AQLI

污染真相

大气颗粒物污染是影响全球人类健康的首要因素。

AQLI证实,大气颗粒物污染使人类平均预期寿命减少近2年,相比肺结核、艾滋病等传染病,吸烟等不良习惯甚至战争都更加具有破坏性。

细颗粒物空气污染是全球公认的最致命的空气污染形式,主要是燃烧化石燃料造成的。空气质量寿命指数(“AQLI指数”)显示,与世卫组织认定的安全水平相比,全球所有女性、男性和儿童平均遭受的细颗粒物污染使全人类的预期寿命缩短了近2年。这意味着细颗粒物污染的危害性超过肺结核、HIV病毒/艾滋病等传染性疾病、吸烟等行为杀手,甚至超过战争的影响。世界上一些地区比另一些地区受到的影响更大。例如,在美国,细颗粒物平均浓度已低于世卫组织指导标准。而在污染相对严重的中国和印度,如果细颗粒物浓度降至世卫组织指导标准,两国居民的平均预期寿命可分别延长2.3 年和 5.2年。

“细颗粒物空气污染缩短了全球的寿命,其危害性超过香烟,目前已成为人类健康的最大风险。”—迈克尔•格林斯通,
芝加哥大学米尔顿•弗里德曼经济学教授


细颗粒物污染如何影响健康?

细颗粒物是指悬浮在空气中的固体和液体颗粒——煤烟、烟雾、灰尘等。当空气被细颗粒物污染时,这些颗粒连同身体所需的氧气一起进入人体的呼吸系统。

被吸入鼻子或嘴后,每个细颗粒物的终点取决于其本身的大小:颗粒越细微,侵入人体的距离就越远。PM10 是直径小于10微米 (μm) 细颗粒物,小到可以通过鼻子的鼻毛,通过呼吸道进入肺部,细颗粒物表层的金属元素会氧化肺部细胞,破坏它们的DNA,增加人体患癌症的风险[1] 。细颗粒物与肺细胞的相互作用也会导致炎症、刺激反应和气流受阻,增加导致呼吸困难的肺病风险或加重病情,如慢性阻塞性肺病(COPD)、囊性肺病和支气管扩张。[2]

更致命的是更小的细颗粒物:PM2.5,这种细颗粒物的直径小于2.5微米,只有人类头发直径的 3%。PM2.5除了会使人增加患肺病的风险之外,还会深入肺泡里。肺泡是血管覆盖的气囊,其中的血液帮助氧气与二氧化碳之间的交换。PM2.5一旦通过肺泡进入血液,就会引起血管充血和收缩,或导致脂肪斑块脱落,导致血压升高或形成血栓。这会阻碍血液流向心脏和大脑,久而久之,会导致中风或心脏病发作。近年来,研究人员还发现细颗粒物污染与认知能力低下有关。他们推测由于炎症的作用,血液中的 PM2.5可能会导致大脑更快老化。此外,它可能还会损害大脑的脑白质,而脑白质正是使大脑不同区域进行交流的物质。[3]例如,PM2.5可引起血流量减少导致脑白质的受损与阿尔茨海默症和痴呆症有关。[4]

PM2.5的体积微小,不仅从生理角度来看是有害的,而且非常便于在空气中停留数周,远播数百甚至数千公里。[5]这增加了这些颗粒被人吸入身体的可能性,而不是落地回归尘土。

AQLI指数将长期暴露于细颗粒物污染浓度转化为对预期寿命的影响。AQLI指数的核心发现是,持续暴露于PM2.5中,PM2.5浓度每增加10μg/m3,预期寿命就减少0.98年。例如,如果上海市能将污染浓度永久降至世卫组织指导标准,上海市民的平均寿命有望延长1.9年。美国受到细颗粒物污染的程度相对小于许多其他国家。但是,如果加州中央谷的细颗粒物污染降至世卫组织指导标准,当地居民的平均寿命可延长5个月。


细颗粒物空气污染与其他健康威胁的比较

我们知道人类有可能活到80岁、90岁甚至更长,但2018年出生的婴儿平均预期寿命为73岁。预期寿命缩短有许多原因,包括吸烟、肺结核和HIV病毒/艾滋病等,这些都是最致命的健康威胁。AQLI指数显示,细颗粒物污染使预期寿命缩短的年数要超过上述因素。

据AQLI指数估计,如果细颗粒物污染照目前水平持续下去,全球人口的寿命将直接因细颗粒物污染而减少143亿年。也就是说,平均每人减少1.9年的寿命。但是,在其他方面保持不变的前提下,如果全球细颗粒物污染降至世卫组织指导标准10μg/m3,全球平均预期寿命将延长1.9年,达到约74.5岁。

与其他健康威胁相比较,一手香烟烟雾导致全球平均预期寿命减少约1.8年,酗酒、吸毒使预期寿命缩短11个月,不安全饮用水和卫生条件使预期寿命减去7个月,HIV病毒/艾滋病的影响是4个月,疟疾是3个月,战争和恐怖行为仅缩短了人类18天预期寿命。因此,细颗粒物污染对预期寿命的危害性相当于吸烟,是酗酒和吸毒的两倍、不安全饮用水的三倍、HIV病毒/艾滋病的五倍以及战争和恐怖行为的29倍。[6]

比较细颗粒物污染和其他健康威胁的影响可能令人吃惊。例如,在撒哈拉以南的非洲,健康问题主要集中在HIV病毒/艾滋病和疟疾等传染病上,大约10%的卫生支出用于防治HIV病毒/艾滋病或疟疾。但是,比较结果显示,细颗粒物污染对预期寿命的影响同样严重。在尼日利亚,就影响人们的预期寿命而言,空气污染仅次于HIV病毒/艾滋病,排在疟疾、饮用水和卫生问题之前。在刚果民主共和国,空气污染的危害仅次于疟疾。在加纳,空气污染是最致命的健康威胁,而在科特迪瓦,空气污染缩短预期寿命的程度与传染病相当。

 

图表待提供

为什么细颗粒物污染具有巨大的影响?关键原因在于,居住在污染地区的人面对污染几乎无处可逃。人们可以戒烟和预防疾病,但每个人都必须呼吸空气。因此,空气污染影响的人数超过任何其他因素:59 亿人(约占全球人口的79%)生活在 PM2.5浓度超过世卫组织指导标准的地区。虽然HIV病毒/艾滋病、肺结核、战争等其他风险对相关人群的影响更大,但受影响的人数却少得多。例如,《全球疾病负担报告》估计,2017年死于HIV病毒/艾滋病的人平均早亡52.9年。但是,与呼吸着污染空气的59亿人相比,3,700万艾滋病人只是少数人,因此空气污染的总体危害要大得多。


细颗粒物污染缩短预期寿命的程度在哪些国家最严重?

与其他公共卫生威胁一样,空气污染负担并不是由世界每个人均摊的。

如果在2018年所有不符合世卫组织PM2.5指导标准的地区都永久达标,则全球范围内:

  • 居住在印度北部的2.48亿人的平均寿命将至少延长8年,这部分人群占目前印度人口的19%。
  • 另外5.19亿人的平均寿命将至少延长5年。其中包括86%的孟加拉人、45%的尼泊尔人、31%的秘鲁人、26%的印度人、7%的印尼人和450万中国人。
  • 11亿人的平均寿命将至少延长3年,包括所有新加坡人、42%的尼泊尔人、38%的印度人、34%的巴基斯坦人、30%的中国人、17%的印尼人、16%的尼日利亚人、14%的孟加拉人,以及不丹、秘鲁、马来西亚和刚果民主共和国的其他人。
  • 全球还有44亿人遭受高于世卫组织指导标准浓度的细颗粒物污染,他们的平均寿命可延长1年。

占世界人口近四分之一的四个国家也是污染最严重的国家:孟加拉国、印度、尼泊尔和巴基斯坦。这四个国家位居世界上污染最严重的五个国家之列,如果当前的污染水平持续下去,这些国家损失的预期寿命人年数将占全球损失量的60%。如果污染浓度符合世卫组织指导标准,它们的平均预期寿命将增加5年。

如果印度能达到世卫组织指导标准,则印度人的平均寿命将延长 5.2 年。印度目前出生人口的预期寿命为69岁,这意味着只要全国范围内空气细颗粒物污染能降到世卫组织指导标准,印度人的平均预期寿命可提高到75岁左右。相比之下,解决不安全饮用水和卫生问题只能使平均预期寿命提高到71岁。

相比而言,占世界人口18%的美国和欧洲,在细颗粒物污染造成的健康负担中只占不到2%。在美国,大约三分之一的人口生活在不符合世卫组织指导标准的地区。如果污染符合世卫组织指导标准,在污染最严重的县,人们的预期寿命有望延长1年。

了解更多有关空气污染政策的影响这里。要了解在目前的污染水平下世界各国和地区的预期寿命减少情况,请参阅指数.。


空气细颗粒物污染来自哪里?

尽管有些细颗粒物来自大自然,如矿尘、海盐和野火,但大部分PM2.5污染是人为造成的。

燃烧煤炭会污染空气,这一事实已经久为人知。公元 1300 年左右,英国国王爱德华一世命令,任何人在他的王国里烧煤将被处以死刑。今天,化石燃料燃烧已成为全球人为PM2.5的主要来源,[7]通过三种不同的途径发挥作用[8]

  • 首先,由于煤中含硫,燃煤电厂和工业设施会产生二氧化硫气体。这种气体一旦进入空气,可能会与大气中的氧气和氨发生反应,形成硫酸盐颗粒。
  • 其次,高温下的燃烧,如汽车发动机和发电厂的燃烧,会释放出二氧化氮。二氧化氮在空气中会发生类似的化学反应,形成硝酸盐颗粒。
  • 最后,柴油机、燃煤发电厂和家用燃煤都可能产生不完全燃烧。在不完全燃烧的情况下,燃料没有足够的氧气来充分燃烧产生尽可能多的能量。燃料中多余的碳变成了黑碳,这是构成PM2.5的成分之一,也是仅次于二氧化碳和甲烷的影响气候变化的第二或第三大因素。

除了燃烧化石燃料之外,人们还燃烧木柴和作物残茬等生物燃料来烹饪和取暖,也会产生PM2.5。生物燃料燃烧排放黑碳和有机颗粒。在世界很多地方,生物燃料燃烧造成的细颗粒物污染可与化石燃烧相当。同时,焚烧森林、泥炭地和作物残茬等烧荒垦种行为,也是人为造成细颗粒物污染的一个重要来源。[9]

 


为什么会有这么多的细颗粒物污染?

化石燃料是当今最廉价的能源,而能源对于经济增长和提高生活水平至关重要。

如图1所示,任何国家想要达到高生活水平,都需要消耗大量能源。因此,当今的发展中国家(即非经合组织国家)无疑会在增长过程中消耗越来越多的能源。

据预测,全球对能源不断增长的需求大部分仍是化石燃料。根据2016年底制定并承诺实施的政策,到2040年,化石燃料将占全球一次能源的74%。据国际能源署数据,该比例在2014年为81%。

既然我们都清楚化石燃料会导致空气污染和气候变化,为什么全球还将严重依赖化石燃料呢?这是因为化石燃料的价格低廉,而且没有计入污染和气候变化成本,也没有把经济学家称之为“外部性”的因素考虑在内。

例如,一座美国的新燃煤电厂,按政府要求安装了所有环保设施,一千瓦时(kWh)的发电成本仅为8美分。如果没有安装环保设施,成本仅为3美分/kWh。由于水力压裂革命,美国的联合循环天然气发电厂的电力成本为大约5.5美分/kWh。而核能或可再生能源等低碳能源的发电成本(需要备用天然气来解决间歇性问题)是化石能源发电的2到3倍。

化石燃料不仅便宜,而且储量丰富,不会在世界上很快耗尽。仅石油就可开采55年,天然气可开采一个世纪以上,煤炭更是无穷无尽,而石油和天然气公司也会不断创新,寻找更多的石油天然气资源。


细颗粒物污染的影响如何随时间变化?

空气污染是一个棘手的难题。在1998-2018年的20年中,对照世卫组织指导标准相比,细颗粒物污染使全球预期寿命平均缩短了约2年。全球污染在2011年达到顶峰。如果2011年的污染程度持续下去,平均预期寿命将缩短2.6年。到2018年,平均污染程度及其对预期寿命的影响回落到2000年的水平,使预期寿命缩短1.9年。

要理解这一全球平均趋势,有必要按地区分析。在许多发展中国家,主要是在亚洲和非洲,细颗粒物污染并不是上下起伏,而是在1998-2018年期间稳定上升。孟加拉国、印度、尼泊尔和巴基斯坦这四个南亚国家的总人口占全球近四分之一,是当今世界污染最严重的国家,居民遭受的细颗粒污染平均水平比20年前高出44%。这种恶化并不意外。在过去20年里,工业化、经济发展和人口增长导致这些国家的能源需求飙升。自21世纪头十年初以来,印度和巴基斯坦的机动车数量是原来的大约四倍。从2010年到2020年,孟加拉国的机动车数量增至原来的大约三倍。从1998年到2017年,孟加拉国、印度、尼泊尔和巴基斯坦四国的化石燃料发电量增加了两倍。[10]焚烧农作物、经营砖窑和其他工业活动也导致了该地区细颗粒物污染上升。

与此同时,过去几十年,美国和欧洲的细颗粒物污染呈下降趋势。欧美城市在工业化时期曾是世界污染之都,其污染程度与现今污染最严重的国家不相上下,但后来它们把污染产业转移到海外,更重要的是有效实施了治理污染的政策,对净化空气发挥了重要作用。如今,美国人均细颗粒物污染水平达到了世卫组织指导标准,而英国人的平均寿命因细颗粒物浓度超过世卫组织指导标准而仅缩短大约1个月。

近年来全球平均污染下降,这主要归功于中国取得的进步,全球细颗粒污染降幅中近四分之三来自中国。与南亚国家类似,中国的空气污染在数十年时间里不断加剧,从1998年到2013年,中国细颗粒物污染平均上升了约20%。2013年,中国的空气污染出现一个高峰,社会上的批评也达到了前所未有的激烈程度。第二年,李克强总理号召发起了一场“治污攻坚战”。为减少环境空气污染,国家《大气污染防治行动计划》拨款2,700亿美元,北京市政府另外拨款1,200亿美元。计划的目标是,到2017年,所有城市地区的细颗粒物(PM10)浓度要比2012年减少10%。中国污染最严重的地区,包括京津冀、珠江三角洲和长江三角洲,都有具体的治污目标。

中国实现了目标,以前所未有的速度降低了污染。2013-2018年期间,中国全国细颗粒物污染浓度平均下降了39%。如果这种趋势持续下去,中国人的预期寿命将延长2.1年。 未来几年,中国计划进一步降低空气污染浓度。

 


各国是否解决了细颗粒物污染问题?

如今,北京和德里等地都面临经济增长和环境质量双重挑战,这与曾经被称为“雾都”的伦敦、“烟雾城”洛杉矶以及“烟都”大阪在工业化时期所面临的挑战无异。

环境改善使这些曾经的污染之都变得富裕、充满活力、更加清洁,也说明今天的污染并不一定在未来会继续下去。然而,这些国家空气质量的改善并不是偶然的,而是实施强有力的治理政策的结果。例如,美国自1970年通过《清洁空气法》以来,大气污染下降了约66%,美国人的寿命因此延长了1.6年。同样,英国自1956年通过《清洁空气法》以来,污染也下降了。在日本,通过20世纪60年代以来的一系列诉讼和环保法规,空气污染已降到与欧洲类似的水平。

然而,这些变化不可能一蹴而就。了解更多关于全球政策在减少空气污染方面的影响

 



细颗粒物污染与气候变化有关系吗?

虽然目前空气污染问题主要集中在发展中国家,但这些国家对于化石燃料的决策将影响全球,而化石燃料是细颗粒物污染的主要来源。这是因为,燃烧化石燃料不仅会污染空气,损害人们的健康,还会释放温室气体,增加破坏性气候变化的可能性。而且,与高度局部化的空气污染不同,气候变化影响所有国家,无论人们居住在何地。例如,根据气候影响实验室的研究,如果气候变暖势头不减,美国最穷的三分之一县将会损失高达20%的收入。这是史无前例的多学科研究,目的是进一步认识气候变化带来的社会经济代价。[11]

 

[1] Xing, et al., 2016

[2] E.g. Ling & van Eeden, 2009

[3] Gibbens, 2018

[4] Iadecola, 2013

[5] Wilson & Suh, 1997

[6] Calculations based on GBD 2017

[7] Philip et al., 2014

[8] NRC, 2010

[9] Philip et al., 2014
[10] Statistical Year Book of India, 2017, Table 20.4; Pakistan Statistical Pocket Book, 2006, Table 17.5 and Pakistan Today, 2019; Bangladesh Road Transport Authority, 2020; US Energy Information Administration.
[11] Hsiang et al., 2017

Notes and Sources</h3 > Bangladesh Road Transport Authority. (2020, March 5). Number of registered vehicles in whole BD. https://brta.portal.gov.bd/site/page/74b2a5c3-60cb-4d3c-a699-e2988fed84b2/Number-of-registered-Vehicles-in-Whole-BD

Gibbens, S. (2018). Air pollution robs us of our smarts and our lungs. National Geographic. Retrieved from https://www.nationalgeographic.com/environment/2018/09/news-air-quality-brain-cognitive-function/?user.testname=none

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Hsiang, S., Kopp, R., Jina, A., Rising, J., Delgado, M., Mohan, S., … & Larsen, K. (2017). Estimating economic damage from climate change in the United States. Science, 356(6345), 1362-1369.

Iadecola, C. (2013). The pathobiology of vascular dementia. Neuron, 80(4), 844-66.
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Ling, S. H., and van Eeden, S. F. (2009). Particulate matter air pollution exposure: role in the development and exacerbation of chronic obstructive pulmonary disease. International journal of chronic obstructive pulmonary disease, 4, 233-43.

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Pakistan Bureau of Statistics. (2006). Pakistan statistical pocket book 2006. http://www.pbs.gov.pk/content/pakistan-statistical-pocket-book-2006
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Philip, S., Martin, R.V., van Donkelaar, A., Lo, J.W., Wang, Y., Chen, D., …, Macdonald, D.J. (2014). Global chemical composition of ambient fine particulate matter for exposure assessment. Environmental Science & Technology, 48(22), 13060-13068.
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Xing, Y. F., Xu, Y. H., Shi, M. H., & Lian, Y. X. (2016). The impact of PM2.5 on the human respiratory system. Journal of thoracic disease, 8(1), E69-74.

AQLI 概述

空气质量-寿命指数,即 AQLI,将大气污染浓度转化成其对平均预期寿命的影响。借此,公众和政策制定者可根据目前最重要的测量标准,即长寿,来判断大气污染政策的效益。

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政策影响

纵观历史,世界各国都在快速工业化时期经历过严重的空气污染问题。由于居民想要改变的需求以及后续强硬的政策,一些国家在应对污染挑战上取得了极大的成就。

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