野火烟雾,比想象中更可怕

2021-12-15 11:26祝叶华
发明与创新 2021年42期
关键词:野火烟雾颗粒物

◆祝叶华

近年来全球森林野火频发,每年都有数千万人的生活被笼罩在野火的浓烟中,有些地方甚至会持续数周甚至数月不等。受天气、风以及干燥灌木丛的影响,野火无法被控制,它能以极快的速度蔓延,吞噬沿途的树木、房屋和生物。

野火会释放土地中的碳,使未来树木吸收碳的能力大大降低,森林水土流失,野火产生的有毒颗粒物会加重空气污染等,频发的森林野火甚至会给地球带来毁灭性的打击。

十几年前,人们认为野火烟雾是“自然”的空气污染,即使程度严重,也只是短期的,所以它不像化工厂、炼油厂排放的污染和汽车尾气那样令人担忧。但现在,不仅科学家和医生,普通民众也已经意识到,野火烟雾可能对人体健康产生潜在的持久影响,且暴露在野火烟雾中的时间越长,影响可能会更严重。

如何量化野火烟雾的影响

2021年9月8日,《柳叶刀·星球健康》杂志中的两篇文章针对野火烟雾给人类健康造成的影响进行了综合评估。

在其中一篇报告中,研究人员收集了2000年—2016年间,43个国家和地区的749个城市中每日全因死亡人数、每日心血管和呼吸系统原因造成的死亡人数,系统地评估了暴露于野火烟雾中的PM2.5含量对不同死亡人群的急性效应和人群归因的比例。

结果发现,全球范围内每年有0.62%的全因死亡、0.55%的心血管死亡和0.64%的呼吸系统死亡可归因为野火烟雾PM2.5的污染,人们暴露于野火烟雾中,导致急性死亡风险增加。但各国和地区之间的效应值和归因百分比存在地区差异。

第二篇报告分析了巴西境内2000年—2015年与野火烟雾相关的住院风险和疾病危害。研究人员从巴西1814个城市中收集了每日因心血管疾病和呼吸道疾病住院的人数,以及每日全因住院人数,计算了野火烟雾中的PM2.5值对人们住院率的急性效应及人群归因的百分比。结果发现,平均在野火烟雾中暴露0~1天,野火烟雾中PM2.5浓度每立方米升高10微克,全因住院人数增加1.65%。其中因呼吸系统问题而住院的人数增加5.09%、因心血管问题而住院的人数增加1.10%。与其他年龄组相比,0—9岁儿童和80岁及以上人群具有更高的易感性。该研究估计,全因住院病例中有0.53%可归因于与野火烟雾中的PM2.5含量,相当于每年每10万居民中有35例。不同地区的全因疾病和呼吸系统疾病的结果是一致的,但心血管疾病的结果仍然不一致。

美国每年都遭受野火烟雾的侵害。2021年发表在《自然·通讯》上的一篇研究收集了南加州14年来的入院数据,并将其与强风期间的空气污染峰值进行了比较。结果发现,与没有烟雾的情况相比,野火烟雾中的细颗粒导致因呼吸道疾病住院的人数增加了10%。而因其他空气污染导致的住院人数只增加了约1%。这项研究还表明,野火烟雾中释放的微小颗粒对人类的危害较其他污染来源释放的颗粒大10倍。

野火烟雾为什么更有害

破纪录的野火几乎每年都会发生,人为造成的气候变化正在增加全球火灾的强度和持续时长,未来会有更多人频繁暴露在浓烟环境中。持续时间更长、更频繁的野火所产生的烟雾会对健康造成严重影响。

野火产生的烟雾含有数千种化合物,其中就包括一氧化碳、挥发性有机化合物、二氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物等,这些成分会自由组合生成独一无二的化合物。细颗粒物是最受关注的野火烟雾成分,它们会悬浮在空气中,并停留很长一段时间,飞行数百公里。

野火烟雾成分复杂,而且在传播的过程中会顺便携带上其遇到的有害物质。例如,风会把细菌和真菌从农田、沙漠、湖泊、海洋等表面刮走。这些微生物可以上升到大气中环游世界,而野火则加剧了微生物的传播。

2020年4月,科学家在烟雾中发现了细菌和真菌的踪迹。美国疾病控制和预防中心的数据显示,从1998年到2018年,美国亚利桑那州和加利福尼亚州的山谷热患病人数增加了6倍以上。

山谷热是由球孢子菌引发的疾病,会引起咳嗽、发烧和胸痛,严重时还会致命。球孢子菌在美国加利福尼亚和西南沙漠的土壤中茁壮成长,在干燥炎热的气候条件下扩散到空气中,当弥漫在空气中的球孢子菌被吸入肺部之后,就可能发展成山谷热。参与森林灭火任务的消防员尤其易感染这种疾病。

吸入的野火烟雾如何影响身体

细颗粒物可以穿透人类呼吸系统进入肺部,刺激并加剧哮喘和其他呼吸道疾病;也有可能绕过身体的防御机制进入血液到达器官,增加患中风、心脏病和呼吸系统疾病的风险。

一项研究称,野火烟雾中含有多种气体和颗粒,它们来自助燃材料,包括臭氧、一氧化碳、多环芳香族化合物、二氧化氮以及与呼吸系统和心血管疾病有关的颗粒物污染物。

一个健康人长时间呼吸烟雾空气时,会发生什么?

细颗粒物进入人体后,人体免疫系统会迅速释放与攻击病毒相同的免疫细胞。但免疫细胞无法分解颗粒物,所以只能更努力地工作,试图击败颗粒物,从而导致更多的炎症。也有证据表明,颗粒本身可以突破毛细血管中的屏障,进入血液,并在全身引起炎症反应。炎症会影响肺、肾、肝,甚至还会影响大脑。需要引起注意的是,炎症对患有哮喘或慢性阻塞性肺病的人来说尤其危险,持续的炎症会使这些疾病恶化。

图1 美国加利福尼亚州圣伯纳迪奥县的国家森林公园火势凶猛

《地球健康》2018年的一项研究显示,在美国,野火烟雾每年导致约1.7万人过早死亡,预计到2100年,这一数字将翻一倍。2015年,印度尼西亚非法清理土地的大火和野火造成东南亚约10万人死亡,罪魁祸首就是火中的颗粒物——悬浮在空气中的颗粒,包括花粉、灰尘和污染物。

呼吸系统出现问题是人体吸入烟雾后最明显的反应,但并不意味着其他的危害就不存在。2016年的一项研究观察了美国六个城市中各种污染物的影响,发现严重的空气污染和冠状动脉疾病之间的联系。当谈到野火烟雾对心脏造成的损害时,潜在的危害尤其令人担忧。

野火烟雾将会是一个持续存在的问题。随着气候不断变化,森林野火出现的频率会更高,后果更严重,对人类生活的影响远比我们现在认识的更大。

现阶段开展的研究主要聚焦在野火烟雾的短期影响方面,而野火烟雾对健康有什么长期影响,例如对肺功能的长期影响、对孕妇和婴儿的潜在影响等,都还缺乏数据和信息,需要科学家与流行病学家继续开展研究。(文章源自“返朴”微信公众号)

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