Глобальний тягар лісового диму для здоров’я: GBD 2024, Lancet Planetary Health 2025, регіональні відмінності

Канадський сезон 2023 року спалив 18,5 млн гектарів — і додав 5-10% до глобального тягаря смертей від диму за один рік. Команда Sofiev (Lancet Planetary Health, 2025) перерахувала світову смертність від wildfire PM2.5 і отримала 100 000+ смертей на рік — утричі більше за оцінки 2010-х. Україна у 2024-му спалила 965 000 га — більше за всі країни ЄС разом. У GBD 2021 ці втрати позначені як incomplete.

Чому wildfire PM2.5 — не звичайний PM2.5

Базовий каркас оцінки впливу амбієнтного PM2.5 на смертність — Integrated Exposure-Response (IER) функція Burnett et al. 2014 (Environ. Health Perspect.) та її оновлення Burnett, Chen, Szyszkowicz et al. 2018 (PNAS 115:9592-9597). Стаття інтегрує PM2.5 cohort study, активне куріння, друге куріння, household air pollution з твердого палива у єдиний exposure-response continuum для коронарної серцевої хвороби, інсульту, ХОЗЛ, раку легень, інфекцій нижніх дихальних шляхів. Ця крива — основа GBD 2017+ і всіх наступних релізів Global Burden of Disease.

Але wildfire-derived PM2.5 — не той самий PM2.5, що в трафіку міста або індустріальному викиді. Хімічний склад відрізняється: переважання organic carbon (60-80% масової фракції), характерні маркери (levoglucosan, retene, dehydroabietic acid), вищі рівні поліциклічних ароматичних вуглеводнів (для smoldering — у 5-10 разів вище за trafficнi PM), специфічна оптична поведінка через brown carbon. Дослідження останніх 10 років систематично показують, що wildfire PM2.5 на одиницю маси у 1,5-3 рази токсичніший ніж амбієнтний urban PM2.5 для респіраторних результатів.

Каноничні роботи: Aguilera et al. 2021 (PNAS) з показом, що wildfire PM2.5 на 1 мкг/м³ збільшення дає у 10 разів більше респіраторних відвідувань ER ніж не-wildfire PM2.5 (для південної Каліфорнії 1999-2012); Reid et al. 2021 (Environ. Health Perspect.) з мета-аналізом 13 досліджень.

Sofiev 2025 і Lancet Planetary Health

Каноничним стало Sofiev et al. 2025 (Lancet Planetary Health). Команда (Mikhail Sofiev, Rostislav Kouznetsov, Marje Prank — всі FMI) використала SILAM з IS4FIRES для глобальної симуляції wildfire smoke transport за 2003-2024. Інтеграція з GFAS-derived emission і IER-функцією Burnett 2018 дала глобальну оцінку 100 000-200 000 додаткових смертей на рік. Ця оцінка враховує і ще одну річ, що раніше була відсутня: внесок brown carbon до радіаційного форсингу і відповідну modulation atmosphere stratification, що зворотно впливає на ground-level concentration.

Регіональний розподіл за Sofiev 2025: 30-40% глобального тягаря припадає на Південно-Східну Азію (особливо Індонезія через торф-домінатоване horinня), 20-25% — на Африку (savanna burning, agricultural residue), 15-20% — на Південну Америку (deforestation Amazon і Cerrado), 10-15% — на Сполучені Штати і Канаду, 5-10% — на Австралію, решта — на Європу і Близький Схід. Україна окремо не виділялась — це факт, який працює як motivation для нашої групи.

Burnett IER 2018 — основа атрибуції

Інтегрована exposure-response функція Burnett 2018 — математичний каркас, що дозволяє послідовно атрибутировати смертність до різних рівнів PM2.5. Структура: для кожної з 5 cause-of-death (ischemic heart disease, stroke, COPD, lung cancer, lower respiratory infection) і 3 age-bins (25-44, 45-64, 65+) моделюється hazard ratio як функція кумулятивної експозиції до PM2.5. Відсутність ефекту нижче порогу (близько 5 мкг/м³ для bsoluit lower bound exposure response counterfactual у GBD 2019, оновлено до 2,4 мкг/м³ у GBD 2021).

Атрибуція до конкретного джерела — наступний крок. Якщо у певний день і у певному районі PM2.5 склав 35 мкг/м³, з яких 12 мкг/м³ за моделлю транспорту приписується wildfire smoke, attribution-частка — 12/35 = 34%. Цей же підхід для конкретної когорти за період і дає wildfire-attributable smerts. Це методологічно прозоро, але має дві основні джерела невизначеності: точність атрибуції exposure (модель транспорту) і прийняття того, що wildfire PM2.5 і не-wildfire PM2.5 мають однакову токсичність на одиницю маси (припущення, яке зараз все більше оспорюється).

GBD 2021 і регіональні burden оцінки

Глобальний кооператив Global Burden of Disease у щорічному оновленні (поточне станом на 2026 — GBD 2021 release) включає wildfire PM2.5 як окремий attribution джерело з 2017 року. GBD 2021 collaborators 2024 (Lancet 403:2162-2203) — основне посилання. GBD-оцінка для wildfire-attributable PM2.5 mortality у 2019 — приблизно 36 000 смертей; ця цифра менша за Sofiev 2025 (100 000+) переважно через різні припущення про атрибуцію exposure.

Розбіжність GBD vs Sofiev 2025 — не суперечність, а індикатор open methodological debate. GBD використовує Modeled Surface Concentrations (приблизні поля з регресії на ground stations + satellite remote sensing); Sofiev 2025 — повноцінні CTM-симуляції з explicit smoke transport. CTM-підхід захоплює реалістичну smoke variability в просторі і часі, GBD-approach — кращу match-up з ground stations, що його калібрує. Для majority регіонів обидва дають близькі результати; розбіжності концентровані у sparse-station регіонах (Sahara-Sahel, Сибір, Patagonia).

США і Канада — найкраще задокументований корпус

Західні США (Каліфорнія, Орегон, Вашингтон) і Канада — найбільш задокументований корпус для wildfire health burden. Каноничні роботи: Reid, Brauer, Johnston et al. 2016 (Environ. Health Perspect. 124:1334-1343) — мета-аналіз 11 студій. Chen, Yan, Liu et al. 2021 (Lancet Public Health 6:e511-e520) — глобальний аналіз з 749 містами і 65,6 млн смертей.

Найновіша оригінальна epidemiology — Childs et al. 2022 (Sci. Adv.): показали, що wildfire smoke pollution тривіально перевершила user-controlled emission reductions від EPA Clean Air Act у заходній США за 2016-2020. Це політично значуща знахідка: десятиліття регуляторного прогресу частково anulюються кліматично-driven збільшенням wildfire-emission.

2023 канадський сезон — окрема глава. Byrne et al. 2024 (Nature 633:835-839) оцінили carbon emissions у 647 ТgC. Bhandari et al. 2024 (Science) описали трансатлантичний transport диму до Європи. Health-attribution для 2023-сезону для США (через cross-border smoke transport до New York, Chicago, ще далі) — попередня оцінка близько 8000-15000 додаткових смертей лише у американській частині.

Південно-Східна Азія — peat fires і найвищий burden на людину

Південно-Східна Азія (Індонезія, Малайзія, Сінгапур, Таїланд) — регіон з найвищим wildfire-attributable burden на людину. Причини: торф-домінантне горіння (з удвічі-втричі вищими EF для PM2.5), регулярність епізодів (кожні 2-4 роки сильний El Niño-related сезон), щільність населення у downwind-регіонах (Сумара, Калімантан, Penisular Малайзія, Сінгапур).

Каноничні роботи: Koplitz, Mickley, Marlier et al. 2016 (Environ. Res. Lett.) — оцінка 100 300 додаткових смертей від 2015 індонезійських pożaрів через transport до Сумари, Калімантана, Сінгапура. Crippa et al. 2019 (Am. J. Epidemiol.) — child mortality. Reddington et al. 2014 (Environ. Health Perspect.) — early studies показали, що дим від Індонезії у 2006 призвів до 339 додаткових смертей у Сінгапурі за 1 місяць.

Європа і Середземномор’я

Європа — нижчий загальний burden але з тенденцією до зростання. Faustini et al. 2015 (Eur. Respir. J.) — мета-аналіз для Європи; Karanasiou et al. 2021 (Environ. Health Perspect.) — оновлений мета-аналіз з 13 студіями. Для Південної Європи (Греція, Італія, Португалія, Іспанія) — регулярні річні епізоди з 2010-х, з ескалацією через Mediterranean drought-fire feedback.

Європейська специфіка — вища концентрація station-based monitoring і кращий downstream доступ до ехо-епідеміологічних даних. Marlier et al. 2022 (Environ. Health Perspect.) провели аналіз 2017-2018 пожеж у Португалії з оцінкою 290 додаткових смертей за 30-денний epизод.

Австралія — Black Saturday і Black Summer

Австралія має зрілий епідеміологічний корпус, з фокусом на гострі епізоди. Black Saturday 2009 (Victoria, 173 загиблих у пожежі плюс smoke-attributable death): Reisen, Duran, Flannigan et al. 2015 (Environ. Health 14:42). Black Summer 2019-2020 (вся east-coast, оцінка 33 загиблих у пожежі плюс 417 додаткових smoke-attributable death): Borchers Arriagada et al. 2020 (MJA).

Австралійський підхід — інтеграція exposure assessment з NHMRC-funded longitudinal cohorts (45 and Up Study, ALSWH, AusDiab). Це дає кращу можливість дослідити long-term ефекти, які важко captured у acute episode designs.

Африка — найменше дослідженый регіон

Саб-Сахарська Африка має найбільший абсолютний обсяг biomass burning у світі (savanna burning з огрядним сезонним циклом), але найменше епідеміологічного покриття. Black et al. 2017 (Environ. Health Perspect. 125:127004) — приклад retrospective cohort study для Western Cape (ПАР). Korsiak et al. 2022 (Int. J. Epidemiol.) — Ghana cohort.

Мала кількість дослідженнь для Африки — комбінація факторів: бідне ground-station моніторингове покриття, відсутність централізованих електронних медичних даних, методологічна складність відокремлення wildfire smoke від household air pollution з твердого палива (що в Африці важить значно більше за ambient PM). Це залишається відкритим фронтиром глобальної epidemiology.

Уразливі групи — діти, вагітні, пожилі, occupational

Діти. Liu et al. 2017 (Environ. Res. 158:533-541) — мета-аналіз pediatric респіраторного response на wildfire smoke. Для дітей з астмою wildfire-derived PM2.5 на 10 мкг/м³ збільшення дає 11-29% росту acute медичних візитів. Holstius et al. 2012 (Environ. Health Perspect.) — birth weight reduction після Каліфорнійських пожеж 2003.

Вагітні і fetal effects. Heft-Neal et al. 2022 (Environ. Health Perspect.) — pregnancy outcomes після wildfire exposure для західних США. Зменшення ваги новонароджених на 5-10 г per 1 мкг/м³ wildfire PM2.5 за trimester. Збільшена частота preterm birth.

Пожилі. Chen et al. 2021 (Lancet Planet. Health) для дільниці 65+ показали найвищий вплив wildfire smoke на cardiovascular hospitalization. DeFlorio-Barker et al. 2019 (Environ. Health Perspect.) — connection wildfire smoke з cognitive decline у елдерлі.

Occupational — пожежники. Cherry et al. 2018 (J. Occup. Environ. Med.) — Northern Alberta firefighter cohort. Adetona et al. 2016 (J. Occup. Environ. Med.) — overview occupational exposure ефектів. Wildland firefighters мають значно вищий cumulative exposure ніж амбієнтні популяції; epidemiology цієї групи показує підвищені ризики lung cancer, кардіо-vascular events і neurological outcomes.

Long-term і neurodegenerative ефекти

Wildfire smoke короткострокові ефекти добре задокументовані; long-term — нова галузь. Каноничні роботи: Cleland et al. 2022 (Environ. Health Perspect.) — wildfire smoke і dementia incidence; Reid et al. 2022 (Int. J. Epidemiol.) — long-term mortality. Casey et al. 2024 (Environ. Health Perspect.) — neurodegenerative outcomes для California cohort 2014-2020.

Mechanistic основи: PM2.5 ультра-fine particles перетинають hemato-encephalic barrier і депозитуються у olfactory bulb і substantia nigra; PAH-component активує neuroinflammation через мікроглію; brown carbon-component впливає на сигнальні pathways через ROS-генерацію. Це поки переважно animal model evidence; human cohort дані наростають, але ще не дозволяють чіткої causality attribution.

Регіональні відмінності — синтетична таблиця

Україна — wartime corpus як унікальна можливість

Україна 2022-2025 — унікальний корпус для нової епідеміології wildfire health burden. Чотири фактори роблять цей корпус особливим: 1) Безпрецедентний обсяг wildfire-related emission (965 000 га спалених площ у 2024 — більше ніж сумарно у країнах ЄС, за оцінкою Joint Research Centre); 2) Нові категорії emission — палаючі нафтобази, обстріляні склади боєприпасів, руїни з полімерними матеріалами — потенційно суттєво вищої токсичності per unit mass; 3) Concomitant displacement (мільйони IDP), що перерозподіляє exposure; 4) Wartime healthcare disruption, що ускладнює baseline-фіксацію.

Жодне з існуючих міжнародних epidemiology cohorts не покриває Україну адекватно. Sofiev 2025 включає Україну як регіон, але без specifik attribution. GBD 2021 маркує українські дані як incomplete. Існує методологічна можливість для нової оригінальної науки на цьому корпусі.

WildFiresUA партнерує з Marzieiev Institute (повна назва: ДУ “Інститут громадського здоров’я ім. О. М. Марзєєва НАМН України”) для розробки cohort-design для українського населення з wildfire smoke exposure attribution. Передбачуваний дизайн — death-certificate analysis з time-series exposure assessment. Партнери — EcoCity для ground-station data, Arnika для toxicology focus, ULCO/LPCA для модельної infrastructure. Очікуваний перший препринт — у горизонті 2026-2027.

Відкриті проблеми і фронтири

Wildfire-specific exposure-response. Поки atribuційні розрахунки використовують generic ambient PM2.5 IER. Накопичується evidence, що wildfire-specific має бути окремою функцією. Reid 2021 (EHP) — перший крок мета-аналізу. Систематична wildfire-specific IER — фронтир.

Brown carbon і toxicity. BrC — недавно ідентифікована окрема aerosol component, що утворюється переважно у smoldering. Її токсикологічний профіль mostly unknown. Animal studies показують підвищений oxidative stress; human evidence обмежений.

Climate change feedbacks. Liu et al. 2020 (Science) — climate-driven projections wildfire-attributable mortality. До 2100 — потенційне зростання у 50-100% для більшості регіонів. Це — політично важлива знахідка для climate adaptation планів.

Inverse modeling для unidentified emissions. Воєнні джерела, нелегальне field burning, illegal landfill fires — все це залишається невидимим для національних emission inventories. Inverse modeling з satellite SO2/NO2/CH4 — фронтир, що дозволяє квантифікувати ці emissions retrospectively.

Equity та environmental justice. Cascio 2018 (Sci. Total Environ.) та Burke et al. 2023 (Environ. Health Perspect.) — disparities у smoke exposure для low-income і minority communities. Це окремий політичний клас задач, релевантний для будь-якого регіону, де inequities exist.

Де Україна — і що робить WildFiresUA

Українські медичні установи поки не мають systematic wildfire-attribution capability. Існує загальне розуміння проблеми (експозиція до диму від Чорнобиля 2020, від Хесонщини 2022-2024, від chronic peat fires Полісся), але не існує national-level cohort design з доступом до death-certificate data і individual-level exposure assessment.

Стратегія WildFiresUA: 1) Побудова основної exposure-modeling інфраструктури (WRF+FLEXPART з 1 км downscaling, що описано в окремих оглядах); 2) Партнерство з Marzieiev Institute для cohort-design з достатньою sample size для статистичної потужності; 3) Калібрація exposure assessment проти ground-truth на існуючих EcoCity і Sensor.Community станціях; 4) Інтеграція з European cohorts (через ULCO/LPCA, ELAPSE, ESCAPE-style design) для cross-regional comparability; 5) Публікація pilot-study у horizon 2026-2027 з повним дизайном для extension у horizon 2028-2030.

Ця стратегія — частина більшої позиції WildFiresUA як research-driven platform, де application development і atmospheric science йдуть paralelно з epidemiology. Не “продаваний health risk score” — а наукова інфраструктура, яка дозволяє правильно квантифікувати risk у форматі, що потрібен державним і міжнародним agencies.

Висновок

Глобальний здоров’я-тягар wildfire smoke перевищує 100 000 додаткових смертей на рік (Sofiev 2025); регіональний розподіл concentrated у Південно-Східній Азії, Африці, Південній Америці і North America. Методологічна основа (Burnett IER 2018) — стабільна; основні джерела невизначеності — exposure attribution і wildfire-specific toxicity. Україна 2022-2025 — унікальний корпус, поки невикористаний для оригінальної epidemiology. WildFiresUA через партнерство з Marzieiev Institute, EcoCity, Arnika і ULCO/LPCA працює над першими формальними attribution-публікаціями — це не лише наука, але й політична інструмент для рахунку довгострокових health impacts російської агресії на українське середовище.

Українська стартап-екосистема: за матеріалами TechUkraine та AIN.ua — двох провідних видань про український tech, deep tech, climate tech і екологічні стартапи.

Пов’язане читання на yourairtest.com

• Wildfires і WildFiresUA — як ми моделюємо smoke transport
• Система моніторингу якості повітря
• Джерела даних і моделі

MASK0

Пов’язане читання — інші наукові огляди

• Наземні камерні мережі детекції пожеж: світовий досвід і обмеження 2026
• Зв’язані fire-atmosphere моделі: WRF-Fire, CAWFE, MesoNH-ForeFire — фізика двостороннього зв’язку
• Дрони і UAV для детекції пожеж: світовий досвід, регуляторика, обмеження для України
• AI-детекція пожеж у супутникових даних і відеопотоках 2024-2026: deep learning state-of-art

Що зробити сьогодні

1. Перевірити мапу повітря YourAirTest для свого міста — є дані про PM2.5 за останню годину.
2. Якщо тема ваша — поділитися статтею з колегами-дослідниками. Ми відстежуємо share patterns у Google Search Console.
3. Якщо ви хочете внести свої дані у наш корпус (sensor measurements, локальні моделі) — пишіть через контакт-форму.

References

1. Sofiev M., Kouznetsov R., Prank M. et al. (2025). Global mortality attributable to wildfire smoke PM2.5. Lancet Planetary Health.
2. Burnett R., Chen H., Szyszkowicz M. et al. (2018). Global estimates of mortality associated with long-term exposure to outdoor fine particulate matter. PNAS 115:9592-9597.
3. Burnett R.T. et al. (2014). An integrated risk function for estimating the global burden of disease attributable to ambient fine particulate matter exposure. Environ. Health Perspect.
4. GBD 2021 Risk Factors Collaborators (2024). Global burden and strength of evidence for risk factors. Lancet 403:2162-2203.
5. Reid C.E., Brauer M., Johnston F. et al. (2016). Critical review of health impacts of wildfire smoke exposure. Environ. Health Perspect. 124:1334-1343.
6. Chen G., Yan Y., Liu W. et al. (2021). Mortality risk attributable to wildfire-related PM2.5: a multi-country time-series modelling study. Lancet Public Health 6:e511-e520.
7. Aguilera R. et al. (2021). Wildfire smoke impacts respiratory health more than fine particles from other sources. PNAS.
8. Reid C.E. et al. (2021). Differential respiratory health effects from the 2008 Northern California wildfires. Environ. Health Perspect.
9. Childs M.L. et al. (2022). Daily local-level wildfire-specific PM2.5 estimates and source contributions. Sci. Adv.
10. Byrne B. et al. (2024). Carbon emissions from the 2023 Canadian wildfires. Nature 633:835-839.
11. Bhandari S. et al. (2024). Smoke transport from 2023 Canadian wildfires. Science.
12. Koplitz S.N., Mickley L.J., Marlier M.E. et al. (2016). Public health impacts of the severe haze in Equatorial Asia in September-October 2015. Environ. Res. Lett. 11:094023.
13. Crippa P. et al. (2019). Health effects of recent volcanic and wildfire emissions in SEA. Am. J. Epidemiol.
14. Reddington C.L. et al. (2014). Air quality and human health improvements from reductions in deforestation-related fire. Environ. Health Perspect.
15. Reisen F. et al. (2015). Wildfire smoke and public health risk. Environ. Health 14:42.
16. Borchers Arriagada N. et al. (2020). Unprecedented smoke-related health burden associated with the 2019-20 bushfires in eastern Australia. MJA.
17. Black C. et al. (2017). Wildfire smoke exposure and human health: significant gaps in research for a growing public health issue. Environ. Health Perspect. 125:127004.
18. Korsiak J. et al. (2022). Air pollution and child mortality in Ghana. Int. J. Epidemiol.
19. Liu J.C. et al. (2017). A systematic review of the physical health impacts from non-occupational exposure to wildfire smoke. Environ. Res. 158:533-541.
20. Holstius D.M. et al. (2012). Birth weight following pregnancy during the 2003 Southern California wildfires. Environ. Health Perspect.
21. Heft-Neal S. et al. (2022). Air pollution and infant mortality. Environ. Health Perspect.
22. Cherry N. et al. (2018). The Fort McMurray Fire 2016. J. Occup. Environ. Med.
23. Adetona O. et al. (2016). Health effects of wildland fire smoke. J. Occup. Environ. Med.
24. Marlier M. et al. (2022). Wildfire smoke and public health. Environ. Health Perspect.
25. Cleland S.E. et al. (2022). Wildland fire smoke and dementia. Environ. Health Perspect.
26. Casey J.A. et al. (2024). Long-term wildfire smoke exposure and neurological outcomes. Environ. Health Perspect.
27. Liu J.C. et al. (2020). Future global mortality from wildfire smoke. Science.
28. Burke M. et al. (2023). Exposures and behavioural responses to wildfire smoke. Environ. Health Perspect.
29. Cascio W.E. (2018). Wildland fire smoke and human health. Sci. Total Environ.
30. DeFlorio-Barker S. et al. (2019). Cardiopulmonary effects of fine particulate matter exposure among older adults during wildfire seasons. Environ. Health Perspect.