Originalberichterstattung der University of California:
Kalifornien, Heimat der Autobahnen und des autobasierten Lebensstils, kämpft seit langem mit der Luftverschmutzung – und ist Vorreiter bei der Luftreinhaltung, zum Beispiel bei der Abgasnorm für Fahrzeuge. Aber in den letzten Jahren ist eine neue Bedrohung für die Luftqualität aufgetreten, da Sommer und Herbst einige der schlimmsten Waldbrände in der Geschichte des Staates mit sich bringen und Rauch und Dunst über Hunderte von Kilometern verbreiten.
„Ich habe nicht damit gerechnet und sehe kein Ende“, sagte Professor Anthony Wexler, Direktor des UC Davis Air Quality Research Center, der sich seit über 30 Jahren mit Fragen der Luftqualität beschäftigt.
Die UC Davis hat eine lange Geschichte in der Forschung zu Luftverschmutzung und Gesundheit. Zum Beispiel zeigten Professor Thomas Cahill und Kollegen in den 1970er Jahren, wie sich die Bleiverschmutzung von Autobahnen über die Nachbarschaften ausbreitete, was die damalige Regierung anführte. Jerry Brown, um die ersten Kontrollen von Blei als Benzinzusatz einzuführen. Jetzt untersuchen Forscher auf dem gesamten Campus die Gesundheitsgefahr durch Waldbrandrauch.
Rauch dringt in Ihre Augen (und Lungen)
Rauch besteht aus winzigen, meist auf Kohlenstoff basierenden Partikeln, sagte Kent Pinkerton, Direktor des UC Davis Center for Health and Environment und Professor mit Berufungen an die School of Veterinary Medicine und School of Medicine.
Die Größe dieser Partikel ist entscheidend, sagte Pinkerton. Diejenigen, die 2.5 Mikrometer oder kleiner sind – bekannt als PM2.5 – können tief in die Atemwege und Alveolen der Lunge eindringen. Dort können Partikel im Schleim eingeschlossen oder von schützenden Zellen, den sogenannten Makrophagen, aufgenommen werden, und die Trümmer werden ausgehustet oder geschluckt. Einige Partikel können jedoch von der Lunge in andere Organsysteme gelangen.
Rauch kann auch Verbindungen wie Dioxine oder Phthalate enthalten, die aus brennendem Plastik oder anderen Materialien aus brennenden Häusern entstehen. Diese Verbindungen können sowohl als Partikel als auch teilweise als Gase vorliegen. Professor Qi Zhang von der Abteilung für Umwelttoxikologie stellte während des Lagerfeuers 2018 erhöhte Phthalatwerte in der Luft von Davis fest.
„Der größte gesundheitliche Effekt hängt von der Größe der Partikel und der Konzentration ab“, sagte Pinkerton. „Sie können lange Zeit über weite Strecken präsent sein.“
Akute Symptome einer Rauchexposition sind Reizungen der Augen und des Rachens, Husten und Niesen, Engegefühl in der Brust und Keuchen. Sie können auch einen schnellen oder unregelmäßigen Herzschlag und übermäßige Müdigkeit umfassen.
Diese Symptome verschwinden normalerweise, wenn der Rauch verschwindet. Aber immer mehr Beweise zeigen, dass die Auswirkungen anhalten oder zu anhaltenden Gesundheitsproblemen führen können.
Ein natürliches Experiment
Im Juni 2008 breitete sich Rauch von Waldbränden über die Gegend von Davis aus. Der PM2.5-Wert auf dem Campus der UC Davis erreichte bis zu 80 Mikrogramm pro Kubikmeter und lag damit weit über den bundesstaatlichen Standards.
Es war gerade nach der Geburtssaison für Rhesus-Makaken, die in Freilandgehegen des California National Primate Research Center lebten. Mit Mitteln des California Air Resources Board begann Professor Lisa Miller, eine Forscherin am Zentrum und an der School of Veterinary Medicine, eine Langzeitstudie über die Auswirkungen dieser natürlichen Rauchexposition auf die Lungen von Affen, die 2 bis 3 Monate alt damals.
Im Laufe der Jahre hat Miller herausgefunden, dass die Tiere im Vergleich zu Affen, die im folgenden Jahr geboren wurden und keinem Rauch ausgesetzt waren, Auswirkungen auf ihr Immunsystem und ihre Lungenfunktion haben, mit Ähnlichkeiten mit der menschlichen Lungenkrankheit Chronisch obstruktive Lungenerkrankung (COPD).
Im Herbst 2018 stand ein zweites Naturexperiment im Mittelpunkt. Rauch vom 100 Kilometer entfernten Lagerfeuer bedeckte den Campus von Davis, diesmal auf dem Höhepunkt der Brutzeit für Rhesusaffen. Bryn Willson, Assistenzärztin für Geburtshilfe und Gynäkologie an der UC Davis Health, begleitete zusammen mit Pinkerton und Professor Emeritus Bill Lasley weibliche Makaken im gebärfähigen Alter, die zu Beginn der Schwangerschaft auf natürliche Weise dem Rauchen ausgesetzt waren. Sie stellten ein erhöhtes Risiko für Fehlgeburten fest: 82 Prozent der Schwangerschaften führten zu erfolgreichen Lebendgeburten, verglichen mit 86 bis 93 Prozent in den neun Jahren zuvor.
Atemwegserkrankungen sind ein Schwerpunkt des CNPRC. Die Forscher des Zentrums entwickelten das erste Rhesusaffenmodell für Asthma bei Erwachsenen und Kindern unter Verwendung eines menschlichen Allergens, der Hausstaubmilbe. Dies hat den Forschern die Möglichkeit gegeben, biologische Mechanismen und neue Therapien zu testen. Die von Miller geleitete Abteilung für Atemwegserkrankungen setzt die Forschung zur Rauchexposition sowohl bei Nagetieren als auch bei nicht-menschlichen Primatenmodellen fort, einschließlich der Entwicklung einer Verbrennungsanlage zur Erzeugung von Rauch für Laborexperimente.
Vermessung von Brandopfern
Nach den Bränden in Sonoma und Napa im Jahr 2017 begann Irva Hertz-Picciotto, Professorin für öffentliche Gesundheitswissenschaften und Direktorin des UC Davis Environmental Health Sciences Center, die Gesundheit von Menschen zu untersuchen, die von Waldbränden betroffen waren. Ihre Kollegin Rebecca J. Schmidt, Assistenzprofessorin für Public Health Sciences, initiierte die Studie B-SAFE, Bio-Specimen Assessment of Fire Effects, nach einer Gruppe von Frauen, die 2017 während ihrer Schwangerschaft oder kurz vor der Schwangerschaft dem Waldbrandrauch ausgesetzt waren. und ihre Babys. Im Februar 2021 präsentierte Hertz-Picciotto einige ihrer Arbeiten bei einem Kongress-Briefing.
Mehr als die Hälfte der Umfrageteilnehmer gaben an, in den ersten drei Wochen nach Ausbruch der Brände mindestens ein Symptom (einschließlich Husten und Augenreizung) aufgetreten zu sein; über 20 Prozent berichteten von Asthma oder Keuchen. Viele Befragte berichteten Monate nach den Bränden von anhaltenden Atemwegssymptomen, sagte Hertz-Picciotto.
„Es gibt immer noch die Ansicht, dass die Auswirkungen einer schlechten Luftqualität vorübergehend sind, aber was wir sehen, deutet darauf hin, dass die Auswirkungen nach Bränden noch viele Monate andauern – und dann sind Sie wieder in der Feuersaison“, sagte sie.
Wiederholte Exposition gegenüber schlechter Luftqualität durch Waldbrandrauch kann die Schwelle für das Auftreten von Symptomen senken, sagte Hertz-Picciotto.
"Es kann weniger Auslöser brauchen, um Symptome zu bekommen", sagte sie.
Die Feuersaison in Kalifornien fällt auch mit dem Ausbruch der saisonalen Grippe und anderer Winterviren sowie von COVID-19 zusammen. Es kann zu Wechselwirkungen zwischen den Auswirkungen von Rauch und Viren kommen, die Lungenprobleme verschlimmern. Mehrere Studien deuten darauf hin, dass die Exposition gegenüber Waldbrandrauch das Risiko für eine COVID-19-Infektion erhöht, sagte Hertz-Picciotto.
Kinder und Outdoor-Arbeiter
Zu den größten Sorgen der Gesundheitsforscher gehören Kinder und Erwachsene, die im Freien arbeiten, wie beispielsweise Landarbeiter.
„Kinder sind im Freien sehr aktiv, sie nehmen im Vergleich zu ihrer Lungenmasse mehr Luft auf als Erwachsene und sind besonders empfindlich gegenüber Waldbrandrauch“, sagte Pinkerton. "Ihr Immunsystem reift noch."
Pinkerton ist außerdem Direktor des Western Center for Agricultural Health and Safety an der UC Davis.
„Noch vor wenigen Jahren gab es keine Pläne oder Richtlinien, die sich mit der Luftqualität für Outdoor-Arbeiter befassen“, sagte er. Die ersten kalifornischen Vorschriften traten 2018 in Kraft. Die WCAHS hat sowohl mit Landwirten als auch mit Organisationen von Landarbeitern zusammengearbeitet, um Schulungsmaterialien und Checklisten zur Umsetzung der Vorschriften zu erstellen.
Die Assistenzprofessorin Kathryn Conlon, eine Wissenschaftlerin für öffentliche Gesundheit an der School of Medicine und der School of Veterinary Medicine, untersucht, wie sich die kalifornischen staatlichen Vorschriften zur Luftqualität und zur Verwendung von Masken für Landarbeiter auf die Felder auswirken. Beispielsweise verlangen Vorschriften, dass Arbeitern N95-Masken ausgestellt werden, wenn der Luftqualitätsindex 150 überschreitet.
Aber es gibt eine Lücke zwischen der Einführung einer Richtlinie und ihrer Annahme, sagte Conlon. Zum Beispiel tragen Arbeiter oft bereits eine Stoffmaske oder ein Bandana als Staubschutz. N95-Masken erfordern eine ordnungsgemäße Passform und können bei harter manueller Arbeit im Freien bei heißem Wetter unbequem sein.
„Wir möchten die Wahrnehmungen von Landarbeitern in Bezug auf den Atemwegsschutz bei einem Rauchereignis verstehen“, sagte Conlon. „Welche Vorkehrungen treffen sie bereits selbst? Was liefert der Arbeitgeber?“
Eine Pilotstudie in Zusammenarbeit mit Organisationen von Landarbeitern habe Verwirrung über die Schutzwirkung verschiedener Arten von Gesichtsbedeckungen ergeben, sagte sie.
Rauchgetragener Schimmel
Lauffeuerrauch kann auch Schimmelsporen aus Waldböden über weite Strecken transportieren. Im Jahr 2020 stellten Naomi Hauser, Spezialistin für Infektionskrankheiten und klinische Assistenzprofessorin an der UC Davis Health, und ihre Kollegen einen offensichtlichen Anstieg von Schimmelpilzinfektionen fest, insbesondere bei Verbrennungspatienten. Als sie die Daten der letzten drei Jahre überprüften, fanden sie im Jahr 2020 doppelt so viele Schimmelpilzinfektionen, was anscheinend mit der Feuersaison zusammenfällt.
„Dies sind Umweltpilze, die im Boden vorkommen und im Staub herumgetragen werden können“, sagte Hauser, der auch Mitglied des UC Davis Climate Adaptation Research Center ist. Die von Großbränden erzeugten Winde könnten Schimmelpilzsporen hoch in die Luft fegen und über weite Strecken verbreiten.
Die Erforschung von Lebewesen im Rauch ist sehr neu – Leda Kobziar, Feuerökologin an der Universität Idaho in Moskau, prägte 2018 den Begriff „Pyroaerobiologie“.
Da Schimmelpilzsporen relativ groß sind, etwa 40 Mikrometer, fallen sie wahrscheinlich schneller aus der Luft als PM2.5 und ultrafeine Partikel und reisen nicht so weit. Wenn sie sich auf Menschen mit geschädigter Haut niederlassen, wie zum Beispiel bei Verbrennungsopfern, oder von Menschen mit geschwächter Immunität eingeatmet werden, können sie Infektionen verursachen.
„Die meisten von uns mit intakter Haut und einem gesunden Immunsystem wären in Ordnung, aber wenn Sie immungeschwächt sind oder eine Verbrennung haben, sollten Sie darüber nachdenken“, sagte Hauser. Hauser und Kollegen planen weitere Studien zu diesen Infektionen.
Kreuzungen, Waldbrände und Gesundheit
Waldbrände stellen eine Reihe von Kreuzungen dar. Dürre, Klimawandel, Waldbewirtschaftung, invasive Arten und Stadtplanung überschneiden sich, um Waldbrände größer und schwerwiegender zu machen; Luftqualität, die COVID-19-Pandemie, saisonale Viren und gesundheitliche Ungleichheit überschneiden sich und verschlimmern die gesundheitlichen Auswirkungen.
Der Klimawandel bringt Risiken mit sich, sagte Conlon: Hitze, Dürre, Waldbrände und Luftqualität stellen ihre eigenen Risiken dar und können sich gegenseitig vervielfachen.
„Jeder ist diesen Risiken ausgesetzt, aber manche Menschen mehr als andere“, sagte Conlon. „Wenn ich in einem klimatisierten Büro mit gefilterter Luft sitzend arbeite, bin ich weniger Hitze und schlechter Luft ausgesetzt als bei harter Handarbeit im Freien.“
Um diese Herausforderungen anzugehen, müssen viele Probleme gleichzeitig bearbeitet werden. Um die gesundheitlichen Auswirkungen von Waldbränden zu mindern, müssen wir die gesundheitlichen Bedürfnisse aller Betroffenen erfüllen.
„Öffentliche Gesundheit und Prävention sind der Schlüssel“, sagte Hauser.
„Aufwachen bei Waldbränden“
In „Wake Up to Wildfires“ ist der Filmemacher Paige Bierma erzählt die Geschichten der Menschen, die am stärksten von den Waldbränden in North Bay 2017 betroffen waren. Hören Sie von Überlebenden, Feuerwehrleuten, Beamten des öffentlichen Gesundheitswesens, Gemeindegruppen – und den Wissenschaftler, die versuchen, alles zu verstehen.
Das Environmental Health Sciences Center der UC Davis produzierte 2019 mit einem Stipendium der Nationales Institut für Umweltgesundheitswissenschaften helfen, die Not der Gemeinden nach solchen Katastrophen aufzuklären.
