野火烟雾和城市空气污染互相带来了最坏的一面。
随着野火的肆虐，它们将燃烧的燃料转化为复杂的化学烟雾混合物。许多这些空气传播的化合物，包括臭氧，会导致空气质量直线下降，因为风将阴燃的阴霾带到城市上空。但华盛顿大学西雅图分校的大气科学家乔尔·桑顿 (Joel Thornton) 表示，野火排放究竟如何——以及在多大程度上——对火灾下风向的臭氧水平产生影响一直是一个争论多年的问题。
一项新的研究现在揭示了野火羽流中臭氧产生背后难以捉摸的化学反应。研究人员于 12 月 8 日在《科学进展》杂志上报告说，研究结果表明，将野火烟雾与氮氧化物(汽车尾气中发现的有毒气体)混合可以提高城市地区的臭氧水平。
大气臭氧是烟雾的主要成分，可引发人类和野生动物的呼吸系统问题(SN: 1/4/21)。目前在科罗拉多州博尔德市国家海洋学和大气管理局化学科学实验室工作的大气化学家 Lu Xu 说，在野火烟雾中可以找到许多制造臭氧的成分，例如挥发性有机化合物和氮氧化物。但是一份成分清单不足以复制野火的臭氧配方。因此，徐和同事们飞上天空，观察正在发生的化学反应。
通过与 NASA 和 NOAA 的联合项目，研究人员与火灾对区域到全球环境和空气质量飞行活动的影响合作，将一架喷气式客机转变为飞行实验室。2019 年 7 月和 8 月，飞行团队从美国西部的阴燃景观中收集了空气样本。当飞机一头扎进烟羽时，机上的仪器记录了在雾霾中检测到的每种分子的种类和数量。通过在烟气从火焰顺风飘落时进进出出，该团队还分析了烟羽的化学成分是如何随时间变化的。
使用这些测量值以及来自每个采样的野火的风模式和燃料，研究人员创建了一个简单的方程来计算野火排放的臭氧产量。“我们提出了一个复杂的问题，并给出了一个简单的答案，”在加州理工学院从事这项工作的徐说。
正如预期的那样，研究人员发现，野火排放物包含一系列令人眼花缭乱的有机化合物和氮氧化物，以及其他有助于臭氧形成的分子。然而，他们的分析表明，在羽流被顺风扫过后的数小时内，氮氧化物的浓度会降低。如果没有这个关键成分，臭氧的产生就会大大减慢。
来自城市和其他城市地区的空气污染充满了有毒气体。因此，当野火烟雾飘过城市景观时，一氧化二氮的增加可能会再次启动臭氧的产生，徐说。
研究人员估计，在一个典型的火灾季节，像这样的混合物可能会使美国西部的臭氧水平增加多达十亿分之三。徐说，这个浓度远低于美国环境保护署规定的十亿分之 70的健康安全标准，但增量增加仍可能对经常接触烟雾的人构成健康风险。
加州大学戴维斯分校的大气化学家 Qi Zhang 说，随着气候变化增加了野火的频率和强度，这种新的臭氧产生机制对城市空气质量具有重要意义(SN：9/ 18/20)。她说这项工作提供了野火排放和臭氧化学之间“重要的缺失环节”。
没有参与这项研究的桑顿说，这些发现也可能对环境政策制定者构成挑战。他说，虽然州和地方当局制定了严格的规定来限制大气臭氧，但野火烟雾可能会破坏这些策略。这可能会使城市，尤其是美国西部的城市，尽管有空气质量规定，但更难以满足 EPA 臭氧标准。
