Насколько Вредно Бегать при Загрязнённом Воздухе?

Если вы разбираетесь в вопросах экологии, буду рад, если вы поправите меня в отношении использования и перевода терминов. Прямого перевода некоторых из них на русский язык я, увы, не нашёл.

Весна!

Что может быть лучше для бегунов? Можно наконец-то бегать в шортах и футболке, принимать солнечные ванны на длительных тренировках и не спешить заминаться после пробежек.

Но в наших краях вместе с весной появляются не только цветы сакуры и первые листья, а ещё и любители огня и дыма.

В итоге — смог и сильный запах гари, распространившийся на километры от подпала и сомнительная польза от вашей пробежки, а, возможно, и вовсе, вред.

Стоит ли бегать при загрязнённом воздухе или лучше остаться дома? Я решил поискать ответ на этот вопрос.

Для начала давайте посмотрим на значения качества воздуха в Киеве за последнее время на сайте IQAir:

Значение 154 колеблется между 2 и 3 местом среди рейтинга самых загрязнённых городов мира (данные от 12.04.2020):

При этом, как вы видите, в остальные дни уровень загрязнения в Киеве также довольно высок.

Уже некоторое время я подписан на телеграм-канал, сообщающий о качестве воздуха по Киеву. Почти каждый день я получаю уведомления о том, что при таком воздухе лучше сидеть дома, закрыв окна. А по возвращению после одной из тренировок в Голосеево, я заметил как кусочки золы плавно опускаются в воздухе вокруг меня. Не очень мотивирует, не так ли?

Причина повышенного загрязнения воздуха сейчас кроется в подпалах полей. Почему этого не стоит делать, вы можете посмотреть в этом ролике:

Одно из следствий таких вот развлечений — пожар в Чернобыльском лесу, дым от которого и вызывает столь высокий показатель индекса загрязнения воздуха в Киеве (на текущий момент — на его окраинах) на протяжении более 10 дней. Не говоря уже о последствиях для всей экосистемы тех мест.

Но осенью и зимой я также наблюдал высокий индекс загрязненности воздуха, который, якобы, был вызван рутинными выбросами автомобилей и результатами работы мусоросжигательного завода. Тогда это объяснялось феноменом температурной инверсии, когда тёплый воздух, содержащий в себе вредные выбросы, оказывается запертым у поверхности земли холодным воздухом.

По причине температурной инверсии в городе Донора (США) в 1948 году погибло 20 и заболело 5910 человек (из 14 тысяч жителей города), а в Лондоне в 1952 году умерло около 12 000 человек. В последствии, лондонская катастрофа получила название «Великий Смог».

Конечно же, виноват был не только феномен инверсии, но также неконтролируемое использование энергоресурсов, так что нам, как минимум из-за этого, повезло, что мы живём в наше время.

Вещества, отравляющие воздух

Очевидно, что любое загрязнение воздуха вредно для человека, но как именно загрязнение воздуха влияет на людей и бегунов в частности?

Чтобы разобраться в этом, необходимо понять чем именно загрязнён воздух и как влияет каждый из перечисленных элементов. Всемирная организация здравоохранения выделяет 5 самых распространённых и опасных загрязнителей:

• Оксид углерода (угарный газ, CO)
• Озон (О₃)
• Твёрдые Частицы (PM₁₀)
• Диоксид серы (SO₂)
• Диоксид азота (NO₂)

Давайте очень кратко разберёмся в том, что представляет каждый из них.

Оксид углерода (угарный газ, CO)

Уровень СО в воздухе зависит от многих факторов, но основной источник – выбросы от автомобилей. Также высокая концентрация оксида углерода может образовываться из-за массового сжигания травы, листьев, мусора, остатков с полей и горения болот (торфяников).

Источник (ВОЗ).

Озон (О₃)

Озон на уровне земной поверхности (не путать с озоновым слоем в верхних слоях атмосферы) является одним из основных компонентов фотохимического смога. Он образуется в результате реакции с солнечным светом (фотохимической реакции) таких загрязнителей, как окись азота (NOx), выбрасываемых в воздух машинами и промышленными предприятиями, и летучими органическими соединениями (ЛОС), выделяемыми транспортными средствами, растворителями и промышленностью.

Самые высокие уровни загрязнения воздуха озоном отмечаются в солнечную погоду.

Содержащийся в воздухе в избыточном количестве озон может пагубно сказываться на здоровье людей. Он может привести к появлению проблем с дыханием, спровоцировать астму, снизить легочную функцию и вызвать болезни легких.

Источник (ВОЗ).

Твёрдые Частицы (PM₁₀)

Пыль от дорог, автомобильные выбросы, сажа, продукты горения (в том числе и пожаров). Частицы диаметром менее 10 микрон. Средний диаметр волоса человека, например, составляет 75 микрон.

Твёрдые частицы способны проникать глубоко в легкие и осаждаться в них. Еще более разрушительное воздействие на здоровье оказывают частицы диаметром менее 2,5 микрон. Они могут преодолевать аэрогематический барьер и попадать в кровеносную систему. Хроническое воздействие твердых частиц усугубляет риск развития сердечно-сосудистых и респираторных заболеваний, а также рака легких.

Источник (ВОЗ).

Двуокись серы (SO₂)

SO₂ является бесцветным газом с резким запахом. Она образуется при сжигании ископаемых видов топлива (угля и нефти) и плавке минеральных руд, содержащих серу. Основным антропогенным источником SO₂ является сжигание содержащих серу ископаемых видов топлива для обогрева жилищ, выработки электроэнергии и в автомобилях.

SO₂ может воздействовать на дыхательную систему и функции легких и вызывать раздражение глаз. Воспаление дыхательных путей приводит к появлению кашля, секреции слизи, обострению астмы и развитию хронического бронхита, а также делает людей более уязвимыми перед инфекциями дыхательных путей (коронавирус, привет!).

В дни с повышенными уровнями концентрации SO₂ возрастает число случаев госпитализации с болезнями сердца и смертность. При соединении SO₂ с водой образуется серная кислота, которая является основным компонентом кислотных дождей, приводящих к исчезновению лесов.

Источник (ВОЗ).

Двуокись азота (NO₂)

Основными источниками образования NO₂ является результат процессов сгорания (обогрев, выработка электроэнергии, работа двигателей машин и судов).

Эпидемиологические исследования показали, что симптомы бронхита у детей, больных астмой, при длительном воздействии NO₂ усугубляются.

Снижение функции легких также связывают с воздействием NO₂ при уровнях концентрации, регистрируемых (или наблюдаемых) в настоящее время в городах Европы и Северной Америки.

Источник (ВОЗ).

Как именно загрязнённый воздух влияет на бегунов?

Проблема всех исследований, касающихся бега и загрязнённого воздуха заключается в том, что они неоднозначны, а выводы некоторых из них довольно очевидны.

Как вы понимаете, не нашлось тех, кто решил на себе проверить влияние загрязнённого воздуха в смертельных концентрациях на протяжении всей жизни, поэтому на руках у нас только гипотезы.

Ниже я буду приводить краткие выдержки из исследований и факты, касающиеся здоровья спортсменов и бегунов в частности.

Исследование к Лос-Анджелесской Олимпиаде (Рой Шепард, 1984)

Ссылка на исследования.

Окись Углерода (CO)

Окись углерода (CO) оказывает пагубное влияние на способность крови транспортировать кислород с помощью эритроцитов. CO попадает в кровь через лёгкие и, условно, «занимает место» кислорода в эритроцитах. По мере того, как количество CO в крови увеличивается, ваша производительность постоянно падает, так как свободных для переноса кислорода эритроцитов остаётся всё меньше.

При высоком уровне окиси углерода в крови начинается компенсация со стороны ЧСС в сторону повышения, поэтому у спортсменов снижается уровень максимальных нагрузок.

Тем не менее, при уровне карбоксигемоглобина (соединение гемоглобина и угарного газа) до 4%, продуктивность спортсменов практически не меняется. Это означает, что при небольших концентрациях, организм способен справляться с угарным газом без потери продуктивности.

Твёрдые частицы (PM₁₀)

Загрязнение твёрдыми частицами повышает вероятность инфекционных заболеваний, так как его частички повреждают ткань поверхности дыхательных путей и лёгких.

Озон (О₃)

Рой Шепард ссылается на исследование, которое продемонстрировало снижение потребления кислорода на 11% после двух часов воздействия озона, что аналогичного уровню озона в загрязненных районах (увы, понять о каком уровне загрязнения идёт речь, я не смог).

Двуокись серы (SO₂)

Основная группа риска при высоком загрязнении этим веществом — младенцы и старики. Тем не менее, спортсмены с астмой тоже попадают в группу риска, так как химический состав влажного смога может вызывать у них бронхоспазм. Кроме этого, ткани лёгкого становятся менее эластичными и дыхание человека становится неглубоким.

Рой Шепард утверждает, что результаты спортсменов на пиковых нагрузках могут уменьшится, по меньшей мере, на 5% при наступлении более ранней усталости.

Любопытно, что на Олимпийских играх 1984 года 37-летний Карлос Лопес поставил мировой рекорд на марафоне (2:09:21), который продержался 24 года. Кроме него, Фернандо Мамеде установил мировой рекорд на 10 километрах (27:13.81)

Исследование к Пекинской Олимпиаде (Giuseppe Lippi, Gian Cesare Guidi, Nicola Maffulli, 2008)

Оригинальная статья.

Окись Углерода (CO)

При увеличении концентрации СО в крови снижается уровень максимального сердечный выброса, что приводит к увеличению частоты сердечных сокращений и снижению уровня максимального потребления кислорода, что повлияет на результативность работы, которая в конечном итоге приведет к ухудшению спортивных результатов, особенно соревнований на выносливость (10 км, полумарафон, марафон).

Озон (О₃)

Воздействие повышенных концентраций озона приводит к появлению таких симптомов, как кашель, боль в груди, затрудненное дыхание, головная боль, раздражение глаз и уменьшение объема воздуха в выдохе за одну секунду.

Упражнения при повышенной концентрации загрязняющих веществ включая озон или диоксид серы, вызывает большие риски для здоровья по сравнению с состоянием покоя.

Хайле Гебреселассие, владелец рекордного времени на марафоне в то время, отказался принимать участие в Олимпиаде в Пекине из-за астмы и перспектив угрозы здоровью.

Важно учесть, что в 2008 году в Пекине были поставлены рекорды на:

• 100 метрах (Усейн Болт, 9.69)
• 200 метрах (Усейн Болт, 19.30)
• 5000 метрах (Кенениса Бекеле, 12:57.82)
• 10 000 метрах (М: Кенениса Бекеле, 27:01.17, Ж: Турениш Дибаба, 29:54.66)
• Марафоне (Сэмюель Камау Ванширу, 2:06:32)

Загрязнение в Лос-Анджелесе и Пекине не стало камнем преткновения в достижении новых рекордов для всех, кроме Хайле Гебреселассие, самого быстрого марафонца того времени, который бойкотировал Олимпиаду в Пекине из-за астмы

Многие рекорды, достигнутые в 2008 году до сих пор не побиты

Исследование: влияние факторов окружающей среды на производительность марафонцев

Ссылка на исследование.

Были проанализированы результаты 60 марафонов, проводившихся в Европе (Париж, Лондон, Берлин) и США (Бостон, Чикаго, Нью-Йорк) с 2001 по 2010 годы. Выделены 4 параметра исследования: температура, влажность, точка росы и концентрация NO₂, SO₂, O₃ и PM₁₀.

Исследование показало, что основным фактором, влияющим на продуктивность бегунов была температура воздуха и уровень озона. Так как уровень озона напрямую зависит от температуры, исследователи связывают изменения продуктивности, скорее, с температурой, а не с озоном. Кстати, вторым по влиянию фактором оказалась влажность воздуха (что практикующим бегунам, пожалуй, очевидно).

Исследование: противовоспалительное действие аэробных упражнений у мышей, подверженных загрязнению воздуха

Ссылка на исследование.

«Причём тут мыши?» — спросите вы. Я не могу упустить это исследование, так как на него ссылается большое количество разных ресурсов (беговых в том числе).

Для исследования сформировали четыре группы мышей. Нам важно, что одна из них «тренировалась» (бегала, полагаю) 5 дней в неделю на протяжении 5 недель и поддавалась воздействию продуктам сгорания дизельного двигателя (это и твёрдые частицы, и CO, и NO₂). Другую мучили без тренировок.

В результате этого исследования, уровень NO₂ не изменился у группы, которая тренировалась. Очевидно, это значит, что тренировки компенсировали отравление загрязнённым воздухом.

Исследование: влияние загрязнённого воздуха на мозг во время тренировок

Ссылка на метаисследование.

Большое количество исследований указывает на то, что бег полезен для работы мозга. Одно из таких исследований упоминается в посте «Польза Бега«.

Авторы этого исследование предполагают, что бег при загрязнённом воздухе может сводить на нет пользу для мозга.

Это касается именно бегунов, так как когда мы тренируемся, мы делаем более глубокие и частые вдохи. Исследовательская группа процитировала исследование, показывающее, что спортсмен, бегущий с 70% от МПК (эквивалентно лёгкому бегу) в течение примерно трех часов, вдыхает тот же объем воздуха, что и сидячий человек, в течение двух дней.

Спортсмен, бегущий с 70% от МПК (эквивалентно лёгкому бегу) в течение примерно трех часов, вдыхает тот же объем воздуха, что и сидячий человек, в течение двух дней.

В двух отдельных исследованиях были выявлены преимущества занятий в чистом воздухе по сравнению с загрязнённым.

В первом случае тесты проводились на велосипедах: один тест был проведён в лаборатории с чистым воздухом, второй в загазованном городе в час-пик. Только в первом случае был отмечен рост BDNF (не знаю что это, но рост показателя связан с положительным влиянием).

Во втором случае участники проходили 12-недельную программу тренировок. Часть из них тренировалась в сельской местности, другая — в городе. Те, кто тренировались в городе хуже прошли нейропсихологический тест исполнительной функции.

«Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что регулярные физические упражнения в сильно загрязненном воздухе могут быть не такими полезными как те, которые проводятся в незагрязненном воздухе, — пишут они. — Однако, насколько известно авторам, нет достаточных доказательств, чтобы предположить, что регулярные физические упражнения в сильно загрязненном воздухе наносит больший ущерб мозгу, чем отсутствие физической активности».

Исследование: влияние загрязнённого воздуха на результаты забегов

Ссылка на исследование.

Авторы исследования взяли данные 300,000 марафонцев, которые участвовали в забегах в 37 городах Китая в 2014-2015 годы. В качестве параметров исследования было выбрано их финишное время и показатель качества воздуха AQI, состоящий из 6 показателей: PM_2.5, PM₁₀, SO₂, NO₂, CO, O₃ с минимальным значением 0 (чистейший воздух) и максимальным — 500 (очень опасно для здоровья). До 100 — значения загрязнения воздуха без негативного влияния для здоровья. Чем больше AQI — тем хуже для здоровья.

Исследователи обнаружили, что среднее значения качество воздуха во время анализируемых марафонов составляло 101 с минимальным значением 28 и максимальным 289. Кроме этого, они подсчитали, что каждое увеличение AQI в два раза увеличивает время финиша марафона на 4,08%.

Например:

«Предположим, что бегуну требуется 16,581 секунд (около 4:36:00) для завершения полного марафона в день со средним качеством воздуха (AQI — 102). Этому же бегуну понадобится еще 20,7 минут, чтобы завершить Пекинский марафон 2014 года, во время которого AQI составлял 289. Лучшее время финиша марафона в нашей выборке составляет 8,301 секунда (2:18:21), а AQI в день гонки (15 марта 2015 г.) в этом городе составлял 105. Подсчеты показывают, что если бы он бежал Пекинский марафон в 2014 году, то ему потребовалось бы еще 9,9 минут, чтобы пересечь финишную черту».

Как определить опасный уровень загрязнения воздуха?

Существует несколько индексов качества воздуха в зависимости от географии. Важно учесть, что системы датчиков воздуха в США и Евросоюзе построены государственными организациями.

Как это работает в США:

Сайт AQI.

Air Quality Index (AQI, индекс качества воздуха) может вариироваться от 0 до 500. Чем выше значение AQI, тем выше уровень загрязнения воздуха и тем больший вред может наноситься здоровью.

Например, значение AQI, равное 50, представляет хорошее качество воздуха, практически не влияя на здоровье населения, в то время как значение AQI, превышающее 300, представляет качество воздуха настолько опасное, что каждый может испытать серьезные последствия.

AQI рассчитывается исходя из четырёх параметров: уровня озона, твёрдых частиц, окиси углерода и двуокиси серы. AQI условно делят на несколько уровней:

Сводку относительно загрязнения воздуха в Штатах можно найти в интернете (она обновляется каждый день) или услышать по телевизору.

Согласно рекомендациям Агентства по защите окружающей среды США, стоит снизить время пребывания на улице при индексе качества воздуха выше 100 и избегать пребывания на улице выше 200.

источник

Как это работает в Евросоюзе:

Сайт European Air Quality Index.

European Air Quality Index работает по тому же принципу, что и AQI, но высчитывается уже из пяти параметров: уровня озона, твёрдых частиц, окиси углерода и двуокиси серы и двуокиси азота. Данные по датчикам обновляются каждый час, а карта загрязнения воздуха выглядит так:

Конечно же, на сайте вы можете прочитать о том как формируются эти данные и как часто они обновляются.

Как это работает в Украине:

У нас есть сайт Министерства энергетики и защиты окружающей среды, где есть данные о загрязнении 33 городов Украины. Проблема заключается в том, что данные можно только выгрузить в формате Excel, а трактовать их могут только те, кто в этом хорошо разбирается:

Кроме этого, для Киева, например, существует карта загрязнений, на которую ссылается сайт городской администрации. Проблема в том, что никаких сведений о том откуда и какие именно данные анализируется на этой карте, нет.

Есть частные инициативы, бизнесы или волонтёры, которые устанавливают свои счётчики.

IQ AirVisual

Ссылка.

На основании данных именно этих ребят Киев недавно попал в топ 3 самых грязных городов мира. Это швейцарская коммерческая компания, которая продаёт свои счетчики и, в качестве рекламы, расставили их по всему миру. Они используют тот же индекс качества воздуха, что используется в США.

Судя по информации на их сайте, данные о чистоте воздуха обновляются каждый час. Увы, такие датчики стоят только в Киеве.

Помимо сайта, у них есть приложение для iOS и Android.

Aqualitybot в Telegram

Ссылка.

Очередная частная инициатива, но на этот раз просто жителя Киева, который расставил свои датчики и настроил трансляцию данных в Telegram. Это очень круто, но данных о том какие датчики измеряют качество воздуха и на основании чего рассчитывается индекс качества воздуха, я пока так и не узнал.

Датчики есть в Киеве и пригороде.

SaveEcoBot

Сайт.

Ещё одна частная инициатива. Индекс качества воздуха соответствует американскому, а данные собираются в 111 населённых пунктах по всей Украине.

Датчики есть в 111 населённых пунктах в Украине.

Стоит ли бегать когда воздух загрязнён?

Единственное, от чего мы можем отталкиваться — рекомендации Агентства по защите окружающей среды США, так как они называют точные цифры.

Человеку не из группы риска, не стоит бегать длинные тренировки при индексе выше 100 и не стоит бегать вообще, если это значение приближается или превышает 200.

Детям, пожилым людям, а также людям с заболеваниями лёгких или сердца не стоит бегать при индексе выше 100.

Увы, однозначных данных о том компенсирует ли ваша пробежка вдыхаемый вами загрязнённый воздух, нет. Но специалисты Европейского Респираторного общества говорят следующее:

Не бойтесь быть активными и занимайтесь физическими упражнениями. Эксперты в области окружающей среды и здоровья лёгких сходятся во мнении, что риски для здоровья, связанные с вдыханием загрязнений воздуха во время занятий спортом, менее значительны, чем риски неактивного образа жизни.

ссылка

О 6-ти интересных исследованиях о пользе бега, вы можете почитать в этой статье.

Вредно ли бегать у дороги?

Без сомнения, бегать у дороги вреднее, чем вдали от неё. Проблема этого вопроса заключается в том, что уровень загрязнения может очень отличаться в зависимости от количества машин, времени суток, температуры, влажности воздуха.

Сложно также оценить долгосрочное влияние на здоровых людей, так как никто не проводил подобных исследований.

Но, если перед вами стоит выбор бегать в чистом месте или загрязнённом, думаю, вы уже догадались, где бегать лучше.

Вывод

• Чем чище воздух — тем лучше: старайтесь бегать подальше от дорог и в отсутствие смога, не в час пик, если вы бегаете по городу и не в пик жаркой погоды, когда загрязнение достигает своего пика;
• Вероятно, качество воздуха не отразится на вашей беговой продуктивности, но в долгосрочной перспективе может негативно повлиять на вашем здоровье;
• Следите за качеством воздуха, если знаете, что в текущий период есть вероятность его загрязнения. По возможности, перенесите или сократите пробежку, если индекс качества воздуха поднимается выше 100. Если у вас есть заболевания лёгких или сердца, при индексе выше 100 не рекомендуется бегать вовсе.