Rök från skogsbränder utsätter nu miljontals amerikaner varje år för farliga nivåer av fina partiklar, vilket har lyft upp tillräckligt med sot över delar av västvärlden under de senaste åren för att radera mycket av de luftkvalitetsvinster som gjorts under de senaste två decennierna.

Dessa är bland resultaten av en ny studie från Stanford University publicerad 22 september i Environmental Science &Technology som fokuserar på en typ av partikelförorening som kallas PM_2.5 , som kan sitta djupt i våra lungor och till och med komma in i blodomloppet.

Med hjälp av statistisk modellering och artificiell intelligens uppskattade forskarna koncentrationerna av PM_2,5 specifikt från brandrök i tillräckligt skarpa detaljer för att avslöja variationer inom enskilda län och enskilda rökhändelser från kust till kust från 2006 till 2020.

"Vi fann att människor utsätts för fler dagar med brandrök och mer extrema dagar med höga halter av fina partiklar från rök", säger huvudstudieförfattaren Marissa Childs, som arbetade med forskningen som Ph.D. student i Stanfords Emmett Interdisciplinary Program in Environment and Resources (E-IPER). Till skillnad från andra stora föroreningskällor anses brandrök vara en "exceptionell händelse" enligt Clean Air Act, förklarade hon, "vilket betyder att en ökande del av partiklarna som människor utsätts för är oreglerade."

Rutinexponering för extrema rökhändelser

Childs och hennes medförfattare blev förvånade när de upptäckte hur snabbt de mest extrema exponeringarna har gått från sällsynthet till rutin.

Medan mindre än en halv miljon människor bodde i områden som upplevde ohälsosam luft minst en dag per år för ett decennium sedan, mätt som en dag med PM_2,5 koncentrationer från brandrök som når minst 100 mikrogram per kubikmeter, har den siffran sjunkit till över åtta miljoner under de senaste åren – en 27-faldig ökning. "Det var mycket högre än jag förväntade mig, och det är genomsnittet under flera senaste år", säger senior studieförfattare Marshall Burke, docent i jordsystemvetenskap vid Stanford Doerr School of Sustainability. "Många enskilda år, särskilt 2020, har varit mycket värre."

Antalet människor som exponerades för de mest extrema nivåerna av föroreningar växte ännu mer dramatiskt, med en 11 000-faldig ökning av antalet människor som upplever minst en dag över 200 mikrogram per kubikmeter. "Tvåhundra mikrogram dagar var i princip obefintliga för ett decennium sedan," sa Burke. Nu bor över 1,5 miljoner människor på platser som "rutinmässigt" är utsatta för dessa förhållanden.

Koncentrationer av PM_2,5 från skogsbrandsrök växer snabbast för befolkningar med högre inkomster och de som folkräkningsdata visar att övervägande är latinamerikanska – en återspegling av demografin i de västra och sydvästra delstaterna som har drabbats hårdast av skogsbränder.

Lösa problemet med löpelden

Författarna försökte förstå effekterna av brandrök på samhället. "För att göra det bra behöver du mätningar på lokal nivå av rökexponering, och du behöver dem under långa tidsperioder. De fanns inte", säger Burke, som också är centerstipendiat vid Freeman Spogli Institute for International Studies, Stanford Woods Institute for the Environment och Stanford Institute for Economic Policy Research.

"Rökföroreningar är särskilt utmanande att mäta, både för att det är svårt att veta vilken del av partiklar som kommer från rök och för att vi bara har föroreningsmonitorer på ett begränsat antal platser i USA", förklarade Childs, som nu är postdoktor. vid Harvard's Center for the Environment. Med hjälp av satellitdata tränade Stanford-teamet en maskininlärningsmodell för att exakt förutsäga PM_2.5 koncentrationer från brandrök i områden som inte har monitorer.

De resulterande uppskattningarna kan kontrolleras mot långvariga mätningar från federala luftkvalitetsmonitorer, leverera förutsägelser snabbt när de har tränats, lätt skala till stora områden och övervinna tidigare modellers tendens att jämna ut topparna av extrema rökhändelser.

Tillsammans innebär dessa framsteg att Stanford-modellen kan hjälpa forskare att bättre förstå samhälleliga effekter från rökföroreningar från skogsbränder, inklusive allvarliga rökhändelser, som blir vanligare i takt med att klimatförändringarna förlänger brandsäsongen, accelererar brandfrekvensen och utökar brinnområdena. "Vilka områden är vi mest oroliga för? Vilka exponeringsnivåer spelar verkligen roll, och vem är mest skadad? Vi kan inte svara på de frågorna om vi inte har korrekta mått på vem som exponeras för vad", sa Burke.

Modellen, som forskarna redan uppdaterar med 2022-data, kan också informera om luftkvalitetsreglering och insatser för att minska skogsbränder. Enligt Burke, "Det är viktigt för tillsynsmyndigheter att förstå vad som orsakar förändringar i luftkvaliteten och att tänka på hur vi kan ändra befintliga regler för att ta hänsyn till det faktum att skogsbränder är mer och mer viktiga för att bestämma luftkvaliteten." + Utforska vidare

En farlig kombination av extrem värme och rök påverkade 16,5 miljoner kalifornier