Search

BACKGROUND: There is insufficient knowledge about the systemic health effects of exposure to fine (PM2.5) and ultrafine particles emitted from typical indoor sources, including cooking and candlelight burning. We examined whether short-term exposure to emissions from cooking and burning candles cause inflammatory changes in young individuals with mild asthma. Thirty-six non-smoking asthmatics participated in a randomized controlled double-blind crossover study attending three exposure sessions (mean PM2.5 µg/m3; polycyclic aromatic hydrocarbons ng/m3): (a) air mixed with emissions from cooking (96.1; 1.1), (b) air mixed with emissions from candles (89.8; 10), and (c) clean filtered air (5.8; 1.0). Emissions were generated in an adjacent chamber and let into a full-scale exposure chamber where participants were exposed for five hours. Several biomarkers were assessed in relation to airway and systemic inflammatory changes; the primary outcomes of interest were surfactant Protein-A (SP-A) and albumin in droplets in exhaled air - novel biomarkers for changes in the surfactant composition of small airways. Secondary outcomes included cytokines in nasal lavage, cytokines, C-reactive protein (CRP), epithelial progenitor cells (EPCs), genotoxicity, gene expression related to DNA-repair, oxidative stress, and inflammation, as well as metabolites in blood. Samples were collected before exposure start, right after exposure and the next morning.RESULTS: SP-A in droplets in exhaled air showed stable concentrations following candle exposure, while concentrations decreased following cooking and clean air exposure. Albumin in droplets in exhaled air increased following exposure to cooking and candles compared to clean air exposure, although not significant. Oxidatively damaged DNA and concentrations of some lipids and lipoproteins in the blood increased significantly following exposure to cooking. We found no or weak associations between cooking and candle exposure and systemic inflammation biomarkers including cytokines, CRP, and EPCs.CONCLUSIONS: Cooking and candle emissions induced effects on some of the examined health-related biomarkers, while no effect was observed in others; Oxidatively damaged DNA and concentrations of lipids and lipoproteins were increased in blood after exposure to cooking, while both cooking and candle emissions slightly affected the small airways including the primary outcomes SP-A and albumin. We found only weak associations between the exposures and systemic inflammatory biomarkers. Together, the results show the existence of mild inflammation following cooking and candle exposure.

Supplementary Material 1

Additional file 1: Supplemental tables and figures.

Hydrogenated vegetable oil (HVO) is a renewable diesel fuel used to replace petroleum diesel. The organic compounds in HVO are poorly characterized, therefore, toxicological properties could be different from petroleum diesel exhaust. The aim of this study was to evaluate the exposure and effective biomarkers in 18 individuals after short-term (3 h) exposure to HVO exhaust and petroleum diesel exhaust fumes. Liquid chromatography tandem mass spectrometry was used to analyze urinary biomarkers. A proximity extension assay was used for the measurement of inflammatory proteins in plasma samples. Short-term (3 h) exposure to HVO exhaust (PM1 ~1 µg/m3 and ~90 µg/m3 for vehicles with and without exhaust aftertreatment systems, respectively) did not increase any exposure biomarker, whereas petroleum diesel exhaust (PM1 ~300 µg/m3) increased urinary 4-MHA, a biomarker for p-xylene. HVO exhaust from the vehicle without exhaust aftertreatment system increased urinary 4-HNE-MA, a biomarker for lipid peroxidation, from 64 ng/mL urine (before exposure) to 141 ng/mL (24 h after exposure, p &lt, 0.001). There was no differential expression of plasma inflammatory proteins between the HVO exhaust and control exposure group. In conclusion, short-term exposure to low concentrations of HVO exhaust did not increase urinary exposure biomarkers, but caused a slight increase in lipid peroxidation associated with the particle fraction.

The ongoing transition to renewable fuel sources has led to increased use of wood and other biomass fuels. The physiochemical characteristics of biomass combustion derived aerosols depends on appliances, fuel and operation procedures, and particles generated during incomplete combustion are linked to toxicity. Frequent indoor wood burning is related to severe health problems such as negative effects on airways and inflammation, as well as chronic hypoxia and pathological changes in placentas, adverse pregnancy outcome, preterm delivery and increased risk of preeclampsia. The presence of combustion-derived black carbon particles at both the maternal and fetal side of placentas suggests that particles can reach the fetus. Air pollution particles have also been shown to inhibit trophoblast migration and invasion, which are vital functions for the development of the placenta during the first trimester. In this study we exposed a placental first trimester trophoblast cell line to wood smoke particles emitted under Nominal Burn rate (NB) or High Burn rate (HB). The particles were visible inside exposed cells and localized to the mitochondria, causing ultrastructural changes in mitochondria and endoplasmic reticulum. Exposed cells showed decreased secretion of the pregnancy marker human chorionic gonadotropin, increased secretion of IL-6, disrupted membrane integrity, disrupted proliferation and contained specific polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) from the particles. Taken together, these results suggest that wood smoke particles can enter trophoblasts and have detrimental effects early in pregnancy by disrupting critical trophoblast functions needed for normal placenta development and function. This could contribute to the underlying mechanisms leading to pregnancy complications such as miscarriage, premature birth, preeclampsia and/or fetal growth restriction. This study support the general recommendation that more efficient combustion technologies and burning practices should be adopted to reduce some of the toxicity generated during wood burning.

Ett fartyg utgör både en arbetsmiljö och en boendemiljö och besättningen vistas ofta långa tider ombord. Ombordtjänstgöringen kan vara i veckor eller månader och kan ibland passera flera klimat­zoner. Eftersom vi tillbringar den största delen av vår tid inomhus är det där vi främst exponeras. På ett fartyg kan det vara svårt att påverka sin exponering för kemiska ämnen eftersom möjligheten att byta miljö är liten. Det är därför extra viktigt att innemiljön är god. Luften ombord präglas till stor del av de kemiska ämnen som har sitt ursprung i fartygets bränsle, smörjoljor och motoravgaser. Det är en komplicerad blandning som innehåller mest koldioxid, kol­monoxid, svaveldioxid, kväveoxider men också kolväten såsom bensen, toluen, xylener, och poly­cykliska aromatiska kolväten. Flera av dessa ämnen är cancerframkallande eller hälsoskadliga på annat sätt. Det finns dock få vetenskapliga studier som undersökt den personliga exponeringen för farliga luftföroreningar som de sjömän som arbetar ombord utsätts för. Syftet med projektet som presenteras i denna rapport var att kartlägga den personliga exponeringen för de toxiska luftföroreningarna bensen, kvävedioxid (NO2) och polycykliska aromatiska kolväten (PAH) som alla kan spåras till fartygs-bränslet och bränsleavgaser. Den uppmätta exponeringen har analyserats för att kunna identifiera eventuella skillnader mellan typ av fartyg och mellan olika avdelningar och befattningar ombord. De uppmätta halterna har jämförts med svenska lagkrav men också med internationella, icke bindande riktlinjer för innemiljöer, för att få en uppfattning om halternas storlek. Dessutom har vi undersökt hur besättningen själva upplever sin luftkvalitet ombord. Projektets övergripande mål var att utveckla en metod för riskbedömning av exponeringen som kan användas av branschen, samt att formulera praktiska råd och rekommendationer. Den personliga exponeringen har mätts med passiva diffusionsprovtagare som burits i andnings­zonen av personer som arbetar ombord. Totalt har vi resultat från 124 personer på 11 olika fartyg med olika typ av framdrivningsmaskineri och som går på olika bränslen. En enkät med frågor om upplevd luftkvalitet på arbetsplatsen och i hytten har delats ut till alla personer i besättningen på de besökta fartygen. Enkäten har besvarats av totalt 308 personer viket motsvarar en svarsfrekvens på 78%. Resultaten visar att samtliga uppmätta personliga exponeringar låg långt under Arbetsmiljöverkets hygieniska gränsvärden som också gäller svenskflaggade fartyg genom Transportstyrelsens föreskrifter. En del personer har exponerats för halter i nivå med och i vissa fall något över Världshälsoorganisationens hälsobaserade rekommenderade riktvärden för innemiljöer. Dessa riktvärden är dock satta för innemiljöer utan industriell verksamhet och med tanke på att barn, sjuka och äldre kan vistas i sådana innemiljöer under en längre tid. Även om fartyget utgör en boendemiljö för de som arbetar ombord, så kan besättningen förväntas ut­göras av friska personer i arbetsför ålder. Däremot pekar resultatet på vikten av att arbeta system­atiskt med att minimera exponeringen för farliga luftföroreningar så långt som det är möjligt. Världshälsoorganisationen menar att det inte finns säkra halter av bensen och benso(a)pyren. Därför kan de arbetsuppgifter som innebär en något högre exponering för dessa farliga ämnen behöva riskbedömas särskilt, till exempel sådana som innebär kontakt med bränslen, smörjoljor, hydrauloljor eller andra kemikalier, eller exponering för fordonsavgaser eller stekos. En jämförelse av hela besättningens exponering på de olika fartygen visade att det fanns skillnader både mellan fartyg och inom fartyg. Här har multivariata analyser av resultaten gett en sammansatt bild av exponeringen och bekräftar individuella ämnen. Fartygets funktion och bränsle är indikativa determinanter för exponeringens storlek. Fartyg som fraktar marint bränsle och de som drivs på tjockolja uppvisar högre exponeringsgrad än andra typer av fartyg. Vid en jämförelse mellan befattning och avdelning ser vi att maskinmanskap generellt har högst upp­mätta halter, följt av personal inom däcksavdelningen och intendenturen som har lägst halter. Vid en jämförelse av resultaten för befäl och manskap på alla fartyg ser vi ingen skillnad i exponering. Resultaten av enkätundersökningen visar att luftkvaliteten i stort upplevs som acceptabel. När vi bryter ner resultaten per avdelning ser vi att driftpersonalen, däck- och maskinavdelningarna, är mer nöjda med sin luftkvalitet än intendenturen. Skillnaden mellan avdelningarna syns också när det gäller luktens intensitet, där däck- och maskinavdelningarna upplever liten till måttlig lukt på sin arbetsplats och i sin hytt och intendenturpersonalen upplever en starkare lukt på sin arbetsplats, från måttlig till stark lukt. Exponering för mer än ett ämne med liknande effekt innebär en så kallad additiv, hygienisk effekt. Ett kumulativt riskindex har därför tagits fram utifrån summan av kvoterna mellan uppmätt halt för ämnena NO2, bensen, benso(a)pyren och naftalen och deras respektive hälsobaserade riktvärde fram­taget av Världshälsoorganisationen. Detta riskindex har använts för att jämföra exponeringen med normalbefolkningen i Sverige, samt för att identifiera skillnader mellan fartyg, befattningar och avdelningar. Kumulativt riskindex kan användas för riskbedömningar av arbeten och arbetsuppgifter med syfte att eliminera och minimera kända exponeringar så långt som möjligt. Åtgärder för att minska den personliga exponeringen kan vara både tekniska och organisatoriska. Det är viktigt att säkerställa en god allmänventilation för såväl arbetsplatser som hytter. Vissa utrymmen kan behöva särskilda utsug, såsom arbetsplatser för svetsning och maskinbearbetning, rengöring av motordelar, blandning av färg, över stekbord i köket och liknande, för att fånga upp luftföroreningar nära källan. Alternativt kan befintliga utsug behöva förbättras. Det är också viktigt att ha bra rutiner för rengöring och underhåll av arbetsutrustning och ventilationsanläggningar. Organisatoriska åtgärder kan vara att planera och fördela arbetet för att minska exponeringen för den enskilde individen genom arbetsrotation, arbetsväxling och möjligheter till paus i utrymme med lägre exponering. De skillnader i upplevelsen av luftens kvalitet som ses mellan avdelningarna kan dels förklaras av olika typer av arbetsuppgifter och exponeringar som personalen inom de respektive avdelningarna har men upplevelsen styrs också av psykosociala arbetsmiljöfaktorer som hög arbetsbelastning, höga krav i arbetet och liten möjlighet att själv kunna påverka sin arbetssituation, samt lågt socialt stöd och låg arbetstillfredsställelse. Här kan helt andra typer av arbetsmiljöåtgärder behöva diskuteras för att öka upplevelsen av inflytande, delaktighet och stöd i arbetet. Rapportnummer B2308 RISSYL