Соединенные Штаты, возможно, настроили себя на распространение пандемии, даже не подозревая об этом.
Согласно новому исследованию Инженерной школы МакКелви Вашингтонского университета в Сент-Луисе, загрязнение окружающей среды может нести часть вины за быстрое распространение в Соединенных Штатах вируса SARS-CoV-2, ответственного за распространение COVID-19.
Исследование лаборатории Раджана Чакрабарти, доцента кафедры энергетики, окружающей среды и химической инженерии, было опубликовано в Интернете до печати в журнале Science of The Total Environment.
Когда дело доходит до того, насколько плохо человек заболевает после заражения COVID-19, медицинские работники считают, что здоровье человека - например, наличие определенных заболеваний - может играть жизненно важную роль. Когда дело доходит до того, насколько быстро вирус может распространяться в сообществе, оказывается, что здоровье окружающей среды напрямую связано с базовым коэффициентом воспроизводства R0, который обозначает ожидаемое количество людей, которое может заразить каждый больной.
Коэффициент воспроизводства R0 COVID-19 напрямую связан с долгосрочным уровнем воздействия PM2,5 в окружающей среде. По словам Чакрабарти, наличие вторичных неорганических компонентов в PM2.5 только усугубляет ситуацию.
«Мы проверили более 40 искажающих факторов», - сказал Чакрабарти. Из всех этих факторов «существовала сильная линейная связь между долгосрочным воздействием PM2,5 и R0».
PM2.5 относится к окружающим частицам диаметром 2,5 микрометра или меньше; при таком размере они могут попасть в легкие человека и нанести ущерб. По этой причине PM2,5 может быть вредным для здоровья органов дыхания. Но как это связано с распространением COVID-19 среди населения, еще предстоит выяснить.
Чакрабарти и его аспирант Пэйтон Билер, оба исследователи аэрозолей, которые ранее занимались моделированием коронавируса, заинтересовались отношениями после того, как две статьи были опубликованы в быстрой последовательности. Во-первых, июльская статья в журнале Science показала, что уровень восприимчивости к COVID-19 является движущим фактором пандемии; это более важно, чем температура, которая, по первоначальному мнению исследователей, может играть огромную роль.
Затем в августе исследование, опубликованное в Journal of Infection, показало, что наибольшее количество случаев COVID-19 с тяжелым течением заболевания было в местах с более высоким уровнем загрязнения.
"Я подумал, почему в большинстве штатов США у нас такое быстрое распространение вируса?" - сказал Чакрабарти. Особенно на ранних стадиях пандемии.«Мы хотели ограничить наше исследование моментом времени, когда было введено отключение. По большей части люди оставались в изоляции с начала марта до конца апреля».
Команда решила посмотреть на места, где R0 был больше единицы - это точка, в которой один человек может распространить болезнь на более чем одного человека, и болезнь начинается. В этих местах они рассмотрели 43 различных фактора, включая плотность населения, распределение по возрасту и даже временные задержки в приказах штатов оставаться дома.
Затем, используя оценки загрязнения в США в период с 2012 по 2017 год, опубликованные Рэндаллом Мартином, профессором Департамента энергетики, экологии и химической инженерии, команда искала любые взаимосвязи.
Моделирование выявило увеличение R0 почти на 0,25, что соответствует 10-процентному увеличению содержания сульфата, диоксида азота и аммония или состава SNA и увеличению массовой концентрации PM2,5 на 1 мкг/м3 соответственно.
Они обнаружили, что эти линейные корреляции были самыми сильными в местах, где уровни загрязнения были значительно ниже Национальных стандартов качества окружающего воздуха (NAAQS), уровней загрязнителей воздуха, которые считаются безопасными для человека.
«Национальные стандарты среднегодового содержания PM2,5 установлены на уровне 12 микрограммов на кубический метр или ниже, ниже которого вы должны быть в безопасности», - сказал Чакрабарти. «То, что мы видели, корреляция, которую мы наблюдаем, намного ниже этого стандарта». Фактически, они наблюдали быстрое увеличение R0, когда уровни воздействия PM2,5 были ниже 6 микрограммов на кубический метр.
Чакрабарти предполагает, что это первоначальное увеличение R0, за которым следует плато, как только уровни достигают 6 микрограммов на кубический метр, является результатом первоначальных изменений состояния; когда воздух свободен от PM2,5, человек не страдает. Первоначальное воздействие является катализатором изменения состояния легких, что приводит к переходу от невосприимчивости к восприимчивости, что отражается в увеличении R0.
И хотя не было прямой корреляции между черным углеродом, также известным как сажа, и R0, исследователи нашли связь.
"Наши сотрудники из Университета Сент-Луиса предложили статистический подход посредничества/модерации", подробный анализ того, как дополнительные переменные влияют на исход первоначальных отношений. В этом случае исследователи рассмотрели влияние сажи на R0, принимая во внимание влияние SNA.
"Мы обнаружили, что черный углерод действует как своего рода катализатор. Когда присутствует сажа, PM2.5 оказывает более острое воздействие на здоровье легких и, следовательно, на R0."
Исследование посредничества/модерации не было лишним - один из распространенных способов воздействия СНС на людей - это загрязнение от автомобилей и угольных электростанций. Оба из них также выделяют сажу.
«Хотя десятилетия строгих правил качества воздуха в США привели к значительному снижению уровня диоксида азота, - пишут авторы в заключении статьи, - недавнее изменение экологических норм, которые ослабляют ограничения на выбросы газов от электростанций. и транспортные средства угрожают будущему сценарию качества воздуха в стране."
«Вместо того, чтобы работать над решением этой проблемы, эти изменения могут привести нас к новой пандемии», - сказал Чакрабарти.
Авторы сделали свои данные и исходные коды общедоступными (см.: