Evaluation of the effects of air pollutants on lung function using ambulatory monitor data from the MobiliSense Project

إن الهواء الذي نتنفسه نادرًا ما يكون مجرد هواء؛ بل هو خليط معقد من الغازات والجسيمات الدقيقة التي تتغير باستمرار بينما نتحرك خلال يومنا. وبينما نفكر غالبًا في التلوث كحالة ثابتة مرتبطة بمصنع معين أو مركز مدينة يغطيه الضباب الدخاني، فإن الواقع أكثر ديناميكية بكثير. ففي كل مرة نخرج فيها إلى الخارج، أو نسير في شارع مزدحم، أو نستقل حافلة، فإننا نمر عبر بيئات دقيقة حيث يمكن لتركيز المواد الضارة أن يرتفع وينخفض في غضون دقائق. لقد عرف العلماء منذ زمن طويل أن استنشاق هذه الملوثات على مدى سنوات عديدة يمكن أن يضر بالرئتين، مما يؤدي إلى أمراض مزمنة. ومع ذلك، ظل فهم كيفية تأثير التعرض القصير والحاد للهواء الملوث على تنفس الشخص السليم في المدى القصير جدًا —خلال فترة بضع ساعات فقط— أمرًا صعبًا. ويرجع ذلك إلى أن الطرق التقليدية تعتمد غالبًا على قياس جودة الهواء من برج ثابت واحد، وهو ما لا يمكنه رصد الرحلة الفريدة والشخصية للفرد أثناء تنقله في المدينة.

لقد سعى فريق من الباحثين في منطقة باريس إلى سد هذه الفجوة عبر تحويل المدينة نفسها إلى مختبر. فقد زودوا ما يقرب من مائتي شخص بالغ يتمتعون بصحة جيدة بأجهزة استشعار محمولة تتبعت الهواء الذي يتنفسونه في الوقت الفعلي أثناء ممارسة حياتهم اليومية. وفي الوقت نفسه، أجرى هؤلاء المشاركون اختبارات لوظائف الرئة عدة مرات في اليوم، حيث قاسوا كمية الهواء التي يمكنهم زفيرها بقوة ومدى سرعة قدرتهم على القيام بذلك. ومن خلال ربط اللحظات الدقيقة للتعرض للتلوث العالي بالنتائج الفورية لاختبارات التنفس هذه، هدفت الدراسة إلى معرفة ما إذا كان الهواء الذي نواجهه أثناء رحلة الذهاب إلى العمل في الصباح أو نزهة بعد الظهر يترك أثرًا ملموسًا على رئاتنا بشكل فوري تقريبًا. لم يكن الهدف هو دراسة الأشخاص الذين يعانون من أمراض رئوية موجودة بالفعل، بل لفهم الاستجابات الطفيفة والسريعة للرئتين السليمتين تجاه ذروات التلوث العابرة التي تميز الحياة الحضرية الحديثة.

تابعت الدراسة، التي أجريت كجزء من مشروع أكبر يسمى "موبيلي سينس" (MobiliSense)، 199 بالغًا غير مدخنين يعيشون في باريس وما حولها بين عامي 2018 و2020. كان كل مشارك يحمل حقيبة ظهر صغيرة أو مجموعة مثبتة على الخصر تحتوي على نوعين مختلفين من أجهزة المراقبة. قاس أحد الأجهزة غازات مثل ثاني أكسيد النيتروجين، وأول أكسيد الكربون، والأوزون، بينما تتبع الجهاز الآخر الكربون الأسود، وهو جسيم يشبه السخام ينتج بشكل أساسي عن محركات الديزل، والمواد الجسيمية الدقيقة المعروفة باسم PM2.5. سجلت هذه المستشعرات البيانات باستمرار، لتلتقط مستويات التلوث الدقيقة في منطقة التنفس للشخص الذي يرتديها. وفي الوقت ذات نفسه، استخدم المشاركون جهاز قياس كفاءة التنفس المحمول، وهو جهاز يقيس سعة الرئة، لإجراء اختبارات التنفس ثلاث مرات يوميًا لمدة ثلاثة أيام: مرة في الصباح، ومرة في المساء، ومرة أخرى في اليوم التالي. وقد خلق هذا جدولاً زمنياً مفصلاً حيث استطاع الباحثون رؤية ما كان الشخص يستنشقه بالضبط في الساعات التي سبقت كل قياس محدد لوظائف الرئة.

عندما حلل الباحثون البيانات، وجدوا رابطًا واضحًا وفوريًا بين ملوثات معينة وانخفاض وظائف الرئة. وتحديدًا، اكتشفوا أن استنشاق مستويات أعلى من الكربون الأسود والمواد الجسيمية الدقيقة قبل الاختبار بواحدة إلى ساعتين كان مرتبطًا بانخفاض ملموس في كمية الهواء التي يمكن للشخص زفيرها في ثانية واحدة. وبالنسبة للكربون الأسود، كان كافيًا أن تؤدي زيادة صغيرة في التركيز إلى تقليل طفيف ولكن مهم في هذا المقياس الرئوي الرئيسي. وكان التأثير أكثر وضوحًا بالنسبة لنسبة الهواء المزفور في ثانية واحدة مقارنة بإجمالي كمية الهواء المزفور، وهو مقياس يشير إلى مدى جودة انفتاح المسالك الهوائية. وعندما تعرض المشاركون لمستويات أعلى من المواد الجسيمية الدقيقة قبل الاختبار بـ 15 إلى 30 دقيقة، انخفضت هذه النسبة، مما يشير إلى أن الجسيمات الدقيقة تسببت في تضيق مؤقت في المسالك الهوائية الصغيرة في الرئتين.

ومن المثير للاهتمام أن الدراسة وجدت أن ليس كل الملوثات تتصرف بنفس الطريقة. فبينما أظهر الكربون الأسود والجزيئات الدقيقة تأثيرًا سلبيًا، ارتبط الأوزون —وهو غاز يتكون عندما يتفاعل ضوء الشمس مع ملوثات أخرى— بزيادة طفيفة في حجم الرئة خلال الفترات القصيرة التي تم قياسها. وأشار الباحثون إلى أن هذه النتيجة الإيجابية قد تكون ناتجة عن تنفس الناس بشكل أسرع أو أعمق استجابةً للبيئة، بدلاً من كونها تحسنًا فعليًا في صحة الرئة، لكن البيانات لم تظهر نفس التأثير الضار للأوزون كما أظهرته للسخام والجسيمات. علاوة على على ذلك، لم تجد الدراسة صلة قوية بين تغيرات وظائف الرئة والغازات الشائعة الأخرى مثل ثاني أكسيد النيتروجين أو أول أكسيد الكربون، ويرجع ذلك على الأرجح إلى أن مستويات هذه الغازات المحددة في منطقة الدراسة كانت عمومًا أقل من العتبات المعروفة بالتسبب في ضرر فوري.

تشير النتائج إلى أن رئات البالغين الأصحاء تتفاعل بسرعة مع الهواء الذي يتنفسونه، حتى خلال فترات قصيرة جدًا. إن الضرر ليس بالضرورة دائمًا أو شديدًا في حالة واحدة، لكن الدراسة تقدم دليلًا على أن ذروات التلوث العابرة المرتبطة بحركة المرور، مثل تلك التي يتم مواجهتها أثناء انتظار تقاطع مزدحم أو المشي بالقرب من طريق، يمكن أن تعيق عمل الرئتين مؤقتًا. وهذا الأمر وثيق الصلة بالبيئات الحضرية الكثيفة حيث يمكن أن تتقلب مستويات التلوث بشكل كبير من كتلة سكنية إلى أخرى. يسلط البحث الضوء على أن المخاطر الصحية لتلوث الهواء لا تتعلق فقط بالتعرض طويل الأمد لمدينة ملوثة بشكل عام، بل أيضًا بذروات التلوث المحددة واللحظية التي يواجهها الأفراد أثناء تحركاتهم اليومية. ومن خلال قياس هذه التأثيرات في بيئات واقعية بدلاً من مختبر خاضع للرقابة، تقدم الدراسة صورة أكثر واقعية لكيفية تفاعل رئاتنا مع الهواء الذي نتنقل عبره كل يوم.

في النهاية، يؤكد هذا العمل أهمية فهم التلوث كهدف متحرك. وتشير النتائج إلى أن تقليل التعرض قصير المدى للكربون الأسود والمواد الجسيمية الدقيقة، خاصة في المناطق التي يقضي فيها الناس وقتهم اليومي، يمكن أن يساعد في حماية الصحة التنفسية. لا تدعي الدراسة أنها حلت مشكلة تلوث الهواء، ولا تقترح أن تعرضًا واحدًا يسبب مرضًا دائمًا. بدلاً من ذلك، فهي تقدم دليلًا ملموسًا على أن الهواء الذي نتنفسه في الساعات التي تسبق مباشرة أخذ نفس ما هو مهم. وبالنسبة لمخططي المدن ومسؤولي الصحة العامة، فإن هذا يعني أن الاستراتيجيات الرامية إلى تحسين جودة الهواء يجب أن تأخذ في الاعتبار الطبيعة الديناميكية للحركة البشرية واللحظات المحددة والعابرة التي تكون فيها مستويات التلوث في أعلى مستوياتها، بدلاً من الاعتماد فقط على متوسط القراءات اليومية. فقد تبين أن الرئتين حساسان للغلاف الجوي المباشر، ويتفاعلان مع التحولات غير المرئية في جودة الهواء التي تحدث بينما نتحرك في عالمنا.