Partiküller Düşünülenden Daha Tehlikelidir
Fotoğraf: Amir Hosseini on Unsplash
Zararlı maddeler sadece insan vücudunda değil, atmosferde de oluşmaktadır.
Paul Scherrer Institute PSI’DEKİ araştırmacılar ilk kez havadaki en küçük parçacıkların içindeki fotokimyasal süreçleri gözlemlediler. Bu gözlem sırasında, insan sağlığına zararlı olabilecek ek oksijen radikallerinin bu aerosollerde günlük koşullar altında oluştuğunu keşfettiler.
Havadaki partiküllerin insan sağlığı için tehlike oluşturabileceği iyi bilinmektedir. Maksimum çapı on mikrometre olan parçacıklar, akciğer dokusuna derinlemesine nüfuz edebilir ve oraya yerleşebilir. Akciğer hücrelerine zarar verebilecek oksijen radikalleri olarak da adlandırılan reaktif oksijen türleri (ROS) içerirler.Havada ne kadar çok parçacık varsa, risk o kadar yüksek olur. Parçacıklar, ormanlar veya volkanlar gibi doğal kaynaklardan havaya girer. Ancak insan faaliyetleriyle, örneğin fabrikalarda ve trafikte, konsantrasyon kritik bir seviyeye ulaşır. Partikülün maddenin oksijen radikallerini akciğerlere getirme veya orada üretme potansiyeli, çeşitli kaynaklar için zaten araştırılmıştır. Şimdi PSI araştırmacıları önemli yeni bilgiler edinmeye başladılar.
Önceki araştırmalardan, partiküllerin solunum yollarının yüzey sıvısında çözündüğü zaman insan vücudunda bazı ROS oluştuğu bilinmektedir. Partikül madde genellikle kimyasal bileşenleri, örneğin bakır ve demir gibi metaller ve bazı organik bileşikleri içerir. Bu bileşikler, oksijen atomlarını diğer moleküllerle değiştirir ve oksidatif strese neden olan hidrojen peroksit (H2O2), hidroksil (HO) ve hidroperoksil (HO2) gibi yüksek reaktif bileşikleri oluştutur .Örneğin, vücuttaki doymamış yağ asitlerine saldırırlar, bu da artık hücreler için yapı taşları olarak hizmet veremez. Doktorlar pnömoni, astım ve diğer çeşitli solunum yolu hastalıklarını bu süreçlere bağlarlar. Kanser bile tetiklenebilir, çünkü ROS genetik materyal DNA’sına da zarar verebilir.
Benzersiz Bir Cihaz Kombinasyonu Sayesinde Yeni Bilgiler
Bir süredir, bazı reaktif oksijen türlerinin atmosferdeki partiküllerde mevcut olduğu ve vücudumuzda, önce oluşmak zorunda kalmadan soluduğumuz hava yoluyla eksojen ROS olarak adlandırıldığı bilinmektedir. Bu durum sayesinde ortaya çıktığı gibi, bilim insanları henüz yeterince yakından incelemediler: “Önceki çalışmalarda , partikülün nelerden oluştuğunu görmek için kütle spektrometreleri ile analiz edilmiştir.” diye açıklıyor yeni PSI çalışmasının ilk yazarı Peter Aaron Alpert. “Fakat bu size bireysel parçacıkların yapısı ve içlerinde neler olup bittiği hakkında herhangi bir bilgi vermez.” diye ekliyor.
Buna karşın Alpert, daha hassas bir görünüm elde etmek için PSI’ın sunduğu olanakları kullandı: “İsviçre Işık Kaynağı’ndan gelen parlak X-ışını ışığıyla, bu tür parçacıkları , içlerinde reaksiyonlar meydana gelirken parçacıklara bakmak için bile, yalnızca bir mikrometreden daha düşük bir çözünürlükle tek tek görüntüleyemedik.” Bunu yapmak için, PSI’da geliştirilen ve çok çeşitli atmosferik çevre koşullarının taklit edilebildiği yeni bir hücre türü kullandı. Sıcaklığı, nemi ve gaza maruz kalmayı hassas bir şekilde düzenleyebilir ve güneş radyasyonu için duran bir ultraviyole LED ışık kaynağına sahiptir. Alpert, “Yüksek çözünürlüklü X-ışını mikroskobu ile birlikte, bu hücre dünyada sadece bir yerde var” diyor. Bu nedenle çalışma yalnızca PSI’da mümkün olabilirdi. PSI’da Yüzey Kimyası Araştırma Grubu başkanı Markus Ammann ile yakın çalıştı. Ayrıca, atmosferik kimyagerler Ulrich Krieger ve Thomas Peter ile ETH Zürih’te çalışan araştırmacılardan destek aldı ve burada asılı parçacıklarla ek deneyler yapıldı.
Tehlikeli Bileşikler Nasıl Oluşur?
Araştırmacılar, organik bileşenler ve demir içeren parçacıkları inceledi. Demir, çöl tozu ve volkanik kül gibi doğal kaynaklardan gelir, ancak aynı zamanda endüstri ve trafikten kaynaklanan emisyonlarda da bulunur. Organik bileşenler aynı şekilde hem doğal hem de antropojenik kaynaklardan gelir. Atmosferde bu bileşenler, güneş ışığına maruz kaldıklarında radikaller denen şeylere tepki veren demir kompleksleri oluşturmak için birleşirler. Bunlar sırayla tüm mevcut oksijeni bağlar ve böylece ROS’u üretir.
Normalde, nemli bir günde, bu ROS’un büyük bir kısmı partiküllerden havaya yayılır. Bu durumda, daha az ROS içeren parçacıkları solumamız artık ek bir tehlike oluşturmaz. Ancak kuru bir günde, bu radikaller parçacıkların içinde birikir ve orada bulunan tüm oksijeni saniyeler içinde tüketir. Ve bunun nedeni viskozitedir: Parçacık maddeler, taş gibi katı veya su gibi sıvı olabilir – ancak sıcaklık ve neme bağlı olarak şurup, kurutulmuş sakız veya İsviçre bitkisel boğaz damlaları gibi yarı akışkan da olabilir. Alpert, “Parçacığın bu durumu, radikallerin parçacık içinde hapsolmasını sağlar” diyor ve dışarıdan ilave oksijen giremez.
Günlük hava koşullarında en yüksek ROS ve radikal konsantrasyonlarının demir ve organik bileşiklerin etkileşimi yoluyla oluşması özellikle endişe vericidir. Alpert, “Eskiden, ince toz parçacıkları kinonlar gibi nispeten nadir bileşikler içerdiğinde, ROS’un yalnızca havada oluştuğu düşünülüyordu”. Bunlar, örneğin bitkilerin ve mantarların pigmentlerinde oluşan oksitlenmiş fenollerdir. Son zamanlarda partikül maddede birçok başka ROS kaynağı olduğu ortaya çıktı. “Belirlediğimiz gibi, bu bilinen radikal kaynaklar tamamen normal günlük koşullar altında önemli ölçüde güçlendirilebilir.” Her yirminci parçacık organiktir ve demir içerir.
Ancak hepsi bu kadar değil: Araştırma grubu lideri Markus Ammann, “Aynı fotokimyasal reaksiyonlar diğer ince toz partiküllerinde de meydana gelebilir” diyor. Alpert, “Havadaki neredeyse tüm asılı parçacıkların bu şekilde ek radikaller oluşturduğundan bile şüpheleniyoruz” diye ekliyor. “Bu daha sonraki çalışmalarda doğrulanırsa, modellerimizi ve kritik değerlerimizi hava kalitesine göre acilen uyarlamamız gerekir. Burada neden bu kadar çok insanın belirli bir neden olmaksızın solunum yolu hastalıkları veya kanser geliştirdiğini açıklamaya yardımcı olacak ek bir faktör bulmuş olabiliriz. ”
En azından ROS’un bir pozitif yanı var – özellikle Covid-19 salgını sırasında – çalışmanın da önerdiği gibi: Aerosollerde bulunan bakterilere, virüslere ve diğer patojenlere de saldırıyor ve onları zararsız hale getiriyorlar. Bu bağlantı, SARS-CoV-2 virüsünün neden oda sıcaklığında ve orta nemde havada en kısa hayatta kalma süresine sahip olduğunu açıklayabilir.
Kaynak: chemeurope.com
