Hopp til innhold

Valgte elementer er lagt i handlekurven

Gå til handlekurv
Uteluft - luftkvalitetskriterier

Jern (Fe) i uteluft

I uteluft kan jern forekomme i svevestøv fra industri og fra slitasje av veidekke og bremser.

Hopp til innhold

  • Jern er et vanlig metall i jordskorpen, og foreligger oftest som oksider.
  • Jern er et essensielt sporstoff. Kroppen trenger å få tilført en viss mengde hver dag, men for høye konsentrasjoner av jern kan gi uønskede helseeffekter.
  • Opptak via luftveiene bidrar lite til effektene av jern i kroppen. Jern kan likevel ha uønskede effekter lokalt i luftveissystemet.
  • Jern kan inngå i reduksjons­oksidasjonsreaksjoner i cellene, som kan føre til dannelsen av reaktive oksygenforbindelser. Dette kan utløse betennelsesreaksjoner, samt skader i celler og vev.
  • Jern utgjør ofte en forholdsvis stor andel av metaller i svevestøv, men det er svake/usikre holdepunkter for at jern kan gi negative helseeffekter ved eksponering i uteluft. Det er mulig at jern sammen med andre metaller kan bidra til helseskade.
  • Ut fra en samlet vurdering er det ikke aktuelt å fastsette luftkvali­tetskriterium for jern.

Kilder, luftforurensingsnivåer og eksponering for jern

Egenskaper og kilder

Jern er det fjerde mest vanlige metallet i jordskorpen. Som oftest vil jern foreligge i ulike oksidasjonstrinn, både som 2-­ og 3-­verdig jern. Det finnes i mange forskjellige, uorganiske forbindelser som magnetitter, karbonater, sulfider, klorider og karbonyler. Den vanligste forbindelsen er Fe2O3. Jern brukes i en rekke forskjellige produkter fra armering av bygninger til jern­baserte pigmenter i farmasøytiske produkter.

Trafikk kan generere jernholdig støv ved slitasje av veidekke med jernholdige mineraler (eks. mylonitt og basalt), og jern kan frigjøres ved slitasje fra bremsene. Nær smelteverksindustri kan det være forhøyete nivåer av jern. Høye nivåer av jern er funnet i grovfraksjonen av svevestøv samlet inn i nærheten av togstasjoner. Det kan tyde på at togtrafikk kan være en viktig kilde for jern i luften på slike steder [4]. Dette støttes av at jerninnholdet i PM10­-partikler fra tunnelbanen i Stockholm ble målt til nesten 40 % av partikkelmassen [22].

Luftforurensningsnivåer i Norge

Det foreligger ikke systematiske målinger av jern i uteluft. Målinger (over lengre tid) av jerninnholdet i svevestøv i nærheten av metallindustri (Mo i Rana) viser konsentrasjoner mellom 1,5 og 4 μg Fe/m3. I disse analysene er kun prøver inkludert der nivåene over­skred 150 μg PM10/m3 i timesmiddel eller 50 μg/m3 i døgnmiddel. Gjennomsnittene for alle dager antas derfor å ligge en del lavere.

Ifølge målinger utført i EU­prosjektet RAIAP (uker­-måneder) lå konsen­trasjonen av jern i svevestøv fra Oslo ved forskjellige årstider i perioden 2001­-2002 på rundt 14 μg/mg i finfraksjonen, og på rundt 45 μg/mg i grovfraksjonen [3], noe som ville tilsi noe lavere jernnivå enn i Mo i Rana. Generelt sett var nivåene av jern i begge frak­sjonene fra Oslo litt høyere enn nivåene som ble målt i svevestøvet i andre europeiske byer. Konsentrasjonen av jern i støvet fra tunnelbaner ligger vesentlig høyere, rundt 80 μg/m3 ved en støvkonsentrasjon på 200 μg/m3.

Eksponering

Mennesker eksponeres for jern i både mat, vann og luft. Det meste av jerninntaket kommer fra maten. Anbefalt inntak er 9 til 15 mg/døgn for voksne.

Gjennomsnittlig inntak beregnet i Den norske mor og barn-­undersøkelsen synes å ligge noe lavere enn 9 mg. Inntaket via luft ligger i størrelsesorden på 1 % i gjennomsnitt av totalinntaket, men kan gi høyere andeler i spesielle områder og/eller under ugunstige meteorologiske forhold. Imidlertid vil inntak av jern via inhalasjon være bestemmende for jernnivået i luftveis­ systemet, og dermed for eventuelle uønskede effekter der.

Helseeffekter av jern

Kroppen til voksne menn og kvinner har en jern­konsentrasjon på henholdsvis 55 og 45 mg jern per kilo kroppsvekt. Kroppen har en rekke kontrollmekanismer for å sikre riktig opptak av jern [23]. Jern har mange biologiske funksjoner, er viktig for vekst og overlevelse, og er til stede i nesten alle kroppens celler. En vesentlig del av cellulært jern er knyttet til proteiner i form av hemokomplekser. De hyppigst forekommende hemoproteinene er hemoglobin og myoglobin, som fungerer som bærere av oksygen.

Kroppen har utviklet spesialiserte mekanismer og molekyler for opptak, transport og lagring av løsbart jern i en ikke-­giftig form. Jern endrer lett oksidasjonstrinn og danner komplekser med oksygen. Slike komplekser inngår i lagring og transport av oksygen innen alle oksygenkrevende organismer. Jern kan bindes til spesielle lagringsproteiner (ferritin) i celler og vil da ikke være reaktivt [24].

Siden opptaket av jern gjennom innånding er så lite sammenlignet med opptak via mat, vil denne eksponeringsveien i liten grad bidra til jernnivået i kroppen.

De vanligste formene for jern, Fe2O3 og Fe3O4, finnes i partiklene i luften, og er forholdsvis lite løselige i lungevæsken. Slike partikler vil derfor sannsynligvis bli tatt opp i spiseceller (makrofager), betennelsesceller (neutrofile) og epitelceller [25]. Dersom partiklene tas opp av lungeceller kan de løses opp der [26]. Evnen til å fjerne løselig jern fra luftveiene varierer  med mengden av et spesifikt transportprotein i lungeepi­telet, og hemmet borttransport av metallet kan føre til skader i lungene [27]. Det er vist at lungeepitel har en opptaksmekanisme for to­verdige metallioner [27, 28], som fører til at løselig jern raskt overføres til blod og transporteres til andre organer. Dette påvirkes imidlertid av den til enhver tid foreliggende jernstatus [29].

Undersøkelser på friske mennesker viser også at inhalerte jernoksidpartikler kan påvirke epitelbarrieren slik at den blir mer gjennomtrengelig. Det kan derfor tenkes at flere partikler kan nå blodbanen uten at de må løses opp [30]. For høye konsentrasjoner av jern kan gi uønskede helseeffekter.

Eksperimentelle studier

Det er her fokusert på jernoksidpartikler/jern i svevestøvet (se for øvrig Svevestøv). Jernpartikler eller løselig jern vil kunne inngå i dannelse av reaktive oksygenforbindelser i celler, noe som kan føre til betennelsesreaksjoner og skade av celler og vev.

Det er vist at makrofager som ble eksponert for konsentrerte bypartikler (CAPs) med høyt innehold av jern, hadde redusert evne til å ta opp bakterier og drepe dem. Dersom jern i partiklene ble gjort utilgjengelig for makrofagene, forsvant effekten på bakterieopptaket. Dette kan tyde på at jern i partikler kan påvirke hvor effektive forsvarscellene i lungene er til å hindre infeksjoner [31]. Tilsvarende effekter ble funnet med partikler fra et område med et stort jernverk (Utah valley, USA) [32]. Både kullforbrenningspartikler og ”Utah valley partikler” har blitt vist å indusere frigjøring av betennelsesstoffer fra lunge­celler [33-­35], og det var den metallholdige fraksjonen av partiklene som utløste effekt. Disse resultatene ble stort sett bekreftet i dyreforsøk [36]. Selv om disse studiene tyder på at metaller spiller en viktig rolle, er det sannsynlig at andre metaller enn jern også bidrar til effektene.

Partikler fra en tunnelbane i Stockholm som inne­holder mye magnetitt (Fe3O4), er vist å gi skader på DNA, det vil si at partiklene er gentoksiske. Den gentoksiske effekten fra tunnelbane­partiklene er langt større enn effekten av partikler fra veitrafikk.

Effekten syntes ikke å være avhengig av løselig jern. Den større gentoksiske effekten kunne imidlertid ikke forklares ved andelen magnetitt eller andre para­metere, men antas å skyldes spesielt reaktive overflater på partiklene [37]. Jern og andre metaller kan bidra til den reaktive overflaten. I noen studier har man funnet interaksjoner mellom jern og andre partikkel­komponenter som er kjemisk veldig forskjellige.

Ultra­fint karbon og løselig jern ser ut til å forsterke hverandres effekter både når det gjelder dannelse av reaktive oksygenforbindelser i cellefritt system og målt som betennelsesreaksjoner i dyr [38]. Både gentoksisitet i cellekultur og evnen til å utløse celledød i rottelunge (apoptose) forsterkes når celler/dyr eksponeres for jernoksidpartikler dekket med benzo(a)pyren [39, 40]. Andre metaller kan også påvirke effekten av jern, enten ved å øke mengden protein som binder jern, eller ved å fortrenge jern fra lagringsproteiner, slik at mulige skadevirkninger av metallene blir henholdsvis mindre eller større [29, 41].

Jernoksidpartikler er også vist å øke frigjøringen av ulike vekstfaktorer som kan fremme cellevekst og bindevevsdannelse i luftveiene hos rotter [42]. Slike partikler syntes derimot ikke å påvirke ulike hjerte-kareffekter hos hunder [43]. Andre studier tyder imidlertid på at jernpartikler i nanostørrelse har større påvirkning på hjerte- og ­karsystemet enn større partikler [44]. Lay og medarbeidere [25] fant at jernoksidpartikler forårsaket en betennelsesreaksjon i lunge hos friske personer, og en sammenheng med løselig jern er foreslått.

Befolkningsstudier

Inhalering av jernoksider i røyk og støv hos arbeidere i metallindustri kan resultere i akkumulering av jernpartikler i lungene. Dette kan gi utslag som på røntgen ligner på silikose. Slike effekter er observert for gruvearbeidere, jern-­ og stålarbeidere og sveisere. Personer som har vært utsatt for høye konsentrasjoner av jern i industrien hadde i noen studier en forhøyet risiko for å utvikle kreft i strupehodet, bronkiene og lungene [45, 46], mens andre studier ikke viser slike sammenhenger [47, 48].

Vurderinger og luftkvalitetskriterier for jern

”International Agency for Research on Cancer” (IARC) har vurdert at epidemiologiske studier bare gir begrensete holdepunkter for at noen typer eksponering i jern­ og stålverk kan være kreftfremkallende og føre til lungekreft hos mennesker. Data som indikerer at slik eksponering kan føre til kreft i mage-­tarmsystemet eller andre organer, er ikke nok til å klassifisere jern som kreftfremkallende. Flere andre enkeltstoffer som er funnet i høye konsentrasjoner i luftprøver i smelte­verksindustrien er klassifisert som kreftfremkallende. Den samlete vurdering tilsier da at de komponenter som man eksponeres for i smelteverksindustrien sannsynligvis er kreftfremkallende for mennesker. Det foreligger ikke tilsvarende vurderinger fra WHO eller EPA.

Jern/jernholdige partikler i luft bidrar svært lite til nivåene av jern i kroppen. Selv om metaller kan være viktige for helseeffekter utløst av partikler i uteluft, og jern ofte utgjør en forholdsvis stor andel av metallene, er det svake/usikre holdepunkter for at jern har betyd­ning for helseeffekter ved eksponering i uteluft. Det er imidlertid mulig at jern sammen med andre metaller kan bidra til helseskade. Kunnskapen om dette er mangelfull.

Vår samlete vurdering er at jerneksponering i uteluft er langt lavere enn de konsentrasjoner som kan gi helseskadelige effekter, og derfor synes det ikke aktuelt å fastsette noe luftkvalitetskriterium for jern. Dessuten er luftkvalitetskriteriene for svevestøv satt så lavt at de også vil beskytte mot eventuelle helseskader av jern.