Nhiều người có thói quen xỏ giày chạy bộ ngoài trời để rèn luyện sức khỏe tim mạch và nâng cao dung tích phổi. Tuy nhiên, trước tình trạng ô nhiễm không khí đô thị diễn biến phức tạp, không ít người băn khoăn liệu chạy bộ vào buổi sáng sớm có gây hại cho đường thở hơn buổi chiều hay không, đặc biệt là mối nguy từ chất khí ozon tầng mặt đất.
Câu trả lời dựa trên các dữ liệu khoa học là chạy bộ buổi sáng không gây hại phổi do ozon nhiều hơn buổi chiều, mà thực tế buổi chiều mới là khoảng thời gian nồng độ ozon tầng mặt đất thường tích tụ cao và dễ gây suy giảm chức năng thông khí phổi mạnh hơn [1].
Cơ chế tác động của ozon lên đường thở khi vận động
Ozon tầng mặt đất là một thành phần chính của dạng ô nhiễm không khí quang hóa thường gặp tại nhiều khu vực đô thị lớn [2]. Khác với tầng ozon trên khí quyển đóng vai trò ngăn chặn tia cực tím, ozon ở tầng mặt đất là chất oxy hóa mạnh có thể kích thích đường hô hấp, làm suy giảm chức năng phổi, gây ra các triệu chứng khó chịu như ho, khó thở và làm giới hạn hiệu suất tập luyện thể lực [2].
Khi chúng ta chạy bộ hoặc tập luyện thể thao cường độ cao, nhu cầu chuyển hóa của cơ thể gia tăng khiến thông khí phút (VE) tăng lên đáng kể, từ đó kéo theo tốc độ hít phải khí ozon vào đường hô hấp cao hơn nhiều so với trạng thái nghỉ ngơi thông thường [2]. Vận động thể lực còn khuếch đại tác động tiêu cực của ozon thông qua ba cơ chế: giảm sự hấp thu của khí này qua đường mũi, tăng độ đồng đều của khí lưu thông sâu khắp các vùng trong phổi, và thay thế lượng ozon đã phản ứng tại niêm mạc với tốc độ nhanh hơn [2].
Các thử nghiệm cho thấy sự kết hợp giữa nồng độ ozon, thông khí phút và thời gian tiếp xúc (gọi là liều hiệu dụng của ozon) giúp dự đoán sự sụt giảm chức năng phổi cùng kiểu thở nhanh nông khi vận động chính xác hơn nhiều so với việc chỉ nhìn vào nồng độ ozon đơn thuần [2]. Đặc biệt, nồng độ chất khí này chiếm trọng số lớn nhất trong các mô hình đánh giá ảnh hưởng đến đường thở [2].
Biến thiên nồng độ ozon trong ngày: Vì sao buổi chiều nguy hiểm hơn?
Bản chất của ozon ở tầng mặt đất là một chất ô nhiễm thứ cấp, được sinh ra từ các phản ứng quang hóa dưới tác động của bức xạ ánh nắng mặt trời và các chất tiền chu kỳ [1]. Vào sáng sớm, hoạt động giao thông đô thị và lượng phát thải liên quan còn ở giai đoạn đầu, đồng thời các phản ứng hóa học kích hoạt bởi năng lượng mặt trời chưa kịp diễn ra mạnh mẽ để tạo ra lượng lớn chất ô nhiễm thứ cấp này [1].
Ngược lại, khi mặt trời lên cao, bức xạ ánh sáng mạnh kết hợp với nền nhiệt gia tăng sẽ thúc đẩy phản ứng quang hóa diễn ra dồn dập [1]. Nồng độ ozon trên mặt đất được ghi nhận gia tăng tuyến tính theo nhiệt độ không khí [1]. Do đó, nồng độ chất ô nhiễm này thường đạt mức cao vào khoảng giữa trưa và buổi chiều nóng bức, khiến người tập luyện ngoài trời vào khung giờ này hít phải liều ozon cao hơn nhiều so với buổi sáng [1].
Dù lượng phát thải của các tiền chất như oxit nitơ (NOx) hay hydrocarbon thơm từ phương tiện giao thông thường có những đỉnh cao điểm vào khung giờ cao điểm buổi sáng quanh 8 giờ và buổi chiều tối quanh 20 giờ [3], [4], sự biến đổi quang hóa thành ozon lại phụ thuộc chặt chẽ vào thời gian tích tụ năng lượng mặt trời trong ngày [3], [1].
Các bằng chứng khoa học về tác động của ozon lên chức năng phổi
Tác động gây suy giảm chức năng thông khí phổi của ozon đã được ghi nhận qua nhiều công trình nghiên cứu trên các nhóm đối tượng khác nhau:
Đầu tiên là nghiên cứu tổng hợp về hiệu suất vận động công bố năm 1987, khảo sát tác động của ô nhiễm quang hóa trong phòng thí nghiệm di động và buồng tiếp xúc được kiểm soát [2]. Kết quả chỉ ra rằng việc tập luyện ngắt quãng trong 2 giờ hoặc tập nặng liên tục trong 1 giờ ở cùng một mức thông khí tổng và nồng độ ozon đều gây ra mức độ suy giảm chức năng phổi tương đương [2]. Trong các nghiên cứu vận động nặng liên tục kéo dài 1 giờ ở ngưỡng phơi nhiễm ô nhiễm quang hóa từ 0,35 ppm trở xuống, các nhà khoa học đã ghi nhận sự suy giảm đáng kể có ý nghĩa thống kê đối với khả năng thực hiện bài tập của đối tượng tham gia [2].
Thứ hai là nghiên cứu dài hạn trong khuôn khổ dự án Harvard Six Cities công bố năm 1989, theo dõi chức năng hô hấp của 154 học sinh tại hai thị trấn Kingston và Harriman thuộc bang Tennessee (Mỹ) [5]. Nhóm trẻ được đo lường chức năng phổi định kỳ hàng tuần lên đến 6 lần trong khoảng thời gian xấp xỉ 2 tháng bắt đầu từ tháng 2 năm 1981 [5]. Các chỉ số hô hấp bao gồm dung tích sống gắng sức (FVC), thể tích thở ra gắng sức sau 0,75 giây (FEV75), lưu lượng thở ra giữa kỳ gắng sức (MMEF) và lưu lượng thở tối đa tại 75% dung tích phổi (Vmax75) [5].
Nồng độ ozon tối đa theo giờ đo được tại khu vực này trong thời gian nghiên cứu là 78 ppb [5]. Kết quả phân tích hồi quy tuyến tính cho thấy sự sụt giảm ở toàn bộ các chỉ số FVC, FEV75, MMEF và Vmax75 đều có mối liên hệ mật thiết với nồng độ ozon xung quanh, đồng thời sự sụt giảm FVC, MMEF và Vmax75 cũng liên quan đến nhiệt độ môi trường, trong khi không ghi nhận mối liên quan với nồng độ hạt bụi mịn [5]. Nghiên cứu chỉ ra rằng ngay cả khi phơi nhiễm ở nồng độ dưới mức tiêu chuẩn chất lượng không khí 120 ppb, ozon vẫn gây suy giảm chức năng phổi ngắn hạn [5].
Thứ ba là công bố năm 1990 tại Đức về mù hè, thời điểm nồng độ ozon ngoài trời nhiều lần vượt ngưỡng khuyến cáo của Tổ chức Y tế Thế giới và vượt mức 180 microgam/m3 tại nhiều địa điểm [6]. Thử nghiệm trên các tình nguyện viên trưởng thành khỏe mạnh tập thể dục trong môi trường chứa 240 microgam/m3 ozon cho thấy sự suy giảm rõ rệt các chỉ số dung tích sống gắng sức, thể tích thở ra gắng sức, tốc độ dòng chảy và lưu lượng đỉnh thở ra (PEFR) [6]. Mức phơi nhiễm thấp hơn cũng tạo ra tác động tương tự nhưng biên độ nhỏ hơn [6]. Trẻ em từ 8 đến 15 tuổi vận động ngoài trời cũng bị suy giảm chức năng phổi ở nồng độ ozon dưới 200 microgam/m3 [6]. Đáng chú ý, trong khi tác động suy giảm xuất hiện chỉ sau vài giờ tiếp xúc, sự hồi phục hoàn toàn của chức năng phổi lại đòi hỏi khoảng thời gian kéo dài nhiều ngày [6].
Thứ tư là nghiên cứu quy mô lớn năm 2022 tại Trung Quốc khảo sát đợt kịch phát hen ở 4.467 bệnh nhân người lớn phân bố trên 18 thành phố, theo dõi tổng cộng 79.217 cặp hồ sơ đo chức năng phổi buổi sáng và buổi tối [7]. Nhóm nghiên cứu có độ tuổi trung bình 44,2 tuổi đã phân tích mối liên hệ giữa nồng độ trung bình 8 giờ tối đa của ozon trong ngày với sự biến thiên lưu lượng đỉnh thở ra (PEF) ngày đêm bằng các mô hình hiệu ứng hỗn hợp tuyến tính [7].
Thứ năm là nghiên cứu năm 2012 phân tích tác động của các thông số môi trường đến thành tích chạy marathon [1]. Các tác giả ghi nhận ozon và NO2 là hai chất ô nhiễm không khí có ảnh hưởng lớn nhất làm giảm sút thành tích thi đấu của các vận động viên [1]. Nghiên cứu cũng nhấn mạnh rằng đa số các giải marathon được tổ chức vào các buổi sáng Chủ nhật, thời điểm hoạt động giao thông đô thị thấp và phản ứng quang hóa dưới ánh nắng mặt trời chưa tạo ra nhiều chất ô nhiễm thứ cấp như ozon, nhờ đó giảm thiểu đáng kể nguy cơ cho vận động viên [1].
Những hiểu lầm thường gặp khi chạy bộ ngoài trời
Nhiều người lầm tưởng rằng không khí buổi sáng sớm luôn luôn bẩn nhất vì hiện tượng nghịch nhiệt giữ lại bụi mịn sát mặt đất. Mặc dù các hạt bụi mịn có thể tích tụ vào đầu giờ sáng tùy điều kiện thời tiết, nhưng riêng với ozon tầng mặt đất, cơ chế hình thành lại hoàn toàn ngược lại [1]. Ozon không phát thải trực tiếp từ ống xả mà cần thời gian và nhiệt lượng ánh nắng để quang hóa, do đó buổi sáng sớm thường là thời điểm có nồng độ ozon thấp nhất trong ngày [1].
Một hiểu lầm khác là chỉ những người thể lực yếu hoặc có bệnh phổi mới bị ảnh hưởng bởi ozon. Dữ liệu từ các nghiên cứu đối chứng cho thấy ngay cả những người trưởng thành khỏe mạnh hay vận động viên khi tập luyện nặng cũng bị kích ứng phế quản, suy giảm thể tích thở ra và giảm hiệu suất vận động khi nồng độ ozon tăng cao [2], [6]. Thậm chí, khả năng đáp ứng chức năng phổi trước ozon ở bệnh nhân hen suyễn hoặc bệnh phổi tắc nghẽn mạn tính không có sự chênh lệch vượt trội hơn so với người khỏe mạnh bình thường [6].
Ai nên đặc biệt thận trọng với ô nhiễm ozon?
Mặc dù bất kỳ ai vận động gắng sức dưới trời nắng gắt đều có thể bị giảm thông khí phổi do ozon, một số đối tượng cần đặc biệt lưu ý kiểm soát thời gian tiếp xúc:
Trẻ em trong độ tuổi đi học (từ 8 đến 15 tuổi): Do đường thở đang trong giai đoạn phát triển và tần số hô hấp khi vui chơi ngoài trời cao, trẻ em ghi nhận mức sụt giảm chức năng phổi ngay cả ở các mức ozon thấp dưới 200 microgam/m3 [6], hoặc mức nồng độ thấp hơn tiêu chuẩn 120 ppb [5].
Bệnh nhân mắc các bệnh lý đường hô hấp mạn tính như hen suyễn: Nồng độ ozon gia tăng có mối liên hệ với các đợt bùng phát và kịch phát bệnh hen ở người trưởng thành, biểu hiện qua sự biến thiên lưu lượng đỉnh giữa sáng và tối [7].
Vận động viên và người chạy cự ly dài: Khi chạy liên tục trong 1 đến 2 giờ, mức thông khí phút rất cao sẽ đưa lượng lớn phân tử ozon vào sâu các phế nang, làm chậm tốc độ hồi phục và trực tiếp làm giảm hiệu suất vận động [2], [1].
Gợi ý tập luyện thực tế để bảo vệ lá phổi
Để duy trì thói quen chạy bộ mà vẫn hạn chế tối đa tác hại của ozon tầng mặt đất lên hệ hô hấp, bạn có thể áp dụng các biện pháp sau:
Lựa chọn khung giờ buổi sáng sớm: Buổi sáng trước khi mặt trời chiếu gay gắt là thời điểm lý tưởng để chạy bộ, bởi lúc này bức xạ nhiệt chưa đủ để kích hoạt phản ứng quang hóa sinh ra ozon [1]. Cần tránh các bài chạy dài hoặc tập luyện cường độ cao vào khoảng thời gian giữa trưa đến cuối buổi chiều trong những ngày nắng nóng mùa hè [6], [1].
Theo dõi chất lượng không khí theo giờ: Nên kiểm tra chỉ số ô nhiễm ozon cục bộ trên các ứng dụng môi trường. Nếu nồng độ ozon trong khu vực vượt ngưỡng khuyến cáo như mức 180 microgam/m3 hoặc tiến gần ngưỡng 240 microgam/m3, hãy chuyển bài tập vào trong nhà hoặc giảm cường độ vận động [6].
Điều chỉnh thời lượng và cường độ bài tập: Tác động của ozon lên phổi phụ thuộc vào liều hiệu dụng, vốn là tích số giữa nồng độ ozon, thể tích thông khí và thời gian phơi nhiễm [2]. Nếu bắt buộc phải chạy bộ vào buổi chiều, bạn nên rút ngắn thời gian tập luyện dưới 1 giờ và hạ thấp nhịp tim để giảm thể tích khí hít vào mỗi phút [2].
Dành thời gian nghỉ ngơi nếu xuất hiện triệu chứng kích ứng: Nếu cảm thấy ho, tức ngực hoặc khó thở nông sau khi chạy dưới trời nắng, bạn cần nghỉ ngơi vài ngày để chức năng phổi hồi phục hoàn toàn trước khi tiếp tục các bài tập nặng, bởi tổn thương chức năng hô hấp do ozon có thể mất nhiều ngày để trở về bình thường [2], [6].
Tập luyện thể thao đều đặn mang lại vô vàn lợi ích cho hệ tuần hoàn và hô hấp, nhưng việc chọn đúng thời điểm trong ngày cũng quan trọng không kém bản thân bài tập. Chạy bộ vào buổi sáng sớm khi ánh nắng chưa gay gắt chính là giải pháp tự nhiên và khoa học nhất giúp bảo vệ lá phổi khỏi tác hại của ô nhiễm ozon tầng mặt đất. Hãy luôn lắng nghe phản ứng của cơ thể và chủ động tham khảo ý kiến nhân viên y tế nếu bạn có bệnh lý hô hấp tiềm ẩn trước khi bắt đầu kế hoạch tập luyện cường độ cao.
