采样野火烟气有时意味着将管子伸出飞机的窗户。 布雷特·帕尔姆（Brett Palm）/华盛顿大学, CC BY-ND
2020年将因许多原因而被铭记，包括 破纪录的野火 改变了旧金山的天空 红色的世界末日阴影 并用烟雾覆盖了西部的大部分地区，持续了数周之久。
加州经验丰富 六场大火中的五场 记录在2020年，包括第一个现代“千兆火”，一场大火烧毁了超过1万英亩。 科罗拉多州看到了 三大火灾 记录在案。
尽管烟雾可以带来美丽的日落，但它也可能对人类健康造成可怕的后果。
我是一个 大气化学家，气氛是我的实验室。 当我看着天空时，我看到了成千上万种不同化合物的混合物，它们相互之间以及与阳光相互作用。
大气中的反应和变化会导致野火烟在顺风行进时发生巨大变化，研究表明，它可以增长 随着年龄的增长毒性更大。 为了准确预测野火排放对顺风人口的影响并在野火季节恶化时发布更具针对性的空气质量警告，我们必须了解正在排放的化学物质以及烟如何随时间变化。
为了弄清楚这一点，我和我的同事们乘飞机飞入了西方一些大火的烟雾中。
我们如何研究野火
大型野火和风携带烟雾的方式很难在实验室中复制。 这使他们很难学习。 了解真正的野火烟化学的最好方法之一是直接在大气中对其进行采样。
In 2018 和 2019，我和我的同事们在装有科学仪器的专用飞机上，在活跃的野火中穿越天空。 每台仪器的设计都旨在对烟的不同部分进行采样，通常是从字面上将试管伸出窗外。
没有任何一种仪器可以一次测量所有这些分子。 实际上，某些特定的化合物根本无法测量。 包括我自己在内的许多科学家都致力于设计和制造新仪器以改善我们的测量，并继续加深我们对大气及其对我们的影响的理解。
在2018年野火的最新研究中， 我和我的同事们展示了 顺着顺风携带时，烟尘如何迅速变化。
一些粒子正在蒸发成气体，类似于太阳出来时雨水坑蒸发成水蒸气。 同时，烟气中的一些气体正在反应形成新的颗粒，类似于水蒸气凝结形成云或露滴。 同时，发生化学反应，改变了分子本身。
当这些分子与阳光和大气中的其他气体发生反应时，烟雾从根本上转变了。 这就是科学家谈论烟随着时间的推移“老化”或“陈旧”的意思。 最近的其他研究已开始显示野火烟雾如何变成 随着年龄的增长毒性更大.
所有这些变化对健康意味着什么？
烟尘对健康的损害很大程度上是烟气中含有PM2.5的结果。 它们是微小的颗粒，仅占人类头发宽度的一小部分，可以被深呼吸到肺部，从而刺激呼吸道。 即使是短期接触也可以 加剧心脏和肺部疾病.
PM2.5颗粒很小，直径小于2.5微米。 美国环境保护署
当野火烟雾从火中转移到人口中心时，化学反应控制着其中的PM2.5。 使用我们的飞机测量值来了解这些过程，我们的化学家可以更好地预测老化烟雾中将存在多少PM2.5。
结合气象预测来预测烟雾将流向何处，这可以导致改善的空气质量模型，该模型可以告诉人们顺风而下是否将其暴露在不健康的空气中。
更好的空气质量预测
随着野火新闻越来越多，越来越多的人意识到自己的空气质量。 资源如 空中飞人 美国环境保护署提供的数据提供了当前和预测的空气质量数据，以及对健康危害的解释。 当地信息通常也可以从州或地区机构获得。
9年2020月XNUMX日，山火产生的烟雾使旧金山的午间天空变成橙色。 美联社形象/托尼·阿弗拉尔
空气质量测量和预报可以帮助人们 避免不健康的情况，尤其是哮喘患者等敏感人群。 在空气质量不正常的预期时期内，地方或州政府可以使用预测来减少其他污染源，例如阻止民用木材燃烧或高排放工业活动。
展望未来，由于多种原因，每年西部可能会散布野火烟雾。 气温上升 使景观更干燥，更易燃。 同时，越来越多的人在 荒野-城市界面，为开火创造了更多机会。
包括我在内的广大科学家社区正在努力更好地了解野火排放以及它们在进入顺风社区时的变化。 这些知识将改善野火烟对空气质量和健康影响的预测，因此人们可以学会适应并避免最坏的健康后果。
关于作者
Brett B. Palm，大气化学博士后研究员， University of Washington
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