Het jaar 2020 zal om vele redenen herinnerd worden, inclusief de recordbrekende bosbranden die de lucht van San Francisco in een apocalyptische tint rood veranderden en wekenlang grote delen van het Westen in rook bedekten.

Californië heeft in 2020 vijf van de zes grootste branden ooit meegemaakt, waaronder de eerste moderne "gigafire, " een wildvuur dat meer dan 1 miljoen hectare verbrandde. Colorado zag de drie grootste branden ooit.

Terwijl de rook voor prachtige zonsondergangen kan zorgen, het kan ook ernstige gevolgen hebben voor de menselijke gezondheid.

Ik ben een atmosferische chemicus, en de atmosfeer is mijn laboratorium. Als ik naar de lucht kijk, Ik zie een mengsel van vele duizenden verschillende chemische verbindingen die met elkaar en met zonlicht in wisselwerking staan.

De reacties en transformaties in de atmosfeer zorgen ervoor dat de rook van bosbranden drastisch verandert als deze met de wind mee reist, en studies hebben aangetoond dat het giftiger kan worden naarmate het ouder wordt. Om de effecten van natuurbrandemissies op benedenwindse populaties nauwkeurig te voorspellen en meer gerichte waarschuwingen voor de luchtkwaliteit af te geven naarmate de natuurbrandseizoenen verslechteren, we moeten begrijpen welke chemicaliën worden uitgestoten en hoe rook in de loop van de tijd verandert.

Om dat uit te zoeken, mijn collega's en ik vlogen vliegtuigen in de rookpluimen van enkele van de grote bosbranden in het Westen.

Hoe we bosbranden bestuderen

Grote bosbranden en de manier waarop wind hun rook meevoert, zijn niet eenvoudig na te bootsen in een laboratorium. Dit maakt het moeilijk voor hen om te studeren. Een van de beste manieren om meer te weten te komen over de chemie van echte natuurbranden, is door deze rechtstreeks in de atmosfeer te proeven.

In 2018 en 2019, mijn collega's en ik doorkruisten de lucht boven actieve bosbranden in gespecialiseerde vliegtuigen geladen met wetenschappelijke instrumenten. Elk instrument is ontworpen om een ​​ander deel van de rook te bemonsteren, vaak door letterlijk een buis uit het raam te steken.

Wildvuurrook is veel complexer en dynamischer dan op het eerste gezicht lijkt. Het bevat duizenden verschillende verbindingen, waarvan de meeste moleculen zijn die verschillende hoeveelheden koolstof bevatten, waterstof, stikstof- en zuurstofatomen. Er zijn zowel gassen (individuele moleculen) als deeltjes (miljoenen moleculen die samengeklonterd zijn).

Geen enkel instrument kan al deze moleculen tegelijk meten. In feite, sommige specifieke verbindingen zijn überhaupt een uitdaging om te meten. Veel wetenschappers, inclusief mezelf, hun carrière wijden aan het ontwerpen en bouwen van nieuwe instrumenten om onze metingen te verbeteren en ons begrip van de atmosfeer en hoe deze ons beïnvloedt te blijven vergroten.

In nieuw gepubliceerd onderzoek van de bosbranden van 2018, mijn collega's en ik lieten zien hoe de rookdeeltjes snel veranderden als ze met de wind mee werden gedragen.

Sommige deeltjes verdampten in gassen, vergelijkbaar met een regenplas die verdampt in waterdamp wanneer de zon opkomt. Tegelijkertijd, sommige gassen in rook gingen door reacties om nieuwe deeltjes te vormen, vergelijkbaar met waterdamp die condenseert om een ​​wolk of dauwdruppels te vormen. In de tussentijd, er waren chemische reacties, de moleculen zelf veranderen.

Omdat deze moleculen reageerden met zonlicht en andere gassen in de atmosfeer, de rook was fundamenteel getransformeerd. Dit is wat we bedoelen als wetenschappers het hebben over rook die "veroudert" of na verloop van tijd "verouderd" wordt. Ander recent onderzoek is begonnen aan te tonen hoe rook van bosbranden giftiger kan worden naarmate het ouder wordt.

Wat betekenen al deze veranderingen voor de gezondheid?

De gezondheidsschade door rook is grotendeels een gevolg van de hoeveelheid PM2,5 die het bevat. Dit zijn kleine deeltjes, een fractie van de breedte van een mensenhaar, die diep in de longen kunnen worden ingeademd, waar ze de luchtwegen kunnen irriteren. Zelfs kortdurende blootstelling kan hart- en longproblemen verergeren.

Chemische reacties bepalen hoeveel PM2.5 zich in de rook van bosbranden bevindt wanneer het van de branden naar bevolkingscentra wordt getransporteerd. Door onze vliegtuigmetingen te gebruiken om deze processen te begrijpen, wij chemici kunnen beter voorspellen hoeveel PM2.5 aanwezig zal zijn in oude rook.

Gecombineerd met meteorologische voorspellingen die voorspellen waar de rook zal gaan, this could lead to improved air quality models that can tell people downwind whether they will be exposed to unhealthy air.

Better air quality forecasting

With wildfires increasingly in the news, more people have become aware of their own air quality. Resources such as AirNow from the U.S. Environmental Protection Agency provide current and forecasted air quality data, along with explanations of the health hazards. Local information is often available from state or regional agencies as well.

Air quality measurements and forecasts can help people avoid unhealthy situations, especially sensitive groups such as people with asthma. During predicted periods of unhealthy air quality, local or state governments can use forecasts to reduce other pollution sources, such as discouraging residential wood burning or high-emitting industrial activities.

Kijkend naar de toekomst, wildfire smoke is likely to be widespread across the West each year for several reasons. Rising temperatures are leaving the landscape drier and more flammable. Tegelijkertijd, more people are building homes in the wildland-urban interface, creating more opportunities for fires to start.

A large community of scientists including me are working to better understand wildfire emissions and how they change as they blow into downwind communities. That knowledge will improve forecasts for air quality and health impacts of wildfire smoke, so people can learn to adapt and avoid the worst health consequences.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.