Fossiilisten polttoaineiden, teollisuuden ja liikenteen päästöt vaikuttavat voimakkaimmin pienhiukkasten aiheuttamiin solutoksisiin ja tulehduksellisiin vasteisiin. Hiukkasten koko ja päästölähteet vaikuttavat pienhiukkasten kemialliseen koostumukseen, ja erot koostumuksessa aiheuttavat vaihtelua hiukkasten haitallisuudessa. Näin osoittaa FM Teemu Rönkön tuore väitöstutkimus, jossa tutkittiin Kiinan Nanjingissa kerättyjen kaupunki-ilman hengitettävien pienhiukkasten koostumuksen ja toksikologisten vaikutusten välisiä yhteyksiä ihmisen keuhkorakkulan solumalleissa.
Tässä monitieteisessä tutkimuksessa määritettiin kokoeroteltujen pienhiukkasten kemiallinen koostumus ja altistettiin niillä ihmisen keuhkorakkulan pintasoluja yksin tai yhdessä immuunisolujen kanssa. Kemiallisen koostumuksen perusteella tarkasteltiin hiukkasten päästölähteitä ja muutoksia niiden suhteellisissa osuuksissa. Useasta keräyskampanjasta koostuvan aineiston pohjalta arvioitiin myös vuodenajan, sijainnin, vuorokaudenajan ja paikallisten päästörajoitusten vaikutuksia hiukkasten haitallisuuteen ja koostumukseen. Hiukkaskeräyksiä suoritettiin Nanjingissa sekä kaupungin vilkkaasti liikennöidyssä keskustassa, että niin sanotulla tausta-alueella, jossa liikennetiheys oli huomattavasti matalampi.
Ilmakehän pienhiukkaset ovat maailmanlaajuisesti merkittävin ihmisten terveyttävä vaarantava ympäristöperäinen riskitekijä. Suurin osa pienhiukkasiin yhdistetyistä kuolemista aiheutuu sydän- ja verisuonitaudeista, mutta niillä on selvä vaikutus kuolleisuuteen myös hengityselinsairauksien, infektioiden ja syövän välityksellä. Lisäksi pienhiukkasaltistuksen on havaittu liittyvän muiden muassa astman, diabeteksen sekä neurologisten sairauksien puhkeamiseen ja vaikeutumiseen. Nämä vaikutukset liittyvät pienhiukkasten kykyyn aiheuttaa sekä paikallinen tulehdus hengityselimistössä, että systeeminen tulehdustila koko vartalossa. Lisäksi hiukkaset tai niiden ainesosat voivat kulkeutua verenkierron välityksellä muihin elimiin.
Tutkimuksessa saadut tulokset osoittavat, että pienhiukkasten keräysaikana merkittävimmät hiukkasten päästölähteet Nanjingissa olivat hiilen poltto ja teollisuus, liikenne ja nestemäiset fossiiliset polttoaineet, maaperälähtöinen pöly, sekä yhdistelmä erilaisia määrittelemättömiä palamispäästöjä. Näiden päästölähteiden vaikutukset olivat selkeästi erilaiset eri vuodenaikojen ja keräyspaikkojen välillä. Liikennepäästöjen osuus oli huomattavasti suurempi kaupungin keskustasta kerätyissä hiukkasissa, kun taas tausta-alueen hiukkasten koostumukseen vaikutti voimakkaammin maaperäinen aines ja yhdistelmä erilaisia palamispäästöjä.
Päästölähteiden ja kemiallisen koostumuksen lisäksi myös toksikologiset vasteet vaihtelivat keräysajan ja paikan mukaan. Lisäksi vuorokaudenajalla havaittiin olevan vaikutus hiukkasten toksikologisiin ominaisuuksiin. Tähän vaikuttavat sekä päästölähteiden muutos vuorokaudenajan mukaan, että erilaiset ilmakehän olosuhteet ja prosessit. Kaikkien päästölähteiden havaittiin vaikuttavan hiukkasten aiheuttamiin toksikologisiin vasteisiin. Vaikutusten voimakkuus kuitenkin vaihteli vasteesta toiseen. Hiukkasten kokoluokalla oli voimakas vaikutus siihen missä vasteissa vaikutuksia havaittiin sekä vasteiden voimakkuuteen.
Kaiken kaikkiaan tutkimus osoittaa, että pienhiukkasten koostumus ja niiden haitalliset vaikutukset vaihtelevat sekä ajasta että paikasta riippuen seuraillen vaihteluita päästölähteissä sekä ilmakehän olosuhteissa. Kartoittamalla kunkin alueen tärkeimmät päästölähteet ja niiden haitallisuus on mahdollista tuottaa toksikologiseen tietoon pohjautuvaa aineistoa, jonka pohjalta voidaan kehittää toimia ilmansaasteista aiheutuvien terveyshaittojen vähentämiseksi.
Filosofian maisteri Teemu Rönkön väitöskirja Urban ambient air particulate matter – chemical variation and toxicity in vitro: Toxicological effects of PM from the highly polluted city of Nanjing, China tarkastetaan Itä-Suomen yliopiston luonnontieteiden ja metsätieteiden tiedekunnassa 4.12. verkossa. Vastaväittäjänä toimii professori Johan Øvrevik, Norjan kansanterveysinstituutti ja Oslon yliopisto, ja kustoksena apulaisprofessori Pasi Jalava, Itä-Suomen yliopisto. Tilaisuus on englanninkielinen.
