评估加强森林、灌木丛和草地管理以减少加利福尼亚州野火对空气质量及健康的影响

《GeoHealth》：Assessing Air Quality and Health Benefits of Enhanced Management of Forests, Shrublands, and Grasslands Against Wildfires in California

　　PM2.5浓度与加州野火管理策略的健康效益评估，通过GEOS-Chem模型模拟不同气候情景下野火排放的PM2.5，结合BenMAP-CE工具分析S3情景与BAU情景的健康影响差异，结果显示S3显著减少北部和中部加州的PM2.5暴露，2035年可避免1927例早逝，但效益受气象条件及模型差异影响较大

　　加州近年来的野火问题日益严重，其频率和强度的上升不仅对生态环境造成巨大破坏，还对公众健康带来了显著威胁。野火产生的烟雾中含有大量细颗粒物（PM2.5），这种颗粒物因其微小的尺寸，能够深入人体肺部，导致一系列健康问题，包括哮喘、慢性呼吸道疾病以及心血管疾病的增加，甚至与过早死亡存在显著关联。为应对这一挑战，加州空气资源委员会（CARB）在2022年的“范围计划”中提出了一套综合性的土地管理策略，旨在通过减少野火风险和相关排放，实现碳中和目标。该计划提出了一个官方的缓解路径——S3情景，作为评估未来野火影响和健康后果的重要参考。本文研究通过比较S3情景与“照常行事”（BAU）情景下的健康影响，揭示了土地管理措施在不同气候条件下对野火及其健康后果的调控作用。

研究采用三种全球气候模型（GCMs）和三个未来时间段（2025、2035、2045）来评估不同情景下的健康效益。利用GEOS-Chem模型，研究人员对野火引发的PM2.5浓度进行了模拟，并结合美国环保署（EPA）的BenMAP-CE工具，以及专门针对野火的慢性死亡剂量反应函数，评估了相关的疾病负担和健康风险。结果显示，S3情景在某些区域，特别是加州北部和中部，显著降低了PM2.5暴露水平，从而减少了过早死亡和呼吸道相关急诊访问。例如，在2035年，基于第二代加拿大地球系统模型（CanESM2）的模拟表明，S3情景可以避免约1,927例过早死亡。然而，健康效益在不同GCM和年份之间存在差异，这表明气象条件在影响野火活动和健康结果方面起着关键作用。

研究还强调了土地管理措施在时间和空间上的策略性安排的重要性。例如，在某些高火年份，S3情景下的措施能够有效减少PM2.5排放和相关健康风险，而在其他低火年份，某些措施反而可能因降水增加或气候条件变化而显得效果有限。这表明，未来规划需要充分考虑气候的不确定性，以及土地管理措施在不同气候情景下的适应性。此外，研究发现，土地管理措施的实施可能会带来复杂的生态反馈，例如某些植被管理方式可能会无意中增加可燃物积累，从而影响野火的强度和频率。因此，研究建议在制定土地管理政策时，应结合气象条件、生态特征和区域发展需求，以确保策略的有效性和可持续性。

本文的研究结果不仅为加州的环境管理者和政策制定者提供了重要的参考，还为其他面临类似野火挑战的州和地区提供了潜在的应用框架。通过使用全球气候模型和大气化学传输模型，研究展示了如何在不同气候情景下，量化土地管理措施对空气质量、健康风险和生态系统的影响。研究团队还指出，尽管S3情景在某些年份表现出显著的健康效益，但在其他年份，由于气候变化和土地管理措施之间的不匹配，其效果可能并不理想。因此，未来的研究应更加关注不同气候模型之间的差异，并结合更多年份的数据，以全面评估土地管理策略的长期影响。

研究团队在方法论上采用了多种模型和数据源，以确保结果的可靠性。首先，利用RHESSys与WMFire模型，研究人员对不同土地管理情景下的野火排放进行了模拟。RHESSys能够模拟水文、碳循环和生态系统动态，而WMFire则结合了火的季节性和空间分布特征，为野火排放的预测提供了基础。接着，通过将这些排放数据与FINNv2.5模型结合，研究人员对野火引发的PM2.5浓度进行了空间和时间上的细化分析。FINNv2.5模型提供了高分辨率的野火排放数据，使研究人员能够在县一级评估空气质量的变化和健康影响。

为了评估健康影响，研究团队使用了BenMAP-CE工具，结合了基于流行病学研究的剂量反应函数（β系数）。这些函数用于计算PM2.5暴露水平与健康风险之间的关系，包括急诊访问和住院治疗等指标。研究还指出，尽管在某些年份和模型中，S3情景下的健康效益较为显著，但在其他情况下，由于气候条件的变化，其效果可能不明显甚至出现负面结果。这表明，未来政策制定需要更加细致地考虑气候的不确定性，并采取灵活的应对策略。

研究还强调了野火对空气质量的深远影响，特别是在高火季节，PM2.5浓度往往达到峰值。例如，在2018年和2019年，加州的PM2.5浓度在夏季和秋季显著上升，这些时期通常是野火最活跃的季节。此外，研究发现，野火产生的PM2.5不仅对当地居民构成威胁，还可能通过长距离传输影响到其他地区。例如，在2025年1月，洛杉矶遭遇了历史上最严重的野火之一，这些野火产生的PM2.5中含有大量重金属，导致空气污染水平显著上升。这一现象表明，野火烟雾的健康影响不仅限于其发生地，还可能波及更广泛的区域，进一步凸显了综合管理的重要性。

尽管研究取得了重要成果，但也指出了当前研究的一些局限性。首先，研究基于当前的发病率数据来预测未来的健康影响，忽略了人口结构、医疗条件和环境变化等因素的潜在影响。例如，未来可能由于室内空气净化系统或预防性行为（如待在室内）的普及，使得野火暴露对健康的影响减少。其次，研究中未充分考虑野火烟雾的长期健康影响，这仍然是一个重要的研究空白。此外，尽管GEOS-Chem模型在模拟PM2.5浓度方面表现良好，但其对二次污染物的简化处理可能影响结果的准确性。最后，研究仅评估了2025、2035和2045三个年份，而未来20年的模拟数据可能包含更多的变化和不确定性，因此需要更长的模拟周期和更全面的模型集合来进一步验证研究结论。

总体而言，本文的研究结果为加州及其他地区应对野火带来的健康风险提供了科学依据和政策建议。S3情景在减少野火相关PM2.5污染和健康影响方面显示出显著潜力，特别是在高火年份和某些关键区域。然而，研究也提醒政策制定者，必须充分考虑气候变化和土地管理措施之间的相互作用，以及不同气候模型的预测差异，以制定更加科学和有效的应对策略。未来的研究应进一步整合更多的模型和数据，提高预测的准确性，并探索更加精细化的土地管理措施，以更好地应对野火带来的环境和健康挑战。