Původní zpráva od University of California

Kalifornie, domov dálnic a životního stylu založeného na automobilech, se dlouho potýká se znečištěním ovzduší – a byla průkopníkem v čištění vzduchu, například v emisních normách vozidel. Ale v posledních letech se objevila nová hrozba pro kvalitu ovzduší, protože léto a podzim přinesly jedny z nejhorších lesních požárů v historii státu, šířící se kouř a opar na stovky kilometrů.

"Nepředpokládal jsem to a nevidím tomu konec," řekl profesor Anthony Wexler, ředitel Centra pro výzkum kvality ovzduší UC Davis, který se problematikou kvality ovzduší zabývá více než 30 let.

UC Davis má dlouhou historii výzkumu znečištění ovzduší a zdraví. Například v 1970. letech XNUMX. století profesor Thomas Cahill a jeho kolegové ukázali, jak se znečištění olovem šíří z dálnic nad čtvrtěmi, což vede tehdejší vládce. Jerry Brown představil první kontroly olova jako přísady do benzínu. Nyní vědci napříč kampusem sledují zdravotní hrozbu kouřem z lesních požárů.

 

Kouř se vám dostane do očí (a plic)

Kouř se skládá z malých částic, většinou na bázi uhlíku, řekl Kent Pinkerton, ředitel UC Davis Center for Health and Environment a profesor s jmenováním na School of Veterinary Medicine and School of Medicine.

Velikost těchto částic je kritická, řekl Pinkerton. Ty, které mají velikost 2.5 mikrometru nebo menší – známé jako PM2.5 – se mohou dostat hluboko do dýchacích cest a alveol plic. Částice mohou být zachyceny v hlenu nebo spotřebovány ochrannými buňkami nazývanými makrofágy a zbytky jsou vykašlávány nebo spolknuty. Některé částice se však mohou dostat z plic do jiných orgánových systémů.

Kouř může také obsahovat sloučeniny, jako jsou dioxiny nebo ftaláty, vznikající při hoření plastů nebo jiných materiálů z hořících domů. Tyto sloučeniny mohou být přítomny jak jako částice, tak v některých případech jako plyny. Profesor Qi Zhang z oddělení environmentální toxikologie zjistil během táborového požáru v roce 2018 zvýšené hladiny ftalátů v Davisově vzduchu.

"Největší účinek na zdraví závisí na velikosti částic a koncentraci," řekl Pinkerton. "Mohou být přítomni po dlouhou dobu, na velké vzdálenosti."

Akutní příznaky expozice kouři zahrnují podráždění očí a krku, kašel a kýchání, tlak na hrudi a sípání. Mohou také zahrnovat rychlý nebo nepravidelný srdeční tep a nadměrnou únavu.

Tyto příznaky obvykle pominou, když kouř opustí. Rostoucí důkazy však ukazují, že účinky mohou přetrvávat nebo vést k přetrvávajícím zdravotním problémům.

Přirozený experiment

V červnu 2008 se nad oblastí Davis rozšířil kouř z lesních požárů. Hladiny PM2.5 v kampusu UC Davis dosáhly až 80 mikrogramů na metr krychlový, což je výrazně nad federálními standardy.

Právě uplynula porodní sezóna pro makaky rhesus žijící ve venkovních ohradách v Kalifornském národním středisku pro výzkum primátů. Profesorka Lisa Miller, výzkumnice v centru a na School of Veterinary Medicine, zahájila s finančními prostředky od California Air Resources Board dlouhodobou studii účinků tohoto přirozeného kouření na plíce opic ve věku 2 až 3 roky. v té době staré měsíce.

Miller v průběhu let zjistil, že ve srovnání s opicemi narozenými v následujícím roce a nevystavenými kouři, zvířata vykazují dopady na jejich imunitní systém a plicní funkce, s podobností s lidským plicním onemocněním Chronická obstrukční plicní porucha neboli CHOPN.

Podzim 2018 přinesl v centru druhý přirozený experiment. Kouř z Camp Fire 100 mil daleko zahalil kampus Davis, tentokrát na vrcholu období rozmnožování makaků rhesus. Bryn Willson, rezident OB/GYN v UC Davis Health, spolu s Pinkertonem a emeritním profesorem Billem Lasleyem, sledoval samice makaků v reprodukčním věku, které byly přirozeně vystaveny kouři v raném těhotenství. Zjistili zvýšené riziko potratu: 82 procent těhotenství vedlo k úspěšným porodům ve srovnání s 86 až 93 procenty v předchozích devíti letech.

CNPRC se zaměřuje především na onemocnění dýchacích cest. Výzkumníci centra vyvinuli první model dospělého a dětského astmatu opice rhesus s použitím lidského alergenu, roztoče. To dalo výzkumníkům možnost testovat biologické mechanismy a nové terapie. Jednotka pro respirační onemocnění, vedená Millerem, pokračuje ve výzkumu expozice kouři na modelech hlodavců i subhumánních primátů, včetně vývoje spalovacího zařízení pro vytváření kouře pro laboratorní experimenty.

Průzkum obětí požáru

Po požárech v Sonomě a Napě v roce 2017 začala Irva Hertz-Picciotto, profesorka věd o veřejném zdraví a ředitelka UC Davis Environmental Health Sciences Center, zjišťovat zdraví lidí zasažených lesními požáry. Její kolegyně Rebecca J. Schmidt, odborná asistentka vědy o veřejném zdraví, iniciovala studii B-SAFE, Bio-Specimen Assessment of Fire Effects, která sledovala skupinu žen, které byly v roce 2017 vystaveny kouři z lesních požárů během těhotenství nebo těsně před otěhotněním, a jejich miminka. V únoru 2021 Hertz-Picciotto představila některé ze svých prací na kongresovém brífinku.

Více než polovina respondentů průzkumu uvedla, že během prvních tří týdnů po vzniku požárů zažili alespoň jeden symptom (včetně kašle a podráždění očí); více než 20 procent uvádělo astma nebo sípání. Mnoho respondentů hlásilo přetrvávající respirační příznaky měsíce po požárech, řekl Hertz-Picciotto.

"Stále existuje názor, že účinky špatné kvality ovzduší jsou přechodné, ale to, co vidíme, naznačuje, že účinky přetrvávají mnoho měsíců po požárech - a pak jste zpět v období požárů," řekla.

Opakované vystavení špatné kvalitě vzduchu z kouře z lesních požárů může snížit práh pro objevení se symptomů, řekl Hertz-Picciotto.

"K získání příznaků může trvat méně spouštěče," řekla.

Kalifornská požární sezóna se také shoduje s nástupem sezónní chřipky a dalších zimních virů a také COVID-19. Může existovat interakce mezi účinky kouře a viry, které zhoršují plicní problémy. Několik studií naznačuje, že vystavení kouři z lesních požárů zvyšuje riziko infekce COVID-19, řekl Hertz-Picciotto.

Děti a pracovníci v přírodě

Mezi ty, o které mají výzkumní pracovníci v oblasti zdraví největší zájem, jsou děti a dospělí, kteří pracují venku, jako například pracovníci v zemědělství.

"Děti jsou venku velmi aktivní, nasávají více vzduchu v porovnání s jejich plicní hmotou než dospělí a jsou obzvláště citlivé na kouř z lesních požárů," řekl Pinkerton. "Jejich imunitní systém stále dozrává."

Pinkerton je také ředitelem Western Center for Agricultural Health and Safety na UC Davis.

„Ještě před několika lety neexistovaly žádné plány ani pokyny, které by se zabývaly kvalitou vzduchu pro pracovníky venku,“ řekl. První kalifornské státní předpisy vstoupily v platnost v roce 2018. WCAHS spolupracovala s farmáři i organizacemi farmářů na přípravě školicích materiálů a kontrolních seznamů k implementaci předpisů.

Odborná asistentka Kathryn Conlonová, vědecká pracovnice v oblasti veřejného zdraví na lékařské fakultě a škole veterinární medicíny, studuje, jak se kalifornské státní předpisy o kvalitě ovzduší a používání masek pro zemědělské pracovníky promítají do polí. Předpisy například vyžadují, aby pracovníci dostali masky N95, když index kvality vzduchu přesáhne 150.

Ale mezi zavedením politiky a jejím přijetím je mezera, řekl Conlon. Například pracovníci již často nosí látkovou masku nebo šátek jako ochranu proti prachu. Masky N95 vyžadují správnou montáž a mohou být nepříjemné při těžké manuální práci venku v horkém počasí.

"Chceme porozumět tomu, jak zemědělci vnímají ochranu dýchacích cest při kouření," řekl Conlon. „Jaká preventivní opatření už dělají sami? Co poskytuje zaměstnavatel?"

Pilotní studie ve spolupráci s organizacemi farmářů odhalila nejasnosti ohledně ochrany různých typů pokrývek obličeje, řekla.

Plíseň přenášená kouřem

Kouř z lesních požárů může také přenášet spory plísní z lesních půd na velké vzdálenosti. V roce 2020 Naomi Hauserová, specialistka na infekční onemocnění a asistentka klinického profesora na UC Davis Health, a kolegové zaznamenali zjevný nárůst plísňových infekcí, zejména u pacientů s popáleninami. Když přezkoumali údaje za předchozí tři roky, našli v roce 2020 dvakrát tolik infekcí plísní, zdá se, že se shodují s obdobím požárů.

"Jsou to environmentální plísně nalezené v půdě, které se mohou přenášet v prachu," řekl Hauser, který je také členem UC Davis Climate Adaptation Research Center. Větry generované velkými požáry by mohly zanést spóry plísní vysoko do vzduchu a rozšířit je na velké vzdálenosti.

Studium živých věcí v kouři je velmi nové — Leda Kobziar, ekoložka ohně z University of Idaho v Moskvě, v roce 2018 vytvořila termín „pyroaerobiologie“.

Protože spóry plísní jsou relativně velké, asi 40 mikrometrů, pravděpodobně vypadávají ze vzduchu rychleji než PM2.5 a ultrajemné částice a necestují tak daleko. Když se usadí na lidech s poškozenou kůží, jako jsou oběti popálenin nebo je vdechnou lidé s oslabenou imunitou, mohou způsobit infekce.

"Většina z nás s neporušenou kůží a zdravým imunitním systémem by byla v pořádku, ale pokud máte oslabenou imunitu nebo se spálíte, je to něco, o čem byste měli přemýšlet," řekl Hauser. Hauser a kolegové plánují další studie těchto infekcí.

Křižovatky, požáry a zdraví

Požáry představují řadu křižovatek. Sucho, změna klimatu, obhospodařování lesů, invazivní druhy a městské plánování se prolínají, aby lesní požáry byly větší a závažnější; kvalita ovzduší, pandemie COVID-19, sezónní viry a zdravotní nerovnost se prolínají, aby zhoršovaly dopady na zdraví.

Klimatická změna přináší rizika, řekl Conlon: Teplo, sucho, lesní požáry a kvalita ovzduší představují svá vlastní rizika a mohou se vzájemně množit.

"Každý je vystaven těmto rizikům, ale někteří lidé více než jiní," řekl Conlon. "Pokud dělám sedavou práci v klimatizované kanceláři s filtrovaným vzduchem, jsem méně vystaven teplu a špatnému vzduchu, než když dělám těžkou manuální práci venku."

Řešení těchto výzev vyžaduje práci na mnoha problémech najednou. Abychom zmírnili zdravotní dopady lesních požárů, musíme uspokojit zdravotní potřeby všech zasažených.

„Veřejné zdraví a prevence jsou klíčové,“ řekl Hauser.

'Probuzení do požárů'

Ve filmu „Waking Up to Wildfires“, filmař Paige Bierma vypráví příběhy lidí nejvíce postižených lesními požáry v North Bay v roce 2017. Poslechněte si přeživší, hasiče, úředníky veřejného zdraví, komunitní skupiny – a další vědci, kteří se tomu všemu snaží dát smysl.

UC Davis Environmental Health Sciences Center produkovalo celovečerní film „Waking Up to Wildfires“ v roce 2019 s grantem od Národní ústav věd o životním prostředí pomoci osvětlit neutěšenou situaci komunit po těchto typech katastrof.