作者:布雷特·B
棕榈，对话 采样野火烟雾有时意味着将一根管子伸出飞机的窗户
学分:布雷特·帕尔姆/华盛顿大学，剑桥大学 2020年将因许多原因而被铭记，包括破纪录的野火，它让旧金山的天空变成了世界末日般的红色，并连续数周将西部大部分地区笼罩在烟雾中
2020年，加州经历了有记录以来六次最大的火灾中的五次，包括第一次现代的“大火灾”，一场燃烧了100多万英亩的野火
科罗拉多州经历了有记录以来最大的三次火灾
虽然烟雾可以带来美丽的日落，但它也会对人类健康造成可怕的后果
我是大气化学家，大气是我的实验室
当我仰望天空时，我看到成千上万种不同的化合物相互作用，并与阳光相互作用
大气中的反应和变化导致野火烟雾在顺风传播时发生显著变化，研究表明，随着时间的推移，野火烟雾的毒性会越来越大
为了准确预测野火排放对顺风人群的影响，并在野火肆虐时发布更有针对性的空气质量警报，我们必须了解哪些化学物质正在排放，以及烟雾如何随时间变化
为了搞清楚这一点，我和我的同事们驾驶飞机飞入了西方一些大型野火的烟柱中
为了在烟雾顺风移动时进行采样，科学家们在烟雾中来回飞行
灰色线是2018年的航班
他们在小路穿过烟柱的地方变红了
学分:布雷特·帕尔姆/华盛顿大学，剑桥大学 我们如何研究野火 大型野火和风携带烟雾的方式不容易在实验室中复制
这使得他们很难学习
了解真正的野火烟雾化学的最好方法之一是直接在大气中取样
在2018年和2019年，我和我的同事们乘坐装有科学仪器的专用飞机在活跃的野火上空穿梭
每一种仪器都被设计用来对烟雾的不同部分进行采样，通常是将一根管子伸出窗外
野火烟雾远比我们看到的复杂和动态
它包含成千上万种不同的化合物，其中大多数是含有不同数量的碳、氢、氮和氧原子的分子
有气体(单个分子)也有粒子(数百万个分子凝结在一起)
没有一种仪器能同时测量所有这些分子
事实上，一些特定的化合物是一个挑战
包括我自己在内的许多科学家致力于设计和制造新仪器，以改进我们的测量，并继续推进我们对大气及其对我们的影响的理解
用于这些实验的科学飞机充满了以不同方式测量野火烟雾的仪器
学分:布雷特·帕尔姆/华盛顿大学，剑桥大学 在2018年野火新发表的研究中，我和我的同事展示了烟雾颗粒在顺风传播时是如何快速变化的
一些粒子蒸发成气体，类似于太阳出来时蒸发成水蒸气的雨水坑
与此同时，烟雾中的一些气体正在经历形成新粒子的反应，类似于水蒸气凝结形成云或露珠
同时，化学反应正在发生，改变了分子本身
当这些分子与阳光和大气中的其他气体反应时，烟雾发生了根本性的转变
这就是我们所说的随着时间的推移，当科学家们谈论烟“老化”或“变味”时的意思
最近的其他研究已经开始显示野火烟雾随着时间的推移会变得越来越有毒
所有这些变化对健康意味着什么？ 吸烟对健康的损害很大程度上是由于PM2
5它包含
这些微小颗粒只有人类头发宽度的一小部分，可以被吸入肺部深处，刺激呼吸道
即使是短期接触也会加重心肺问题
来自西部野火的烟柱蔓延到整个美国
S
2020年9月中旬
荣誉:约书亚·史蒂文斯/美国国家航空航天局地球观测站 化学反应控制了多少PM2
5号正处于野火烟雾中，因为它正被从大火中带走并进入人口中心
利用我们的飞机测量来了解这些过程，我们化学家可以更好地预测PM2有多少
5将出现在陈年烟雾中
结合预测烟雾去向的气象预测，这可能导致空气质量模型的改进，可以告诉顺风的人他们是否会暴露在不健康的空气中
更好的空气质量预报 随着野火越来越多地出现在新闻中，越来越多的人开始意识到自己的空气质量
资源，如美国的“立即广播”
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环境保护局提供当前和预测的空气质量数据，以及对健康危害的解释
当地信息通常也可以从州或地区机构获得
空气质量测量和预测可以帮助人们避免不健康的情况，特别是敏感人群，如哮喘患者
在空气质量不健康的预测时期，地方或州政府可以利用预测来减少其他污染源，如阻止居民燃烧木材或高排放的工业活动
PM2
5个粒子比2个小
5微米宽
信用:U
S
环境保护局 展望未来，由于几个原因，野火烟雾可能每年在整个西方蔓延
温度的上升使得景观更加干燥和易燃
与此同时，越来越多的人在荒地和城市的交界处建造房屋，为火灾的发生创造了更多的机会
包括我在内的一大群科学家正致力于更好地理解野火的排放，以及当它们吹进顺风社区时是如何变化的
这些知识将提高对空气质量和野火烟雾对健康影响的预测，因此人们可以学会适应和避免最糟糕的健康后果
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