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森林野火的烟雾,比想象中还要可怕

野火烟雾将会是一个持续存在的问题。随着气候不断变化,森林野火的频率会更高,后果会更严重,对人类生活的影响远比我们现在认识到的要大。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,都还缺乏数据和信息,需要科学家和流行病学家迅速填补。

撰文 祝叶华

近年来全球森林野火频发,每年夏季,都会有数千万人的生活笼罩在野火的浓烟中,有些地方甚至会持续几个星期。受天气、风和干燥灌木丛的影响,野火无法控制,它能以极快的速度烧毁近五十万公顷的土地,吞噬沿途的一切——树木、房屋和人类。频发的森林野火给地球带来了毁灭性的打击:释放了土地里储藏多年的碳、未来树木吸收碳能力大大丧失、森林水土流失、有毒颗粒物加重空气污染。

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,野火烟雾可能会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,影响可能会更为严重。

野火频发导致住院患病人数激增

在许多西方国家,连日浓烟滚滚并不是新鲜事。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。

如何量化这种影响呢?

2021年9月8日,《柳叶刀·星球健康》杂志(Lancet Planetary Health)在线发表了两篇姐妹文章,评估了野火烟雾给人类健康造成的负担[1-2]

第一篇文章评估了野火烟雾造成的全球健康负担。研究人员收集了2000-2016年间43个国家和地区的749个城市中的每日全因死亡人数、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对不同死亡人群的急性效应和人群归因百分比。结果发现,在全球范围内,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于来源于野火的PM2.5,人们暴露于野火造成的PM2.5,受到急性影响而增加死亡风险。但各国和地区之间的效应值和归因百分比存在地区差异。

第二篇文章选择巴西为研究对象,分析了巴西境内2000-2015年与野火相关的PM2.5住院风险和疾病负担。研究人员从巴西1814个城市收集了每日因心血管和呼吸系统住院的人数,以及每日全因住院人数,计算了野火烟雾中的PM2.5对巴西人群住院率的急性效应及人群归因百分比。结果发现,平均而言,在野火烟雾中暴露0-1天后,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%,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了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%可归因于与野火相关的PM2.5,相当于每年每10万居民中有35例。巴西的北部、南部和中西部地区的人群归因百分比较高,东北部地区最低(归因分数越高,表示暴露于PM2.5这一因素在这些地区的相对危险性越高)。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。

美国每年都遭受着野火烟雾的侵害。2021年发表在《自然·通讯》(Nature Communications)上的研究收集了南加州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呼吸道问题住院的人数增加了10%。而其他来源的空气污染虽然也有害,但因此导致的住院人数只增加了约1%。这项研究还释放出一个更令人担忧的信号:野火烟雾中释放的微小颗粒对人类的危害比其他污染来源(如汽车尾气)释放的颗粒大10倍[3]

野火烟雾为什么更有害?

野火产生的烟雾含有数千种化合物,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。这些成分会自由组合,生成的化合物都是独一无二的。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。

野火烟雾与交通排放的废气不同,其成分更加复杂,而且在传播的过程中,会顺便携带上遇到的一切有害物质。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。根据美国疾病控制和预防中心的数据,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(Coccidioidomycosis),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人吸入到肺部之后,就可能会发展成为山谷热,参与森林灭火任务的消防员尤其容易感染这种疾病[4]

吸入的野火烟雾如何影响身体

细颗粒物是令人担忧的空气污染物之一,它的尺寸足够小,可以穿透人类呼吸系统,深入肺部,刺激并加剧哮喘、其他呼吸道疾病;也有可能绕过身体的防御机制,进入血液,然后从那里到达其他器官,增加中风、心脏病发作和呼吸问题的风险。

《美国心脏协会杂志》(Journal of the American Heart Association)上的一项研究称,野火烟雾含有各种各样的气体和颗粒,它们来自于助燃材料,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[5]。当一个健康的人每年长时间呼吸烟雾空气时,会发生什么呢?

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,更有甚者可能还会影响大脑。值得一提的是,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。根据《地球健康》(GeoHealth2018年的一项研究,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,这一数字将翻一番[6]。2016年《环境研究快报》Environmental Research Letters)的一份报告也指出,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——悬浮在空气中的有机和无机颗粒,包括花粉、灰和污染物[7]

呼吸系统出现问题是人体吸入烟雾后最明显的反应,但也并不意味着其他的危害就不存在。2016年发表在《柳叶刀》(The Lancet)上的一项研究观察了美国六个城市中各种污染物的影响,发现高水平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[8]

野火烟雾将会是一个持续存在的问题。随着气候不断变化,森林野火的频率会更高,后果会更严重,对人类生活的影响远比我们现在认识到的要大。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,都还缺乏数据和信息,需要科学家和流行病学家迅速填补。

 

参考文献

[1] https://www.thelancet.com/journals/lanplh/article/PIIS2542-5196(21)00200-X/fulltext

[2] https://www.thelancet.com/journals/lanplh/article/PIIS2542-5196(21)00173-X/fulltext

[3] https://www.nature.com/articles/s41467-021-21708-0

[4] https://www.cdc.gov/fungal/diseases/coccidioidomycosis/statistics.html

[5] https://www.ahajournals.org/doi/full/10.1161/jaha.117.007492

[6] https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2018GH000144#gh282-fig-0011

[7] https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/11/9/094023/pdf

[8] https://www.thelancet.com/journals/lancet/article/PIIS0140-6736(16)00378-0/fulltext



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