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。

因燃烧矿物燃料而导致的颗粒物 (PM) 空气污染被认为是全球空气污染中最致命的形式。AQLI 表明,相对于全球符合世界卫生组织 (WHO) 认为的安全颗粒物浓度的情况而言,由于受空气颗粒物污染的影响,全球所有女性、男性和儿童的平均预期寿命将减少近 2 年。这种平均预期寿命的缩短使颗粒物污染比肺结核和 HIV/AIDS 等传染性疾病以及吸烟甚至战争等行为性致死因素更加严重。然而,世界各地所受的影响不等。例如,在美国对平均预期寿命的影响仅为 0.1 年,而对中国和印度的影响则为2.9 年和 4.3 年。

“空气颗粒物污染在全球范围内导致寿命降低,甚至比吸烟更可怕。这是当前人类健康面临的最大威胁。”
– Michael Greenstone
芝加哥大学米尔顿·弗里德曼经济学杰出教授
芝加哥大学能源政策研究所 (EPIC) 主任

空气颗粒物污染如何影响健康?

颗粒物 (PM) 是指悬浮在空气中的固体和液体颗粒,如煤烟、烟尘、粉尘等。当空气受到 PM 污染时,这些颗粒物会连同身体所需的氧气一起进入人体的呼吸系统。

PM 被吸入鼻子或口腔后,每个颗粒的命运则取决于它的大小:粒子越细,就越能深入身体。PM10 是指直径小于 10 微米 (μm) 的颗粒物,其在空气中的浓度包括在对“总悬浮颗粒物”(TSP) 的测量内,体积之小可以穿过鼻毛进入人体。它们通过呼吸道进入肺部,颗粒物表面的金属元素会氧化肺部细胞,破坏细胞的 DNA,增加患癌风险。[1] 颗粒物与肺细胞的相互作用也会引发炎症、刺激和气流阻塞,增加或加重致使呼吸困难的肺部疾病的风险,如慢性阻塞性肺疾病 (COPD)、肺部囊性病变和支气管扩张。[2]

更致命的是一个更小的分类:PM2.5,这种颗粒物的直径不超于 2.5 微米,即人类头发丝直径的 3%。PM2.5 颗粒不仅会增加罹患肺部疾病的风险,还会进一步深入肺泡,肺泡上覆盖着血管,血液在这里进行氧气和二氧化碳的交换。PM2.5 颗粒通过肺泡进入血液,引起血管发炎和收缩,或移动脂肪板块,造成高血压或产生血块。PM2.5 颗粒还会阻断血液流向心脏或大脑,久而久之,导致中风或心脏病。近年来,研究人员已经观察到,认知功能下降与 PM 污染有关。他们推测,血液中的 PM2.5 可能导致大脑因为炎症而加速衰老。此外,它还可能损害大脑的白质,而白质正是大脑不同区域进行交流的物质。[3] 白质损伤(起因包括 PM2.5 导致的血流减少)与阿尔茨海默氏症和痴呆有关。[4]

PM2.5 颗粒体积小,因此不仅对人体有害,而且还能在空气中停留数周,传播到数百或数千公里之外。[5] 这个特征提高了这些颗粒在沉积到地面之前被人吸入体内的可能性。

 

空气质量-寿命指数 (AQLI) 将人们长期接触的颗粒物污染浓度转化为其对平均预期寿命的影响。AQLI 核心发现指出持续暴露在 PM2.5 浓度为每平方米 10 微克 (μg/m3) 的环境下,平均预期寿命会损失 0.98 年。  这意味着生活在上海和孟买的两个人,即使生活方式、接受的医疗保健质量以及健康状况都一模一样,生活在上海的人由于所处的空气污染程度高出 25%,其寿命预计比生活在孟买的人少 1 年。即使生活在颗粒物污染程度相对于其他国家较小的美国,如果洛杉矶的颗粒物污染程度降低至与美国其他地区齐平的程度,则该市居民的寿命会比现在长 9 个月。

空气颗粒物污染跟其他健康威胁相比如何?

虽然人活到 80、90 岁甚至更长的寿命都是可能的,但全球 2016 年出生的婴儿平均预期寿命仅为 72 岁。  预期寿命的损失可由多方面因素造成,包括吸烟、肺结核和 HIV/AIDS 等疾病,这些都是最致命的元凶。AQLI 显示,较之上述致命因素,空气颗粒物污染导致的平均预期寿命缩短最为严重。

根据 AQLI,如果当前颗粒物污染水平保持不变,则颗粒物污染直接导致的全球人口寿命损失将达到 128 亿年。这意味着人均寿命将减少 1.8 年。但是,如果全球颗粒物污染程度降低至世界卫生组织(WHO)的指南规定,即10 μg/m3,而其他条件保持不变,那么全球范围内出生时预期寿命将提高 1.8 年,达到 74 岁。

从另一角度看,如果将一手烟对健康的影响以同样的方式扩散至当前全球人口,那么每个人的寿命将减少 1.6 年;酒精与药物使用导致寿命损失 11个月;不安全饮用水与卫生导致寿命损失 7个月;HIV/AIDS 导致寿命损失 4个月。冲突与恐怖事件导致22天的寿命损失。因此,相比之下,颗粒物污染与吸烟的影响相当,是酒精药物使用影响的两倍、不安全饮用水与卫生影响的 3 倍、HIV/AIDS 影响的 5倍、冲突与恐怖事件影响的29倍。[6]

颗粒物污染能造成这么大影响的原因是什么?关键的区别在于,受污染地区的居民对避免颗粒物污染几乎无能为力,因为每个人都要呼吸空气。相反,戒烟和采取预防疾病的措施却是可行的。因此,相比于其他情况,空气污染影响的人数更多。全球 75% 的人口,即 55 亿人,生活在PM2.5 超过 WHO 指南标准的地区。因此,尽管 HIV/AIDS、肺结核或战争等其他风险可以对受影响者产生的影响更大,但影响的人数相比于空气污染却少得多。例如,据全球疾病负担估计,2016 年因 HIV/AIDS 而过早死亡的人的平均年龄为 51.8 岁。但是,由于呼吸污染空气的人数为 55 亿,受此疾病影响的人数为 3600万,相比之下,空气污染的整体影响要大得多。

 

空气颗粒物污染最严重的地区是哪里?

世界各地人口所负的空气污染负担并不相同。颗粒物污染的影响在发展中和工业化中的亚洲国家为最严重。

如果全球2016年未符合WHO指南规定的地区都将颗粒物污染浓度长期性的从2016年浓度降到WHO指南规定,那么,

  • 印度北方2.88亿人口,代表印度人口之23%,会见平均延长寿命7年或更久。
  • 亚洲3.47亿人口的平均寿命会延长3-5年。这些人口包括尼泊尔人口之35%、孟加拉人口之16%、中国人口之13%、巴基斯坦人口之10%、印度人口之9%、印尼人口之1%。
  • 亚洲、非洲9.37亿人口的平均寿命会延长3-5年。这包括孟加拉人口之76%、尼泊尔人口之46%、刚果共和国人口之29%、中国人口之29%、巴基斯坦人口之29%、印度人口之24%,与东南亚、非洲其他国家的部分人口。
  • 世界各地额外41亿人口的寿命会延长多达3年,平均寿命延长为1.1年。

印度和中国虽占世界人口总数 的36% ,却占由于颗粒物污染造成的总寿命损失的 73%。印度若是全国污染浓度降低到符合了WHO指南规定,其平均寿命会延长4.3年。这意味着平均出生时预期寿命从当前的69年提高到73年。而消除印度众所周知的重要杀手肺结核,才可将其平均预期寿命提升至 70 岁。在中国,将全国各地颗粒物污染浓度降低到WHO指南规定,会让平均寿命延长2.9年,也就是将出生时预期寿命从当前的76 岁提高至 79 岁。中国即使吸烟率高,这使得 颗粒物 污染在中国的影响超越吸烟,成为中国最重大的健康威胁。

相比之下,仅占世界人口 18% 的高收入经合组织 (OECD) 国家的颗粒物污染仅占总数的不到 3% 美国人口的三分之一住在不符合WHO指南规定的地区,在颗粒物污染最严重的那些县,如果将污染浓度降低到WHO指南规定,平均寿命会延长多达一年。

为了解有关空气污染政策影响的详细信息,请点击此处。为了解世界各国和各地区在当前污染水平下损失的平均预期寿命年数,请参考指数

空气颗粒物污染从何而来?

虽然一些颗粒物源自灰尘、海盐和野火等自然资源,但大多数 PM2.5 污染是人为造成的。

燃烧煤炭会污染空气,是至少700年前就明确了的事实。大约在 1300 年,英国国王爱德华一世决定,对任何在英国国内烧煤的人处以死刑。今天,人为地燃烧矿物燃料是全球 PM2.5 的主要来源,[7] 其通过三种不同的途径发挥作用[8]

  • 首先,煤炭中含有硫,所以燃煤发电厂和工业设施会产生二氧化硫气体。二氧化硫一旦排放到了大气层,可与空气中的氧气发生反应,然后再与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内部的燃烧)会释放二氧化氮,二氧化氮在空气中经历类似的化学反应后形成硝酸盐颗粒。
  • 最后,柴油发动机、燃煤发电厂和家用煤的燃烧都是不完全燃烧。在这种类型的燃烧中,在给定燃料量的情况下,没有足够的氧气来产生尽可能多的能源。燃料中的一部分过剩碳会变成黑碳,黑碳是PM2.5 的组成部分,也是导致气候变化的第三大或第二大因素,仅次于二氧化碳和甲烷。

除了燃烧矿物燃料,人类燃烧生物燃料(如木材和作物残茬)也会产生 PM2.5。这些生物燃料用于家庭烹饪和取暖。生物燃料的燃烧会释放出黑碳和有机颗粒。在世界许多地方,燃烧生物燃料对颗粒物污染的贡献与矿物燃料不相上下。燃烧森林、大草原和田野上的作物残茬等生物燃料以清理农业用地也是人为颗粒物污染的重要来源。[9]

为何会有这么多空气颗粒物污染?

矿物燃料是当今价格最为低廉的能源形式,而能源是通过经济增长改善生活水平的关键。

如第一个图表所示,没有一个国家在实现高生活水平的同时,不消耗大量能源。因此,当前发展中(非经合组织 [OECD])国家随着其发展壮大,必定也会消耗更多能源。

 

全球不断增长的能源需求,预计将继续来自于矿物燃料。根据 2016 年底已实施和已承诺的政策,国际能源署预计矿物燃料对全球一次能源的供应将在 2040 年降低到 74%,而该数据在 2014 年为 81%。

人们既然已知矿物燃料会导致空气污染和气候变化,为什么还要继续高度依赖它们呢?这是因为矿物燃料价格低廉,其价格不计入污染和气候变化的成本中,也就是说,矿物燃料当前价格未反应到经济学讲的“外部性”。

例如,符合美国规定的所有环境控制的新型煤炭工厂产生一千瓦能量的成本仅为 8 美分。而如果不受环境控制,成本仅为每千瓦 3 美分。由于水力压裂革命,美国联合循环天然气发电厂每千瓦电能的成本为 5.5 美分。  相比之下,核能和可再生能源(间歇期使用备用的天然气)等低碳能源的成本是矿物燃料的两到三倍。

矿物燃料不仅价格低廉,而且储备充裕。世界上的矿物燃料不会在短期内耗尽。  光石油就可满足 55 年的能量需求,天然气可满足一个多世纪的需求,还存在大量的煤炭资源,而且石油和天然气公司还不断革新寻找更多能源。

颗粒物污染的影响如何随时间而变化?

从全球来看,1998 年至 2016 年间,颗粒物污染有所增加,导致人均预期寿命减少约 9 个月。如果全球空气质量符合 WHO 指南,1998 年人类的平均预期寿命能增加 1.0 年。到 2016 年,由于平均颗粒物污染浓度上升了 7.8 µg/m3,人类的平均预期寿命会减少 1.8 年。

在 1998 年至 2016 年间,以亚洲和非洲为主的发展中国家的颗粒物污染增幅最大。在1998年,即AQLI数据所包括的第一年,在这些国家便已存在了颗粒物污染的问题,而之后19年的污染增幅意味着更高的平均寿命损失,比如印度人口的平均损失增加 了2.2 年,孟加拉国增加 1.7 年。在过去的 20 年里,工业化、经济发展和人口增长大大增加了这些国家的能源需求。例如,在经济经历了高速增长的中国,在 1995 年至 2015 年间,煤炭发电量增长了五倍多;在印度,煤炭发电量增长了三倍多。[10] 这种大量的能源消耗使经济产出和物资消费得以实现,这无疑增强了人们的幸福感,但也向空气中排放了更多的颗粒物。此外,非经合组织地区的能源需求可能会继续增长,[11]因此,如果没有协调一致的政策行动,颗粒物污染的严重程度可能会继续呈上升趋势。

相比之下,北美和许多欧洲国家的颗粒物污染在过去几十年中有所减少。虽然这些国家也曾遭受过严重的颗粒物污染,且污染程度或许与当今污染最严重的国家难分伯仲,但这些国家将污染工业进行了离岸外包,更重要的是实施了空气污染政策,这为许多国家在获得洁净空气方面起到了重要作用。今天,由于颗粒物污染,美国人或英国人的平均寿命约减少了一个月。

各国是否已解决颗粒物污染问题?

北京和德里如今面临的经济发展和环境质量的双重挑战与英国伦敦、加利福尼亚州洛杉矶和日本大阪在工业化时期面临的问题并无二致,这些地方曾经被分别称为“雾都”、“世界雾都”以及“烟都”。

这些城市以前污染严重,而如今富足、充满活力且更加洁净。它们环境改善的历史说明,如今的污染并不必等于未来的命运。然而,这些国家、城市的空气洁净化并非偶然,而是有力政策带来的结果。例如,自美国《清洁空气法案》于 1970 年通过以来,美国的空气污染下降了 60%,美国人的平均预期寿命因此提高了 1.5 年。  同样,英国在 1956 年通过《清洁空气法案》后,污染问题有所改善。日本在 1960 年间开始执行一系列法律诉讼和环境保护法律,这些政策帮助其降低了空气污染水平,并改善至与美国同等水平。

然而,这些变化并非一朝一夕形成的。了解有关全球在降低空气污染方面的影响政策的详细信息…

颗粒物污染与气候变化有关吗?

由于矿物燃料是空气颗粒物污染的主要源头,而燃烧矿物燃料不但释放危害生命的空气污染物,还排放会提高气候变化毁灭性的温室气体。与空气污染高度局域化的特点不同,气候变化没有地域区别。因此,虽然当前空气污染的造害集中在发展中国家,这些国家对空气污染与对矿物燃料使用的态度与决定当影响全球例如,气候影响实验室的研究表示,美国如不积极适应气候变化,会导致美国变得更贫穷、更不平等;如果温度持续上升,美国最贫穷的三分之一的县将承担相当于其收入 20% 的经济损失。

 

[1] Xing, et al., 2016

[2] 列如 Ling & van Eeden, 2009

[3] Gibbens, 2018

[4] Iadecola, 2013

[5] Wilson & Suh, 1997

[6] 此计算基于 GBD 2016 的数据

[7] Philip et al., 2014

[8] NRC, 2010

[9] Philip et al., 2014

[10] IEA, 2018

[11] BP Energy Outlook 2018 数据

Notes and Sources

BP Energy Outlook. (2018). Data pack [Data file]. Retrieved from https://www.bp.com/en/global/corporate/energy-economics/energy-outlook.html

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

Global Burden of Disease. (2016). Retrieved from http://ghdx.healthdata.org/gbd-2016

Iadecola, C. (2013). The pathobiology of vascular dementia. Neuron, 80(4), 844-66.

International Energy Agency. (2018). Electricity generation by fuel, India 1990-2016 [Data file]. Retrieved from https://www.iea.org/statistics

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.

National Research Council. (2010). Global Sources of Local Pollution: An Assessment of Long-Range Transport of Key Air Pollutants to and from the United States. Washington, DC: The National Academies Press.

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.

Wilson, W.E. and Suh, H. H. (1997). Fine particles and coarse particles: Concentration relationships relevant to epidemiological studies. Journal of the Air & Waste Management Association, 47(12), 1238-1249.

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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