Poluentes do ar e internações devido a doenças cardiovasculares em São José do Rio Preto, Brasil

Resumo

O presente estudo teve como objetivo estimar os efeitos de poluentes ambientais sobre o número de internações por doenças cardiovasculares. Foi um estudo ecológico com dados de internações hospitalares de residentes em São José do Rio Preto, São Paulo, Brasil, com diagnóstico nas categorias de I-00 a I-99, entre 01/10/11 e 30/09/12. Os poluentes analisados foram partículas finas (PM_2,5), ozônio, monóxido de carbono, óxido de nitrogênio e dióxido de nitrogênio. Foram estimados pelo modelo CCATT-BRAMS. O uso do modelo aditivo de regressão de Poisson foi utilizado para estimar associação entre a exposição ao PM_2,5 e internação por doença cardiovascular. Foram calculados os excessos de internação e os gastos por estas doenças. Observou-se que a exposição ao PM_2,5 no quinto dia após a exposição (lag 5) foi significativo para internação e aumentou em 15 ppts segundo incremento de 10µg /m3 na concentração de PM_2,5. Foram identificadas 650 internações evitáveis com custos da ordem de R$ 1,9 milhão. Desse modo, foi possível identificar associação entre exposição ao PM_2,5 e internações devido a doenças cardiovasculares em cidades de médio porte como São José do Rio Preto fornecendo subsídios aos gestores municipal e regional de Saúde.

Poluentes do ar; Material particulado; Doenças cardiovasculares; Custos hospitalares; Modelos matemáticos

Abstract

This study aimed to estimate the effects of environmental pollutants on the increase of hospitalizations due to cardiovascular diseases. This was an ecological study conducted in the city of São José do Rio Preto, São Paulo, Brazil, with data from hospital admissions with diagnoses in the categories of I-00 to I-99, from October, 1, 2011, to September 30, 2012. Fineparticulate matter (PM2,5), ozone, carbon monoxide, nitrogen oxide and nitrogen dioxide were the pollutants studied; they were estimated by CATT-BRAMs model. The use of an additive Poisson regression model showed association between exposure to PM2,5 and hospital admission due to cardiovascular diseases. In the fifth day after exposure to this pollutant (lag 5), the relative risk for hospitalization due to cardiovascular diseases increased 15 percent in according to 10 µg/m³ increase on PM2,5 concentrations. There were 650 avoidable hospital admissions and an excess of R$ 1.9 million in hospital expenses. Thus, it was possible to identify the association between exposure to PM2,5 and hospital admission due cardiovascular diseases in medium-sized cities, like São José do Rio Preto.

Air pollutants; Particulate matter; Cardiovascular diseases; Hospital costs; Mathematical models

Introdução

Em 2012, ocorreu no Brasil cerca de 1,1 milhão de internação por doenças cardiovasculares (DCV) que gerou uma despesa de R$ 2,3 bilhões (1 US$ ≈ RS$ 2.20), sendo que em São Paulo ocorreram cerca de 260.000, com um custo de aproximadamente R$ 625 milhões¹. Existem fatores fortemente associados às doenças cardiovasculares tais como o tabagismo, níveis elevados de colesterol, diabete melito, hipertensão arterial sistêmica, histórico familiar, obesidade, sedentarismo, obesidade central, síndrome metabólica e ingestão de álcool. Porém, também existem estudos que identificam associação entre exposição aos poluentes do ar e tais doenças^2-6.

Dentre os poluentes do ar, destacam-se: os primários, como o monóxido de carbono (CO), óxidos de nitrogênio (NOx), PM₁₀ (partículas de diâmetro inferior a 10 micra) e frações como PM_2,5 ( partícula com diâmetro inferior ou igual a 2,5 µm) que compõem entre 60% e 70% do material em partículas PM₁₀^7,8.

Os óxidos de nitrogênio (NOx), dentre eles óxido nítrico (NO) e o dióxido de nitrogênio (NO₂), são formados durante processos de combustão, sendo os veículos os principais responsáveis pela sua emissão. O NO, sob a ação de luz solar se transforma em NO_2.

As principais fontes de emissão de material particulado para a atmosfera são: veículos automotores, processos industriais, queima de biomassa, entre outros⁹.

Os poluentes secundários, que são aqueles resultantes de reações químicas na atmosfera, como o ozônio troposférico (O₃), é o principal produto liberado das reações entre os óxidos de nitrogênio e compostos orgânicos voláteis, na presença de luz solar.

A maioria dos estudos produzidos utilizam dados fornecidos por gências ambientais estaduais que quantificam os poluentes do ar; no entanto não existem essas agências em todos os municípios e também em todos os estados do Brasil, assim uma alternativa é a utilização de dados estimados por modelagem como o Coupled Chemistry Aerosol -Tracer Transport model to the Brazilian developments on the Regional Atmospheric Modelling System (CCATT BRAMS)^10-12.

Este é um modelo matemático que possibilita realizar simulações numéricas de tempo e clima, resolvendo explicitamente fenômenos de grandes escalas espaciais e parametrizando os processos que ocorrem em escalas menores que a resolução espacial do modelo (processos sub-grade). O Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (CPTEC/INPE) executa este modelo de forma operacional, produzindo diariamente diagnósticos e previsões para até três dias, com abrangência para toda a América do Sul. Considera o transporte e a emissão de vários gases e partículas de aerossóis, sendo esta estimada através do número e localização de focos de incêndios observados por sensoriamento remoto, gerando estimativas diárias de diversos poluentes. A resolução horizontal desta operação é de 25 km por 25 km, sete níveis de solo e 38 atmosféricos, estando o primeiro a 38,8 metros acima do solo. Este modelo foi validado por Freitas et al.¹⁰ e Ignotti et al.¹³.

Este estudo teve como objetivo estimar os efeitos da exposição a partículas finas (PM_2,5) em internações hospitalares por doenças cardiovasculares entre residentes de São José do Rio Preto (SP).

Métodos

Local de estudo

São José do Rio Preto, cidade de médio porte do sudeste do Brasil, com população estimada em 450.000 habitantes, se localiza no noroeste do estado de São Paulo (cerca de 450 km da capital). A cidade está localizada a 49° 22’ O e 20° 49’ S e sua área é de 431,3 km². Segundo o IBGE esse município possui uma frota automobilística de 320.000 veículos, tem uma temperatura média anual de 23,6 °C e é um importante polo industrial e de cultura de cana de açúcar, com uma produção de aproximadamente 500 mil toneladas em 2012¹⁴.

Tipo de estudo

É um estudo epidemiológico ecológico de séries temporais com registros diários de internação por doenças cardiovasculares em todas as faixas etárias nos hospitais conveniados ao Sistema Único de Saúde (SUS) de São José do Rio Preto, entre 01.10.2011 e 30.09.2012.

Os dados sobre internações seguiram a Classificação Internacional de Doenças (CID-10) com diagnósticos de I-00 a I-99, foram obtidos do banco de dados do Ministério da Saúde de utilização das autorizações de internação do SUS (AIH) para 2011 e 2012, juntamente com o local de residência de cada sujeito de internado e o custo médio de cada internação¹⁵.

Foram obtidas as concentrações diárias de PM_2.5, CO, NO, NO₂ e O₃ e variáveis climáticas como temperatura e umidade estimadas pelo modelo CCATT-BRAMS¹², disponibilizado pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (CPTEC/INPE), com dados a cada três horas. Foram calculadas as médias com os respectivos desvios padrão, valores mínimo e máximo de cada variável além de identificar em quantos dias as concentrações do PM 2,5 ultrapassaram os limites adotados pela CETESB¹⁶.

Utilizou-se a técnica dos modelos aditivos generalizados da Regressão de Poisson para análise de dados. A estratégia da análise consistiu em modelar a tendência e a sazonalidade da série através de funções splines do tempo por meio de variáveis indicadoras; as condições meteorológicas por meio de funções splines da temperatura e da umidade relativa do ar. O período analisado foi de 01/10/2011 a 30/09/2012. Foram adotadas defasagens (lag) de zero a cinco dias, pois os efeitos da exposição podem se manifestar dias após, sendo que não existe um consenso sobre a extensão desta janela.

Os riscos relativos (RR) para internações correspondem ao aumento de 10 μg/m³ nos níveis de PM_2.5, um parâmetro aceito internacionalmente.

Os coeficientes fornecidos por esta análise foram transformados em valores de risco relativo para internação por DCV, ajustado por concentrações de CO, NOx, O₃, temperatura e umidade além da sazonalidade e dia da semana. Foram obtidos aumentos percentuais (ppt) quando o risco relativo segundo aumento de 10 µg/m³ de PM_2,5. As análises foram realizadas utilizando Statistica versão 7. O nível de significância de 5% foi adotado nas análises.

Foram calculados os impactos no número de internações e no custo total destas segundo exposição ao material particulado fino utilizando a fração atribuível populacional.

Resultados

Foram 4.505 casos de hospitalização por doença cardiovascular durante o período de estudo. O número de internações por dia variou de 2 a 27, com uma média de 12,3 internações/dia (dp = 4,7) e custo médio de R$ 2.900,00. Durante o período analisado, existe 1 dia com falha de informações para as concentrações de O₃, PM_2.5, NO₂, NO, CO e 18 dias para as variáveis de temperatura e umidade.

As análises descritivas das variáveis são apresentadas na Tabela 1.

Tabela 1
Análise descritiva dos poluentes ambientais e variáveis climáticas São José do Rio Preto, 2011-2012.

A qualidade do ar foi considerada boa na maioria dos dias (concentração de PM_2.5 entre 0 e 25µ g/m³), 115 dias com qualidade moderada (concentração de PM_2.5 entre 25 e 50µ g/m³) e 1 dia com qualidade do ar ruim (concentração de PM_2.5 entre 50 e 75 µg/m³), segundo os padrões da CETESB¹⁶.

A Tabela 2 apresenta os coeficientes e erro padrão fornecidos pelo modelo aditivo nas diferentes defasagens de PM_2,5 em São José do Rio Preto, podendo identificar que a exposição a este poluente se mostrou associado significativamente no lag 5, sendo que aumento de 10 µg/m³ em PM_2,5 implicava em maior risco de internação por doenças cardiovasculares em 15 ppt.

Tabela 2
Coeficientes (Coef) e respectivos erros padrões (EP) obtidos por regressão de Poisson defasagens de 0-5 das internações hospitalares para o poluente PM2,5, São José do Rio Preto 2011-2012.

• ^* p < 0,05

A Figura 1 mostra os resultados, do aumento de 10 µg/m³ nas concentrações de PM_2,5 no risco relativo.

Figura 1
Riscos relativos (RR) para internação por doenças cardiovasculares, segundo aumento de 10 µg/m3 nas concentrações de PM2,5, São José do Rio Preto, SP, 2011-2012.

Com estas informações foi possível identificar um excesso de 650 internações e um excesso de gasto da ordem de R$ 1,9 milhão.

Discussão

Este estudo utilizou concentrações de poluentes estimadas pelo modelo CCATT-BRAMS e encontrou associação entre a exposição ao PM_2,5 e internações devido a doenças cardiovasculares 5 dias após à exposição.

Em São José do Rio Preto (SP), além dos poluentes liberados pela frota veicular acontece a queima da palha da cana-de-açúcar, responsável pela liberação de partículas e gases no meio ambiente. Sendo que, até onde é de nosso conhecimento, não há estudos sobre a exposição a poluentes e internações neste município até o momento deste trabalho.

Estudos sobre o tema dos poluentes do ar produzidos pela queima de palha de cana-de- açúcar e pela frota automobilística, resultando em internações por doenças respiratórias e cardiovasculares são discutidos em estudos no Brasil, tais como o realizado em Araraquara³, município do interior de São Paulo, onde foi encontrada uma associação entre o peso do sedimento e o número de pacientes que necessitaram de terapia inalatória. Um aumento de 10 µg no peso do sedimento estava associado a um risco relativo de terapêutica inalatória de 1,09 (1,00 - 1,19). Nos dias mais poluídos o risco relativo de terapêutica inalatória era de 1,20 (1,03 - 1,39). Esses resultados indicaram que a queima das plantações da cana-de-açúcar pode causar efeitos deletérios à saúde da população exposta.

Em São José dos Campos, que conta com uma considerável frota automobilística e muitas empresas localizadas ao redor, foram encontradas também associações significativas entre exposição ao material particulado e internações por doenças cardiovasculares, como hipertensão arterial e acidente vascular cerebral (AVC)^4,6. Em outro estudo sobre o mesmo tema, foi encontrado em Cubatão (SP) associação significativa entre internações por doenças respiratórias e cardiovasculares, e para cada incremento de 10μg/m³de PM₁₀, houve um excesso de internações de 2,29% com doenças cardiovasculares em maiores de 39 anos¹⁷.

O estudo em Itabira mostrou que a mineração a céu aberto de minério de ferro é a fonte aparentemente mais relevante de emissão de material particulado inalável sendo que aumentos de 10µg/m³ na concentração deste poluente resultaram, para as doenças cardiovasculares, um efeito agudo com crescimento de mais de 4% (IC95%: 0,8-8,5) nos atendimentos de emergência no mesmo dia no mesmo dia da exposição ao poluente. O efeito parece ser maior para os pacientes com idade entre 45 e 64 anos. Comparando com este estudo em São José do Rio Preto, encontrou-se que para defasagem de cinco dias e considerando um aumento de 10 µg/m³ na concentração de PM_2,5, um aumento percentual de 15 pontos, possivelmente pela diferente composição do material adsorvido neste particulado, bem como o tamanho do mesmo, pois este poluente pode estar sendo liberado pela frota veicular e pela queima da palha de cana de açúcar, contribuindo de forma diferente nas pessoas.

O material particulado, tanto o PM₁₀ como o PM_2,5, se mostraram associados à ocorrência de acidente vascular cerebral na Finlândia¹⁸ e em Taiwan¹⁹. Na Finlândia, o PM_2,5 esteve associado ao óbito por AVC quando a exposição ocorria no mesmo dia bem como no anterior (lag0 e lag 1), com risco entre 6,5% e 8,5%¹⁸. As concentrações médias deste poluente eram ao redor de 8 µg/m³, valores inferiores aos encontrados em São José do Rio Preto, mas atingindo valores máximos da ordem de 70 µg/m³, superiores aos encontrados em nosso estudo. Em Taiwan, a chance de internação por AVC era da ordem de 54% quando as concentrações de PM₁₀ aumentavam cerca de 60 µg/m³. Neste estudo, os valores médios de PM₁₀ eram de 77,6 µg/m³, que podem equivaler a valores entre 46 µg/m³e 53 µg/m³de PM_2,5, considerando que esta fração corresponde a valores entre 60 e 70% do PM₁₀⁹, estando os valores médios estimados de PM_2,5 bem acima dos encontrados no presente estudo¹⁹.

Os efeitos da exposição a este poluente também se fazem notar na mortalidade por doenças cardiovasculares, como infarto do miocárdio e acidentes vascular cerebral, em idosos residentes na Amazônia²⁰. Estudo realizado em 51 regiões metropolitanas dos Estados Unidos mostrou que diminuição de 10 µg/m³ nas concentrações de PM_2,5 estava associada a um aumento na expectativa média de vida da ordem de 0,64 anos e a redução da poluição atmosférica era responsável por até 15% do aumento global da expectativa de vida nessas áreas de estudo²¹. Ostro e Chestnut²² estimaram que uma redução nas concentrações do PM_2,5 para 15 µg/m³ implicaria em benefícios na saúde da ordem de US$ 32 bilhões por ano e, se as concentrações caíssem para 12 µg/m³, os benefícios seriam da ordem de US$ 70 bilhões. A partir de estimativa da mortalidade atribuível às concentrações de material particulado (PM₁₀), os custos associados a essa mortalidade prematura no Brasil resultaram US$ 1,7 bilhão anualmente²³.

Neste estudo de São José do Rio Preto, o excesso de internação foi da ordem de 650 casos que representou um aumento de gasto da ordem de R$ 1,9 milhão.

A exposição a PM_2,5 é extremamente danosa para o sistema circulatório e o modo de ação parece estar associado à agregação de plaquetas que poderia promover o aumento da formação de trombose aguda após a exposição às partículas. Os mecanismos responsáveis pela ativação das plaquetas e dos níveis de fibrinogênio ainda necessitam ser totalmente elucidados, mas parecem estar associados à liberação de citocinas como interleucinas²⁴. Outro mediador inflamatório possivelmente associado seria a proteína C- reativa (PCR), uma das principais proteínas de fase aguda com ação inflamatória²⁴. A exposição ao particulado fino e ozônio provoca o aumento de endotelina plasmática, que é um importante vasoconstritor associado com disfunção endotelial vascular e prognóstico cardiovascular adverso²⁵.

O estudo aqui enfatizou o material particulado fino (2,5 µm), que representa entre 60% e 70% do material em partículas PM₁₀⁹. Apesar do valor do estudo na área de poluentes do ar com a utilização do CCATT-BRAMS, podem existir algumas limitações neste, uma vez que foi desenvolvido utilizando dados estimados por modelo numérico e não obtidos por equipamentos de agências ambientais. Podem ocorrer também algumas limitações na coleta de dados das internações fornecidos pelo Datasus, que é fonte secundária com finalidade contábil podendo ocorrer erros de diagnóstico, além de não haver informações de comorbidades, mas esta fonte (Datasus) é muito utilizada em estudos nacionais. Outra possível limitação seria a não discriminação por gênero, pois a variação na resposta à poluição do ar pode ser uma função quer do estágio vital da pessoa exposta, quer da sua exposição simultânea a fatores diversos, quer do estado hormonal da pessoa em questão ou de outros fatores que poderiam alterar a resposta à exposição aos poluentes²⁶.

A força deste estudo reside na utilização da modelagem com os dados estimados de PM_2,5. Fica claro, portanto, que muitos pesquisadores têm feito este tipo de estudo sobre os poluentes do ar e as doenças cardiovasculares e, embora encontrem diferentes taxas percentuais do risco relativo, sempre chegam à conclusão da associação entre o aumento do Risco Relativo e um poluente específico.

As vantagens deste estudo permeiam sobre a utilização do Modelo CCATT–BRAMS, o qual permite pesquisar municípios que não possuem uma estação da agência ambiental, além de existirem poucas avaliações com este foco em municípios de porte médio. Porém, deve-se ressaltar que apesar da importância deste tipo de estudo para a saúde pública e os resultados mostrados sobre os efeitos deletérios pela exposição aos poluentes, é preciso que as autoridades públicas consigam criar projetos na área da saúde que beneficiem a população, reduzindo os gastos com as internações de doenças cardiovasculares.

Outra questão é que existem poucas pesquisas sobre a associação à exposição do poluente PM_2,5 e algum tipo de doença, mas a maioria deles enfoca o trato respiratório, como os estudos de Ignotti et al.¹³, Silva et al.²⁷ e César et al.²⁸.

O estudo de Ignotti et al.¹³ avaliou o efeito da variação diária nas concentrações de PM_2.5 estimados pelo modelo CATT-BRAMS da queima de biomassa sobre o número diário de hospitalizações de crianças e idosos por doenças respiratórias em Alta Floresta e Tangará da Serra, Amazônia brasileira, em 2005, e verificaram que as emissões desse poluente aumentaram as hospitalizações por doenças respiratórias de crianças e idosos.

Silva et al.²⁷ analisaram os efeitos da exposição de partículas finas (PM_2,5) de queimadas sobre as internações por doenças respiratórias em crianças e idosos, em Cuiabá (MT), durante 2005, evidenciando uma correlação entre ambos fatos em crianças menores de 5 anos, na região estudada.

César et al.²⁸ estimaram a associação entre exposição ao material particulado fino (PM_2.5) e internações por doenças respiratórias em crianças residentes em Piracicaba (SP), verificando que os dois fatos estiveram associados.

Portanto, esta pesquisa vem mostrar a importância de se estudar a associação à exposição do PM_2,5 com as doenças cardiovasculares, já que as que existem são com as respiratórias.

Outra dificuldade encontrada nas pesquisas que utilizam um modelo matemático para estimar suas variáveis é a possível imprecisão dos dados; no entanto, as concentrações calculadas pelas estações fixas consideram-nas no entorno destas, o que pode apresentar também imprecisão.

Este estudo mostrou a preocupação com a exposição aos poluentes do ar, como mostrado em outros estudos, e identificou a associação entre exposição aos poluentes do ar e as doenças cardiovasculares contribuindo com a literatura nesse sentido, já que existem poucos estudos sobre o material particulado fino no Brasil

Tendo em vista a importância dos dados apresentados neste trabalho, é necessário que os gestores sejam capazes de propor medidas para diminuir a emissão de poluentes para minimizar a reincidência de internações por doenças cardiovasculares, pois além da melhor qualidade de vida para a população o custo financeiro envolvido nestas internações atinge valores consideráveis.

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  Fev 2016

Histórico

• Recebido
  13 Out 2014
• Revisado
  21 Maio 2015
• Aceito
  23 Maio 2015