L'anno 2020 sarà ricordato per molte ragioni, compresi i suoi incendi boschivi da record che hanno trasformato i cieli di San Francisco in un'apocalittica sfumatura di rosso e hanno ricoperto di fumo gran parte dell'Occidente per settimane e settimane.

La California ha subito cinque dei suoi sei incendi più grandi mai registrati nel 2020, compreso il primo moderno "gigafire, " un incendio che ha bruciato oltre 1 milione di acri. Il Colorado ha visto i suoi tre incendi più grandi mai registrati.

Mentre il fumo può creare splendidi tramonti, può anche avere conseguenze disastrose per la salute umana.

Sono un chimico atmosferico, e l'atmosfera è il mio laboratorio. Quando guardo il cielo, Vedo una miscela di molte migliaia di diversi composti chimici che interagiscono tra loro e con la luce solare.

Le reazioni e le trasformazioni nell'atmosfera fanno sì che il fumo degli incendi cambi drasticamente mentre viaggia sottovento, e gli studi hanno dimostrato che può diventare più tossico con l'invecchiamento. Al fine di prevedere con precisione gli effetti delle emissioni degli incendi sulle popolazioni sottovento ed emettere avvisi più mirati sulla qualità dell'aria man mano che le stagioni degli incendi boschivi peggiorano, dobbiamo capire quali sostanze chimiche vengono emesse e come il fumo cambia nel tempo.

Per capirlo, io e i miei colleghi abbiamo fatto volare gli aeroplani nei pennacchi di fumo di alcuni dei grandi incendi boschivi dell'Occidente.

Come studiamo gli incendi boschivi

Grandi incendi e il modo in cui il vento trasporta il loro fumo non possono essere facilmente replicati in un laboratorio. Questo li rende difficili da studiare. Uno dei modi migliori per conoscere la vera chimica del fumo degli incendi è campionarlo direttamente nell'atmosfera.

Nel 2018 e nel 2019, io e i miei colleghi abbiamo attraversato il cielo sopra gli incendi attivi in ​​aeroplani specializzati carichi di strumenti scientifici. Ogni strumento è progettato per campionare una parte diversa del fumo, spesso attaccando letteralmente un tubo fuori dalla finestra.

Il fumo degli incendi boschivi è molto più complesso e dinamico di quanto sembri. Contiene migliaia di composti diversi, la maggior parte sono molecole contenenti varie quantità di carbonio, idrogeno, atomi di azoto e ossigeno. Ci sono gas (singole molecole) e particelle (milioni di molecole coagulate insieme).

Nessun singolo strumento può misurare tutte queste molecole contemporaneamente. Infatti, alcuni composti specifici sono una sfida da misurare. Molti scienziati, compreso me stesso, dedicano le loro carriere alla progettazione e alla costruzione di nuovi strumenti per migliorare le nostre misurazioni e continuare a far progredire la nostra comprensione dell'atmosfera e di come ci influenza.

Nella ricerca appena pubblicata sugli incendi boschivi del 2018, i miei colleghi ed io abbiamo mostrato come le particelle di fumo cambiassero rapidamente mentre venivano trasportate sottovento.

Alcune delle particelle stavano evaporando in gas, simile a una pozzanghera che evapora in vapore acqueo quando esce il sole. Allo stesso tempo, alcuni dei gas nel fumo stavano attraversando reazioni per formare nuove particelle, simile al vapore acqueo che si condensa per formare una nuvola o goccioline di rugiada. Nel frattempo, avvenivano reazioni chimiche, modificando le molecole stesse.

Poiché queste molecole reagivano con la luce solare e altri gas nell'atmosfera, il fumo è stato fondamentalmente trasformato. Questo è ciò che intendiamo quando gli scienziati parlano di fumo che "invecchia" o che diventa "stantio" nel tempo. Altre ricerche recenti hanno iniziato a mostrare come il fumo degli incendi boschivi possa diventare più tossico con l'invecchiamento.

Cosa significano tutti questi cambiamenti per la salute?

I danni alla salute causati dal fumo sono in gran parte il risultato della quantità di PM2,5 che contiene. Queste sono minuscole particelle, una frazione della larghezza di un capello umano, che possono essere respirati in profondità nei polmoni dove possono irritare le vie respiratorie. Anche l'esposizione a breve termine può aggravare problemi cardiaci e polmonari.

Le reazioni chimiche controllano la quantità di PM2,5 presente nel fumo degli incendi mentre viene trasportato lontano dagli incendi e nei centri abitati. Utilizzando le nostre misurazioni aeronautiche per comprendere questi processi, we chemists can better predict how much PM2.5 will be present in aged smoke.

Combined with meteorology forecasting that predicts where the smoke will go, 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.

Guardando al futuro, 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. Allo stesso tempo, 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.

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.