空气污染对环境的影响

空气污染是指物质或环境受到损害，或当人和其他生物暴露于大气中的化合物（称为污染物）下的状况。通过将化学、物理或生物因素引入室内或室外环境，也可能改变大气的自然特征。空气污染物有多种形式，包括颗粒物（有机和无机）、气体（如氨、一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、甲烷和氯氟烃）以及生物分子。除了损害人类，空气污染还会影响其他生物，如动物和农作物，消耗臭氧层，破坏栖息地，并损害人造环境（如酸雨）或自然环境（如气候变化、臭氧层消耗和栖息地退化）。自然和人为因素都可能导致空气污染。

全球生态系统和地球气候与空气质量密切相关。燃烧化石燃料是温室气体排放的主要原因之一，这是导致空气污染的一个因素。

空气污染会显著增加肺癌、心脏病、中风、慢性阻塞性肺疾病（COPD）、呼吸道感染和其他与污染相关的疾病的风险。越来越多的研究表明，暴露于空气污染可能与较低的智商、认知能力下降、患精神疾病（包括抑郁症）的风险增加以及围产期健康状况不佳有关。虽然空气质量差对人类健康的影响很广泛，但身体的呼吸系统和心血管系统受到的影响最大。个体对空气污染的反应受到他们接触的污染物类型、暴露水平、遗传构成和当前健康状况的影响。

空气污染是导致疾病和过早死亡的最大环境风险因素，也是对人类健康整体的第四大风险因素。每年全球约有700万人因空气污染而过早死亡，相当于全球平均预期寿命（LLE）减少2.9年。自2015年以来，与污染相关的死亡总数没有明显变化。与化石燃料燃烧直接相关的户外空气污染是全球死亡的主要原因之一，每年造成约361万人死亡。每年约有47万人过早死亡和210万例细颗粒物（PM2.5）污染归因于人为臭氧。空气污染是一个严重的问题；根据世界卫生组织2018年的估计，“十分之九的人呼吸着含高浓度污染物的空气。”尽管存在严重的健康影响，但该问题的处理方式大多被视为疏忽或杂乱无章。

根据世界银行的估计，空气污染每年给全球经济造成5万亿美元的劳动力损失和福利损失（过早死亡）。一般来说，空气污染的成本是现代经济体系和大多数人类活动的外部性；然而，有时可以通过监管、法律和监测来解决。

有多种方法和技术可用于减少空气污染。尽管大多数国家都有关于空气污染的法律，但根据联合国环境规划署的报告，43%的国家没有该术语的法律定义，31%的国家没有户外空气质量标准，49%的国家将定义限制在室外污染，只有31%的国家有法律处理来自其边境以外的污染。国家空气质量立法，例如1963年的《美国清洁空气法》和1956年的《英国清洁空气法》，通常被证明是相当成功的。与某些此类努力相比，国际气候行动的成功程度较低，例如限制消耗臭氧层有害化学物质释放的《蒙特利尔议定书》，以及在1985年减少硫排放的《赫尔辛基议定书》。

空气污染的主要影响

目前，空气污染是全球过早死亡的第四大风险因素。《2020年全球空气状况报告》汇集了全球空气污染的最新科学知识，指出2019年室内空气污染造成220万人死亡，而暴露于室外空气污染导致450万人死亡。然而，世界上人口最多的两个国家——中国和印度——的疾病率最高。

根据NRDC科学办公室高级科学家Vijay Limaye的说法，“这份报告也是一个严峻的提醒，尽管在减少空气污染相关死亡的全球平均死亡率方面有所改善，但气候危机却威胁着使空气污染问题显著恶化。”例如，气温升高会加剧烟雾的形成，而紫外线辐射也会增加。此外，由于恶劣天气和洪水增加导致的潮湿环境，气候变化会促进过敏性空气污染物（如霉菌和花粉）的产生，而这些污染物是由花粉季节延长造成的。Limaye继续说道：“气候变化驱动的干旱和干燥条件也导致了危险的山火。”“山火烟雾中的颗粒物会污染数百英里以外的空气，并持续数天。”

污染物的类型、暴露的持续时间和强度，以及个体独特的健康风险和多种污染物或压力源的联合影响等因素，都会影响空气污染对人体的影响方式。

1. 健康影响

暴露于细颗粒物、二氧化氮和臭氧——空气污染的三个组成部分——与心脏和呼吸系统疾病相关，即使在低于美国当局认为可接受的水平。2020年，欧洲每八例死亡中就有一例是由污染引起的，尤其是空气污染。污染也对肺癌、心脏病和中风等疾病构成严重风险。空气污染可能加剧已有的呼吸道和心脏疾病，引起喘息、咳嗽和哮喘，并使呼吸困难。这些副作用可能包括增加处方药使用、增加急诊室或医生就诊次数、增加住院人数以及过早死亡。

虽然空气质量差对人类健康的影响很广泛，但身体的呼吸系统和心血管系统受到的影响最大。个体对空气污染的反应受到他们接触的污染物类型、暴露水平、遗传构成和当前健康状况的影响。最常见的空气污染原因是臭氧、二氧化氮、二氧化硫和颗粒物。在欠发达国家，五岁以下的儿童在室内外空气污染造成的总死亡人数方面是最脆弱的群体。美国环保局根据《清洁空气法》对某些空气污染物设定了限制，包括该国任何地方空气中可能允许的最大含量。一项近期研究表明，联合暴露（例如，PM + 臭氧）的生物和生理效应可能远高于单一暴露。

空气污染以急性和长期方式影响人类健康，影响许多不同的器官和系统。它可能包括上呼吸道轻微刺激、加剧已有的心脏和肺部疾病、肺癌、儿童急性呼吸道感染、成人慢性支气管炎或哮喘发作。暴露（短期和长期）都与预期寿命缩短和过早死亡有关。环境健康疾病是指当健康环境未得到维持时产生的疾病，是由长期暴露于空气污染引起的。

2. 农业影响

许多研究计算了空气污染，特别是臭氧，如何影响农业。根据2020年的研究，加州的臭氧污染可能导致某些多年生作物（如食用葡萄）的产量每年下降高达22%，造成每年超过10亿美元的经济损失。空气污染直接影响农业生产力和质量，但当它进入农业环境时，也会渗透到农业溪流和土壤中。COVID-19引起的封锁是一项自然实验，揭示了地表绿度和空气质量之间的密切联系。在印度，封锁改善了地表绿度、光合活性和空气质量。植被对空气污染降低的有利反应在农田中最为明显。然而，大气氨等痕量气体的释放是传统农业的主要原因之一。

3. 经济影响

世界银行和华盛顿大学健康指标与评估研究所（IHME）于2016年联合进行的一项分析发现，空气污染降低了生产力，降低了生活质量，给全球经济造成每年5万亿美元的损失。由空气污染引起的疾病导致的死亡是这些生产力损失的来源。2013年，与空气污染相关的疾病占所有死亡人数的十分之一，而且这个问题还在不断恶化。在贫困世界，这个问题更为严重。“低收入国家的五岁以下儿童因暴露于空气污染而死亡的可能性是高收入国家儿童的60多倍。”研究表明，全球经济的真正成本远高于5万亿美元，因为它没有计入空气污染造成的其他经济损失，如医疗费用以及对农业和其他行业生产力的不利影响。一项2022年的研究发现，“空气污染与建筑工地事故之间存在强烈而显著的联系”，并且“NO2水平每增加10 ppb，发生事故的可能性就会增加25%”。

4. 其他影响

含有高浓度硫酸和硝酸的降雨被称为酸雨。燃烧化石燃料将硫和氮氧化物释放到大气中，这是形成这些酸的主要原因。这些酸以干沉降（气体和颗粒物）或湿沉降（雨、雪或雾）的形式落到地球上。有些有时会被风输送到数百公里之外。酸雨会损害植物，并增加土壤和水体的酸度，这使得水不适合某些鱼类和其他物种生存。此外，它还会加速我们国家历史遗迹、纪念碑和艺术品的风化。马萨诸塞州的湖泊、池塘、河流和土壤已被酸雨损害，损害了动植物群和森林。

当过量的营养物质（如氮）浓度促进藻类大量繁殖时，水体就会发生富营养化，这可能导致鱼类死亡以及动植物物种多样性减少。虽然富营养化是湖泊和某些河口自然老化的过程，但人类活动可以通过加速营养物质进入水生生态系统的速度来显著加速这一过程。来自汽车、卡车、发电厂和其他来源的氮氧化物空气排放增加了进入水生栖息地的氮的含量。

当阳光与微小的空气悬浮颗粒物相互作用时，就会产生雾霾。雾霾会模糊我们感知的清晰度、颜色、纹理和形状。造成雾霾的一些污染物，主要是细颗粒物，直接由发电厂、工厂、汽车、卡车和建筑工地等来源排放到大气中。其他污染物是在气态污染物（如二氧化硫和氮氧化物）排放到大气中并被输送到下游时形成的颗粒物。

空气中的有毒污染物，或沉积在土壤或地表水中的有毒污染物，可以通过多种方式影响动物。如果动物长时间暴露于高浓度的空气有毒物质，它们可能会像人类一样患上健康问题。研究表明，空气污染物是动物疾病、不孕和出生缺陷的一个因素。在水生生态系统中，持久性有害空气污染物（即在环境中缓慢降解的污染物）尤其危险。这些污染物会积聚在沉积物中，并可能在食物链顶端动物的组织中生物放大，浓度比在水或大气中的浓度高出许多倍。

臭氧是一种存在于地球高层大气（平流层）和地面水平的气体。地面臭氧是一种污染物，可能对人类健康有害。另一方面，臭氧在平流层形成一层，保护地球生命免受太阳有害的紫外线（UV）辐射。然而，被称为臭氧消耗物质的人工化合物——如氢氯氟烃、哈龙和氯氟烃——正在逐步破坏这种“好”的臭氧。这些物质曾被或现在仍被用作气溶胶推进剂、发泡剂、灭火器、溶剂和杀虫剂。臭氧层保护减弱可能导致更多的紫外线辐射到达地球，这会增加患白内障、皮肤癌和免疫系统减弱的风险。

此外，紫外线辐射可能会降低农业产量，并损害诸如大豆等娇嫩的农作物。

空气污染可能以多种方式损害树木和农作物。地面臭氧会降低树苗的生长和存活率，降低商业森林和农作物的产量，并增加植物对疾病、害虫和其他环境压力源（包括极端天气）的易感性。如前所述，酸雨和臭氧消耗引起的紫外线辐射增加也可能损害农作物和森林。

地球大气中天然存在的气体形成了一种复杂的平衡，它将部分太阳热量保留在地表附近。这种“温室效应”维持了地球恒定的温度。不幸的是，越来越多的证据表明，人类通过产生大量的某些温室气体，如二氧化碳和甲烷，扰乱了这种微妙的平衡。其结果是，地球大气似乎捕获了更多的太阳热量，从而提高了地球的平均温度——这一过程被称为全球变暖。许多专家认为，全球变暖可能对人类健康、农业、供水、森林、野生动物和沿海地区产生重大影响。