Siempre que se queme materia orgánica, como en un incendio forestal, una planta de energía, el escape de un coche, o en la cocina diaria, la combustión libera hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP), una clase de contaminantes que se sabe que causa cáncer de pulmón.

Hay más de 100 tipos conocidos de compuestos de PAH que se emiten diariamente a la atmósfera. Reguladores sin embargo, históricamente se han basado en las mediciones de un solo compuesto, benzo (a) pireno, para medir el riesgo de una comunidad de desarrollar cáncer por exposición a PAH. Ahora, los científicos del MIT han descubierto que el benzo (a) pireno puede ser un mal indicador de este tipo de riesgo de cáncer.

En un estudio de modelado que aparece hoy en la revista GeoHealth, el equipo informa que el benzo (a) pireno juega un papel pequeño, alrededor del 11 por ciento, en el riesgo global de desarrollar cáncer asociado a PAH. En lugar de, El 89 por ciento de ese riesgo de cáncer proviene de otros compuestos de PAH, muchos de los cuales no están regulados directamente.

Curiosamente, Aproximadamente el 17 por ciento del riesgo de cáncer asociado a los HAP proviene de los "productos de degradación", sustancias químicas que se forman cuando los HAP emitidos reaccionan en la atmósfera. De hecho, muchos de estos productos de degradación pueden ser más tóxicos que los PAH emitidos a partir de los cuales se formaron.

El equipo espera que los resultados animen a los científicos y reguladores a mirar más allá del benzo (a) pireno, considerar una clase más amplia de HAP al evaluar el riesgo de cáncer de una comunidad.

"La mayoría de la ciencia y los estándares regulatorios para los HAP se basan en los niveles de benzo (a) pireno. Pero ese es un gran punto ciego que podría llevarlo por un camino muy equivocado en términos de evaluar si el riesgo de cáncer está mejorando o no, y si es relativamente peor en un lugar que en otro, "dice la autora del estudio Noelle Selin, profesor del Instituto de Datos del MIT, Sistemas y Sociedad, y el Departamento de la Tierra, Ciencias Atmosféricas y Planetarias.

Los coautores del MIT de Selin incluyen a Jesse Kroll, Amy Hrdina, Ishwar Kohale, Bosque blanco y Bevin Engelward, y Jamie Kelly (que ahora está en el University College de Londres). Peter Ivatt y Mathew Evans de la Universidad de York también son coautores.

Píxeles químicos

El benzo (a) pireno ha sido históricamente el cartel químico de la exposición a los PAH. El estado del indicador del compuesto se basa en gran medida en los primeros estudios de toxicología. Pero investigaciones recientes sugieren que la sustancia química puede no ser el representante de PAH en el que los reguladores han confiado durante mucho tiempo.

"Ha habido un poco de evidencia que sugiere que el benzo (a) pireno puede no ser muy importante, pero esto fue de solo unos pocos estudios de campo, "dice Kelly, un ex postdoctorado en el grupo de Selin y autor principal del estudio.

Kelly y sus colegas, en cambio, adoptaron un enfoque sistemático para evaluar la idoneidad del benzo (a) pireno como indicador de PAH. El equipo comenzó usando GEOS-Chem, un global, Modelo tridimensional de transporte de sustancias químicas que divide el mundo en cuadrículas individuales y simula dentro de cada caja las reacciones y concentraciones de sustancias químicas en la atmósfera.

Ampliaron este modelo para incluir descripciones químicas de cómo varios compuestos de PAH, incluyendo benzo (a) pireno, reaccionaría en la atmósfera. Luego, el equipo introdujo datos recientes de inventarios de emisiones y observaciones meteorológicas, y ejecutó el modelo para simular las concentraciones de varias sustancias químicas PAH en todo el mundo a lo largo del tiempo.

Reacciones de riesgo

En sus simulaciones, los investigadores comenzaron con 16 sustancias químicas PAH relativamente bien estudiadas, incluyendo benzo (a) pireno, y rastreó las concentraciones de estos productos químicos, más la concentración de sus productos de degradación durante dos generaciones, o transformaciones químicas. En total, el equipo evaluó 48 especies de PAH.

Luego compararon estas concentraciones con las concentraciones reales de los mismos productos químicos, registrados por estaciones de monitoreo de todo el mundo. Esta comparación fue lo suficientemente cercana como para mostrar que las predicciones de concentración del modelo eran realistas.

Luego, dentro del cuadro de cuadrícula de cada modelo, los investigadores relacionaron la concentración de cada sustancia química PAH con su riesgo de cáncer asociado; para hacer esto, tuvieron que desarrollar un nuevo método basado en estudios previos en la literatura para evitar el riesgo de doble contabilización de los diferentes productos químicos. Finalmente, superpusieron mapas de densidad de población para predecir el número de casos de cáncer a nivel mundial, basado en la concentración y toxicidad de una sustancia química HAP específica en cada ubicación.

Dividir los casos de cáncer por población produjo el riesgo de cáncer asociado con esa sustancia química. De este modo, el equipo calculó el riesgo de cáncer para cada uno de los 48 compuestos, luego determinó la contribución individual de cada químico al riesgo total.

Este análisis reveló que el benzo (a) pireno tenía una contribución sorprendentemente pequeña, de alrededor del 11 por ciento, al riesgo general de desarrollar cáncer por exposición a PAH en todo el mundo. El ochenta y nueve por ciento del riesgo de cáncer provino de otras sustancias químicas. Y el 17 por ciento de este riesgo provino de productos de degradación.

"Vemos lugares donde puedes encontrar concentraciones de benzo (a) pireno que son menores, pero el riesgo es mayor debido a estos productos de degradación, ", Dice Selin." Estos productos pueden ser varios órdenes de magnitud más tóxicos, por lo que el hecho de que estén en concentraciones minúsculas no significa que pueda descartarlas ".

Cuando los investigadores compararon los riesgos calculados de cáncer asociados a la HAP en todo el mundo, encontraron diferencias significativas dependiendo de si el cálculo del riesgo se basaba únicamente en las concentraciones de benzo (a) pireno o en la mezcla más amplia de compuestos de PAH de una región.

"Si usa el método antiguo, encontrará que el riesgo de cáncer de por vida es 3,5 veces mayor en Hong Kong que en el sur de la India, pero teniendo en cuenta las diferencias en las mezclas de PAH, obtienes una diferencia de 12 veces, "Kelly dice". hay una gran diferencia en el riesgo relativo de cáncer entre los dos lugares. Y creemos que es importante expandir el grupo de compuestos en los que están pensando los reguladores, más allá de una sola sustancia química ".

El estudio del equipo "proporciona una excelente contribución para comprender mejor estos contaminantes omnipresentes, "dice Elisabeth Galarneau, un experto en calidad del aire y Ph.D. científico investigador del Departamento de Medio Ambiente de Canadá. "Será interesante ver cómo estos resultados se comparan con el trabajo que se realiza en otros lugares ... para precisar qué (compuestos) deben ser rastreados y considerados para la protección de la salud humana y ambiental".

Esta historia se vuelve a publicar por cortesía de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un sitio popular que cubre noticias sobre la investigación del MIT, innovación y docencia.