ガス状大気汚染物質

ガス状大気汚染物質は、粒子状物質とともに大気を汚染する反応性ガスであり、健康にとって最も重要なものは、地上オゾン、二酸化窒素、二酸化硫黄、一酸化炭素である。これらは主に燃焼と大気化学反応から発生し、呼吸器系および心血管系への影響と関連している。

Definition

ガス状大気汚染物質とは、環境大気中または室内空気中に存在する有害なガスのことで、主に地上オゾン（光化学的に生成される二次汚染物質）、二酸化窒素および二酸化硫黄（主に燃焼に由来）、ならびに一酸化炭素（不完全燃焼に由来）を指す。

Scope

このトピックでは、主要なガス状汚染物質、その発生源と大気中の挙動、気道と循環器系に損傷を与えるメカニズム、およびそれらが死亡率や喘息などの呼吸器疾患と関連していることを示す疫学的証拠について扱う。ガスを汚染物質の分類として扱い、粒子状物質のトピックを補完し、ガス状物質と粒子状物質への曝露がしばしば同時に発生することに言及する。

Key concepts

• 地上（対流圏）オゾン
• 二酸化窒素と窒素酸化物
• 二酸化硫黄
• 一酸化炭素
• 一次汚染物質と二次汚染物質（光化学的に生成されるもの）
• 気道の酸化的損傷と炎症
• 粒子状物質との同時曝露

Mechanisms

反応性ガスは主に呼吸器系に作用する。オゾンと二酸化窒素は気道上皮を損傷し、炎症と気道過敏症を誘発する酸化性ガスであり、二酸化硫黄は上気道の可溶性刺激物質である。一酸化炭素はヘモグロビンと結合し、酸素供給を阻害する。地上オゾンは直接排出されるのではなく、太陽光下で前駆汚染物質の光化学反応によって生成されるため、その濃度は天候や季節によって変動する。

Clinical relevance

ガス状汚染物質は、集団レベルで喘息の悪化を含む呼吸器系の転帰、および日々の死亡率と入院と関連しており、大気質監視と基準設定に情報を提供している。この項目は、集団レベルでの曝露と転帰に関するエビデンスを要約したものであり、個人の診断や治療の根拠となるものではない。

Epidemiology

コホート研究では、長期的なオゾン曝露が呼吸器系死亡率の増加と関連し、長期的な二酸化窒素曝露が全死亡率と関連することが示されている。一方、時系列データの系統的レビューでは、短期的な二酸化窒素曝露が日々の死亡率と入院と関連することが示されている。屋外のガス状汚染物質は、喘息の発症と悪化にも関与している。

Evidence & guidelines

Jerrettらによるオゾンと死亡率に関するコホート研究の結果、Millsらによる二酸化窒素に関する系統的レビュー、およびCanCHECのような多汚染物質コホート分析は、エビデンス基盤を形成しているが、ガス状物質の影響を同時に存在する粒子状物質から切り離すことは、依然として方法論的な課題である。WHOの世界大気質ガイドライン（2021年）は、オゾン、二酸化窒素、二酸化硫黄、一酸化炭素の推奨レベルを設定している。

Debates

ガス状汚染物質の健康影響を粒子状物質から分離できるか？

ガス状汚染物質と粒子状汚染物質は燃焼源を共有し、時間的・空間的に共変動するため、二酸化窒素のようなガスに独立した影響を帰属させることは困難であり、一部の関連性は相関する粒子状物質への曝露を部分的に反映している可能性がある。多汚染物質モデルはこれに対処しようと試みている。

Seminal works

• jerrett-2009
• mills-2015
• guarnieri-2014

Frequently asked questions

健康にとって最も重要なガス状大気汚染物質はどれですか？

地上オゾン、二酸化窒素、二酸化硫黄、一酸化炭素は、健康への懸念が最も大きいガス状汚染物質であり、WHOの大気質ガイドラインが推奨レベルを設定しているものである。

なぜオゾンは二次汚染物質と呼ばれるのですか？

地上オゾンは直接排出されるのではなく、窒素酸化物や揮発性有機化合物などの前駆汚染物質が太陽光の存在下で光化学反応を起こすことによって生成されます。