عادم الديزل والسرطان

ما الذي يخرج فعليا من الأنبوب

عادم الديزل ليس مادة واحدة. إنه مجموعة كاملة من منتجات الاحتراق الناتجة عن حرق وقود الديزل، وتركيبته الدقيقة تتغير مع المحرك، والحمل، وزيت التزييت، والإضافات، وأنظمة التحكم في الانبعاثات، والوقود نفسه.

محركات الديزل تحترق بالهواء الزائد، تقريبا 25 إلى 30 أجزاء الهواء إلى جزء 1 الوقود. معظم الغاز الخارج عادي: النيتروجين، الأكسجين، ثاني أكسيد الكربون، وبخار الماء. الاحتراق غير الكامل يضيف الباقي. يحمل طور الغاز أيضا أول أكسيد الكربون، وأكاسيد الكبريت، وأكاسيد النيتروجين. كما يحمل الهيدروكربونات المتطايرة، بالإضافة إلى هيدروكربونات عطرية متعددة الحلقات خفيفة.

ثم هناك السخام.

الجسيمات هي المشكلة

معظم جزيئات عادم الديزل تبلغ عرضها 0.1 إلى 0.25 ميكرومتر. حوالي 92٪ منها أصغر من 1 ميكرومتر. توزيع الحجم يحتوي على حدبين: نمط نوى من 0.0075 إلى 0.042 ميكرومتر، مصنوع من مواد مكثفة حديثا، ونمط تراكم من 0.042 إلى 1.0 ميكرومتر، يتكون من تلك النوى المتجمعة معا.

يشكل الكربون العضوي والعنصري حوالي 80٪ من كتلة الجسيمات. معظم 20٪ المتبقية هي الكبريتات، وغالبا حمض الكبريتيك. ونظرا لأن الجسيمات تمتلك مساحة سطحية كبيرة بالنسبة لحجمها، فإنها تمتص المواد العضوية من الوقود غير المحترق، وزيت التشحيم، والاحتراق نفسه. النسبة العضوية القابلة للاستخراج عادة ما تكون من 20٪ إلى 30٪ من كتلة الجسيمات، ويمكن أن تصل إلى 90٪.

هناك حقيقتان تفسران سبب حمل الجسيمات، وليس الغازات، قلق السرطان. أولا، معظمها صغير بما يكفي للوصول إلى منطقة السنخ، أعمق جزء يتبادل الغازات في الرئة. ثانيا، يمكن سحب الطفرات والمسرطنات من تلك الجزيئات. تخرج PAHs والنيترورين مع مذيبات عضوية. كما أنها تخرج بمكون دهني من المادة الفعالة للتوتر السطحي الذي يغطي رئتي الثدييات. في دراسات الفئران، كان عوادم الديزل غير المصفاة فقط هو الذي تسبب في أورام الرئة. عند تصفية الجسيمات، لم تظهر الأورام.

كما أن محركات الديزل تصدر كتلة جسيمية أكبر بكثير من محركات البنزين المزودة بمحولات حفازة. اعتمادا على الظروف، تصدر محركات الديزل الخفيفة 50 إلى 80 ضعف الكمية الأكبر، بينما 100 المحركات الثقيلة إلى 200 ضعف ذلك.

من "ربما" إلى "معروف"

IARC هي الوكالة الدولية لأبحاث السرطان، وهي جزء من منظمة الصحة العالمية. نظرت لأول مرة في عوادم الديزل في عام 1988. في ذلك الوقت كانت تسمي العادم على الأرجح مسرطنة للبشر، المجموعة 2A. كانت مجموعة استشارية تابعة للمركز قد أدرجته لإعادة المراجعة كأولوية عالية منذ عام 1998.

في 12 يونيو 2012، وبعد اجتماع استمر أسبوعا، نقلت IARC عادم محركات الديزل إلى المجموعة 1، المسرطنة للبشر. كان الأساس دليلا كافيا على أن التعرض يزيد من خطر الإصابة بسرطان الرئة. كما لاحظت مجموعة العمل وجود ارتباط إيجابي بسرطان المثانة، حيث صنفته كدليل محدود وليس كاف. تم تقييم عوادم البنزين في نفس الاجتماع وبقي في المجموعة 2B، التي قد تكون مسرطنة، دون تغيير منذ 1989. المراجعة الكاملة هي المجلد 105لدراسات IARC.

هذا التمييز بين الكاف والمحدود يله. سرطان الرئة هو النتيجة المعروفة. سرطان المثانة هو إشارة حقيقية لم تصل إلى نفس معيار الإثبات.

حيث لا تزال وكالتان تختلفان

توصل البرنامج الوطني الأمريكي للسموم إلى استنتاج أكثر ليونة. تقرير "تقرير حول المواد المسرطنة* يذكر جزيئات عوادم الديزل على أنها متوقعة بشكل معقول أن تكون مسرطنة للبشر، وليس كما هو معروف. الأساس المعلن هو أدلة محدودة لدى البشر بالإضافة إلى أدلة داعمة من دراسات حيوانية وميكانيكية.

تشرح التواريخ الفجوة. أدرجت NTP جزيئات عادم الديزل لأول مرة في التقرير التاسع عن المواد المسرطنة في عام 2000، أي قبل إعادة تقييم IARC بحوالي اثني عشر عاما. تصنيف مجموعة 1 التابع ل IARC هو الحكم الأحدث. كما تؤطر NTP إدراجها حول الجسيمات تحديدا، بينما قامت IARC بتقييم عادم المحرك بالكامل.

جزيئات عادم الديزل لا تحمل رقم سجل CAS، لأنها خليط وليست مادة كيميائية واحدة.

دراسة عمال المناجم التي قلبت الكفة

ذكر بيان IARC الصحفي دراسة واحدة تعيد التأكيد على القلق: تحقيق مشترك كبير NCI وNIOSH حول عمال المناجم تحت الأرض، نشر في مارس 2012. تعرف هذه الدراسة باسم دراسة عادم الديزل في عمال المناجم، أو DEMS.

تابعت إدارة الزراعة 12,315 العمال في ثمانية منشآت تعدين غير معدنية في الولايات المتحدة. تم إعادة بناء القياسات التاريخية إلى تقديرات للكربون العنصري القابل للاستنشاق، وظيفة بوظيفة وسنة بسنة، لكل عامل. الكربون العنصري القابل للاستنشاق هو المعيار المعتاد لكمية سخام الديزل التي استنشقها الشخص فعليا.

وجد تحليل المجموعة نسبة وفيات موحدة لسرطان الرئة تبلغ 1.26. امتدت فترة الثقة 95٪ من 1.09 إلى 1.44. ثم قارن تحليل الحالة والشاهد المتداخل بين 198 وفيات سرطان الرئة مع 562 الضابطين المتطابقيين. تم تعديل التحليل بناء على التدخين والسجائر، والوظائف السابقة عالية الخطورة، وتاريخ أمراض الجهاز التنفسي. ارتفع خطر سرطان الرئة بشكل مستمر مع ارتفاع التعرض التراكمي، مع توجه ذو دلالة عند P = .001 بعد استبعاد آخر 15 سنة من التعرض. العمال الذين يتجاوز متوسط رباعية التعرض الأعلى — عند أو أكثر من 1,005 ميكروغرام لكل متر مكعب-سنة — كانوا يعرضون لخطر أكبر بثلاثة أضعاف من هم في الربع الأدنى، بنسبة احتمالات 3.20 مع فترة ثقة 95٪ 1.33 إلى 7.69.

النتيجة بين الأشخاص الذين لم يدخنوا أبدا هي التي تستحق التوقف عندها. عبر ثلاثة ثلاثية تعرض، كانت نسب الاحتمالات 1.0، ثم 1.47، ثم 7.30. فترة الثقة في هذا الرقم الأخير واسعة، 1.46 إلى 36.57، لأن المصابين بالتعرض الشديد لا يدخنون أبدا هم مجموعة صغيرة. لكن التدرج موجود بدون التبغ على الإطلاق.

أشارت أبحاث سابقة إلى نفس الاتجاه دون تحديد الجرعة تحديدا. تشير NTP إلى أن تحليلا تلويا وجد أن عادم الديزل رفع من خطر الإصابة بسرطان الرئة، وأن الدراسات اللاحقة للمجموعات والحالات والشاهد أبلغت عن مخاطر نسبية تتراوح بين 1.2 إلى 2.21. أضاف DEMS ما كانت تفتقر إليه تلك الدراسات: تقديرات التعرض التاريخي الكمي.

التعرضات المقاسة، وظيفة تلو الأخرى

الأرقام تجعل الفجوات بين الوظائف ملموسة. جمع البرنامج الوطني لعلم السموم هذه الأرقام المقاسة.

• سائقو الشاحنات: 1 إلى 10 ميكروغرام/م³ من الكربون العنصري. وجدت إحدى الدراسات عدم وجود فجوة حقيقية بين سائقي الشاحنات عند 3.8 ميكروغرام/م³ وخلفية الطريق عند 2.5 ميكروغرام/م³، مما يعني أن الطريق هو المصدر وليس الكابينة.
• الميكانيكيين في مراجأ الحافلات ومحطات الشاحنات: 20 إلى 40 ميكروغرام/م³.
• فرق القطار: 4 إلى 20 ميكروغرام/متر مكعب. فرق الصيانة: 3 إلى 39 ميكروغرام/متر مكعب.
• عمال القاطرات، الجسيمات القابلة للاستنشاق: 39 إلى 191 ميكروغرام/م³، حسب وكالة حماية البيئة.
• رجال الإطفاء داخل محطات الإطفاء: 10 إلى 40 ميكروغرام/م³. شاحنة إطفاء ديزل تعمل داخل المنزل يمكن أن تنتشر العادم عبر المحطة بأكملها.
• التعدين تحت الأرض، الكربون العنصري القابل للاستنشاق من 1997 إلى 2004: 148 إلى 637 ميكروغرام/متر مكعب. التعدين السطحي: 13 إلى 23 ميكروغرام/م³.
• المساحات المغلقة داخل المناجم: جسيمات ديزل تصل إلى 1,280 ميكروغرام/م³.

يقع التعدين تحت الأرض في الأعلى بفارق كبير — حوالي مئة ضعف المستوى المعتاد لسائق الشاحنة. تم استخدام آلات الديزل في المناجم الأمريكية منذ أوائل خمسينيات القرن الماضي.

حد مكان العمل الوحيد مع رقم مرفق

المناجم هي المكان الذي تؤثر فيه التنظيمات. القاعدة هي 30 CFR 57.5060. تشمل المناجم المعدنية وغير المعدنية تحت الأرض. يجب ألا يتجاوز تعرض عامل المنجم شخصيا لجزيئات الديزل 160 ميكروغرام من إجمالي الكربون لكل متر مكعب من الهواء. هذا الرقم هو متوسط مكافئ لوردية كاملة مدتها ثماني ساعات. دخل حيز التنفيذ في 20 مايو 2008، ووصل على مراحل. أولا جاء حد مؤقت 308 ميكروغرام/م³ من الكربون العنصري. ثم 350 ميكروغرام/م³ من إجمالي الكربون اعتبارا من يناير 2007. ثم 160. يمكن للمنجم الذي لا يستطيع تلبية هذا الحد لأسباب تقنية أو اقتصادية أن يتقدم إلى مدير منطقة لتمديد خاص، لا يدوم أكثر من سنة واحدة في كل مرة.

يحتوي عادم الديزل أيضا على ثلاث مجموعات مصادر رئيسية. المصادر المتنقلة هي الواضحة. تشمل مصادر المناطق الثابتة إنتاج النفط والغاز، وأحواض الإصلاح، وأحواض بناء السفن. تشمل المصادر الثابتة المصانع الكيميائية والمرافق الكهربائية. للصورة الأوسع لما يوجد في الهواء الخارجي، انظر تلوث الهواء والسرطان. لكيفية التعامل مع التعرضات في مكان العمل بشكل عام، انظر المواد المسرطنة المهنية (بالإنجليزية)، وللأمراض الرئوية نفسها، سرطان الرئة.

المصادر

• IARC — عادم محرك الديزل المسرطن، 12 يونيو 2012
• بيان صحفي لمؤتمر IARC 213، PDF
• المجلد 105 لدراسات IARC — عوادم محركات الديزل والبنزين وبعض النيتروينات
• تقرير NTP حول المواد المسرطنة، الطبعة الخامسة عشرة — ملف جزيئات عادم الديزل
• PubMed — سيلفرمان DT، وآخرون. دراسة حالة وشاهد متداخلة في DEMS، 22393209PMID
• PubMed — أتفيلد، دكتوراه في الطب وآخرون. دراسة وفيات جماعية في DEMS، 22393207PMID
• govinfo — 30 CFR 57.5060، الحد للتعرض لجزيئات الديزل