Mätning av starkt carcinogena dibensopyrener i

Transkript

1 Mätning av starkt carcinogena dibensopyrener i fordonsemissioner EMFOPROJEKT AL90A2004:15117 EMFO Workshop, Stockholm, mars 2009 Roger Westerholm, Christoffer Bergvall och Lena Elfver

2 Dibensopyrener Ingår i gruppen polycykliska aromatiska kolväten (PAH) Är uppbyggda av sex kondenserade bensenringar Finns flertal isomerer Molekylvikt 302 Da / Roger Westerholm, Analytisk kemi

3 Strukturer / Roger Westerholm, Analytisk kemi

4 Var kommer de ifrån? PAH bildas vid ofullständig förbränning av organiskt material i luft Fordons emissioner i Industri Sopförbränning Uppvärmning av fastigheter (ved) Skogsbränder Vulkanutbrott Cigarettrök / Roger Westerholm, Analytisk kemi

5 Varför är det viktigt att mäta halter? PAH har i djurstudier visat sig vara carcinogena benso[a]pyren är klassad som human carcinogen av IARC (Group 1) Dibensopyrener kan vara upp till 100 gånger g mer carcinogena än benso[a]pyren Dibenso[a,l]pyren är troligen den starkaste kemiska carcinogen som någonsin testats / Roger Westerholm, Analytisk kemi

6 Toxic Equivalency Factor (TEF)-tabell Relativ cancer potens för några dibensopyrener jämfört med benso[a]pyren Ämne CARB 1994 Collins et al. Ontario Muller Benso[a]pyren 1 1 Dibenso[a,e]pyren 1 1,0 Dibenso[a,h]pyren 10 1,2 Dibenso[a,i]pyren Dibenso[a,l]pyren / Roger Westerholm, Analytisk kemi

7 Analytiska svårigheter Låga halter jämfört med andra PAH, vilket gör identifiering och kvantifiering svårt Många isomerer med MW 302 (teoretiskt 84 st), vilket kan ge koeluering Dessa svårigheter gör att det är lite publicerat / Roger Westerholm, Analytisk kemi

8 Validering i av extraktionsmetod och analysmetod har utförts och publicerats Luftpartiklar NIST SRM 1649a Dieselpartiklar NIST SRM 1650b Dieselpartiklar NIST SRM / Roger Westerholm, Analytisk kemi

9 Testfordon Diesel MK1 D1 personbil, 2004, EURO 4 D2 personbil, 2005, EURO 4 Bensin MK1 G1 personbil, 2001, EURO 3 G2 personbil, 1999, EURO / Roger Westerholm, Analytisk kemi

10 ARTEMIS körcykler AU 17 km/h AR 60 km/h AM 120 km/h / Roger Westerholm, Analytisk kemi

11 Partikulär PAH koncentration ng/mg ng/mg PM bensin ng/mg PM diesel G1 240 G2 D1 200 D Driving cycle mean speed km/h / Roger Westerholm, Analytisk kemi

12 PAH emission ng/km ng/km G G D1 D Driving cycle mean speed km/h / Roger Westerholm, Analytisk kemi

13 Partikulär PAH cancerpotens per km Sum (ng/km*tef) G G D D Driving cycle mean speed km/h / Roger Westerholm, Analytisk kemi

14 Slutsatser (endast 2 diesel/2 bensin fordon) Partiklar från bensinfordon innehåller mer PAH/mg PM. Maximum i AR PAH emissionen (PAH/km) ökar för bensinfordon med ökad medelhastighet h t och för dieselfordon d minskar den Emissionsfaktorerna för dibenspyrenerna (per km) är de första som publicerats för personbilar. Dessa saknas helt för bussar/lastbilar / Roger Westerholm, Analytisk kemi

15 Slutsatser (endast 2 diesel/2 bensin fordon) Partikulär cancerpotens per km ökar för bensinfordon med ökad medelhastighet och för dieselfordon d minskar den En högre partikulär cancerpotens per km observerades för de två dieselfordonen d vid låg medelhastighet jämfört med de två bensinfordonen (city traffic) Dibenso(a,l)pyren ger störst bidrag till den partikulära PAH cancerpotensen i dieselpartiklar / Roger Westerholm, Analytisk kemi

16 Determination of Highly Carcinogenic Dibenzopyrene Isomers in Particulate Emissions from two Diesel- and two Gasoline-Fuelled Light-Duty Vehicles Christoffer Bergvall and Roger Westerholm Submitted for publication Atmospheric Environment / Roger Westerholm, Analytisk kemi

17 Kvantifiering och identifiering av partikulära polycykliska aromatiska kolväten (PAH) från moderna dieselmotorer och dieselbränslen EMFOPROJEKT AL90B2004:01149 EMFO Workshop, Stockholm, mars 2009 Roger Westerholm, Miroslawa Abul-Milh, Christoffer Bergvall, Heije Westberg och Lena Elfver

18 Bakgrund Projektet bidrar till grundläggande kunskap och uppdaterade emissionsfaktorer från bränslen och moderna dieselmotorer. Mätningarna kommer att resultera i emissionsfaktorer som kan implementeras i emissionsmodeller. Genom kunskapen som genereras kan motortillverkare även optimera mot lägre emissioner av icke reglerade partikulära avgaskomponenter typ PAH / Roger Westerholm, Analytisk kemi

19 Utförande Provtagning har utförts vid Volvo Technology AB. Reglerade: kolmonoxid (CO), oförbrännda kolväten (HC), kväveoxider (NOx), partiklar. Icke reglerade avgaskomponenter: N 2 O, NO 2, NH 3, SO 2, CH 4, aldehyder, vissa specifika kolväten samt partikellokaliserade polycykliska aromatiska kolväten (PAH) / Roger Westerholm, Analytisk kemi

20 Belastningspunkter ESC test points (13 stages) M ax torque curve 2000 Torq que Idle A B C Engine speed [rpm] / Roger Westerholm, Analytisk kemi

21 Utvalda emissionsvärden från ESC-punkten A50 (1200rpm, 150Nm) för olika bränslen Bränsle Specific VSD 10 Syntetisk Dieselbränsle Referens Dieselbränsle WWFC4 dieselbränsle MK1 Brake NOx Soot FC PM (g/kwh) (g/kwh) (g/kwh) (g/kwh) / Roger Westerholm, Analytisk kemi

22 VSD A50 (1200rpm, 150 Nm) VSD A50 (1200rpm, 150Nm) NOx 2g/kWh CO ppm NOx ppm N2O ppm SO2 ppm or CO concentr ration (ppm) Nox NOx 1g/gWh ration (ppm) N2O or SO2 concent :25:00 13:39:24 13:53:48 14:08:12 14:22:36 14:37:00 14:51: :05:48 Time / Roger Westerholm, Analytisk kemi

23 PAH 36st Dibenzothiophene 1-Methylfluoranthene 3-Methylchrysene y Phenanthrene Benz(a)fluorene 2-Methylchrysene Anthracene Retene 6-Methylchrysene 3-Methylphenanthrene 2-methylpyrene 1-Methylchrysene 2M 2-Methylphenanthrene h 4M 4-Methylpyrene Benzo(b&k)fluoranthene 9-Methylphenanthrene 1-Methylpyrene Benzo(e)pyrene 1-Methylphenanthrene Benzo(ghi)fluoranthene Benzo(a)pyrene 2-Phenylnaphthalene Benzo(c)phenanthrene Perylene 3,6-Dimethylphenanthrene Benzo(b)naphto(1,2-d)thiophene Indeno(1,2,3-cd)fluoranthene 3,9-Dimethylphenanthrene Cyclopenta(cd)pyrene Indeno(1,2,3-cd)pyrene Fluoranthene Benzo(a)anthracene Benzo(ghi)perylene Pyrene Chrysene Coronene / Roger Westerholm, Analytisk kemi

24 Utvalda PAH emissionsvärden från ESC-punkten A50 (1200rpm, 150Nm) för olika bränslen PAH summa 36 st Syntet VSD MK1 Bränsle sum PAH mg/l 56, ,0 Emission sum PAH ng/mg partiklar / Roger Westerholm, Analytisk kemi

25 Preliminär i jämförelse mellan tung dieselmotor och D1, D2 lätt dieselmotor ng PAH/mg PM Medelvärde för tung dieselmotor (moder) ~40 ng/mg PM Summa PAH Mw (15 st) Medelvärde för lätt dieselmotor (transienter) ~ 20 ng/mg PM Summa PAH Mw (15 st) Mer forskning behövs / Roger Westerholm, Analytisk kemi

26 I SRM dieselpartiklar och Stockholms luft har nya okända tyngre PAH detekterats Mw SRM 1650b SRM 2975 Stockholm Full scan Full scan SIM > > > > > > > >1 Summa > / Roger Westerholm, Analytisk kemi

27 Slutsatser Identifiera okända tyngre PAH Hälsoeffekter från tyngre PAH saknas i litteraturen Mer forskning behövs Vad händer efter EMFO? / Roger Westerholm, Analytisk kemi

28 EMFO avslutande seminarium Hjärt-kärl och lungeffekter av dieselavgaser Thomas Sandström Lung och allergienheten, MedicinCentrum Norrlands universitetssjukhus Umeå

29

30 Hälsoeffektstudier 1. Nya mekanismer påvisade bakom astmatikers försämring av dieselavgaser 2. Ozon förvärrar hälsoeffekter av partiklar 3. Dieseleffekterna lika med olika motorer och körsätt 4. Hjärtkärlpåverkan av diesel 5. Ej skydd av hjärt-kärlmediciner hos hjärtsjuka 6. Skyddseffekter av avgasfilter för dieselmotorer 7. Vägdamm ger stark inflammation i lungorna

31 Blodkärlsrörlighet Blodkärlseffekter av dieselavgaser Koagulation Kväveoxid (NO) tpa bristning Blodpropp Plack- Inflammation Snabbt ökad styvhet Minskad vidgningsförmåga Minskad t-pa frisättning Ökad klistrighet hos blodplättar Ökad proppbildningstendens TIDSFÖRLOPP STÄMMER MED HJÄRTINFARKTSTUDIER

32 Blodproppsbildningen ökar av dieselavgaser Lucking et al. Eur Heart J 2008

33

34 Diesel avgaseffekter hjärtsjuka personer 20 män Kranskärlsförträngning behandlad med PCI Ingen diabetes eller hjärtsvikt Normalt maximalt arbetsprov Inga symptom Full skyddande medicinering Bevisad kranskärlssjukdom men säker grupp Mills et al. New Engl J Med 2007

35 EKG-påverkan under lätt arbete vila Lätt arbete vila

36 Samverkan mellan buller och luftföroreningar från vägtrafik för uppkomst av hjärtinfarkt Jenny Selander Jenny Selander Doktorand Institutet för Miljömedicin Karolinska Institutet

37 SHEEP Stockholm HEart Epidemiology Program Fall-kontroll studie Alla förstagångshjärtinfarkter Män och kvinnor år Stockholms län Matchning mot ålder, kön och upptagningsområde Enkät Läkarundersökning Provtagning Jenny Selander 20/04/2009 2

38 Urval och metod Alla män och kvinnor boende i Stockholm sedan 1970 Fall: 1571 Kontroller: 2095 Ny enkät Bostadens utformning Hörselskador Besvärad av buller i bostaden Yk Yrkesbuller Övriga bullerkällor Bullerklassificerade bostadsadressen Jenny Selander 20/04/2009 3

39 Bullerklassificering av vägtrafik i boendemiljön Alla adresser bullerklassificerades (ca 8000) db i årsmedeldygn: Avstånd Vinkel Antal fordon/dygn Hastighet Tidsvägt medelvärde för bullerexponering under observationstiden Inom 200m från järnväg Jenny Selander 20/04/2009 4

40 Beräkning av luftföroreningar i boendemiljön Bostadsadresserna koordinatsattes Koordinaterna - spridningsmodeller (emissionsdatabaser) Validering mot fasta mätstationer Jenny Selander 20/04/2009 5

41 Risk för hjärtinfarkt (ickefatal/fatal) vid långtidsexponering för luftföroreningar 4 NO 2 från trafik 4 CO från trafik KI) R (95% OR 4 PM 10 från trafik 4 SO 2 från uppvärmning Från: Rosenlund m fl Epidemiology 2006 Jenny Selander 20/04/2009 6

42 Risk för hjärtinfarkt vid långtidsexponering för vägtrafikbuller, justerat för luftföroreningar Alla deltagare RRR Exkluderat deltagare 95% CI <200m från spårväg, hörselskada < Icke-fatal Fatal, på sjukhus Fatal, utanför sjukhus Selander et al Epidemiology mars 2009 Jenny Selander 20/04/2009 7

43 Risk för hjärtinfarkt vid långtidsexponering för vägtrafikbuller, justerat för luftföroreningar samt vice versa RRR 95%CI Buller Luftföroreningar Icke-fatal Fatal, Fatal, på sjukhus utanför sjukhus Jenny Selander 20/04/2009 8

44 Emission, dispersion and health effects of air pollutants and community noise in Scania - an integrated study on road-, railway-, air- and sea traffic and industries Lund University Occupational and Environmental Medicine GIS-center EMFO seminar

45 Specific goal 1: Exposures air pollution noise the covariation between these emissions, and sociodemographic conditions health promoting aspects in the natural environment near the residence.

46 National and municipal road data

47 01 Dec 2002 kl:

48 Traffic noise Road Railroad Air Simplified model for road noise (overestimates in cities) Soundplan (available for Malmö) Ardö J. Trafik, människor och miljö i Skåne. Projektrapport till Naturvårdsverket. Liljewalch-Fogelmark K. Tågbuller i Skåne - befolkningens exponering. Seminarieuppsatser 125, Centrum för Geobiosfärsvetenskap, Naturgeografi och Ekosystemanalys, Lunds Universitet, 2006 Ardö, J Skånsk Miljödatabas - uppbyggnad och kvalitetskontroll - projekt redovisning. Arbetsrapport, GIS-Centrum Centrum, Lunds Universitet, 36 pp.

49 Rekreationsvärden 5 karaktärer (städerna är ännu ej kartlagda) Vildhet Artrikedom Rofylldhet Rymd Kultur/odlingslandskap

50 Medelantal karaktärer inom 300 meter ifrån bostaden per kommun Excluded urban areas Counties with excluded urban areas Mean number of characteristics within 300 meters distance from the residence Kilometers 58% av den undersökta befolkningen har inte någon karaktär inom 300 m!

51 PHS 2004: Recreational values and neighbourhood satisfaction High neighbourhood satisfaction N= N= ional value es. of recreati N= N=211 N= N=347 N= N= House-ow ners Tenants No. N= N= Percent

52 Are associations between socioeconomic characteristics and exposure to air pollution consistent? Malmö No, not between cities and not always a similar pattern between different indices of socioeconomic position Lund Stroh E et al (2005) Int J Health Geogr Bubble diagrams; Percentage of population with high education versus annual mean concentration of NO2 at their real estate. The bubbles are sized according to the weight of the estimate, which depends on the size of the population

53 Specific goal 2: Health effects Respiratory Cardiovascular (hypertension, stroke) Annoyance, sleep, physical activity. Reproductive effects (birth weight)

54 Sources of health information Public health survey in Scania (PHS) 1999 n (participants) = , 58% participation Respiratory health 2000 n = 9219, 78% participation PHS 2004* n = , 59% participation p PHS (longitudinal) n = , 77% participation Noise and health, Malmö 2007 n = 3042, 54% participation PHS 2008 n ~ 30000, ~ 55% participation Riks-Stroke* * with supplementary case-control study Medical Birth Registry

55 Rekreationsvärden i naturliga omgivningsmiljön Vardagsmotion (t.ex. promenader, trädgårdsarbete, tyngre hushållsarbete, cykling, simning) Time spent on moderate physical activities BMI Inget samband för boende i eget hus No. of recreational values N= N= N= N= N= Percent 5 hours per w eek 3-5 hours per w eek 1-3 hours per w eek 1 hour per w eek No time at all För hyresgäster fanns ett gynnsamt samband Andel med BMI >= 30 kg/m2 Minst en karaktär inom 300m 13% Ingen karaktär inom 300m 17%

56 Respiratory symptoms and traffic exposure in adults Lindgren A et al (2009) Int J Health Geogr, and submitted OR Allergic asthma OR Allergic rhinitis 2, ,5 1, ,5 0,5 0 0 no road <2/min 2-5/min 6-10/min >10/min no road <2/min 2-5/min 6-10/min >10/min 2,5 OR 2,5 Non-allergic asthma OR 2,5 Chronic bronchitis 2 2 1,5 1, ,5 0,5 0 no road <2/min 2-5/min 6-10/min >10/min 0 no road <2/min 2-5/min 6-10/min >10/min

57 Ischemic stroke in Scania A registry-based case-control study. Oudin A et al, submitted. adj OR 1,2 1,1 1 0,9 08 0,8 0, NOx μg/m 3 Adjusted for age, sex, country of birth and civil status. Further second-phase adjustment for smoking, diabetes and hypertension Further second phase adjustment for smoking, diabetes and hypertension did not change the results.

58 Noise and health Björk J et al (2006). Road traffic noise in southern Sweden and its relation to disturbance of daily activities, annoyance, and health. Scand J Work Env Health Persson R et al (2007). Trait anxiety and modeled exposure as determinants of self-reported annoyance to sound, air pollution and other environmental factors in the home. Int Arch Occup Environ Health Kristiansen J et al (2008). Mental distress and modeled traffic noise exposure as determinants of self-reported sleep problems. Proceedings of the 9th Congress of the International Commission on the Biological Effects of Noise 2008

59 Specific goal 3: health economy to review existing studies on the cost-ofillness (COI) of air pollution, and perform such a study Pervin T, Gerdtham U-G, Lyttkens CH. Societal costs of air pollution-related health hazards: A review of methods and results. Cost Effectiveness and Resource Allocation, in press 2008

60 Achievements Several scientific publications, and more to come 2 Licenciate theses 2 PhD theses expected this year GIS as a tool in environmental medicine New collaborations (landscape architecture, public health, environmental medicine, aerosol science.) New grants The emission database for air pollution is used in Scania, and there is a structure for updating and dissemination

61 Institutionen för tillämpad miljövetenskap Stockholms universitet Betydelsen av lokala kontra regionala partikelkällor för hälsoeffekter observerade i Stockholms län Christer Johansson PM2.5 O 3 IMPORT BC PM10 PNC NH 4 + Ett projekt inom PNC VOC NO PM2.5 x EMISSIONSFORSKNINGSPROGRAMMET SO 4 BC EMFO Christer Johansson, ITM Stockholms universitet

62 Sft Syfte att kvantifiera påverkan på befolkningens hälsa i Stockholms län av föroreningar (partiklar) som kommer från utsläpp i andra länder och Jämföra med effekterna av lokalt genererade föroreningar Christer Johansson, ITM Stockholms universitet

63 Bakgrund Olika exponeringskällor bidrar till olika Kemisk sammansättning Lokala källor: trafikens avgaser Lokala åtgärder: ex Miljözon Partikelstorleksfördelningn-n- Lång- distans- transport Internationella utsläppsreduktioner Lokala trafiken: Vägdamm Lokala åtgärder: Minskad Användning av dubbdäck Löslighet, deposition Diameter, µm hälsoeffekter?! Christer Johansson, ITM Stockholms universitet

64 Parter ITM: Institutionen för tillämpad miljövetenskap Camilla Andersson, Christer Johansson Regionala modellberäkningar Partikel mätningar & modell validering LVF/SLB: Miljöförvaltningen, Stockholm Christer Johansson Lokala modellberäkningar Exponeringsberäkningar SMHI Robert Bergström Regionala modellberäkningar IMM/KI & AMM/Sthlms län Tom Bellander, Sven-Göran Eriksson Kvantifiering av hälsoeffekterna Institutet för Miljömedicin Karolinska Institutet Arbets- & Miljömedicin Stockholms läns Landsting Christer Johansson, ITM Stockholms universitet

65 Genomförande Intransportens bidrag Europa, Sverige, Stokholms län, Primära o sekundära partiklar samt olika komponenter Sv, DNF, Öst o Västeuropa, sjöfart MATCH modellen, 44 km, 22 vertikala skikt, EMEP emissioner Lokala bidragen Storstockholm Avgas- och icke avgaspartiklar, Vägtrafikens bidrag, Storstockholm Gauss Airviro, 250 x 250 meters, 250 x 250 meters upplösning LVF emissioner Samordning med TRAPART/EMFO (Bertil Forsberg) Christer Johansson, ITM Stockholms universitet

66 Exponering och hfötid förtida dödlighet EUROPA: Olika källområden o sjöfart Sekundära primära Effekter på dödlighet baserat på publicerade samband Christer Johansson, ITM Stockholms universitet SVERIGE: Olika källområden o sjöfart sekundära o primära partiklar EU direktiv PM2.5: Vad beror exponeringsminskning på? STOCKHOLMS LÄN: Olika källområden o sjöfart, sekundära primära Beräknade hälsoeffekter (hittills endast förtida död)

67 Bidrag till exponeringen från olika regioner (personer* personer*ug/m3) ug/m3) Västeuropa Sekundära parttiklar Primärra partiklar Skandinavien Christer Johansson, ITM Stockholms universitet Ö Östeuropa Sjöfart

68 Effekter på förtida dödlighet i Europa Antag att beräknad exponering representativ för långtidsexponering Pi Primära partiklar 17% per 10 ug/m3 Sekundära partiklar 6% per 10 ug/m3... Totalt förtida dödsfall per år p g a primära partiklar p g a sekundära partiklar Christer Johansson, ITM Stockholms universitet

69 Alla källor Sveriges D/N/F Sveriges befolknings- exponering Pi Primära Sekundära Västeuropa Östeuropa Sjöfart EC OM2.5 IM2.5 SO4 NO3 NH4 Other SEA EEU WEU DNF SE Christer Johansson, ITM Stockholms universitet

70 Primära partiklar Stockholms län: Bidrag till PM från olika områden Sjöfart Östeuropa Västeuropa Dan/Nor/Fin Sverige Christer Johansson, ITM Stockholms universitet Sekundära partiklar

71 Relativa risker förtida dödlighet Modell: Poisson Kovariater: Temperatur, veckodag, influensa(lag0) RR för död per 10 µg/m3 skattat PM2,5 (lag 0-2) (95% KI) 1.8 RR pe er 10 µg/m m Alla: RR=1.038 KI: Sverige DanNorFin VästEU ÖstEU Sjöfart Alla Jfr. då uppmätt PM10 vid Aspvreten används erhålls RR = 1.1 per 10 ug/m 3 Men ej signifkant med justering för ozon, NOx, vägdamm Christer Johansson, ITM Stockholms universitet

72 RR utökad modell - Ingen signifikant riskökning vid exponering för icke lokala partiklar - Inget stöd för att sekundära och primära partiklar skiljer m a p påverkan på förtida död i Stockholms Län RR R per 10 µg/m3 Modell: Poisson Kovariater: Temperatur, veckodag, influensa(lag0,1,2), tidstrend i dödlighet, säsong, luftfuktighet, värmebölja(>22,5 C) RR för död per 10 µg/m3 skattat PM2,5 (lag 0-2) (95% KI) Långtidseffekter: USA ACS: 1.06 per 10 µg/m 3 LA/USA: per 10 µg/m Alla Alla Primära Alla sekundära Källområde Christer Johansson, ITM Stockholms universitet

73 Sammanfattning 1 Europa o Sverige Stora skillnader i partikelexponeringen Västeuropa bidrar mest med sekundära partiklar Östeuropa mest primära partiklar Sjöfart bidrar med ca 10% av exponeringen För Sveriges bef ger sekundära partiklar störst bidrag Förtida död bland Europas befolkning Totalt ca förtida dödsfall per år varav flest ( ) p g a primära partiklar a men osäkra riskfaktorer Christer Johansson, ITM Stockholms universitet

74 Sammanfattning 2 Stockholms län Partikelexponeringen Sekundära partiklar ger störst exponeringsbidrag Öst- o Västeuropas utsläpp bidrar mest Sverige ung lika mycket som sjöfarten Primära främst från Sverige Ingen signifikant riskökning vid exponering för icke lokala partiklar Inget stöd för att sekundära och primära partiklar skiljer m a p påverkan på förtida död i Stockholms län Christer Johansson, ITM Stockholms universitet

75 Publikationer mm Resultat från projektet har också Redovisats på - 2 internationella konferenser - årliga EMFO möten - SCARP, Göteborg VTI dagarna i Linköping 2007 Population exposure and mortality due to PM in Europe - long-term simulations of source region and shipping contributions Camilla Andersson, Robert Bergström & Christer Johansson Accepted with revisions IMPORT är del i en doktorsavhandling: Kommande konferens: Christer Johansson, ITM Stockholms universitet

76 Fortsatt tt arbete Hälsorisk beräkningar Stockholms län Andra hälsoutfall än mortalitet TRAPART: Sjukhusinl. intransp. PM10 och lokalt vägdamm signifikanta samband Andra modeller (GAM, spline, ozon) Utökad tidsserie? Publikation av hälsoriskskattningarna Ev. utökade beräkningar för effekter i Europa Christer Johansson, ITM Stockholms universitet

77 Trafikrelaterade partiklars relativa och absoluta betydelse för kvantifierbara hälsoutfall - TRAPART Bertil Forsberg, Bo Segerstedt, Kadri Meister, Yrkes- och miljömedicin, Umeå universitet. I samarbete med: Christer Johansson, Patricia Krecl, Johan Ström, ITM, Stockholms universitet. Boel Lövenheim, Tage Jonson, SLB, Stockholms miljöförvaltning

78 Syfte Syftet med detta projekt är att beskriva korttidssamband d mellan trafikrelaterade t partiklar och olika hälsoutfall med trafikspecifika ifik partikelmått, enhetligt t studerade med tidsserieanalys. Särskilt effekterna av avgaspartiklar och vägdamm avses kvantifieras mer relevant genom projektet.

79 Metodik Dygnsvisa uppgifter om antal dödsfall, inläggningar g och akutbesök i StorStockholm har hämtats från register vid EpC Rutinmässiga luftföroreningsdata kommer från Stockholm och intilliggande bakgrundsstationer NOx, partikelantal och sot ses som avgasrelevanta indikatorer och ITM har inom projektet t utfört t mätningar för att modellberäkna halter bakåt i tiden

80 Exponeringsdata: Halter ovan tak av PM 10, NOx och ozon i centrala Stockholm (Södermalm) samt utanför staden (Aspvreten och Norr Malma) utförda av SLb-analys. Meteorologiska data och pollenhalter.

81 HALTER I ANALYSERNA: Beräknat lokalt haltbidrag av vägdamm PM vägdamm = (PM10 urban -PM10 rural )- 24/1000*(NOx urban -NOx rural ) Uppmätt regional bakgrundshalt av PM10 rural NOx urban som indikator på avgashalt ozon urban

82 Halter under studieperioden (µg/m3) Förorening Mv (lag0) Max (lag0) IQR (lag01) PM vägdamm PM rural Ozon urban NOx urban

83 Variation under studieperioden PM resusp PM10 rural NOx Datum

84 Låg korrelation effekter kan särskiljas PM resusp PM rural Ozon urban NOx urban PM resusp PM rural Ozon urban NOx urban

85 Hälsodata: Uppgifter om dagligt g antal fall i StorStockholm (1.2 milj inv) inhämtades från Patientregistret för åren

86 Effektvariablerna Antal fall per dygn Hälsoutfall Min Medel Max Inläggning CVD Inläggning ANDN Dödsfall Akutbesök ANDN Akutbesök astma Resultat redovisas här för inläggningar där vi haft likvärdiga data för hela tidsperioden

87 Dataanalys Poissonregression med programvaran R. Modellerna inkluderar simultant: Alla luftföroreningsvariabler i (lag 01) Temperatur och luftfuktighet Pollen Influensa Kalendereffekter (helger, veckodag) Tidstrend

88 Resultat Inläggningar för hjärt-kärlsjukdom % fler fall per µg/m3 (lag01)

89 Resultat Inläggningar för andningsorganen % fler fall per µg/m3 (lag01)

90 Resultat Korttidseffekt (lag01) på antal dödsfall % fler fall per µg/m3 PM vägdamm 1,6 % (95% KI = , 4.0) 40) PM intransp 1,1 % (95% KI = -1.2, 3.4) Avgaser indikerat med CO hade signifikant effekt:

91 Slutsatser Vägdamm har effekt på inläggningar för andningsorganen g Avgaser har effekt på inläggningar för hjärtkärlsjukdom j Intransporterat PM10 och ozon har effekt på båda typerna av inläggningar g Effekter (RR) starka internationellt sett Vi har osäkra skattningar för dödsfall (ej signifikanta koefficienter) I APHEA2 hade avgaser (CO) signifikant effekt på antal dödsfall

92 Manus Forsberg B, Meister K, Johansson C, Segerstedt B. Effects of road dust PM on acute morbidity. Forsberg B, Meister K, Johansson C, Segerstedt B. Different health effects of particulate pollution from different sources

93 Tack Emissionforskningsprogrammet EMFO (NV, VV m fl) SoS EpC (Patientregistret) Slb Stockholms miljöförvaltning och EMEP Palynologiska laboratoriet och för att ni lyssnat!

94 FINAL - Fina partiklars betydelse för uppkomst astma, lungsjukdom och luftvägsbesvär Lars Modig, Bertil Forsberg, Christer Johansson (ITM/Slb), Kjell Torén (GU), Christer Janson (UU) EMFO 2009

95 FINAL - Fina partiklars betydelse för uppkomst astma, lungsjukdom och luftvägsbesvär Astma är en vanlig sjukdom som ökat i förekomst under flera årtionden Det är väl känt att luftföroreningar kan försämra astmatiker Luftföroreningarnas betydelse för uppkomst av astma, särskilt hos vuxna, har varit osäker Studier har begränsats av att avse prevalens och använda grova exponeringasmått (stad/område) Lokal avgashalt har misstänkts vara en riskfaktor EMFO 2009

96 EMFO 2009

97 FINAL - Fina partiklars betydelse för uppkomst astma, lungsjukdom och luftvägsbesvär Lars Modig, Bertil Forsberg, Christer Johansson (ITM/Slb), Kjell Torén (GU), Christer Janson (UU) Hur påverkas uppkomst av astma bland vuxna av avgashalten vid bostaden? Hur samvarierar förekomsten av astma, symtom och besvär med avgashalten vid bostaden? Hur blir exponerings-responssambanden med alternativa avgasindikatorer (NO2, avgaspm etc)? EMFO 2009

98 FINAL Anslag från EMFO (2 år), SCARP, Astmaoch allergifonden 1. RHINE-kohorten med ca 5400 geokodade vuxna från 3 städer 2. HÄMI tvärsnittsstudie 2004 med 2800 vuxna Göteborg, Umeå och Uppsala EMFO 2009

99 METOD (RHINE) 7279 slumpade vuxna svarade på ett frågeformulär 1990 och 1999 (ECRHS/RHINE) Deras adresser koordinatsattes Tre spridningsmodeller användes för att beräkna avgashalt vid bostaden ( 50 m) NOx, NO 2, PMavgas Avstånd till större gata/väg (def. trafikföden) EMFO 2009

100 Beräknad halter av NO för deltagare i Umeå EMFO 2009

101 METOD (RHINE) Nya fall av astma studerades bland dem som 1990 varken rapporterade astmasymtom eller astmamedicinering För 3824 av dessa kunde halt vid bostaden beräknas Två definitioner för nya fall användes onset och incidenta Till incidenta id räknas bara de som angav ett debutår inom uppföljningsperioden EMFO 2009

102 METOD (RHINE) Väg med fordon per åmd inom 50 m Kontroll för kön, ålder, BMI, rökhistoria mm EMFO 2009

103 Resultat (Modig et al, accepted ERJ) EMFO 2009

104 Resultat (Modig et al, accepted ERJ) Kumulativt Onset 3% Incidens 1.5% NO2 (som vinterhalvårsmedelvärde) ede de) Mv 17.9 µg/m3 ( µg/m3) EMFO 2009

105 Resultat (Modig et al, accepted ERJ) EMFO 2009

106 Preliminära resultat (Modig et al, manus) PMavgas hade skev fördelning Mv= 055µg/m ( µg/m3) Relativ risk 2 tertilen: til 134(95%KI ) Relativ risk 3 tertilen: 2.20 (95%KI ) EMFO 2009

107 Slutsatser Första studien av spridningsmodellerade i d d avgashalter och uppkomst av astma hos vuxna Samband beskrivs med NO2 (linjärt) och PMavgas (klassindelat) Studien visar även på ett samband för närhet till större väg Det vore mycket angeläget att igen följa upp deltagarna i RHINE EMFO 2009

108 Publikationer (RHINE-kohorten) Modig, Torén, Janson, Järvholm, Forsberg. Vehicle exhaust outside the home and onset of asthma among adults (Accepted ERJ) Modig, Johansson, Torén, Janson, Künzli, Forsberg. Traffic exposure at home and incidence of asthma and rhinitis in adults (Manus) EMFO 2009

109 Traffic-related air pollution, lung function and airway disease in children Tom Bellander, Olena Gruzieva Institute of Environmental Medicine Karolinska Institutet

110 Background Diverging results associated with the role of air pollution exposure for long-term effects on children s health Aim To assess the association between exposure to residential outdoor levels of air pollution from traffic and respiratory symptoms, lung function development and sensitization in children up to 8 yrs Olena Gruzieva 20 April

111 The BAMSE cohort, Stockholm, Sweden Baseline: Questionnaire and dust N=4,089 1 year follow-up: Questionnaire N=3 3,925 (96%) 2 year follow-up: Questionnaire N=3,843 (94%) 4 year follow-up: Questionnaire N=3,720 (91%) Dust N=2,554 (62%) PEF N=2,855 (70%) Blood N=2,614 (64%) 12 year follow-up: 2008 Web-based questionnaire to parents and children 16 year follow-up: In the planning Clinical visit 8 year follow-up: Questionnaire N=3,431 (84%) Spriometry N=2,613 (64%) Food N=2,614 (64%) Blood N=2,461 (60%) Olena Gruzieva 20 April

112 ) Long-term exposure to air pollution Residential history for study subjects Geocoding and linking co- ordinates to dispersion models SO 2 from heating (µg/m 3 ) g/m 3 ) NO 2 from traffic (µg Mean (area) Mean (population) 10th to 90th percentile (population) SO Year Mean (area) 5 Mean (population) 10th to 90th percentile (population) Year Emission databases (EDB) 1990, 2000, NO x PM 10 Olena Gruzieva 20 April

113 Address information Site Unique addresses Home 6193 Day care 2383 School 763 Total 9339 Olena Gruzieva 20 April

114 Wheeze at 4 & 8 years Any wheeze up to 4 years - PM10 up to 4 years - NOx up to 8 years - PM10 up to 8 years - NOx Persistent wheeze 4 years - PM10 4 years - NOx 8 years - PM10 8 years - NOx Exposure 1:st year of life Outcome up to 4 & 8 years of age ORs calculated for a change in pollution level from the 5th to the 95th percentile Odds ratio (95% CI) Adjusted for municipality, socioeconomic status, heredity, mother s smoking during pregnancy and infancy, year that house was built, damp or mold in the home at birth and sex of the child. Olena Gruzieva 20 April

115 Sensitization at 8 years any allergen-pm10 any allergen-nox Inhalant-PM10 inhalant-nox Exposure 1:st year of life Outcome up at 8 years of age pollen-pm10 pollen-nox Odds ratio (95% CI) ORs calculated for a change in pollution level from the 5 th to the 95 th percentile Olena Gruzieva 20 April

116 Air pollution and persistent wheeze in combination with sensitization NOx PM10 OUTCOME OR (95% CI) OR (95% CI) Persistent wheeze+sens: 4 yrs 8 yrs 2.07 ( ) 1.93 ( ) 2.19 ( ) 3.09 ( ) Olena Gruzieva 20 April

117 Peak Expiratory Flow Mean PEF: 169 l/min, SD 29 l/min (4 yrs) 290 l/min, SD 41 l/min (8 yrs) Effect on PEF (l/m) Traffic-PM 10 Traffic-NO x Point estimate* Point estimate* (95%CI) (95%CI) 4 years (-10.67, -0.05) 8 years (-10.37, 5.04) (-6.84, 0.68) (-7.81, 3.5) * Calculated for a change in pollution level from the 5th-95th percentile Adjusted for sex, age, height, municipality Olena Gruzieva 20 April

118 Ongoing analyses Outcome at 4 Outcome at 8 Outcome at 4 and 8 Outcome at 8 but not 4 Exposure 0-1* 0 1* 0 1* 0 1 (years) * data for these time periods have been already analyzed Outcomes: sensitization respiratory symptoms lung function Olena Gruzieva 20 April

119 Coworkers: Emma Nordling, KI Magnus Wickman, KI & Sachs Childrens Hospital Göran Pershagen, KI & SLL Erik Melen, KI & Astrid Lindgren s Childrens Hospital Magnus Svartengren, KI & SLL Jenny Hallberg, Sachs Childrens Hospital & KI Niklas Berglind, KI Funding: EMFO SNAP Olena Gruzieva 20 April

120 Respiratory tract deposition of diesel engine exhaust particles comparison between healthy subjects and subjects with COPD. Jakob Löndahl, Agneta Bengtsson, Joakim Pagels, g g g Christoffer Boman, Erik Swietlicki, Thomas Sandström

121 Aim Produce a typical diesel aerosol in the laboratory for both idle and transient running Characterize the aerosol Determine respiratory tract deposition for healthy and COPD subjects inhaling two types of fdiesel l(idle, transient) t)

122

123

124 Aerosol characterization SMPS number size distribution ib ti OC/EC organic/elemental carbon PIXE elemental make-up TEM electron microscopy TEOM particulate matter (PM1) H-TDMA hygroscopic growth factors Thermodenuder volatility APM particle mass particle density restructuring PAH NOx CO

125 Aerosol characterization Idle running Transient load

126 Aerosol characterization

127

128 Respiratory deposition Aerosol inlet RESPI Inhale tank 10 L 3-way valve 2-way valve Drier Prtil Particle size-distribution measurement (SMPS) S) Heated area Exhale tank 2or5L Outlet Pneumotachograph

129 Respiratory deposition 20 subjects 10 healthy, 5m/5f, age 32 ± 8 10 COPD, 7m/3f, age 67 ± 7

130 fraction Dep posited Deposition fraction, idle running nhealthy COPD Dry mobility diameter (nm)

131 Deposition fraction, transient load fraction Dep posited Healthy Patients Dry mobility diameter (nm)

132 Idle driving Transient driving DF (number) Dose (μg/h) DF (number) Dose (μg/h) Healthy COPD

133 Dose vs Minute volume

134 DF vs FEV1

135 Conclusion Two types of diesel aerosol produced and characterized Difference in deposition between healthy and COPD subjects (Deposition fraction lower for COPD while dose higher) Could deposition differences explain parts of health Could deposition differences explain parts of health differences in exposure studies?

136 Comparasion with Modeled DF (ICRP) Depo osition fraction Healthy ICRP COPD ICRP Healthy measured COPD measured Dry mobility diameter (nm)

137 No correction for size shift when heated to 45 o C

138 No size shift when exposed to high RH Small size shift for aerosol from idling engine when heated to 45 o C

139 Betydelsen av partikelstorlek t l k och kemisk k sammansättning för hälsoeffekter - en Litteraturstudie Thomas Sandström Lung och allergisektionen, Medicincentrum Umeå

140 Målsättning Att kartlägga dagens kunskapsläge beträffande olika slags partiklar från vägtrafik, särskilt deras Fysikaliska k egenskaper Kemiska egenskaper Källor Hälsorisker The Role of Particle Size and Chemical Composition for Health Risks of Exposure to Traffic Related Aerosols -A A Review of the Current Literature Identifiera forskningsbehov

141 Deltagare Doc Roger Westerholm Dr Christoffer Boman Doc Bertil Forsberg Doktorand Maria Sehlstedt Prof Thomas Sandström Analytisk kemi Förbränningskemi och partikelfysik Epidemiologi Medicin och toxikologi Medicin och toxikologi

142 Hälsoeffektgradering 1. Dödsfall 2. Akut livshotande sjukdom tex hjärtinfarkt 3. Kroniska hälsoeffekter tex uppkomst av sjukdom och försämrad lungtillväxt hos barn 4. Symptomförsämring vid tex astma och KOL 5. Lättare irritationsbesvär Normal Anti-oxidant Inflammation Celldöd försvar

143 Storleksfraktioner Mekaniska funktioner Löslighet Deponering Kemiska egenskaper Metaller (valens) Aldehyder Kolväten PAH Kinoner Nitro-PAH Maricq et al. J Aerosol science 2007

144 Motoravgaser Bensin Diesel Alternativbränslen

145 Diesel avgaser Trafikrelaterade partiklar (PM2.5) har ett starkare samband med allvarliga hälsoeffekter än PM10 eller PM Dödsfall Hjärtinfarkter Stroke/slaganfall Boende och skolgång nära stora trafikleder ger kraftigt ökad risk för Hjärt-kärlsjukdom Försämrad tillväxt av barns lungor Ökad risk för astma. Detta har kopplats till markörer för motoravgaser snarare än vägdamm Vissa studier har indikerat dieselavgaser som speciellt betydelsefulla pga starka korrelationer med elementärt kol, eller boende i närhet av större vägar med tung dieseltrafik. Ibland svårt att separera effekter av diesel- och bensinavgaser

146 Diesel avgaser Ansenlig toxikologisk litteratur Djur Celler Människor

147

148 Bensinavgaser - Konklusioner Avgaspartiklar från bensinmotorer har en annorlunda karakteristik jämfört med dieselpartiklar mindre mängd sot, färre nanopartiklar och dessutom med lägre toxisk kapacitet Ett par djurstudier har indikerat att partiklarna från bensinavgaser kan öka förekomsten av arterioskleros, i likhet med dieselavgaser. Om resultaten är överförbara till människa skulle det kunna innebära en ökad risk för hjärtinfarkt och stroke. Det vetenskapliga underlaget är sparsamt.

149 Etanol och andra alternativbränslen Mycket lite undersökta Kemiska analyser finns men biomedicinska studier saknas näsa helt Etanol ger mer aldehyder d Mer ozon (förstärker effekterna av diesel partiklar) Mer oxiderade PAH (kinoner) Ej säkert bättre mutagenicitet/ carcinogenicitet än diesel Forskningsbehov utpekade

150 1. Dödsfall Hälsoeffektgradering g Motoravgaser 2. Akut livshotande sjukdom tex hjärtinfarkt 3. Kroniska hälsoeffekter tex uppkomst av sjukdom och försämrad lungtillväxt hos barn 4. Symptomförsämring vid tex astma och KOL 5. Lättare irritationsbesvär Normal Anti-oxidant Inflammation Celldöd försvar

151 1. Dödsfall Hälsoeffektgradering g Motoravgaser 2. Akut livshotande sjukdom tex hjärtinfarkt 3. Kroniska hälsoeffekter tex uppkomst av sjukdom och försämrad lungtillväxt hos barn 4. Symptomförsämring vid tex astma och KOL 5. Lättare irritationsbesvär Normal Anti-oxidant Inflammation Celldöd försvar

152 Slitage partiklar VÄGDAMM

153 Vägdamm Blandning av många komponenter Sand och grus Jord, damm, växt och bakteriekomponenter (endotoxin) Förbränningspartiklar från fordon samt distanstransport Slitagepartiklar från vägytan däck Bromsar Stora partiklar

154 Vägdamm En systematisk översikt av epidemiologiska studier där både grova (2,5-10 µm) och fina partiklar (<2,5 µm) mätts, visade grova fraktionen/vägdammet är kopplat till: symptom och försämring av astma och andra lungsjukdomar. Inte säkra bevis för ökad dödlighet Forsberg, Brunekreef. Eur Respir J 2005

155 Väg och däckslitage Vissa slitagekomponenter som återfinns i den grova fraktionen har troligen en högre toxicitet än andra partiklar. Tester från VTI Linköping och Oslo har indikerat att vägbanor med olika uppbyggnad, stenstorlek och mineraltyper kan ge högst olika bidrag till cellreaktioner, studerat i laboratoriemiljö. Däcktyp viktigt - dubbdäck ger mycket partiklar - även nanopartiklar Viktigt i att klarlägga lä effekterna ytterligare

156 1. Dödsfall Hälsoeffektgradering g Vägdamm 2. Akut livshotande sjukdom tex hjärtinfarkt 3. Kroniska hälsoeffekter tex uppkomst av sjukdom och försämrad lungtillväxt hos barn 4. Symptomförsämring vid tex astma och KOL 5. Lättare irritationsbesvär Normal Anti-oxidant Inflammation Celldöd försvar

157 Forskningsbehov Hälsoeffekter av avgaser från olika typer av diesel- och bensinmotorer med och utan partikelfilter, körda med nuvarande, framtida samt alternativa bränslen under olika driftsförhållanden Betydelsen av vägdamm och olika slitagekomponenter för hälsoeffekter. Långtidseffekter på barns och vuxnas hälsa av trafikrelaterade luftföroreningar. Ökade kunskaper om trafikrelaterade partiklars kemiska karakteristika med betydelse för hälsoeffekter, såsom PAH, nitro PAH, kinoner och metaller. Olika trafikrelaterade partiklars deponering i lungorna och relation till hälsoeffekter.