Konsentrasjons-responskurver for svevestøv: PM10

Abstract

Hovedbudskap: Luftforurensning er blant de miljøfaktorene som bidrar mest til sykdom og død, både i Norge og i resten av verden. Luftforurensning består av både svevestøv og gasser som kan bidra til uønskede helsevirkninger, avhengig av hvilke konsentrasjoner de finnes i. Sammenhengen mellom eksponering for svevestøv og forskjellige helsevirkninger, som for eksempel økt risiko for tidlig død, er godt dokumentert. Gjennomføring av politiske tiltak baseres ofte på kvantitative helserisikovurderinger eller kost-nyttevurderinger. Disse involverer bruk av konsentrasjons-responskurver som beskriver sammenhengen mellom eksponering for en luftforurensningskomponent og en spesifikk helsevirkning. Konsentrasjons-responskurver for svevestøv baseres på data fra befolkningsstudier. Formen til konsentrasjons-responskurven kan ha stor betydning for resultatet av de kvantitative vurderingene som danner grunnlag for politiske tiltak. Tilsvarende, kan bruk av terskelverdi i kurvene, altså en nedre grense for hvilke svevestøvkonsentrasjoner som fører til økt risiko for dødelighet, også ha stor betydning. Ofte brukes terskelverdier for å gjenspeile usikkerheten i sammenhengen mellom helserisiko og eksponering for de aller laveste konsentrasjonene. Usikkerheten skyldes at befolkningsstudiene har lite data for slike lave konsentrasjoner. Denne typen terskelverdi kalles teoretisk terskelverdi i denne rapporten. Det er viktig å merke seg at konsentrasjons-responskurvene, og bruken av disse i kvantitative vurderinger, er i stadig utvikling grunnet den kontinuerlige oppdateringen av kunnskapsgrunnlaget. Svevestøv («particulate matter»; PM) deles ofte inn etter størrelsen i fint og grovt svevestøv. Fint svevestøv refererer til partikler som er mindre enn 2,5 µm (PM2,5), mens grovt svevestøv er partikler mellom 2,5 og 10 µm (PM10-2,5). PM10 er summen av fint og grovt svevestøv, altså partikler som er mindre enn 10 µm. Eksponeringen for PM10 i befolkningen beskrives vanligvis i form av gjennomsnittlig eksponering i løpet av et år (årsmidlet) eller i løpet av et døgn (døgnmidlet). I denne rapporten oppsummeres kunnskapsgrunnlaget for konsentrasjons-responskurver for årsmidlet og døgnmidlet eksponering for PM10 og risiko for tidlig død, med fokus på kurveform og terskelverdi. I tillegg gis konkrete anbefalinger for kurver for bruk i kvantitative helserisikovurderinger. Den foreliggende rapporten om konsentrasjons-responskurver for PM10, bygger i stor grad på rapporten om kurver for PM2,5 fra 2018. Lesere henvises til rapporten fra 2018 for en grundigere introduksjon til de underliggende faglige metodene og mulige bruksområder for konsentrasjons-responskurver. For begge eksponeringsmålene anbefales bruk av en teoretisk terskelverdi som gjenspeiler usikkerheten i sammenhengen mellom eksponering og dødelighet for de laveste konsentrasjonene. Den anbefalte kurven for årsmidlet PM10 er basert på studier fra hele verden, men data fra Norge var ikke inkludert i analysen. Det er imidlertid ønskelig med kurver basert på data fra norske eller nordiske befolkningsstudier, siden dette vil bidra til en mer nøyaktig kvantifisering av helserisiko i den norske befolkningen. For fremtidige kvantitative helserisikovurderinger bør det også vurderes om størrelsesfraksjonene PM10-2,5 og PM2,5 bør vurderes separat, og så summeres. Den anbefalte kurven for døgnmidlet PM10 er basert på en multisenterstudie fra Europa, som ikke inkluderte norske data. Selv om det er viktig med økt kunnskap om for tidlig død knyttet til døgnmidlet eksponering for PM10 i Norge, er det først og fremst behov for videreutvikling av metodikken for kvantitative helserisikovurderinger for døgnmidlet eksponering. For fremtidige kvantitative helserisikovurderinger er det ønskelig å inkludere ulike mål på sykelighet for både årsmidlet og døgnmidlet PM10. Dette vil gi en mer korrekt vurdering av konsekvenser av PM10 eksponering for helse, men det er da behov for en ny kunnskapsgjennomgang for å anbefale hvilke mål på sykelighet og konsentrasjons-responskurver som bør inkluderes.

Summary: Air pollution is one of the environmental factors that contributes most to morbidity and mortality, both in Norway and in the rest of the world. Air pollution consists of particulate matter (PM) and gases that may contribute to adverse health effects depending on their concentrations. PM exposure is associated with various health effects, including increased risk of premature death. PM is often divided according to size into fine and coarse PM, where fine PM refers to particles smaller than 2.5 µm (PM2.5), while coarse particulate matter comprises particles between 2.5 and 10 µm (PM10-2.5). PM10 is the sum of fine and coarse particulate matter, i.e. particles that are smaller than 10 µm. The PM10 exposure in a population is usually described in terms of the average exposure during one year (the annual average) or during 24 hours (the daily average). Implementation of policy measures is often based on quantitative health risk assessments or cost-benefit assessments. These involve concentration-response curves that describe the relationship between exposure to an air pollution component and a specific health outcome. Concentration-response curves are generally based on data from population studies. The shape of the concentration-response curve can have a major impact on the outcome of the quantitative assessments that form the basis for policy measures. Similarly, inclusion of a threshold in the curves, i.e. a lower limit for PM concentrations associated with increased risk of mortality, can also be of great importance. Thresholds are often included to reflect the uncertainty in the association between health risk and exposure to very low PM concentrations, as the population studies provide limited data for such low concentrations. This type of threshold is referred to as a theoretical threshold in this report. It is important to note that the recommendations for concentration-response curves, as well as their use in quantitative assessments, will reflect the continuous progress of the research area. This report reviews the current knowledge on concentration-response curves for annual and daily mean exposure to PM10 and risk of premature death, with a particular focus on the curve shape and use of a threshold. In addition, specific recommendations are provided for curves for application in health risk assessments. Recommendations for annual PM10 exposure and mortality In the literature review, no studies were identified concerning the shape of the concentration-response curve for annual PM10 exposure and mortality. Accordingly, there was little information regarding this association in reports and health risk assessments from international health organizations. This is probably due to the fact that health effects of the smaller size fraction PM2.5 that penetrates deeper into the lung has received much more attention the last 15-20 years. However, in a recent review and meta-analysis of PM exposure and mortality initiated by WHO, a risk estimate for annual PM10 exposure based on 17 population studies from Europe, USA and Asia (but not Norway) was presented. For annual PM10 exposure and total mortality, we therefore recommend a curve based on this new risk estimate from the WHO of 1.04 (1.03-1.06)/ 10 µg/m3. Based on the literature review, we recommend a linear or log-log curve. Moreover, we recommend inclusion of a theoretical threshold, based on the lowest concentrations included in the study the risk estimate is based on.

Recommendations for daily PM10 exposure and mortality Several studies and large research projects were identified in the literature search concerning the shape of the curve for daily PM10 exposure and mortality. These generally concluded that the association between the daily PM10 exposure and total mortality was linear, also for the lowest concentrations. In contrast, there was little information regarding this association in reports and health risk assessments from international health organizations. This is probably due to the focus on annual exposures in most health risk assessments of PM, and that the US Environmental Protection Agency (US EPA) addresses risks associated with the fine (PM2.5) and coarse (PM10-2.5) fractions separately in their assessments. For daily PM10 exposure and total mortality, we recommend a curve based on the risk estimate from the latest analysis of the European multicenter study APHEA of 1.0033 (1.0022-1.0044)/ 10 µg/m3. We recommend using this risk estimate in a linear curve with a theoretical threshold, i.e. based on the lowest concentrations included in the study the risk estimate is based on. Conclusions Concentration-response curves for use in quantitative health risk assessments for the annual and daily PM10 exposure and total mortality are recommended based on the performed literature review. For both exposure measures, we recommend use of a theoretical threshold value that reflects the uncertainty in the association between PM exposure and mortality for the lowest concentrations. The curve recommended for annual PM10 exposure is based on studies from a range of countries. For a more accurate quantification of health risks in the Norwegian population, it would be an advantage with curves based on data from Norwegian or Nordic population studies. Also, for future quantitative health risk assessments, separate evaluations of the health outcomes associated with the two size fractions of PM10 (PM2.5 and PM10-2.5) should be considered, followed by a summation of the corresponding effects. The curve recommended for the daily PM10 exposure was based on a multi-center study from Europe, that did not include Norwegian data. Although increased knowledge regarding premature deaths associated with daily PM10 exposures in Norway is highly relevant, the need for developing and establishing methods for quantitative health risk assessments for daily exposures is more pressing. In future quantitative health risk assessments, it would be an advantage to include morbidity measures associated with annual and/or daily PM10 exposures. Although this would provide a more accurate assessment of the health outcomes associated with PM10 exposure, further literature reviews would be required to recommend on the selection of morbidity measures and suitable concentration-response curves.