Чаша для пыли в 1930-х годах была одной из самых серьезных экологических катастроф 20-го века. Интенсивные пыльные бури беспощадно обрушивались на южные Великие равнины Соединенных Штатов, нанося серьезный экологический ущерб, вынуждая 2, 5 миллиона человек покинуть регион и унося жизни без числа людей, главным образом из-за «пылевой пневмонии».
Исследования показали, что эта катастрофа была вызвана сочетанием сильных засух и чрезмерно возделанных земель. Сегодня изменение климата, вызванное деятельностью человека, усиливает возникновение засух во многих регионах мира.
Как исследователи, работающие на стыке состояния окружающей среды, загрязнения воздуха и изменения климата, мы хотели знать, как увеличение засухи и рост населения на юго-западе США могут повлиять на уровень пыли в воздухе и здоровье населения.
В недавно опубликованном исследовании мы оцениваем, что, если мир останется на своем нынешнем пути выбросов парниковых газов, повышение уровня мелкой пыли может увеличить преждевременную смертность на 130 процентов и тройную госпитализацию из-за воздействия мелкой пыли в этом регионе.
**********
Если глобальные выбросы парниковых газов не будут резко сокращены, ученые прогнозируют, что в ближайшие десятилетия юго-запад США - и без того самый жаркий и сухой регион страны - испытает беспрецедентные многолетние «мегасухи».
В настоящее время хорошо известно, что кратковременное и долгосрочное воздействие частиц в воздухе, включая пыль, представляет серьезную угрозу для здоровья. Эффекты варьируются от увеличения госпитализации до более высокого риска преждевременной смерти, в основном из-за сердечно-сосудистых и респираторных заболеваний.
В нашем исследовании «пыль» относится к находящимся в почве частицам воздуха, образующимся в результате ветровой эрозии или деятельности человека, такой как сельскохозяйственные работы или поездки по грунтовым дорогам. Любые частицы почвы размером менее 0, 05 миллиметра - примерно ширины человеческого волоса - могут быть подняты в воздух. Мы сфокусировались на частицах размером менее 0, 0025 миллиметров (2, 5 микрона), которые в совокупности известны как «мелкие» твердые частицы (ТЧ). Частицы этого небольшого размера дольше остаются в воздухе и наносят наибольший вред здоровью человека, поскольку могут проникать глубоко в легкие.
Десятилетия эпидемиологических исследований четко установили связь между воздействием мелких ТЧ и неблагоприятными последствиями для здоровья. Хотя необходимы дополнительные исследования, чтобы провести различие между эффективностью и воздействием различных материалов, из которых состоит мелкий ТЧ, включая выбросы от сжигания ископаемого топлива и других промышленных источников, данные свидетельствуют о том, что пыль вносит значительный вклад.
Например, кремнезем, который составляет около 60 процентов выдуваемой ветром пыли пустыни, как известно, вызывает хроническое воспаление легких, рак легких и аутоиммунные заболевания. Пыль может также транспортировать переносимые через почву патогены и токсичные загрязнители на больших площадях. На юго-западе США эпизоды пыли были связаны со вспышками лихорадки долины и отравлением мышьяком.
Мелкие частицы намного меньше человеческого волоса. (АООС) **********
На юго-западе Соединенных Штатов, большая часть которых состоит из пустынь и засушливых земель, в стране самый высокий уровень переносимой по воздуху пыли. Первый вопрос, который мы исследовали, заключался в том, как условия засухи, возникающие в различных гидрологических системах, таких как поверхностные почвы, зоны речного стока и хранилище подземных вод, влияют на уровень мелкой пыли в воздухе в последние годы.
Анализируя данные, собранные в период между 2000-2015 гг. На 35 участках мониторинга в Аризоне, Колорадо, Нью-Мексико и Юте, мы обнаружили, что изменения уровня мелкой пыли в каждом году, наблюдаемые на каждом участке мониторинга, имели тенденцию происходить синхронно. Эта схема предполагает, что существует одна или несколько распространенных причин крупномасштабных изменений уровня мелкой пыли.
Действительно, мы обнаружили, что эти изменения были в значительной степени связаны с условиями влажности почвы в юго-западной части Северной Америки. Годы с более высокими, чем обычно, уровнями мелкой пыли также были отмечены более сухой, чем обычно, влажностью почвы в областях, охватывающих пустыни Чихуахуан, Мохаве и Сонора, южных Великих равнинах и плато Колорадо.
Исследования показали, что выбросы пыли в этих регионах происходят главным образом из пустынных районов, сухих озер, ранее сожженных территорий и земель, нарушенных сельскохозяйственной деятельностью и разработкой ископаемого топлива. Наши результаты согласуются с предыдущими полевыми исследованиями, показывающими, что влажность почвы может контролировать выбросы пыли, модулируя растительный покров и стабильность почвы.
В начале июня 2018 года засуха затронула 27 процентов из 48 штатов. (НИДИС) **********
На следующем этапе мы количественно оценили потенциальные будущие изменения уровня мелкой пыли и связанное с этим воздействие на здоровье населения при двух различных сценариях изменения климата, использованных в Пятом оценочном докладе Межправительственной группы экспертов по изменению климата. Так называемый «наихудший» сценарий в отчете характеризуется неослабевающим ростом выбросов парниковых газов с течением времени. В сценарии «наилучшего случая» необходимо значительное сокращение выбросов, чтобы удержать глобальное потепление ниже двух градусов по Цельсию.
Во-первых, мы использовали прогнозы температуры и осадков на 2076–2095 годы из ансамбля из 22 климатических моделей в сочетании с нашими полученными соотношениями пыли и влаги в почве для количественной оценки будущих изменений в пыли из-за изменения условий засухи в двух климатических сценариях. Поскольку существуют различия в проекциях климатической модели, использование их большой группы позволяет нам оценить надежность результатов.
Затем мы оценили результирующее воздействие на общественное здравоохранение, применяя отношения, основанные на исследованиях, которые количественно увеличили риск преждевременной смерти и госпитализаций в репрезентативном населении США из-за воздействия мелкого ТЧ. В этих расчетах мы также приняли во внимание прогнозы роста населения на юго-западе и изменения уязвимости к болезням.
31 марта 2017 года густые скопления пыли простирались на сотни километров от северной Мексики до Техаса и Нью-Мексико. Источником, по-видимому, были в основном сельскохозяйственные угодья недалеко от мексиканского города Янос. (НАСА Обсерватория Земли) При наихудшем сценарии - пути, по которому мы сейчас идем - уровень мелкой пыли на юго-западе может увеличиться на 30 процентов к концу этого столетия по сравнению с современными значениями. Это приведет к увеличению преждевременной смерти на 130 процентов и увеличению госпитализации на 300 процентов, что связано с воздействием мелкой пыли.
Даже при наилучшем сценарии смягчения климата мы прогнозируем, что уровень мелкой пыли в регионе может увеличиться на 10 процентов. Этот рост увеличит преждевременную смертность и госпитализацию из-за воздействия мелкой пыли на 20 и 60 процентов соответственно, по сравнению с современными показателями.
Здесь стоит отметить, что мы смотрели только на изолированное влияние будущих условий засухи. Изменения в других факторах, таких как скорость ветра и использование земли человеком, могут улучшить или ослабить наши результаты.
**********
Другие исследователи обнаружили результаты, аналогичные нашим исследованиям в других частях света. Например, исследователи показали, что возникновение пыльных бурь в Китае и Саудовской Аравии модулируется дождями или влажностью почвы в окружающих регионах, включая удаленные пустыни и засушливые земли.
Сегодня засушливые земли составляют 41 процент от общей площади земли в мире и являются домом для около 2, 1 миллиарда человек. На нынешней мировой траектории выбросов парниковых газов засухи будут усиливаться, а засушливые земли расширятся в некоторых частях Южной Америки, Африки, Австралии и Средиземноморья. Наши результаты показывают, что изменение климата может усугубить проблемы с качеством воздуха во многих населенных и засушливых регионах по всему миру - одна из многих угроз, создаваемых изменением климата для здоровья и благополучия людей.
Эта статья была первоначально опубликована на разговор.
Ploy Pattanun Achakulwisut, доктор наук, Университет Джорджа Вашингтона
Лоретта Микли, старший научный сотрудник по химии и климатическим взаимодействиям, Гарвардский университет
Сьюзен Аненберг, доцент кафедры гигиены окружающей среды и гигиены труда, а также глобального здравоохранения, Университет Джорджа Вашингтона
