يحدد نموذج دخان حرائق الغابات المحسّن مجالات التدخل في مجال الصحة العامة

كشفت حرائق الغابات الكندية في يونيو 2023 عن جزء كبير من شمال شرق الولايات المتحدة لمستويات غير مسبوقة من الدخان. قد يساعد النموذج الجديد الذي يجمع بين توقعات دخان حرائق الغابات والبيانات المستمدة من أجهزة الاستشعار الأرضية مسؤولي الصحة العامة في تخطيط التدخلات المستهدفة في المناطق الأكثر عرضة لخطر الآثار الصحية السلبية الناجمة عن أحداث الدخان غير المتوقعة وتلوث الهواء، وفقًا لفريق بقيادة علماء ولاية بنسلفانيا. .

ونشر الباحثون النتائج التي توصلوا إليها في المجلة علم البيئة الشاملة.

وقال المؤلف الرئيسي مانزهو يو، أستاذ الجغرافيا المساعد في ولاية بنسلفانيا: “تشير التحليلات الإحصائية إلى أن مواقف مثل حرائق الغابات الكندية في العام الماضي، حيث ينتقل الدخان لمسافات طويلة للتأثير على شرق الولايات المتحدة، قد تصبح هي القاعدة”.

“يمكن لأبحاثنا أن تساعد مسؤولي الصحة العامة في المناطق الحضرية والريفية على التخطيط لتدخلات مستهدفة للمجتمعات الأكثر عرضة لخطر تلوث الهواء الضار أثناء أحداث دخان حرائق الغابات.”

وركز الباحثون على الفترات ما بين 6-8 يونيو و28-30 يونيو 2023، عندما دفعت الظروف الجوية والعاصفة الساحلية كميات كبيرة من الدخان من كندا إلى شمال شرق الولايات المتحدة. واستخدموا بيانات من أجهزة الاستشعار الأرضية وشكلاً من أشكال الذكاء الاصطناعي يسمى التعلم العميق لتحسين نموذج التنبؤ بالطقس من المركز الوطني لأبحاث الغلاف الجوي.

يوفر النموذج – نموذج أبحاث الطقس والتنبؤ بالكيمياء، أو WRF-Chem – بيانات كل ساعة عن التركيزات السطحية للجسيمات الدقيقة (PM 2.5). توجد هذه الجزيئات الصغيرة في دخان حرائق الغابات وغيرها من أشكال تلوث الهواء، ويمكن أن تصل إلى الرئتين وتسبب مشاكل صحية.

درس العلماء أيضًا بيانات التنقل مجهولة المصدر من أجهزة مثل الهواتف الذكية لمعرفة كيف غيّر الأشخاص أنشطة سفرهم أثناء أحداث الدخان. بالإضافة إلى ذلك، أجروا تقييمًا للعدالة البيئية باستخدام بيانات من وكالة حماية البيئة الأمريكية لمعرفة ما إذا كانت بعض العوامل البيئية والديموغرافية مرتبطة بزيادة التعرض للنتائج الصحية السلبية الناجمة عن دخان حرائق الغابات.

وشملت هذه العوامل متغيرات مثل النسبة المئوية للسكان الذين حصلوا على تعليم أقل من المدرسة الثانوية، ووضع الأقليات، ومعدلات النوبات القلبية والربو، وأعباء التلوث الحالية من مصادر مثل حركة المرور الكثيفة ومحطات الطاقة. لقد درسوا هذه العوامل على مستوى المقاطعة، من ولاية بنسلفانيا ونيوجيرسي وحتى ولاية ماين، لمعرفة ما إذا كانت مجتمعات معينة تتقاسم جزءًا أكبر من عبء التلوث أكثر من غيرها.

ووجد الفريق أن نموذج التنبؤ المنقح قدّر بشكل أفضل حجم وتوقيت طفرات PM2.5، والتي تم قياسها بالميكروجرام لكل متر مكعب من الهواء (ميكروجرام/م3).³)، عبر منطقة الدراسة من نموذج التنبؤ الحالي.

عند النظر في كيفية تطابق البيانات المتوقعة مع البيانات المرصودة، مع 0 ميكروجرام/م³ من PM 2.5 مما يدل على أن النموذج يطابق تمامًا الملاحظات الأرضية، وقد سجل نموذج التنبؤ الحالي -6.872 ميكروغرام/م³، مما يشير إلى التقليل الكبير من مستويات الجسيمات. وسجل النموذج المكرر 0.160 ميكروغرام/م³مما يشير إلى مبالغة طفيفة في تقدير مستويات الجسيمات التي كانت أقرب بكثير إلى ما تقيسه أجهزة الاستشعار الأرضية.

بالإضافة إلى ذلك، وجد الباحثون أن المجتمعات الحضرية والريفية المثقلة بالفعل بالتلوث البيئي الحالي تواجه مستويات أعلى من تلوث الهواء خلال أحداث الدخان غير المتوقعة مقارنة بالمناطق الأخرى.

وقال يو: “الخبر السار، وفقا للنتائج التي توصلنا إليها، هو أنه عندما يسمع الناس عن دخان حرائق الغابات، فإنهم يميلون إلى تقليل قدرتهم على الحركة”.

“لكننا وجدنا أنه خلال أحداث الدخان هذه، لا تزال مدينة نيويورك وفيلادلفيا والمقاطعات المحيطة بها تظهر أنشطة تنقل عالية. ربما نحتاج إلى التفكير في التدخلات المستهدفة في المناطق الحضرية لأنه مع وجود الكثير من الأشخاص الذين يعيشون في المنطقة، فإن معدلات التعرض للهواء غير الصحي مرتفعة للغاية.”

وقالت إن المجتمعات الريفية المثقلة بالتلوث الناتج عن محطات الطاقة والمناجم قد يكون لها احتياجات خاصة أيضًا. وأوضحت، على سبيل المثال، أن مقاطعة بينينجتون بولاية فيرمونت لديها عدد قليل من العوامل الديموغرافية التي من شأنها أن تجعلها أكثر عرضة للتلوث البيئي.

ومع ذلك، فهي موطن للعديد من المناجم، وحركة المرور الكثيفة، ومواقع تخزين النفايات الخطرة وأكثر من ذلك، والتي تساهم جميعها في ارتفاع درجات التلوث البيئي. وأدت هذه العوامل إلى تفاقم مستويات تلوث الهواء خلال الأيام المليئة بالدخان.

وقال يو: “إن تدخلات الصحة العامة تعتمد عادة على التركيزات السكانية، والتي تكون أعلى بشكل طبيعي في المناطق الحضرية”. “إن معرفة نقاط الضعف الموجودة في المناطق الريفية يمكن أن تساعد المسؤولين على خدمة هذه المناطق بشكل أفضل وحماية الصحة العامة.”

وفي غضون ذلك، يمكن للأفراد الآن اتخاذ خطوات لحماية صحتهم خلال موسم حرائق الغابات القادم.

وقال يو: “أود أن أقترح أن يكون لدى الأفراد فلتر هواء وجهاز مراقبة تلوث الهواء الداخلي في منازلهم”. “يمكنهم أيضًا تعزيز العزل حول نوافذهم وأبوابهم إذا كانت مستويات الدخان مرتفعة حقًا. أوصي بالعمل من المنزل إن أمكن أو الحصول على قناع عالي الجودة إذا كان عليك السفر في الهواء الطلق.

“وأعتقد أننا في ولاية بنسلفانيا بحاجة إلى التحدث عن معايير المنظمات لكيفية استجابتنا لأيام التدخين، سواء كان ذلك العمل من المنزل، أو الحصول على يوم إجازة أو الفصل مبكرًا. نحن لسنا معتادين على التدخين، ونحن بحاجة إلى بعض نوع من السياسة أو المعيار لحماية الصحة العامة.”

بالإضافة إلى يو، من بين المساهمين في هذا البحث من ولاية بنسلفانيا، تشن لونغ لي، أستاذ مشارك في الجغرافيا، وطلاب الدكتوراه شيان تشانغ وهوان نينغ؛ وكاي تشانغ، أستاذ مشارك في Empire Innovation في كلية الصحة العامة بجامعة ألباني.