野火可以释放土壤中的有毒金属颗粒

该研究发表在《自然通讯》上，记录了与邻近未燃烧地点相比，在富含铬的土壤和某些植被的野火地点，危险形式的金属铬含量较高。这种毒素被称为六价铬或六价铬，它与2000年电影《艾琳·布罗科维奇》中臭名昭著的毒素相同。

“我们的研究表明，应该更多地关注野火改性的铬，并且我们还假设其他金属，以更全面地描述野火对人类健康构成的总体威胁，”该研究的主要作者、地球博士后学者阿兰德拉·洛佩兹说。斯坦福杜尔可持续发展学院的系统科学。

被忽视的危险

众所周知，野火产生的烟雾携带危险的空气污染物，包括气体、有机气溶胶和细颗粒物，这些污染物可能引发哮喘发作、心脏病发作和过早死亡。

科学家和监管机构较少关注铬等金属的潜在危害，铬等金属在美国西部、澳大利亚、巴西、欧洲、印度尼西亚和南非的土壤中很常见。研究人员表示，由于气候变化，野火预计将变得更加频繁和严重，因此必须更好地了解空气中的铬对消防员、顺风居民和其他人造成的健康风险。

“在野火以烟雾形式喷出并以灰尘形式留下的气体和颗粒的复杂混合物中，铬等重金属在很大程度上被忽视了，”斯坦福杜尔可持续发展学院的特里·赫芬顿教授、资深研究作者斯科特·芬多夫(ScottFendorf)说。。

在自然界中，铬主要以三价铬或铬3的形式存在，它是我们的身体用来分解葡萄糖的必需营养素。六价铬(Chromium6)通常是由工业生产过程产生的，当吸入或通过受污染的饮用水摄入时，六价铬会增加患癌症的风险。历史上，高含量的六价铬是通过工业径流和废水进入环境的。

尽管自然化学过程可以引发这种转变，但澳大利亚南十字星大学研究人员领导的实验室实验在2019年提供了证据，表明在野火加热的表层土壤中，六价铬也可以由三价铬快速形成。

芬多夫和洛佩兹对这些发现很感兴趣，开始测试野火会使土壤受到铬6污染的理论。他们以加利福尼亚州北海岸山脉为重点，确定了四个生态保护区的地点，这些地点最近被烧毁了由天然富含铬形成的土壤岩石，如蛇纹岩。

洛佩兹从保护区收集土壤，分离出对风输送最敏感的最小颗粒。她测量了燃烧和未燃烧地区超细粉尘中的六价铬浓度，并收集了有关当地火灾严重程度和普遍土壤、底层地质和生态系统类型(从开阔的草原到茂密的森林)的数据。

研究人员发现所有这些因素都会影响土壤中六价铬的含量。最引人注目的是，在富含铬的地区，植被允许火灾在高温下长时间燃烧，有毒铬的浓度比未燃烧地区高出大约七倍，这表明大量的六价铬可能会进入空气中。

降低风险

就暴露风险而言，火灾引起的有毒铬最初将由急救人员和居住在火灾附近的人们遇到。即使火灾结束后，顺风处的当地社区也可能会受到影响，因为强风可能会携带含铬土壤的细颗粒。

斯坦福伍兹环境研究所高级研究员芬多夫表示，在第一次大降雨将金属冲走并进入地下后，吸入空气中六价铬的大部分风险可能会下降。

然而，在降雨到来之前——这可能需要几个月的时间，特别是气候变化给美国西部带来更加频繁和严重的干旱——对于那些致力于重新植被或重建烧毁地区的人们以及检查烧伤疤痕的休闲爱好者来说，暴露风险将迫在眉睫。

需要更多的研究来了解如果火灾引起的六价铬冲入水道或地下水对生态系统和人类健康的潜在威胁。

芬多夫表示，未来对与野火相关的有毒铬暴露的研究可能有助于为公共卫生指导提供信息，例如在前往烧伤现场时佩戴N95口罩的建议。

为了了解更多信息，洛佩兹现在正在参与评估消防员的健康状况和接触含金属粉尘的情况。在斯坦福伍兹环境研究所环境风险项目的支持下，芬多夫正在与同事合作开发地理空间工具，用于预测有毒铬生成和下游暴露的威胁。这些工具最终可以帮助研究人员开发出更好的方法来限制接触铬和其他被忽视的金属污染物。

“虽然铬是最受关注的金属之一，但我们确信它不是唯一的金属，”芬多夫说。“我们预计后续研究将证实野火造成的额外金属吸入暴露风险。”