Orman yangını dumanındaki zehirli metalleri tahmin etmeye yeni bir yaklaşım

Temmuz 2026’nın başlarında, Stanford doktora sonrası araştırmacısı Alex Honeyman ve yüksek lisans öğrencisi Mark Leone, Colorado’da 300 mil (480 kilometre) uzaktaki bir orman yangınına gönderilmek üzere olan bir itfaiye kamyonuna evrak çantası büyüklüğünde bir kutu bağladılar.

Kutuda, Honeyman ve Stanford meslektaşları tarafından duman örnekleri toplamak ve kamyonun etrafındaki sıcaklık, nem ve karbon monoksit gibi zehirli gazları ölçmek için geliştirilen bir dizi hava filtresi ve uydu bağlantılı sensörler bulunuyordu.

Cihazlar, itfaiye aracının mürettebatına bir akıllı telefon uygulaması aracılığıyla gerçek zamanlı veriler sağlayarak, olay yerinde hangi ekipmanı giyeceklerine karar vermelerine, nem ve sıcaklık gibi verileri izlemelerine ve hatta kıvılcımların başka bir yangını tutuşturma olasılığını hesaplamalarına yardımcı oldu.

Stanford Doerr Sürdürülebilirlik Okulu’nda SmokeCast adı verilen daha büyük bir projenin parçası olarak geliştirilen uygulama, aynı zamanda yangına 10 mil (16 kilometre) mesafedeki toprakların aşırı ısıya maruz kaldığında zehirli metaller salma olasılığını da tahmin etti.

İtfaiye aracı 14 gün sonra istasyonuna döndüğünde, mürettebat kutudan bir kartuş dolusu duman örneği aldı ve bunları Stanford toprak bilimci ve biyojeokimyacı Scott Fendorf’un laboratuvarına gönderdi; burada Honeyman, Leone ve ekibi, kontrol edilemeyen yangınların topraktan metal parçacıkları nasıl saldığını ve bunları duman bulutları halinde geniş alanlara nasıl dağıttığını araştırıyor.

Yangının yandığı toprak bileşiminin, metal parçacıklarının duman içinde kalıp kalmayacağını ve ne kadar kalacağını belirlediğine dair kanıtlar nispeten yenidir. Kuzey Kaliforniya’nın Sonoma İlçesindeki 2019 Kincade Yangını’nın ardından Fendorf ve meslektaşları, orman yangınlarının, toprakta kilitli kaldığında doğal olarak oluşan ve zararsız olan metalleri, insanların bunları soluması halinde kansere ve diğer sağlık sorunlarına yol açan, havadaki zehirli parçacıklara nasıl dönüştürebildiğini araştırdı.

Fendorf, şu anda dumandaki metal içeriğini gerçek zamanlı olarak izlemenin veya duman ilerledikçe nereye gideceğini tahmin etmenin bir yolu olmadığını söyledi. ABD Çevre Koruma Ajansı’nın (EPA) Hava Kalitesi Endeksi gibi yaygın olarak kullanılan hava kalitesi derecelendirmeleri, tipik olarak dumandaki PM2.5 olarak bilinen ince toksik parçacıkların konsantrasyonuna dayanmaktadır. Honeyman, “Bu size kimya hakkında hiçbir şey söylemiyor ve bu çok büyük bir boşluk” diye ekledi.

İklim değişikliği, onlarca yıldır kontrol edilemeyen yangınların bastırılması ve diğer faktörler dünya çapında daha sık ve aşırı orman yangınlarına katkıda bulunurken, duman kaynağından yüzlerce veya binlerce kilometre uzağa gidebilir. Bu bilgi, artık rutin olarak orman yangını dumanından kaynaklanan sağlıksız havayı deneyimleyen milyonlarca insana yardımcı olabilir.

SmokeCast ekibi, Doerr Sürdürülebilirlik Okulu’nda bulunan Stanford Sürdürülebilirlik Hızlandırıcısı tarafından desteklenen 110’dan fazla aktif projeden biridir. Ekip, temel bilimi Fendorf’un laboratuarından bir gün dumandaki zehirli metallerin ülke çapında tahminini sağlayabilecek bir bilgisayar modeline dönüştürmeyi desteklemek için programa başvurdu.

Stanford’un iklim adaptasyonu ve büyük ölçekli veri toplama alanındaki yeniliklerine rehberlik eden hızlandırıcının genel müdürü Gemma Guilera Ferre, ekibi araştırmalarının ilk müdahale ekipleri için nasıl anında kullanılabileceğini düşünmeye itti. Bu, 10 yılını gönüllü itfaiyeci olarak geçiren Honeyman’e, itfaiye aracındaki kutuyu prototip etme konusunda ilham verdi.

“İtfaiyeci arkadaşlarım bulduklarımıza göre günlük olarak neyi farklı yapacaklar?” Honeyman dedi. “Hızlandırıcı ekibinin etkiye odaklanması, ‘Onların ihtiyaç duyduğu şeyin yerinde bilgi olduğunu düşünüyorum’ farkına varmamızı sağladı.”

Doerr Sürdürülebilirlik Okulu’ndan Terry Huffington Profesörü Fendorf, mevcut duman ve hava kalitesi tahminlerine göre ana dumanın ne zaman geleceğini söylüyor: “Fakat siz herhangi bir önlem almadan zehirli metaller önünüzdedir veya belki de zaten size çarpmaktadır.” Yani duman görülmeden veya koklanmadan önce toksik metaller ciğerlerimize girebilmektedir.

Gerçek zamanlı tahminler sağlamak için Honeyman ve ekibi, yerel jeolojinin ve yangın sıcaklığının metallerin salınıp salınmayacağını ve nerede salınacağını, dumanın dağılımını ve farklı rüzgar ve hava koşullarında ne kadar hızlı yayıldığını ve EPA tarafından ara sıra alınan duman parçacık yoğunluğunun tarihsel ölçümlerini nasıl etkilediğine ilişkin verileri birleştiren bir bilgisayar modeli geliştiriyor.

Modele ince ayar yapmak için Honeyman ve Leone, MS ’23, Ph.D. Yer sistemi bilimi öğrencisi, ilk olarak dronlar için bulutların içine uçurulabilecek duman örnekleme cihazları tasarladı. Daha sonra, bu cihazların ilk müdahale kamyonlarına takılmasının, itfaiye ekiplerine eşlik edecek bir drone pilotuna ihtiyaç duymadan alevlere daha da yakın örnekler toplayabileceğini fark ettiler.

Hızlandırıcı, 2025 sonbaharında epidemiyologların, itfaiyecilerin, hükümet yetkililerinin ve diğerlerinin SmokeCast hakkında bilgi edinmeleri için bir çalıştaya ev sahipliği yaptı. Katılımcılar arasında Honeyman’in eski itfaiye şefi, Boulder County, Colorado’daki Sunshine Yangından Korunma Bölgesi’nden Michael Schmitt de vardı. İtfaiyeciler için hangi verilerin en yararlı olacağını, sahadaki sensörleri ve filtreleri test edecek ekiplerin nasıl işe alınacağını ve uygulamanın kullanımının nasıl kolay hale getirileceğini önerdi.

Honeyman ve Leone prototiplerini Temmuz ayında Colorado’ya getirdiklerinde onu Schmitt’in kamyonuna yerleştirdiler.

Önümüzdeki birkaç yıl içinde SmokeCast ekibi, tahminlerini iyileştirmeye devam etmek için düzinelerce ila yüzlerce itfaiye aracını filtreler ve sensörlerle donatmayı hedefliyor; Honeyman’e göre, öncelikle bölgesel düzeyde ve sonunda “bireysel itfaiyeciler için risklere inmek”.

Fendorf, hedefin bir yıl içinde daha doğru bir tahminde bulunmak olduğunu ve herkesin birkaç yıl içinde havanın zehirliliğini telefonlarından kontrol edebilmesini umduğunu söyledi.

Honeyman, “Hava kalitesi, metaller ve dumanla başlıyoruz” dedi, “ancak bu, çevresel verileri nasıl daha geniş bir şekilde topladığımızı yeniden düşünmenin ve insanların hayatlarında bir fark yarattığımızı doğrulayabileceğimiz pratik çözümler bulmanın bir yolu olabilir.”