空气污染从何而来
每年数百万人因空气污染早逝，它从何而来？探秘主要污染物的源头，寻找拯救健康与生态的答案。
每年，数百万人因空气污染过早死亡。这一问题自人类开始燃烧燃料以来就一直存在，从最初的木材和生物质，到后来的化石燃料。
尽管如此，这是一个我们可以取得进展的环境和公共健康问题。我们知道这一点，因为世界已经成功减少了空气污染物，许多曾经高度污染的国家现在拥有比以前更清洁的空气。
要有效应对空气污染，我们需要了解其来源，以便集中精力采取最有影响力的干预措施。
空气污染如何损害我们的健康
在讨论一些关键空气污染物的来源之前，我们应该简要解释空气污染如何影响人类健康，以及这些污染物如何对此做出贡献。
污染物通过三种主要途径造成伤害：
1.直接暴露：一些气体有毒，可能对健康产生急性影响。这些急性影响在患有呼吸系统疾病(如哮喘或慢性阻塞性肺病)的人群中更为常见。这种直接暴露确实会夺走生命，但与数百万人因慢性暴露于空气污染而死亡相比，总数相对较少。
2.颗粒物的形成：许多我们将要讨论的污染物通过分解形成次级小颗粒间接影响健康。这些颗粒被称为“颗粒物”。通常，颗粒越小，对人类健康的危害越大，因为它们可以进入我们的肺部和气道，甚至在某些情况下进入血液循环。颗粒物可以导致呼吸和心血管问题，包括癌症、中风和心脏病发作。
3.臭氧的形成：这些污染物还可以通过形成一种叫做臭氧(O3)的气体间接影响我们的健康。臭氧可以引起呼吸问题，加重急性疾病如哮喘和慢性阻塞性肺病。此外，它还通过慢性暴露影响我们的健康，导致肺部炎症，增加呼吸系统疾病的风险，并降低我们的心血管健康。
在讨论每种污染物时，我们将简要解释它如何通过一种或多种途径影响健康。虽然很难准确说明每种污染物导致了多少死亡，但我们将尽量给出一个大致的数量级估计。
为了给出一些规模感，这里是全球疾病负担的空气污染导致的全球死亡人数分布。
2021年，这一数字约为800万。请注意，颗粒物还有天然来源，因此并非所有污染导致的死亡都是由人类排放引起的。但大多数是。关于这一点，可以参考我们同事Max Roser的文章，他研究了各种来源的估计。
310万人死于家庭空气污染，这是直接毒性和颗粒物的结合。470万人死于室外颗粒物，另有50万人死于室外臭氧污染。
揭示不同空气污染物的来源
二氧化硫：酸雨的罪魁祸首
二氧化硫(SO2)是导致酸雨的主要污染物。这是一个重大环境问题，因为酸雨会改变河流和湖泊的化学成分，影响鱼类种群、土壤和森林的质量和范围。你还可以在旧的石灰石和大理石建筑和雕像上看到酸雨的影响，酸性会溶解部分结构。
二氧化硫有两种方式威胁人类健康。首先，直接吸入SO2会加重哮喘和支气管炎等呼吸问题。但它的主要贡献是通过分解形成小颗粒物。虽然很难确定具体数字，但考虑到二氧化硫是颗粒物的重要来源，而每年至少有400万人死于这些小颗粒，我们估计每年有数十万人的死亡与SO2有关。
SO2是在燃烧含硫燃料时形成的。
2022年，能源生产是最大的贡献者，主要是由于燃烧含硫杂质的煤炭产生的电力。
工业的主要贡献是金属冶炼过程。这是因为许多用于生产金属的矿石(如黄铁矿)含有大量硫，在高温下焙烧时释放出来。
石油也含有硫，这就是为什么公路运输、航运和航空都有贡献。近年来，航运排放受到了很多关注，因为在2020年引入严格的海运燃料法规后，排放量下降了70%以上。
你会注意到，全球SO2排放量在1979年达到峰值，此后几乎减半，这要归功于欧洲、北美和中国引入的污染控制措施。SO2可以通过技术从燃煤电厂的烟囱中去除，这些技术在排放到大气之前过滤或“洗涤”硫。这与欧洲和北美逐渐摆脱煤炭相结合，导致了排放的快速减少。
氮氧化物(NOₓ)：汽车尾气如此有害的原因
氮氧化物(NOₓ)是一组主要由一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)组成的气体。它们是在燃烧含氮燃料(主要是化石燃料)时形成的，这些燃料与氧气反应。
与我们刚刚讨论的二氧化硫一样，NOₓ会导致酸雨，威胁野生动物和生态系统。NOₓ对人类健康的影响尤其大，因为它通过我们之前讨论的所有三种机制发挥作用。它可以是有毒的，引起肺部炎症。它与其他气体反应形成颗粒物，还会形成臭氧。因此，NOₓ会导致烟雾和高度污染城市中常见的浓厚阴霾。
我们没有NOₓ具体致死人数的确切估计。但是，考虑到它是臭氧的主要来源(导致约50万人死亡)，并且是颗粒物的重要来源(导致数百万人死亡)，我们可以合理地估计，NOₓ每年与超过100万人的死亡有关。
由于煤炭、石油和天然气都含有氮，NOₓ在各个部门都有生成，如下图所示。最大的来源是交通运输，主要是公路车辆，NOₓ从汽车和卡车的尾气中排放。这与燃烧煤炭和天然气发电的排放量几乎相当，图中显示为“能源”。与公路运输一样，燃烧燃料用于航运也会排放大量NOₓ，使其成为主要来源之一。
工业过程如金属冶炼、水泥生产和石油提炼也有很大贡献。
较小但仍然重要的来源是农业。当氮作为合成肥料或粪肥施用于作物时，土壤中的一部分氮会转化为氮氧化物(和我们稍后将讨论的氨)。虽然交通运输和发电等过程的NOₓ排放量全球范围内大幅下降，但农业的进展要慢得多：排放量基本保持不变，但没有显著下降。
一些国家在大幅减少NOₓ排放方面取得了成功，这对人类健康有巨大好处。远离化石燃料，特别是电力生产中的煤炭，导致“能源”排放量大幅下降(可以看看英国的例子)。为汽车制造商设定污染控制标准也在减少公路运输排放方面发挥了关键作用。NOₓ排放可以通过使用催化转化器大幅减少，这些设备在排放到大气之前将NOₓ化合物分解为氮和氧。
黑碳：充斥我们天空和肺部的烟尘
黑碳(BC)是许多人所知的“烟尘”。
正如我们许多人从经验中知道的那样，例如点燃篝火，烟尘是在燃烧木材和生物质或化石燃料如煤炭时形成的。这些材料的不完全燃烧导致了BC颗粒的形成。
这些颗粒是黑色的，因为它们吸收光线，这种光线吸收有助于气候变化。然而，在健康方面，它通过直接毒性和形成小颗粒物来影响健康。
黑碳可能是家庭和室外颗粒物的一个重大问题，每年可能导致数百万人死亡。
毫不奇怪，能源生产是BC的最大贡献者，主要是燃烧煤炭和生物质用于电力和供暖。黑碳在大规模电力生产的工业化国家是一个大问题，但在依赖燃烧生物质和木炭用于烹饪和取暖的低收入国家也是如此。
公路运输是另一个主要贡献者，因为黑碳也来自柴油发动机和尾气。露天焚烧废弃物也起着意想不到的重要作用，特别是在低收入和中等收入国家，那里常常用这种方法处理废弃物。
一些国家，特别是富裕国家，在过去50年里黑碳排放量大幅下降，因为它们逐渐摆脱了生物质和煤炭燃烧，并引入了更清洁的汽车。
甲烷：打嗝的牛、稻田和天然气泄漏
甲烷(CH4)是一种温室气体，通常讨论其对气候变化的贡献。然而，甲烷在分解形成臭氧时也会影响健康，而臭氧对人类健康有害。事实上，甲烷是许多地方臭氧的最大前体。
估计甲烷每年可能导致多达50万人过早死亡。
农业，特别是畜牧业和稻米生产，是甲烷的最大来源。反刍动物，主要是牛，在消化过程中产生甲烷，并通过打嗝将其排入大气。这就是为什么牛肉和羊肉的碳足迹通常很高。稻米也会产生甲烷，因为它通常在低氧环境的水淹稻田中种植，这导致产生甲烷而不是二氧化碳。减少牛肉、羊肉和乳制品的消费可以大幅减少农业排放。找到创新的方法，通过改变牛的饮食来减少每头牛产生的甲烷量，也会有所帮助。
能源生产是另一个主要的甲烷来源。大部分来自泄漏，我们称之为“逃逸排放”，来自油井和天然气井。如果这些井没有得到妥善管理，一些甲烷会逸入大气。另一个关键来源是煤炭开采。监测油井和天然气井的甲烷泄漏，并执行法规以确保不超过限值，可以减少这些排放。新的无人机和卫星技术已经在开发中，以提供这些泄漏的全球地图。
第三个主要贡献者是废弃物。当有机物质(如食物垃圾或纸张)在缺氧条件下(如在垃圾填埋场)腐烂时，会产生甲烷。安全封闭垃圾填埋场或捕集这种甲烷用于能源，可以有效减少这些排放。许多富裕国家，如英国，通过实施这些策略，废弃物甲烷排放量已经下降。
氨(NH3)：农业是主要来源
如下图所示，几乎所有人类排放的氨(NH3)都来自农业。当我们将氮作为合成肥料或粪肥施用于作物时，土壤中的一部分氮会转化为NH3。其他较小的来源包括垃圾填埋场中有机废弃物的分解和能源生产。
虽然NH3在大气中停留的时间不长(通常是几小时到几天)，但它可以与其他气体反应形成有害健康的小颗粒物。
一些研究表明，氨可能导致数十万(多达38.5万)人因颗粒物过早死亡。
在下面的图表中，你可以看到，与大多数其他空气污染物不同，其排放量已经在全球范围内达到峰值，而NH3的排放量随着畜牧业生产和合成肥料使用量的增加而继续上升。
一些国家，特别是欧洲国家，通过比几十年前使用更少的肥料，实现了排放量的小幅下降。
非甲烷挥发性有机化合物(NMVOCs)
非甲烷挥发性有机化合物(NMVOCs)通过我们之前讨论的所有三种途径威胁人类健康：它们在高浓度下可能直接有毒，并与其他气体混合形成臭氧和小颗粒物。
NMVOCs由传统污染源如化石燃料燃烧和汽车尾气产生。然而，与大多数其他污染物不同，溶剂如油漆、清洁用品和化工厂也是主要来源。
除了转向低碳能源和淘汰汽油车，我们还需要减少个人护理产品和溶剂中的挥发性有机化合物(VOCs)使用。为化工行业设定排放限值也将是降低我们暴露于非甲烷VOCs(NMVOCs)的关键。
虽然污染源多种多样，但解决方案往往并不复杂
逐一分析这么多污染物，可能会让人感到不知所措。我们不仅需要应对一两种污染物，还需要应对六种以上。
好消息是，我们需要的解决方案通常可以同时减少多种气体。
燃烧化石燃料或生物质用于能源是许多这些气体的根本来源。转向清洁能源，部署可再生能源或核电，电动化我们的汽车、工业和家庭供暖，并确保全球人民都能获得现代能源，将同时减少许多这些污染物。
减少肉类生产和消费，转向更多植物性饮食，也可以同时减少甲烷和氨排放。
这些转变仅通过减少空气污染就能带来巨大的健康益处。
我们知道这是可以做到的。许多国家已经大幅减少了空气污染水平，如下图所示，他们因此防止了数十万人过早死亡。
本文译自 Our World in Data，由 BALI 编辑发布。
