空气污染，我们认识里的误区

袁越

严重的雾霾让不远处的纽约帝国大厦变得模糊不清（摄于1953年）

1960年，美国洛杉矶空气污染实验室的工作人员在研究雾霾造成的影响

今年11月底到12月初，中国北方地区又经历了一次严重的雾霾事件。这次雾霾大爆发的时间长达5天，PM2.5浓度最高时超过了1000微克/立方米，无论是污染时间还是污染的严重程度都是近年来较为罕见的，公众对空气污染的关注度也毫无悬念地再创新高。从社交媒体上流传的信息来看，空气污染的一些主要问题已经被认识得相当清楚了，但是，部分细节问题上仍然存在误区。

我前段时间参加了美国加州大学洛杉矶分校（UCLA）下属的清洁空气科研教育中心举办的大气质量管理培训班，来自UCLA和相关政府机构的老师和官员们和来自中国的学员们分享了洛杉矶半个世纪以来治理空气污染的经验教训，并对空气污染防治领域的一些常见误区进行了解释和澄清。

误区一：抗霾主要靠风吗？

此次雾霾事件中社交媒体的中心思想可以用三个字来概括：等风来。事实证明老百姓的盼望是正确的，12月1日晚一场仅有两级的西北风就足以让北京人民看到星星了。于是有人调侃说：抗霾主要靠风。

这句话对不对呢？如果不考虑实际操作的可行性，仅从客观效果来看，这个说法无疑是正确的，而且全世界都是如此。UCLA净化空气研究中心主任苏珊娜·鲍尔森（Suzanne Paulson）教授告诉我们，环保界对于大气污染有句名言，叫作：The Solution to Pollution is Dilution.翻译成中文大意就是：解决大气污染的最佳办法就是稀释。这个翻译虽然没有了英语特有的趣味，但表达的意思差不多，抗霾确实主要靠风。

仔细想想，这句话绝对是有道理的。大气污染和其他类型的污染不一样，无论管理措施如何严厉也不可能完全杜绝污染物的产生。如果没有稀释，也就是扩散的话，总有一天会积少成多，变成雾霾。换句话说，一个城市的大气污染程度等于污染物的产生速度减去扩散速度，这是个动态的过程，后者往往更加重要。

鲍尔森教授进一步解释了大气污染物的三种扩散方式：第一种是横向扩散，也就是风;第二种是纵向扩散，也就是污染物飘向高层大气;第三种是降雨，雨水可以把空气中的污染物带向地面。第一种和第三种比较容易理解，第二种方式则经常被人忽略，需要详细说明一下。

正常情况下，大气温度由下至上不断降低，平均每升高1000米下降6.5℃。如果一个地方上空的大气层处于这种状态，那么污染物没有任何理由留在地表，而是会随着时间的推移而不断地向上方扩散，这就是为什么即使在无风的天气里PM2.5也可以很低，不是因为那天大家突然都不开车了，而是因为那天的纵向扩散比较正常，人类活动产生的污染物都扩散到高空去了。

问题在于，大气层的温度分布经常会因为各种原因而出现相反的情况，科学界称其为逆温现象，温度梯度出现异常的区域被称为逆温层。举例来说，洛杉矶地区一边是海，一边是山，早晨寒冷的海风吹向陆地，把山上被阳光烤热的空气置换出来，覆盖在城市上空，这就形成了逆温层，所以洛杉矶地区早上经常会有雾霾。

中国华北地区出现的雾霾与逆温层同样有着紧密的联系。此次雾霾事件结束后，中国环保部在其官方网站发表了一篇文章，援引中国环境科学研究院柴发合副院长的话称，今年11月以来华北地区经历了好几次强降雪天气，冰雪消融导致地面湿度接近饱和，温度降低，而中层大气却出现了显著的回暖现象，于是整个华北地区上空出现了长时间大面积的逆温层，再加上这段时间几乎没有刮过风，高湿度又使得空气污染物很容易附着在水滴上形成颗粒物，这几大因素加在一起，使得华北地区产生的污染物不断聚集，终于制造了这次严重的雾霾事件。12月1日晚北风一来，雾霾警报立即被解除，北京的空气质量转眼间就变得比三亚还好，而那天无论是煤电厂发电还是人们的开车行为都没有发生任何改变。

还有一个数据很能说明问题。由北京大学陈松蹊教授带领的一个研究团队花了5年时间研究北京地区的大气污染情况，得出结论说冬季取暖会使PM2.5的浓度增加50%以上。但他们同时也承认，北京PM2.5的波动数据有近80%是由气象因素的变化所导致的，必须把这一变化因素除掉才能正确地评估冬季供暖对北京大气污染的影响。

这个案例也提醒我们，有关部门在评价空气污染治理效果时同样不能简单地对比PM2.5浓度数据，而是必须把天气因素的影响排除出去才能得出正确的结论。

也许有人会说，虽然天气因素很重要，但我们控制不了天气，所以这个理由说了也白说。事实并非如此。鲍尔森教授告诉我们，已经有一些证据表明人类活动导致的全球气候变化会增加逆温层出现的频率。也有一些证据表明气候变暖导致气温带北移，使得中国北方地区冬天气温升高湿度增加，北风强度下降，污染物扩散条件变得越来越差。

2014年发表在《自然/气候变化分册》（Nature Climate Change）上的一篇论文显示，由于气候变化导致的风速降低和逆温层增多，到本世纪末时全世界将有一半人口生活在空气相对静止的城市中。根据上文的描述，读者应该不难猜出一座城市上空的空气相对静止意味着什么。

这篇论文的作者、美国斯坦福大学的丹尼尔·霍顿（Daniel Horton）教授在评价自己的研究成果时说：“研究大气污染的科学家们把注意力全都放到了污染物本身上面，很少有人去关心气象条件的改变，而后者早已被证明能够直接导致雾霾天气的出现。”

结论：人类活动导致的气候变化，很有可能是近几年中国出现大面积雾霾的一个重要原因。

11月30日，北京处于霾黄色和空气重污染橙色预警中，空气质量指数490。市民只能戴口罩出行

误区二，空气污染最主要的危害是什么？

空气污染肯定有害，问题是它的害处到底在哪里，程度有多大？

12月1日，北京市海淀外国语实验学校的学生因雾霾天只能在充气膜体育馆里活动

医学界著名的《柳叶刀》（Lancet）杂志今年夏天发表了一篇重要论文，把导致人类死亡的原因按照其致死人数的高低列了个表，排名第一位的是高血压，接下来依次是吸烟（包括二手烟）、肥胖、糖尿病、高盐饮食、饮食中缺乏水果，然后才是环境空气污染和室内空气污染，分别排名第七和第八位。中国的数据略有差异，环境和室内空气污染分别排在了第八和第九位，因为过量饮酒导致的死亡人数比空气污染还要高，排在了第七位。

问题在于，表中列出的致死因子大都是个人很容易控制的，或者能够通过个体努力而改变的，唯独室外空气污染不行，这就是为什么在那么多环境污染因素当中空气污染受到的关注最多的原因。另一个原因就是空气污染的视觉效果太震撼了，让人很难忽略。尤其是直径很小的PM2.5颗粒物具有很强的光散射效应，会导致空气能见度急剧下降，不但会让人心情低落，还是个严重的交通隐患，甚至能造成航班大面积延误。这些都是空气污染的潜在危害，绝对不能忽视。

话虽如此，空气污染最大的危害肯定在健康方面，这是毋庸置疑的。很多有毒化学物质能够以气体的方式进入人体，比如香烟中就含有上百种致癌物质，是导致肺癌最主要的原因，这就是为什么香烟要单独算一项，排在十大致死原因的第二位。肺癌是一种非常难以治愈的癌症，致死率在很多国家都是排在第一位的。但主要西方国家癌症发病率最高的并不是肺癌，而是乳腺癌和前列腺癌，中国的肺癌则是发病率、致死率均排在首位，所以说肺癌是杀死中国人最多的癌症。两者之间的差别不光是人家的空气质量好，更重要的原因是中国的烟民数量众多，烟草才是中国人最大的杀手，那些平时有吸烟习惯的人在抱怨空气污染之前不妨先考虑戒烟，否则空气治理得再干净也没用。

空气中还有一个很重要的有毒气体就是臭氧，它不但会刺激呼吸道、引发支气管炎等各种呼吸道疾病，还能造成神经中毒，甚至可能致癌。国内曾经一度有传闻说臭氧对人体有益，市面上甚至出现过家用臭氧发生器，据说可以让卧室“闻起来像是海边的味道”，中国的管理部门居然允许这样的产品上市，简直匪夷所思。

虽然有毒气体还有很多，但真正引起大家关注的却不是气体分子，而是空气中漂浮着的微小颗粒物，也就是大家耳熟能详的PM10和PM2.5。尤其是后者，几乎成了空气污染的代名词。提到PM2.5 的危害，不少人的第一反应是肺癌，毕竟这玩意儿是通过肺进入人体的。但是UCLA医学院环境健康学教授海苏斯·阿拉霍（Jesus Araujo）告诉我们，PM2.5最大的危害并不是肺癌，也不是哮喘等和肺有关的疾病，而是心脑血管疾病，原因在于PM2.5颗粒直径太小，可以穿过肺泡进入血管，刺激血管壁发生炎症反应，导致动脉粥样硬化，诱发心脏病和中风。《柳叶刀》的那篇论文中也提到，室外空气污染致死病例当中有80%是死于心脑血管疾病，包括缺血性心脏病和脑卒中，剩下的20%当中呼吸系统疾病和肺癌大约各占一半。

2015年12月2日出版的环保期刊《环境与健康展望》（Environmental Health Perspectives）上刊登的一篇论文指出，同样是PM2.5，来自煤炭燃烧的颗粒物比来自汽油、天然气和生物质燃料的颗粒物对心血管系统的危害程度高5倍，原因在于煤炭燃烧颗粒物中还含有砷、硒和汞等有毒物质，对血液循环系统的毒性更大。

除了心血管和肺部疾病之外，大气污染还有可能导致新生儿体重过轻、神经系统发育不全、智力低下、早产、自闭症，以及哮喘等各种新生儿缺陷。UCLA流行病学教授比亚特·利兹（Beate Ritz）正在进行这方面的研究，已经得到了很多数据支持这个结论。她采用的是流行病学调查的常用方法，即选取若干个在其他方面相差不大的地区作为研究对象，分析一段时期内新生儿的健康状况，然后和相应地区的大气污染程度进行对比，看看双方有没有关联。

接下来一个很自然的问题就是：不同受试人群的大气污染危害度是如何计算的？

误区三：官方公布的大气PM2.5浓度值能否代表个人的受害程度？

一个简单的答案是：不能。流行病学研究通常不会直接采用污染物的浓度来作为分析依据，因为每个人接触有害物质的程度都是不同的，和这个人的生活方式有关。这就涉及到一个流行病学研究当中很常见的一个概念：暴露（Exposure）。一个人实际接触到的毒物总量不但和他所处的微环境内的污染物浓度有关，还和他待在这个微环境内的时间有关联，这两个因素加起来才能反映出这个人的暴露水平。

“如果你必须找到某个人，你会在哪个时间去哪个地方找他呢？”这是UCLA环境与健康科学系副教授朱怡芳给大家提出的问题，最佳答案是凌晨3点去他家敲门，因为他最有可能在那个时间点出现在那个地方。这不是脑筋急转弯，而是研究环境污染问题的流行病学研究者必须考虑的一个现实问题，他们必须首先弄清被研究者一天24小时都是在哪里度过的，才能准确地估算出被研究者的暴露水平。

比如，一个常年在一家允许吸烟的酒吧工作的酒保和一个居住在煤电厂附近的普通居民哪一个受到的危害最多？答案几乎肯定是前者，即使前者位于全世界空气最干净的青藏高原也是如此，原因就在于前者的工作场所空气质量很糟糕，导致他实际接触到的有害气体要比后者多得多。

朱怡芳教授的研究结果显示，一个普通美国人90%左右的时间都是待在室内的，室内微环境的污染物浓度既有可能比室外高，也有可能比室外低，所以评价一个人的危险系数绝不能只看大气污染物浓度，而是要和他本人的生活习惯联系起来。具体来说，如果一个人的工作单位允许吸烟，或者他经常在充满油烟的厨房里忙碌，那么他的暴露水平就会高于室外PM2.5显示出来的数值;如果这个人平时不怎么出门，家里又经常开着一台高效空气净化器，那么他的暴露水平就会低于室外PM2.5数值。

“暴露”概念的引入不光能让流行病学调查更加准确可靠，还能帮助我们科学地规划自己的日常行为，更有效地减少空气污染对自身的危害。比如，如果你每天都要花很长时间开车上下班，那么就必须加倍重视车内微环境的空气质量。朱怡芳教授的研究显示，在洛杉矶地区，汽车内的污染物浓度通常是大气背景浓度的10倍，原因在于公路上汽车尾气含量很高，道路扬尘也很厉害。但考虑到洛杉矶地区的大气PM2.5平均浓度比中国低很多，这个结论不一定适合中国。

再比如，如果你待在家里的时间更多，那就必须想办法减少室内污染源的排放。除了吸烟和烹饪这两种最常见的污染源之外，焚香、日用化学品（包括干洗剂、墙壁涂料和家用杀虫剂）和不合格家具（甲醛超标）等也是必须引起重视的室内污染源，否则的话室外空气再好也没用。

无论是汽车还是室内都可以采用高效空气净化器来净化空气，但一般家用空气净化器都是内循环，人呼出的二氧化碳是除不掉的。通常情况下室内二氧化碳浓度大致会在370～2500ppm的范围内浮动，虽然还不至于对人体产生永久性的伤害，但过高的浓度会让人昏昏欲睡，影响工作效率，尤其是在开车时必须提高警惕，这就是为什么购买空气净化器时应该尽量选择换气效率高，也就是“洁净空气输出率”（CADR）数值高的机器，这样就可以在保持一定通风的情况下仍然能够维持室内或者车内的空气清洁。

结论：个人自救虽然很重要，但很难保证面面俱到，所以关键还是要想办法让室外空气变得清洁。全球气候变化虽然是造成大气污染的原因之一，但人类在短时间内恐怕很难扭转局面，必须想办法减少污染物的排放，这就需要借助法律的力量。

误区四：大气污染防治法的依据是什么？

之所以选择去洛杉矶参加培训，就是因为洛杉矶是美国空气质量最差的城市，加州政府对于这个问题的重视程度在全美国名列前茅，早在上世纪40年代就开始讨论制定相关法律应对大气污染问题了。正是在加州政府的带动下，美国国会于1955年通过了《空气污染管制法》（Air Pollution Control Act），此后又分别在1963年、1970年和1990年通过了《清洁空气法》（Clean Air Act）及其修正案，为各级管理部门治理大气污染提供了法律依据。

那么，这些法律本身的依据是什么呢？PM2.5被写入法律文件的过程能够很好地回答这个问题。众所周知，PM2.5指的是直径小于或等于2.5微米的颗粒物，这个词最早是由美国驻中国大使馆普及给中国公众的，其实美国人知道它的危害也是最近的事情，历史并不长。

故事要从1970年的那个《清洁空气法》开始说起。那份法律文件没有提PM2.5，哈佛大学的几名学者认为这种小颗粒物对健康的危害被低估了，应该想办法引起政府的重视，但这就意味着必须拿出过硬的证据来。于是，以道格拉斯·多克里（Douglas Dockery）博士为首的一个科研小组决定在美国选取6座具有代表性的城市，研究一下城市居民的寿命和PM2.5暴露水平的关系。这样的流行病学研究需要长时间大样本才能得出可靠的结论，于是研究人员跟踪了受试者将近20年，分析了海量的数据，并将分析结果写成论文发表在1994年12月出版的《新英格兰医学杂志》（NEJM）上，这就是国际环保界非常有名的“六城市研究”。

研究结果令人震惊，PM2.5暴露程度每上升10微克/立方米，死亡率便增加1.5%，大致相当于平均寿命减少0.61年。这样算下来，这6所城市当中污染程度低的城市的居民平均要比污染程度高的居民多活2～3年，这个增寿幅度的显著程度几乎和癌症被攻克差不多了。

这篇论文一经发表立刻在全美国引起轩然大波，直接导致美国环保署（EPA）于1997年通过了一项修正案，把PM2.5纳入了清洁空气管理系统，制定了PM2.5的国家标准。此后这个标准一降再降，现在的美国联邦政府PM2.5标准为年平均浓度不得超过12微克/立方米，单日平均浓度不得超过35微克/立方米，如果不达标就要受处罚。美国驻中国大使馆当初之所以要购买专门的仪器测量北京的PM2.5浓度并定期公布结果，一个重要目的就是为了提醒美国政府依法给使馆员工发放专项健康补贴。

2014年是这篇划时代论文发表20周年纪念，有专家撰文分析了这篇论文对于美国人健康状况的影响，发现美国人的平均寿命在这20年里增加了2.7年，其中的0.8年都与PM2.5浓度的降低有关。美国环保署估计，仅在2010年这一年里，《清洁空气法》就挽救了16万美国人的生命。

但是，《清洁空气法》的实施是需要成本的，光是计算人均寿命的增加还不足以证明这项法案是成功的。比如，如果因为这项法案导致煤电厂破产，大量工人失业，这笔账算在谁的头上呢？再比如，如果这笔钱没有用于清洁空气，而是直接投资到医疗领域，是否会有更好的效果呢？

由于大气污染的视觉效果太过惊悚，这个领域很容易让人动感情。但普通人可以高喊“生命高于一切”，政府部门却不能这么做，而是必须从全局出发，全面考量每一项政策，每一笔拨款是否合理。对于空气污染领域来说这就意味着必须将空气污染造成的经济损失进行量化，否则无法相互比较。

生命当然无法换算成钱，但一个人因为生病或者提前死亡所导致的经济损失还是可以估计出来的，这就需要用到另一个流行病学概念“伤残调整寿命年”（Disability-adjusted Life-years，简称DALY）。这个DALY指的是从发病到死亡所损失的全部健康寿命年，常被用于衡量某种疾病所导致的社会经济成本。比如同样两种导致死亡的疾病，前一种病患者普遍很年轻，后一种病只影响老年人，那么前者的DALY数值就比后者大。

2012年出版的《柳叶刀》杂志曾经按照DALY的大小对于一些常见致病因素进行了排序，全球排名第一位的仍然是高血压，第二位是吸烟（包括二手烟），第三位是饮酒过量，第四位是固体燃料导致的室内空气污染，室外空气污染居然只排在了第九位，这说明穷人在家烧煤烧柴所导致的经济损失要比空气污染大得多。东亚地区情况又有所不同，室外空气污染高居第四位，室内固体燃料燃烧导致的空气污染只排在第六位，这个结果说明东亚地区经济发展情况还算不错，但空气污染已经到了相当严重的程度了。

根据世界卫生组织2010年发表的数据，全球每年大约有320万人死于空气污染，其DALY数相当于7400万年，这个数字就是计算大气污染所造成的经济损失的基础。2007年美国有关部门曾经发表过一份报告，按照上文提到的思路计算了美国《清洁空气法》的投资回报率，发现这项法案是美国联邦政府所有的拨款项目中投资回报率最高的，每年的拨款平均下来仅有73亿美元，却产生了188亿～1674亿美元的经济效益，投资回报比为1∶2.5至1∶20。这里面的经济效益包括因为空气越来越干净而节省下来的医疗保险支出，以及因为员工不再因此生病而节省的误工费。

同样的思路还可用于气候变化领域。已经有很多计算证明节能减排领域的投资能够为将来防灾减灾带来更多的回报，但是这项投资的回报日期会比较长，受益者是未来政府和下一代甚至下下一代老百姓，所以很多政客出于眼前利益不愿负担这笔费用，这就是气候变化领域之所以扯皮多年的根本原因。

结论：大气污染防治法的法理基础必须是科学而不是情感的，没有严格的科学实验做基础，任何环保法律都是不成立的。环境保护法的实施涉及到大笔政府投资，这就必须计算投资回报比，这种计算同样必须基于科学证据，不能感情用事。只有这样用科学手段进行过论证的法律法规才能让政府执法部门更有信心，执法的态度也会更加积极，老百姓也会更容易理解。

误区五：政府严格管理的目的是什么？

空气污染很可能是所有环境污染当中危害最明显的一种，但同时也是最不稳定的一种，于是公众对于空气污染问题的关注度忽冷忽热，热的时候全民参与大讨论，冷的时候几乎无人关心。

在这个雾霾污染严重的冬天，不知还有多少人记得今年初山东省临沂市“铁腕治污”行动引发的大讨论。事情的起因是今年2月临沂市政府主要负责人被环保部华东环保督查中心公开约谈，之后临沂市政府在短短的10天内关停了57家企业，大部分是钢铁厂和火电厂等重工业企业，直接导致4.4007万名职工处于待业状态。市政府同时加大了对环境违法行为的惩罚力度，一共立案查处环境违法行为249起，刑事和行政拘留35人，总的处罚金额高达2179.8万元。此事被央视曝光后引发了平面媒体和社交媒体的大讨论，一部分人认为这种方式属于“休克式疗法”，造成的经济损失太大，不宜在全国范围内全面推广;另一部分人则认为既然执法就必须严格，否则达不到保护环境的效果。

这样的讨论，在PM2.5爆表的日子里还能正常地进行吗？

让我们来看看洛杉矶是如何做的吧。首先，洛杉矶政府根据自身的实际情况明确了工作的重点，那就是机动车的减排。很多人看到汽车尾气没有冒黑烟便认定汽车对PM2.5的贡献不大，这个想法是错误的。大气中的固体颗粒污染物分一次颗粒物和二次颗粒物两种，汽车尾气里含有的氮氧化物和氧化硫等气体分子虽然本身并不属于颗粒污染物，但它们释放到空气中后会发生化学反应，生成二次颗粒物。有证据表明，北京市PM2.5污染物当中来自汽车的占四分之一，汽车绝对是北京市不可忽视的主要污染源之一。

其次，加州政府考虑再三，决定把工作重点放到提高油品上，事实证明这是投入产出比最高的方法，这个策略是最容易见效的。目前加州的汽油和柴油质量标准是全美国最高的，价格自然也最贵，但由于公众科普教育做得好，绝大部分加州老百姓都愿意为清洁空气买单。

第三，搞完了油品又开始搞汽车。加州政府大幅度提高了汽车的排放标准，不达标的产品不准在加州卖。加州政府之所以有这个底气，原因在于加州是美国经济重镇，汽车市场巨大，各大汽车制造厂商都不愿失去这个大市场，只能硬着头皮上。事实证明这个策略同样获得了成功，加州成为全美国汽车排污标准最严格的州，反过来又带动了整个汽车行业清洁技术的发展。在这个气候变化越来越被重视的今天，清洁能源技术成了加州新的经济增长点。

第四，光有严格的法律法规还不够，还必须有严厉的执法措施与之配套。比如，为了降低运货卡车的污染物排放，美国加州空气资源管理委员会（California Air Resources Board，简称CARB）和加州的交管局合作，成立了一个包括130名专业人士在内的监测团队，每天在加州的高速公路上巡逻，有权随时叫停任何一辆有违法嫌疑的运货卡车。当然加州面积太大了，这点人手远远不够，所以CARB采取的办法就是抽查加重罚，以此来降低执法成本，提高违法成本。

以上这些都是很容易理解的策略，中国也在做，只是在一些细节上有所不同，原因就在于加州政府严格执法的目的和中国有差别。比如，CARB有专门的实验室负责抽查炼油厂的油品质量，如果遇到某一批次的汽油不合格，他们并不会简单地一罚了事，而是会和炼油厂的技术人员合作，一起找出不合格的原因，并帮助对方改正。再比如，CARB遵循的是“法不责穷”的原则，罚款额度有一定的灵活性。“我们罚款的目的不是为了惩罚企业，而是为了帮助企业，因为我们的最终目标不是让企业破产，而是让加州的空气变得更干净，罚款只是达到这一目标的一种方式而已。如果加州经济被搞垮了，对于我们实现这一目标没有任何帮助。”CARB负责柴油发动机检测的项目官员玛蒂娜·迪亚兹（Martina Diaz）告诉我，“同理，我们之所以强调严格执法，最终目的也不是要刁难某家企业，而是为整个行业提供一个公平的竞争环境。如果我们执法不严，让某些企业钻了空子，对其他那些守法的企业就是不公平的。”

根据CARB提供的数字，该机构2014年一共罚款1700多万美元，绝大部分钱都被用于为相关厂家提供技术支持，以及帮助一些有困难的企业购买环保产品上了。CARB本身的预算是由加州政府来出的，和罚款总额无关。

结论：今天的洛杉矶总人口比上世纪50年代增加了3倍，但污染物排放水平却降低了90%以上，空气污染水平则降低了75%，除了臭氧外其余指标均达到了联邦政府的安全标准。加州人用实际行动证明，只要严格按照科学的标准来执法，端正执法态度，就能实现环境和经济的双赢。