Dust Bowl w latach 30. XX wieku była jedną z najgorszych katastrof ekologicznych XX wieku. Intensywne burze piaskowe bezlitośnie uderzały w południowe Wielkie Równiny Stanów Zjednoczonych, powodując poważne szkody ekologiczne, zmuszając 2, 5 miliona ludzi do opuszczenia regionu i raniąc życie bez życia, głównie z powodu „pyłowego zapalenia płuc”.
Badania wykazały, że katastrofa ta spowodowana była połączeniem silnych susz i nadmiernie uprawianych ziem. Obecnie zmiany klimatu wywołane działaniami człowieka zwiększają występowanie susz w wielu regionach na całym świecie.
Jako naukowcy pracujący na styku zdrowia środowiskowego, zanieczyszczenia powietrza i zmian klimatu, chcieliśmy wiedzieć, w jaki sposób rosnące warunki suszy i wzrost populacji w południowo-zachodniej części Stanów Zjednoczonych mogą wpłynąć na poziom pyłu w powietrzu i zdrowie publiczne.
W opublikowanym niedawno badaniu szacujemy, że jeśli świat pozostanie na aktualnej ścieżce emisji gazów cieplarnianych, wzrost poziomu drobnego pyłu może zwiększyć przedwczesną śmierć o 130 procent i potrójne hospitalizacje z powodu narażenia na drobny pył w tym regionie.
**********
Jeśli globalne emisje gazów cieplarnianych nie zostaną znacznie zmniejszone, naukowcy przewidują, że w południowo-zachodniej części Stanów Zjednoczonych - już najgorętszym i najsuchszym regionie kraju - w nadchodzących dziesięcioleciach nastąpi bezprecedensowy „mega-susz”.
Obecnie dobrze wiadomo, że krótko- i długoterminowe narażenie na cząstki unoszące się w powietrzu, w tym kurz, stanowią poważne zagrożenie dla zdrowia. Skutki wahają się od zwiększenia liczby przyjęć do szpitala po większe ryzyko przedwczesnej śmierci, głównie z powodu zaburzeń sercowo-naczyniowych i oddechowych.
W naszym badaniu „pył” odnosi się do cząstek powietrznych pochodzących z gleby, powstających w wyniku erozji wiatru lub działań człowieka, takich jak prace rolnicze lub podróż po nieutwardzonych drogach. Wszelkie cząstki gleby mniejsze niż 0, 05 milimetra - mniej więcej szerokość ludzkiego włosa - mogą zostać uniesione w powietrze. Skupiliśmy się na cząstkach mniejszych niż 0, 0025 milimetra (2, 5 mikrona), które są wspólnie znane jako „drobna” cząsteczka (PM). Cząsteczki tego małego pozostają dłużej w powietrzu i powodują największą szkodę dla zdrowia ludzkiego, ponieważ mogą przenikać głęboko do płuc.
Dziesięciolecia badań epidemiologicznych mocno potwierdziły związek między narażeniem na drobny PM a niekorzystnymi skutkami zdrowotnymi. Chociaż potrzebne są dalsze badania, aby rozróżnić moc i działanie różnych materiałów, które składają się na drobny PM, w tym także emisje ze spalania paliw kopalnych i innych źródeł przemysłowych, dowody wskazują, że pył ma znaczący udział.
Na przykład wiadomo, że krzemionka, która stanowi około 60 procent rozwiewanego przez wiatr pyłu pustynnego, powoduje przewlekłe zapalenie płuc, raka płuc i choroby autoimmunologiczne. Pył może również transportować patogeny przenoszone przez glebę i toksyczne zanieczyszczenia na dużych obszarach. W południowo-zachodniej części USA epizody pyłu były powiązane z wybuchami gorączki dolinnej i zatrucia arszenikiem.
Drobne cząsteczki są znacznie mniejsze niż ludzkie włosy. (USEPA) **********
Południowo-zachodnie Stany Zjednoczone, z których większość składa się z pustyń i suchych terenów, mają najwyższy w kraju poziom pyłu zawieszonego w powietrzu. Pierwszym zbadanym przez nas pytaniem było, w jaki sposób warunki suszy występujące w różnych systemach hydrologicznych, takich jak gleby powierzchniowe, obszary zrzutu rzek i magazynowanie wód gruntowych, wpłynęły na poziom drobnego pyłu unoszącego się w powietrzu w ostatnich latach.
Analizując dane zebrane w latach 2000–2015 w 35 lokalizacjach monitorujących w Arizonie, Kolorado, Nowym Meksyku i Utah, stwierdziliśmy, że z roku na rok zmiany poziomów drobnego pyłu obserwowane w każdym miejscu monitorowania miały tendencję do synchronizacji. Ten wzór sugeruje, że istnieje jedna lub więcej częstych przyczyn dużych zmian poziomu drobnego pyłu.
Rzeczywiście stwierdziliśmy, że zmiany te były istotnie skorelowane z warunkami wilgotności gleby w południowo-zachodniej Ameryce Północnej. Lata z wyższymi niż zwykle poziomami drobnego pyłu były również naznaczone suchszą niż zwykle wilgocią gleby w obszarach obejmujących pustynie Chihuahuan, Mojave i Sonoran, południowe Wielkie Równiny i Płaskowyż Kolorado.
Badania wykazały, że emisje pyłu w tych regionach pochodzą przede wszystkim z obszarów pustynnych, suchych koryt jezior, obszarów wcześniej spalonych i terenów zaburzonych przez działalność rolniczą i rozwój paliw kopalnych. Nasze ustalenia są zgodne z poprzednimi badaniami terenowymi, które wykazały, że wilgotność gleby może kontrolować emisję pyłu poprzez modulowanie pokrywy roślinnej i stabilności gleby.
Na początku czerwca 2018 r. Susza dotknęła 27 procent z 48 niższych stanów. (NIDIS) **********
W naszym następnym kroku skwantyfikowaliśmy potencjalne przyszłe zmiany poziomu drobnego pyłu i związane z nimi skutki dla zdrowia publicznego w ramach dwóch różnych scenariuszy zmian klimatu zastosowanych w piątym raporcie z oceny Międzyrządowego Zespołu ds. Zmian Klimatu. Tak zwany scenariusz „najgorszego przypadku” w raporcie charakteryzuje się niesłabnącym wzrostem emisji gazów cieplarnianych w miarę upływu czasu. W scenariuszu „najlepszego przypadku” konieczne są radykalne cięcia emisji, aby utrzymać globalne ocieplenie poniżej dwóch stopni Celsjusza.
Po pierwsze, wykorzystaliśmy prognozy temperatury i opadów na lata 2076-2095 z zestawu 22 modeli klimatu w połączeniu z naszymi pochodnymi zależnościami wilgotności i pyłu w glebie, aby określić ilościowo przyszłe zmiany w pyle wynikające ze zmieniających się warunków suszy w dwóch scenariuszach klimatycznych. Ponieważ prognozy modeli klimatycznych są zróżnicowane, użycie ich dużej grupy pozwala nam ocenić wiarygodność wyników.
Następnie oszacowaliśmy wynikające z tego skutki dla zdrowia publicznego, stosując relacje oparte na badaniach, które oszacowały ilościowo wzrost ryzyka przedwczesnych zgonów i hospitalizacji w reprezentatywnych populacjach USA z powodu narażenia na drobny PM. W tych obliczeniach wzięliśmy również pod uwagę prognozy wzrostu populacji na południowy zachód i zmieniającą się podatność na choroby.
31 marca 2017 r. Grube pióropusze pyłu rozciągały się setki kilometrów od północnego Meksyku do Teksasu i Nowego Meksyku. Źródłem wydają się być głównie pola uprawne w pobliżu meksykańskiego miasta Janos. (NASA Earth Observatory) W najgorszym scenariuszu - na ścieżce, na której obecnie jesteśmy - poziomy drobnego pyłu na południowym zachodzie mogą wzrosnąć o 30 procent do końca tego wieku w porównaniu do obecnych wartości. Spowodowałoby to 130-procentowy wzrost przedwczesnych zgonów i 300-procentowy wzrost przyjęć do szpitala, związany z narażeniem na drobny pył.
Nawet w najlepszym scenariuszu łagodzenia klimatu przewidujemy, że poziom drobnego pyłu w regionie może wzrosnąć o 10 procent. Wzrost ten zwiększyłby liczbę przedwczesnych zgonów i przyjęć do szpitali z powodu narażenia na drobny pył odpowiednio o 20 i 60 procent, w porównaniu do obecnych wartości.
Warto tutaj zauważyć, że przyjrzeliśmy się tylko izolowanemu efektowi przyszłych warunków suszy. Zmiany innych czynników, takich jak prędkość wiatru i użytkowanie gruntów przez ludzi, mogą poprawić lub osłabić nasze wyniki.
**********
Inni badacze znaleźli wyniki podobne do naszych badań w innych częściach świata. Na przykład naukowcy wykazali, że występowanie burz pyłowych w Chinach i Arabii Saudyjskiej jest modulowane przez opady deszczu lub wilgotność gleby w okolicznych regionach, w tym odległe pustynie i suche tereny.
Obecnie tereny suche stanowią 41 procent całkowitej powierzchni lądowej na świecie i zamieszkuje je około 2, 1 miliarda ludzi. Zgodnie z obecną trajektorią emisji gazów cieplarnianych na świecie susze będą się nasilać, a obszary suche będą się rozwijać w części Ameryki Południowej, Afryki, Australii i Morza Śródziemnego. Nasze ustalenia podkreślają, że zmiany klimatu mogą pogorszyć problemy z jakością powietrza w wielu zaludnionych i suchych regionach na całym świecie - jedno z wielu zagrożeń związanych ze zmianami klimatu dla zdrowia i dobrostanu ludzi.
Ten artykuł został pierwotnie opublikowany w The Conversation.
Ploy Pattanun Achakulwisut, postdoctoral Scientist, George Washington University
Loretta Mickley, starszy pracownik naukowy ds. Interakcji chemia-klimat, Uniwersytet Harvarda
Susan Anenberg, profesor nadzwyczajny środowiska i zdrowia zawodowego i zdrowia na świecie, George Washington University
