一项新的分析表明，自本世纪初以来，美国西部的两种与野火烟雾相关的污染物急剧增加。
科学家们检查了2000年至2020年期间的细颗粒物和臭氧记录，并发现人们同时暴露在极端浓度的这两种污染物下的情况变得更加频繁，覆盖范围更大，持续时间更长。此外，研究人员还发现了高浓度臭氧和细颗粒物同时出现的日子与野火燃烧区域之间的联系。他们估计，在过去二十年中，一天中暴露在这些有害空气条件下的土地的最大范围增加了一倍多。
“考虑到气候变化，我们预计这些趋势将继续下去，所以我们目前能做的最好的事情就是提高公众意识，并采取措施保护我们自己免受日益严重的空气污染，”华盛顿州立大学温哥华分校环境科学博士生Dmitri Kalashnikov说。他和他的同事于1月5日在《科学进展》杂志上报告了这一发现。
野火会排放多种有害化合物，人们吸入后会导致心血管和呼吸系统疾病，其中包括细颗粒物或“PM2.5”。这些悬浮在空气中的微小颗粒直径小于2.5微米——不到人类头发直径的一小部分。Kalashnikov说，野火还会释放一些臭氧，以及与其他污染物反应产生臭氧的化合物。他补充说，研究表明，当人们同时暴露在这两种污染物下时，臭氧和细颗粒物的危害更大。
过去，美国西部各州的细颗粒物浓度往往在冬季达到峰值。“空气模式停滞不前，空气被困在山谷里，几天都散不掉，这导致空气污染，”Kalashnikov说。“但野火改变了这种状况。”
气候变化正在加剧夏季的野火活动。与此同时，火灾季节持续存在的炎热、阳光充足的条件也助长了增加臭氧的化学反应。“过去，臭氧在夏季很高，PM2.5在冬季很高，”Kalashnikov说。“现在已经改变了，由于野火烟雾，两者都在夏季很高。”
为了调查这些趋势，他和他的同事检查了从东科罗拉多州到西海岸地区每天的空气污染记录。研究小组将该区域划分为1度经纬度大小的网格方块（单元）。对于每个网格单元，研究人员确定了每年臭氧和细颗粒物浓度最高的37天。“每年我都会查看PM2.5排名最高的10%的日子和臭氧排名最高的10%的日子，”Kalashnikov说。“我想看看这两种污染物的高浓度什么时候以及多久会同时出现。”
研究小组发现，在过去二十年中，美国西部大部分地区在7月至9月期间，细颗粒物和臭氧浓度同时达到极端水平的时间显著增加。研究人员计算出，因此，人们暴露在空气质量差下的时间每年增加了约2500万人天（这是一个衡量标准，指的是特定地点的居民人数乘以他们面临极端臭氧和细颗粒物天数）。
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为了解可能导致这种污染的天气模式，研究人员重点研究了被称为大气高压脊或热穹的现象。在热穹期间——就像去年夏天笼罩太平洋西北地区的那样——一股热空气会在一个区域停留数天。这会导致炎热干燥的条件，使野火更容易被点燃和蔓延，并使空气污染物积聚。Kalashnikov说，在过去的四十多年里，这些天气模式在美国西部夏季变得越来越普遍和持久。
最后，研究人员检查了臭氧和细颗粒物浓度达到极端值前一周的野火活动和气温。Kalashnikov说，他们确定了空气污染事件的范围与前七天美国西部和加拿大西南部燃烧土地的面积之间存在“强烈的相关性”。同样，他说，广泛的炎热天气也与广泛的空气污染相关。
“这是一个完美的风暴，所有这些因素都在增加，导致空气污染加剧，更多人口暴露在空气污染中，”Kalashnikov说。“我们可以将这些变化与导致这种污染的天气模式的增加……以及更严重的野火年份（产生更多烟雾）联系起来。”
Kalashnikov说，未来研究的问题包括在气候变化下这些空气污染趋势可能会如何发展，以及诸如野火扫过的土地类型等变量如何影响释放出的空气污染的种类和数量。
Kalashnikov和他的团队在论文中承认，研究的一个局限性是，他们不得不依赖一个空气质量监测站网络，该网络在美国西部的一些地区“相对稀疏”。他们写道，增加监测站的数量对于获得更准确、更详细的估计至关重要。
华盛顿大学的环境化学家Daniel Jaffe说，理解细颗粒物和臭氧水平之间的关系“很棘手”。他和他的同事之前发现，最极端的臭氧和细颗粒物浓度往往出现在不同的日子。
“到底为什么我们在某些日子会出现（细颗粒物）和臭氧的共同出现，而在另一些日子不会，以及野火烟雾与城市空气质量之间有什么样的相互作用？”Jaffe说。尽管如此，他说，这篇新论文“绝对是向前迈出的一步。”
他补充说，新报告中描述的日益严重的空气污染不会很快消失，这突显了保护室内空气质量以及使用规定性燃烧和其他技术来管理森林，使其不易遭受大规模火灾的重要性。“我们西部的人都必须考虑如何与野火共存，”Jaffe说。
Kalashnikov说，一个关键步骤是提高人们对野火烟雾造成的空气污染的普遍性和不健康性的认识。“如果能有更多的意识，这可能会带来更好的政策解决方案，也许能更好地保护弱势群体（例如户外工作者和农场工人）。”
