Βρισκόμαστε προ των πυλών των εορτών των Χριστουγέννων και της Πρωτοχρονιάς, που θα είναι γιορτές πρωτόγνωρες, όπως πρωτόγνωρη είναι και η χρονιά αυτή που (επιτέλους) τελειώνει. Γιορτές με περιορισμούς, χωρίς εξόδους, πιο… σπιτίσιες από ποτέ. Μέσα σε αυτό το «κεκλεισμένων των θυρών» σκηνικό, η εικόνα του αναμμένου τζακιού δίπλα στο φωτισμένο χριστουγεννιάτικο δέντρο φαντάζει άκρως ζεστή, δελεαστική, οικογενειακή, μια εικόνα που πράγματι παραπέμπει – όσο είναι δυνατόν – σε αληθινές γιορτές.

Σε ετούτο το… ονειρικό σημείο όμως έρχεται για άλλη μια φορά η σκληρή αλλά ρεαλιστική και απαραίτητη επιστήμη να δείξει πως, σε ό,τι αφορά τουλάχιστον τα μεγάλα αστικά κέντρα, το αναμμένο τζάκι, όταν δεν υπάρχει λόγος να είναι αναμμένο (διότι ας μην ξεχνάμε πως κάποιοι άνθρωποι το έχουν ως μοναδικό μέσο θέρμανσης στη δύσκολη εποχή που διανύουμε), μπορεί να αποτελέσει άλλον έναν «σύμμαχο» του μεγαλύτερου αντιπάλου της δημόσιας υγείας αυτή την περίοδο, κοινώς του νέου κορωνοϊού (και όχι μόνο).

Διότι, όπως δείχνει για πρώτη φορά μια νέα μελέτη με ελληνικές υπογραφές που παρουσιάζει σήμερα το Βήμα-Science, οι ρύποι που εκλύονται από την καύση του ξύλου δεν είναι απλώς επικίνδυνοι – κάτι που γνωρίζαμε – αλλά είναι ακόμα πιο τοξικοί από ό,τι πιστεύαμε, εξαιτίας μιας διαδικασίας με πρωταγωνιστή έναν… δράκουλα (της Χημείας). Το μήνυμα της μελέτης είναι σαφές προς τους κατοίκους των ήδη επιβαρυμένων με ατμοσφαιρική ρύπανση πόλεων: το τζάκι, εκτός και αν υπάρχει μεγάλη ανάγκη για λόγους θέρμανσης, πρέπει να παραμένει σβηστό είτε είναι γιορτή είτε όχι, αν θέλουμε να μη ρίξουμε… επιπλέον καύσιμα στη φωτιά των εχθρών της υγείας μας, όπως ο SARS-CoV-2 που απειλεί να μας κάνει «παρανάλωμα».

 Φυσικό εργαστήριο

Η νέα μελέτη που δημοσιεύθηκε την εβδομάδα που μας πέρασε στην έγκριτη επιθεώρηση «Proceedings of the National Academy of Sciences» (PNAS) διεξήχθη από ερευνητές του Ινστιτούτου Επιστημών Χημικής Μηχανικής στο Ιδρυμα Ερευνας και Τεχνολογίας (ΙΤΕ) στην Πάτρα και της Ομοσπονδιακής Πολυτεχνικής Σχολής της Λωζάννης (École Polytechnique Fédérale de Lausanne – EPFL). Οπως εξηγεί μιλώντας στο Βήμα-Science ένας εκ των κύριων συγγραφέων της, καθηγητής στο Τμήμα Χημικών Μηχανικών του Πανεπιστημίου της Πάτρας και συνεργαζόμενος καθηγητής του Ινστιτούτου Επιστημών Χημικής Μηχανικής του ΙΤΕ στην Πάτρα κ. Σπύρος Πανδής, «εργαζόμαστε εδώ και αρκετό καιρό επάνω στην ιδέα ότι οι ρύποι που εκλύονται από πηγές καύσης όπως τα αυτοκίνητα, τα τζάκια, τα φορτηγά κ.ά. και οι οποίοι είναι ούτως ή άλλως επικίνδυνοι… εκ κατασκευής, μόλις εκλυθούν στην ατμόσφαιρα αρχίζουν πολύ γρήγορα να αντιδρούν χημικά και να «μεταλλάσσονται». Γνωρίζουμε με βάση την κρατούσα θεωρία ότι οι αλλαγές αυτές λαμβάνουν χώρα ταχύτερα την ημέρα, υπό το φως του ήλιου, και αυτό διότι το φως και η ζέστη προκαλούν τον σχηματισμό χημικών ενώσεων που ονομάζονται ελεύθερες ρίζες, οι οποίες και επιταχύνουν σημαντικά τις διεργασίες στην ατμόσφαιρα – για τον λόγο αυτόν άλλωστε και η Ελλάδα θεωρείται το καλύτερο φυσικό «εργαστήριο» για τέτοιου είδους περιβαλλοντικές μελέτες, αφού είναι μια χώρα ηλιόλουστη, με έντονο φωτοχημικό νέφος, όπου μπορούμε να διερευνήσουμε εύκολα και γρήγορα τις αλλαγές που υφίστανται οι ατμοσφαιρικοί ρύποι».

Με βάση την ίδια κρατούσα επιστημονική θεωρία, υπογραμμίζει ο κ. Πανδής, «αναμένεται ότι τη νύχτα όλες οι αλλαγές που υφίστανται οι ρύποι είναι πολύ πιο αργές έως αμελητέες. Ωστόσο όταν διεξαγάγαμε νυχτερινές μετρήσεις στην Πάτρα σχετικά με τη ρύπανση που προκαλείται από τα τζάκια, είδαμε ότι η χημική σύσταση των ρύπων που εντοπίζαμε ήταν πολύ διαφορετική από εκείνη που θα περιμέναμε. Αυτό μας οδήγησε στο να αναλύσουμε τι ακριβώς συμβαίνει με τους συγκεκριμένους ρύπους. Είδαμε ότι οι ρύποι είχαν οξειδωθεί σε συνθήκες, κατά τις οποίες, σύμφωνα με τα όσα ξέραμε, δεν θα έπρεπε να έχουν οξειδωθεί».

Νυκτόβιος ρύπος!

Προκειμένου να καταλήξουν στα συμπεράσματά τους οι ερευνητές, με πρώτο συγγραφέα τον τρίτης γενιάς έλληνα υποψήφιο διδάκτορα στο Τμήμα Επιστήμης της Ατμόσφαιρας του Πολιτειακού Πανεπιστημίου του Κολοράντο Τζον Κόντρος (την περίοδο της διεξαγωγής της μελέτης ο κ. Κόρντος εργαζόταν ως ερευνητής στο Ινστιτούτο Επιστημών Χημικής Μηχανικής στο ΙΤΕ στην Πάτρα), χρησιμοποίησαν έναν συνδυασμό μεθόδων – πειράματα στο εργαστήριο, μετρήσεις πεδίου στην ατμόσφαιρα της Πάτρας, εφαρμογή μοντέλων. Ανακάλυψαν ότι τη νύχτα κάνει την εμφάνισή της μια ένωση-«δράκουλας» της ατμοσφαιρικής χημείας, η νιτρική ρίζα – ο κ. Πανδής ονομάζει την ένωση αυτή «δράκουλα» καθώς εμφανίζεται μόνο τη νύχτα και μόλις το σκοτάδι δώσει τη θέση του στο φως… εξαφανίζεται και πεθαίνει. «Ενώ όλες οι άλλες ελεύθερες ρίζες είναι… ημερόβιες, η συγκεκριμένη είναι αποκλειστικώς νυχτόβια και φωτοδιασπάται τα χαράματα» περιγράφει ο καθηγητής.

Η ερευνητική ομάδα έδειξε ότι αυτή η ελεύθερη ρίζα-«δράκουλας» υπάρχει στην ατμόσφαιρα των αστικών κέντρων τη νύχτα – σχηματίζεται από οξείδια του αζώτου που εκλύονται κυρίως από τα αυτοκίνητα – και αντιδρά με τους ρύπους που εκπέμπονται από τα τζάκια με αποτέλεσμα να τους οξειδώνει και να τους καθιστά ακόμα πιο επικίνδυνους από ό,τι είναι. «Αυτό που είδαμε μέσα από τις μετρήσεις των ρύπων στην Πάτρα – οι οποίες πρέπει να αναφέρουμε ότι συνάδουν με μετρήσεις σχετικά με τη ρύπανση που είχαν διεξαχθεί σε προηγούμενη φάση και στην Αθήνα – ήταν πως κάθε νύχτα στην πόλη έκανε… βόλτα ο «δράκουλας», ο οποίος και έβρισκε πολλά «θύματα» – τα σωματίδια που εκλύονται από τα τζάκια – στον… λαιμό των οποίων και άφηνε το… σημάδι του αλλάζοντάς τα ταχέως» λέει γλαφυρά ο κ. Πανδής.

Ανατρεπτικό εύρημα

Σε… επιστημονική μετάφραση, όπως διευκρινίζει ο καθηγητής Περιβαλλοντικής Μηχανικής στο ΕPFL και συνεργαζόμενος επιστήμονας του Ινστιτούτου Επιστημών Χημικής Μηχανικής του ΙΤΕ στην Πάτρα, έτερος κύριος συγγραφέας της μελέτης κ. Αθανάσιος Νένες, η νέα μελέτη αποδεικνύει ότι τα σωματίδια που εκλύονται τη νύχτα από τα τζάκια είναι πολύ οξειδωμένα και άρα ιδιαίτερα τοξικά. «Αυτό που προκύπτει από τη μελέτη μας, η οποία είναι ανατρεπτική, καθώς δείχνει μια πτυχή της νυχτερινής ατμοσφαιρικής ρύπανσης στα αστικά κέντρα την οποία κανένα μοντέλο ως σήμερα δεν λαμβάνει υπόψη, είναι πως η ρύπανση που προκαλείται από τα τζάκια είναι πολύ πιο βλαπτική από ό,τι νομίζαμε. Και αυτό αφορά τα μεγάλα αστικά κέντρα, όπου προϋπάρχουν άλλοι επικίνδυνοι ρύποι οι οποίοι αλληλεπιδρούν με εκείνους των τζακιών. Το μήνυμα προς όλους είναι σαφές. Μπορεί το τζάκι, και ιδιαίτερα τώρα που έρχονται οι γιορτές των Χριστουγέννων, και μάλιστα αυτών των τόσο ιδιαίτερων Χριστουγέννων που θα είμαστε κλεισμένοι στα σπίτια μας, να φαντάζει ως πηγή θαλπωρής και εορταστικού πνεύματος, ωστόσο το καλύτερο που έχουμε να κάνουμε για να προφυλάξουμε τους εαυτούς μας αλλά και τους υπολοίπους είναι να μην το ανάψουμε».

Ενας λόγος παραπάνω μάλιστα, καθώς στις δύσκολες εποχές που βιώνουμε, πολλές φορές καίγονται στα τζάκια ακόμα και «απαγορευμένα» υλικά, όπως κόντρα πλακέ, ξύλα βαμμένα ή βερνικωμένα, νοβοπάν κ.ά. «Οταν καίγονται τέτοιου είδους υλικά, οι εκπομπές είναι ακόμα πιο τοξικές. Καθώς μάλιστα προφανώς οι ρύποι αυτοί οξειδώνονται εξίσου από την ένωση-«δράκουλα» της νύχτας, γίνονται ακόμα τοξικότεροι» λέει ο κ. Νένες. Προσθέτει πάντως ότι ακόμα και η καύση του καλύτερου ξύλου αποδεικνύεται άκρως επικίνδυνη για την υγεία. «Οταν καίμε ξύλο, εκλύονται εκτός των άλλων σημαντικές ποσότητες πολυαρωματικών υδρογονανθράκων που αποτελούν άκρως επικίνδυνες καρκινογόνες ενώσεις. Οταν οι πολυαρωματικοί υδρογονάνθρακες οξειδωθούν, όπως βρήκαμε ότι μπορεί να συμβεί μέσω των νιτρικών ριζών, η καρκινογόνος δράση τους μπορεί να αυξηθεί από 100 έως 10.000 φορές!».

«Σκοτεινή» ρύπανση

Η εισαγωγή όλων αυτών των ενώσεων στον ανθρώπινο οργανισμό μέσω της εισπνοής προκαλεί οξειδωτικό στρες, σημειώνει ο καθηγητής του EPFL. «Το οξειδωτικό στρες είναι υπαίτιο για πλήθος παθήσεων, από καρδιαγγειακά νοσήματα και καρκίνο έως διαβήτη, νευροεκφυλιστικές νόσους, πρόωρη γήρανση, αλλεργίες, άσθμα, φλεγμονές και λοιμώξεις. Οταν λαμβάνει χώρα τόσο γρήγορη οξείδωση των ρύπων, όπως δείξαμε τώρα με τη μελέτη μας, αυτό πρακτικά σημαίνει ότι οι κάτοικοι των πόλεων εισπνέουν πολύ μεγαλύτερες ποσότητες ρύπων που έχουν υποστεί ταχείες αλλαγές και είναι άκρως επικίνδυνοι προκαλώντας οξειδωτικό στρες. Το οξειδωτικό στρες αποδυναμώνει το ανοσοποιητικό σύστημα καθιστώντας το πιο ευάλωτο απέναντι σε οποιονδήποτε «εχθρό», του νέου κορωνοϊού συμπεριλαμβανομένου, αφού οι άμυνες εναντίον του είναι πεσμένες». Ετσι, εν μέσω πανδημίας, ο καθηγητής έχει να δώσει άλλη μια συμβουλή προς τον πληθυσμό: «Ολοι μας, και ιδίως τα άτομα που ανήκουν σε ευπαθείς ομάδες, πρέπει να αποφεύγουν την έκθεση γενικώς στη ρύπανση αλλά και ειδικώς στη νυχτερινή ρύπανση που βρίθει οξειδωμένων ρύπων».

Η ταχύτητα της οξείδωσης παίζει πολύ μεγάλο ρόλο, εξηγεί ο κ. Πανδής. «Οπως είδαμε και μέσα από τα πειράματά μας, η οξείδωση των ρύπων τη νύχτα συμβαίνει σε δύο ώρες το πολύ, με αποτέλεσμα να «κυκλοφορούν» μέσα σε ελάχιστο διάστημα ελεύθεροι πολλοί οξειδωμένοι ρύποι, ρύποι με πρόωρη χημική γήρανση που έχουν συσσωρεύσει… μεταλλάξεις. Ετσι ξυπνώντας οι κάτοικοι στις μεγάλες πόλεις παίρνουν για… πρωινό μια πολύ καλή δόση «μεταλλαγμένων» ρύπων, με ό,τι μπορεί να συνεπάγεται αυτό για την υγεία τους».

Σπιτική (αν)ασφάλεια

Η επικίνδυνη ρύπανση των τζακιών δεν πνίγει μάλιστα μόνο τον αέρα των πόλεων, αλλά και το εσωτερικό των σπιτιών, σύμφωνα με μετρήσεις που διεξήγαγαν ο κ. Πανδής και η ομάδα του. Η σχετική μελέτη που είναι υπό δημοσίευση έδειξε ότι περίπου το 1/5-1/4 των ρύπων που εκλύονται από τα τζάκια στις πόλεις «τρυπώνουν» εντός των σπιτιών, ακόμα και αν αυτά είναι ερμητικά κλειστά και με καλά συστήματα αλουμινίου. Αν πάλι ανοίξει κάποιος την μπαλκονόπορτα, μέσα σε λίγα λεπτά η ρύπανση στο εσωτερικό του σπιτιού φθάνει στα επίπεδα ρύπανσης που επικρατούν έξω. Η ρύπανση εγκλωβίζεται στο εσωτερικό του σπιτιού με αποτέλεσμα, μέσα στη νύχτα, όταν κάποιος κοιμάται, τα επίπεδά της να είναι ακόμα και υψηλότερα από εκείνα που επικρατούν στην ατμόσφαιρα εκτός του σπιτιού, όπου σταδιακώς η ρύπανση διαλύεται γύρω στα ξημερώματα, όταν τα τζάκια σταματούν να καίνε. Και όλα αυτά χωρίς να υπάρχει τζάκι που να καίει στο ίδιο το σπίτι του… θύματος. Οταν πάλι κάποιος ανάβει τζάκι στο σπίτι του, τα επίπεδα ρύπανσης εκτοξεύονται ακόμα περισσότερο.

Ενας από τους άμεσους επόμενους στόχους των ερευνητών είναι να ποσοτικοποιήσουν την επικινδυνότητα των οξειδωμένων σωματιδίων. «Θα συγκρίνουμε «φρέσκους» με «γηρασμένους» ρύπους και θα μετρήσουμε πόσο πιο επικίνδυνα είναι τα οξειδωμένα σωματίδια είτε έχουν οξειδωθεί εξαιτίας του «δράκουλα» της νύχτας που είναι οι νιτρικές ρίζες είτε εξαιτίας της «κλασικής» οδού που είναι το φως» μας πληροφορεί ο κ. Νένες και αναφέρει ότι οι μετρήσεις θα γίνουν στο πλαίσιο του προγράμματος PyroTRACH (Pyrogenic Transformations Affecting Climate and Health, με επιστημονικώς υπεύθυνο τον έλληνα καθηγητή του EPFL) και με ευρωπαϊκή χρηματοδότηση (ERC grant) – στο PyroTRACH ανήκουν και τα ευρήματα που δημοσιεύθηκαν τώρα στο PNAS. Τα πρώτα αποτελέσματα αναμένονται το 2021.

Ο κ. Πανδής συμπληρώνει επίσης ότι οξειδωμένα σωματίδια θα εισαχθούν στον οργανισμό ποντικών προκειμένου να φανούν οι επιπτώσεις στην υγεία τους, σε συνεργασία με γάλλους επιστήμονες – τα αποτελέσματα της μελέτης αυτής αναμένονται το 2022. Το συγκεκριμένο πρόγραμμα ονομάζεται REMEDIA, διεξάγεται στο πλαίσιο του Ηorizon 2020 της Ευρωπαϊκής Ενωσης (πρόγραμμα-πλαίσιο της ΕΕ για την Ερευνα και την Καινοτομία) και αφορά ένα consortium από όλη την Ευρώπη που ανήκει στο Human Exposome Project.

Τα εντυπωσιακά νέα ευρήματα, σύμφωνα με τους δύο καθηγητές, προσφέρουν πολύτιμη γνώση, η οποία όμως, όπως αποδεικνύουν τα στοιχεία, δεν πρέπει να μείνει στη θεωρία, αλλά να μεταφραστεί σε καινούργιες στρατηγικές με στόχο την προάσπιση της δημόσιας υγείας. Διότι είναι κρίμα μέσα στους τόσους άλλους κινδύνους που έχουμε να αντιμετωπίσουμε να καούμε και στον… βωμό του τζακιού.

Καύση ξύλου και κλιματική αλλαγή

Η ταχεία οξείδωση των ρύπων που αποκάλυψε η ελληνική ερευνητική ομάδα δεν βλάπτει σοβαρά μόνο την υγεία του πληθυσμού αλλά και το κλίμα. Ο κ. Νένες τονίζει ότι «ο μηχανισμός γήρανσης των ρύπων έχει επίδραση στο κατά πόσον μπορούν να απορροφήσουν το ηλιακό φως συμβάλλοντας στο φαινόμενο του θερμοκηπίου, στην αύξηση της παγκόσμιας θερμοκρασίας. Πρόκειται για ένα κομμάτι της χημείας που αυτή τη στιγμή δεν περιλαμβάνεται σε κανένα μοντέλο και πρέπει να μελετηθεί άμεσα». Μάλιστα, όπως λέει ο καθηγητής, η ευρωπαϊκή χρηματοδότηση που έχει λάβει η ομάδα αφορά τη διεξαγωγή μελέτης για την επίδραση της ρύπανσης από τα τζάκια (την οποία και παρουσιάσαμε σήμερα) αλλά διαθέτει και ένα δεύτερο σκέλος σχετικά με την επίδραση αυτού του τύπου των ρύπων στο κλίμα. Διότι είναι βέβαιο – και το βλέπουμε ήδη να συμβαίνει – ότι ο… καταταλαιπωρημένος, εξαιτίας μας, πλανήτης που είναι το σπίτι μας, μάλλον θα αναγκαστεί «ασφυκτιώντας» να μας κάνει… έξωση, εκτός και αν επιτέλους τον σεβαστούμε.

Ο μοναδικός στην Ανατολική Ευρώπη προσομοιωτής της Πάτρας

Η ερευνητική ομάδα είχε στο πλαίσιο των πειραμάτων της μια «χείρα βοηθείας» μοναδική όχι μόνο σε ό,τι αφορά τα δεδομένα της χώρας μας αλλά ολόκληρης της Ανατολικής Ευρώπης – πρόκειται για έναν θάλαμο προσομοίωσης ατμοσφαιρικής ρύπανσης. Στο Κέντρο Μελετών Ατμοσφαιρικής Ρύπανσης και Κλιματικής Αλλαγής (Center for the Studies of Air Quality and Climate Change – C-STACC) του Ινστιτούτου Επιστημών Χημικής Μηχανικής στην Πάτρα υπάρχει επίσης ένας θάλαμος καύσης όπου μπορεί να παραχθεί οποιοδήποτε είδος καυσαερίου όπως από μηχανή εσωτερικής καύσης ή από ξυλόσομπα, όπως επισημαίνει ο κ. Νένες. «Ετσι παράγονται τα καυσαέρια και διοχετεύονται απευθείας στον θάλαμο όπου γίνονται οι μετρήσεις γρήγορα και εύκολα. Προσομοιώνουμε λοιπόν τα όσα συμβαίνουν στην ατμόσφαιρα υπό ελεγχόμενες συνθήκες. Το ίδιο πράξαμε και με τη νυχτερινή ρύπανση από τα τζάκια και καταφέραμε να εξαγάγουμε ακριβή αποτελέσματα σε πολύ σύντομο χρονικό διάστημα».