Но самый неприятный компонент дыма — это микрочастицы. Поговорим о них подробнее.
Медики разделяют частицы на три группы — более 10 мкм в диаметре, 2,5 мкм в диаметре и менее 0,2 мкм в диаметре. Такое различие связано с механизмом образования. Крупные частицы — продукт механического воздействия: истирания шин, асфальта, рельсов, измельчения камня и песка на мостовых; к ним относится и соль морских брызг. В общем, это уличная пыль. Сверхмелкие частицы — продукты конденсации каких-то летучих веществ, как правило, возникших при горении того или иного топлива. А просто мелкие — результат роста частиц мельчайших. Поскольку крупные частицы быстро оседают, а сверхмелкие — растут, они достаточно быстро исчезают из воздуха (если нет их постоянного притока). А вот мелкие могут существовать неделями. И как раз частицы размером менее 1 мкм в диаметре составляют 80—90% дыма лесного пожара.
Крупные частицы по большей части оседают в бронхах, а мелкие и мельчайшие оказываются в альвеолах. Соответственно первые быстро, примерно за сутки, выходят со слизью, а вторые задерживаются надолго. Чтобы избавиться от ненужного организму материала, на них следует натравить макрофагов. Заглотив частицы, эти клетки иммунной системы выносят их из глубин легкого и выводят опять же через дыхательные пути либо через лимфу. Есть данные, что наночастицы диаметром 20—30 нм из легких попадают и в кровь, и даже, преодолев гематоэнцефалитный барьер, в мозг, однако надежного подтверждения эти результаты пока не получили. Очевидно, что пребывая в густом дыму, а этим летом из-за пожаров видимость во многих городах и поселках по несколько дней не превышала ста метров, человек получит немалую дозу как мелких, так и крупных частиц.
Как же будут действовать частицы дыма на клетки легких и каковы основные поражающие факторы? Ответ на второй вопрос очевиден: все, что содержится в дыме, сорбируется на поверхности его твердых частиц. Самые вредные компоненты — ионы тяжелых металлов и полициклические углеводороды. Джо-зефина Малилей отмечает, что в зависимости от интенсивности лесного пожара грамм частиц может содержать и 3 мкг бенз-(а)-пирена, и 297 мкг. Да и сами по себе частицы дыма, которые состоят из 40—70% органических соединений и 2—5% графита (остальное — неорганика), тоже не подарок: сорбировавшиеся вещества вступают друг с другом в реакции, порождая новые соединения. Как весь этот химический коктейль поведет себя в организме, предсказать трудно, тем более что дым пожаров мало кто изучал. Зато есть много исследований действия различных других видов пыли на легкие. Вот по ним и судят о влиянии дыма на здоровье человека.
Самый близкий аналог дыма пожара — выхлопы дизельного двигателя: его частицы тоже покрыты слоем полициклических углеводородов и содержат ионы металлов, прежде всего железа. Впрочем, и остальные частицы тоже интересны. Подробное исследование этого явления можно найти в кандидатской диссертации Ханны Каолсон из стокгольмского Каоолинского института, защищенной в 2006 году. Сейчас сложилось представление о том, что эти частицы вызывают окислительный стресс у клеток, разрушают митохондрии, нарушают структуру ДНК. На уровне же организма основное действие — это воспаление. В чем их опасность?
Как следует из исследования Карлсон, воспаление вызывают прежде всего крупные частицы уличной пыли. Менее сильное воздействие оказывают продукты износа автомобильных шин. В результате воспаления увеличивается выработка интерлейкинов и, самое главное, фибриногена. Он сгущает кровь, и, если у человека и так есть проблемы с кровотоком, например имеются атеросклеротические бляшки, может возникнуть сердечная недостаточность со всеми вытекающими последствиями.
Непосредственное действие частиц на клетки легких сложнее, оно идет несколькими путями. Во-первых, макрофаг на поверхности легочного эпителия, помимо заглатывания частиц, выделяет наружу еще и свободные радикалы — супероксидрадикал, HOCI и NO — для полного изничтожения инфекции. Частицам дыма эти радикалы вредят не сильно, разве что переводят опасную органику в какие-то другие формы, а вот клетки подвергаются окислительному стрессу. Кстати, есть подозрения, что и сами клетки дыхательного эпителия тоже выделяют такие радикалы — во всяком случае, при воспалении у них заметили активацию соответствующих ферментов.
Во-вторых, если на поверхности частицы присутствуют вещества, способные обмениваться электронами, они сами могут вызвать образования очень реакционных радикалов. Возьмем двухвалентное железо. В каскаде реакций, включающем реакцию Фентона, оно много раз порождает гидроксил-радикал: Fe^(2+)+H2O2=OH + OH +Fe^(3-); Fe^(3+)+O^(2-) = O2+Fe^(2+). Для восстановления израсходованого железа не обязательно тратить супероксид-радикал, с этой задачей справляется, например, аскорбиновая кислота. Аналогичные последствия могут вызвать и другие вещества, легко обменивающиеся электронами. В частности, из металлов опасны хром и ванадий. Видимо, именно за счет этого механизма наночастицы,
Читать далее...