Die Art und Weise, wie Forscher die Rauchbelastung durch Waldbrände messen, erfasst nicht die gesundheitlichen Auswirkungen – und verbirgt Rassenunterschiede

Kinder, die im Jahr 2020 weltweit geboren wurden, werden es erleben doppelt so viele Waldbrände im Vergleich zu den 1960 Geborenen.In Kalifornien und anderen westlichen Bundesstaaten gehören häufige Waldbrände ebenso zum Sommer und Herbst wie Eis am Stiel und Halloween-Süßigkeiten.

Waldbrände produzieren Feinstaub oder PM₂.₅, das die Luft erstickt und tief in die Lunge eindringt.Forscher wissen, dass die kurzfristige Belastung durch Waldbrand-PM₂,₅ zunimmt Besuche in der Akutversorgung bei kardiorespiratorischen Problemen wie Asthma.Allerdings sind die langfristigen Auswirkungen einer wiederholten Exposition gegenüber Waldbrand-PM₂,₅ auf chronische Gesundheitszustände unklar.

Ein Grund dafür ist, dass die Wissenschaftler noch nicht entschieden haben, wie diese Art der intermittierenden, aber anhaltenden Exposition am besten gemessen werden kann. Umweltepidemiologen Und Gesundheitswissenschaftler Wie wir fassen wir normalerweise die langfristige Exposition gegenüber dem gesamten PM₂,₅ – der aus Kraftwerken, der Industrie und dem Transportwesen stammt – als durchschnittliche Exposition über ein Jahr zusammen.Bei der Messung der Waldbrandbelastung ist dies möglicherweise nicht sinnvoll.Anders als beispielsweise die verkehrsbedingte Luftverschmutzung schwanken die PM₂,₅-Werte bei Waldbränden im Laufe des Jahres stark.

Um die Gesundheits- und Gerechtigkeitsforschung zu verbessern, hat unser Team fünf Metriken entwickelt die die langfristige Belastung durch Waldbrände PM₂.₅ besser erfassen.

Messung des schwankenden Feinstaubs bei Waldbränden

Um zu verstehen, warum aktuelle Messungen von PM₂,₅ bei Waldbränden die langfristige Belastung einer Person nicht ausreichend erfassen, müssen wir uns mit dem Konzept der Durchschnittswerte befassen.

Angenommen, der durchschnittliche PM₂.₅-Wert über ein Jahr betrug 1 Mikrogramm pro Kubikmeter.Eine Person könnte diese Belastung 365 Tage lang täglich mit 1 Mikrogramm pro Kubikmeter oder an einem einzigen Tag mit 365 Mikrogramm pro Kubikmeter erleben.

Während diese beiden Szenarien über ein Jahr hinweg zur gleichen durchschnittlichen Exposition führen, könnten sie sehr unterschiedliche biologische Auswirkungen haben.Der Körper kann möglicherweise Schäden durch die tägliche Belastung mit 1 Mikrogramm pro Kubikmeter abwehren, wird jedoch von einer enormen Einzeldosis von 365 Mikrogramm pro Kubikmeter überfordert.

Perspektivisch erlebten die Amerikaner im Jahr 2022 eine durchschnittliche PM₂,₅-Gesamtbelastung von 7,8 Mikrogramm pro Kubikmeter.Forscher schätzten, dass in den 35 Bundesstaaten, in denen es zu Waldbränden kam, diese Waldbrände im Durchschnitt gerade einmal zunahmen 0,69 Mikrogramm pro Kubikmeter von 2016 bis 2020 insgesamt PM₂,₅ pro Jahr.Diese Perspektive verfehlt jedoch das Ziel.

Beispielsweise kam es in einem Zählgebiet in der Nähe des Lagerfeuers 2018 zwischen 2006 und 2020 zu einer durchschnittlichen PM₂,₅-Konzentration bei Waldbränden von 1,2 Mikrogramm pro Kubikmeter.Doch das eigentliche Brandereignis hatte eine Spitzenbelastung von 310 Mikrogramm pro Kubikmeter – die höchstes Niveau der Welt an diesem Tag.

Wissenschaftler wollen besser verstehen, was solche extremen Belastungen langfristig für die menschliche Gesundheit bedeuten. Vorherige Studien Die Langzeitbelastung mit PM₂,₅ durch Waldbrände konzentrierte sich hauptsächlich auf Menschen, die in der Nähe eines großen Feuers leben, und untersuchte Jahre später ihren Gesundheitszustand.Dabei werden alle neuen Expositionen außer Acht gelassen, die zwischen dem Ausgangswert und der Nachbeobachtung stattgefunden haben.

Neuere Studien haben die langfristige Belastung durch Waldbrand-PM₂,₅ untersucht, die sich im Laufe der Zeit ändert.Beispielsweise berichteten Forscher über Zusammenhänge zwischen der PM₂,₅-Exposition durch Waldbrände über einen Zeitraum von zwei Jahren und dem Risiko, an Krebs oder anderen Ursachen in Brasilien zu sterben.Auf diese Arbeit wurde erneut zurückgegriffen langfristige durchschnittliche Exposition und extreme Belastungen durch zeitweise auftretende Waldbrände wurden nicht direkt erfasst.Da die Studie dies nicht ausgewertet hat, wissen wir nicht, ob ein bestimmtes Muster der langfristigen PM₂,₅-Exposition bei Waldbränden gesundheitsschädlich war.

An den meisten Tagen sind die Menschen keiner PM₂,₅-Belastung durch Waldbrände ausgesetzt.An manchen Tagen ist die Belastung durch Waldbrände intensiv.Derzeit wissen wir nicht, ob ein paar sehr schlechte Tage oder viele leicht schlechte Tage gesundheitsgefährdender sind.

Ein neuer Rahmen

Wie können wir realistischere Schätzungen erhalten, die die enormen Spitzenwerte der PM₂,₅-Werte erfassen, denen Menschen bei Waldbränden ausgesetzt sind?

Beim Nachdenken über die PM₂,₅-Flächenbrände, denen Menschen ausgesetzt sind, berücksichtigen Expositionswissenschaftler – Forscher, die den Kontakt zwischen Menschen und Schadstoffen in der Umwelt untersuchen – Häufigkeit, Dauer und Intensität.Diese ineinandergreifenden Faktoren helfen dabei, die tatsächliche Belastung des Körpers während eines Waldbrandereignisses zu beschreiben.

In unserer aktuellen Studie schlug unser Team a vor Rahmen zur Messung der langfristigen Belastung durch Waldbrände PM₂.₅ Dabei werden die Häufigkeit, Dauer und Intensität von Waldbrandereignissen berücksichtigt.Wir haben Luftqualitätsmodelle auf Waldbranddaten in Kalifornien von 2006 bis 2020 angewendet und so neue Messwerte abgeleitet, die eine Reihe von Expositionsarten erfassen.

Eine von uns entwickelte Kennzahl ist die Anzahl der Tage mit einer PM₂,₅-Belastung durch Waldbrände über einen langfristigen Zeitraum, wodurch selbst kleinste Belastungen ermittelt werden können.Eine weitere Kennzahl ist die durchschnittliche PM₂,₅-Konzentration bei Waldbränden während der Woche mit der höchsten Rauchentwicklung über einen langen Zeitraum, wodurch Orte hervorgehoben werden, die der extremsten Belastung ausgesetzt sind.Wir haben auch mehrere andere Metriken entwickelt, die je nachdem, welche Auswirkungen untersucht werden, möglicherweise nützlicher sind.

Interessanterweise korrelierten diese Messwerte ziemlich gut miteinander, was auf Orte schließen lässt, an denen es an vielen Tagen auch mindestens einige PM₂,₅-Flächenbrände gab insgesamt die höchsten Werte auf.Obwohl dies die Entscheidung zwischen verschiedenen Expositionsmustern erschweren kann, hängt die Eignung jeder Metrik zum Teil davon ab, welche gesundheitlichen Auswirkungen wir untersuchen.

Umweltungerechtigkeit

Wir haben auch untersucht, ob bestimmte Rassen und ethnische Gruppen einer überdurchschnittlich hohen PM₂,₅-Belastung durch Waldbrände ausgesetzt waren, und haben dies festgestellt Verschiedene Gruppen waren der größten Belastung ausgesetzt je nach Jahr.

Denken Sie an 2018 und 2020, zwei große Waldbrandjahre in Kalifornien.Die nach allen Maßstäben am stärksten exponierten Zählbezirke bestanden im Jahr 2018 hauptsächlich aus nicht-hispanischen weißen Personen und im Jahr 2020 aus hispanischen Personen.Dies macht Sinn, da nicht-hispanische Weiße etwa 41,6 % und Hispanoamerikaner 36,4 % der kalifornischen Bevölkerung ausmachen.

Um zu verstehen, ob andere Gruppen einer übermäßigen PM₂,₅-Belastung durch Waldbrände ausgesetzt waren, verwendeten wir relative Vergleiche.Dies bedeutet, dass wir die tatsächliche PM₂,₅-Belastung durch Waldbrände, der jede Rasse und ethnische Gruppe ausgesetzt war, mit dem verglichen haben, was wir erwartet hätten, wenn sie dem Landesdurchschnitt ausgesetzt gewesen wären.

Wir fanden heraus, dass indigene Gemeinschaften am unverhältnismäßigsten belastet waren und 1,68-mal mehr PM₂,₅ ausgesetzt waren als erwartet.Im Vergleich dazu waren nicht-hispanische weiße Kalifornier 1,13-mal stärker PM₂,₅ ausgesetzt als erwartet, und gemischtrassige Kalifornier 1,09-mal stärker als erwartet.

Ländliche Stammesgebiete wiesen von allen Zählgebieten unserer Studie die höchsten mittleren PM₂,₅-Konzentrationen bei Waldbränden auf – 0,83 Mikrogramm pro Kubikmeter.Ein großer Teil der amerikanischen Ureinwohner in Kalifornien lebt in ländlichen Gebieten, oft mit höhere Waldbrandgefahr Dies ist auf jahrzehntelange schlechte Waldbewirtschaftung zurückzuführen, einschließlich der rechtlichen Unterdrückung kultureller Verbrennungspraktiken, wie Studien gezeigt haben Hilfe bei der Reduzierung katastrophaler Waldbrände.Jüngste staatliche Gesetzgebung hat die Haftungsrisiken kultureller Verbrennungen auf indigenem Land in Kalifornien beseitigt.

Das Verständnis der Ursachen und gesundheitlichen Auswirkungen einer hohen Langzeitbelastung durch Waldbrände PM₂,₅ bei amerikanischen Ureinwohnern und Ureinwohnern Alaskas kann dabei helfen, das Problem anzugehen erhebliche gesundheitliche Unterschiede zwischen diesen Gruppen und anderen Amerikanern.