美国空气污染改善速度放缓研究人员想知道原因 - 彭博社

曼哈顿下城的建筑被来自加拿大野火的烟雾笼罩，2023年6月7日在纽约。 

摄影师：Victor J. Blue/Bloomberg乍一看，这个背包——军绿色，带有白色北面标志——看起来像是纽约市立大学的校园里的一部分。直到你注意到从其右前角冒出的三英尺高的管道。那些是用来监测空气污染的。

这个背包的三个连接在一起的监测器，由美国国家海洋和大气管理局以及2B Technologies开发，同时跟踪GPS信息以及臭氧和一种名为PM2.5的空气污染物的测量。从7月下旬到8月中旬，纽约市立大学的志愿者们背着这个背包在曼哈顿和布朗克斯预先规划的路线上步行、骑自行车和乘地铁，沿途绘制污染地图。他们的目标是：提高研究人员对空气污染在社区和不同空间中变化的理解。

这些数据还可以帮助解开一个谜团。虽然美国的空气污染正在下降——过去20年里，PM2.5污染物平均下降了约40%——但这种下降最近开始放缓。由于空气污染往往是超局部的，这个背包可以帮助研究人员找出原因。

Audrey Gaudel，是科罗拉多大学环境科学研究合作学院的研究科学家，也是纽约背包研究的联合负责人。摄影师：Kendra Pierre-Louis/Bloomberg美国监测空气污染的黄金标准是由环境保护局监督的4000多个固定监测器。哥伦比亚大学梅尔曼公共卫生学院助理教授Yoshira Ornelas Van Horne表示，纽约市区有八个这样的监测器，“考虑到城市的规模和人口数量，这是不够的。”

空气污染往往是局部化的，这意味着即使是相邻的社区也可能经历截然不同的污染水平。通过逐块测量，这款背包是NOAA更好地了解城市空气污染使命的一部分。

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它正在追踪的第一种污染物是PM2.5，它的名称来自于其类型（颗粒物）和尺寸：2.5微米或更小。一粒沙子大约比一粒PM2.5污染物大500倍。这种微小尺寸使得这些颗粒能够很好地停留在我们的肺部，然后进入我们的血液，引发从心脏病到中风等一系列问题。世界卫生组织估计，PM2.5污染每年导致大约420万人过早死亡。

背包追踪的第二种污染物是臭氧，它是由于化学反应（由燃烧燃料时产生的氮氧化物和所谓的挥发性有机化合物之间的反应，受热和阳光的影响）而形成的。挥发性有机化合物可能是自然产生的，但引发臭氧形成的挥发性有机化合物通常来自化石燃料或石油化工。这些来源可以包括建筑材料、汽车内饰甚至香水。

“臭氧是看不见的；它是完全透明的。但它确实会影响健康，”科学家奥德丽·高德尔在纽约研究中心合作研究员说道。CIRES是美国国家海洋和大气管理局（NOAA）与科罗拉多大学博尔德分校合作的机构。

犹他州盐湖城附近一条公路上笼罩在浓雾中的汽车。摄影师：乔治·弗雷/彭博社几十年来，城市空气污染的最大来源一直是汽车。1970年的《清洁空气法案》要求美国环保局（EPA）制定六种常见空气污染物的国家质量标准，包括地面臭氧和颗粒物。EPA还通过法规要求石油公司清洁其燃料供应，并要求汽车制造商采用限制排放的技术，如催化转化器。

此后，法规变得更加严格，美国的空气污染有所下降。根据EPA的数据，在2000年至2022年期间，PM2.5污染平均下降了超过40%。自1990年以来，美国的二氧化氮水平（臭氧的前体）下降了一半以上。

美国空气污染浓度下降速度放缓

在各种污染类型中，美国的平均水平仍低于国家环境空气质量标准。但下降速度正在减缓。

来源：美国环境保护局

不断上升的平均温度现在有可能抵消这一进展。“北半球的地区正在很好地清洁他们的空气，”戈德尔说。“但由于气候变化，我们仍然受到高水平污染的影响。”

作为一个例子，戈德尔指出今年夏天覆盖了东北部大部分地区的加拿大野火烟雾。六月和七月，纽约和芝加哥看到了比自美国环保局自2000年开始全国跟踪PM2.5污染以来的同一月份更多的“非常不健康”和“有害”空气质量日，一项彭博城市实验室对联邦数据的分析发现。研究表明，气候变化使得烟雾起源地魁北克的火灾条件可能性增加了一倍。

不断上升的温度也可能加快产生臭氧的化学过程，臭氧是烟雾的一个关键组成部分。“热量是为什么在很多地方夏天的烟雾比冬天更严重的原因，”蒙特利尔大学环境与分析化学副教授帕特里克·海斯说，他没有参与NOAA的研究。

与此同时，研究越来越多地表明空气污染可能危害人类健康，即使是之前被认为是安全水平。一月份，美国环保局将PM2.5污染的公共健康指南从每立方米10微克降低到15微克。“但我们仍然发现与许多健康结果相关联，即使低于这些水平，”奥内拉斯·范霍恩说，“比如心血管疾病[和]呼吸健康。”

上世纪70年代之后，空气污染显著减少，但几年前开始放缓。研究人员现在正试图了解这一停滞背后到底是什么原因，以及气候变化在其中扮演了多大的角色。与升温相关的大气化学变化是一个可能的因素。纽约市今年夏天一次热浪期间进行的背包调查显示，“那一天基本上产生了更多的臭氧，” Gaudel说。

另一个答案可能是空气污染源的演变：2018年的一项研究发现，随着汽车排放的挥发性有机化合物（VOCs）水平下降，来自农药、印刷油墨、清洁用品和个人护理产品等产品的VOCs的相对重要性增加。

Hayes表示，确定因果关系的一个挑战在于污染物和污染之间的关系并非线性的。例如，在疫情期间，“氮氧化物水平下降，但在一些地方臭氧却上升了，”他说。

一名气候抗议者在加拿大森林大火烟雾笼罩纽约的6月7日在华尔街举着标语牌。摄影师：Victor J. Blue/Bloomberg在纽约，背包志愿者在交通高峰期周围规划了他们的路线，因为空气污染水平通常更高，并且为了补充通过飞机和卫星进行的现有污染监测。“我们的目标是看看我们得到的街道级数据与卫星图像的匹配程度如何，”Van Horne说。

当卫星更容易覆盖一个给定区域时，它拍摄的污染快照是广泛的，覆盖面积高达两平方英里（五平方公里）。将地面观测与这些高级别读数相结合，可能会导致改进的空气污染模型。例如，背包客们注意到的一个怪现象是，臭氧和PM2.5污染不一定是同时上升的。

希望是志愿者的研究将有助于更好地理解空气污染，这反过来可能塑造监管政策。但在地面收集数据可能是繁琐的工作：每个背包路线大约需要两个小时才能完成。志愿者还骑自行车走了一些路线 — 自行车道很有趣，“因为那是人们呼吸很强烈的地方，”戈德尔说 — 并且在多次地铁旅行中扛着背包。

“走在街上是一项漫长的任务，”范霍恩说。“逐街走过需要大量的人力和时间。”