Для отбора проб дыма от лесных пожаров иногда приходится высовывать трубку из окна самолета. Бретт Палм / Вашингтонский университет, CC BY-ND

2020 год запомнится по многим причинам, в том числе рекордные лесные пожары который превратил небо Сан-Франциско в апокалиптический оттенок красного и окутывал дымом большую часть Запада на несколько недель.

Калифорния пережила пять из шести крупнейших пожаров на рекорд в 2020 году, в том числе первый современный «гигафайр, »Лесной пожар, уничтоживший более 1 миллиона акров. Колорадо увидел свое три крупнейших пожара на записи.

Хотя дым создает красивые закаты, он также может иметь тяжелые последствия для здоровья человека.

Я атмосферный химик, а атмосфера - моя лаборатория. Когда я смотрю на небо, я вижу смесь многих тысяч различных химических соединений, взаимодействующих друг с другом и с солнечным светом.

Реакции и преобразования в атмосфере приводят к резкому изменению дыма от лесных пожаров, когда он распространяется по ветру, и исследования показали, что он может расти. более токсичен с возрастом. Чтобы точно прогнозировать воздействие выбросов лесных пожаров на население с подветренной стороны и выпускать более адресные предупреждения о качестве воздуха по мере ухудшения сезонов лесных пожаров, мы должны понимать, какие химические вещества выбрасываются и как дым изменяется со временем.

Чтобы понять это, мы с коллегами направили самолеты в дымовые шлейфы некоторых крупных лесных пожаров на Западе.

Как мы изучаем лесные пожары

Большие лесные пожары и то, как ветер разносит их дым, нелегко воспроизвести в лаборатории. Это затрудняет их изучение. Один из лучших способов узнать о реальном химическом составе дыма от лесных пожаров - это попробовать его непосредственно в атмосфере.

In 2018 и 2019мы с коллегами пересекали небо над активными лесными пожарами на специализированных самолетах, загруженных научными приборами. Каждый инструмент предназначен для отбора проб из разных частей дыма, часто буквально высовывая трубку из окна.

Ни один инструмент не может измерить все эти молекулы одновременно. Фактически, некоторые конкретные соединения вообще сложно измерить. Многие ученые, в том числе и я, посвящают свою карьеру разработке и созданию новых инструментов для улучшения наших измерений и продолжают углублять наше понимание атмосферы и того, как она влияет на нас.

В недавно опубликованном исследовании пожаров 2018 г. мы с коллегами показали как частицы дыма быстро менялись, когда их уносило по ветру

Некоторые частицы испарялись в газы, подобно луже дождя, испаряющейся в водяной пар, когда выходит Солнце. В то же время некоторые газы в дыме вступали в реакцию с образованием новых частиц, подобных конденсации водяного пара с образованием облака или капель росы. Между тем происходили химические реакции, изменяющие сами молекулы.

Когда эти молекулы вступили в реакцию с солнечным светом и другими газами в атмосфере, дым коренным образом изменился. Это то, что мы имеем в виду, когда ученые говорят о «старении» дыма или о его «затхлости» со временем. Другое недавнее исследование начало показывать, как дым от лесных пожаров может стать более токсичен с возрастом.

Что все эти изменения значат для здоровья?

Ущерб для здоровья от дыма во многом зависит от того, сколько в нем PM2.5. Это крошечные частицы размером с человеческий волос, которые можно вдохнуть глубоко в легкие, где они могут вызвать раздражение дыхательных путей. Даже кратковременное воздействие может усугубляют проблемы с сердцем и легкими.

Частицы PM2.5 имеют крошечный размер менее 2.5 микрон. Агентство по охране окружающей среды США

Химические реакции определяют, сколько PM2.5 содержится в дыме от лесных пожаров, поскольку он переносится от очагов пожаров в населенные пункты. Используя наши измерения с самолетов, чтобы понять эти процессы, мы, химики, можем лучше предсказать, сколько PM2.5 будет присутствовать в старом дыме.

В сочетании с метеорологическим прогнозом, который предсказывает, куда уйдет дым, это может привести к усовершенствованным моделям качества воздуха, которые могут сказать людям, находящимся под ветром, будут ли они подвергаться воздействию нездорового воздуха.

Лучшее прогнозирование качества воздуха

Поскольку в новостях все чаще упоминаются лесные пожары, все больше людей узнают о своем собственном качестве воздуха. Ресурсы, такие как AirNow Агентства по охране окружающей среды США предоставляют текущие и прогнозируемые данные о качестве воздуха, а также объяснения опасностей для здоровья. Местную информацию также часто можно получить в государственных или региональных агентствах.

Дым от лесных пожаров окрасил полуденное небо в оранжевый цвет в Сан-Франциско 9 сентября 2020 года. AP Image / Тони Авелар

Измерения и прогнозы качества воздуха могут помочь людям избегать нездоровых ситуаций, особенно чувствительные группы, такие как люди, страдающие астмой. В течение прогнозируемых периодов нездорового качества воздуха местные органы власти или власти штата могут использовать прогнозы для сокращения других источников загрязнения, таких как предотвращение сжигания древесины в жилых домах или промышленная деятельность с высоким уровнем выбросов.

Заглядывая в будущее, дым от лесных пожаров, вероятно, будет распространяться на Западе каждый год по нескольким причинам. Повышение температуры делают ландшафт более сухим и легковоспламеняющимся. В то же время все больше людей строят дома в дикая местность-городской интерфейс, создавая больше возможностей для возникновения пожаров.

Большое сообщество ученых, включая меня, работают над тем, чтобы лучше понять выбросы лесных пожаров и то, как они меняются по мере того, как они проникают в сообщества с подветренной стороны. Эти знания улучшат прогнозы качества воздуха и воздействия дыма от лесных пожаров на здоровье, чтобы люди могли научиться адаптироваться и избегать наихудших последствий для здоровья.

Об авторе

Бретт Б. Палм, научный сотрудник по химии атмосферы, Университет Вашингтона

Эта статья переиздана из Беседа под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.

Книги по этой теме

Жизнь после углерода: следующая глобальная трансформация городов

by PЭт Пластрик, Джон Кливленд
Будущее наших городов не такое, как раньше. Модель современного города, которая получила широкое распространение в двадцатом веке, изжила себя. Он не может решить проблемы, которые он помог создать, особенно глобальное потепление. К счастью, в городах появляется новая модель развития городов, которая активно занимается реалиями изменения климата. Он трансформирует способы, которыми города проектируют и используют физическое пространство, генерируют экономическое богатство, потребляют и распоряжаются ресурсами, эксплуатируют и поддерживают природные экосистемы и готовятся к будущему. Доступно на Amazon

Шестое вымирание: неестественная история

Элизабет Колберт
За последние полмиллиарда лет произошло пять массовых вымираний, когда разнообразие жизни на земле внезапно и резко сократилось. Ученые всего мира в настоящее время отслеживают шестое вымирание, которое, согласно прогнозам, является самым разрушительным событием исчезновения со времени удара астероида, уничтожившего динозавров. На этот раз катаклизм - это мы. В прозе, которая одновременно откровенна, интересна и глубоко информирована, Житель Нью-Йорка писательница Элизабет Колберт рассказывает нам, почему и как люди изменили жизнь на планете так, как ни один вид не имел раньше. Переплетая исследования в полдюжине дисциплин, описания увлекательных видов, которые уже были утеряны, и историю вымирания как концепцию, Кольберт предоставляет движущий и всеобъемлющий отчет об исчезновениях, происходящих на наших глазах. Она показывает, что шестое вымирание, вероятно, будет самым длительным наследием человечества, заставляя нас переосмыслить фундаментальный вопрос о том, что значит быть человеком. Доступно на Amazon

Климатические войны: борьба за выживание в условиях перегрева мира

Гвинн Дайер
Волны климата беженцев. Десятки несостоявшихся государств. Тотальная война. От одного из величайших геополитических аналитиков мира исходит ужасающий взгляд на стратегические реалии ближайшего будущего, когда изменение климата подталкивает мировые державы к сквозной политике выживания. Пресный и непоколебимый, Климатические войны будет одной из самых важных книг в ближайшие годы. Прочитайте это и узнайте, к чему мы идем. Доступно на Amazon

От издателя:
Покупки на Amazon идут, чтобы покрыть стоимость привлечения вас InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, и ClimateImpactNews.com бесплатно и без рекламодателей, которые отслеживают ваши привычки просмотра. Даже если вы нажмете на ссылку, но не купите эти выбранные продукты, все остальное, что вы купите в этом же посещении Amazon, платит нам небольшую комиссию. Никаких дополнительных затрат для вас нет, поэтому, пожалуйста, внесите свой вклад. Вы также можете воспользоваться этой ссылкой использовать в Amazon в любое время, чтобы вы могли помочь поддержать наши усилия.