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中國只有大幅度降低污染物濃度，才能提升健康狀況
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撰文 | 張明輝
責編 | 陳曉雪
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室外空氣污染導致全球每年450萬人過早死亡，研究污染物如何進入和損傷人體將有助于減少疾病和死亡人數。雖然公共衛生專家通過統計學方法已經揭示了空氣污染與疾病和死亡的關系，但是很少有科學家研究空氣污染和疾病的直接關系。
近日，德國馬普化學所的科學家Johannes Lelieveld和同事在《自然》雜志（Nature）[1]上呼吁更廣泛的跨學科研究以優化排放管制措施。除了醫務人員和生物學家的參與，還應該包括流行病學家，毒理學家，健康經濟學家和大氣化學家。
Johannes Lelieveld指出，研究空氣污染需要認識到幾個問題。
首先是來源問題。正如之前大氣化學家報道的，在發展中國家最主要的主要來源是居民供暖和生火做飯產生的煙塵、垃圾處理不當和柴油機的使用。比如在尼泊爾，大部分居民仍然使用小爐灶燒木頭做飯取暖，燃燒不充分產生的煙塵占整個國家總污染物的70%。在發達國家，主要來源是農業化肥和畜牧業排放的氨氣，氨氣在大氣中經過復雜的多相化學反應形成細顆粒物（PM2.5）。比如在歐洲和美國東部，農業和畜禽養殖業排放的氨氣經過化學反應形成細顆粒物占總污染物的40%甚至更多。
其次，大氣化學反應比較復雜。大多數細顆粒物（PM2.5）和臭氧是二次污染物，由人為源和自然源經過化學反應生成。環境因素也影響污染指數，比如風。第三，污染物之間互相影響。比如，減少氮氧化物的排放可以抑制硫酸鹽顆粒的生成。需要注意的是，污染物的排放和健康是一個非線性關系。減少一半的污染物排放并不意味著減少一半的人口死亡。
Johannes Lelieveld和同事最后呼吁，大氣化學家應該更積極地參與公共健康研究。一方面，他們可以開發一些價格合理的測量污染物的新方法。另一方面，他們應該研究細顆粒物的來源，并研究在大氣圈和生物圈的界面上進行的化學反應。
為了進一步解釋大氣污染的不同污染源的問題，《知識分子》專訪了文章的通訊作者Johannes Lelieveld博士，以下為對話內容：
居民供暖和做飯是室外空氣污染的主要來源
《知識分子》：根據你的研究，居民供暖和做飯是室外空氣污染的主要來源，這解釋了全球范圍內每年135萬人的死亡。這很出乎我們的意料，我們通常認為機動車和工業是主要來源。你能更詳細地解釋嗎？
Lelieveld：在南亞國家比如印度和巴基斯坦，居民供暖和做飯是最主要的污染來源，占到了50%。在中國這個比例少一點，中國還有其他污染來源，比如工業，交通和農業。
《知識分子》：如果改變居民供暖和做飯方式，污染會降低嗎？
Lelieveld：當然。不僅僅指供暖和做飯的方式，還包括燃料來源。比如印度大部分采用生物燃料，如果他們采用更清潔的燃料，污染會降低。我們要意識到污染不僅僅來自于城市，還來自于城市之外。如果你看重污染期間的衛星圖，你會發現這不是局部性的。農村地區的排放很重要，城市的排放當然也很重要。城市中排放的污染物，與農業上使用的氨肥揮發出氨氣混合，最終形成細顆粒物。從氣體排放到固體細顆粒物形成需要幾天時間。大尺度的混合和輸運對于空氣污染形成非常重要。所以如果改變農村地區的供暖和做飯方式，不僅僅有利于農村，也有利于城市。
《知識分子》：這里說的生物燃料具體指什么？
Lelieveld：生物燃料包括木頭，牛糞。比如印度廣泛使用牛糞作為燃料。這和生物質燃燒不一樣，生物質燃燒為了農業比如焚燒秸稈。生物質燃燒在亞洲占很大比例，同時在南美和非洲也占很大比例。
《知識分子》：農業造成的大氣污染應對全球范圍內五分之一的人口死亡負責，污染主要來自于畜牧業和化肥釋放的氨氣。如果減少氨氣的排放，空氣污染是否會減弱？
Lelieveld：是的。氨氣在形成顆粒物方面非常高效。一方面氨氣會和硫酸反應；另一方面氨氣過量會促進形成硝酸鹽，降低氨氣會降低硝酸鹽。所以，氨氣作為空氣污染的很好的一個指標，降低氨氣能夠降低細顆粒物的形成。
《知識分子》：2017年有人在Nature報道[2]機動車排放的氮氧化物占到了總量的20%。他們建議機動車執行歐6標準。對此你怎么評價？
Lelieveld：這是一個很好的話題。2015年大眾柴油發動機尾氣排放丑聞出現后，我們發現機動車實際排放的污染物比之前預料的多。如果柴油車和汽油車都執行歐6標準，機動車排放的尾氣將對空氣污染起到非常小的作用。
經濟可持續發展，并不一定帶來空氣污染
《知識分子》：我們通常認為經濟發展帶來空氣污染，是否有可能空氣污染反作用于經濟發展？
Lelieveld：對于前半句，某種程度上是對的，但也不全對。比如在中國某些地區，空氣污染沒有繼續增長，但是經濟仍然在發展。這表明經濟可持續發展，并不一定帶來空氣污染。經濟發展的同時可以采取措施控制空氣污染，比如可以給發電廠安裝過濾設備。對于后半句，空氣污染會反作用于經濟發展。我們很難量化，但是我們最近發現，農業方面治理空氣污染帶來的利益大于投入[3]。所以，降低空氣污染不僅僅降低人類的痛苦，還能降低社會經濟成本。
《知識分子》：你提出跨學科的研究將有助于優化管排措施。能具體談談嗎？
Lelieveld：重要的是管排措施要有效。為了優化管排措施，我們要知道什么種類的細顆粒物是最危險的。這不僅需要化學家，還需要醫務人員、生物學家、流行病學家和毒理學家的參與。但是這些學科的人經常獨自研究。我認為這些專業的人員和大氣化學家的合作非常重要，以研究如何降低最危險的物質的排放。物理化學家發展的方法也可以用來研究污染物如何影響人的呼吸道，比如，細顆粒物如何穿透呼吸道進入肺，如何進入血管。物理化學家或者大氣化學家發展的研究方法可以被生物學家采用。合作將會產生很好的產出。
《知識分子》：你認為從研究到采取措施有延遲時間嗎？
Lelieveld：我認為延遲時間主要來源于政治決策和實施。如果你降低排放，你會立刻發現起效。但是，應該問一個問題，什么是最主要的排放因素。如果所有的排放都關閉，將以巨大的經濟損失為代價。在不同的國家和地區，主要的排放因素不同。當然，在政治層面，不同的地區需要采取不同的管控措施（作者按：德國的立法權主要集中在聯邦，行政權和司法權大部分主要由各州行使，州類似于中國的省）。如果管控措施無效，當地公眾的支持會降低。
《知識分子》：你是說研究成果可靠，公眾的支持會更多？
Lelieveld：當然。大多數政治家認為降低空氣污染以阻礙經濟發展為代價。但是我不同意。這只是一個假定，降低空氣污染阻礙經濟發展并不是一個定論。政治家立法降低空氣污染，他們想看到立法之后的成果。關于哪一種排放因素是最主要的這個問題，如果科學家不能給與正確的建議，那么立法就沒有意義。立法如果沒有意義，當地政治家將沒有動力來執行法律。
治理空氣污染需要一個整體的策略
《知識分子》：你為什么認為化學家可以幫助解決空氣污染問題？會有人認為是化學家制造了空氣污染，比如化工廠排放的廢氣。
Lelieveld：這是個很好的問題，因為工廠是空氣污染的一個因素。我指的是研究方法，比如物理化學家和大氣化學家的研究，可以使得管控措施更有效。當然，某些工業排放污染的廢氣，化學家可以采取措施凈化廢氣。所有，兩方面化學家都可以有所貢獻。
《知識分子》：你認為使用天然氣或者電取代生物燃料會更好嗎？
Lelieveld：我認為最好使用電。包括做飯、開車，最好使用電。使用生物燃料或者天然氣做飯，同時會產生室內污染。問題是，你如何產生電？如果使用低質煤來發電，最終對空氣治理沒有好處。如果在城市里開電動汽車，但是電來源于城市周圍低質煤，那么空氣污染依然存在。所以，需要一個整體的哲學和策略。比如，使用清潔能源來發電，用電來做飯和驅動汽車。很多國家包括中國已經意識到這個問題，正在采取措施。我認為科學家可以做出貢獻，幫助制定更好的策略，研發更新的技術，（使得能源的使用）更清潔、更持續、更實惠。如果清潔不實惠，人們將沒有興趣。關于能源政策需要綜合考慮，包括技術層面、政治層面、社會經濟層面，科學家可以在其中做出貢獻。
《知識分子》：降低污染物濃度不僅提升空氣質量，而且延緩氣候變化？
Lelieveld：原則上來說，導致氣候變化的排放物也是導致空氣污染的因素。所以，降低這方面污染物的排放是一個雙贏。這取決于不同的國家。有的國家優先關注氣候變化，有的國家優先關注空氣污染。但是，氣候變化和空氣污染的最終排放源基本一致。比如，燒木頭同時產生黑炭，黑炭同時導致氣候變暖和空氣污染。采取措施降低空氣污染最終也會延緩氣候變化。
《知識分子》：對于中國，你能給一些意見嗎？
Lelieveld：首先，我們要知道哪些措施是最有效的。不同的地區措施不一樣。比如東北地區以農業排放為主。珠三角和上海、北京各自有不同的特點。我認為研究不同地區的管控措施很重要。當然，不僅僅局限于地區。比如，城市里的人認為只要把城市里的污染源治理好了，當地城市的空氣就會好。但是，其實污染是大范圍的。另外，污染物的排放和健康是一個非線性關系。如果污染物的濃度很高，微弱地降低污染物濃度對人類健康將起不到作用。在中國只有大幅度地降低污染物濃度，才能看到人類健康狀況有所提升。
參考文獻：
[1] Lelieveld, Jos. "Chemists can help to solve the air-pollution health crisis." Nature 551.7680 (2017): 291-292.
[2] Anenberg, Susan C., et al. "Impacts and mitigation of excess diesel-related NOx emissions in 11 major vehicle markets." Nature 545.7655 (2017): 467-471.
[3] Pozzer, Andrea, et al. "Impact of agricultural emission reductions on fine-particulate matter and public health." Atmospheric Chemistry and Physics 17.20 (2017): 12813.
