清潔空氣法案的故事

01-26

看圖，這是加拿大科學家 Aaron van Donkelaar 與 Randall Martin用NASA衛星遙感數據做出的圖，相關文章發表在《環境健康與展望》上。該研究首次把全世界的PM2.5狀況來了個大曝光，拋開遙感數據在預測PM2.5上的技術細節不談，相信大家都看到那個紅得發紫的地方了吧。別緊張，打開隨意一個預報空氣質量的網站查下數據，80在我國不算嚴重污染的，超過75不到115那叫輕度污染（新標準，老標準里只有PM10的）。另外這是2001到2006年的數據，那年頭各位可能還沒聽說過PM2.5是個啥，沒關係，現在我們已經知道了，這是中國人民的老朋友。

Coursera上開了一門講化學品與健康的課，這周講到了米帝的清潔空氣法案，這裡以史為鑒的聊聊。環境口科班出身不知道八大污染事件的應該比較少，那八個在我印象中帶著譯製片翻譯腔的事件中有五個是大氣污染相關的，兩個是重金屬，一個隸屬持久性有機污染範疇。所以，翻舊賬的話我們今天的空氣不過老牌資本主義國家幾十年前的重演，在那個電話跟電報是主流通訊手段的時代，沒有那麼多的數據讓你早上起來一看就心情變壞。所不同的是，我們大概已經清楚自己處在一個幾十年後被認為嚴重環境污染事件之中，用老掉牙的話說就是：

生活中只有一種英雄主義，那就是在認清生活真相之後依然熱愛生活。

——羅曼?羅蘭

其實不管裝不裝英雄，熱不熱愛生活，反正真相已經滿朋友圈都是了，躲都躲不開。那就看看危害吧：

這是10年導致疾病外在風險的前20及其對壽命的影響的圖示，該研究發表於《柳葉刀》，順帶一提，有晚上睡不著的同學可以數數這篇文章的作者。睡得著的我們看看那兩個箭頭，一個是室內固體燃料燃燒造成的空氣污染（做個燒煤的廚子也是要折壽的），另一個是室外顆粒物污染，這哥倆都進了前十。所以基於數據我們可以說空氣污染不是好東西。

但一開始我們只能看到污染問題或事件，對其研究又是如何進行的呢？我們看看米帝走的路：

這也是環境科學的研究歷史概述，一開始大家都是做調查看現象去確認究竟某種污染物是否產生了危害。有人會說都死人了還說這沒用的，但科學研究要求嚴謹，要控制變數去從現象數據中提煉主要因素去控制，去進行實驗室隨機試驗，這樣的結果大概是科研人員認為靠譜的。第二階段是相關毒理學研究與暴露評價，確定污染組分的效應與環境暴露水平，基於此進行風險評價。這裡要說清楚，確定某種污染物的環境暴露水平與危害是科學問題，但風險評價不是自然科學問題，屬於決策與管理問題。第三階段就著手控制了，這一階段要解決來源問題，另一個需要解決的問題就是複合毒性問題，也就是說你搞清了其中一種或幾種組分的危害，他們實際是否能產生危害是需要另外考察的，可能有增強，也可能有拮抗。

米帝在這個過程中就通過了《清潔空氣法案》，制定了一系列的標準來阻止空氣污染，這個法案算的上科技導向的典範，法案中明確規定各州政府與聯邦環保署（EPA）要參照最新的科研成果，現在你去EPA網站轉轉，你關心的環境問題或污染物大都有專題介紹，下面會有一列參考文獻與數據圖表都印證了科技導向的原則。你可以自行對比下環保部的網站，你大概可以找到不少驗收報告列表，但單純把項目報告沒有整合的放到一個分類下很形式化，專業程度也很差。我們的科學家在政府資助下明明發表了很多高水平文章，卻沒有把這些發現很好的展示出來，結論都讓別的國家拿去借鑒了。法案是不斷修訂的，也就是具備反饋作用，方法有效果就堅持，與時俱進也很重要，畢竟技術進步每天都在發生。

那麼這個《清潔空氣法案》究竟管不管用？要知道有標準就有犧牲，實用觀點上看不能做虧本的買賣。結果如下：

我們可以看到，米帝的GDP，人口，能源消費，機動車都增長了，但氮氧化物，硫氧化物，一氧化碳及揮發性有機物的排放都下降了。其實不止米帝，你有興趣可以查下我國的這20年的數據，也是下降的，除了PM2.5跟PM10。因為國內控硫控硝其實開展的也不晚，技術上也有保障，但這PM10與PM2.5的控制技術其實技術也應該是成熟的，但估計經濟上不合算或現行產業能源結構有問題，但從前景看，只要法規嚴格，還是很不錯的。

但標準都是有假設的，濃度越低影響越小，但這個正相關是不是線性還是需要研究的，這又回到了風險評價，現行清潔空氣法案修正的難點也在這裡：

降低同樣濃度降低的風險在不同濃度尺度下是不一樣的，這筆賬一般是決策者自己去算，裡面的文章比較多。

最後來點直觀的數據：

這是米帝，三三，天朝2010年因顆粒物污染致死的數據，123萬，且不論數據真實性，我們確乎已經在一個嚴重的污染的歷史事件之中了。

現在北京空氣污染指數195，窗外朦朧，這個無風無雨無奧運的周末又出不去了。

（圖片主要來自課程講義與相關論文）

===

10月26日凌晨補充

這篇吐槽寫於上周五，一個周沒動靜，到了這周五突然收到關注，裡面確實有不嚴謹的地方，恕不一一回復，專欄前面有一篇霧霾問答可供參考，以下重點回復幾個疑問：

1 關於致死人數

該圖下方有數據出處，我也有懷疑，因為沒有看到同行評議的論文支持也不能多說什麼。個人觀點，即使不看另外兩國數據，這個數字也不算小了。

2 關於法案的作用

@徐thomas 說的沒錯，歐美這些年污染物降下來不見得是技術多好，監管多嚴，一個重要因素是產業結構變了，污染大戶都轉到別的國家了，所以清潔空氣法案的作用要放到大環境下看，我主要是很欣賞EPA科技導向的原則。

3 哪種污染更嚴重

我之前回答過關於地下水砷污染的問題，老實說，科研人員想拿錢做研究都會把自己的研究領域說的危害巨大才能引起重視拿到經費，這點國內國外都一樣，把其中危害摘一段給媒體渲染下就可能失真。水，氣，土壤都是環境介質，產生危害的是其中某些污染物的單獨或聯合作用，所以老生常談的話就是劑量決定效應。這裡的劑量是指污染物的暴露劑量而不是含量，有些污染物毒性很高但一進入環境就降解了，還有些本身毒性不高但一降解毒性就高了，還有些濃度高但生物有效性低，所以問題很複雜，得具體去看。

4 氮氧化物一氧化氮的控制

燃煤脫硫脫硝與汽車尾氣脫硝等技術確實在國內是推行的，相信很多人是有體會的，這些指標都是單一成分，技術專一性強，相對容易。PM2.5它就不是一個成分固定的東西，更麻煩的是它屬於二次污染物，也就是很多一次污染物在外界環境相對應的氣象條件下轉化生成的，所以控制這玩意機理複雜，目前搞不清。至於說PM2.5源控制技術是否成熟，我沒做過深入調查，結論可能有問題。@吉攀

5 PM2.5的緯度問題

觀察很仔細，你有興趣可以去看下原文。個人觀點，由於PM2.5生成需要外部氣象條件允許，有些地方如熱帶地區可能自然清除可能比較快，還有些地方例如撒哈拉那裡的PM2.5基本來自沙漠揚塵，跟工業國家產生的PM2.5成分不一樣，排除掉同一緯度有沙漠的地方剩下的基本都在工業區了。@xiaoquan jiang

6 關於環境倫理

這個我了解不多，但如果沒有技術進步，自然環境是無法負擔太多的人類需求的。技術受限下，你不太可能同時享受高能耗的現代生活與優良的環境質量。如果能耗意味著環境質量的下降，那麼這是一個零和博弈，你享受了就有人享受不到。現在基本是發達國家在享受，而技術進步的話，是有可能都享受得到的。但僅僅技術進步也不夠，還得考慮經濟什麼的，也是個說不清的問題。

本人水平有限，各位如從事相關研究還請賜教，謝謝！