Forskare som använder en ny metod för att mäta långvarig exponering för brandrök har funnit att ursprungsbefolkningen i Kalifornien utsätts för oproportionerliga mängder farliga partiklar – ibland långt utöver vad som tidigare varit känt.

Med hjälp av en ny serie mätvärden som bättre återspeglar långvarig rökexponering på gemenskapsnivå fann forskarna att dessa samhällen exponerades för oproportionerliga mängder rök varje år från 2006 till 2020. Ursprungssamhällen exponerades för cirka 1,7 gånger så mycket brandrök, på genomsnitt, vilket kan förväntas baserat på deras statliga befolkning.

Dessutom säger forskare att deras nya matris för att mäta exponeringar kommer att hjälpa folkhälsoexperter att bättre förstå de långsiktiga effekterna av brandrök för både miljörättvisa och epidemiologiska studier.

Den förståelsen är avgörande i utsatta samhällen. Det blir också allt viktigare eftersom miljontals människor över hela landet nu upplever giftig, rökfylld himmel när skogsbränder förvärras på grund av klimatförändringar, säger Rachel Morello-Frosch, University of California, Berkeley, professor i folkhälsa och miljövetenskap, policy och förvaltning och medförfattare till tidningen.

"Nu när skogsbränder kommer mot oss sekventiellt och tydligt kommer att öka i frekvens och intensitet, kan vi inte titta på dem en i taget," sa Morello-Frosch. "Vi måste titta på dem med hjälp av en mer kumulativ exponeringsram."

Studien publicerades denna månad i tidskriften Proceedings of the National Academy of Sciences , tros vara den första i sitt slag att ta en så robust titt på exponeringsbedömning.

Forskare har länge studerat föroreningarna som kommer ut från avgasrör, skorstenar och kraftverk. Dessa föroreningsnivåer, som är kända som partiklar, mäts av tusentals EPA-monitorer runt om i landet, håller sig relativt stabila under hela året. Dessa individuella dagliga föroreningsvärden beräknas ofta under loppet av ett år. Den informationen används sedan av forskare för att förstå ett samhälles eller individs långsiktiga partikelexponeringsnivå.

Det är så forskare historiskt sett har studerat hur exponering för dålig luftkvalitet i till exempel San Joaquin Valley i Kalifornien kan leda till ökade frekvenser av kronisk obstruktiv lungsjukdom år senare.

Det finns dock ett problem. De data som gör dessa studier möjliga är vanligtvis medelvärden. Det betyder att giftig luft från en enda megabrand som täcker ett samhälle under några dagar i augusti kan utjämnas i den årliga beräkningen. Genomsnittet döljer extremerna. Och det extrema kan vara det som verkligen betyder något för hälsan, särskilt när sådana extremer blir allt vanligare i samband med klimatförändringar.

Detta gör det i slutändan svårare att spåra de långsiktiga hälsoeffekterna av brandrök.

Forskare har i allt högre grad gjort kortsiktiga analyser för att se hur en veckas rök driver upp akutbesöken. Men de misslyckas med att utvärdera de potentiella långsiktiga hälsoeffekterna, särskilt när det förekommer upprepade bränder.

Morello-Frosch liknade det nuvarande landskapet av forskning om skogsbrandsrök med tidigare studier av hur industriella incidenter, som en kemisk fabrikskatastrof, påverkade samhällen. Forskare brukade fokusera på de enskilda incidenterna. Först senare började forskare förstå hur kumulativ exponering – snarare än enskilda incidenter – var en viktig prediktor för hälsa.

För att leta efter hur dessa individuella incidenter kan vara en del av en bredare hälsohistoria, föreslog forskargruppen fem nya mätvärden som kan användas tillsammans för att bättre bedöma varaktigheten, frekvensen och intensiteten av exponering för skogsbrandsrök. Faktorer som antalet rökvågor som täcker ett specifikt område under två på varandra följande dagar eller den maximala exponeringsveckan på året kan hjälpa forskare att upptäcka exponeringar som annars skulle ha missats.

"Det kan verkligen ha betydelse för vissa typer av sjukdomsprocesser mycket mer än genomsnittet som jämnas ut under året", säger Joan Casey, biträdande professor i miljö- och arbetshälsovetenskap vid University of Washington och tidningens huvudförfattare.

"De två sakerna kanske inte är lika," tillade hon. "Denna tidning är en av de första som faktiskt börjar försöka kämpa med det här problemet."

Forskare har tidigare dokumenterat hur Kaliforniens folkräkningstrakter med en högre andel urbefolkning upplevde relativt större mängder areal som brann. Men ingen hade tittat på upprepad rökexponering år efter år i dessa samhällen, sa Casey.

"Människor som bor i Kalifornien förstår att ett år är ett hemskt skogsbrandsår, och om ett annat år kanske det inte är så mycket rök," sa Casey. "Men vi ser varje år under denna studieperiod att indianer/indianer utsätts oproportionerligt mycket för brandrök."

Luftkvalitetsstudier förlitar sig vanligtvis på EPA:s stora nätverk av monitorer och sensorer. Dessa sensorer beskriver inte var partiklar kommer ifrån. För att övervinna det för denna studie använde Tarik Benmarhnia, en medförfattare och en docent vid Scripps Institution of Oceanography vid UC San Diego, satellitbilder som upptäcker rök för att identifiera var och när partiklar i sensorerna orsakades av brand .

Den stora mängden data, i kombination med verktyg för maskininlärning, kommer att göra det möjligt för forskare att uppskatta samhällsexponeringar mer detaljerat och bedöma potentiella långsiktiga hälsorisker på nya sätt för framtida studier.

"Att utveckla sådana mätvärden för att fånga befolkningens exponering för sådana upprepade händelser kan hjälpa till att ge en mer nyanserad och realistisk bild av hur nya miljöfaror kan leda till ojämlikheter mellan olika samhällen," sa Benmarhnia. "Att fokusera på brandrök är särskilt lägligt, eftersom detta har blivit den största källan till luftföroreningar under de senaste åren."

Forskningen väcker betydande frågor om miljörättvisa, sa teamet. Forskarna hoppas också att det fungerar som en utgångspunkt för andra att börja tänka på nya sätt att kvantifiera människors exponering för andra faror – som översvämningar – som kan ha hälsoeffekter flera år framöver.

"Det fina med detta dokument är att det ger ett bevis på konceptet om hur vi måste titta på effekterna av en löpeld på samhällen på en granulär nivå," sa Morello-Frosch. "Det är en riktigt bra grund för hur man kan bedöma exponeringar inom detta långsiktiga ramverk för att mer exakt bedöma hälsoeffekterna av perenna brandhändelser som inte längre är begränsade till den västra delen av USA."

Mer information: Joan A. Casey et al, Mätning av långtidsexponering för skogsbränder PM 2.5 i Kalifornien:Tidsvarierande inequities in environment burden, Proceedings of the National Academy of Sciences (2024). DOI:10.1073/pnas.2306729121

Tillhandahålls av University of California - Berkeley