關於霧霾你知道哪些?三種主要汙染物誘發的疾病

2015年各領域對空氣汙染物的貢獻(來源：國際能源署)

　　由於近期中國出現了大範圍嚴重霧霾，「霧霾真能危害健康嗎」又引起了爭論。那麼，霧霾是什麼？霧霾是怎麼形成的？霧霾中的汙染物來自何方？霧霾對人的健康有何影響？本文結合世界能源署和世界衛生組織的權威報告，幫助讀者解開這些謎團。

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　　霧霾源自能源開採和使用

　　霧霾是嚴重的空氣汙染，而空氣汙染指空氣中聚積對環境和人類有害的固體、液體和氣體物質。

　　火山、森林大火等自然因素可造成空氣汙染，但這類汙染是不可控制的，況且對空氣汙染的影響很小，一般在研究時不作考慮。所以，說起空氣汙染，一般是指人類活動帶來的空氣汙染。

　　嚴格地說，人類的任何生產活動和任何生活活動都會向大氣中排放汙染物，但是，很多活動排放的汙染物微乎其微，不會對空氣品質帶來可以觀測的改變。現在人們說的空氣汙染，主要是來自能源。2016年6月國際能源署發布的《能源與空氣汙染》報告所指出，人類對能源的開採與使用是造成空氣汙染的「唯一重要原因」，空氣中85%的顆粒物和幾乎所有的硫的氧化物及氮的氧化物來自能源。

　　按照國際能源署的解釋，霧霾的主要成分就是顆粒物、二氧化硫和二氧化氮。空氣中的顆粒物分兩種，一種是粒徑小於或等於10微米的顆粒物(PM10)，另一種是粒徑小於或等於2.5微米的顆粒物(PM2.5)，當然，PM10包含了PM2.5。

　　國際能源署的報告顯示，2015年，世界人類活動共向大氣中排放了8000萬噸二氧化硫；排放了3200萬噸PM2.5；排放了1.07億噸二氧化氮，排放的二氧化氮中，交通運輸工具排放佔50%，工業排放佔26%，發電排放佔14%。

　　不少讀者知道各種燃料在燃燒時會排放汙染物，其實，由於化石能源的開採要破壞地表植被，導致水土流失，揚塵增加，空氣中的顆粒物很大一部分來自化石能源的開採。例如，煤炭的開採、清洗、運輸，除了釋放大量顆粒物外，還伴隨著二氧化硫、甲烷等汙染物質的釋放。石油精煉時排放的汙染物更嚴重，石油和精煉後燃油的存放也會向大氣中揮發有機汙染物。燃油大部分被交通工具消耗，要排出大量汙染物，而每天不計其數的汽車要加油，加油過程也同樣會排放不少汙染物。

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　　把工廠遷出城區並不能根治霧霾

　　不要以為把工廠遷出城區就能根治霧霾，因為把工廠遷出城區只是地理位置改變了，並沒有減少排放量，工廠在郊區仍在排放，排放到大氣中的汙染物會飄移到城區。

　　對現代城市而言，交通工具排放是城市內部霧霾形成的主因，這是因為，交通工具排放的汙染物質貼近地面，很難快速擴散，聚積起來濃度大，很容易形成霧霾。而城外的工廠，由於排放的汙染物通過煙囪進入高空大氣層，更容易擴散，形成霧霾的機會就小些。

　　我們不要忘記，大氣是流動的，一地的空氣會流動到另一地，而且流動範圍很廣，幾十公裡，幾百公裡，甚至是全球性的。某一地區排放的空氣汙染物質，由於它們在空氣中懸浮的時間較長，有時達數年之久，隨著大氣的流動，這些汙染物就會汙染到其他地區甚至其他國家。例如，巴黎的空氣汙染，在多數情況下來自巴黎之外的歐洲其他地區。

　　目前，世界上54%的人口生活在城市，這些人口從事的經濟活動佔世界經濟總量的80%。城市人口密度、交通流量、交通擁堵程度、建築密集度、建築物的高度，都會對城市空氣汙染帶來影響。以城市建築來說，建築越密集，建築物越高越不利於大氣對流，不利於空氣中汙染物質的擴散，更容易形成霧霾。

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　　化石能源扮演著霧霾形成的重要角色

　　二氧化硫主要來自煤炭，而二氧化氮主要來自石油。雖然所謂的新能源已倡導多年，但目前世界上仍以化石能源為主。1989年，煤炭、石油、天然氣佔世界能源消耗總量的81%；到2014年，上述三種化石燃料的消耗仍佔能源消耗總量的81%。這期間，石油的份額由37%降到31%，但煤炭的份額卻由25%升到28%，天然氣的份額由19%升到21%。

　　由於各國能源利用效率和潔淨能源技術標準不同，各種能源燃燒時排放的汙染物質差別很大。以煤炭為例，燃煤發電排放的二氧化硫為每百萬石油當量排放1000噸至30000噸。汽油小轎車排放的二氧化氮為每百萬噸石油當量排放1400噸，柴油卡車排放的二氧化氮為每百萬噸油當量排放5萬噸。

　　百萬噸油當量就是一種燃料燃燒發出的熱量相當於100萬噸原油燃燒所產生的熱量所需要的量。1噸石油當量為41.868吉焦(1吉焦等於10億焦耳)。

　　天然氣化石能源是汙染最輕的，因為出於安全和減少對輸氣管道的腐蝕考慮，天然氣開採出來立即被脫硫。

　　由於燃料的品質差別很大，再加上燃燒技術的不同，排放差異很大。同樣的汽車，加注不同品質的汽油排放的汙染物就不同；同樣品質的汽油加注到不同發動機技術的汽車裡，排放的汙染物照樣不同。所以，對空氣中汙染物的來源分析必須考慮到本國的燃料品質和各種燃燒技術水平，不可直接套用別國數據。

　　煤炭雖然比石油汙染大，但煤炭大多是大批量使用，95%的煤炭被用作工業生產和發電。而石油主要用於交通工具，大多是分散使用，55%的石油用於交通工具，10%用於農業和居民生活，35%用於發電和工業生產。每次加注一輛汽車也就幾十升油，在一次次的機動車燃油加注過程中也帶來跑冒滴漏汙染。所以，同一種燃料大批量使用比零星使用排放的汙染要小得多，雖然使用石油要比使用煤炭排放少，但由於石油主要分散使用，其排放總量仍是巨大的。

　　必須清楚，空氣汙染的直接原因雖然是排放，但與氣象條件密不可分，如果風速大、氣象條件好，即使排放量大也不至於形成霧霾。氣象因素是不可控的，颳風下雨、溫度變化是老天爺的事，人所能控制的就是減少排放。所以，消除霧霾別無他法，就是減少排放。

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　　各領域對霧霾的貢獻

　　發電是全球大氣中二氧化硫的主要來源，2015年全球向大氣排放二氧化硫總量為2700萬噸，其中發電排放的二氧化硫佔三分之一。煤炭發電排放的各類空氣汙染物佔發電各類空氣汙染物排放總量的比例是：二氧化硫佔75%，氮的氧化物(主要是二氧化氮)佔70%，PM2.5佔90%。從2005年至2015年的10年間，煤炭發電總裝機容量增長了34%，但由於清潔能源技術的應用，發電領域的二氧化硫、氮的氧化物和P2.5的排放量分別下降了55%、34%和32%。這說明，治理空氣汙染並非遙不可及，經濟發展與控制汙染並不矛盾。歐盟、美國和日本從20世紀70年代起就出臺了煤炭發電排放標準，對發電煤炭的品質和排放的汙染物濃度都有嚴格的標準，重罰不達標發電企業。

　　工業生產排放的二氧化硫、氮的氧化物和PM2.5分別佔全球這三類空氣汙染物排放總量的50%、30%和30%。工業生產排放的二氧化硫和氮的氧化物主要來自燃料的燃燒，而PM2.5則主要來自產品的生產過程。水泥、鋼鐵、石油精煉、造紙、煉鋁均是工業排放大戶。

　　在氮的氧化物排放總量中，交通運輸排放為5600萬噸，佔了一半；在來自能源的PM2.5排放總量中，交通運輸的排放佔10%。

　　不要認為汽車排放的汙染物都出自排氣管，汽車磨損、腐蝕、各種有機物的揮發等仍然向大氣中釋放汙染物質；輪胎和剎車片的磨損，都散發出大量顆粒物；汽車停在那裡不動照樣向大氣中排放汙染物質。

　　城市更容易產生霧霾，這是因為居民密度大，燃料消耗大，車多交通流量大。國際能源署特別提醒，空氣汙染不要只看到工廠的煙囪，也要看到地面上川流不息的汽車上的煙囪。對港口城市來說，空氣中的汙染物來自船舶的排放佔一定的份額，因為船舶耗油量巨大，在港口停泊裝卸貨物期間發動機仍要運轉，一些港口城市空氣中的二氧化硫幾乎一半來自船舶排放。

　　2015年，世界居民生活排放的PM2.5佔世界排放總量的55%，居民生活氮的氧化物排放量佔世界排放總量的5%，二氧化硫排放量佔世界排放總量的7%。對於居民生活的排放，主要是一些國家使用木材、植物秸稈做燃料做飯和煤油點燈照明所致。

　　讀者一定要注意，由於各國能源結構不同，各領域對霧霾的貢獻不盡相同。澳大利亞昆士蘭州政府發布的數據顯示，昆士蘭州東南部的空氣汙染，汽車尾氣貢獻份額佔70%，該州平均每輛轎車每年排放6噸汙染物質。

　　美國加利福尼亞大氣資源局的研究報告稱，加利福尼亞南部的空氣汙染，汽車尾氣要佔一半的責任。

　　芬蘭環境學院2008年的一份研究結果顯示，芬蘭全國PM2.5排放最多的是生活木材燃燒，佔25%；其次是汽車尾氣，佔19%。之所以生活木材燃燒對PM2.5的貢獻大，是因為芬蘭居民取暖會燒掉很多木材。要知道，這裡的汽車尾氣PM2.5的貢獻率為19%是全國數據，而非大城市數據，大城市的數據要遠遠高於此比值。

　　法國《世界報》2013年12月發文稱，法國的空氣品質在過去10年內大大改善，但是，由於燃燒產生的PM2.5對人的健康的危害並未減輕。根據大氣汙染跨行業研究中心的研究報告，法國全國PM2.5主要貢獻者為工業生產，佔31%；其次是居民取暖木材燃燒，佔30%；農業肥料貢獻20%；汽車尾氣貢獻15%。注意，這裡的汽車尾氣PM2.5的貢獻率為15%也是全國數據，並非城市數據。

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　　霧霾對人類健康的影響

　　世界衛生組織國際癌症研究機構於2013年發布的一項評估報告認定，室外空氣汙染對人類有致癌作用，空氣汙染的顆粒物質成分與癌症，特別是肺癌發病率的增加有極密切的關係，與尿道/膀胱癌的增加也有關聯。

　　根據世界衛生組織的估算，2012年，世界有300萬人因室外空氣汙染過早死亡，其中72%是缺血性心臟病和中風所致，14%是慢性阻塞性肺病或急性下呼吸道感染所致，14%是肺癌所致。2012年全球有650萬新生兒死亡案例是因空氣汙染所致，佔新生兒死亡人數的九分之一；空氣汙染是5歲以下的兒童肺炎死亡的主因；在早產死亡的嬰兒中，超過半數是空氣汙染所致。因空氣汙染造成的世界人口壽命縮減總量為22200萬年。

　　2016年9月，世界衛生組織重申，空氣汙染是影響健康的一個主要環境風險；通過降低空氣汙染水平可減少因中風、心臟病、肺癌以及慢性和急性呼吸道疾病的致死率，包括哮喘導致的疾病負擔。

　　2016年6月國際能源署發布的《能源與空氣汙染》報告指出，空氣汙染是一種重要的公共衛生危機，全球每天有18000人因空氣汙染過早死亡，死亡人數遠遠超過愛滋病、結核病和交通事故死亡人數的總和。

　　霧霾不只是空氣汙染問題，它會給整個生態環境帶來長期危害。例如，空氣汙染形成酸雨，酸雨會汙染河流、湖泊、土壤和地下水源，農作物、家禽、牲畜和魚類等在汙染的環境下生長或食品在汙染的環境下加工，這些汙染物質就進入了食物鏈，人吃了有毒的食物當然會損害健康。汙染一旦進入食物鏈，對人類健康的危害是幾十年甚至幾百年。

　　空氣汙染是繼高血壓、糖尿病和吸菸之後第四大危及健康誘因，霧霾對人類健康的危害程度在國際上已形成共識。

　　另外，空氣汙染造成的經濟損失難以估量。2010年，歐盟因空氣汙染帶來的醫療開支為4400億美元至12500億美元。2012年，歐盟對大約1%的工業大型生產設備取樣研究分析，空氣汙染造成的大型設備損失為550億美元至1550億美元，由此可以推算，空氣汙染導致歐盟每年有大約1萬億美元的工業大型生產設備損失。

　　2011年，美國空氣汙染對人的健康和環境損害造成的經濟損失高達2萬億美元。世界銀行2013年公布的報告顯示，2009年印度空氣汙染造成的經濟損失為1600億美元。

　　空氣汙染也導致農作物在同等條件下減產，讓畜牧業和漁業產出減少，增加世界飢餓人口，誘發地區衝突和戰亂。

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　　霧霾中 三種主要汙染物 誘發的疾病

　　上文已述，霧霾的主要構成汙染物是顆粒物、二氧化硫和二氧化氮。下面，我們看看這三種汙染物的毒性是怎樣的。

　　世界衛生組織認定，空氣中可吸入顆粒物對人健康的影響要大於其他汙染物，粒徑越小危害越大，PM2.5的危害比PM10更大，這些顆粒物能滲透並深深嵌入肺部，長期吸入顆粒物可能導致罹患心血管和呼吸道疾病以及肺癌，顆粒物濃度升高與死亡率或發病率的增加有著數量上的密切關聯；相反，如果顆粒物的濃度降低，則相關死亡率也會降低(假定其他因素保持不變)。

　　2011年5月出版的《柳葉刀》刊文指出，由於空氣中的PM2.5很大一部分是由汽車尾氣排出的，汽車尾氣是最危險的致心臟病因素，7.4%的心臟病患者是由汽車尾氣引起的。PM2.5可引發肺癌、慢性阻塞性肺病、心臟病、結核病、白內障和喉癌。

　　二氧化硫可影響呼吸系統和肺功能，並刺激眼睛。呼吸道的炎症導致咳嗽、粘液分泌、加重哮喘和慢性支氣管炎並使人們更易患呼吸道感染。空氣中二氧化硫濃度升高，因心臟病去醫院就診的人增多，死亡率增長。

　　當二氧化氮短期濃度超過每立方米200微克時，它是一種引起呼吸道嚴重發炎的有毒氣體。流行病學研究表明，哮喘兒童發生支氣管炎症狀的增多與長期接觸二氧化氮有關。目前在歐洲和北美一些城市中肺功能減弱現象的增加也與二氧化氮的濃度有關。

　　世界衛生組織編制的《空氣品質準則》規定，空氣中汙染物不會明顯危害人類健康的臨界點數值如下：年平等濃度PM2.5為每立方米10微克，PM10為每立方米20微克，二氧化氮為每立方米40微克；24小時平均濃度PM2.5為每立方米25微克，MP10為每立方米50微克，二氧化硫為每立方米20微克；1小時平均濃度二氧化氮為每立方米200微克，10分鐘平均濃度二氧化硫為每立方米500微克。空氣中汙染物的含量超過上述濃度就會對人的健康帶來明顯危害。

　　即使空氣中汙染物的濃度低，如果長時間暴露在這樣的空氣中，也會受到和短時間暴露在空氣中汙染物濃度高的空氣中一樣的傷害。年少者和年老者更容易受到空氣汙染的傷害。

　　劉植榮