空气污染如何损害人们的健康，污染物来源是什么？

摘要：但这是一个我们可以取得进展的环境和公共卫生问题。我们知道这一点，因为世界在减少空气污染物方面已经取得了成功，许多过去污染严重的国家现在的空气比以前清洁得多。

每年有数百万人因空气污染而过早死亡。自从人类开始燃烧材料作为燃料以来，这个问题就一直存在——首先是木材和生物质，然后是化石燃料。

但这是一个我们可以取得进展的环境和公共卫生问题。我们知道这一点，因为世界在减少空气污染物方面已经取得了成功，许多过去污染严重的国家现在的空气比以前清洁得多。

为了有效地解决空气污染问题——将我们的努力集中在将产生最大影响的干预措施上——我们需要了解空气污染的来源。这就是这篇文章的目的

在讨论一些主要空气污染物的来源之前，我们应该简要解释一下空气污染如何影响人类健康，以及每种污染物是如何造成这种影响的。污染物造成危害的主要途径有三个：

——直接接触：有些气体有毒，对健康有严重影响。这些急性影响在患有哮喘或慢性阻塞性肺疾病（COPD）等呼吸系统疾病的人群中更为常见。这种直接暴露确实会造成生命损失，但与长期暴露于空气污染造成的数百万人死亡相比，总人数相对较少。

——颗粒物质的形成：我们将看到的许多污染物通过分解形成次级较小的颗粒间接地对健康造成影响。这些微粒被称为“微粒物质”。通常情况下，颗粒越小，对人体健康的危害就越严重，因为它们可以进入我们的肺部和呼吸道，在某些情况下，还可以进入血液。颗粒物会导致呼吸系统和心血管疾病，包括癌症、中风和心脏病发作。

——臭氧的形成：这些污染物影响我们健康的另一种间接方式是形成一种叫做臭氧（O3）的气体。臭氧会导致呼吸问题，并使哮喘和慢性阻塞性肺病COPD等严重恶化。然而，它也会影响我们的健康，通过长期接触引起肺部炎症，增加呼吸系统疾病的风险，并降低我们的心血管健康。

当我们讨论每种污染物时，我们将简要解释它是如何通过一种或几种途径影响健康的。虽然很难准确地确定每种污染物导致多少人死亡，但只要可能，我们也会尝试给出一个粗略的数量级估计。

下面是全球疾病负担（Global Burden of Disease）对全球空气污染造成的死亡人数的分类，给大家一些规模上的感觉。

2021年，死亡总数约为800万人。请注意，颗粒物也有自然来源，因此并非所有这些污染死亡都是由人类排放造成的，但大多数人都这么认为。

310万人死亡由来自家庭空气污染导致，这是直接毒性和颗粒物的结合。470万人死亡由来自室外颗粒物引起，另外50万人死亡与来自室外臭氧污染密切相关。

二氧化硫（SO2）是造成酸雨的主要污染物。这是一个主要的环境问题，因为酸雨可以改变河流和湖泊的化学成分，影响鱼类数量、土壤以及森林的范围和质量。你还可以看到酸雨对古老的石灰石和大理石建筑和雕像的影响，酸溶解了部分结构。

二氧化硫威胁人类健康的方式有两种。首先，直接吸入二氧化硫会加重哮喘和支气管炎等呼吸系统疾病。但它的主要作用是分解成小颗粒物质。虽然确切的数字很难确定，但考虑到二氧化硫是颗粒物的主要来源，而且每年至少有400万人的死亡与这些小颗粒有关，估计每年有数十万人的死亡与二氧化硫有关。

二氧化硫是在我们燃烧含硫燃料时形成的。

下面的图表显示了全球排放二氧化硫的来源以及这些部门如何随着时间的推移而变化。到2022年，能源生产是迄今为止最大的贡献者。这主要是由于燃煤的电力，煤在燃烧时释放出硫杂质。

工业的主要贡献是金属冶炼工艺。这是因为许多用于生产金属的矿石——比如黄铁矿——含有大量的硫，这些硫在高温下烘烤时会释放出来。

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。在过去几年里，航运排放受到了很多关注，因为在对海上燃料实施严格监管后，到2020年，航运排放下降了70%以上。

你会注意到，全球二氧化硫排放量在1979年达到峰值，此后几乎减少了一半，这要归功于污染控制措施的引入，尤其是在欧洲、北美和中国。在煤电厂的烟囱中，二氧化硫可以通过过滤或“擦洗”硫的技术在排放到大气中之前被去除。这一点，再加上欧洲和北美对煤炭的减少，导致了排放量的迅速减少。

氮氧化物（NOₓ）是一组气体，主要由一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2）组成。当含有氮的燃料（主要是化石燃料）燃烧时，它们与氧反应形成。

就像我们刚刚看到的二氧化硫一样，氮氧化物会导致酸雨，威胁野生动物和生态系统。一氧化氮对人体健康的影响特别大，因为它通过我们之前看到的三种机制起作用。它有剧毒，会导致肺部发炎。它与其他气体反应形成微粒物质，也形成臭氧。因此，氮氧化物导致了烟雾和你在严重污染的城市经常看到的浓雾。

同样，我们也没有确切的估计它导致了多少人死亡。但是，考虑到它是臭氧（造成大约50万人死亡）和大部分颗粒物（造成数百万人死亡）的主要来源，我们有理由认为氮氧化物每年与100多万人死亡有关。

由于煤、石油和天然气都含有氮，所以各个部门都会产生氮氧化物，如下图所示。最大的来源是交通运输，主要是公路车辆，其中汽车和卡车的废气排放氮氧化物。这几乎与燃烧煤炭和天然气发电相匹配，在图表中显示为“能源”。与公路运输一样，航运燃烧燃料也会排放大量的氮氧化物，这也使其成为主要的排放源。

金属冶炼、水泥生产和石油炼制等工业过程也有很大的贡献。

一个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，其中一些氮在土壤中转化为氮氧化物（和氨，将在后面讨论）。虽然全球范围内运输和电力生产过程中一氧化氮的排放量已经大幅下降，但农业方面的进展要慢得多：排放量持平，但下降幅度不大。

一些国家已经成功地大幅减少了氮氧化物的排放，为人类健康带来了巨大的好处。不再使用化石燃料（尤其是发电用的煤炭）导致了“能源”排放的大幅下降（以英国为例）。为汽车制造商制定污染控制标准也在减少公路运输排放方面发挥了至关重要的作用。通过使用催化转化器，废气中的氮氧化物排放量可以大大减少。催化转化器是一种将氮氧化物化合物在释放到大气中之前分解成氮和氧的装置。

黑碳（BC）是我们许多人称为“烟灰”的小颗粒。

正如我们大多数人从经验中知道的那样——比如点燃篝火——当我们燃烧木材、生物质或煤炭等化石燃料时，烟灰就会形成。正是这些物质的不完全燃烧导致了这些黑碳颗粒的形成。

这些粒子是黑色的，因为它们吸收光，而这种吸收阳光的行为导致了气候变化。然而，当涉及到健康时，它通过其直接毒性和形成小颗粒而起作用。

黑碳可能是家庭和室外颗粒物的主要问题，每年可能导致数百万人死亡。

在下面的图表中，你可以看到全球黑碳的来源。

不出所料，对黑碳贡献最大的是能源生产，主要是煤炭和用于发电和供热的生物质。黑碳在拥有大规模电力生产的工业化国家是一个大问题，在人们依靠燃烧生物质和木炭做饭和取暖的低收入国家也是一个大问题。

公路运输是另一个主要贡献者，因为黑碳也由柴油发动机和废气形成。露天焚烧废物也发挥着惊人的巨大作用，特别是在低收入和中等收入国家，这些国家通常将其用于废物处理。

一些国家——尤其是富裕国家——在过去50年里，由于放弃了生物质能和煤炭燃烧，并引入了更清洁的汽车，黑碳排放量大幅下降。

甲烷（CH4）是一种温室气体，所以经常讨论关于它对气候变化的贡献。然而，当甲烷分解形成臭氧时，它也会影响健康，臭氧是一种对人体健康有害的气体。事实上，在许多地方，甲烷是臭氧的最大前体。

据估计，甲烷每年可导致多达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。反刍家畜——主要是奶牛——在它们的消化系统中产生甲烷，并通过打嗝释放到大气中。这就是为什么牛肉和羊肉往往有高碳足迹的原因。水稻也会产生甲烷，因为它通常生长在含氧量低的水稻田里。这意味着产生的是甲烷而不是二氧化碳。少吃牛肉、羊肉和奶制品可以大大减少农业排放。寻找创新的方法，通过改变奶牛的饮食来减少每头奶牛产生的甲烷量，也会有所帮助。

能源生产是甲烷的另一大来源。其中大部分来自石油和天然气井的泄漏——我们称之为“逃逸排放”。如果处理不当，一些甲烷会逃逸到大气中。另一个主要来源是煤炭开采。监测油气井是否有甲烷泄漏，并执行法规以确保不违反限制，可以减少这些排放。新的无人机和卫星技术已经被开发出来，可以提供一个全球地图，显示这些泄漏的来源。

第三个贡献很大的部门是废物。当有机物质——如食物垃圾或纸张——在没有氧气的条件下（如垃圾填埋场）腐烂时，就会产生甲烷。安全地密封垃圾填埋场或捕获这些甲烷作为能源可以有效地减少这些排放。在许多实施了这些战略的富裕国家废物中的甲烷排放量一直在下降。