研究：西北太平洋野火改變了整個(gè)北美的空氣污染模式

由美國(guó)國(guó)家大氣研究中心(NCAR)的科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，一氧化碳的水平--一種表明存在其他空氣污染物的氣體--隨著野火在8月份的蔓延而急劇增加。一氧化碳水平在夏季通常較低，因?yàn)榇髿庵械幕瘜W(xué)反應(yīng)跟陽(yáng)光的變化有關(guān)，另外還發(fā)現(xiàn)它們的水平已經(jīng)躍升，這顯示了煙霧的影響程度。

“野火排放已經(jīng)大幅增加，它們正在改變整個(gè)北美的空氣質(zhì)量的年度模式，”NCAR科學(xué)家Rebecca Buchholz說(shuō)道，“很明顯，8月份出現(xiàn)了一個(gè)新的空氣污染高峰，而這在以前是不存在的。”據(jù)悉，Buchholz是這項(xiàng)研究的論文第一作則。

盡管一氧化碳在戶外通常不是一個(gè)重要的健康問(wèn)題，但這種氣體表明存在更危險(xiǎn)的污染物，其中包括氣溶膠和在炎熱的夏天往往會(huì)形成的地面臭氧。

科學(xué)家團(tuán)隊(duì)使用基于衛(wèi)星的大氣化學(xué)觀測(cè)和全球火災(zāi)清單來(lái)跟蹤過(guò)去20年大部分時(shí)間的野火排放。另外，他們還使用計(jì)算機(jī)建模來(lái)分析煙霧的潛在影響。他們的重點(diǎn)是北美的三個(gè)地區(qū)：太平洋西北地區(qū)、美國(guó)中部地區(qū)和東北部地區(qū)。

Buchholz指出，這些發(fā)現(xiàn)特別引人注目，因?yàn)橛捎谖廴究刂萍夹g(shù)的改進(jìn)，全球和整個(gè)北美的一氧化碳水平都在下降。

該研究報(bào)告已于本周發(fā)表在《自然通訊》上。這項(xiàng)研究的部分資金來(lái)自NCAR的贊助方美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)。該論文由來(lái)自科羅拉多大學(xué)博爾德分校、哥倫比亞大學(xué)、NASA、清華大學(xué)和科羅拉多州立大學(xué)的研究人員共同撰寫(xiě)。

對(duì)空氣污染的影響越來(lái)越大

由于氣候變化、發(fā)展的增加和土地使用政策的共同作用，西北太平洋地區(qū)和北美其他地區(qū)的野火一直在增加。火災(zāi)正在成為空氣污染的一個(gè)更大的因素，尤其是由于機(jī)動(dòng)車和工業(yè)設(shè)施的燃燒過(guò)程更加有效，人類活動(dòng)的排放正在減少。

為了分析火災(zāi)的影響，Buchholz和她的合作者使用了NASA Terra衛(wèi)星上兩個(gè)儀器的數(shù)據(jù)。MOPITT（對(duì)流層污染測(cè)量）--自2002年以來(lái)持續(xù)跟蹤一氧化碳、MODIS（中分辨率成像光譜儀）--用于檢測(cè)火災(zāi)并提供氣溶膠的信息。他們還研究了四份野火排放清單，這些清單依賴于MODIS數(shù)據(jù)。

科學(xué)家們專注于從2002年，即MOPPIT數(shù)據(jù)的持續(xù)和長(zhǎng)期記錄的開(kāi)始，終于2018年，即他們開(kāi)始研究時(shí)可獲得完整觀測(cè)的最后一年。

結(jié)果顯示，8月份整個(gè)北美地區(qū)的一氧化碳水平上升，這跟太平洋西北地區(qū)的燃燒旺季相對(duì)應(yīng)。根據(jù)排放清單，這一趨勢(shì)在2012年至2018年尤為明顯，當(dāng)時(shí)太平洋西北地區(qū)的火災(zāi)季節(jié)變得更加活躍。來(lái)自MODIS儀器的數(shù)據(jù)顯示，氣溶膠在8月份也呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。

為了確定較高的污染水平是否是由火災(zāi)造成，科學(xué)家們排除了其他潛在的排放源。他們發(fā)現(xiàn)，在太平洋西北地區(qū)的上風(fēng)口，太平洋上空的一氧化碳水平在8月份要低得多--這表明污染不是從亞洲吹過(guò)來(lái)的。他們還發(fā)現(xiàn)，美國(guó)中部和東北部的火災(zāi)季節(jié)跟8月份的污染增加并不一致，這意味著這些地區(qū)的當(dāng)?shù)鼗馂?zāi)不是造成的。此外，他們研究了一對(duì)化石燃料排放清單，該清單顯示，從2012年到2018年，三個(gè)研究地區(qū)中的任何一個(gè)地區(qū)，人類活動(dòng)的一氧化碳排放量都沒(méi)有增加。

“多條證據(jù)表明，西北太平洋地區(qū)不斷惡化的野火是空氣質(zhì)量退化的原因。特別不幸的是，這些火災(zāi)正在破壞社會(huì)在減少整體污染方面取得的成果，”Buchholz說(shuō)道。

對(duì)人類健康的風(fēng)險(xiǎn)

這些發(fā)現(xiàn)對(duì)人類健康有影響，因?yàn)橐盎馃熿F跟嚴(yán)重的呼吸系統(tǒng)問(wèn)題有關(guān)，它還可能影響心血管系統(tǒng)并使懷孕結(jié)果惡化。

Buchholz和她的合作者使用了一個(gè)基于NCAR的計(jì)算機(jī)模型，即帶有化學(xué)成分的社區(qū)大氣模型，以此來(lái)模擬來(lái)自西北太平洋大火的排放物的移動(dòng)及其對(duì)一氧化碳、臭氧和細(xì)顆粒物的影響。他們?cè)贜CAR-懷俄明州超級(jí)計(jì)算中心的夏延超級(jí)計(jì)算機(jī)上進(jìn)行了模擬。結(jié)果顯示，這些污染物可能影響超過(guò)1.3億人，其中包括太平洋西北部的約3400萬(wàn)人、美國(guó)中部的2300萬(wàn)人以及東北部的7200萬(wàn)人。

雖然這項(xiàng)研究沒(méi)有深入研究排放物對(duì)健康的影響，但研究人員沒(méi)呢研究了科羅拉多州2002年至2011年8月的呼吸道死亡率并跟2012年至2018年的同月進(jìn)行了比較。他們選擇位于美國(guó)中部地區(qū)的科羅拉多州進(jìn)行研究，因?yàn)樵撝莸暮粑浪劳雎屎苋菀撰@得。

他們發(fā)現(xiàn)，在2012年至2018年期間，科羅拉多州8月份的呼吸道死亡人數(shù)明顯增加，當(dāng)時(shí)西北太平洋地區(qū)的火災(zāi)--但不是科羅拉多州--在8月份產(chǎn)生更多的排放。

“很明顯，需要對(duì)所有這些煙霧的健康影響進(jìn)行更多研究，”Buchholz說(shuō)道，“我們可能已經(jīng)看到了這些火災(zāi)對(duì)生活在下風(fēng)口數(shù)百甚至數(shù)千英里的居民健康的影響。”