Ursprunglig rapportering av University of California:
Kalifornien, hem för motorvägen och den bilbaserade livsstilen, har länge kämpat med luftföroreningar - och varit en pionjär när det gäller att städa upp luften, till exempel vad gäller utsläppsnormer för fordon. Men under de senaste åren har ett nytt hot mot luftkvaliteten dykt upp när sommaren och hösten medför några av de värsta skogsbränderna i statens historia, och sprider rök och dis över hundratals kilometer.
"Jag förutsåg det inte, och jag ser inget slut på det", säger professor Anthony Wexler, chef för UC Davis Air Quality Research Center, som har studerat luftkvalitetsfrågor i över 30 år.
UC Davis har en lång historia av forskning inom luftföroreningar och hälsa. Till exempel, på 1970-talet, visade professor Thomas Cahill och kollegor hur blyföroreningar spred sig från motorvägar över stadsdelar, vilket ledde till dåvarande regering. Jerry Brown för att introducera de första kontrollerna för bly som bensintillsats. Nu tittar forskare över hela campus på hotet mot hälsan från brandrök.
Rök kommer in i dina ögon (och lungor)
Rök består av små, mestadels kolbaserade partiklar, säger Kent Pinkerton, chef för UC Davis Center for Health and Environment och en professor med utnämningar vid School of Veterinary Medicine och School of Medicine.
Storleken på dessa partiklar är kritisk, sa Pinkerton. De som är 2.5 mikrometer eller mindre i storlek - känd som PM2.5 - kan komma in djupt i luftvägarna och alveolerna i lungan. Där kan partiklar fångas i slem eller konsumeras av skyddande celler som kallas makrofager, och skräpet hostas upp eller sväljs. Men vissa partiklar kan ta sig från lungan till andra organsystem.
Rök kan också innehålla föreningar som dioxiner eller ftalater, bildade av brinnande plast eller andra material från brinnande hus. Dessa föreningar kan förekomma både som partiklar och i vissa fall som gaser. Professor Qi Zhang, vid institutionen för miljötoxikologi, fann förhöjda nivåer av ftalater i Davis-luften under lägerelden 2018.
"Den största hälsoeffekten beror på storleken på partiklarna och koncentrationen," sa Pinkerton. "De kan vara närvarande under lång tid, över långa avstånd."
Akuta symtom på rökexponering inkluderar irritation i ögon och svalg, hosta och nysningar, tryck över bröstet och väsande andning. De kan också inkludera snabba eller oregelbundna hjärtslag och överdriven trötthet.
Dessa symtom går vanligtvis över när röken lämnar. Men växande bevis visar att effekter kan dröja kvar eller leda till ihållande hälsoproblem.
Ett naturligt experiment
I juni 2008 spred sig rök från skogsbränder över Davis-området. Nivåerna av PM2.5 på UC Davis campus nådde så högt som 80 mikrogram per kubikmeter, långt över federala normer.
Det var precis över födelsesäsongen för rhesusmakaker som lever i utomhusinhägnader vid California National Primate Research Center. Med finansiering från California Air Resources Board började professor Lisa Miller, en forskare vid centret och vid School of Veterinary Medicine, en långtidsstudie av effekterna av den naturliga rökexponeringen på lungorna hos apor som var 2 till 3 månader gammal då.
Under årens lopp har Miller funnit att jämfört med apor födda året därpå och som inte exponeras för rök, visar djuren påverkan på deras immunsystem och lungfunktioner, med likheter med den mänskliga lungsjukdomen Chronic Obstructive Pulmonary Disorder, eller KOL.
Hösten 2018 satte ett andra naturligt experiment i centrum. Rök från Camp Fire 100 miles därifrån täckte Davis campus, denna gång på toppen av häckningssäsongen för rhesusmakaker. Bryn Willson, en OB/GYN bosatt vid UC Davis Health, tillsammans med Pinkerton och professor emeritus Bill Lasley, följde kvinnliga makaker i reproduktiv ålder som naturligt exponerades för rök tidigt under graviditeten. De fann en förhöjd risk för missfall: 82 procent av graviditeterna resulterade i framgångsrika levande födslar, jämfört med 86 till 93 procent under de föregående nio åren.
Luftvägssjukdom är ett stort fokus för CNPRC. Centerforskare utvecklade den första rhesusapamodellen av astma hos vuxna och barn med hjälp av ett mänskligt allergen, dammkvalster. Detta har gett forskare möjlighet att testa biologiska mekanismer och nya terapier. Enheten för luftvägssjukdomar, ledd av Miller, fortsätter forskning om rökexponering i både gnagare och icke-mänskliga primatmodeller, inklusive utveckling av en förbränningsanläggning för att generera rök för laboratorieexperiment.
Kartläggning av brandoffer
Efter bränderna i Sonoma och Napa 2017 började Irva Hertz-Picciotto, professor i folkhälsovetenskap och chef för UC Davis Environmental Health Sciences Center, undersöka hälsan hos människor som drabbats av skogsbränder. Hennes kollega Rebecca J. Schmidt, biträdande professor i folkhälsovetenskap, initierade B-SAFE, Bio-Specimen Assessment of Fire Effects, studie som följde en grupp kvinnor som exponerades för brandrök 2017 när de var gravida eller strax innan de blev gravida, och deras barn. I februari 2021 presenterade Hertz-Picciotto en del av sitt arbete vid en kongressbriefing.
Mer än hälften av de svarande rapporterade att de upplevde minst ett symptom (inklusive hosta och ögonirritation) under de första tre veckorna efter att bränder startade; över 20 procent rapporterade astma eller väsande andning. Många tillfrågade rapporterade fortsatta andningssymtom månader efter bränder, sa Hertz-Picciotto.
"Det finns fortfarande en uppfattning om att effekterna av dålig luftkvalitet är övergående, men det vi ser indikerar att effekterna kvarstår i många månader efter bränder - och sedan är du tillbaka i brandsäsongen", sa hon.
Upprepad exponering för dålig luftkvalitet från brandrök kan sänka tröskeln för att symtom ska uppstå, sa Hertz-Picciotto.
"Det kan ta mindre av en trigger för att få symtom," sa hon.
Kaliforniens brandsäsong sammanfaller också med uppkomsten av säsongsinfluensa och andra vintervirus, såväl som COVID-19. Det kan finnas interaktion mellan effekterna av rök och virus som förvärrar lungproblem. Flera studier tyder på att exponering för brandrök ökar risken för covid-19-infektion, sa Hertz-Picciotto.
Barn och friluftsarbetare
Bland de som är störst oroande för hälsoforskare är barn och vuxna som arbetar utomhus, till exempel jordbruksarbetare.
"Barn är mycket aktiva utomhus, de tar in mer luft jämfört med sin lungmassa än vuxna, och de är särskilt känsliga för rök från skogsbränder," sa Pinkerton. "Deras immunförsvar håller fortfarande på att mogna."
Pinkerton är också chef för Western Center for Agricultural Health and Safety vid UC Davis.
"För bara några år sedan fanns det inga planer eller riktlinjer som handlade om luftkvalitet för utomhusarbetare", sa han. De första reglerna i delstaten Kalifornien trädde i kraft 2018. WCAHS har arbetat med både jordbrukare och jordbruksarbetarorganisationer för att ta fram utbildningsmaterial och checklistor för att implementera reglerna.
Biträdande professor Kathryn Conlon, en folkhälsoforskare vid School of Medicine och School of Veterinary Medicine, studerar hur Kaliforniens delstatsbestämmelser om luftkvalitet och maskanvändning för jordbruksarbetare översätts till fälten. Till exempel kräver bestämmelser att arbetare får N95-masker när luftkvalitetsindexet överstiger 150.
Men det finns ett gap mellan att införa en policy och dess antagande, sa Conlon. Till exempel kommer arbetare ofta redan bära en tygmask eller bandana som dammsköld. N95-masker kräver korrekt passning och kan vara obekväma när man utför hårt manuellt arbete utomhus i varmt väder.
"Vi vill förstå jordbruksarbetarnas uppfattningar om luftvägsskydd i en rökhändelse," sa Conlon. "Vilka försiktighetsåtgärder vidtar de redan på egen hand? Vad tillhandahålls av arbetsgivaren?”
En pilotstudie i samarbete med lantarbetarorganisationer avslöjade förvirring om skyddet av olika typer av ansiktsbeläggningar, sa hon.
Rökburen mögel
Rök från skogsbrand kan också bära mögelsporer från skogsmark över långa avstånd. År 2020 märkte Naomi Hauser, specialist på infektionssjukdomar och biträdande klinisk professor vid UC Davis Health, och kollegor en uppenbar ökning av mögelinfektioner, särskilt hos patienter med brännskador. När de granskade uppgifterna för de tre föregående åren, fann de dubbelt så många mögelinfektioner 2020, som verkar sammanfalla med brandsäsongen.
"Det här är miljömögel som finns i jord, som kan bäras runt i damm," sa Hauser som också är medlem i UC Davis Climate Adaptation Research Center. Vindarna som genererades av stora bränder kunde sopa mögelsporer högt upp i luften och sprida dem över långa avstånd.
Studiet av levande varelser i rök är mycket nytt - Leda Kobziar, en brandekolog vid University of Idaho i Moskva, myntade termen "pyroaerobiology" 2018.
Eftersom mögelsporer är relativt stora, cirka 40 mikrometer, faller de sannolikt ur luften snabbare än PM2.5 och ultrafina partiklar och reser sig inte så långt. När de slår sig ner på personer med skadad hud, såsom brännskadade eller andas in av personer med försvagad immunitet, kan de orsaka infektioner.
"De flesta av oss, med intakt hud och friskt immunsystem, skulle vara okej, men om du är immunförsvagad eller har en brännskada är det något att tänka på," sa Hauser. Hauser och kollegor planerar ytterligare studier av dessa infektioner.
Korsningar, skogsbränder och hälsa
Skogsbränder presenterar en serie korsningar. Torka, klimatförändringar, skogsbruk, invasiva arter och stadsplanering skär varandra för att göra skogsbränderna större och allvarligare; luftkvalitet, covid-19-pandemin, säsongsbetonade virus och ojämlikhet i hälsa korsas för att förvärra hälsoeffekterna.
Klimatförändringar medför sammansatta risker, sa Conlon: Värme, torka, skogsbränder och luftkvalitet utgör sina egna risker och kan föröka varandra.
"Alla är utsatta för dessa risker, men vissa människor mer än andra," sa Conlon. "Om jag arbetar stillasittande på ett luftkonditionerat kontor med filtrerad luft, är jag mindre utsatt för värme och dålig luft än om jag utför hårt manuellt arbete utomhus."
Att ta itu med dessa utmaningar kräver att man arbetar med många problem samtidigt. För att mildra hälsoeffekterna av skogsbränder måste vi tillgodose hälsobehoven för alla som drabbas.
"Folkhälsa och förebyggande är nyckeln," sa Hauser.
"Att vakna till skogsbränder"
I "Waking Up to Wildfires", filmare Paige Bierma berättar historierna om människor som drabbades hårdast av skogsbränderna i North Bay 2017. Hör från överlevande, brandmän, folkhälsotjänstemän, samhällsgrupper – och forskare som försöker förstå det hela.
UC Davis Environmental Health Sciences Center producerade filmen "Waking Up to Wildfires" 2019 med ett bidrag från National Institute of Environmental Health Sciences att bidra till att belysa samhällenas svåra situation efter dessa typer av katastrofer.
