Khí thải diesel và ung thư

Thực sự cái gì đang thoát ra từ ống dẫn

Khí thải diesel không phải là một chất duy nhất. Nó là toàn bộ bộ sản phẩm đốt cháy từ việc đốt nhiên liệu diesel, cùng với sự thay đổi chính xác của thành phần theo động cơ, tải trọng, dầu bôi trơn, phụ gia, kiểm soát khí thải và chính nhiên liệu.

Động cơ diesel cháy với không khí dư thừa, khoảng 25–30 phần không khí 1 phần nhiên liệu. Phần lớn khí thải ra là bình thường: nitơ, oxy, carbon dioxide và hơi nước. Quá trình đốt cháy không hoàn toàn sẽ bổ sung phần còn lại. Pha khí cũng mang theo carbon monoxide, oxit lưu huỳnh và oxit nitơ. Nó cũng mang các hydrocacbon dễ bay hơi, cùng với các hydrocacbon thơm đa vòng nhẹ.

Rồi còn có muội than.

Các hạt mới là vấn đề

Hầu hết các hạt khí thải diesel có kích thước 0.1 đến 0.25 micromet. Khoảng 92% nhỏ hơn 1 micromet. Kích thước trải rộng có hai gò: một chế độ hạt nhân từ 0.0075 đến 0.042 micromet, được tạo thành từ vật liệu mới ngưng tụ, và một chế độ tích tụ từ 0.042 đến 1.0 micromet, gồm các hạt nhân này kết tụ lại với nhau.

Cacbon hữu cơ và nguyên tố chiếm khoảng 80% khối lượng hạt. Phần lớn phần còn lại 20% là sulfate, chủ yếu là axit sulfuric. Vì các hạt có diện tích bề mặt lớn so với kích thước của chúng, chúng hấp thụ vật chất hữu cơ từ nhiên liệu chưa cháy, dầu bôi trơn và chính quá trình đốt cháy. Phần hữu cơ có thể chiết xuất thường là 20% đến 30% khối lượng hạt, và có thể đạt 90%.

Hai sự thật giải thích tại sao các hạt, chứ không phải khí, mới là mối lo ngại về ung thư. Thứ nhất, gần như tất cả các hạt đều đủ nhỏ để đến vùng phế nang, phần trao đổi khí sâu nhất của phổi. Thứ hai, các chất gây đột biến và chất gây ung thư có thể được hút ra từ các hạt đó. PAHs và nitroarene được loại bỏ cùng với dung môi hữu cơ. Chúng cũng được tách ra cùng với một thành phần lipid của chất hoạt động bề mặt bao quanh phổi động vật có vú. Trong các nghiên cứu trên chuột, chỉ có khí thải diesel không lọc mới gây ra khối u phổi. Lọc các hạt ra thì khối u không xuất hiện.

Động cơ diesel cũng phát ra khối lượng hạt bụi lớn hơn nhiều so với động cơ xăng có bộ chuyển đổi xúc tác. Tùy theo điều kiện, động cơ diesel nhẹ phát thải 50 đến 80 lần, còn động cơ nặng 100–200 lần.

Từ "có thể" đến "đã biết"

IARC là Cơ quan Nghiên cứu Ung thư Quốc tế, thuộc Tổ chức Y tế Thế giới. IARC lần đầu nghiên cứu về khí thải diesel vào năm 1988. Lúc đó họ gọi khí thải có thể gây ung thư cho con người là Nhóm 2A. Một nhóm tư vấn của IARC đã đánh dấu nó để xem xét lại là ưu tiên cao kể từ năm 1998.

Vào ngày 12 tháng 6 năm 2012, sau một tuần họp, IARC đã chuyển khí thải động cơ diesel sang Nhóm 1, gây ung thư cho người. Cơ sở là đủ bằng chứng cho thấy phơi nhiễm làm tăng nguy cơ ung thư phổi. Nhóm nghiên cứu cũng ghi nhận mối liên hệ tích cực với ung thư bàng quang, được đánh giá là bằng chứng hạn chế thay vì đủ. Khí thải xăng được đánh giá tại cùng cuộc họp và vẫn ở Nhóm 2B, có thể gây ung thư, không thay đổi kể từ năm 1989. Tổng quan đầy đủ là IARC Monographs Tập 105.

Sự phân biệt giữa đủ và giới hạn đó là vấn đề. Ung thư phổi là kết quả đã được xác lập. Ung thư bàng quang là một tín hiệu thực sự chưa đạt được tiêu chuẩn chứng minh tương tự.

Nơi hai cơ quan vẫn bất đồng

Chương trình Độc học Quốc gia Hoa Kỳ đưa ra kết luận nhẹ nhàng hơn. Báo cáo về Chất gây ung thư* của họ liệt kê các hạt khí thải diesel là có thể dự đoán hợp lý là chất gây ung thư ở người, không được biết rõ. Cơ sở được nêu là bằng chứng hạn chế ở người cùng với bằng chứng hỗ trợ từ các nghiên cứu trên động vật và cơ chế.

Các mốc thời gian giải thích cho khoảng trống. NTP lần đầu tiên liệt kê các hạt khí thải diesel trong Báo cáo thứ chín về chất gây ung thư năm 2000, khoảng mười hai năm trước khi IARC đánh giá lại. Phân loại Nhóm 1 của IARC là đánh giá gần đây hơn. NTP cũng định hình việc liệt kê của mình dựa trên các hạt bụi cụ thể, trong khi IARC đánh giá toàn bộ khí thải động cơ.

Các hạt khí thải diesel không mang số đăng ký CAS, vì chúng là hỗn hợp chứ không phải một hóa chất duy nhất.

Nghiên cứu của thợ mỏ đã làm nghiêng cán cân

Thông cáo báo chí của IARC đã nêu tên một nghiên cứu là nhấn mạnh lại mối quan tâm này: một cuộc điều tra lớn NCI và NIOSH về thợ mỏ dưới lòng đất, được công bố vào tháng 3 năm 2012. Nghiên cứu này được biết đến với tên gọi Nghiên cứu Khí thải Diesel trong Thợ mỏ, hay DEMS.

DEMS theo dõi 12,315 công nhân tại tám cơ sở khai thác phi kim ở Mỹ. Các phép đo lịch sử được tái tạo thành các ước tính về carbon nguyên tố có thể hít thở, từng công việc và từng năm, cho mỗi công nhân. Carbon nguyên tố có thể hít vào là đại diện tiêu chuẩn cho lượng muội diesel mà một người thực sự hít phải.

Phân tích theo nhóm đã tìm thấy tỷ lệ tử vong chuẩn hóa của ung thư phổi 1.26. Khoảng tin cậy 95% kéo dài từ 1.09 đến 1.44. Phân tích trường hợp - đối chứng lồng nhau sau đó so sánh 198 ca tử vong do ung thư phổi với 562 nhóm đối chứng phù hợp. Nó điều chỉnh theo việc hút thuốc lá, các công việc có nguy cơ cao trước đây và tiền sử bệnh hô hấp. Nguy cơ ung thư phổi tăng đều đặn khi phơi nhiễm tích lũy tăng, với xu hướng đáng kể ở P = .001 sau khi loại trừ 15 năm tiếp xúc gần nhất. Những người lao động trên trung vị của nhóm phơi nhiễm cao nhất — ở mức 1,005 hoặc trên microgam trên mỗi mét khối năm — có nguy cơ cao gấp khoảng ba lần so với nhóm thấp nhất, tỷ lệ chênh lệch là 3.20 với khoảng tin cậy 95% từ 1.33 đến 7.69.

Kết quả ở những người chưa từng hút thuốc là điều đáng để cân nhắc. Trong ba lần tiếp xúc ba lần, tỷ lệ chênh lệch là 1.0, rồi 1.47, rồi 7.30. Khoảng tin cậy trên con số cuối cùng này rất rộng, 1.46 đến 36.57, vì những người chưa từng hút thuốc và tiếp xúc nhiều là một nhóm nhỏ. Nhưng sự chênh lệch này tồn tại khi không có thuốc lá trong bức tranh.

Các nghiên cứu trước đó cũng chỉ ra điều tương tự mà không xác định chính xác liều lượng. NTP lưu ý rằng một phân tích tổng hợp cho thấy khí thải diesel làm tăng nguy cơ tương đối ung thư phổi, và các nghiên cứu đoàn hệ và trường hợp đối chứng sau đó báo cáo nguy cơ tương đối trong khoảng từ 1.2 đến 2.21. DEMS bổ sung những gì các nghiên cứu đó thiếu: ước tính tiếp xúc lịch sử định lượng.

Phơi nhiễm đo lường, từng công việc

Các con số làm cho khoảng cách giữa các công việc trở nên cụ thể. Chương trình Độc học Quốc gia đã tổng hợp những con số đo lường này.

• Tài xế xe tải: 1 đến 10 μg/m³ carbon nguyên tố. Một nghiên cứu không phát hiện khoảng cách thực sự giữa tài xế xe tải ở 3.8 μg/m³ và nền đường cao tốc ở 2.5 μg/m³, nghĩa là nguồn gốc là đường, chứ không phải cabin.
• Thợ máy trong các bãi xe buýt và bến xe tải: 20 đến 40 μg/m³.
• Đội tàu: 4 đến 20 μg/m³. Đội bảo trì: 3 đến 39 μg/m³.
• Công nhân đầu máy, bụi có thể hít thở: 39 đến 191 μg/m³, theo EPA.
• Lính cứu hỏa bên trong các trạm cứu hỏa: 10 đến 40 μg/m³. Một xe cứu hỏa diesel đang nổ máy trong nhà có thể lan tỏa khí thải ra toàn bộ trạm cứu hỏa.
• Khai thác dưới lòng đất, carbon nguyên tố có thể hít thở từ 1997 đến 2004: 148 đến 637 μg/m³. Khai thác trên bề mặt: 13 đến 23 μg/m³.
• Không gian kín bên trong mỏ: bụi diesel lên đến 1,280 μg/m³.

Khai thác mỏ ngầm đứng đầu với khoảng cách lớn — khoảng một trăm lần mức trung bình của tài xế xe tải. Máy diesel đã được sử dụng trong các mỏ ở Mỹ từ đầu những năm 1950.

Giới hạn một nơi làm việc kèm theo số

Mỏ là nơi quy định bị ảnh hưởng. Quy tắc này 30 CFR 57.5060. Quy định này bao gồm cả mỏ kim loại và phi kim loại dưới lòng đất. Mức độ tiếp xúc cá nhân của thợ mỏ với bụi diesel không được vượt quá 160 microgam tổng carbon trên mỗi mét khối không khí. Con số này là một ca làm việc trung bình tương đương tám giờ. Quy tắc này có hiệu lực từ ngày 20 tháng 5 năm 2008, và được áp dụng theo từng bước. Đầu tiên là giới hạn tạm thời là 308 μg/m³ carbon nguyên tố. Sau đó là 350 μg/m³ tổng carbon từ tháng 1 năm 2007. Sau đó 160. Một mỏ không thể đáp ứng vì lý do công nghệ hoặc kinh tế có thể xin gia hạn đặc biệt từ quản lý khu vực, và thời hạn này không quá một năm mỗi lần.

Khí thải diesel cũng có ba nhóm nguồn lớn. Nguồn di động là những nguồn rõ ràng. Nguồn khu vực cố định bao gồm sản xuất dầu khí, xưởng sửa chữa và xưởng đóng tàu. Nguồn điểm cố định bao gồm các nhà máy hóa chất và tiện ích điện. Để có cái nhìn tổng thể hơn về không khí ngoài trời, xem ô nhiễm không khí và ung thư. Để biết cách xử lý phơi nhiễm tại nơi làm việc nói chung, xem chất gây ung thư nghề nghiệp (bằng tiếng Anh), và đối với bệnh phổi là ung thư phổi.

Nguồn

• IARC — Khí thải động cơ diesel gây ung thư, 12 tháng 6 năm 2012
• Thông cáo báo chí IARC 213, PDF
• IARC Monographs Tập 105 — Khí thải động cơ diesel và xăng và một số nitroarene
• Báo cáo NTP về Chất gây ung thư, ấn bản thứ 15 — Hồ sơ Hạt thải Diesel
• PubMed — Silverman DT, và cộng sự. Nghiên cứu trường hợp đối chứng lồng nhau của DEMS, PMID 22393209
• PubMed — Attfield MD, và cộng sự. Nghiên cứu tử vong trong nhóm DEMS, PMID 22393207
• govinfo — 30 CFR 57.5060, giới hạn tiếp xúc với bụi diesel