加州的野火可能会将天然金属转化为致癌化合物

　　

　　

　　一项新的研究发现，美国西部部分地区的野火可能正在将一种良性形式的铬转化为致癌物质，这可能危及急救人员和周围社区。

　　周二发表在《自然通讯》杂志上的这项研究发现，在加利福尼亚北海岸的特定类型的烧伤地点，有害金属六价铬或铬-6含量很高。

　　铬-6也被称为“艾琳·布罗克维奇化学物质”，在20世纪90年代出现在公众视野中，当时布罗克维奇是一名法律援助人员，他发现它污染了加利福尼亚州欣克利的饮用水，并使居民生病。

　　这种有毒化合物在被吸入或摄入时会增加患癌症的风险，但在被烧毁之前，该研究的目标部位并不存在这种有毒化合物。

　　相反，这些地区的土壤和植物富含自然产生的三价铬——铬-3——一种帮助人体分解葡萄糖的必需营养素。

　　虽然铬-6也可以自然存在于环境中，但这种有毒形式的金属更经常通过工业过程中的径流和废水污染社区。

　　众所周知，野火烟雾会输送气溶胶、气体和细颗粒物等危险污染物，但研究人员想知道重金属是否也会如此，以及这对消防员和那些居住在顺风处的人来说可能有什么风险。

　　斯坦福大学杜尔可持续发展学院教授、资深作者斯科特·芬多夫在一份声明中说:“在野火以烟雾的形式喷出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。”

　　澳大利亚研究人员在2019年进行的实验室实验已经表明，在燃烧的表层土壤中，铬-3可以迅速形成铬-6。

　　这种转变发生在一个被称为氧化的过程中，或者在这种情况下，铬和大气中的氧发生反应，其中电子丢失。

　　同时也是斯坦福森林环境研究所高级研究员的芬多夫告诉《国会山报》，因为这个过程在低温下很慢，所以“实际上不会发生”。

　　他说:“但是当你开始加热样品时，在这种情况下，野火会导致这种反应发生。”“所以，你已经从良性转变为真正有毒的形式。”

　　考虑到这一点，芬多夫和他的同事们决定测试一种理论，即野火可能会使土壤被铬-6污染。

　　科学家们把注意力集中在加利福尼亚的北海岸，在那里他们发现了四个最近被烧毁的生态保护区，其中含有富含铬的岩石，如蛇纹岩。

　　芬多夫指出，内华达山脉南部的花岗岩较多，铬含量较低，而北部的蛇纹岩较多，这是加州的州岩。

　　他说:“当野火蔓延时，会产生更高水平的铬-6。”

　　根据这项研究，四个研究地点——胡椒木保护区、白石保护区、莫迪尼保护区和西尔维亚·麦克劳克林自然保护区——在分别于2019年11月和2020年9月发生的金凯德或轩尼诗火灾中都被部分或完全烧毁。

　　第一作者，斯坦福大学Doerr学院地球系统科学博士后学者Alandra Lopez，从这些地点收集土壤，然后分离出对风运输最敏感的最小颗粒。

　　然后，她测量了来自燃烧和未燃烧地区的超细粉尘中铬-6的含量，同时还收集了当地火灾严重程度、普遍土壤条件、潜在地质和生态系统特征的数据。

　　科学家们发现，在富含铬的地区，植被在高温下引发了持久的火灾，有毒铬的浓度是未燃烧地区的6.5倍。

　　洛佩兹在一份声明中说:“我们的研究表明，应该更多地关注野火修饰的铬，我们认为还有其他金属。”

　　她补充说，这样做是必要的，“为了更彻底地描述野火对人类健康构成的整体威胁”。

　　就这些潜在的威胁而言，作者说，他们认为火灾引起的有毒铬暴露对急救人员和居住在火灾附近的人的影响最为严重。

　　芬多夫强调，与布罗科维奇在欣克利角发现的通过受污染的饮用水接触6铬相比，“吸入的情况要糟糕得多”。

　　“毒理学家对此非常清楚，”他说。“如果你有选择的话，你会想在呼吸之前喝掉它。但他们并没有暗示任何一种。”

　　根据芬多夫的说法，威胁的程度也取决于哪些植物在助长火灾。

　　例如，草原不会产生足够高的温度来产生大量的铬-6，但灌木和树冠确实提供了充足的热量，他解释说。

　　研究人员指出，即使在火灾结束后，强风也可能使附近的居民暴露在含铬土壤的细颗粒中。

　　芬多夫说，在第一次大降雨之后，吸入空气中铬-6的风险可能会下降，因为降雨会将金属冲刷到地下。

　　但他警告说，在像美国西部这样的干旱环境中，由于气候变化，那里正面临越来越多的干旱和长期干旱，对于那些重建和重新种植被烧毁地区的人来说，暴露的风险可能会持续存在。

　　虽然由于“发生了根本性的转变”，铬一直是芬多夫最感兴趣的毒素，但他说他也担心其他金属，如锰、某些形式的铁、镍和镉。

　　芬多夫强调需要进一步研究与野火有关的重金属暴露，并指出，目前在这样的烧伤地点佩戴N95可能是有益的。

　　芬多夫说，他和他的团队现在正在制作预测地图，这样消防员就能更好地了解他们可能遇到细颗粒物的地方，以及他们可能面临6铬暴露风险的地方。

　　在过去的两年里，他和他的同事们一直在准备部署能够监测火灾中的污染物的主动监测设备，但在此期间，这类火灾很少发生。

　　领导2019年铬-3向铬-6转化研究的埃德·伯顿(Ed Burton)认为，这项新研究表明，“野火导致受火灾影响的土壤中铬的化学成分发生了巨大变化。”

　　“值得注意的是，作者表明，新形成的六价铬可以在野火后的表层土壤和灰烬中持续存在数月，”伯顿，澳大利亚南十字星大学的环境地球化学和矿物学教授，在一封电子邮件中告诉希尔。

　　除了描述那些暴露在土壤颗粒或灰烬中的人的潜在健康风险外，他还强调了他“特别关注”这些发现对美国西部的影响。

　　伯顿说，该地区可能面临特别的风险，因为“大片土地天然富含土壤铬，而且由于气候变化，野火的严重程度和频率似乎都在增加。”伯顿没有参与斯坦福大学的研究。

　　希腊西阿提卡大学(University of West Attica)地质学和地球化学教授迪米特里奥斯·亚历克斯基斯(Dimitrios Alexakis)也同样描述了“粉尘产生的金属和野火烟雾对人类构成的广泛的全球威胁”，这些威胁来自于这些大火和富含铬的土壤的混合。

　　“这项研究表明，地质和火灾严重程度对人类健康的威胁尚未得到充分认识，”他在一封电子邮件中告诉希尔。

　　Alexakis也没有参与这项研究，他研究了燃烧的植被中毒素的扩散和以火为燃料的土地污染对人类健康的影响。

　　他观察到，斯坦福大学的研究可以帮助提供“与其他来源的污染相比，暴露于野火烟雾中健康风险增加背后的原因的新视角”。

　　Alexakis说，了解环境因素是如何通过火产生铬-6的，也可以帮助科学家设计预测工具，以降低暴露风险并指导政策制定。

　　随着对该主题的进一步研究的展开，斯坦福大学的研究小组强调，研究结果不仅适用于加州北海岸，还适用于世界各地富含金属的火灾多发地区。

　　作者说:“由于气候变化和过去的火灾管理，预计许多地理区域的野火频率和严重程度将增加，火灾后的粉尘排放可能会增加。”

　　根据这项研究，环太平洋地区和地中海地区的地质结构中铬含量较高，欧洲、澳大利亚、南非和巴西的其他地区也是如此。

　　芬多夫说:“每个大陆都有风险很高的地区，所以这不是一个小问题。”“这确实是一个广泛分布的问题。”