加州大学戴维斯分校环境与健康

地球是一个奇迹
环境|美国

2025年1月8日,在加利福尼亚州阿尔塔迪纳,大火肆虐过后,一名男子走过一家被大火烧毁的商铺。随着气候变化导致野火季节变得更长、火势更猛烈,科学家们正在进一步了解烟雾给人体带来的特殊危害。|摄影:ETHAN SWOPE, AP PHOTO
洛杉矶居民要应对的可不只是火焰。浓烟已让空气变得有害健康,甚至会影响到居住在离火场数英里之外的人们。

洛杉矶公共卫生部门(The County of Los Angeles Public Health department)敦促任何能看到或闻到烟味的人尽量待在室内。

这是因为野火产生的烟雾包含多种来自助燃材料的气体和颗粒物,包括臭氧、一氧化碳、多环芳烃化合物、二氧化氮以及颗粒物——根据《美国心脏协会杂志》(Journal of the American Heart Association)的一项研究,这些都是与呼吸道和心血管疾病相关的污染物。一个健康的人吸入带有野火烟雾的空气时,可能会感到眼睛刺痛,咳嗽时可能会喘不过气来。

但同一个人每年长时间吸入这种烟雾空气后会发生什么情况,目前仍不清楚。“人们曾经一生也就接触一两次(野火烟雾),”加州大学戴维斯分校的大气科学家基思·贝因(Keith Bein)说,“现在每年夏天都会发生,而且持续时间更长。”

2020年,城堡大火在红杉国家森林熊熊燃烧——加州消防局表示,那是“加利福尼亚现代历史上有记录以来规模最大的野火季”。|摄影:STUART PALLEY,国家地理图片集
2020年,消防员们注视着大火在加利福尼亚州的安吉利斯国家森林中燃烧。在那个创下纪录的年份里,近1万场野火肆虐。|摄影:STUART PALLEY,国家地理图片集

空气质量指数评估危险

在美国,空气质量是通过一种彩色编码的量表来衡量的,即空气质量指数(Air Quality Index),它于1977年依据《清洁空气法》(Clean Air Act)设立。

AQI的范围从0到500,分为六个类别——从“良好”到“有害”。它衡量五种主要污染物的水平:地面臭氧、一氧化碳、二氧化硫、二氧化氮以及颗粒物。

人口超过35万的城市的州和地方机构需要每天报告这些污染物水平。这些污染物既通过地面仪器测量,也通过卫星持续收集大气中所含物质(包括野火产生的颗粒物)的相关信息来监测。在洛杉矶野火附近,AQI指数已超过300,使得空气对健康构成了严重且紧迫的威胁。

野火对人体的影响

“野火烟雾是一种非常复杂的空气污染类型,”不列颠哥伦比亚大学的环境健康科学家萨拉·亨德森(Sarah Henderson)说,“其中含有许多不同的气体,而且那些微小颗粒物的成分变化很大,取决于燃烧的是什么以及燃烧的温度有多高。”

她说,尤其值得关注的是直径为2.5微米的颗粒物,也称作PM2.5。

这些微小颗粒以及更小的颗粒能够深入人的肺部。亨德森说,人体会做出反应,释放出用于抵御病毒的同样的免疫细胞。然而,与病毒不同的是,颗粒物不会被这种免疫反应分解,进而会导致长期的炎症。“这种炎症会影响你的肺、肾、肝,可能还会影响你的大脑,”亨德森说。野火对健康的威胁日益增大,亨德森表示,需要更多证据来确切表明长期接触野火烟雾后会如何影响人体器官。

“我们还不清楚野火烟雾对未出生胎儿的健康影响,但孕妇体内的全身性炎症可能会影响她未出生的宝宝,”亨德森补充道。

2016年,野火导致的烟雾从阿拉斯加森林中袅袅升起。在过去十年里,气候变化和森林管理不善致使野火的规模变得更大,发生频率也更高了。|摄影:MARK THIESSEN,国家地理图片集
野火烟雾对人类健康构成特殊危害,因为它含有极小的污染颗粒,这些颗粒能够深入人体肺部。图为2016年,一名空降消防员携带降落伞物资前往阿拉斯加扎营。|摄影: MARK THIESSEN,国家地理图片集

当野火烟雾进入呼吸道时,其中所含的微小颗粒(比人的头发细约30倍)会深入肺部并损伤肺部内膜。身体会立即启动来驱散这些外来异物,引发像咳嗽这样的自发反射,帮助呼吸道细胞上的纤毛将颗粒物排出体外。

但加州大学旧金山分校的肺病学助理教授斯蒂芬妮·克里斯滕森(Stephanie Christenson)说,免疫细胞无法分解这些颗粒物——这只会让它们更努力地去试图消灭它们,从而导致更严重的炎症。

炎症对于抵御外来入侵物来说可能是好事。但克里斯滕森说,对于患有哮喘或慢性阻塞性肺疾病(简称COPD)等基础疾病的人来说,炎症尤其危险。

额外的炎症会加重这些疾病。“这是一种很微妙的平衡,一不小心就会出问题,”她说。

患有这些疾病时,身体其他部位更难获得急需的氧气。氧气进入肺部后会进入肺泡,然后进入毛细血管中的血液。

克里斯滕森说,当身体抵御威胁时,这些气囊会充满黏液,导致空气无法通过。这也会让身体更难排出二氧化碳,进而引发呼吸窘迫。有一些证据表明,这些颗粒物本身能够突破毛细血管中的那道屏障,进入血液,在全身引发炎症反应。虽然呼吸系统问题可能是吸入烟雾后最明显的反应,但其他影响则没那么明显。

2018年,《美国心脏协会杂志》上的一项研究发现,2015年席卷加州超过89.3万英亩土地的野火产生的烟雾,与361087次在5月1日至9月30日期间因心血管问题以及大脑血流问题而前往急诊科就诊的情况有关。

加州大学洛杉矶分校大卫·格芬医学院的心脏病学教授卡罗尔·沃森(Karol Watson)将此与心脏和冠状动脉与肺部的邻近关系联系起来。

沃森曾参与一个团队,该团队在2016年开展了一项研究并发表在《柳叶刀》(The Lancet)上,这项研究观察了美国六个城市中多种污染物的影响,发现了高水平空气污染与冠心病之间存在关联。沃森说,说到野火烟雾对心脏可能造成的损害,基础疾病再次成为尤其令人担忧的因素。当动脉中堆积的斑块破裂时就会引发心脏病发作,虽然沃森说研究人员认为颗粒物不会导致这种堆积,但它会使已有的斑块变得不稳定,导致其破裂。沃森还说,有一些证据表明空气污染会引发心律不齐,不过对于这种情况发生的原因,人们所知甚少。

烟雾中的新毒素

除了对健康的影响外,确切了解人们吸入了什么物质也成为科学家们日益关注的问题。

野火烟雾曾经主要由掉落的树枝、灌木丛和树木等自然残留物构成,但随着野火越来越多地席卷郊区,它们正在烧毁填满房屋的合成涂料、地毯和消费品。在加州2018年那场历史性的大火中,有1.9万所房屋被烧毁。贝因(Bein)说,过去五年的野火烟雾样本显示,对于他们能识别出的烟雾中的化合物数量来说,还有更多的化合物是他们识别不出的。“我认为我们还没能弄清楚人们接触到的到底是哪些化学物质,以及它们在高温下燃烧时会发生什么情况,”加州大学戴维斯分校环境健康科学核心中心主任伊尔瓦·赫茨 – 皮乔托(Irva Hertz-Picciotto)说,“我们也不清楚这些健康影响可能会有何不同。”

如何保护自己免受野火烟雾危害

美国疾控中心建议待在室内以避开野火烟雾。

暖通空调系统(HVAC systems)有助于净化室内空气,单个房间使用的空气净化器也有同样的作用。

“如果你有一个能保持凉爽的房间,关上窗户、门,然后开启一台带高效空气过滤器(HEPA filter)的便携式空气净化器,”亨德森(Henderson)说。美国疾控中心表示,重要的是不要通过使用燃气做饭、油炸食物、吸烟甚至吸尘等方式增加室内污染。如果不得不外出,美国疾控中心还建议佩戴贴合面部的N95口罩:新冠外科口罩和其他自制面罩无法保护你免受烟雾危害。“说到底,我们能做的也就这么多了,”贝因说,他强调长期规划必须致力于减轻野火危害。“我认为这将是人类面临的最大挑战之一,”他说,“不仅仅是野火,还有气候变化导致的所有极端事件。我们正在进入一个无法逆转的新阶段。”

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撰文:Sarah Gibbens\Amy McKeever
编译:Arvin
校对:钱思琦
版式设计:钱思琦

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