Skogsbränder förbränner mycket mer biomassa per område än professionellt föreskrivna brännskador, och förorenar i mycket högre takt. Upphovsman:Kari Greer/USFS Gila National Forest via NASA
Sommarbränder ökar luftföroreningarna betydligt mer än man tidigare trott.
Naturligt brinnande timmer och pensel skjuter ut så kallade fina partiklar i luften med en hastighet som är tre gånger så hög som de nivåer som anges i utsläppsinventeringar vid U.S. Environmental Protection Agency, enligt en ny studie. De mikroskopiska fläckarna som bildar aerosoler är en fara för människors hälsa, särskilt för lungorna och hjärtat.
"Brinnande biomassa ger mycket föroreningar. Det är riktigt dåliga aerosoler att andas ur hälsosynpunkt, "sa forskaren Greg Huey från Georgia Institute of Technology, som ledde studien. Forskningen beskriver också andra kemikalier i brandeldrök, vissa aldrig tidigare uppmätta, och det höjer det uppskattade årliga utsläppet av partiklar i västra USA väsentligt.
De tidigare EPA -uppgifterna hade baserats på plymprover tagna i kontrollerade brännskador som antändes av skogsbrukare. Mäter plymer så noga, från skyn, direkt i tjockt av en löpeld hade inte varit möjligt före denna studie.
Hoppar ner i plommon
Unika forskningsuppdrag utplacerade flygplan för att plöja genom plommon från tre stora skogsbränder, inklusive Rim Fire 2013, den tredje största branden i Kaliforniens historia. En ensemble av instrument som borstrar från NASA:s och US Department of Energy -flygplanets flankar tillät forskargrupper ombord att mäta kemikalier och partiklar i realtid och slänga massor av data, som den nya studien bygger på.
"Vi gick faktiskt för att mäta, precis ovanför elden, vad som kom ut, "sa Huey, professor i Georgia Tech's School of Earth and Atmospheric Sciences, som han också är ordförande för.
Bob Yokelson, en professor i atmosfärisk kemi vid University of Montana har tagit en ledande roll i många aspekter av forskningen och var i en grupp på cirka 20 forskare som valde ut de instrument som skulle installeras på det stora NASA -planet. "Vi behövde verkligen inte gå utan någonting vi verkligen ville, "sa han. Yokelson hjälpte också till att designa flygvägarna.
Georgia Tech hade instrument och forskare på NASA DC-8-planet. Forskare med sammanlagt mer än ett dussin universitet och organisationer deltog i datainsamling eller analys. Forskarna publicerade sina peer-reviewed resultat den 14 juni i Journal of Geophysical Research:Atmospheres .
Ett NASA -flygplan utrustat med en instrumentorkester flög ett team av forskare genom de turbulenta skogsbränderna, inklusive Rim Fire, den tredje största löpbranden i Kaliforniens historia. Upphovsman:NASA Jeff Schmaltz LANCE/EOSDIS MODIS Rapid Response Team, GSFC
"Detta dokument förväntas fungera som grund för nästa NASA brandkemiska övervakningsuppdrag, "Sa Huey.
Raffinaderi i lågor
Metanol, bensen, ozonprekursorer och andra skadliga utsläpp som samlats in från skogsbränder kan få det att låta som ett oljeraffinaderi gick upp i lågor. Det är inte så långsökt, som olja och andra fossila bränslen härrör från gammal biomassa.
"Du kan se röken, och det är mörkt av en anledning, "Sa Huey." När du mäter skogsbränder, du får allt att mäta. Man börjar ibland undra vad som finns där. "
Studien fann många organiska kemikalier i löpeldar, och tekniska framsteg gjorde att de kunde upptäcka vissa nitrater i röken för första gången. Men förbränning av biomassa verkar inte vara en dominerande källa till dessa kemiska föroreningar, och de viktigaste resultaten av studien involverade de fina partiklarna.
Partiklar, varav några innehåller oxidanter som orsakar genetisk skada, finns i de resulterande aerosolerna. De kan glida över långa avstånd till befolkade områden.
Människor utsätts för skadliga aerosoler från industriella källor, för, men bränder ger mer aerosol per mängd bränt bränsle. "Bilar och kraftverk med föroreningskontroller bränner saker mycket renare, "Sa Huey.
Olika aerosoler stiger också upp i atmosfären, men deras nettoeffekt på den globala uppvärmningen eller kylningen är fortfarande osäker, som vissa aerosoler reflekterar solljus bort från jorden, och andra, i kontrast, fånga värmen i atmosfären.
En orkester av atmosfäriska instrument sticker ut från ett NASA DC-8-plan som flög forskare genom elden. SEAC4RS -uppdraget tog också data från en tropisk storm. Upphovsman:NASA SEAC4RS Mission
Föreskrivna brännskador
När den globala uppvärmningen utökar skogsbränder i storlek och antal, den efterföljande föroreningarna kommer att växa tillsammans med dem. Att intensifiera professionella mänskligt initierade förbränningar kan hjälpa till att minska dessa utsläpp, studien föreslog.
Så kallade föreskrivna brännskador förhindrar eller minskar skogsbränder, och de verkar producera mycket mindre föroreningar per ytenhet än skogsbränder, sa studien.
"En föreskriven brand kan bränna fem ton biomassabränsle per tunnland, medan en löpeld kan brinna 30, "sa Yokelson, som har ägnat decennier av forskning åt biomassabränder. "Denna studie visar att skogsbränder också avger tre gånger mer aerosol per ton bränt bränsle än föreskrivna bränder."
Medan ännu mer måste kännas till professionellt föreskrivna förbränningsutsläpp, denna nya forskning gör det klart att skogsbränder brinner mycket mer och förorenar mycket mer. Uppgifterna kommer också att bidra till att förbättra de övergripande uppskattningarna av utsläpp från löpeld.
Brandförebyggande personer följer strikta regler för att genomföra föreskrivna brännskador för att undvika olycka och skicka föroreningar mot vinden till befolkade områden. Forskarna rekommenderar inte att oerfarenhet människor bränner biomassa, eftersom detta bidrar till luftföroreningar och kan utlösa tragiska eldsvådor, inklusive skogsbränder.
Skrämmande flyg
Experiment som dessa i verkliga naturkatastrofer är ovanliga inte bara på grund av att det är ovanligt att man monterar så stora instrument och tar dem i luften. Flygen kan också vara farliga. Plumes är inte bara fyllda med toxiner, men deras turbulens slänger plan, skakar om teknik och forskare.
"Röken läcker in i kabinen och gör dig illamående "sa Yokelson, som började flyga plymuppdrag för många år sedan. "Du försöker anteckna, kör ditt instrument, titta på elden, prata med headsetet, och få bilder. Och på samma gång, det är galet ojämnt. I vanliga fall, om du är i ett mindre plan, din mage är inte alltför glad. "
Också, skogsbränder dyker upp oanmälda, så flygscheman måste hamras ut med kort varsel kring strikta regler som normalt förbjuder flyg nära skogsbränder. Forskningsflygplan måste också samordna med regionala myndigheter för att undvika att korsa vägar med brandsläckningsplan.
De sällsynta uppgifterna som flygningarna från NASA:s SEAC4RS -uppdrag och Department of Energy:s BBOP -uppdrag har gett kan öka förståelsen för de föroreningar som naturligt bränner biomassa i luften.
