Civilizační dopady znečištěného ovzduší

V dalším z odborných seminářů, jež se zaměřují na význam vědeckých poznatků pro konkurenceschopnost naší země, diskutovali čeští experti na téma „Znečištění ovzduší v ČR a související civilizační dopady“. Záštitu nad sympoziem, které se konalo 22. května 2014 v Poslanecké sněmovně PČR, převzali nejvyšší představitelé pořádajících institucí – předseda Poslanecké sněmovny PČR Jan Hamáček a předseda Akademie věd ČR prof. Jiří Drahoš.

Všechna fota: Archiv KŽP

Podle Jana Hamáčka představují civilizační dopady znečištění ovzduší v České republice pro Poslaneckou sněmovnu jedno ze zásadních témat: „Právě v této oblasti je možná nejvíce vidět pokrok, jehož jsme za posledních dvacet let dosáhli.“ Předseda AV ČR prof. Drahoš v této souvis­losti zdůraznil, že k řešení mnoha problémů v naší zemi nabízí východisko nová Strategie Akademie věd: „Co dýcháme a v čem žijeme, je důležité pro nás všechny.“ Rovněž uvedl, že by se vědci měli významně podílet na podkladech a analýzách, z nichž by měla decizní sféra vycházet – politika a věda by se totiž měly doplňovat.

Vědci by se měli podílet na podkladech a analýzách, z nichž  by decizní sféra měla vycházet – politika a věda by se totiž měly doplňovat.

V zahajovacím bloku dále vystoupili předseda Výboru pro vědu, vzdělání, kulturu, mládež a tělovýchovu PSP ČR prof. Jiří Zlatuška a místopředsedkyně Výboru pro vzdělávání, vědu, kulturu, lidská práva a petice Senátu PČR a ředitelka Ústavu experimentální medicíny (ÚEM) AV ČR prof. Eva Syková, která upozornila na výsledky výzkumu v Evropě a USA prokazující, že dlouhodobá expozice znečištěnému ovzduší neovlivňuje pouze akutní projevy jako úmrtí, ale přispívá i k vývoji onemocnění. Dále uvedla, že specifickou situaci s vysokým znečištěním ovzduší, především v pánevních okresech severních Čech v sedmdesátých a osmdesátých letech 20. století, řešila vláda České republiky v roce 1990 přijetím Programu Teplice – výzkumného projektu, který měl objektivně posoudit, zda znečištěné ovzduší ovlivňuje nebo neovlivňuje zdravotní stav exponované populace. S úkolem koordinovat tento výzkum proto v ÚEM vznikla v roce 1991 Laboratoř genetické ekotoxikologie. Pracovníci ÚEM se později zaměřili na studium znečištěného ovzduší v Praze na modelové populaci městských strážníků a od roku 2008 na studium vlivu znečištěného ovzduší na populaci Ostravska. Podle výsledků je nejznečištěnější oblastí v ČR Moravskoslezský kraj (MSK). Tato závažná situace významně ovlivňuje onemocnění dýchacích cest u dětí předškolního věku i střední délku života mužů, a to zejména kvůli zvýšenému výskytu kardiovaskulárních onemocnění. Počátkem letošního roku se uskutečnilo několik měření v Praze 4-Spořilově, aby vědci z ÚEM objektivně posoudili, zda zdraví obyvatel ovlivňuje zvýšená dopravní zátěž či nikoli. Ve vybraných bytech byly prokázány zvýšené koncentrace PM_2,5 (jemné prachové částice < 2,5 mm) i B[a]P (benzo[a]pyrenu), které mohou dlouhodobě nepříznivě působit na zdravotní stav populace – jde především o zvýšený výskyt respiračních onemocnění u dětí, nízkou porodní hmotnost, změny v morfologii spermií i kardiovaskulární onemocnění. Výsledky prokazují závažnost dopravní zátěže ve velkých městech a nutnost urychleného přijetí opatření, která ji sníží. Bezprostředně lze realizovat technické kontroly nákladních aut, kontrolovat jejich přetěžování; přezkoumání stavu nákladních vozidel již iniciovala například policie v Pardubickém kraji. Výzkum znečištění ovzduší na populaci ČR prokázal, že v mnoha oblastech našeho státu představuje znečištěné ovzduší významné zdravotní riziko. Na základě poznatků z Programu Teplice by bylo vhodné, aby se situací v MSK zabývala vláda ČR, protože zdejších 1,3 milionu obyvatel je prokazatelně vystaveno významnému zdravotnímu riziku. Měla by vzniknout vize rozvoje regionu do let 2020 a 2030 a měla by se navrhnout opatření pro zlepšení kvality života.

V navazujícím programu referoval o vlivu znečištěného ovzduší na zdravotní stav populace dr. Radim Šrám z ÚEM. Údaje Českého hydrometeorologického ústavu dokládají zvýšené koncentrace PM₁₀ a PM_2,5 (standard PM₁₀ 40 mg/m³, PM_2,5 25 mg/m³) pouze v MSK, ale Světová zdravotnická organizace považuje za zdravotní riziko koncentrace PM_2,5 vyšší než 10 mg/m³, což je prakticky zátěž typická pro celou ČR. Měření prokázala, že biologickou aktivitu jemných prachových částic vyvolávají karcinogenní polycyklické aromatické uhlovodíky (k-PAU; představitelem je B[a]P). Koncentracím vyšším než standard jeden ng B[a]P/m³ je vystaveno více než 60 % české populace, přičemž nejvyšší koncentrace byly zaznamenány v MSK (například v Ostravě-Radvanicích desetkrát vyšší, v Karviné osmkrát vyšší než v Praze). Zvýšené koncentrace B[a]P ovlivňují výsledky těhotenství (zvýšený počet novorozenců s nízkou porodní hmotností, indukce poškození DNA), plodnost mužů, zvyšují respirační nemocnost u dětí i výskyt kardiovaskulárních onemocnění, cukrovky a nádorových onemocnění. S použitím čipové analýzy exprese genů u novorozenců z Prahy a Českých Budějovic vědci pozorovali vliv zvýšené koncentrace B[a]P na sníženou expresi genů ovlivňujících imunitu, což může zvyšovat nemocnost těchto dětí v prvních letech života. Výsledky analýzy střední délky života prokazují, že v pánevních okresech Ústeckého kraje je v průběhu posledních 20 let stále pozorováno její zkrácení o dva roky u mužů i žen. Naznačují, že změny vyvolané znečištěným ovzduším přetrvávají v populaci po desetiletí.

Měsíční koncentrace B[a]P v Ostravě-Radvanicích, Ostravě-Porubě a Karviné v roce 2012 a jejich vliv na těhotenství a fragmentaci DNA ve spermiích

Jak lze hodnotit znečištění ovzduší v ČR? Nejvýznamnější riziko představuje frakce < 1 mm PM (PM1), na kterou je vázána podstatná část k-PAU; jak již bylo uvedeno, koncentrace B[a]P > 1 ng/m³/rok (standard EU) se dlouhodobě překračují u 60 % populace ČR – zátěž populace B[a]P lze proto považovat za nejvýznamnější riziko znečištěným ovzduším v ČR; pro většinu oblastí představují největší zátěž B[a]P lokální topeniště, v Praze doprava, pro MSK průmyslové zdroje; novým poznatkem jsou výsledky, které prokazují vliv B[a]P na deregulaci genů u novorozenců (specificky genů ovlivňujících imunitu); prokázaným důsledkem současného znečištění ovzduší je i zvýšená nemocnost dětí předškolního věku, asthma bronchiale u dětí a kardiovaskulární nemocnost a úmrtnost; zvýšené koncentrace B[a]P budou nepříznivě ovlivňovat současné i příští generace. Specifický problém představuje znečištění ovzduší B[a]P v MSK, protože je zdravotním rizikem pro 1,3 milionu obyvatel. Pro děti ze zatížených oblastí by proto měla být dvakrát ročně zajištěna škola v přírodě po dobu 14 dní, a to na náklady znečišťovatelů ovzduší nebo státu, rovněž by měl být přijat komplexní výzkumný program, který zanalyzuje vliv znečištěného ovzduší na populaci Moravskoslezského a Ústeckého kraje a navrhne opatření, jež by zátěž populace snížila a zároveň kontrolovala účinnost opatření již přijatých – pokud možno ve spolupráci s polskou stranou.

Vliv znečištěného ovzduší na výskyt infekčních onemocnění u dětí rozebral dr. Miroslav Dostál z ÚEM AV ČR. Studie nemocnosti předškolních dětí žijících ve východní části Ostravy v Radvanicích a Bartovicích (R&B), které jsou silně znečištěny především benzo[a]pyrenem a prachovými částicemi, prokázala, že tyto děti jsou častěji nemocné než děti žijící v jiných částech Ostravy. Studie se zúčastnilo 1878 dětí narozených v letech 2001–2004. Zdravotní údaje dodalo 10 dětských středisek v pěti různých obvodech Ostravy. Pediatři poskytli úplné výpisy všech onemocnění, která děti prodělaly od narození do věku šesti let. Matky byly požádány, aby vyplnily dotazníky týkající se kojení, chození do školky, bytového prostředí a rodinných poměrů, kouření dospělých v domácnosti a dalších faktorů, které by mohly ovlivnit zdravotní stav dětí. Děti byly rozděleny podle místa bydliště při narození a později rozčleněny do čtyř geografických částí Ostravy lišících se úrovní znečištění ovzduší; většina bydlela ve vysoce znečištěné východní části Ostravy – v městském obvodu R&B. V prvním roce života se záněty horních cest dýchacích u dětí ve východní Ostravě vyskytovaly více než dvakrát častěji; ve sledovaném období se zde častěji objevovaly zápal plic, zánět průdušek, angína, virózy a střevní infekční onemocnění než u dětí žijících v jiných částech Ostravy. Děti bydlící v R&B rovněž trpěly nejvyšším výskytem alergologem diagnostikované alergické rýmy, atopického ekzému a záchvatovitého zúžení průdušek. Podle mínění vědců je příčinou převysoké nemocností dětí v R&B právě znečištěné ovzduší. Zdravotní rizika znečištěného ovzduší se však netýkají jenom jich. Mnohé studie prokazují, že expozice prachovým částicím má negativní zdravotní účinky i v dospělosti. V evropském projektu UFIREG se badatelé zabývají vlivem ultrajemných částic (menších než 0,1 mikrometru) na lidské zdraví. Cílem projektu s finanční podporou Evropského fondu pro regionální rozvoj Operačního programu Nadnárodní spolupráce Střední Evropa je poskytnout důkazy o negativních účincích ultrajemných částic na lidské zdraví a iniciovat politické aktivity vedoucí k celkovému snížení znečištění ovzduší (podrobněji viz www.ufireg-central.eu). Předběžné výsledky analýzy zdravotních údajů za rok 2012 prokazují, že v Praze stoupal denní počet hospitalizací a úmrtí z kardiovaskulárních příčin v souvislosti se zvýšenou koncentrací ultrajemných částic v ovzduší.

Záněty horních cest dýchacích u předškolních dětí z Ostravy narozených v letech 2001–2004

Možnou adaptaci lidského organismu na nepříznivé vlivy znečištěného ovzduší diskutoval dr. Pavel Rössner z ÚEM AV ČR. Živé organismy reagují na negativní vlivy vnějšího prostředí indukcí řady opravných (reparačních) mechanismů. Obecně se předpokládá, že zvýšení koncentrací škodlivých látek v prostředí vede k větší míře poškození organismu, které primárně postihuje biomolekuly (nukleové kyseliny, lipidy, proteiny). Avšak u některých bakterií, rostlin i živočichů popsali vědci existenci tzv. adaptivní odpovědi, která se zakládá na skutečnosti, že opakované působení nízké dávky škodliviny zvýší odolnost organismu vůči dávce vyšší. V důsledku toho jsou organismy schopné přežít i za podmínek, které by jinak měly fatální dopady. Adaptivní odpověď byla pozorována u mnoha organismů a zdá se, že je za určitých podmínek obecným biologickým jevem. U člověka byla zjištěna určitá míra adaptace po působení radioaktivního záření – obdobný vliv po expozici polutantů v ovzduší ovšem dosud pozorován nebyl. Výsledky současných studií naznačují, že obyvatelé Ostravska, kteří jsou dlouhodobě vystaveni zvýšenému znečištění ovzduší, si vytvořili určitou adaptaci k nepříznivým vlivům prostředí. Poškození makromolekul včetně DNA, které je běžně zaznamenáváno jako důsledek expozice polycyklickým aromatickým uhlovodíkům, bylo u ostravské populace mnohem méně výrazné než u kontrolní skupiny vystavené nižším hladinám znečištění ovzduší. Též změny genové exprese byly u osob z Ostravska méně výrazné než u kontrolní skupiny. Lze se domnívat, že se takto u Ostravanů projevuje adaptivní odpověď vyvolaná chronickým působením zvýšených koncentrací polutantů v ovzduší. Pro definitivní potvrzení hypotézy jsou však nutné další molekulárně-biologické analýzy.

Vliv znečištěného ovzduší na kvalitu spermií zdůraznil prof. Jiří Rubeš z Výzkumného ústavu veterinárního lékařství. Mužský faktor je příčinou neplodnosti až u 50 % infertilních párů. U téměř poloviny mužů s poruchou plodnosti není známa její příčina – znečištěné prostředí je však bezpochyby jednou z nich. Vývoj mužských pohlavních buněk je složitý proces, velmi citlivý na expozici cizorodým látkám, která snižuje koncentraci spermií v ejakulátu, vede k poruše jejich pohyblivosti, morfologie a schopnosti oplodnit samičí zárodečné buňky. Ještě větším nebezpečím je schopnost cizorodých látek narušit paternální genetickou informaci, která může vést nejen k vývoji abnormálního embrya, jeho potratu, ale i k narození dítěte s vývojovou vadou. Výsledky výzkumných projektů dokazují, že taková rizika jsou v některých lokalitách ČR reálná. Existence okolo 40 center asistované reprodukce na území ČR naznačuje, že s reprodukcí populace není něco v pořádku.

Na hodnocení účinků dlouhodobé expozice látkám přítomným v znečištěném ovzduší na genetickou, morfologickou a fyziologickou kvalitu lidských spermií se prof. Rubeš a jeho kolegové zaměřili již začátkem devadesátých let 20. století, kdy bylo velkým problémem znečištění ovzduší v severních Čechách. Od roku 1993 s nimi spolupracovalo 50 mladých mužů žijících v okrese Teplice. V průběhu devíti let bylo šest­krát až devětkrát vyšetřeno 32 mužů z této skupiny. Z dlouhodobého hlediska (1993–2001) se prokazatelně zlepšila kvalita spermatologických parametrů u mužů v Teplicích, což korespondovalo se snížením znečištění ovzduší. Přestože lze studovat mnohé parametry kvality ejakulátu (koncentrace, motilita, vitalita a morfologie spermií), předchozí studie ukázaly, že jeden z nejcitlivějších indikátorů expozice jsou poruchy integrity chromatinu spermií, a to zejména po působení mutagenních látek, jako jsou karcinogenní PAU. Integrita DNA spermií je na jedné straně extrémně zranitelná, na druhé straně však vysoce významná pro mužskou fertilitu. V Teplicích se prokázalo, že narušení integrity chromatinu ve spermiích bylo významně vyšší během zimních měsíců, kdy byla oproti letním měsícům expozice vyšší. Jelikož je ve velkých městech často vysoká koncentrace průmyslu a dopravy, soustředili se badatelé v navazujících projektech na situaci v Praze, kde vyšetřovali městské strážníky na konci zimního a jarního období. I zde se prokázalo, že zvýšená expozice zejména k-PAU během zimního období snižuje koncentraci spermií, zhoršuje jejich morfologii a integritu chromatinu. Všechny získané výsledky prokazují, že expozice cizorodým látkám v ovzduší spolu s životním stylem jsou jednou z hlavních příčin zhoršování mužské fertility, což je třeba mít na mysli při posuzování zdravotních rizik extrémně exponovaných oblastí, které jsou například v Moravskoslezském kraji.

O integrovaném přístupu k hodnocení dopadů znečištění ovzduší na lidské zdraví a ekonomickém hodnocení referoval dr. Vojtěch Máca z Centra pro otázky životního prostředí UK. Cílem ekonomického hodnocení bývá nejčastěji porovnání velikosti dopadů různých zátěží navzájem a posouzení přínosů růz­ných preventivních či adaptivních opatření z hlediska jejich společenských nákladů a přínosů. Z tohoto důvodu je při ekonomickém hodnocení dopadů vhodné vycházet z neoklasické ekonomické teorie blahobytu a vedle vyvolaných nákladů na zdravotní péči zahrnout i ztrátu produktivity v důsledku pracovních neschopností a rovněž dopady na individuální blahobyt v podobě bolesti, nepohodlí a snížení kvality života. Posledně zmíněnou kategorii dopadů – ve srovnání s prvními dvěma – je přitom nepoměrně obtížnější ocenit. Implicitně je však obsažena v našem každodenním chování, kdy se prakticky neustále rozhodujeme o uspokojování svých potřeb a přitom vyhodnocujeme rizika (včetně zdravotních) v kontextu našich rozpočtových omezení. Ekonomickým měřítkem našeho postoje k riziku je tzv. ochota platit za jeho snížení (respektive za jeho nezvýšení dle konkrétní rozhodovací situace, alternativně tzv. ochota přijmout kompenzaci za jeho zvýšení nebo nesnížení). V několika evropských a národních výzkumných projektech, na nichž se Centrum v posledních 10 letech podílelo, se zjišťovala ochota platit za vyhnutí se zdravotním rizikům, která souvisejí právě s působením znečištěného ovzduší. V současnosti tak jsou k dispozici původní odhady peněžního ocenění zdravotních dopadů českou veřejností pro vyhodnocení negativních účinků významných znečišťujících látek v ovzduší – především prachových částic PM₁₀ a PM_2,5, ozonu a oxidu dusičitého. Na základě provedených hodnocení dopadů se jednoznačně ukazuje, že znečištění ovzduší má významné ekonomické důsledky (konkrétní odhady jsou pak k dispozici pro sektor výroby elektřiny a pro dopravu); na ekonomické dopady znečištěného ovzduší nejnověji upozorňuje publikace OECD o nákladech znečištěného ovzduší z dopravy. Jako příklad posouzení přínosů konkrétního opatření ke snížení emisí bylo představeno modelové hodnocení nízkoemisní zóny uvažované pro centrální část Prahy. Hodnocení sice potvrzuje, že uvnitř zóny skutečně imisní zátěž klesá, avšak na hranici vytyčené zóny může nastat situace opačná – imisní koncentrace v důsledku objíždění zóny stoupnou. Zátěž tamějšího obyvatelstva se zvýší a celkové přínosy nízkoemisní zóny tak mohou být redukovány. Je proto zřejmé, že by vlastnímu vyhlášení zóny mělo předcházet zpracování alternativních variant a vyhodnocení jejich celkových nákladů a přínosů.

RADIM ŠRÁM,
Ústav experimentální medicíny AV ČR, v. v. i.