I ricercatori hanno riportato le loro scoperte sulla rivista Science of the Total Environment .

"Le analisi statistiche suggeriscono che situazioni come gli incendi canadesi dello scorso anno, in cui il fumo viaggia per lunghe distanze per colpire gli Stati Uniti orientali, potrebbero diventare la norma", ha affermato l'autore principale Manzhu Yu, assistente professore di geografia alla Penn State.

"La nostra ricerca può aiutare i funzionari della sanità pubblica nelle aree urbane e rurali a pianificare interventi mirati per le comunità a maggior rischio di inquinamento atmosferico dannoso durante gli eventi di fumo dovuti a incendi."

I ricercatori si sono concentrati sui periodi tra il 6 e l’8 giugno e tra il 28 e il 30 giugno 2023, quando le condizioni meteorologiche e una tempesta costiera hanno spinto grandi quantità di fumo dal Canada negli Stati Uniti nordorientali. Hanno utilizzato i dati provenienti da sensori a terra e una forma di intelligenza artificiale chiamata deep learning per migliorare un modello di previsione meteorologica del Centro nazionale per la ricerca atmosferica.

Il modello, il modello di ricerca e previsione meteorologica con chimica, o WRF-Chem, fornisce dati orari sulle concentrazioni superficiali di particolato fine (PM 2.5). Presenti nel fumo degli incendi e in altre forme di inquinamento atmosferico, queste minuscole particelle possono raggiungere i polmoni e causare problemi di salute.

Gli scienziati hanno anche studiato i dati anonimi sulla mobilità provenienti da dispositivi come gli smartphone per vedere come le persone hanno cambiato le loro attività di viaggio durante gli eventi legati al fumo. Inoltre, hanno condotto una valutazione della giustizia ambientale utilizzando i dati dell'Environmental Protection Agency degli Stati Uniti per vedere se alcuni fattori ambientali e demografici fossero correlati a una maggiore vulnerabilità agli effetti negativi sulla salute derivanti dal fumo degli incendi.

Questi fattori includevano variabili come la percentuale di popolazione con meno di un’istruzione superiore, lo status di minoranza, i tassi di ospedalizzazione per infarto e asma e gli oneri di inquinamento esistenti derivanti da fonti come il traffico pesante e le centrali elettriche. Hanno studiato questi fattori a livello di contea, dalla Pennsylvania e dal New Jersey fino al Maine, per vedere se alcune comunità condividevano una parte maggiore del carico di inquinamento rispetto ad altre.

Il team ha scoperto che il modello di previsione perfezionato stimava meglio l'entità e i tempi dei picchi di PM 2,5, misurati in microgrammi per metro cubo d'aria (μg/m ³ ), in tutta l'area di studio rispetto all'attuale modello di previsione.

Osservando come i dati previsti corrispondono ai dati osservati, con 0 µg/m ³ di PM 2,5, il che significa che il modello corrisponde esattamente alle osservazioni del terreno, l'attuale modello di previsione ha ottenuto un punteggio di -6,872 µg/m ³ , segnalando una forte sottostima dei livelli di particolato. Il modello perfezionato ha ottenuto un punteggio di 0,160 µg/m ³ , segnando una leggera sovrastima dei livelli di particolato che si allineavano molto più vicino a quanto misurato dai sensori a terra.

Inoltre, i ricercatori hanno scoperto che le comunità urbane e rurali già gravate dall'inquinamento ambientale esistente si trovano ad affrontare livelli di inquinamento atmosferico più elevati durante eventi di fumo imprevisti rispetto ad altre aree.

"La buona notizia, secondo i nostri risultati, è che quando le persone sentono parlare del fumo degli incendi, tendono a ridurre la loro mobilità", ha detto Yu.

"Ma abbiamo scoperto che durante questi eventi legati al fumo New York City, Filadelfia e le contee circostanti mostravano ancora attività di mobilità elevata. Probabilmente dobbiamo pensare a interventi mirati nelle aree urbane perché con così tante persone che vivono nella zona, i tassi di esposizione all'aria malsana sono molto alti."

Anche le comunità rurali gravate dall’inquinamento provocato dalle centrali elettriche e dalle miniere possono avere esigenze particolari, ha affermato. Ad esempio, ha spiegato, la contea di Bennington, nel Vermont, ha pochi fattori demografici che la renderebbero più vulnerabile all'inquinamento ambientale.

Tuttavia, è sede di numerose miniere, traffico pesante, siti di stoccaggio di rifiuti pericolosi e altro ancora, che contribuiscono a punteggi di inquinamento ambientale più elevati. Questi fattori amplificavano i livelli di inquinamento atmosferico durante le giornate fumose.

"Gli interventi di sanità pubblica si basano solitamente sulle concentrazioni di popolazione, che sono naturalmente più elevate nelle aree urbane", ha affermato Yu. "Conoscere queste vulnerabilità esistenti nelle aree rurali può aiutare i funzionari a servire meglio queste aree e a proteggere la salute pubblica."

Nel frattempo, le persone possono adottare subito misure per proteggere la propria salute durante la prossima stagione degli incendi.

"Suggerirei che le persone abbiano un filtro dell'aria e un monitor dell'inquinamento dell'aria interna nelle loro case", ha detto Yu. "Possono anche migliorare l'isolamento intorno alle finestre e alle porte se i livelli di fumo sono molto elevati. Consiglierei di lavorare da casa, se possibile, o di procurarsi una maschera di alta qualità se devi viaggiare all'aperto.

"E penso che in Pennsylvania dobbiamo parlare di standard per le organizzazioni su come rispondere ai giorni di fumo, sia che si tratti di lavorare da casa, avere un giorno libero o licenziarsi in anticipo. Non siamo abituati a fumare eventi e abbiamo bisogno di alcuni sorta di politica o standard per proteggere la salute pubblica."

Oltre a Yu, tra i contributori a questa ricerca della Penn State figurano Zhenlong Li, professore associato di geografia, e gli studenti di dottorato Shiyan Zhang e Huan Ning; e Kai Zhang, professore associato di Empire Innovation presso la School of Public Health dell'Università di Albany.