che il benzo(a)pirene potrebbe non essere molto importante, ma questo proveniva solo da alcuni studi sul campo, "dice Kelly, un ex postdoc nel gruppo di Selin e l'autore principale dello studio.

Kelly ei suoi colleghi hanno invece adottato un approccio sistematico per valutare l'idoneità del benzo(a)pirene come indicatore PAH. Il team ha iniziato utilizzando GEOS-Chem, un globale, modello tridimensionale di trasporto chimico che scompone il mondo in singole scatole della griglia e simula all'interno di ciascuna scatola le reazioni e le concentrazioni di sostanze chimiche nell'atmosfera.

Hanno esteso questo modello per includere descrizioni chimiche di come i vari composti PAH, compreso il benzo(a)pirene, reagirebbe nell'atmosfera. Il team ha quindi inserito i dati recenti degli inventari delle emissioni e delle osservazioni meteorologiche, e ha eseguito il modello in avanti per simulare le concentrazioni di varie sostanze chimiche PAH in tutto il mondo nel tempo.

Reazioni rischiose

Nelle loro simulazioni, i ricercatori hanno iniziato con 16 sostanze chimiche PAH relativamente ben studiate, compreso il benzo(a)pirene, e tracciato le concentrazioni di queste sostanze chimiche, più la concentrazione dei loro prodotti di degradazione su due generazioni, o trasformazioni chimiche. In totale, il team ha valutato 48 specie di PAH.

Hanno quindi confrontato queste concentrazioni con le concentrazioni effettive delle stesse sostanze chimiche, registrati dalle stazioni di monitoraggio di tutto il mondo. Questo confronto era abbastanza vicino da mostrare che le previsioni di concentrazione del modello erano realistiche.

Quindi all'interno della casella della griglia di ciascun modello, i ricercatori hanno collegato la concentrazione di ciascuna sostanza chimica PAH al rischio di cancro associato; per fare questo, hanno dovuto sviluppare un nuovo metodo basato su studi precedenti in letteratura per evitare il rischio di doppio conteggio delle diverse sostanze chimiche. Finalmente, hanno sovrapposto mappe di densità di popolazione per prevedere il numero di casi di cancro a livello globale, in base alla concentrazione e alla tossicità di una specifica sostanza chimica PAH in ogni luogo.

Dividere i casi di cancro per popolazione ha prodotto il rischio di cancro associato a quella sostanza chimica. In questo modo, il team ha calcolato il rischio di cancro per ciascuno dei 48 composti, quindi determinato il contributo individuale di ciascuna sostanza chimica al rischio totale.

Questa analisi ha rivelato che il benzo(a)pirene ha avuto un contributo sorprendentemente piccolo, di circa l'11%, al rischio complessivo di sviluppare il cancro dall'esposizione a PAH a livello globale. L'ottantanove percento del rischio di cancro proveniva da altre sostanze chimiche. E il 17% di questo rischio derivava da prodotti di degradazione.

"Vediamo luoghi in cui è possibile trovare concentrazioni di benzo(a)pirene inferiori, ma il rischio è maggiore a causa di questi prodotti di degradazione, " Dice Selin. "Questi prodotti possono essere ordini di grandezza più tossici, quindi il fatto che siano a piccole concentrazioni non significa che puoi cancellarli."

Quando i ricercatori hanno confrontato i rischi di cancro associati alla PAH calcolati in tutto il mondo, hanno riscontrato differenze significative a seconda che il calcolo del rischio fosse basato esclusivamente sulle concentrazioni di benzo(a)pirene o sul più ampio mix di composti IPA di una regione.

"Se usi il vecchio metodo, scopriresti che il rischio di cancro nel corso della vita è 3,5 volte più alto a Hong Kong rispetto all'India meridionale, ma tenendo conto delle differenze nelle miscele di PAH, ottieni una differenza di 12 volte, "Kelly dice. "Allora, c'è una grande differenza nel rischio di cancro relativo tra i due luoghi. E pensiamo che sia importante espandere il gruppo di composti a cui stanno pensando i regolatori, al di là di una singola sostanza chimica."

Lo studio del team "fornisce un eccellente contributo per comprendere meglio questi inquinanti onnipresenti, "dice Elisabetta Galarneau, un esperto di qualità dell'aria e Ph.D. ricercatore presso il Dipartimento dell'Ambiente del Canada. "Sarà interessante vedere come questi risultati si confrontino con il lavoro svolto altrove... per definire quali (composti) devono essere monitorati e considerati per la protezione della salute umana e ambientale".

Questa storia è stata ripubblicata per gentile concessione di MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un popolare sito che copre notizie sulla ricerca del MIT, innovazione e didattica.