西海岸の山火事危機は、もはや西海岸だけの危機ではありません。カリフォルニア州、オレゴン州、ワシントン州で大規模な山火事が続き、煙が大気圏上空まで噴き出しています。風が煙霧を巻き上げ、アメリカ全土に運んで東海岸の上空を汚染しています。
しかし、これらの森林が燃え、煙を遠くまで漂わせている時、私たちは一体何を吸っているのでしょうか？焦げた木々や低木はもちろんのこと、家屋やその他の建造物から燃えた合成素材も吸っています。これらは様々なガスとともに、PM2.5（2.5ミクロン以下の粒子状物質）と呼ばれる微粒子を放出し、人間の肺の奥深くまで入り込んでいきます。つまり、固体とガスの混合物は、国中を移動する間に化学的に変化し、数千マイル離れた人々の健康にそれぞれ異なる影響を及ぼします。つまり、あなたが吸い込むもの、そしてそれがどれほど有害であるかは、太平洋岸からどれだけ離れているかによって左右される可能性があるのです。
植物が燃えると、様々な形で大量の炭素が放出されます。目に見える煤状の物質はブラックカーボンと呼ばれています。目に見えない主成分は、一酸化炭素（明らかに非常に有毒です）と二酸化炭素です。木々は大気中の二酸化炭素を吸収すると、組織に閉じ込めて酸素を放出します。そして、その木々が燃えると、その二酸化炭素はそのまま大気中に戻ります。
科学者たちは、機体から突き出た小さなチューブに接続された多数の機器を搭載した特別な飛行機を使って、大気中の山火事の煙を採取してきました。「いわば、私の実験室です」と、国立大気研究センターの大気化学者レベッカ・ホーンブルック氏は言います。これらの機器は、湿度や温度などの環境に加え、粒子状物質や二酸化炭素、ベンゼン、ホルムアルデヒド（ホルムアルデヒドとベンゼンは非常に有毒です）を測定します。「これらのデータをすべて組み合わせることで、煙霧内部の化学的状態、つまりガス相と粒子相の両方で何が起こっているのかを、実に完全に把握することができます」と彼女は言います。
ホーンブルック氏は、山火事の煙の化学成分が大気中に長く留まるにつれてどのように変化するかを調査してきました。ベンゼンは引火性の高い化合物で、容易に空気中に蒸発しますが、2週間も大気中に留まります。ホルムアルデヒドは1日か2日しか持ちません。他の成分は数時間しか持ちこたえないため、ホーンブルック氏は煙の柱の中を飛行しながら、それらの濃度が実際に低下していく様子を観察することができます。煙はアメリカ大陸を横断するのに4～5日かかりますが、その後も東西南北の大気中に留まり、最も残留性の高い成分は東西南北の旅を生き延びます。「これらの有害化学物質の一部は煙に含まれ、排出源からはるかに風下の方まで大気中に残ります」とホーンブルック氏は言います。「最も有毒な環境は明らかに火災現場のすぐ近くで、そこでは濃度が有害となるレベルに達します。」
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煙が大気中を移動するにつれて、「時間の経過とともに、より重い粒子は落下し始めます」と、国立大気研究センターの大気化学者レベッカ・ブッフホルツ氏は言います。「しかし、その後、粘着性があり、部分的に燃焼した炭素ガスは凝集し始め、再び粒子になります。つまり、煙から粒子が失われる一方で、空気が時間の経過とともに変化するにつれて、粒子も増えていくのです。」
大気中に放出されるもう一つの有害物質は、私たちがよく知っているオゾンです。オゾンは気道を炎症させます。「オゾンは炭素含有ガス、窒素含有ガス、そして太陽光を必要とします」とブッフホルツ氏は言います。「処理時間が長ければ長いほど、煙の中に生成されるオゾンの量も増えるのです。」
カリフォルニアの煙は、東海岸に到達するまでに様々な変化を遂げているだろう。上空に長時間滞空しているため、大きな粒子は剥がれ落ちる一方で、新たな粒子が形成されている。また、雲がオゾン層を生成しているため、「例えば喘息など、既に何らかの健康問題を抱えている場合、非常に大きな影響を与える可能性があります」と、カリフォルニア大学サンディエゴ校スクリップス海洋研究所・医学部の気候変動疫学者、タリック・ベンマルニア氏は述べている。
山火事の煙に含まれる固形物にも有害物質が含まれている可能性があります。「粒子状物質の中には、他の粒子状物質よりも重金属を多く含むものがあります」と、スタンフォード大学ショーン・N・パーカー・アレルギー研究センターの大気汚染・健康研究ディレクター、メアリー・プルニッキ氏は述べています。「例えば鉛やカドミウムなどです。他にも発がん性毒素はあります。化石燃料に含まれるPAH（多環芳香族炭化水素）のような物質もあります。」山火事が住宅街を襲うと、家屋や車、その他あらゆる建造物を構成する合成素材が燃え尽きてしまうことを忘れてはなりません。「住宅街の火災について話しているとき、それが人体にとってどれほど有害であるかを私たちはよく知らないことが多いと思います」とプルニッキ氏は付け加えます。
この便利な地図を使えば、煙がどこに到達するかの予測を実際に確認できます。地図の左側にある「垂直統合煙」をクリックすると、現在東海岸の大気に何が負荷をかけているかを確認できます（赤はレベルが高いこと、青はレベルが低いことを表します）。「地表煙」オプションでは、実際に吸い込むことになる煙の量を確認できます。ご覧の通り、地表煙は中西部まで大気汚染物質を巻き上げていますが、現時点では東海岸沿いの地上に到達している煙は多くありません。しかし、到達しないというわけではありません。天候の変化によって煙が地表まで到達し、大気質が悪化する可能性もあります。
一方、西海岸では煙が地域内を循環しているため、独自のオゾン問題を抱えています。「煙は同じ場所に留まり、昨日と同じ汚染を受けています」とブッフホルツ氏は言います。「時間が経つほど、太陽光によってオゾンが生成される可能性が高まります。」
これらの山火事が続く中、西海岸は猛暑に見舞われており、事態はさらに悪化しています。実際、気候変動による猛暑やその他の影響が山火事を加速させています。気温上昇と森林の乾燥により、山火事の燃え方が激化しているのです。この熱によって地表のオゾン層はさらに増加します。熱気は上昇するため、山火事が激しくなるほど、煙はより高く大気圏に舞い上がり、全米に運ばれます。
煙がどこに降り積もろうとも、人体の健康に良くないことは周知の事実です。「大気汚染に関する研究論文は数多くあり、世界中でPM2.5と様々な疾患、さらには平均寿命の短縮との関連性が示されています」とプルニッキ氏は言います。彼女自身の研究でも、山火事の煙が特に肺の炎症を引き起こすことが確認されています。彼女と同僚は、カリフォルニア州フレズノの10代の若者を調査しました。フレズノは全体的に空気の質が悪いだけでなく、東側の森林地帯からの山火事の煙の噴出にも悩まされています。「山火事に曝露したグループと曝露しなかったグループを比較したところ、全身性炎症バイオマーカーの一部が増加していました」とプルニッキ氏は言います。「つまり、煙自体が全身性炎症を引き起こすことが分かっています」。これは誰にとっても不健康ですが、喘息やその他の呼吸器系疾患を抱える人にとってはなおさらです。
プルニッキ氏はまた、山火事の煙が免疫遺伝子、特に制御性T細胞と呼ばれる細胞を生成する遺伝子の働きを抑制することを発見した。「そして、制御性T細胞は健康な免疫システムを維持するために必要なのです」とプルニッキ氏は言う。「これは炎症性免疫細胞ではなく、良いタイプの免疫細胞なのです。」
これらすべてが、部分的に肺を侵す疾患である新型コロナウイルス感染症（COVID-19）とどのように相互作用するかは、少々難解だ。西海岸の人々は数週間前から、屋内にとどまり窓を閉めておくようにという警告に従ってきた。外出しなければウイルスへの曝露は減るが、外出すれば、もし感染した場合、煙を吸い込むことで症状が悪化する可能性がある。「新型コロナウイルス感染症の新規感染者数が急増するとは考えていません」と、カリフォルニア大学サンディエゴ校のベンマーニア氏は言う。「むしろ、人々が家にいる時間が増えるため、逆の事態になるかもしれません」
「しかし、たとえ新型コロナウイルス感染症の新規感染者数が安定していると仮定したとしても、PM2.5への曝露による免疫系の変化により、より重篤な症状が現れる可能性が高くなります」とベンマーニア氏は付け加えた。ベンマーニア氏と彼の同僚たちは、今後数週間、山火事の煙が西海岸上空に漂い続ける中で、重症患者数が急増するかどうかを注視していく予定だ。
煙が免疫系に及ぼす影響を利用するウイルスは、COVID-19だけではありません。もうすぐインフルエンザの季節です。つまり、制御不能な森林火災、COVID-19のパンデミック、そしてインフルエンザという三重苦です。「これら全てが単独でも免疫系に大きな打撃を与えかねません」とプルニッキ氏は言います。「しかし、これら全てが重なると、正直言って、これほどの事態はかつて経験したことがないと思います。」
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