这是有关灰尘长距离移动影响的两部分系列文章的第二部分。第一部分：灰尘，恒温器。可访问灰尘，恒温器。
去年春天，泽夫·莱文飞往中国北方。这位来自以色列特拉维夫大学的大气物理学家受邀做一系列关于云物理学的客座讲座，并与气象研究人员会面讨论人工增雨问题。
4 月 7 日早上 7 点，他在白长酒店醒来，原本以为天空会晴朗。但他回忆道，天色却“一片漆黑”。莱文甚至看不清楼下街道上的汽车。
然后，他发现了一片黄色。莱文认为，白厂上方的云层一定是尘埃：西边约 1,000 公里处戈壁沙漠的春季风暴卷起了大量尘埃。45 分钟后，天空稍微亮了一些，莱文终于有足够的光线从酒店窗户拍下了这一场景的照片。
他说道：“我在正确的时间出现在了正确的地点。”
笼罩白昌的巨大沙尘幕确实来自戈壁。穿过中国北方两天后，沙尘羽流移至太平洋。据美国国家海洋和大气管理局 (NOAA) 的一份报告称，当它于 4 月 13 日穿过科罗拉多州博尔德上空时，它携带的沙尘足以使阳光减少约 25%。沙尘羽流最终进入北大西洋。它沿着从西向东的路径，留下了一层薄薄的外来土壤。
三个月后，一团来自撒哈拉非洲的富含铁元素的红色尘埃云从东向西飘去。在巴巴多斯，这团尘埃在汽车挡风玻璃、厨房柜台甚至床单上都沉积了一层薄薄的红色土壤，标志着它经过了那里。尘埃云随后飘向了美国东部。
迈阿密大学的约瑟夫·普罗斯佩罗指出，每年有数亿吨非洲土壤穿越大西洋到达美洲。中东和欧洲也受到非洲沙尘的影响。还有不计其数的亚洲沙尘穿越太平洋。甚至美国西南部也会产生一些羽状尘，科学家们甚至追踪到加拿大。
尽管大多数人认为这种远距离沙尘的间歇性沉降仅仅是一种麻烦，但研究开始表明，沙尘的远距离移动可能对野生动物、农作物甚至人类的健康都是有害的。
通过研究非洲沙尘颗粒的大小、轨迹和矿物成分，普洛斯彼罗开始计算其对西部空气污染的贡献。例如，在迈阿密，经过的非洲沙尘有时占夏季空气中可吸入颗粒物的一半——高达每立方米 100 微克——危及该市遵守联邦《清洁空气法》的限制。
尽管飘浮的土壤颗粒对于空气污染标准来说很重要，但这些尘埃云中的某些“搭便车者”可能更加危险。研究发现，洲际尘埃中存在病毒、细菌、真菌和有毒金属。目前还没有人寻找过激素模拟化学物质和其他此类生物活性污染物，但佛罗里达州圣彼得堡美国地质调查局 (USGS) 的 Ginger H. Garrison 有理由怀疑它们也在四处飘荡。
她说，她的团队和其他团队获得的数据警告说，从一个大陆飘散到另一个大陆的泥土可能会导致农业损失和人类疾病。
洲际地幔柱
尽管科学家已经知道洲际尘埃羽流可以携带细菌和病毒，但“大多数人认为（太阳的）紫外线会给这些云层消毒”，同样来自圣彼得堡美国地质调查局的微生物学家 Dale W. Griffin 说，“我们现在发现事实并非如此。”
第一个确凿的证据出现在大约四年前，当时加里森和南卡罗来纳大学艾肯分校的珊瑚研究员加里特·W·史密斯偶然相遇。
此前，史密斯曾将一种陆生真菌与景天曲霉导致加勒比海扇病疫情的爆发。他随后提出，雨水侵蚀的土壤可能会将真菌冲入这种珊瑚正在死亡的水域（SN：1/30/99，第 72 页）。
加里森建议史密斯考虑将空气中的灰尘作为真菌的来源，她自愿将她在美属维尔京群岛圣约翰收集的一些非洲灰尘样本寄给他。“他笑了，”她回忆道，“然后说，‘当然可以。’”
加里森说：“当他发现[曲霉] 在第一个样本中。”朱丽安娜·韦尔与史密斯合作，利用 DNA 测试来确认景多木在大量其他样本中。她发现从灰尘中收集的真菌会导致海扇生病。韦尔指出，并非所有真菌菌株都会使这些珊瑚生病。
在这些发现的推动下，加里森、格里芬和他们的同事对圣约翰岛空气中的其他微生物进行了广泛的分析。他们将非洲沙尘羽流覆盖该岛时采集的空气样本（卫星图像显示）与晴天采集的空气样本进行了比较。尽管研究人员在所有样本中都发现了一些微生物，但沙尘天气下的样本含有的细菌数量几乎是无沙尘羽流天气下的 9 倍，病毒数量至少是无沙尘羽流天气下的 10 倍。
此外，与其他时间收集的微生物相比，在沙尘天气收集的微生物中，存活的（能够在实验室中生长的）微生物数量是其他时间收集的微生物数量的 20 倍。
尽管科学家们无法识别所有似乎随非洲尘埃而来的微生物，但他们识别出的大多数微生物都是这样的：曲霉，与陆地植物有关。这几乎排除了风将微生物带到海洋中部的可能性。
事实上，格里芬的团队在 6 月 14 日的报告中称空气生物学已鉴定的细菌和真菌中很大一部分是由明显的病原体组成——大多数是植物病原体。
为什么这些细菌在飞越大西洋一周的过程中，太阳紫外线没有杀死它们？格里芬现在怀疑，大风暴的上层携带了太多的灰尘，以至于这些颗粒遮住了下面移动的微生物。此外，一些细菌或病毒可能隐藏在空气中的土壤和沙子颗粒的缝隙中。
甘蔗锈病
在刚刚出版的一期全球变化与人类健康格里芬和他的同事指出，加勒比海扇病和非洲沙尘之间的疑似联系可能只是冰山一角。美国地质调查局的科学家审查了许多过去关于新流行病的报告——这些流行病通常影响农作物——似乎是突然出现的。
其中之一就是 1978 年在美洲出现的甘蔗锈病。这种真菌病害首先在多米尼加共和国报道，随后迅速蔓延到其他岛屿，摧毁了加勒比地区的糖业。
黑头锈病导致该病的真菌，以前仅在亚洲和非洲流行。在 1985 年的一篇论文中，明尼苏达大学圣保罗分校的 Sagar V. Krupa 和他的同事得出结论，加勒比海的疫情可能源于西非喀麦隆的孢子的“跨洋运输”。
Krupa 的团队当时承认，尽管“几乎没有任何记录在案的案例”表明活菌会飘过海洋，但这似乎是最好的解释。植物病理学家报告称，多米尼加共和国没有收到任何可能携带来自非洲或亚洲的锈菌的甘蔗收割人员或设备，更不用说甘蔗了。此外，研究人员发现，1978 年和 1979 年的风向记录恰好与这种疾病从喀麦隆到达和传播的时间相吻合——随后它显然从加勒比海飞到了澳大利亚。
最近的空气生物学格里芬团队的论文证实了风与农业流行病之间存在其他联系。五年前，已故的亚利桑那大学菲尼克斯分校的梅里特·纳尔逊提出了其中一种联系。他提出，1995 年美国出现的卡纳尔黑穗病（一种破坏小麦的黑穗病真菌）是由墨西哥受感染的田地焚烧引起的。纳尔逊提出，火焰的上升气流将黑穗病孢子吹向高空，使它们能够随风传播数百英里。
1987 年，亚洲炭疽病（一种斑点和枯萎病）在加拿大扁豆田里爆发性蔓延。这种疾病通常通过受感染种子的运输传播，但加拿大农民在扁豆田里种植的种子是经过认证的无病种子。温尼伯曼尼托巴大学的 Claude C. Bernier 和他的同事对这种疾病的蔓延感到困惑，他们决定检查扁豆收获时扬起的灰尘。
1996 年 11 月植物病理学他们报告称，联合收割机确实喷洒出至少 250 米远的亚洲炭疽病感染粉尘。“我们没有设备测量更远的距离，”伯尼尔现在观察到。然而，他说，孢子应该能够在加拿大西部的强风中传播数百公里甚至更远。
甚至还有一名 19 岁的年轻人兽医记录英国畜牧和气象研究人员就口蹄疫可能通过空中长距离传播发表了一份报告。在回顾了 20 世纪 50 年代至 80 年代间的 23 起疫情后，他们得出结论，有充分的间接证据表明，这种病毒至少偶尔会通过气溶胶传播跨越“漫长的海上通道”，例如英吉利海峡，在欧洲境内传播。
毒性作用
长期飘来的沙尘对人体有毒性作用的证据也不断出现。例如，巴巴多斯伊丽莎白女王医院的拉纳·奈杜和他的同事发现，非洲沙尘的到来与因哮喘而住院的人数增加之间存在季节性相关性。
几十年前，普洛斯彼罗在巴巴多斯设立了一个尘埃采样站。巴巴多斯是加勒比海最东端的岛屿，通常是西半球非洲尘埃的第一个着陆点。三年前，奈杜的团队开始分析该站的尘埃。
研究人员现在报告的初步数据显示，正如格里芬团队所言，当非洲沙尘羽流经过时，空气中活体细菌和真菌的数量会更多。奈杜表示，由于存在这些引发过敏的成分，外来沙尘或许可以解释巴巴多斯哮喘发病率不断上升的部分原因。
虽然巴巴多斯的大多数哮喘急诊室就诊时间是在雨季，此时真菌生长最为旺盛，但在 5 月至 6 月的旱季也会出现一个小高峰。奈杜团队的新数据显示，这一高峰与非洲尘埃沉降时间相吻合，尘埃沉降物中含有芽孢杆菌细菌。灰尘中微生物浓度相似，但基本不含芽孢杆菌，不会引发疾病的增加。
奈杜告诉科学新闻“我们发现哮喘与灰尘的含量（其中的特定生物）有更大的关联，而不仅仅是灰尘的数量。”
呼吸系统疾病
在中亚咸海下风处，沙尘与呼吸道疾病之间的联系也已显现。
西密歇根大学的菲利普·米克林指出，仅仅 40 年前，这片横跨现今哈萨克斯坦和卡拉卡尔帕克斯坦边界的水域还是世界第四大湖。当时，苏联规划者批准从流入该湖的河流中大量引水用于农田灌溉。米克林说，随后咸海水位的萎缩使约 350 万公顷的淤泥湖床暴露在风中。
此外，他指出，咸海周围另外 800 万公顷灌溉土地上残留着大量农药，耕作后极易受到侵蚀。
事实上，由于最近这片土地从棉花种植转向小麦种植，“他们现在在最干旱的 6 月和 7 月犁地”，英国诺丁汉大学的 Sarah O'Hara 说道。巧合的是，犁地的重量也变得更重，可以挖出更多的土壤，这进一步增加了产生灰尘的泥土数量。
她指出，如今咸海地区的土壤经常以“世界上最高的速率”向南和向东 1,000 多公里外的地区降雨。例如，她的团队在 2000 年 2 月 19 日的报告中报告称《柳叶刀》该地区以南约 400 公里的地区每月每公顷最多会接收 1,600 公斤来自咸海地区的灰尘。这些灰尘中含有高浓度的伏杀磷。奥哈拉说，这种有机磷农药会损害接触者的认知能力。
奥哈拉的团队与比利时布鲁塞尔无国界医生组织的医生一起，研究了居住在咸海下风处的 1,600 名儿童的健康状况。尽管研究人员没有发现该群体中哮喘的发病率过高，但许多儿童的肺功能都出现了下降。
奇怪的是，最严重的损害并不是住在离尘源最近的孩子。奥哈拉承认，这“与你通常的预期完全相反”，他推测，离尘源越近的孩子主要接触的是粗尘——颗粒太大而无法深吸入。暴风雨期间的重尘也可能促使居民呆在室内或捂住口鼻。
奥哈拉推测，距离尘埃源较远的人们更容易接触到几乎看不见的细小灰尘颗粒，而他们可能会在不知不觉中将这些颗粒吸入肺部深处。
欧文斯湖
“欧文斯湖就是我们的咸海，”北卡罗来纳州三角研究园 NOAA 的大气科学家 Dale Gillette 说。欧文斯湖曾经与加利利海一样大，位于加利福尼亚州红杉国家公园和死亡谷之间。但在 1900 年左右，州政府官员决定，欧文斯湖的河流最好用来满足洛杉矶不断增长的人口的饮水需求。
大约 10 年后，湖水干涸。这让 28,500 公顷受砷污染的咸水淤泥被暴露出来。19 世纪的金矿工在上游的作业中使用了这种致癌金属。吉列特说，如今，欧文斯湖是美国最大的单一尘埃源。”
联邦法规禁止空气中最小、最易吸入的粉尘颗粒（直径为 10 微米或更小）的浓度在 24 小时内平均不得超过每立方米 15 微克，或在一小时内平均不得超过每立方米 150 微克。但从欧文斯湖吹入附近基勒镇的含砷土壤的 24 小时平均浓度通常为每立方米 150 微克。
加利福尼亚州毕晓普大盆地空气污染控制区的泰德·沙德指出，在大风暴期间，细尘浓度会飙升至每立方米 40,000 微克。“这难以形容，”他说。
虽然灰尘中的砷含量不足以导致任何人迅速死亡，但它确实将接触者的一生中患癌症的风险增加到约 1/40,000。
吉列指出，为了应对因该问题而引发的诉讼，洛杉矶市目前正在采取耗资巨大的措施，用耐旱、能吸收土壤水分的植被覆盖欧文斯湖。
搭便车的微生物
欧文斯湖灰尘中含有致癌物质，咸海羽流中含有有毒杀虫剂，这表明微小颗粒可能携带的不仅仅是微生物。然而，奥哈拉和加里森观察到，迄今为止，很少有科学研究对寻找此类搭便车者进行哪怕是初步的尝试。
不过，两位研究人员都将很快开始这样的项目。加里森的研究更为全面，旨在分析非洲和加勒比地区空气中的尘埃，寻找汞、砷、镉、铅、锌和铜等矿物质；农业杀虫剂和除草剂；一些常见的抗生素；燃烧产物；以及塑料成分，如激素模拟邻苯二甲酸酯。
加里森说，去年 12 月，她沿着尼日尔河前往马里廷巴克图时，亲眼目睹了人们焚烧塑料袋、人类和动物的粪便以及任何可以用作燃料的东西，这促使她开始研究灰尘颗粒中除微生物以外的成分。她记得当时她认为，这一切都在向空气中播撒含有金属和其他污染物的烟尘。
在她的行程中，加里森看到人类和牲畜的粪便（可能含有摄入的药物）未经处理就被倾倒用于农作物。人们还在田里撒了大量化学物质。
加里森知道，受污染的土地在冬季干涸后，将很容易受到哈马丹风的影响——每年都会有巨大的干旱风暴冲刷土地，将土壤吹向空中。这些沙尘最终可能会流入加勒比海。
加里森说，美国和其他工业化国家经常向农业国家排放污染物。发展中国家似乎正在向农业国家送回被化学物质和微生物污染的土壤，而这些物质和微生物可能同样危险。
加里森总结道：“世界真的很小。”
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