是什么让城市野火烟雾如此有毒

城市中燃烧的野火向空气中释放出有毒且不可预测的化合物组合

Homes and palm trees shrouded in smoke

2025年1月11日星期六,加利福尼亚州奥尔塔迪纳,伊顿火灾过后,被毁房屋上空的烟雾。消防员在控制肆虐洛杉矶的致命火灾方面取得了一些进展,随着破坏程度的上升,整个社区已化为灰烬。

凯尔·格里洛特/彭博社 via Getty Images

南加州的消防员正在与帕利塞德和伊顿火灾作斗争,这些火灾已造成至少25人死亡,累计燃烧了37,700英亩土地和至少12,000栋建筑物。烟雾甚至从太空都清晰可见。

许多火灾易发地区的居民——以及远在下风口的居民——已经熟悉了野火烟雾橙色、末日般的雾霾,因为气候变化使这些火灾变得越来越常见。这种烟雾可能包含与心脏病和肺病甚至癌症相关的不可预测的化学混合物,癌症是消防员死亡的主要原因。以下是野火烟雾如此危险的原因。

非同寻常的污染物


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当树木、灌木和其他有机物燃烧时,它们会释放出二氧化碳、水、热量——以及,取决于可用的燃料,各种挥发性化合物、气态污染物和颗粒物。这些微小的颗粒物会悬浮在空气中,可能包括烟尘(黑碳)、金属、灰尘等。如果它们小于直径 2.5 微米,它们可以逃避我们身体吸入时的自然防御,深入肺部并引发各种健康问题。

这种细颗粒物是一种常见的污染物;例如,它也是由机动车辆和工业工厂产生的。但是,野火烟雾中存在的这种颗粒物可能更危险。研究南加州健康结果的研究人员得出结论,与来自其他来源的 PM2.5 相比,来自野火的小于 2.5 微米的特定颗粒物(称为 PM2.5)暴露对人类健康的危害高达 10 。研究人员估计,野火产生的颗粒物毒性是其三到四倍——但他们尚不知道原因。

更危险的燃料

随着人类开发越来越多的土地,我们增加了人类住区和越来越易燃的森林之间的接触点数量。这使得人为错误引发火灾的可能性更大——并且由此产生的野火将吞噬房屋、办公室、汽车和其他人造基础设施,从而扩大烟雾中产生的有毒化合物的类型和数量。油漆、密封剂、绝缘材料、金属等可以释放多种挥发性有机化合物、气态污染物和颗粒物。

美国环境保护署研究人员在 2023 年进行的一项研究发现,城市野火中某些有毒化合物的排放因子比林地地区火灾中的排放因子高出 1000 多倍

不可预测的化学反应

令人惊讶的是,很难预测当人们吸入野火烟雾时会接触到哪些化合物。烟雾中的成分取决于几个因素:燃烧的物质(例如,黄松或汽车)、燃烧的温度(是火焰燃烧还是阴燃?)以及烟雾传播的距离和时间。随着烟雾的老化,它会暴露在阳光下。这种辐射会 воздействовать 氮氧化物 (NOx) 和挥发性有机化合物 (VOC),引发一系列复杂的反应,这些反应通常会导致另一种二次污染物:臭氧,即雾霾的主要成分,会损害肺部。

当含有 VOC 的烟雾传播并沉降到其他城市时,它会与当地更多的污染物(以 NOx 的形式存在)混合——使其有机会形成更多的臭氧。研究还表明,VOC 和颗粒物——每种都可能具有毒性——可以结合起来,使其各自的健康风险更加严重

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挥之不去的危害

即使野火烟雾消散后,它通常也会留下一些有毒成分。在 2021 年马歇尔火灾后在科罗拉多州进行的一项研究中,研究人员发现在火灾中幸存下来的房屋的灰烬中,以及空气样本中的 VOC 中,存在高水平的与呼吸系统和发育疾病、不孕症和癌症相关的多环芳烃 (PAH)。其他研究人员将玻璃、棉花和机械空气过滤器暴露在实验室的烟雾中,发现 PAH 在背景水平之上持续存在了 40 天。清洁过程的有效性在 48% 到 71% 之间。

这种挥之不去的污染也会引起健康问题。在马歇尔火灾后的研究中,许多居民经历了眼睛发痒或流泪、头痛、咳嗽和打喷嚏。这导致房主和保险公司之间就究竟什么构成野火烟雾造成的损害产生了一些争议。

洛杉矶周围的一些烟雾已经开始消散,其中大部分被最初助长火焰的圣塔安娜风吹向了大海。但该市目前正在为更多强风做准备,因为国家气象局警告未来几天可能出现“爆炸性火灾增长”。

艾莉森·帕肖尔大众科学的副新闻编辑,经常报道生物学、健康、技术和物理学。她编辑该杂志的“投稿人”专栏和每周在线科学测验。作为一名多媒体记者,帕肖尔为大众科学的播客Science Quickly撰稿。她的作品包括一个关于音乐制作人工智能的三部分迷你剧。她的作品也曾在Quanta Magazine和Inverse上发表。帕肖尔毕业于纽约大学亚瑟·L·卡特新闻学院,获得科学、健康和环境报道硕士学位。她拥有乔治城大学心理学学士学位。在 X(前身为 Twitter)上关注帕肖尔 @parshallison

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