Opprinnelig rapportering av University of California:
California, hjemmet til motorveien og den bilbaserte livsstilen, har lenge slitt med luftforurensning - og vært en pioner i å rense luften, for eksempel i utslippsstandarder for kjøretøy. Men de siste årene har en ny trussel mot luftkvaliteten dukket opp ettersom sommeren og høsten bringer noen av de verste skogbrannene i statens historie, og sprer røyk og dis over hundrevis av kilometer.
"Jeg forutså det ikke, og jeg ser ingen ende på det," sa professor Anthony Wexler, direktør for UC Davis Air Quality Research Center, som har studert luftkvalitetsproblemer i over 30 år.
UC Davis har en lang historie med forskning innen luftforurensning og helse. For eksempel, på 1970-tallet, viste professor Thomas Cahill og kolleger hvordan blyforurensning spredte seg fra motorveier over nabolag, noe som førte til daværende regjering. Jerry Brown for å introdusere de første kontrollene på bly som bensintilsetning. Nå ser forskere over hele campus på helsetrusselen fra brannrøyk.
Røyk kommer inn i øynene (og lungene)
Røyk består av bittesmå, for det meste karbonbaserte partikler, sa Kent Pinkerton, direktør for UC Davis Center for Health and Environment og professor med ansettelser ved School of Veterinary Medicine og School of Medicine.
Størrelsen på disse partiklene er kritisk, sa Pinkerton. De som er 2.5 mikrometer eller mindre i størrelse - kjent som PM2.5 - kan komme dypt inn i luftveiene og alveolene i lungen. Der partikler kan bli fanget i slim eller konsumert av beskyttende celler kalt makrofager, og rusk blir hostet opp eller svelget. Men noen partikler kan komme seg fra lungen til andre organsystemer.
Røyk kan også inneholde forbindelser som dioksiner eller ftalater, dannet ved å brenne plast eller andre materialer fra brennende hus. Disse forbindelsene kan være tilstede både som partikler og i noen tilfeller som gasser. Professor Qi Zhang, ved Institutt for miljøtoksikologi, fant økte nivåer av ftalater i Davis-luften under leirbrannen i 2018.
"Den største helseeffekten avhenger av størrelsen på partiklene og konsentrasjonen," sa Pinkerton. "De kan være til stede i lang tid, over lange avstander."
Akutte symptomer på røykeksponering inkluderer irritasjon av øyne og svelg, hosting og nysing, tetthet i brystet og hvesing. De kan også inkludere rask eller uregelmessig hjerterytme og overdreven tretthet.
Disse symptomene går vanligvis over når røyken forsvinner. Men økende bevis viser at effekter kan henge igjen eller føre til vedvarende helseproblemer.
Et naturlig eksperiment
I juni 2008 spredte røyk fra skogbranner seg over Davis-området. Nivåene av PM2.5 på UC Davis campus nådde så høyt som 80 mikrogram per kubikkmeter, godt over føderale standarder.
Det var akkurat forbi fødselssesongen for rhesus-makaker som bodde i utendørs innhegninger ved California National Primate Research Center. Med finansiering fra California Air Resources Board begynte professor Lisa Miller, en forsker ved senteret og ved School of Veterinary Medicine, en langsiktig studie av effekten av den naturlige røykeksponeringen på lungene til aper som var 2 til 3. måneder gammel på den tiden.
Gjennom årene har Miller funnet ut at sammenlignet med aper født året etter og ikke utsatt for røyk, viser dyrene påvirkninger på immunsystemet og lungefunksjonene, med likheter med den menneskelige lungesykdommen Chronic Obstructive Pulmonary Disorder, eller KOLS.
Høsten 2018 satte et andre naturlig eksperiment i sentrum. Røyk fra Camp Fire 100 miles unna dekket Davis campus, denne gangen på toppen av hekkesesongen for rhesus macaques. Bryn Willson, en OB/GYN bosatt ved UC Davis Health, sammen med Pinkerton og professor emeritus Bill Lasley, fulgte kvinnelige makaker i reproduktiv alder som naturlig ble utsatt for røyk tidlig i svangerskapet. De fant en forhøyet risiko for spontanabort: 82 prosent av svangerskapene resulterte i vellykkede levendefødsler, sammenlignet med 86 til 93 prosent de foregående ni årene.
Luftveissykdom er et hovedfokus for CNPRC. Senterforskere utviklet den første rhesusapemodellen for astma hos voksne og barn ved bruk av et menneskelig allergen, støvmidd. Dette har gitt forskere muligheten til å teste biologiske mekanismer og nye terapier. Respiratory Disease Unit, ledet av Miller, fortsetter forskning på røykeksponering i både gnagere og ikke-menneskelige primatmodeller, inkludert utvikling av et forbrenningsanlegg for å generere røyk for laboratorieeksperimenter.
Kartlegging av brannofre
Etter brannene i Sonoma og Napa i 2017, begynte Irva Hertz-Picciotto, professor i folkehelsevitenskap og direktør for UC Davis Environmental Health Sciences Center, å undersøke helsen til mennesker som er rammet av skogbranner. Hennes kollega Rebecca J. Schmidt, assisterende professor i folkehelsevitenskap, startet B-SAFE, Bio-Specimen Assessment of Fire Effects, studien etter en gruppe kvinner som ble utsatt for brannrøyk i 2017 mens de var gravide eller like før de ble gravide, og deres babyer. I februar 2021 presenterte Hertz-Picciotto noe av arbeidet sitt på en kongressorientering.
Mer enn halvparten av respondentene rapporterte å ha opplevd minst ett symptom (inkludert hoste og øyeirritasjon) i løpet av de første tre ukene etter at brannen startet; over 20 prosent rapporterte astma eller hvesing. Mange respondenter rapporterte vedvarende luftveissymptomer måneder etter branner, sa Hertz-Picciotto.
"Det er fortsatt et syn på at effektene av dårlig luftkvalitet er forbigående, men det vi ser indikerer at effektene vedvarer i mange måneder etter branner - og så er du tilbake i brannsesongen," sa hun.
Gjentatt eksponering for dårlig luftkvalitet fra brannrøyk kan senke terskelen for at symptomer skal vises, sa Hertz-Picciotto.
"Det kan ta mindre av en trigger for å få symptomer," sa hun.
California brannsesong sammenfaller også med utbruddet av sesonginfluensa og andre vintervirus, samt COVID-19. Det kan være interaksjon mellom effekten av røyk og virus som forverrer lungeproblemer. Flere studier tyder på at eksponering for brannrøyk økte risikoen for COVID-19-infeksjon, sa Hertz-Picciotto.
Barn og friluftsarbeidere
Blant de som er mest bekymret for helseforskere er barn og voksne som jobber utendørs, for eksempel landbruksarbeidere.
"Barn er veldig aktive utendørs, de tar inn mer luft sammenlignet med lungemassen deres enn voksne, og de er spesielt følsomme for brannrøyk," sa Pinkerton. "Immunsystemet deres modnes fortsatt."
Pinkerton er også direktør for Western Center for Agricultural Health and Safety ved UC Davis.
"For bare noen få år siden var det ingen planer eller retningslinjer som omhandlet luftkvalitet for utendørsarbeidere," sa han. De første forskriftene i delstaten California trådte i kraft i 2018. WCAHS har jobbet med både bønder og gårdsarbeiderorganisasjoner for å produsere opplæringsmateriell og sjekklister for å implementere regelverket.
Assistentprofessor Kathryn Conlon, en folkehelseforsker ved School of Medicine og School of Veterinary Medicine, studerer hvordan Californias statlige forskrifter om luftkvalitet og maskebruk for landbruksarbeidere oversettes til feltene. For eksempel krever forskrifter at arbeidere skal utstedes med N95-masker når luftkvalitetsindeksen overstiger 150.
Men det er et gap mellom å innføre en politikk og dens vedtak, sa Conlon. For eksempel vil arbeidere ofte allerede bruke en tøymaske eller bandana som støvskjold. N95-masker krever riktig montering og kan være ubehagelige når du utfører hardt manuelt arbeid utendørs i varmt vær.
"Vi ønsker å forstå oppfatningene til landbruksarbeidere rundt luftveisbeskyttelse i en røykhendelse," sa Conlon. «Hvilke forholdsregler tar de allerede på egenhånd? Hva blir levert av arbeidsgiver?»
En pilotstudie i samarbeid med gårdsarbeiderorganisasjoner avslørte forvirring om beskyttelsen av forskjellige typer ansiktsdekker, sa hun.
Røykbåren mugg
Brannrøyk kan også frakte muggsporer fra skogsjord over lange avstander. I 2020 la Naomi Hauser, spesialist i infeksjonssykdommer og assisterende klinisk professor ved UC Davis Health, og kolleger merke til en tilsynelatende økning i mugginfeksjoner, spesielt hos pasienter med brannskader. Da de gjennomgikk dataene for de tre foregående årene, fant de dobbelt så mange mugginfeksjoner i 2020, som så ut til å falle sammen med brannsesongen.
"Dette er miljøsopp som finnes i jord, som kan bæres rundt i støv," sa Hauser som også er medlem av UC Davis Climate Adaptation Research Center. Vindene generert av store branner kan feie muggsporer høyt opp i luften og spre dem over lange avstander.
Studiet av levende ting i røyk er veldig nytt - Leda Kobziar, en brannøkolog ved University of Idaho i Moskva, laget begrepet "pyroaerobiology" i 2018.
Fordi muggsporer er relativt store, omtrent 40 mikrometer, faller de sannsynligvis ut av luften raskere enn PM2.5 og ultrafine partikler og reiser ikke så langt. Når de slår seg ned på personer med skadet hud, for eksempel brannskadde eller inhaleres av personer med svekket immunitet, kan de forårsake infeksjoner.
"De fleste av oss, med intakt hud og sunt immunsystem, ville vært i orden, men hvis du er immunkompromittert eller har en forbrenning er det noe å tenke på," sa Hauser. Hauser og medarbeidere planlegger videre studier av disse infeksjonene.
Kryss, skogbranner og helse
Skogbranner presenterer en rekke veikryss. Tørke, klimaendringer, skogforvaltning, invasive arter og byplanlegging krysser hverandre for å gjøre skogbranner større og mer alvorlige; luftkvalitet, COVID-19-pandemien, sesongvirus og helseulikhet krysser hverandre for å forverre helseeffektene.
Klimaendringer bringer sammensatte risikoer, sa Conlon: Varme, tørke, skogbranner og luftkvalitet utgjør sine egne risikoer og kan mangedoble hverandre.
"Alle er utsatt for disse risikoene, men noen mennesker mer enn andre," sa Conlon. "Hvis jeg gjør stillesittende arbeid på et luftkondisjonert kontor med filtrert luft, er jeg mindre utsatt for varme og dårlig luft enn hvis jeg gjør hardt manuelt arbeid utendørs."
Å løse disse utfordringene krever å jobbe med mange problemer samtidig. For å dempe helseeffektene av skogbranner, må vi møte helsebehovene til alle som er berørt.
"Folkehelse og forebygging er nøkkelen," sa Hauser.
"Våkne opp til skogbranner"
I «Waking Up to Wildfires», filmskaper Paige Bierma forteller historiene til mennesker som er mest berørt av skogbrannene i North Bay i 2017. Hør fra overlevende, brannmenn, folkehelsetjenestemenn, samfunnsgrupper - og forskere som prøver å forstå det hele.
UC Davis Environmental Health Sciences Center produserte spillefilmen «Waking Up to Wildfires» i 2019 med et stipend fra National Institute of Environmental Health Sciences for å bidra til å kaste lys over samfunnenes situasjon etter denne typen katastrofer.
