野火煙霧隨著年齡的增長而急劇變化,這對順風空氣質量至關重要

野火煙霧隨著年齡的增長而急劇變化,這對順風空氣質量至關重要
採樣野火煙霧有時意味著將管子伸出飛機的窗戶。
布雷特·帕爾姆(Brett Palm)/華盛頓大學, CC BY-ND

2020年將因許多原因而被銘記,包括 破紀錄的野火 改變了舊金山的天空 紅色的世界末日陰影 並用煙霧覆蓋了西部的大部分地區,持續了數週之久。

加州經驗豐富 六場大火中的五場 記錄在2020年,包括第一個現代“千兆火”,一場大火燒了超過1萬英畝。 科羅拉多州看到了 三大火災 記錄在案。

儘管煙霧可以帶來美麗的日落,但它也可能對人類健康造成可怕的後果。

我是一個 大氣化學家,氣氛是我的實驗室。 當我看著天空時,我看到了成千上萬種不同化合物的混合物,它們相互之間以及與陽光相互作用。

大氣中的反應和轉變會導致野火煙在順風行進時發生巨大變化,研究表明,它可以增長 隨著年齡的增長毒性更大。 為了準確預測野火排放對順風人口的影響並在野火季節惡化時發布更具針對性的空氣質量警告,我們必須了解正在散發哪些化學物質以及煙如何隨時間變化。

為了弄清楚這一點,我和我的同事們乘飛機飛入了西方一些大火的煙霧中。

我們如何研究野火

大型野火和風攜帶煙霧的方式很難在實驗室中復制。 這使他們很難學習。 了解真正的野火煙化學的最好方法之一是直接在大氣中對其進行採樣。


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In 20182019,我和我的同事們在裝有科學儀器的專用飛機上,在活躍的野火中穿越天空。 每台儀器的設計通常是通過將一根試管從窗戶上伸出來對煙霧的不同部分進行採樣。

沒有任何一種儀器可以一次測量所有這些分子。 實際上,某些特定的化合物根本無法測量。 包括我自己在內的許多科學家都致力於設計和製造新儀器以改善我們的測量,並繼續加深我們對大氣及其對我們的影響的理解。

在2018年野火的最新研究中, 我的同事和我展示了 順著順風攜帶時,煙塵如何迅速變化。

一些粒子正在蒸發成氣體,類似於太陽出來時雨水坑蒸發成水蒸氣。 同時,煙氣中的一些氣體正在反應形成新的顆粒,類似於水蒸氣凝結形成雲或露滴。 同時,發生化學反應,改變了分子本身。

當這些分子與陽光和大氣中的其他氣體發生反應時,煙霧從根本上轉變了。 這就是科學家談論煙隨著時間“老化”或“陳舊”的意思。 最近的其他研究已開始顯示野火煙霧如何變成 隨著年齡的增長毒性更大.

所有這些變化對健康意味著什麼?

煙霧對健康造成的損害很大程度上是其所含PM2.5的結果。 它們是微小的顆粒,僅佔人類頭髮寬度的一部分,可以被深呼吸到肺部,從而刺激呼吸道。 即使是短期接觸也可以 加劇心臟和肺部疾病.

PM2.5微粒很小,直徑小於2.5微米。
PM2.5微粒很小,直徑小於2.5微米。
美國環境保護署

當野火煙霧從火場轉移到人口中心時,化學反應控制著其中的PM2.5。 使用我們的飛機測量值來了解這些過程,我們的化學家可以更好地預測老化煙霧中將存在多少PM2.5。

結合氣象預測來預測煙霧將流向何處,這可以導致改善的空氣質量模型,該模型可以告訴人們順風而下是否將其暴露在不健康的空氣中。

更好的空氣質量預測

隨著野火新聞越來越多,越來越多的人意識到自己的空氣質量。 資源如 AirNow 美國環境保護署提供的數據提供了當前和預測的空氣質量數據,以及對健康危害的解釋。 當地信息通常也可以從州或地區機構獲得。

9年2020月XNUMX日,山火產生的煙霧使舊金山的午間天空變成橙色。
9年2020月XNUMX日,山火產生的煙霧使舊金山的午間天空變成橙色。
美聯社形象/托尼·阿弗拉爾

空氣質量測量和預報可以幫助人們 避免不健康的情況,尤其是哮喘患者等敏感人群。 在空氣質量不正常的預期時期內,地方或州政府可以使用預測來減少其他污染源,例如阻止民用木材燃燒或高排放工業活動。

展望未來,由於多種原因,每年西部可能會散佈野火煙霧。 氣溫上升 使景觀更乾燥,更易燃。 同時,越來越多的人在 荒野-城市界面,為開火創造了更多機會。

包括我在內的廣大科學家社區正在努力更好地了解野火排放以及它們在進入順風社區時的變化。 這些知識將改善對野火煙對空氣質量和健康影響的預測,因此人們可以學會適應並避免最壞的健康後果。

關於作者談話

Brett B. Palm,大氣化學博士後研究員, 華盛頓大學

本文重新發表 談話 根據知識共享許可。 閱讀 原創文章.

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