© Depositphotos / kozorogДевушка с чашкой на подоконнике

© Depositphotos / kozorog

Периодически из разных стран мира приходят известия о вспышках «грозовой астмы» — острого респираторного заболевания, возникающего у людей после весенних гроз. В 2016 году в Австралии в больницы Мельбурна обратились по этому поводу несколько тысяч человек, некоторые — в очень тяжелом состоянии. Ученые наконец выяснили, в чем истинная причина загадочного недуга.

Трагедия в Мельбурне

Вечером 21 ноября 2016 года над юго-востоком Австралии прошел грозовой фронт. Накануне стояла очень жаркая и сухая погода, температура превышала 30 градусов. При этом в воздухе было много пыльцы — весна, все цветет, в том числе райграс, или плевел многолетний (Lolium perenne), широко распрстраненный в регионе в качестве пастбищного кормового растения.

Фронт двигался на восток, порывистый ветер поднимал пыльцу с полей высоко в воздух и разносил над населенными пунктами. Мельбурн гроза накрыла в 17:30 по местному времени, били молнии. Дождь был слабым, осадков выпало не больше четырех миллиметров, но облака принесли с собой много влаги.

Вскоре в службы экстренной помощи Мельбурна и соседнего города Джелонга начали звонить местные жители с жалобами на проблемы с дыханием. Наутро больницы были переполнены.

К вечеру насчитали 3365 пациентов с классическими симптомами астмы — хрипы, одышка. Это на 672 процента больше обычного показателя для этого времени года. Медики не справлялись с таким наплывом, не всем оказали помощь вовремя. В итоге десять человек умерли.

13 февраля, 08:00Наука

Ученые объяснили загадочные огни, которые видели с МКС

Загадка грозовой астмы

Грозовую астму фиксировали в Бирмингеме в Великобритании в 1983-м, Мельбурне — в 1987 и 1989-м, Лондоне — в 1994-м, Мадриде — в 2001-м, Неаполе — в 2004-м, Иране — в 2013-м, Китае — в 2018-м. Всего 26 случаев, из которых десять — в Австралии. В Мельбурне — примерно раз в пять лет.

Виной тому — поля райграса, пыльца которого считается сильным аллергеном. При цветении этого растения аллергики стараются не выходить из дома. Но в том-то и заключалась загадка, что заболевали не только они. Трехлетнее обсервационное исследование показало, что из примерно десяти тысяч пострадавших в Мельбурне в ноябре 2016-го у 56 процентов никогда раньше не диагностировали астму, а у 13 в анамнезе не было даже ринита.

Ученые установили, что аллергическую реакцию вызывает не сама пыльца плевела, а заключенные в ней крахмальные гранулы. В каждой частице содержится до 700 таких гранул. Пока зерна пыльцы целые, они задерживаются волосками в носу, а высвободившиеся гранулы микронного размера легко проходят сквозь этот фильтр, попадая в бронхи и легкие. Осталось понять механизм высвобождения гранул.

© Иллюстрация РИА Новости . Dwan Price et al. / The Journal of Allergy and Clinical Immunology: In Practice, 2021Количество вспышек грозовой астмы по странам мира за период с 1983 по 2020 год

© Иллюстрация РИА Новости . Dwan Price et al. / The Journal of Allergy and Clinical Immunology: In Practice, 2021

Количество вспышек грозовой астмы по странам мира за период с 1983 по 2020 год

После вспышки 2016 года в Мельбурне департамент здравоохранения штата Виктория создал систему мониторинга. Специалисты регулярно брали пробы воздуха. Выяснилось, что после дождя содержание в атмосфере фрагментов разрушенных зерен — субпыльцевых частиц SPP (sub-pollen particles) — увеличивается в 50 раз.

Выдвинули гипотезу: во время грозы сильный ветер поднимает в воздух зерна пыльцы, которые, напитываясь влагой, лопаются в результате осмотического шока и распадаются на SPP. Исследования динамики конвективных течений в атмосфере в зоне движения грозового фронта подтвердили возможность такого сценария. Однако грозы в период цветения — не такая уж редкость, все они сопровождаются сильными ветрами и повышением влажности, но далеко не каждая приводит к вспышке заболевания.

Предположили «идеальный шторм» — совпадение многих обстоятельств, таких как специфические погодные условия, когда длительный период жары и засухи, приводящий к рассеиванию и растрескиванию зерен пыльцы, сменяется сильным ветром и дождем; увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере и температуры воздуха, усиливающее аллергическую реакцию, и так далее. Окончательно проблему решили с помощью компьютерного моделирования, учитывающего все эти факторы.

24 марта, 08:00Наука

Магнитная катастрофа. К чему приведет смена полюсов Земли

Все дело — в молниях

Австралийские исследователи во главе с Кэтрин Эммерсон из подразделения по океанам и атмосфере Государственного объединения научных и прикладных исследований (CSIRO) построили полную физическую модель распада частиц пыльцы в атмосфере и пришли к выводу, что главная причина — не насыщенность воздуха влагой, а разряды атмосферного электричества — молнии.

Также выяснили, что наиболее сильный электрический заряд в атмосфере накапливается в результате механического трения от порывов ветра в условиях низкой относительной влажности. Именно молнии в сухой атмосфере, а не последующее насыщение ее влагой, — по мнению исследователей, виноваты в катастрофе 2016 года.

Результаты компьютерного моделирования проверили в лабораторных экспериментах. Взяли воздух с пыльцой в количестве порядка 102 зерна на кубический метр, что соответствует периоду цветения трав, и воздействовали на него — влагой, сильным ветром, ударом молнии, повышенным потенциалом атмосферного электричества с низкой влажностью.

Оказалось, что триггер, запускающий масштабный распад пыльцевых частиц в воздухе, — молнии с сильным ветром в сухой атмосфере. Именно так было в ноябре 2016-го в Мельбурне. Причем из-за слабого дождя многие в грозу оставались на улице и глотали пыльцу.

CC BY 4.0 / 2021 Emmerson et al. / Схема разрушения зерен пыльцы в грозовом облаке. Сильный низовой ветер, вызванный движением грозового фронта, поднимает частицы пыльцы вверх, где они разрушаются под действием разрядов молний. Образующиеся при этом аллергенные субпыльцевые частицы осаждаются на землю

CC BY 4.0 / 2021 Emmerson et al. /

Схема разрушения зерен пыльцы в грозовом облаке. Сильный низовой ветер, вызванный движением грозового фронта, поднимает частицы пыльцы вверх, где они разрушаются под действием разрядов молний. Образующиеся при этом аллергенные субпыльцевые частицы осаждаются на землю

Причины разные — результат один

В ретроспективном обзоре случаев грозовой астмы в мире, опубликованном в прошлом году, отмечают, что возбудителями могут быть не только зерна пыльцы плевела.

Так, например, в Великобритании вспышки астмы связаны со спорами грибковой плесени Alternaria alternata, поражающей листья растений. Происходит это обычно в конце июля, когда пыльцы в воздухе уже немного, а споры грибов, наоборот, — на максимуме.

А на северо-западе Китая в городе Юлинь в сентябре 2018-го главным аллергеном стала пыльца полыни. Тогда госпитализировали 51 ребенка.

6 июня 2020, 08:00Наука

Кара небесная. Ученые расследовали космическое убийство