Originalbericht der University of California :
Kalifornien, Heimat der Autobahnen und des autozentrierten Lebensstils, kämpft seit Langem mit Luftverschmutzung und gilt als Vorreiter bei der Verbesserung der Luftqualität, beispielsweise durch strenge Abgasnormen für Fahrzeuge. Doch in den letzten Jahren ist eine neue Bedrohung für die Luftqualität entstanden: Sommer und Herbst bringen einige der verheerendsten Waldbrände in der Geschichte des Bundesstaates mit sich, die Rauch und Dunst über Hunderte von Kilometern verbreiten.
„Damit hatte ich nicht gerechnet, und ich sehe auch 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 blickt auf eine lange Tradition in der Forschung zu Luftverschmutzung und Gesundheit zurück. So wiesen Professor Thomas Cahill und seine Kollegen in den 1970er Jahren nach, wie sich Bleibelastung von Autobahnen über Wohngebiete ausbreitete, was den damaligen Gouverneur Jerry Brown dazu veranlasste, die ersten Kontrollen für Blei als Benzinzusatz einzuführen. Heute untersuchen Forscher auf dem gesamten Campus die Gesundheitsgefährdung durch Waldbrandrauch.
Rauch dringt in Ihre Augen (und Lungen)
„Rauch besteht aus winzigen, hauptsächlich kohlenstoffbasierten Partikeln“, sagte Kent Pinkerton, Direktor des UC Davis Center for Health and Environment und Professor an der School of Veterinary Medicine und der School of Medicine.
Die Größe dieser Partikel ist entscheidend, erklärte Pinkerton. Partikel mit einer Größe von 2.5 Mikrometern oder kleiner – bekannt als PM2.5 – können tief in die Atemwege und Lungenbläschen eindringen. Dort können sie im Schleim hängen bleiben oder von schützenden Zellen, den Makrophagen, aufgenommen werden. Die Partikel werden dann ausgehustet oder verschluckt. Einige Partikel gelangen jedoch auch von der Lunge in andere Organsysteme.
Rauch kann auch Verbindungen wie Dioxine oder Phthalate enthalten, die bei der Verbrennung von Kunststoffen oder anderen Materialien aus brennenden Häusern entstehen. Diese Verbindungen können sowohl als Partikel als auch in einigen Fällen als Gase vorliegen. Professor Qi Zhang vom Institut für Umwelttoxikologie stellte während des Camp Fire 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 dem Gebiet um Davis aus. Die PM2.5-Werte auf dem Campus der UC Davis erreichten bis zu 80 Mikrogramm pro Kubikmeter und lagen damit weit über den bundesstaatlichen Grenzwerten.
Die Geburtszeit der Rhesusaffen in den Freigehegen des California National Primate Research Center war gerade vorbei. Mit finanzieller Unterstützung des California Air Resources Board begann Professorin Lisa Miller, Forscherin am Zentrum und an der Veterinärmedizinischen Fakultät, eine Langzeitstudie zu den Auswirkungen der natürlichen Rauchbelastung auf die Lungen der damals zwei bis drei Monate alten Affen.
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 bot sich dem Zentrum ein zweites natürliches Experiment. Rauch des 100 Kilometer entfernten Camp-Feuers hüllte den Campus in Davis ein – diesmal mitten in der Paarungszeit der Rhesusaffen. Bryn Willson, Assistenzärztin für Gynäkologie und Geburtshilfe am UC Davis Health Center, untersuchte zusammen mit Pinkerton und Professor Emeritus Bill Lasley weibliche Rhesusaffen im fortpflanzungsfähigen Alter, die zu Beginn ihrer Trächtigkeit auf natürliche Weise dem Rauch ausgesetzt waren. Sie stellten ein erhöhtes Fehlgeburtsrisiko fest: Nur 82 Prozent der Trächtigkeiten endeten mit einer erfolgreichen Lebendgeburt, verglichen mit 86 bis 93 Prozent in den neun Jahren zuvor.
Atemwegserkrankungen bilden einen Schwerpunkt des CNPRC. Forscher des Zentrums entwickelten das erste Rhesusaffenmodell für Asthma bei Erwachsenen und Kindern unter Verwendung des menschlichen Allergens Hausstaubmilbe. Dies ermöglicht es ihnen, biologische Mechanismen und neue Therapien zu testen. Die von Miller geleitete Abteilung für Atemwegserkrankungen setzt ihre Forschung zur Rauchexposition in Nagetier- und nicht-menschlichen Primatenmodellen fort und entwickelt unter anderem eine 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 Befragten gaben an, in den ersten drei Wochen nach Brandausbruch mindestens ein Symptom (darunter Husten und Augenreizungen) verspürt zu haben; über 20 Prozent berichteten von Asthma oder pfeifenden Atemgeräuschen. Viele Befragte berichteten laut Hertz-Picciotto auch noch Monate nach den Bränden von anhaltenden Atemwegsbeschwerden.
„Es herrscht immer noch die Ansicht vor, dass die Auswirkungen schlechter Luftqualität vorübergehend sind, aber unsere Beobachtungen deuten darauf hin, dass die Auswirkungen noch viele Monate nach den Bränden anhalten – und dann beginnt wieder die Brandsaison“, sagte sie.
Laut Hertz-Picciotto kann die wiederholte Exposition gegenüber schlechter Luftqualität durch Waldbrandrauch die Schwelle für das Auftreten von Symptomen senken.
"Es kann weniger Auslöser brauchen, um Symptome zu bekommen", sagte sie.
Die kalifornische Waldbrandsaison fällt zeitlich mit dem Beginn der saisonalen Grippe und anderer Winterviren sowie von COVID-19 zusammen. Es besteht die Möglichkeit einer Wechselwirkung zwischen den Auswirkungen des Rauchs und den Viren, die Lungenprobleme verschlimmern. Mehrere Studien deuten darauf hin, dass die Exposition gegenüber Waldbrandrauch das Risiko einer COVID-19-Infektion erhöht, so 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 sehr aktiv im Freien, sie atmen im Verhältnis zu ihrer Lungenmasse mehr Luft ein als Erwachsene und reagieren besonders empfindlich auf Waldbrandrauch“, sagte Pinkerton. „Ihr Immunsystem ist noch in der Entwicklung.“
Pinkerton ist außerdem Direktor des Western Center for Agricultural Health and Safety an der UC Davis.
„Noch vor wenigen Jahren gab es weder Pläne noch Richtlinien zur Luftqualität für im Freien arbeitende Menschen“, sagte er. Die ersten kalifornischen Landesvorschriften traten 2018 in Kraft. Die WCAHS hat gemeinsam mit Landwirten und Landarbeiterorganisationen Schulungsmaterialien und Checklisten zur Umsetzung der Vorschriften entwickelt.
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.
Laut Conlon besteht jedoch eine Lücke zwischen der Einführung einer Richtlinie und ihrer tatsächlichen Umsetzung. Beispielsweise tragen Arbeiter oft bereits eine Stoffmaske oder ein Bandana als Staubschutz. N95-Masken erfordern einen korrekten Sitz und können bei schwerer körperlicher Arbeit im Freien bei heißem Wetter unbequem sein.
„Wir möchten die Wahrnehmung von Landarbeitern hinsichtlich des Atemwegsschutzes bei Rauchentwicklung verstehen“, sagte Conlon. „Welche Vorsichtsmaßnahmen ergreifen sie bereits selbst? Was stellt der Arbeitgeber zur Verfügung?“
Eine Pilotstudie in Zusammenarbeit mit Organisationen von Landarbeitern habe Verwirrung über die Schutzwirkung verschiedener Arten von Gesichtsmasken aufgezeigt, sagte sie.
Rauchgetragener Schimmel
Waldbrandrauch kann Schimmelpilzsporen aus Waldböden über weite Strecken transportieren. Im Jahr 2020 beobachteten Naomi Hauser, Spezialistin für Infektionskrankheiten und Assistenzprofessorin an der UC Davis Health, und ihre Kollegen einen deutlichen Anstieg von Schimmelpilzinfektionen, insbesondere bei Brandverletzten. Bei der Auswertung der Daten der drei Vorjahre stellten sie fest, dass sich die Zahl der Schimmelpilzinfektionen im Jahr 2020 verdoppelt hatte, was offenbar mit der Waldbrandsaison zusammenfiel.
„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 mit etwa 40 Mikrometern relativ groß sind, sinken sie wahrscheinlich schneller aus der Luft als Feinstaub (PM2.5) und ultrafeine Partikel und legen daher geringere Strecken zurück. Wenn sie sich auf Menschen mit geschädigter Haut, wie beispielsweise Brandopfern, absetzen oder von Menschen mit geschwächtem Immunsystem eingeatmet werden, können sie Infektionen verursachen.
„Die meisten von uns, mit intakter Haut und einem gesunden Immunsystem, würden keine Probleme haben, aber wer immungeschwächt ist oder Verbrennungen hat, sollte dies bedenken“, sagte Hauser. Hauser und seine Kollegen planen weitere Studien zu diesen Infektionen.
Kreuzungen, Waldbrände und Gesundheit
Waldbrände sind das Ergebnis einer Reihe von Wechselwirkungen. Dürre, Klimawandel, Forstwirtschaft, invasive Arten und Stadtplanung wirken zusammen und führen zu größeren und schwerwiegenderen Waldbränden; Luftqualität, die COVID-19-Pandemie, saisonale Viren und gesundheitliche Ungleichheit wirken zusammen und verschlimmern die gesundheitlichen Auswirkungen.
Der Klimawandel birgt sich gegenseitig verstärkende Risiken, sagte Conlon: Hitze, Dürre, Waldbrände und Luftqualität stellen ihrerseits Risiken dar und können sich gegenseitig verstärken.
„Jeder ist diesen Risiken ausgesetzt, manche jedoch mehr als andere“, sagte Conlon. „Wenn ich in einem klimatisierten Büro mit gefilterter Luft einer sitzenden Tätigkeit nachgehe, bin ich weniger Hitze und schlechter Luft ausgesetzt als bei schwerer körperlicher Arbeit im Freien.“
Die Bewältigung dieser Herausforderungen erfordert die gleichzeitige Bearbeitung vieler Probleme. Um die gesundheitlichen Auswirkungen von Waldbränden abzumildern, müssen wir den Gesundheitsbedürfnissen aller Betroffenen gerecht werden.
„Öffentliche Gesundheit und Prävention sind der Schlüssel“, sagte Hauser.
„Aufwachen bei Waldbränden“
In „Waking Up to Wildfires“ erzählt die Filmemacherin Paige Bierma die Geschichten der Menschen, die am stärksten von den Waldbränden in der North Bay im Jahr 2017 betroffen waren. Zu Wort kommen Überlebende, Feuerwehrleute, Mitarbeiter des öffentlichen Gesundheitswesens, Gemeindegruppen – und Wissenschaftler, die versuchen, das Geschehene zu verstehen.
Das UC Davis Environmental Health Sciences Center produzierte 2019 mit einem Zuschuss des National Institute of Environmental Health Sciences den abendfüllenden Dokumentarfilm „Waking Up to Wildfires“, um die Notlage von Gemeinden nach solchen Katastrophen zu beleuchten.
