医学与社会
2018年04月号
医学进展
有争议的话题

英国空气污染:更好的解决办法

作者:高建臣

1915年,英国首相Herbert Asquith说,汽车是一件奢侈品,很快就会变成令人讨厌之物。一个多世纪后,汽车仍然需要依靠内燃机,化石燃料仍然是主要的能源来源,交通工具占到全球温室气体排放15%,室外空气污染每年导致全球370万例过早死亡。在一些首都城市(如北京和新德里),污染非常严重,学校不得不关闭,人们被警告待在室内。据估计,空气污染导致了中国每年160万例死亡,占全部死亡的17%,而英国这一比例约为10%。

英国政府在过去的7年中拒绝履行欧盟的空气质量标准,在此期间越来越多的医学证据表明,空气污染对一般人群有害,其中柴油危害尤其严重。心脏和肺部疾病的患者最容易受到空气污染的影响,暴露于小颗粒中与脑卒中、糖尿病、肥胖及痴呆都有关。

为了回应由非营利环保法律组织——欧洲环保协会(Client Earth)所带来的成功诉讼案件,英国政府于2017年5月5日发布了一份意见书草案,希望在2020年前达到欧盟《环境空气质量指令》(在2008年通过)中的二氧化氮法定上限。这份文件由英国环境食品和农村事务部(Department of Environment, Food,and Rural Affairs,DEFRA)及交通部联合发布,被广泛批判只处理二氧化氮,而不是作为一项全面的清洁空气法案(Clean Air Act)去解决其他空气污染问题。草案中并未提及对健康构成主要威胁的颗粒物污染,许多补救行动责任已移交给地方议会。

二十年前,英国和其他欧洲国家政府都下定决心去推广柴油的使用,因为他们错误地认为这样可减缓气候变化。2015年《巴黎气候变化协定》要求各国政府在不加剧气候变化的前提下,尽量减少空气污染。后文将讨论如何实现这一目标,并与DEFRA意见书中的各项措施进行对比。

空气质量限值

欧盟和世界卫生组织(World Health Organization,WHO)对一些影响人类健康的空气污染物的“安全”量进行了限制。列出了污染物暴露水平高于欧盟和WHO限值的欧洲城市人口的百分比。除了二氧化氮以外,WHO的限值要比欧盟更为严格,但不具有法律效力。实际上,欧洲城市人口中有相当一部分暴露水平在欧盟或WHO限值之上。例如,虽然根据欧盟“PM2.5每年25μg/m3”的限值,仅有8%的人口过度暴露在PM2.5之下,但是如果根据WHO的“10μg/m3”的限值,将有85%的人口暴露在超标的PM2.5之中。

上述DEFRA文件称,在过去40年中,英国总体排放量已有所下降。这主要是采取措施减少二氧化氮和二氧化硫的排放及英国工业产出下降的结果。在城市地区,柴油是导致二氧化氮水平增加的主要因素。在意大利、德国和英国,未能遵从欧盟的二氧化氮排放标准尤其是一个问题,这些国家接近半数的新汽车和几乎所有的商业车辆都有柴油发动机。柴油机会产生多环芳烃,例如苯并(a)芘(benzo(a)pyrene,BaP);多环芳烃是一类需要引起关注的污染物,因为母亲的暴露与儿童的精神健康问题及认知发育延迟有关。

在不同的国家,多环芳烃的浓度监测是不同的。BaP是欧盟报告中唯一的多环芳烃,因为它有致癌的可能。欧盟全年BaP的限值是WHO的8倍(1ng/m3 vs 0.12ng/m3)。

在2000年至2014年间,欧盟交通监测点的BaP排放增加了52%,很大程度上是由于私家车市场中柴油车辆的增加导致的。目前,欧盟88%的城市人口BaP暴露水平超过了WHO的限值。

现在,欧洲汽车工业大力提倡使用汽油缸内直喷的新一代汽油驱动汽车,但这项技术产生的颗粒物和多环芳烃比柴油还多。减少这些排放需要使用微粒过滤器,但有人担心这些过滤器并不能有效地去除最小颗粒物。

污染来源

交通运输通过加剧全球变暖来间接地影响健康。二氧化碳是主要的温室气体,除此之外,臭氧、氧化亚氮及黑碳也有助于气候改变。虽然评论者批评欧盟将“全球变暖”看得比“空气污染”更重,但一些责任应归咎于欧洲汽车制造商,其提高了柴油的燃油效率,而不提及其他温室气体(尤其是黑碳)的排放要多于汽油驱动引擎。

根据欧洲环境署的数据,欧盟的空气污染每年引起52万例死亡,并增加了五千亿欧元的健康花费。其中大约有十分之一的死亡发生在英国,这相当于每周有1000例早亡。

并不是所有的污染都与交通有关。整个欧洲的农业活动,尤其是氮肥的使用,在大气中产生了铵离子,这有助于次生气溶胶的形成,而次生气溶胶会引起英国及其他地区长期的颗粒污染。在东欧,BaP和颗粒物的主要来源是煤和生物质的燃烧。即便如此,超过欧盟限值的监测点几乎都是在城市地区(94%都是由于BaP引起)。在英国城市地区,交通引起了80%的NOX排放。

处理污染物

因为机动车是空气污染的主要贡献者,许多改善空气质量的计划就落在了交通上面。框1列举了处理汽车污染的主要策略,这些策略可由地方议会采纳,或由政府推行至全国。

使用低排放的汽车(由氢能源或电池驱动)是一种处理污染物的方法。电动汽车自身是无排放的,电能不是燃料。电动汽车的碳排放取决于电池充电是依靠化石燃料还是可再生能源。氢能源电池也被用于电动汽车,氢本身可在内燃机中燃烧产生水和少量的NOX。使用可再生能源产生氢气对于改善空气污染和气候变化是非常必要的。

将高污染车辆排除在城市之外的尝试,结果喜忧参半。英国伦敦市政府及一些地方议会引入了低排放区,但是其并未纳入汽车和小型货车,这几乎对环境空气质量没有影响。此外,在伦敦低排放区的一项针对2000名8岁至9岁儿童的研究显示,在过去的三年中,儿童的呼吸功能并未改善。

尽管如此,英国DEFRA已经把“清洁空气区域”(Clean Air Zones)作为减少NO2的主要手段。这本身就比较困难。首先,在英国目前监测的43个区域中,有38个区域NO2排放超过了限值,因此这一策略应该推广到全英国各地,而不应该由各个地方议会决定。第二,控制车辆进入城市中心并不一定会减少空气污染,因为污染仅仅是转移到了别处。第三,空气质量的改善取决于新汽车排放更少的NO2(符合欧盟更加严格的车辆排放测试)。柴油机制造厂多年来都在“博弈”,希望开发污染控制技术,但目前只在特定的温度范围下有效,在大众汽车的例子中,只有在实验室才可以。

因此,除非采用财政激励措施来推广超低排放车辆,并且禁止污染严重的车辆,否则很难实现健康改善。这一结论使得几个欧盟成员国下定决心从2015年开始全面抵制柴油车。

国际货币基金组织估计,全球化石燃料的成本每年超过5万亿美元。如果柴油和其他化石燃料的价格不断上涨直至司机选择清洁的替代品,那么将极大地造福公共卫生和环境。汽车组织可能会有所抱怨,但是社会应该关注所有公民(包括儿童和孕妇)呼吸清洁空气的权利。

(作者:高建臣)

参考文献:British Medical Journal 2017; 357:j2713

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