全球環(huán)境展望5
——我們未來(lái)想要的環(huán)境：第2章大氣

GEO-5 Chap ter 2: Atmosphere

聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署（UNEP）于2012年9月正式發(fā)布了全球環(huán)境展望5（GEO- 5）中文版，該報(bào)告評(píng)估了世界上最重要的90個(gè)環(huán)境目標(biāo)的完成情況。最新發(fā)布的GEO- 5中文版將為世界上人口最多國(guó)家的研究人員、學(xué)者、政府代表、行業(yè)和民間團(tuán)體帶來(lái)聯(lián)合國(guó)最全面的環(huán)境評(píng)估。本刊自2012年06期起對(duì)其進(jìn)行連載。報(bào)告來(lái)源：聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署。

實(shí)現(xiàn)大氣環(huán)境目標(biāo)的進(jìn)程進(jìn)展喜憂參半

還有些實(shí)例表明在部分地區(qū)已經(jīng)得到改善，但是其他地區(qū)則存在巨大困難，并且全球目標(biāo)還遠(yuǎn)未實(shí)現(xiàn)。下面將會(huì)闡述四個(gè)主要的大氣問題：硫、氮、微小顆粒物（常稱為PM10和PM2.5）以及平流層臭氧。

硫污染

二氧化硫（SO2）排放主要來(lái)自發(fā)電、工業(yè)和交通等行業(yè)使用的化石燃料，會(huì)導(dǎo)致PM2.5對(duì)人類健康產(chǎn)生不利影響，同時(shí)還導(dǎo)致酸化進(jìn)而對(duì)陸地和淡水生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生危害（Rodhe等 1995），此外還會(huì)侵蝕人造材料和文化遺產(chǎn)（Kucera 等2007)，對(duì)生物多樣性（Bobbink 等 1998）和森林（Menz and Seip 2004）也會(huì)帶來(lái)危害。硫酸鹽氣溶膠可以降低氣溫（Forster 等 2007）。因此為了評(píng)估溫室氣體減排戰(zhàn)略的整體效益，對(duì)硫酸鹽氣溶膠進(jìn)行跟蹤便非常重要。

圖1 亞洲處于危險(xiǎn)中的地區(qū)以及酸化損失時(shí)間表

自從《21世紀(jì)議程》（UNCED 1992）中強(qiáng)調(diào)了越界空氣污染的問題以來(lái)，歐洲和北美洲排放的二氧化硫已經(jīng)顯著減少，實(shí)現(xiàn)了《長(zhǎng)程越界空氣污染公約》（CLRTAP）（UNECE 1979）、EU 國(guó)家排放量限值（NEC）指令以及加拿大和美國(guó)的清潔空氣立法中的目標(biāo)。歐洲制定國(guó)家目標(biāo)的關(guān)鍵在于使用臨界負(fù)荷（超過這個(gè)沉積閾值后就會(huì)觀測(cè)到有害影響）（Nilsson and Grennfelt 1988）。法律的成功實(shí)施使1980年至2000年期間的全球排放量降低了大約20%。2000年以前，歐洲和北美洲的排放量占大部分，而2000年開始東亞的排放量則占較大比例。根據(jù)代表性濃度路徑（RCP）情景，預(yù)計(jì)到2005年全球二氧化硫排放量將會(huì)穩(wěn)步減少，到2050年排放量比2000年的水平減少30%、50%和70%。這四個(gè)新的路徑是作為短期- 長(zhǎng)期模型實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)為氣候模型社區(qū)而制定的。

雖然歐洲和北美洲的某些區(qū)域依然超過其臨界負(fù)荷，但是由于硫沉積已經(jīng)減少，因此酸化也隨之消失，淡水生態(tài)系統(tǒng)也已恢復(fù)（Wright 等 2005; Stoddard 等 1999）。在亞洲，排放量的增加已經(jīng)將脆弱的生態(tài)系統(tǒng)置于土壤酸化的危險(xiǎn)之中（圖1）。但是，歐洲和北美洲出現(xiàn)的天然湖泊大范圍酸化的現(xiàn)象在亞洲并未出現(xiàn)，可能是由于亞洲地區(qū)的土壤和地理性質(zhì)不同（Hicks 等 2008）。據(jù)估算，2005年，在中國(guó)硫沉積超過臨界負(fù)荷的土壤范圍超過了該國(guó)領(lǐng)土總面積的28%，主要是中國(guó)東部和中南部地區(qū)。鑒于中國(guó)目前實(shí)施的減排計(jì)劃，預(yù)計(jì)超過臨界負(fù)荷的面積到2020年將會(huì)減少到20%（Zhao 等2009）。

《哥德堡協(xié)議》修改后，歐洲進(jìn)一步采取了減少硫排放的行動(dòng)。亞洲同樣也采取行動(dòng)提高了能源利用效率，減少了二氧化硫的排放。比如，中國(guó)五年規(guī)劃的一部分就是實(shí)施煙氣脫硫和淘汰電力行業(yè)中的小型低效發(fā)電裝置，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)2005年至2010年二氧化硫減少10% 的減排目標(biāo)（Zhang 2010）。

全球也正在努力減少關(guān)鍵行業(yè)的硫排放，包括交通和海運(yùn)行業(yè)。通過減少柴油燃料中硫的含量來(lái)減少直徑小于或等于2.5微米的顆粒物（PM2.5）對(duì)人類健康造劃（PCFV）要求將車輛燃料中硫的含量降低到50ppm或者更低（UNEP 2012）。海運(yùn)行業(yè)的硫排放是歐洲地區(qū)的一個(gè)重要政策問題，同時(shí)《國(guó)際防止船舶污染公約》（MARPOL）也致力于逐步減少全球硫和氮氧化物以及顆粒物的排放（MARPOL 2011）。

氮化合物

20世紀(jì)期間，與能源利用和食品生產(chǎn)有關(guān)的人類活動(dòng)使環(huán)境中循環(huán)的活性氮數(shù)量增長(zhǎng)了一倍以上（ENA 2011）。這些氮是以氮的氧化物（NOX）（主要指交通和工業(yè)部門）、氨（NH3）和氧化亞氮（N2O）（主要指農(nóng)業(yè)部門）形式排放到大氣中。它們對(duì)大氣、陸地生態(tài)系統(tǒng)、淡水系統(tǒng)和海洋系統(tǒng)以及人類健康等都有多重影響，即著名的“氮容器”現(xiàn)象（Galloway 等 2003）。氮的氧化物是PM2.5的前體，PM2.5對(duì)人類健康會(huì)產(chǎn)生重大影響。氧化亞氮和對(duì)流層臭氧還是重要的溫室氣體。硫沉積引起陸地和海洋生態(tài)系統(tǒng)的富營(yíng)養(yǎng)化和酸化導(dǎo)致生物多樣性喪失（Bobbink 等 1998）。但是，氮的氧化物對(duì)于提高農(nóng)作物產(chǎn)量卻有好處，可以刺激森林生長(zhǎng)進(jìn)而提高碳封存量。

截止2000年，全球氮的氧化物排放量都一直在增加，但是預(yù)計(jì)此后將會(huì)保持恒定，不會(huì)有太大變動(dòng)，而且歐洲和北美洲還有所降低，可以抵消在亞洲和其他地區(qū)排放量的增長(zhǎng)。2005年，歐洲來(lái)自道路運(yùn)輸?shù)呐欧帕空妓信欧趴偭康?0%。1990年至2005年間，歐洲采取的控制措施已經(jīng)成功地將氮的氧化物排放量降低了32%（Vestreng 等 2009），1990 年至2008年間，美國(guó)采取措施將排放量降低了36%（IJC 2010）。過去二十年間，亞洲國(guó)家的排放量一直在增加，并且在這段時(shí)間內(nèi)增加速度還有所加快。

全球氨的排放主要來(lái)自農(nóng)業(yè)部門，自上世紀(jì)中葉起，其排放量已經(jīng)增加了五倍，并且所有地區(qū)的排放量還在繼續(xù)攀升，只有歐洲可能是個(gè)例外，歐洲的氨排放量出現(xiàn)了微小的降低，并且可能會(huì)保持穩(wěn)定（EEA 2009）。但是，在歐洲對(duì)這一問題缺乏關(guān)注和關(guān)心，通常農(nóng)業(yè)社區(qū)對(duì)進(jìn)行重大改變都持抵抗態(tài)度。在其他大多數(shù)地區(qū)，氨的排放并未受到主要排放法律的約束。但是《長(zhǎng)程越界空氣污染公約》（CLRTAP）（UNECE1979）的《哥德堡協(xié)議》修改后提出了更為嚴(yán)格的目標(biāo)，有望使歐洲排放量進(jìn)一步減少。

雖然有了上述進(jìn)展，城市地區(qū)農(nóng)業(yè)、工業(yè)和交通行業(yè)排放的基于氮的空氣污染對(duì)PM2.5濃度有很大的貢獻(xiàn)，是第二大硝酸鹽和銨鹽基顆粒，這些顆粒使中歐地區(qū)的人均壽命減少了幾個(gè)月（ENA 2011）。非洲、亞洲和拉丁美洲并未將氮排放控制放在優(yōu)先位置，據(jù)預(yù)計(jì)這些地區(qū)氮的氧化物和氨的排放都出現(xiàn)了增長(zhǎng)。在部分地區(qū)，尤其是非洲，缺少監(jiān)測(cè)能力是主要問題。為了解決這個(gè)問題，需要這些地區(qū)對(duì)這些物質(zhì)給予更多的政策關(guān)注，尤其是在確保食品生產(chǎn)有充足氮肥條件下，關(guān)注來(lái)自農(nóng)業(yè)、能源、工業(yè)和交通部門的排放。

目前的技術(shù)可以顯著減少氮的氧化物的排放，但是特定行業(yè)尤其是交通行業(yè)排放量的增長(zhǎng)抵消了這些控制措施的效果。為了減少氨的排放，需要改變管理規(guī)范，如果需要達(dá)到較高水平的減排，還需要著重考慮農(nóng)業(yè)政策和規(guī)范，并改變對(duì)肉類和奶制品的消費(fèi)模式。大氣中固氮量不斷增加會(huì)導(dǎo)致與氮容器有關(guān)的環(huán)境影響（Galloway 等 2003），包括對(duì)植物多樣性的影響。《生物多樣性公約》（CBD）將固氮視為生物多樣性威脅的一個(gè)指標(biāo)（CBD 2010b），尤其是對(duì)于敏感的生態(tài)系統(tǒng)而言，因?yàn)樗鼈兠磕昝抗暱偣矔?huì)接收超過10kg的固氮。

顆粒物

歐洲和北美洲、以及拉丁美洲和亞洲的部分城市，PM10的排放量有所減少，但是它依然是亞洲和拉丁美洲其他眾多城市中最主要的污染物。非洲只有很少幾個(gè)城市對(duì)空氣污染物進(jìn)行監(jiān)測(cè)，而是監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，這些城市中大部分PM10濃度都超過了WHO指南（WHO 2012）。高收入國(guó)家的室外PM10濃度接近WHO指南中的每立方米20微克。非洲最常見的問題是室內(nèi)顆粒物的水平。對(duì)這些污染物進(jìn)行管制非常復(fù)雜，因?yàn)樗鼈兪浅跫?jí)排放和二次污染物混合而成的，二次污染物指的是排放的原始污染物的形態(tài)在大氣中發(fā)生了改變。城市面臨的另一個(gè)挑戰(zhàn)就是消除微粒熱區(qū)。

顆粒物主要來(lái)源于能源、交通和工業(yè)部門，但是固體廢物和農(nóng)作物秸稈的露天燃燒也是其重要來(lái)源。全球健康研究表明暴露于顆粒物并沒有安全的閾值，即使是很低的暴露水平也可能導(dǎo)致健康損害（WHO 2006，1999）。根據(jù)2004年暴露于顆粒物的情況，WHO 估計(jì)每年全球因此造成的過早死亡人數(shù)比例為5.3%，即在空氣污染導(dǎo)致310萬(wàn)過早死亡的人中，其中2%是由室外城市污染導(dǎo)致，另外3.3%是由室內(nèi)污染導(dǎo)致，這一數(shù)字比其他所有環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)導(dǎo)致的死亡人數(shù)之和還多（表1）（WHO 2009）。但是更近的一項(xiàng)研究估計(jì)370萬(wàn)過早死亡的人是由室外的人為PM2.5導(dǎo)致，這一估計(jì)使用的是不同的方法，包括農(nóng)村地區(qū)的暴露，并沒有低濃度閾值， 使用最新的濃度- 反應(yīng)關(guān)系（Annenberg 等 2010）。家用能源干預(yù)可以減少烹飪和取暖對(duì)傳統(tǒng)燃料的依賴，明顯具有提高健康水平和促進(jìn)實(shí)現(xiàn)MDG s的可能。即使是在諸如英國(guó)這樣的高收入國(guó)家，雖然降低PM2.5濃度已經(jīng)取得了重大進(jìn)展，但是在2008年，PM2.5還是導(dǎo)致了29,000人過早死亡和340,000個(gè)生命年的損失（COMEAP 2010）。

對(duì)空氣污染的長(zhǎng)距離傳播的評(píng)估顯示顆粒物的洲際傳播是導(dǎo)致超過公共健康標(biāo)準(zhǔn)和可見度目標(biāo)的原因。顆粒物的長(zhǎng)距離傳播可能需要對(duì)全球380,000人的過早死亡承擔(dān)責(zé)任，其中75% 應(yīng)歸咎于（礦物）粉塵PM2.5（HTAP 2010）。自然資源導(dǎo)致的空氣污染的影響是新出現(xiàn)的一個(gè)大氣問題，應(yīng)當(dāng)引起關(guān)注。

表1 顆粒物空氣污染導(dǎo)致的全球疾病負(fù)荷

發(fā)達(dá)國(guó)家和某些程度上的發(fā)展中國(guó)家已經(jīng)成功采取了多種措施，包括對(duì)車輛進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)，提高交通和能源效率以及清潔燃料和過濾器。雖然發(fā)展中國(guó)家在清潔技術(shù)的使用方面正在迎頭趕上，但是這種效率提高的效果又被快速增加的排放源所抵消，比如，能源和交通行業(yè)使用的燃料。對(duì)于室內(nèi)顆粒物污染比較嚴(yán)重的地方而言，全球合作伙伴可以推進(jìn)清潔能源和改進(jìn)烹飪廚具。雖然大部分發(fā)達(dá)國(guó)家和發(fā)展中國(guó)家都制定了環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，但是許多城市的顆粒物濃度都超過了WHO空氣質(zhì)量指南中為了保護(hù)人類健康和生態(tài)環(huán)境而建議的濃度水平。大部分發(fā)展中國(guó)家的的PM10標(biāo)準(zhǔn)不如WHO為了逐步減少空氣污染而設(shè)定的中期目標(biāo)嚴(yán)格。WHO還制定了PM2.5的指南，但是許多國(guó)家并未制定有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，也未進(jìn)行監(jiān)測(cè)管理。比如，2010年，亞洲22個(gè)國(guó)家中僅有4個(gè)國(guó)家通過監(jiān)測(cè)對(duì)PM2.5制定了標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)在人們?cè)絹?lái)越關(guān)注微米和亞微米級(jí)顆粒物對(duì)健康的影響，下文新出現(xiàn)的問題章節(jié)中會(huì)對(duì)此進(jìn)行進(jìn)一步討論。

據(jù)預(yù)計(jì)，歐洲PM2.5的排放量到2020年將會(huì)減少20%，進(jìn)而會(huì)使損失的生命年比2000年減少40%；但是PM 導(dǎo)致的空氣污染依然會(huì)導(dǎo)致統(tǒng)計(jì)人均壽命縮短4.6個(gè)月（Am ann 等. 2011）。如果歐洲的國(guó)家排放量限值得以實(shí)施，根據(jù)不同的估值方法計(jì)算，所獲得的收益可能達(dá)到所付出成本的12-37倍（AEA 2010），并且根據(jù)不同的測(cè)量組合，PM2.5的排放量將會(huì)減少35%- 50%。同時(shí)，美國(guó)環(huán)境保護(hù)局報(bào)告稱由于通過了《美國(guó)清潔空氣法案》，2010年大氣中PM2.5濃度降低和臭氧層保護(hù)會(huì)避免價(jià)值1.2萬(wàn)億美元的死亡，2020年將會(huì)避免價(jià)值1.8萬(wàn)億美元的死亡（根據(jù)2006年美元價(jià)值計(jì)算）。顆粒物暴露的減少所獲得的收益占所有預(yù)計(jì)和已實(shí)現(xiàn)收益的90% 以上（USPEA 2010）。

有關(guān)顆粒物與健康的政策決策還需要解決一些不確定性。這些不確定性包括顆粒物大小的濃度和影響，通過監(jiān)測(cè)、制定排放名錄和模擬、以及使用源解析和評(píng)估健康影響的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，從而更好地理解不同地區(qū)的初級(jí)和二次PM污染的性質(zhì)。保持環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與加強(qiáng)能力建設(shè)的一致性有可能更快減少發(fā)展中國(guó)家的PM，使在歐洲、北美洲以及部分亞洲和拉丁美洲城市實(shí)施的成功政策和技術(shù)得以推廣。（未完待續(xù)）