Μια νέα μελέτη που δημοσιεύθηκε από τα Πρακτικά της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών των Ηνωμένων Πολιτειών της Αμερικής (PNAS) προβλέπει ένα απαίσιο μέλλον για τις πυρκαγιές και τον προκύπτοντα τοξικό καπνό. Εδώ είναι η περίληψη της πρόσφατα ολοκληρωμένης μελέτης τους:

Πλήρης ερευνητική έκδοση: https://www.pnas.org/content/118/2/e2011048118#F1

Αύξηση των θανατηφόρων παγκόσμιων πυρκαγιών

Οι πρόσφατες δραματικές και θανατηφόρες αυξήσεις της παγκόσμιας δραστηριότητας των πυρκαγιών έχουν αυξήσει την προσοχή στις αιτίες των πυρκαγιών, τις συνέπειές τους και τον τρόπο με τον οποίο μπορεί να μετριαστεί ο κίνδυνος από την πυρκαγιά. Εδώ συγκεντρώνουμε δεδομένα σχετικά με τον μεταβαλλόμενο κίνδυνο και την κοινωνική επιβάρυνση των πυρκαγιών στις Ηνωμένες Πολιτείες. Εκτιμούμε ότι σχεδόν 50 εκατομμύρια σπίτια βρίσκονται επί του παρόντος στη διεπαφή άγριων εκτάσεων - αστικών περιοχών στις Ηνωμένες Πολιτείες, ένας αριθμός αυξάνεται κατά 1 εκατομμύριο σπίτια κάθε 3 χρόνια. Για να διευκρινίσουμε πώς οι αλλαγές στη δραστηριότητα των πυρκαγιών ενδέχεται να επηρεάσουν την ατμοσφαιρική ρύπανση και τα σχετικά αποτελέσματα της υγείας και πώς αυτές οι διασυνδέσεις μπορούν να καθοδηγήσουν τη μελλοντική επιστήμη και πολιτική, αναπτύσσουμε ένα στατιστικό μοντέλο που συνδέει τα δορυφορικά δεδομένα πυρκαγιάς και καπνού με πληροφορίες από σταθμούς παρακολούθησης της ρύπανσης.

Οι πυρκαγιές έχουν αντιπροσωπεύσει έως και 25% του σωματιδίου PM2.5 στις Ηνωμένες Πολιτείες

Χρησιμοποιώντας το μοντέλο, εκτιμούμε ότι οι πυρκαγιές αντιπροσώπευαν έως και το 25% PM2.5 (σωματιδιακή ύλη με διάμετρο <2.5 μm) τα τελευταία χρόνια στις Ηνωμένες Πολιτείες και έως και το ήμισυ σε ορισμένες Δυτικές περιοχές, με χωρικά μοτίβα στην έκθεση στον καπνό του περιβάλλοντος που δεν ακολουθούν τις παραδοσιακές βαθμίδες έκθεσης στην κοινωνικοοικονομική ρύπανση. Συνδυάζουμε το μοντέλο με στυλιζαρισμένα σενάρια για να δείξουμε ότι οι παρεμβάσεις διαχείρισης καυσίμων θα μπορούσαν να έχουν μεγάλα οφέλη για την υγεία και ότι οι μελλοντικές επιπτώσεις στην υγεία από την αλλαγή του κλίματος που προκαλείται από τον καπνό των πυρκαγιών μπορεί να προσεγγίσει τις προβλεπόμενες συνολικές αυξήσεις της θνησιμότητας που σχετίζεται με τη θερμοκρασία από την κλιματική αλλαγή - αλλά και οι δύο εκτιμήσεις παραμένουν αβέβαιος. Χρησιμοποιούμε μοντέλα αποτελεσμάτων για να επισημάνουμε σημαντικούς τομείς για μελλοντική έρευνα και να αντλήσουμε μαθήματα πολιτικής.

Το Burn Areas από Wildfires στις ΗΠΑ είναι έως και 400% τις τελευταίες τέσσερις δεκαετίες

Τις τελευταίες τέσσερις δεκαετίες, η καμένη περιοχή από πυρκαγιές έχει τετραπλασιαστεί στις Ηνωμένες Πολιτείες (Σύκο. 1A) (1). Αυτή η ταχεία ανάπτυξη οφείλεται σε διάφορους παράγοντες, συμπεριλαμβανομένης της συσσώρευσης καυσίμων λόγω της κληρονομιάς της καταστολής της φωτιάς τον τελευταίο αιώνα (2) και μια πιο πρόσφατη αύξηση της ξηρότητας των καυσίμων (Σύκο. 1B, εμφανίζεται για τις δυτικές Ηνωμένες Πολιτείες), μια τάση που αναμένεται να συνεχιστεί καθώς το κλίμα θερμαίνεται (34). Αυτές οι αυξήσεις συνέβησαν παράλληλα με τη σημαντική αύξηση του αριθμού των σπιτιών στη διεπαφή άγριων εκτάσεων - αστικών περιοχών (WUI). Χρησιμοποιώντας δεδομένα για το σύμπαν των τοποθεσιών κατοικίας στις Ηνωμένες Πολιτείες και ενημερωμένους εθνικούς χάρτες κάλυψης γης, ενημερώνουμε προηγούμενες μελέτες (56και εκτιμήστε ότι υπάρχουν τώρα ∼49 εκατομμύρια κατοικίες στο WUI, αριθμός που αυξάνεται κατά περίπου 350,000 σπίτια ετησίως τις τελευταίες δύο δεκαετίες (Σύκο. 1C και  Παράρτημα SI). Καθώς η προσπάθεια πυρόσβεσης επικεντρώνεται ουσιαστικά στην προστασία των ιδιωτικών κατοικιών (7), αυτοί οι παράγοντες συνέβαλαν στη σταθερή αύξηση των δαπανών για την καταστολή των πυρκαγιών από την κυβέρνηση των ΗΠΑ (Σύκο. 1D), τα οποία τα τελευταία χρόνια ανήλθαν σε 3 δισεκατομμύρια δολάρια ΗΠΑ / έτος σε ομοσπονδιακές δαπάνες (1). Η συνολική συνταγογραφούμενη έκταση έχει αυξηθεί στις νοτιοανατολικές Ηνωμένες Πολιτείες, αλλά παρέμεινε σε μεγάλο βαθμό αλλού (Σύκο. 1E), υποδηλώνοντας σε πολλούς ότι υπάρχει υποεπενδύσεις σε αυτήν τη στρατηγική περιορισμού του κινδύνου, δεδομένης της τεράστιας συνολικής αύξησης του κινδύνου πυρκαγιάς (8).

 

Τάσεις στους οδηγούς και τις συνέπειες της πυρκαγιάς. (Α και Β) Αυξήσεις στην καμένη περιοχή σε δημόσια και ιδιωτικά εδάφη των ΗΠΑ (Α) (1) οδήγησαν εν μέρει στην αύξηση της ξηρότητας των καυσίμων, που φαίνεται εδώ στις δυτικές Ηνωμένες Πολιτείες (4) (Β). (C και D) Ο αριθμός των σπιτιών στο WUI αυξήθηκε επίσης γρήγορα (C, οι υπολογισμοί μας. Παράρτημα SI), η οποία συνέβαλε στην αύξηση του κόστους καταστολής (D) που επιβαρύνει την ομοσπονδιακή κυβέρνηση. (Ε) Η προδιαγεγραμμένη περιοχή εγκαύματος έχει αυξηθεί σημαντικά στο Νότο αλλά είναι επίπεδη σε όλες τις άλλες περιοχές (1). (F και G) Οι ημέρες καπνού έχουν αυξηθεί σε όλες τις Ηνωμένες Πολιτείες (F), υπονομεύοντας ίσως τις βελτιώσεις στην ποιότητα του αέρα στις Ηνωμένες Πολιτείες (G). (Η) Υπολογίζουμε ένα αυξανόμενο ποσοστό του συνόλου PM2.5 αποδίδεται στον καπνό της πυρκαγιάς, ιδιαίτερα στη Δύση. Οι κόκκινες και μπλε γραμμές σε κάθε γραφική παράσταση υποδεικνύουν γραμμικές προσαρμογές στα ιστορικά δεδομένα, με αναφερόμενες κλίσεις στην επάνω αριστερή πλευρά κάθε πίνακα. όλα διαφέρουν σημαντικά από το μηδέν (P <0.01 για το καθένα), εκτός από το προκαθορισμένο έγκαυμα σε περιοχές εκτός του Νότου. Οι κόκκινες γραμμές υποδεικνύουν ότι τα υποκείμενα δεδομένα προέρχονται από δημοσιευμένες μελέτες ή κυβερνητικά δεδομένα και οι μπλε γραμμές υποδεικνύουν νέες εκτιμήσεις από αυτό το άρθρο.

Αυξανόμενες ανησυχίες

Ποιες είναι οι συνέπειες αυτής της αλλαγής στη δραστηριότητα πυρκαγιάς για τη συνολική ποιότητα του αέρα και για τα αποτελέσματα της υγείας και πώς πρέπει να ανταποκρίνεται η πολιτική; Οι μεγάλες αυξήσεις στη δραστηριότητα των πυρκαγιών συνοδεύτηκαν από σημαντικές αυξήσεις στον αριθμό ημερών με τυχόν καπνό στον αέρα στις Ηνωμένες Πολιτείες (Σύκο. 1F), όπως υπολογίζεται από δορυφορικά δεδομένα (9). Τέτοιες αυξήσεις έχουν παρατηρηθεί σε όλες τις ηπειρωτικές Ηνωμένες Πολιτείες, όχι μόνο στη Δύση, και απειλούν να αναιρέσουν τις ουσιαστικές βελτιώσεις στην ποιότητα του αέρα που παρατηρήθηκαν στις Ηνωμένες Πολιτείες τις τελευταίες δύο δεκαετίες (Σύκο. 1G). Τα δακτυλικά αποτυπώματα της πυρκαγιάς είναι ήδη ορατά στις ανοδικές τάσεις των συγκεντρώσεων οργανικού άνθρακα την άνοιξη και το καλοκαίρι που παρατηρούνται σε αγροτικές περιοχές στις ΗΠΑ Νοτιοδυτικά και Δυτικά (Παράρτημα SI, Σχ. S1), αντίστοιχα, και μελέτες διαπιστώνουν ότι ο καπνός στον αέρα μπορεί να αυξήσει τη νοσηρότητα και τη θνησιμότητα μεταξύ των εκτεθειμένων πληθυσμών (10, 11).

Μια πρόκληση για τα κέντρα πληθυσμού

Μια πρόκληση για την κατανόηση της ευρύτερης συμβολής της αλλαγής της δραστηριότητας των πυρκαγιών στην ποιότητα του αέρα είναι η δυσκολία σύνδεσης της δραστηριότητας πυρκαγιάς με σχετικές εκθέσεις ρύπων σε συχνά απομακρυσμένα κέντρα πληθυσμού (12). Τα δορυφορικά μέτρα για την έκθεση στον καπνό είναι όλο και πιο διαθέσιμα και είναι ελκυστικά επειδή η παρακολούθηση των λοφίων συνδέει διαισθητικά τις πηγές και τις περιοχές υποδοχέων. Τέτοια δεδομένα, ωστόσο, δεν μπορούν ακόμη να χρησιμοποιηθούν για την ακριβή μέτρηση της πυκνότητας του καπνού ή για τον διαχωρισμό του επιφανειακού καπνού από τον καπνό υψηλότερα στην ατμοσφαιρική στήλη, και ως εκ τούτου είναι δύσκολο να συνδεθούν με τις υπάρχουσες σχέσεις έκθεσης-απόκρισης στην υγεία (13, 14). Τα μοντέλα χημικών μεταφορών (CTM), τα οποία μπορούν να μοντελοποιήσουν άμεσα την κίνηση και την εξέλιξη των εκπομπών πυρκαγιάς, προσφέρουν μια εναλλακτική προσέγγιση για τη σύνδεση των τοπικών συγκεντρώσεων ρύπανσης με συγκεκριμένη δραστηριότητα πυρκαγιάς. Ωστόσο, η δημιουργία ακριβών εκτιμήσεων έκθεσης από CTM απαιτεί υπέρβαση αρκετών σημαντικών αβεβαιοτήτων στην πορεία μεταξύ πηγής και υποδοχέα. Πρώτον, οι μεγάλες αβεβαιότητες στα αποθέματα εκπομπών πυρκαγιάς έχουν αποδειχθεί ότι οδηγούν σε πολλές φορές διαφορές στην πυρκαγιά που αποδίδεται PM2.5 (σωματιδιακή ύλη με διάμετρο <2.5 μm) συγκεντρώσεις στις Ηνωμένες Πολιτείες (και> 20 × περιφερειακές διαφορές σε έτη υψηλής πυρκαγιάς) όταν χρησιμοποιούνται διαφορετικά αποθέματα ως είσοδο στο ίδιο CTM (15, 16), και η ενσωμάτωση δορυφορικών παρατηρήσεων βελτιώνει μόνο ελαφρώς την απόδοση (17). Δεύτερον, οι λεπτομερείς συνθήκες σχετικά με τις εκπομπές, όπως το ύψος των εγχύσεων εκπομπών και η πολύ τοπική μετεωρολογία και η μεταφορά τους ενδέχεται να μην καταγράφονται από μοντέλα και μπορούν να επηρεάσουν δραματικά τις εκτιμήσεις έκθεσης κατάντη (18, 19). Τέλος, οι αναπαραστάσεις CTM της ατμοσφαιρικής χημείας ενδέχεται να μην καταγράφουν με ακρίβεια την εξέλιξη του καπνού από πυρκαγιές (20-24). Εκτός από την αβεβαιότητα που σχετίζεται με το μοντέλο, το υπολογιστικό κόστος λειτουργίας CTM σε μεγάλες χωρικές και χρονικές κλίμακες σημαίνει ότι τα μοντέλα σπάνια επικυρώνονται σε σχέση με τη μακροχρόνια σειρά μετρήσεων συγκέντρωσης που διατίθενται από εκατοντάδες επίγειους σταθμούς στις Ηνωμένες Πολιτείες.

Δορυφορικές εικόνες καπνού

Για να κατανοήσουμε περαιτέρω τη μεταβαλλόμενη συμβολή της πυρκαγιάς στην έκθεση σωματιδίων σε όλες τις Ηνωμένες Πολιτείες και να δείξουμε βασικά εναπομείναντα επιστημονικά και πολιτικά ζητήματα στη διασταύρωση της πυρκαγιάς, της ρύπανσης και του κλίματος, εκπαιδεύουμε και επικυρώνουμε ένα στατιστικό μοντέλο που σχετίζεται με αλλαγές στις δορυφορικές εκτιμήσεις Έκθεση καπνού και δραστηριότητα πυρκαγιάς στο έδαφος PM2.5 συγκεντρώσεις μεταξύ περιφερειών στις Ηνωμένες Πολιτείες (Παράρτημα SI, Σχ. S2). Το μοντέλο μας είναι ειδικά εκπαιδευμένο για να προβλέψει διακύμανση PM2.5 με την πάροδο του χρόνου σε πολλές μεμονωμένες τοποθεσίες - παραλλαγές που αξιοποιούνται όλο και περισσότερο για να κατανοήσουν πώς οι αλλαγές στους ατμοσφαιρικούς ρύπους επηρεάζουν τα βασικά αποτελέσματα της υγείας. Η προσέγγισή μας δεν βασίζεται σε αβέβαια αποθέματα εκπομπών και ανακουφίζει τις δυσκολίες στη μοντελοποίηση της διασποράς λοφίων, και τα αποτελέσματα μπορούν εύκολα να επικυρωθούν σε σχέση με πάνω από μια δεκαετία δεδομένων εδάφους στα οποία το μοντέλο δεν είχε εκπαιδευτεί. Οι εκτιμήσεις μοντέλου είναι ισχυρές σε εναλλακτικούς τρόπους ενσωμάτωσης δεδομένων πυρκαγιάς και λοφίσματος (Παράρτημα SI, Σχ. S3 και Πίνακες S1 – S3) και απόδοση στην πρόβλεψη της διακύμανσης συνολικά PM2.5 είναι στο ίδιο επίπεδο με προσεγγίσεις βασισμένες στην τηλεπισκόπηση (Παράρτημα SI, Σχ. S4) και υπερβαίνει την αναφερόμενη απόδοση των CTM (Παράρτημα SI). Συγκρίνουμε εκτιμήσεις από αυτήν την προσέγγιση μειωμένης μορφής με άλλες εκτιμήσεις για συγκεκριμένες περιοχές σχετικά με τις συγκεντρώσεις καπνού στη βιβλιογραφία, διαπιστώνοντας ότι η προσέγγισή μας παρέχει παρόμοιες εκτιμήσεις του μεριδίου του συνολικού PM2.5 από τον καπνό ως πρόσφατες μελέτες που καλύπτουν μικρότερες περιοχές ή περιόδους (Παράρτημα SI, Σχ. S5).

PM2.5 Από το WIldfires Συμβάλλοντας έως και τα μισά από τα PM2.5 στη Δύση

Τα αποτελέσματά μας δείχνουν ότι η συμβολή του καπνού από πυρκαγιές στα ΜΜ2.5 Οι συγκεντρώσεις στις ΗΠΑ έχουν αυξηθεί σημαντικά από τα μέσα της δεκαετίας του 2000 και τα τελευταία χρόνια αντιστοιχούσαν στο ήμισυ του συνολικού PM2.5 έκθεση σε δυτικές περιοχές σε σύγκριση με <20% πριν από μια δεκαετία (Σύκο. 1H). Ενώ αυξάνεται η συμβολή του καπνού στα ΑΣ2.5 συγκεντρώνονται στις δυτικές ΗΠΑ, μπορούν επίσης να φανούν και σε άλλες περιοχές (Σύκο. 2 A και  B), αποτέλεσμα μεταφοράς μεγάλων αποστάσεων καπνού από μεγάλες πυρκαγιές. Πράγματι, στις μεσοδυτικές και ανατολικές περιοχές των Ηνωμένων Πολιτειών, ένα αυξανόμενο μερίδιο καπνού εκτιμάται ότι προέρχεται από πυρκαγιές στις δυτικές Ηνωμένες Πολιτείες ή από χώρες εκτός των Ηνωμένων Πολιτειών (13) (Σύκο. 2 C και  D), αντικατοπτρίζοντας πρόσφατα ευρήματα σχετικά με τη σημαντική διασυνοριακή κίνηση του συνόλου PM2.5 εντός των Ηνωμένων Πολιτειών (25). Τα πρότυπα έκθεσης σχετίζονται επίσης με τις συζητήσεις για την περιβαλλοντική δικαιοσύνη: Βρίσκουμε ότι ενώ οι κομητείες με υψηλότερα ποσοστά μη Ισπανικών Λευκών στον πληθυσμό είναι λιγότερο εκτεθειμένες στο σύνολο PM2.5, όπως έχει αναγνωριστεί εδώ και καιρό στην κοινότητα περιβαλλοντικής δικαιοσύνης, στην πραγματικότητα είναι περισσότερο εκτεθειμένοι κατά μέσο όρο σε περιβάλλον PM2.5 από τον καπνό της πυρκαγιάς (Σύκο. 2 E και  F). Πώς αυτές οι διαφορές βασίζονται στον καπνό του περιβάλλοντος PM2.5 Η έκθεση που μεταφράζεται σε πραγματικές ατομικές εκθέσεις θα εξαρτηθεί από μια ποικιλία μεμονωμένων παραγόντων, συμπεριλαμβανομένων των διαφορών στο χρόνο που αφιερώνεται σε εξωτερικούς χώρους και στα χαρακτηριστικά των εσωτερικών χώρων σπιτιού και εργασίας, πολλά από τα οποία θα μπορούσαν να συσχετιστούν με κοινωνικοοικονομικούς παράγοντες. Για παράδειγμα, η διείσδυση των εξωτερικών ρύπων στα σπίτια είναι γνωστό ότι είναι κατά μέσο όρο υψηλότερη για παλαιότερα, μικρότερα σπίτια και για νοικοκυριά χαμηλού εισοδήματος (26), και αυτές οι διαφορές θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε ανισότητες στη συνολική ατομική έκθεση, ακόμη και αν οι εκθέσεις περιβάλλοντος δεν είναι διαφορετικές.

 

 

Η ποσότητα, η πηγή και η συχνότητα του καπνού από πυρκαγιές. (A και B) Μέσος προβλεπόμενος μικρογραμμάρια ανά κυβικό μέτρο PM2.5 αποδίδεται στον καπνό από τις πυρκαγιές το 2006 έως το 2008 και το 2016 έως το 2018, όπως υπολογίζεται από ένα στατιστικό μοντέλο που ταιριάζει σε δεδομένα καπνού που προέρχονται από δορυφόρους. (Γ) Μερίδιο καπνού που προέρχεται από τις Ηνωμένες Πολιτείες, Ιούνιος έως Σεπτέμβριος 2007 έως 2014 (υπολογίζεται από την αναφορά. 13), με σημαντική ποσότητα καπνού στα βορειοανατολικά και στα μεσοδυτικά που προέρχεται από καναδικές πυρκαγιές και περίπου το 60% του καπνού στα βορειοανατολικά που προέρχεται από τη χώρα · σε εθνικό επίπεδο, το ∼11% του καπνού εκτιμάται ότι προέρχεται από τη χώρα. (Δ) Το μερίδιο του καπνού που προέρχεται από τις δυτικές Ηνωμένες Πολιτείες, Ιούνιος έως Σεπτέμβριος 2007 έως 2014. Ο καπνός που προέρχεται από τις δυτικές Ηνωμένες Πολιτείες αντιπροσωπεύει το 54% του καπνού που παρατηρείται στις υπόλοιπες Ηνωμένες Πολιτείες. (E και F) Οι κλίσεις της φυλετικής έκθεσης είναι αντίθετες για τα σωματίδια από τον καπνό σε σύγκριση με το ολικό σωματιδιακό υλικό: Σε όλες τις Ηνωμένες Πολιτείες, οι κομητείες με υψηλότερο ποσοστό πληθυσμού των μη Ισπανικών λευκών έχουν χαμηλότερη μέση έκθεση σωματιδίων αλλά υψηλότερη μέση έκθεση στο περιβάλλον σωματίδια από τον καπνό (P <0.01 και για τις δύο σχέσεις).

 

Ποιες είναι οι μελλοντικές επιλογές πολιτικής;

Αυτές οι τάσεις και τα μοτίβα επισημαίνουν σημαντικά σημεία έντασης μεταξύ της υφιστάμενης ρύθμισης της ποιότητας του αέρα και της αυξανόμενης απειλής από τον καπνό των πυρκαγιών και εγείρουν σημαντικά αναπάντητα ερευνητικά ερωτήματα που θα είναι κρίσιμα για την ενημέρωση της επιλογής πολιτικής. Οι τρέχουσες προσεγγίσεις για τη ρύθμιση στις Ηνωμένες Πολιτείες αντιμετωπίζουν την ποιότητα του αέρα κυρίως ως τοπικό πρόβλημα, όπου οι επαρχίες τιμωρούνται εάν οι συγκεντρώσεις ρύπων υπερβαίνουν τα καθορισμένα βραχυπρόθεσμα ή μακροπρόθεσμα όρια. Ο ισχύων κανονισμός βάσει του νόμου για τον καθαρό αέρα εξαιρεί επίσης δυνητικά τον καπνό της πυρκαγιάς - αλλά όχι τον καπνό από τα προκαθορισμένα εγκαύματα - από τον ορισμό της επίτευξης. Αυτές οι προσεγγίσεις έρχονται σε αντίθεση με τη διασυνοριακή φύση και την αυξανόμενη συμβολή του καπνού στις πυρκαγιές στην ποιότητα του αέρα.

Για την καλύτερη καθοδήγηση της πολιτικής, μια πρώτη βασική επιστημονική συμβολή θα είναι η καλύτερη ποσοτικοποίηση των εκθέσεων καπνού και συμφωνημένων μεθόδων για την επικύρωση αυτών των εκθέσεων. Τόσο οι στατιστικές όσο και οι μεταφορικές προσεγγίσεις για την αξιολόγηση της έκθεσης έχουν τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματά τους και η απόδοση και των δύο θα πρέπει να αξιολογείται με βάση μετρήσεις που σχετίζονται με τη μέτρηση των μεταγενέστερων απαντήσεων στην υγεία. Ειδικότερα, για την απομόνωση της έκθεσης στον καπνό από πιθανές παρεμβάσεις, οι περισσότερες στατιστικές προσεγγίσεις σε πρόσφατες μελέτες επιπτώσεων στην υγεία χρησιμοποιούν διακυμάνσεις με την πάροδο του χρόνου στην έκθεση στη ρύπανση για την εκτίμηση των επιπτώσεων στην υγεία. Αυτό συνεπάγεται ότι τα μοντέλα καπνού που χρησιμοποιούνται για την εκτίμηση των επιπτώσεων στην υγεία πρέπει να αξιολογούνται ως προς την ικανότητά τους να προβλέπουν χρονική διακύμανση PM2.5 σε σχετικές τοποθεσίες, όχι μόνο χωρικά μοτίβα στο PM2.5 επίπεδα? οι περισσότερες υπάρχουσες προσπάθειες επικύρωσης επικεντρώνονται στο τελευταίο. Για να αποφύγετε την υπερβολική τοποθέτηση, αυτές οι αξιολογήσεις πρέπει να γίνονται σε δεδομένα εδάφους που δεν χρησιμοποιούνται στην εκπαίδευση μοντέλων. Το μοντέλο μας δείχνει πώς μια σχετικά απλή στατιστική προσέγγιση μπορεί λογικά να προβλέψει με ακρίβεια τη διακύμανση του καπνού PM2.5, αλλά τέτοιες προσεγγίσεις - είτε μόνες είτε σε συνδυασμό με CTM - μπορεί πιθανώς να βελτιωθούν σημαντικά. [Αν και δεν τα θεωρούμε εδώ, η ενισχυμένη δραστηριότητα των πυρκαγιών θα μπορούσε επίσης να έχει σημαντικές αρνητικές επιπτώσεις στην ποιότητα του νερού μέσω της αυξημένης απορροής και της επακόλουθης αναστολής σωματιδίων, ιχνοστοιχείων και χημικών (27); η καλύτερη μέτρηση αυτών των εκθέσεων και των επιπτώσεών τους στην υγεία είναι ένας άλλος βασικός τομέας έρευνας.]

Ένα δεύτερο βασικό επιστημονικό ερώτημα είναι η φύση των απαντήσεων στην υγεία στον καπνό των πυρκαγιών. Τα αυξανόμενα στοιχεία δείχνουν μια σειρά αρνητικών συνεπειών για την υγεία που σχετίζονται με την έκθεση στον καπνό από πυρκαγιές (10, 28), σύμφωνα με μια τεράστια βιβλιογραφία σχετικά με τις ευρύτερες συνέπειες του μολυσμένου αέρα στην υγεία. Τα πιο πρόσφατα στοιχεία δείχνουν ότι δεν υπάρχει «ασφαλές» επίπεδο έκθεσης σε βασικούς ρύπους όπως PM2.5 (29, 30, αλλά οι διαφορές στο σχήμα της λειτουργίας ρύπανσης-απόκρισης στην υγεία σε χαμηλά επίπεδα έκθεσης μπορούν να έχουν μεγάλες επιπτώσεις στα οφέλη της μείωσης της ρύπανσης.

Για να δείξουμε αυτήν την ευαισθησία, συνδυάζουμε τις αλλαγές ρύπανσης που προβλέπονται από το στατιστικό μας μοντέλο με τρεις πρόσφατα δημοσιευμένες λειτουργίες απόκρισης θνησιμότητας (29, 31, 32) για την προσομοίωση αλλαγών στη θνησιμότητα ηλικιωμένων ενηλίκων που προβλέπονται από διάφορες αλλαγές στο PM2.5 έκθεση που προκαλείται από τον περιορισμό του καπνού των πυρκαγιών. Καθοδηγούμενος από υπάρχουσες εκτιμήσεις για το πώς η συνταγογραφούμενη καύση μειώνει την επακόλουθη δραστηριότητα πυρκαγιάς (33) (Παράρτημα SI, αξιολογούμε στυλιζαρισμένα σενάρια στα οποία η χρήση της προδιαγεγραμμένης καύσης αλλάζει τη διαχρονική κατανομή και το συνολικό ποσό των PM2.5 από τον καπνό. Οι εκτιμήσεις του ετήσιου αριθμού ζωών που σώζονται μεταξύ των ηλικιωμένων για μια δεδομένη αλλαγή στον καπνό διαφέρουν κατά έναν παράγοντα 3 στις δημοσιευμένες λειτουργίες απόκρισης, γεγονός που υποδηλώνει μεγάλες μέσες διαφορές στα οφέλη της μείωσης του καπνού (Σύκο. 3). Λείπουν επίσης στοιχεία σχετικά με το εάν ορισμένοι πληθυσμοί είναι πιο ευαίσθητοι στην έκθεση στον καπνό (10, 28).

 

Οι συνέπειες για την υγεία των αλλαγών στην έκθεση στον καπνό εξαρτώνται από την υποτιθέμενη συνάρτηση δόσης-απόκρισης και από το μέγεθος των αλλαγών στον καπνό από τη διαχείριση ή από το κλίμα. (Α) Διανομές PM2.5 για όλα τα έτη κυψελών δικτύου στις συνεχόμενες Ηνωμένες Πολιτείες, 2006 έως 2018, κάτω από διάφορες στυλιζαρισμένες στρατηγικές διαχείρισης πυρκαγιών και σενάρια αλλαγής του κλίματος (βλ. Παράρτημα SI για λεπτομέρειες). Η βασική κατανομή του προβλεπόμενου συνόλου PM2.5 από όλες τις πηγές είναι μαύρο. Οι γκρίζες διανομές δείχνουν εναλλακτικά σενάρια στα οποία ο χρόνος ή / και ο συνολικός βαθμός που σχετίζεται με τον καπνό PM2.5 τροποποιείται μέσω διαχειριστικών παρεμβάσεων ή αυξάνεται λόγω του κλίματος, συμπεριλαμβανομένης της (υποθετικής) πλήρους εξάλειψης του καπνού PM2.5. (Β και Γ) Ετήσιος αριθμός αποφευχθέντων πρόωρων θανάτων στον πληθυσμό των ΗΠΑ ηλικίας 65+ ετών για κάθε στρατηγική διαχείρισης, που υπολογίζεται συνδυάζοντας το PM2.5 διανομές στο Α με δημοσιευμένο μακροπρόθεσμο PM2.5 λειτουργίες έκθεσης-απόκρισης που απεικονίζονται στο C (293132).

Στρατηγικές διαχείρισης πυρκαγιάς

Τα μεγάλα πιθανά οφέλη για την υγεία από τον περιορισμό του καπνού εγείρουν επίσης βασικά ερωτήματα σχετικά με τις στρατηγικές διαχείρισης πυρκαγιών. Για παράδειγμα, τα υπάρχοντα στοιχεία δεν παρέχουν μια ολοκληρωμένη κατανόηση του πώς μια δεδομένη συνταγογραφούμενη επέμβαση καύσης θα αλλάξει το χρόνο, την ποσότητα και τη χωρική κατανομή του καπνού και διαπιστώνουμε ότι εναλλακτικές εκτιμήσεις της αποτελεσματικότητας της προδιαγεγραμμένης καύσης στη μείωση του επακόλουθου μεγέθους των πυρκαγιών (33) μπορεί να οδηγήσει σε περισσότερες από δύο φορές διαφορές στα εκτιμώμενα οφέλη για την υγεία των συνταγογραφούμενων εγκαυμάτων (Σύκο. 3). Παρομοίως, οι τρέχουσες προσπάθειες καταστολής πυρκαγιάς επικεντρώνονται κατανοητά στην προστασία σπιτιών και δομών, αλλά ο συνολικός αντίκτυπος στην υγεία του πληθυσμού μιας πυρκαγιάς που ρυπαίνει σε μεγάλο βαθμό και δεν απειλεί δομές θα μπορούσε να είναι πολύ χειρότερος από εκείνη μιας μικρότερης πυρκαγιάς που απειλεί δομές. Επιπλέον, οι δραστηριότητες διαχείρισης καυσίμων στοχεύουν στην προστασία της τοπικής κοινότητας και στα οφέλη του οικοσυστήματος και δεν λαμβάνουν υπόψη πιθανές μεταγενέστερες επιπτώσεις της πυρκαγιάς σε μεγάλους πληθυσμούς. Απαιτείται πρόσθετη ποσοτική εργασία για να βοηθήσει στην πλοήγηση σε αυτές τις δύσκολες αντισταθμίσεις.

Ένα τρίτο βασικό ερώτημα είναι εάν η πηγή-αγνωστικική PM2.5-Υγεία-λειτουργίες απόκρισης είναι κατάλληλες για την εκτίμηση των ειδικών επιπτώσεων στην υγεία. Αν και είναι συνήθως υποθετική, η υπάρχουσα βιβλιογραφία αναμιγνύεται για το εάν η έκθεση στον καπνό από πυρκαγιές έχει διαφορετικές επιπτώσεις στην υγεία από την έκθεση σε άλλες πηγές PM2.5 (34), με κάποιες ενδείξεις ότι οι διαφορές είναι συγκεκριμένες για το αποτέλεσμα (35). Η βελτιωμένη επιστήμη σε αυτό το θέμα - συμπεριλαμβανομένων των απαραίτητων επενδύσεων σε ειδική παρακολούθηση για τη διάκριση των ειδικών ρύπων σε πυρκαγιές - θα είναι κρίσιμη για την κατανόηση των επιπτώσεων στις πυρκαγιές.

Τέταρτον, πώς μπορεί η αλληλεπίδραση της κλιματικής αλλαγής και του κινδύνου πυρκαγιάς να διαμορφώσει τις προτεραιότητες πολιτικής; Ένα κλίμα θέρμανσης ευθύνεται για το ήμισυ περίπου της αύξησης της καμένης περιοχής στις Ηνωμένες Πολιτείες (4), και η μελλοντική αλλαγή του κλίματος θα μπορούσε να οδηγήσει σε επιπλέον διπλασιασμό των εκπομπών σωματιδίων που σχετίζονται με την πυρκαγιά σε περιοχές με κίνδυνο πυρκαγιάς (36) ή μια πολλαπλάσια αύξηση στην καμένη περιοχή (37, 38). Το κόστος από αυτές τις αυξήσεις περιλαμβάνει τόσο το οικονομικό κόστος όσο και το κόστος της έκθεσης στον καπνό, καθώς και το κόστος των δραστηριοτήτων καταστολής, την άμεση απώλεια ζωής και περιουσίας και άλλα προσαρμοστικά μέτρα (π.χ. διακοπή ρεύματος) που έχουν εκτεταμένες οικονομικές συνέπειες. Προς το παρόν δεν είναι γνωστό εάν η καταβολή αυτών των δαπανών που σχετίζονται με τις πυρκαγιές αυξάνει σημαντικά τις εκτιμώμενες συνολικές οικονομικές ζημίες από την κλιματική αλλαγή.

Τι θα κοστίσει αυτό;

Για να αρχίσουμε να ποσοτικοποιούμε το πιθανό κόστος της αύξησης των πυρκαγιών που προκαλείται από το κλίμα, χρησιμοποιούμε το στατιστικό μας μοντέλο και τα στυλιζαρισμένα σενάρια για να υπολογίσουμε την αλλαγή στην έκθεση στον καπνό και την προκύπτουσα θνησιμότητα που σχετίζεται με τις προβλεπόμενες αυξήσεις στον κίνδυνο πυρκαγιάς. Η χρήση προβλεπόμενων αυξήσεων στον μελλοντικό καπνό συνάδει γενικά με την υπάρχουσα βιβλιογραφία (36-38, υπολογίζουμε ότι η αυξημένη θνησιμότητα από την κλιματική αλλαγή - που προκαλείται από τον καπνό των πυρκαγιών μπορεί να προσεγγίσει τις προβλεπόμενες συνολικές αυξήσεις της θνησιμότητας που σχετίζεται με τη θερμοκρασία - η ίδια η μεγαλύτερη εκτιμώμενη συνεισφορά στις οικονομικές ζημιές στις Ηνωμένες Πολιτείες (39) (Παράρτημα SI). Απαιτούνται πιο λεπτομερείς μελέτες για τη βελτίωση αυτών των εκτιμήσεων όσον αφορά το μέγεθος τους, τη γεωγραφική τους ιδιαιτερότητα και τους συγκεκριμένους υποπληθυσμούς που ενδέχεται να επηρεαστούν περισσότερο. Ένα βασικό σχετικό ζήτημα πολιτικής θα είναι εάν και σε ποιο βαθμό να τροποποιηθούν οι τρέχουσες εξαιρέσεις στον νόμο για τον καθαρό αέρα που χορηγείται σε κράτη για τις επιπτώσεις της ρύπανσης από τον καπνό των πυρκαγιών, καθώς αυτές διαβρώνουν τα κέρδη από προσπάθειες που αποσκοπούν στη μείωση PM2.5 από άλλες πηγές ρύπανσης.

Ποια είναι η σύνδεση μεταξύ λοιμώξεων από πυρκαγιές και μολύνσεων Covid-19;

Τέλος, οι πυρκαγιές έχουν αλληλεπιδράσει έντονα με την πανδημία COVID-19 με τρόπους που απαιτούν περαιτέρω μελέτη. Το COVID-19 έχει σε κάποιο βαθμό εμποδίσει την ικανότητα της κυβέρνησης και του ιδιωτικού τομέα να ανταποκριθεί στον κίνδυνο πυρκαγιάς, πριν, ενώ, και μετά από πυρκαγιές. Η κλίμακα της σεζόν των πυρκαγιών 2020 σε πολλά μέρη της Δύσης, όπου η ξηρασία στην περίοδο βροχών από το 2019 έως το 2020 ακολούθησε τη συσσώρευση καυσίμων κατά τη διάρκεια μιας σχετικά υγρής σεζόν 2018 έως 2019 έχει παρουσιάσει ιδιαίτερα οξείες προκλήσεις. Οι εκπαιδεύσεις για τους πυροσβέστες Wildland καθυστέρησαν ή μερικές φορές ακυρώθηκαν, τα πληρώματα καταδικασμένων πυροσβεστών δεν ήταν διαθέσιμα λόγω της πρόωρης απελευθέρωσης από κρατικές φυλακές για να αποφευχθούν οι εστίες COVID, πολλές θεραπείες διαχείρισης καυσίμων δεν πραγματοποιήθηκαν το χειμώνα και την άνοιξη, οι επιχειρήσεις κοινής ωφελείας αντιμετώπισαν τουλάχιστον καθυστερήσεις στις δραστηριότητες μείωσης του κινδύνου πυρκαγιάς, και οι παραδοσιακές προσεγγίσεις για την εκκένωση των πυρκαγιών έχουν αποδειχθεί πιο απαιτητικές λόγω της μειωμένης ικανότητας στα κέντρα εκκένωσης που προκύπτουν από κοινωνικές αποστάσεις. Είναι επί του παρόντος άγνωστο, αλλά πιθανό ότι η ιστορική περίοδος πυρκαγιάς, και οι επακόλουθες επιπτώσεις του καπνού, επιδείνωσαν επίσης τα αποτελέσματα υγείας που σχετίζονται με τα COVID, καθώς τα πρώιμα στοιχεία δείχνουν ότι η έκθεση στην ατμοσφαιρική ρύπανση αυξάνει τόσο τις περιπτώσεις COVID όσο και τους θανάτους στις Ηνωμένες Πολιτείες (40, 41) (εύρημα σύμφωνο με τη σχέση μεταξύ ρύπανσης και άλλων ιογενών αναπνευστικών ασθενειών) (42, 43). Η καλύτερη αιτιώδης κατανόηση του αντίκτυπου της ατμοσφαιρικής ρύπανσης στα αποτελέσματα του COVID, συμπεριλαμβανομένης αυτής της πυρκαγιάς, είναι μια εξαιρετικά επείγουσα ερευνητική προτεραιότητα και οι μελετητές έχουν παράσχει οδηγίες για τον τρόπο με τον οποίο θα μπορούσαν να μελετηθούν καλύτερα οι σχέσεις ατμοσφαιρικής ρύπανσης / COVID (44). Τα ευρήματα από αυτήν την έρευνα θα μπορούσαν να είναι σημαντικά για την καθοδήγηση των προσπαθειών για την καταπολέμηση της πυρκαγιάς και τη διαχείριση των καυσίμων που περιορίζονται από την εργασία και τη χρηματοδότηση καθώς συνεχίζεται η πανδημία.

Βρείτε περισσότερα πληροφορίες σχετικά με την αλλαγή του κλίματος

Μάσκα προσώπου αέρα για σκύλους στον καπνό Wildfire