Pre-harvest cane burning and health: the association between school absences and burning sugarcane fields.

The objective of this study was to investigate an association between pre-harvest sugarcane burning and respiratory diseases in children under five years of age. The following data were collected in five schools in the city of Araraquara, SP, Southeastern Brazil, between March and June 2009: daily records of absences and the reasons stated for these absences, total concentration of suspended particulate matter (µg/m3), and air humidity. The relationship between the percentage of school absences due to respiratory problems and the concentration of particulate matter in March and from April to June presented a distinct behavior: absences increased alongside the increase in particulate matter concentration. The use of school absences as indicators of this relationship is an innovative approach.

INTRODUCTION

Previous studies have demonstrated the relationship between air pollution and cardiorespiratory morbidity and mortality, , indicating that the most susceptible groups to the effects of pollution are children, older adults, and individuals with prior cardiorespiratory diseases.8

Children have a higher susceptibility to pollutants due to their greater minute ventilation, accelerated basal metabolism, and intense physical activity. Additionally, their immune system, which is not yet fully developed, is more susceptible to respiratory infections.

Studies in sugarcane-growing regions in the state of Sao Paulo have demonstrated that variations in the concentration of particulate matter during pre-harvest burning of sugarcane are linked to increased inhalations in emergency services and increased hospitalizations of adults and older adults resulting from asthma and hypertension.

However, no studies have evaluated the influence of particulate matter emitted during the period when sugarcane is burned before harvest on respiratory morbidity in children aged up to 5 years.

This study aimed to examine whether pre-harvest burning of sugarcane is associated with respiratory diseases in children under the age of five years.

METHODS

This study was conducted in the city of Araraquara, which is located in the central region of the state of Sao Paulo, Southeastern Brazil, 273 km west of the state capital and encompasses an area of 1,312 km . The region is severely affected by pre-harvest burning of sugarcane (urban fires), according to a study conducted by Arbex (2002).

The following data were collected daily between March and June 2009: school absences, concentration of suspended particulates, and air humidity. The total concentration of suspended particulate matter (µg/m3) was measured daily during the same period that school absences were assessed, using the Handy-Vol device (Energética do Brasil) with fiberglass filters and a flow rate of 3 L/min. The device was placed in downtown Araraquara and was protected from the rain by a canopy. The filters were weighed before and after each 24h period for data collection. To ensure data reliability, the filter on the device was replaced every day at 7:00 a.m. The total concentration of suspended particulate matter was estimated using the following equation, as described by Arbex et al :

where PC is the total concentration of suspended particulate matter (µg/m3) under standard conditions for temperature and pressure, ∆m is the difference in the mass of the filter (g) before and after use, and TV24h is the volume of air sampled (m3) during each 24h period.

The Bartolomeu de Gusmão airport of the city of Araraquara provided the data on temperature and air humidity for the period of March to June 2009. Data were collected at only one point in the city, based on a study conducted by Arbex in the urban and rural areas of Araraquara, which showed no significant difference in relation to the concentration of suspended particulate matter between the two regions studied. The near-perfect correlation found between both measuring points indicated a homogeneous deposition of soot in the city of Araraquara.

Data on school absences (date of the absence and whether it resulted from respiratory problems) were provided by the parents and recorded daily by the teachers at six municipal schools, using a validated questionnaire.

After the study was approved by the Araraquara Municipal Department of Education, five classes were selected from each preschool. Each class had an average of 25 students, who were divided into the following age groups: 0-1 year; 1-2 years; 2-3 years; 3-4 years; and 4-5 years. In total, 750 students voluntarily participated in the present study.

Descriptive statistics and graphical representations were used to assess the relationship between school absences resulting from respiratory problems, the percentage of these absences in relation to total absences, and various experimental variables, especially the concentration of particulate matter. Friedman’s nonparametric test was used to assess the influence of student age on the percentage of absences resulting from respiratory problems. The degree of relationship between pairs of variables was determined by Spearman’s correlation coefficient. Correlation coefficients and differences in age regarding the percentage of absences due to respiratory reasons were considered as significant when p < 0.05.

RESULTS

In the selected schools, 21,699 absences were recorded; of these, 10,647 (49.0%) resulted from respiratory problems and 11,052 (51.0%) were for other reasons.

Table presents the mean, minimum, and maximum number of absences resulting from respiratory problems. Each mean was located almost in the median; the former was adopted due to its popularity. The standard deviation was not a useful measure for describing the variation of the percentages, so ranges have been presented.

Table

Number and percentage of absences due to respiratory problems in relation to total absences, according to age. Sao Paulo, SP, Southeastern Brazil, 2012.

					Age (years)
Month	1		2		3		4		5
	Number of absences
	Mean	Range	Mean	Range	Mean	Range	Mean	Range	Mean	Range
March	11	2 - 20	15	2 - 26	27	1 - 46	6	0 - 13	10	0 - 23
April	14	5 - 24	36	15 - 69	52	22 - 176	13	3 - 27	13	7 - 23
May	40	11 - 54	50	16 - 68	63	10 - 92	29	4 - 44	11	1 - 20
June	20	10 - 50	20	6 - 70	26	5 - 77	23	9 - 45	13	5 - 27
	Percentage of absences
March	33	19 - 69	33	10 - 48	37	8 - 56	14	0 - 27	24	0 - 45
April	52	42 - 61	56	39 - 69	56	38 - 71	40	12 - 55	39	28 - 54
May	68	48 - 86	60	51 - 69	56	49 - 71	48	41 - 59	36	7 - 58
June	58	41 - 71	53	42 - 67	62	37 - 79	55	35 - 69	46	27 - 63

DISCUSSION

Even though this topic is difficult to quantify, this study evaluated a representative sample of municipal public schools in the city of Araraquara, SP, and the results suggest a relationship between pre-harvest burnings of sugarcane and school absences.

Friedman’s test indicated significant differences each month between the percentage of absences due to respiratory problems and children’s age (p < 0.001). The mean percentage of absences for children aged up to three years was greater than or equal to the mean absences for the older children throughout the period from March to June. This result confirms the findings of Moura (2006), who stated that younger children are more susceptible to the effects of pre-harvest sugarcane burning, corroborating several previous studies. The mean percentages for children aged 4-5 years were less than or equal to those for the younger children, except in June, when the mean number of absences for four year-olds increased to equal those of the younger children.

Thus, our results suggest that children less than two years of age are more vulnerable to the effects of air pollution than their older peers, indicating that susceptibility to the pollutants generated by pre-harvest sugarcane burning is inversely proportional to the child’s age. This is probably because the immune system and lungs of younger children are less developed and mature.

The relationship between percentages of absences due to respiratory reasons and total particulate matter concentration exhibited a different behavior in March and in the period between April and June. In March, the percentage of absences tended to increase as a result of the increased concentration of particulate matter. From April to June, both variables increased sharply, without a strong relationship between them. More absences were also observed from the month of April onwards, when there is a greater concentration of soot in the air.

It is concluded that pre-harvest sugarcane burnings may be associated with respiratory problems in children and is reflected in school absences. Studies evaluating such an association are rare, especially those using school absences as an indicator of this association. Further studies are needed to consolidate this finding.

INTRODUÇÃO

Estudos comprovam a relação entre poluição do ar e morbimortalidade cardiorrespiratória , e indicam que os grupos mais susceptíveis aos efeitos da poluição são as crianças, os idosos e os indivíduos que apresentam doenças cardiorrespiratórias prévias.8

As crianças apresentam maior suscetibilidade à exposição aos poluentes devido a maior ventilação minuto, ao metabolismo basal acelerado e à intensa atividade física. Adicionalmente, o sistema imunológico, ainda não totalmente desenvolvido, apresenta grande susceptibilidade às infecções respiratórias.

Estudos nas regiões canavieiras do estado de São Paulo mostraram que variações nas concentrações do material particulado, durante o período da queima da cana-de-açúcar, estão relacionadas com aumento de inalações em serviços de emergência e aumento de internações hospitalares em adultos e idosos por asma e hipertensão.

Porém, não há estudos avaliando a influência do material particulado emitido durante o período das queimadas de cana sobre a morbidade respiratória em crianças com idade até cinco anos.

O objetivo deste estudo foi analisar se as queimadas estão relacionadas a doenças respiratórias em crianças menores de cinco anos.

MÉTODOS

Este estudo foi realizado no município de Araraquara, situado na região central do estado de São Paulo, a 273 km a oeste da capital do estado, com área de 1.312 km2. A região é afetada pelas queimadas de palha de cana-de-açúcar (queimadas urbanas) com expressiva gravidade, segundo estudo realizado por Arbex, 2002.

Foram coletados diariamente, entre março a junho de 2009, os seguintes dados: faltas escolares, concentração de partículas em suspensão e umidade do ar. A concentração total de partículas em suspensão (µg/m3) foi medida, diariamente, durante o mesmo período de coleta das faltas escolares, utilizando-se o aparelho Handy-Vol (Energética do Brasil) com elementos filtrantes de fibra de vidro e com um fluxo de 3 litros/min. O equipamento foi colocado no centro de Araraquara, sob uma canópula, para protegê-lo da chuva. Os filtros foram pesados antes e após cada período de 24h para a coleta dos dados. Para garantir a confiabilidade dos dados, o filtro do equipamento foi substituído diariamente no início da manhã (7h). A concentração total de partículas em suspensão do ar foi estimada, como descrito por Arbex et al, usando a seguinte equação:

onde PC é a concentração total de partículas em suspensão (µg/m3) sob condições padrões de temperatura e pressão, ∆m é a diferença da massa do filtro (g) antes e após o uso e TV24h é o volume de ar amostrado (m3) durante cada intervalo de 24h.

Os dados referentes à temperatura e umidade do ar foram fornecidos pelo aeroporto Bartolomeu de Gusmão da cidade de Araraquara, no período de março a junho de 2009. A coleta foi realizada em apenas um ponto da cidade, tendo por base estudo realizado por Arbex, em áreas urbana e rural de Araraquara, que demonstrou não haver diferença significativa em relação à concentração de partículas em suspensão entre as duas regiões estudadas. A correlação quase perfeita encontrada entre os dois pontos de medidas indicou uma deposição homogênea da fuligem da cidade de Araraquara.

Dados sobre faltas escolares (data da falta e se esta foi motivada por problemas respiratórios), fornecidos pelos pais das crianças, foram registrados diariamente pelos professores de seis escolas municipais, utilizando-se questionário validado.

Após a autorização da Secretaria Municipal da Educação de Araraquara para a realização da pesquisa, foram selecionadas cinco classes de cada escola correspondente ao curso infantil, compondo em média 25 alunos por classe, divididos pelas seguintes faixas etárias: 0 até 1 ano; 1 até 2 anos; 2 até 3 anos; 3 até 4 anos; e 4 até 5 anos. No total, 750 alunos participaram de modo voluntário.

Estatísticas descritivas e representações gráficas foram utilizadas para avaliar a relação entre as faltas escolares por motivos respiratórios, percentagem dessas faltas em relação ao total de faltas, e diversas variáveis experimentais, especialmente a concentração de material particulado. Empregou-se o teste não paramétrico de Friedman na avaliação da influência da idade dos escolares na percentagem de faltas por motivo respiratório. O grau de relacionamento entre pares de variáveis foi determinado pelo coeficiente de correlação de Spearman. Considerou-se diferença significativa entre idades na percentagem de faltas por motivo respiratório ou a significância dos coeficientes de correlação quando se obteve p < 0,05.

RESULTADOS

Nas unidades escolares selecionadas, foram registradas 21.699 faltas, sendo 10.647 (49,0%) por motivo respiratório e 11.052 (51,0%) por outros motivos.

A Tabela mostra média, mínima e máxima do número de faltas por motivo respiratório. Cada média praticamente coincidiu com a mediana, tendo sido a primeira adotada por sua popularidade. O desvio padrão não se mostrou medida útil na descrição da variação das percentagens, preferindo-se os valores extremos.

Tabela

Número e percentual de faltas por motivo respiratório em relação ao total de faltas, segundo idade das crianças. São Paulo, 2012.

					Idade (anos)
Mês	1		2		3		4		5
	Número de faltas
	Média	Min. - Máx.	Média	Min. - Máx.	Média	Min. - Máx.	Média	Min. - Máx.	Média	Min. - Máx.
Março	11	2 - 20	15	2 - 26	27	1 - 46	6	0 - 13	10	0 - 23
Abril	14	5 - 24	36	15 - 69	52	22 - 176	13	3 - 27	13	7 - 23
Maio	40	11 - 54	50	16 - 68	63	10 - 92	29	4 - 44	11	1 - 20
Junho	20	10 - 50	20	6 - 70	26	5 - 77	23	9 - 45	13	5 - 27
	Percentual de faltas
Março	33	19 - 69	33	10 - 48	37	8 - 56	14	0 - 27	24	0 - 45
Abril	52	42 - 61	56	39 - 69	56	38 - 71	40	12 - 55	39	28 - 54
Maio	68	48 - 86	60	51 - 69	56	49 - 71	48	41 - 59	36	7 - 58
Junho	58	41 - 71	53	42 - 67	62	37 - 79	55	35 - 69	46	27 - 63

DISCUSSÃO

Apesar de este tema ser de difícil mensuração, ao investigar amostra representativa do universo das escolas municipais de Araraquara, os resultados obtidos sugerem relação entre queimadas e faltas escolares.

O Teste de Friedman apontou, em cada mês, diferenças significativas entre percentagem de faltas por motivos respiratórios devido à idade das crianças (p < 0,001). Identificou-se que as percentagens médias de faltas de crianças até três anos foram, em todo o período de março a junho, equivalentes e maiores do que as médias de faltas das crianças mais velhas. Esse resultado confirma o estudo realizado por Moura, 2006, que aborda que as crianças mais novas são as mais susceptíveis aos efeitos das queimadas, corroborando vários estudos da literatura. As médias percentuais referentes às crianças de 4 e 5 anos foram equivalentes e menores, exceto em junho, quando as médias de faltas das crianças de quatro anos subiram, igualando-se às das crianças mais novas.

Resultados similares a este estudo sugerem que crianças menores de dois anos são mais vulneráveis às implicações da poluição atmosférica do que as mais velhas, indicando que a susceptibilidade às agressões dos poluentes geradas pela queimada da palha da cana-de-açúcar é proporcional à idade das crianças o que se deve, provavelmente, ao menor desenvolvimento e maturação do sistema imunológico e pulmonar.

A relação entre percentagens de faltas por motivo respiratório e concentração total de partículas em suspensão mostrou comportamento distinto no mês de março e no período de abril a junho. Em março, houve tendência de aumento da percentagem de faltas com o aumento da concentração de material particulado. No período seguinte, de abril a junho, houve aumento brusco em ambas as variáveis, sem evidência de relacionamento acentuado entre elas. Constatou-se, também, aumento de faltas a partir do mês de abril, período em que ocorre aumento da concentração de fuligem no ar.

Conclui-se que a queimada de cana-de-açúcar pode estar relacionada com os problemas respiratórios de crianças, o que se reflete nas faltas escolares. No entanto, estudos que discutem possível associação entre queimadas e saúde infantil são raros, sobretudo tomando as faltas escolares como indicadores dessa relação. Outros estudos serão necessários para consolidação dessa hipótese.