قرار گرفتن در معرض ذرات معلق در هوا چه به صورت مزمن باشد یا به صورت حاد، سلامتی ما را به خطر می‌اندازد. مطالعات نشان می‌دهد که قرار گرفتن در معرض ذرات ریز علاوه بر مشاهده علائم تنفسی نظیر سرفه، خس خس و تنگی نفس، پیامدهای خطرناک تنفسی نظیر حمله آسمی، عفونت دستگاه تنفسی، کاهش رشد عملکردی ریه در کودکان، نارسایی قلبی و مرگ زودهنگام در افراد مبتلا به بیماری‌های مزمن ریوی را به همراه دارد. علاوه بر آن تحقیقات زیادی نشان می‌دهد که قرار گرفتن در معرض ذرات بسیار ریز می‌تواند به بیماری‌های قلبی و عروقی شامل حمله قلبی، نارسایی قلبی، سکته و حتی مرگ منجر شود.
مطالعات همچنین نشان داده است که مرگ و میر ناشی از آلودگی ذرات معلق در هوا فقط به اثرات حاد آلودگی در روزهای با آلودگی بالا محدود نمی‌شود، بلکه اثرات مزمن این نوع آلودگی می‌تواند در دراز مدت به مرگ و میر نیز منجر شود.
گرچه همه گروه‌های انسانی واکنش یکسانی نسبت به آلودگی به ذرات معلق ندارند، اما این نوع آلودگی می‌تواند اثرات گسترده‌ای بر سلامتی جوامع داشته باشد. گروه‌های حساس یا جمعیت در معرض خطر از ریسک بالاتری در مواجه‌ی با آلودگی ذرات معلق قرار دارند. این گروه‌های به دلیل عوامل بیولوژیکی یا غیربیولوژیکی، مستعد دریافت بیشتر آلودگی یا تأثیرپذیری بیشتری از آلودگی در شرایط یکسان با سایر گروه‌ها هستند. شدت اثرات آلودگی بر سلامتی این گروه‌ها می‌تواند بسیار بیشتر از افراد عادی باشد.
گروه‌های حساس افراد مبتلا به بیماری‌های قلبی و ریوی، کودکان و نوجوانان (زیر 18سال)، افراد مسن، مبتلایان به دیابت یا گروه‌های فرودست اجتماعی-اقتصادی (که بیشتر در مناطق آلوده زندگی یا کار می‌کنند) را در بر می‌گیرد.
آلودگی هوا به ذرات معلق می‌تواند عواقب جدی برای سلامت کودکان داشته باشد.
دلایل افزایش ریسک در کودکان عبارتند از:
افزایش ریسک در افراد مسن به همان شیوع بیماری‌های تنفسی قبلی که در این گروه سنی قرار دارد بازمی‌گردد. عواملی نظیر کاهش تدریجی دفاع فیزیولوژیک بدن که می‌تواند ناشی از فرایند پیری باشد.
افراد بزرگسال مبتلا به دیابت ممکن است از بیماری‌های قلبی رنج ببرند که حساسیت آنها را به عوارض تأثیر ذرات معلق در هوا افزایش دهد. مطالعات بیشتر نشان داده است که مبتلایان به دیابت، در خطر بروز بیماری‌های قلبی-عروقی می‌باشند که آلودگی هوا به ذرات معلق پیامدهای ناگوار بیشتری برای سلامتی آنها ایجاد می‌کند.
گروه‌های فرودست اجتماعی-اقتصادی نیز به دلایل زیر می‌توانند با ریسک بالاتری در مواجه‌ی با هوای آلوده به ذرات معلق مواجه شوند:
علاوه بر اینها، این دسته از افراد جامعه اغلب در نواحی آلوده‌تر زندگی یا کار می‌کنند و یا به مدرسه می‌روند.
علائمی که در افراد مشاهده میگردد نشانگر قابل اطمینانی نیستند که حتماً آلودگی به سطح ناسالم رسیده است و یا برعکس، ممکن است در غلظت‌های بالای آلودگی نیز علائم خاصی در فرد مشاهده نگردد. فرد مبتلا به بیماری‌های ریوی نمی‌تواند به راحتی یا عمیق تنفس کند و ممکن است سرفه، ناراحتی در قفسه سینه، خس‌خس، تنگی نفس و خستگی غیرمعمول داشته باشد. برای بیمار قلبی-عروقی، قرار گرفتن در معرض هوای آلوده به ذرات معلق ممکن است علائم ریوی مشاهده نشود در حالی که حتی تنفس هوای آلوده برای مدت کوتاه هم می‌تواند به مشکلات جدی مثل حمله قلبی منجر شود.
سه مکانیزم اصلی برای نشست ذرات معلق در هوا در سیستم تنفسی وجود دارد:
انتقال ذرات و نشست آنها در راه‌های هوایی، به عوامل فیزیولوژیکی نظیر میزان تنفس، مشخصات فیزیکی و شیمیایی ذرات بستگی دارد. در نتیجه، ذرات می‌توانند در هر سه ناحیه دستگاه تنفس نشست کنند.
| از قسمت‌های مختلف دستگاه تنفس اطلاعات بیشتری داشته باشیم. |
عوامل کلیدی مؤثر بر نشست ذرات عبارتند از: روش تنفس (از طریق بینی، دهان یا دهان-بینی)، الگوی تنفس (میزان دم و بازدم و حجم هوای تنفسی)، مشخصات ذرات مثل اندازه، شکل، جرم، خاصیت جذب رطوبت و انحلال‌پذیری آن.
مدل ریاضی نشست ذرات از طریق تنفس از بینی، مسیر حلق، حنجره، راه‌های نای و نایژه و کیسه‌های هوایی در افراد بزرگسال را نشان می‌دهد.
همانطور که در مدل ریاضی بالا مشاهده می‌شود، ذرات درشت‌تر با قطر بالاتر از 2.5 میکرومتر یا کمتر از 10 میکرومتر، در مسیر بینی تا حلق نشست می‌کنند. تنفس عمیق‌تر باعث نشست ذرات محیطی می‌شود. تنفس تند ولی غیرعمیق باعث نشست در قسمت‌های مرکزی شود. در طی تنفس آرام ما بیشتر از طریق بینی تنفس می‌کنیم که خود اولین محل مکانیزم محافظت در برابر آلودگی هواست. مخاط و مایع مخاطی باعث فیلتر شدن ذرات درشت می‌شوند.
اندازه ذرات معلق در مقایسه با هم و با یک تار مو
ذرات ریز (با قطر کمتر از 2.5 میکرومتر) و ذرات بسیار ریز (با قطر کمتر از 0.1 میکرومتر) ابتدا در راه‌های هوایی نشست می‌کنند. قسمت بزرگی از ذرات ریز و بسیار ریز همچنان در هوای درون ریه معلق باقی مانده و بازدم می‌شود. به همین دلیل است که ذرات بسیار ریزتر با قطر کمتر از 0.03 میکرومتر بیشتر در دهان نشست می‌کنند.
در هنگام فعالیت بدنی که تهویه هوایی بیشتری صورت می‌گیرد نشست ذرات به دو دلیل افزایش می‌یابد:
ذرات ریز استنشاقی که بر سطح راه‌های هوایی نشست می‌کنند ممکن است در همان جا بمانند یا قسمتی از آن یا تمامی آن حل شوند. آلودگی ذرات ریز نشست شده با دو مکانیزم رفع می‌شود:
اولین و مهمترین سیستم دفاعی تنفسی در برابر ذرات بسیار ریز مژک‌های مخاطی هستند که قسمت عمده‌ای از ذرات استنشاقی در آنها نشست می‌کند. این سیستم با مکانیزم‌های دفاعی دیگر مثل سرفه، بیگانه‌خواری و دفاع آنزیمی تکمیل میگردد. حرکت رو به بالای مژک‌های مخاطی باعث انتقال ذرات به سمت قسمت بالایی راه‌های هوایی (حلق و بینی) میگردد و سپس این ذرات که با مایع مخاطی مخلوط شده‌اند به صورت خلط دفع یا بلعیده می‌شوند. وقتی پاکسازی توسط مژک‌های مخاطی مختل شود (شرایطی که با استعمال مزمن دخانیات پیش می‌آید یا بیماری‌های تنفسی مثل آسم یا انسداد مزمن ریوی (COPD))، این پاکسازی کمتر گردیده و اثرات منفی آن مشهود میگردد.
مژک‌های مخاطی نقش مهمی در پاکسازی دستگاه تنفس از ذرات معلق در هوا دارند.
بیگانه‌خواری اولین مکانیزم حذف مواد خارجی از ناحیه کیسه‌های هوایی است گرچه که بیگانه‌خواری در مسیرهای هوایی نیز وجود دارد. این مکانیزم باعث حذف ذرات با انتقال آنها به نای و نایژه یا سیستم لنفاوی بدن میگردد. راندمان بیگانه‌خواری با کاهش ذرات با قطر کمتر از 1 میکرومتر کاهش می‌یابد و این ذرات می‌توانند برای سال‌ها در کیسه‌های هوایی باقی بمانند. برخی ذرات نیز از جداره کیسه‌های هوایی عبور کرده و وارد جریان لنفاوی شده و در نهایت به خون و سایر ارگان‌های بدن نظیر کبد، کلیه‌ها، طحال و در میزان کمتر به قلب و مغز منتقل می‌شود.
گرچه سیستم تنفسی توان بازیابی قابل توجهی در مقابل نفوذ و نشست ذرات معلق در هوا دارد اما استنشاق مداوم این ذرات عملکرد دستگاه تنفس را حتی در افراد سالم کاهش می‌دهد.
