$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Globalnie, narażenie na zanieczyszczenie powietrza w gospodarstwach domowych (HAP), głównie z gotowania na paliwo stałe, jest główną przyczyną zachorowalności i śmiertelności1,2,3. Gotowanie i ogrzewanie paliwami stałymi (biomasa, taka jak drewno, obornik, resztki pożniwne i węgiel) jest szeroko rozpowszechnione w krajach o niskich i średnich dochodach (LMIC), stwarzając różne problemy zdrowotne, środowiskowe i ekonomiczne. PM2.5 to 'cichy zabójca', występujący zarówno w pomieszczeniach, jak i na zewnątrz4,5. Jakość powietrza w pomieszczeniach w Indiach jest często znacznie gorsza niż jakość powietrza na zewnątrz i zyskała wystarczająco dużo uwagi, aby uznać ją za poważne zagrożenie dla zdrowia środowiskowego4. Niedostatek ilościowych danych dotyczących narażenia opartych na pomiarach utrudnił oceny globalnego obciążenia chorobami (GBD) związane z HAP6,7.
Obecne badania często ignorują fakt, że pomiar ekspozycji na HAP jest skomplikowany i różni się w zależności od wielu czynników, w tym rodzaju paliwa, rodzaju pieca i mieszanego użycia wielu czystych i nieczystych pieców, zjawisko znane jako "układanie pieców". Inne czynniki wpływające na ekspozycję to ilość zużytego paliwa, poziom wentylacji w kuchni, czas spędzony w pobliżu kuchenki, wiek i płeć8. Najszerzej mierzonym i prawdopodobnie najlepszym wskaźnikiem narażenia na HAP jest PM2,5; jednak ze względu na brak niedrogiego, przyjaznego dla użytkownika i niezawodnego oprzyrządowania, pomiar drobnego pyłu zawieszonego (PM2,5) był szczególnie trudny.
Różne badania wykazały pomiar poziomu pojedynczych lub wielu zanieczyszczeń powietrza przy użyciu różnych metod8,9,10,11,12. W ostatnich latach pojawiają się stosunkowo tanie czujniki, które są w stanie mierzyć te zanieczyszczenia w pomieszczeniach i otoczeniu. Jednak nie wszystkie z tych czujników nadają się do pracy w terenie z różnych powodów, w tym kosztów konserwacji, wyzwań związanych z wdrożeniem, problemów z porównywalnością z konwencjonalnymi metodami pomiarowymi, ograniczonych zasobów ludzkich do walidacji tych czujników pod kątem metod referencyjnych, trudności w regularnym sprawdzaniu jakości danych (za pośrednictwem chmury) oraz ograniczonych lub żadnych zdecentralizowanych możliwości rozwiązywania problemów. W wielu badaniach z tego typu pomiarami wykorzystano je jako wskaźnik zastępczy dla ekspozycji lub łącząc pomiary środowiskowe z rekonstrukcją ekspozycji za pomocą ocen aktywności w czasie8,9,12,13,14.
Monitorowanie osobiste - w którym monitor jest przenoszony przez osobę w czasie i przestrzeni - może lepiej uchwycić ich 'prawdziwą' całkowitą ekspozycję. Badania, które mierzą osobiste narażenie, często tylko krótko informują o swoich dokładnych protokołach, często w materiałach uzupełniających do manuskryptów naukowych9,12,13,14,15. Chociaż techniki wyszczególnione w tych badaniach zapewniają solidne ogólne zrozumienie metodologii doboru próby, często brakuje szczegółów etapów zbierania danych terenowych12,16.
W tych rezydencjach można monitorować wiele dodatkowych cech, oprócz stężeń zanieczyszczeń. Monitorowanie użytkowania pieców, metoda oceny czasu i intensywności użytkowania domowych urządzeń energetycznych, jest główną częścią wielu ostatnich ocen wpływu i narażenia16,17,18,19. Wiele z tych monitorów koncentruje się na pomiarze temperatury w punkcie spalania lub w pobliżu punktu spalania na kuchenkach. Chociaż stosowane są termopary i termistory, brakuje protokołów operacyjnych dla monitorów, w tym sposobu najlepszego umieszczania ich na kuchenkach, aby uchwycić zmienność wzorców użytkowania kuchenek.
Biomonitoring, podobnie, jest skutecznym narzędziem do oceny narażenia środowiskowego, chociaż kilka czynników wpływa na wybór optymalnej matrycy biologicznej20. W idealnych warunkach pobieranie próbek musi być nieinwazyjne lub minimalnie inwazyjne. Zastosowane metody powinny zapewnić łatwość obsługi, nierestrykcyjną wysyłkę i przechowywanie, dobre dopasowanie proponowanego biomarkera do matrycy biologicznej, stosunkowo niskie koszty i brak obaw etycznych.
Pobieranie próbek moczu ma kilka ważnych zalet dla biomonitoringu. Podobnie jak w przypadku innych technik pobierania próbek, istnieje szereg potencjalnych metod. Zbieranie moczu z pustki przez 24 godziny może być uciążliwe dla uczestników, prowadząc do nieprzestrzegania zasad pobierania próbek20,21. W takich przypadkach zaleca się pobieranie próbek wyrywkowych, porannych pustek lub inne "wygodne" pobieranie próbek. Objętość zbieranego moczu może być poważną wadą podczas pobierania próbek punktowych, prowadząc do zmienności stężeń endogennych i egzogennych substancji chemicznych. W tym przypadku korekta za pomocą stężenia kreatyniny w moczu jest powszechnie stosowaną metodą korekty rozcieńczenia22.
Innym często pobieranym próbką biologiczną jest krew żylna. Próbki krwi żylnej są często trudne do uzyskania do biomonitoringu; Są natrętne, wywołują strach i wymagają odpowiedniego obchodzenia się z próbkami, przechowywania i transportu. Alternatywne podejście wykorzystujące suche plamy krwi (DBS) może być przydatne do pobierania próbek od dorosłych i dzieci w celu biomonitoringu23.
Istnieje znaczna luka w literaturze pomiędzy prostym opisem metod terenowych a publikacją szczegółowych, powtarzalnych instrukcji dotyczących użytkowania i wdrażania monitorów, które odzwierciedlają prawdziwą złożoność zbierania danych terenowych z próbek o gwarantowanej jakości24,25. W niektórych badaniach przedstawiono standardowe procedury operacyjne (SOP) do pomiaru zanieczyszczeń powietrza (w pomieszczeniach i otoczenia) oraz monitorowania użytkowania kuchenki.
Jednak bardzo rzadko opisuje się podstawowe kroki związane z pomiarami terenowymi, wsparciem laboratoryjnym oraz transportem przyrządów i próbek do monitorowania8,11,25. Wyzwania i ograniczenia związane z monitorowaniem w terenie, zarówno w warunkach wysokich, jak i niskich zasobów, mogą być odpowiednio uchwycone za pomocą wideo, które może uzupełnić pisemne procedury operacyjne i zapewnić bardziej bezpośrednią metodę pokazania, w jaki sposób wykonywane są urządzenia oraz techniki pobierania próbek i analizy.
W randomizowanym, kontrolowanym badaniu Household Air Pollution Intervention Network (HAPIN), użyliśmy wideo i pisemnych protokołów, aby opisać procedury pomiaru trzech zanieczyszczeń (PM2.5, CO i BC), monitorowania użytkowania pieca i pobierania próbek biologicznych. HAPIN polega na stosowaniu zharmonizowanych protokołów, które wymagają ścisłego przestrzegania SOP w celu maksymalizacji jakości danych z próbek zebranych w wielu punktach czasowych w czterech ośrodkach badawczych (w Peru, Rwandzie, Gwatemali i Indiach).
Kryteria projektowania badań, wyboru miejsca i rekrutacji są opisane wcześniej24,26. Badanie HAPIN przeprowadzono w czterech krajach; Clasen i wsp. szczegółowo opisali ustawienia badania26. W każdym ośrodku badawczym zrekrutowano 800 gospodarstw domowych (400 interwencyjnych i 400 kontrolnych) z kobietami w ciąży w wieku od 18 do 35 lat, które są w 9-20 tygodniu ciąży, używają biomasy do gotowania w domu i są niepalące. W podgrupie tych gospodarstw domowych (~120 na kraj) do tego badania włączono również inne dorosłe kobiety.
Po rekrutacji odbyło się w sumie osiem wizyt. Pierwsza, na początku badania (BL), wystąpiła przed randomizacją. Kolejne siedem zostało podzielonych według okresu przed urodzeniem (w 24-28 tygodniu ciąży [P1], 32-36 tygodnia ciąży [P2]), przy urodzeniu (B0) i po urodzeniu (3 miesiące [B1], 6 miesięcy [B2], 9 miesięcy [B3] i 12 miesięcy [B4]). Dla M przeprowadzono trzy oceny (BL, P1 i P2), dla OAW sześć ocen (BL, P1, P2, B1, B2 i B4), a dla C przeprowadzono cztery oceny (B0, B1, B2 i B4). W B0 przeprowadzono oceny biomarkerów i stanu zdrowia, podczas gdy podczas wizyty B3 przeprowadzono tylko oceny stanu zdrowia.
Wszystkie cztery kraje stosowały identyczne protokoły. W tym manuskrypcie opisujemy kroki, jakie podjęto w Indiach. Badanie przeprowadzono w dwóch lokalizacjach w Tamil Nadu: Kallakurichi (KK) i Nagapattinam (NP). Miejsca te znajdują się w odległości od 250 do 500 kilometrów od głównego ośrodka badawczego na Wydziale Inżynierii Zdrowia Środowiskowego w Instytucie Szkolnictwa Wyższego i Badań Sri Ramachandra (SRIHER) w Chennai w Indiach. Złożoność protokołów gromadzenia danych w terenie wymaga zaangażowania wielu pracowników o różnym poziomie umiejętności i doświadczenia.
Prezentujemy pisemny i wizualny opis kroków związanych z szacowaniem próbek mikrośrodowiskowych i osobistych ekspozycji u ciężarnych matek (M), innych/starszych dorosłych kobiet (OAW) i dzieci (C) na drobny pył zawieszony, tlenek węgla (CO) i węgiel (BC). Przedstawiono również protokoły terenowe dotyczące (1) monitorowania jakości powietrza atmosferycznego za pomocą monitorów klasy referencyjnej i tanich czujników, (2) długoterminowego monitorowania użytkowania pieców w piecach konwencjonalnych i na gaz płynny oraz (3) pobierania próbek biologicznych (moczu i DBS) do biomonitoringu. Obejmuje to metody transportu, przechowywania i archiwizowania próbek środowiskowych i biologicznych.