中国大气污染之战：向谁宣战？

■文、图/梁英振 译/赵东阳

中国大气污染之战：向谁宣战？

The war on air pollution in China: who is the enemy?

■文、图/梁英振 译/赵东阳

面对笼罩全国的、特别是由PM2.5带来的空气污染问题，中国各级政府、企业和公众都争相行动以期打赢这场战争。究竟谁才是这场战争的“敌人”？本文详细分析了大气污染之战以及要打败哪些“敌人”才能打赢这场战争。如果不能对争论的问题有更好的把握，大气污染之战将事倍功半，结果也可能不尽人意。

基本的挑战

20世纪70年代早期，当时的美国正面临环境恶化问题，包括空气、水和土地等。由此引发许多关于污染的根本来源的讨论。保罗·埃尔利希（Paul Ehrlich），是斯坦福大学一位著名的人口统计学家和生态学家，他早就对人口增长和有限资源提出过严重警告。让埃利希备受关注的是他于1968年出版的一本广受争议的书——《人口炸弹》（The Population Bomb）。另一位毕业于哈佛大学的生态学家，巴里·科莫纳（Barry Commoner）教授则认为，美国环境问题是由于过度使用和滥用先进的生产技术所造成的。在他的畅销书《闭合的循环》（The Closing Circle）中，科莫纳建议美国经济应该从污染产品中寻求改变，例如将洗涤剂、合成纺织品变为自然无污染的产品，如肥皂、棉花和羊毛等。

在70年代这场辩论中，埃利希和他的同事霍尔顿（Holden）构建了如下的方程来描述人类活动对环境产生的影响：

I —— 环境影响；

CFP/供图

P —— 人口数量；

A —— 经济水平；

T —— 技术水平。

这个简单的等式对于理解当时的美国和当下的中国的环境问题会有很大帮助：

※理解为什么美国在处理PM2.5污染中取得了成功，而中国却还没有；

※说明在解决PM2.5、空气污染问题与环境保护这二者方法的差异；

※解释中国需要做些什么来解决PM2.5和其他空气污染问题。

人口数量

中美两国有着近似相等的国土面积，但中国拥有的13亿人口，是美国3.2亿人口的四倍多。然而，另一个对于大气污染有着重要影响的人口因素是城市化水平。据维基百科统计，美国的城市化率约为81%，覆盖2.8亿人口，这个比率已经相对稳定了一段时间。然而，中国的城市化水平提升速度十分明显。从上世纪80年代开始，数百万的农村居民开始搬到城市。到2013年，中国的城市化率已达54%；到2020年，为推动经济发展，随着国家政策的逐步执行，中国城市化率将达60%，将新增8000万城市人口。研究表明到2025年中国城市人口将达到十亿。大部分的移民是从农村进入城市的，这将使得原本空气污染就很严重的地区雪上加霜。

中国加快城市化进程的主要目的是出于经济增长、缩小社会收入差距过大等问题，即为了维持和促进GDP的持续增长、减缓贫困。1990年到2020年间劳动年龄人口的增长，在这30年里，中国的劳动力增加超过2.5亿人，他们对于中国GDP的贡献将载入史册。但同时也造就了新兴的中产阶级消费者，这一部分将在下面进行更详细的讨论。

经济水平（GDP增长）

从1979年起，中国开始步入经济快速发展的道路。在此后的30多年来，中国已经成为世界经济的奇迹。没有一个国家能够达到并维持哪怕和中国差不多的经济增长速度。

在中国人均GDP稳步增长下，城市的中产阶级大量涌现，这些数以百万计的中产阶级将通过购买汽车、家电、房子以实现他们所追求的更高生活质量。

中国指数式的GDP增长趋势尤其表现在过去的15到20年里。许多人预测，按照目前的趋势，中国很可能在十年内成为世界上最大的经济体。对于许多像中国这样的发展中国家而言，强劲的GDP增长也带来了高昂的环境代价，特别是空气污染和PM2.5问题。由于不惜一切代价来保持经济的高速增长，环境保护被抛在脑后，由此产生的恶劣空气质量也就不足为奇。

技术水平

两国都有着庞大繁盛的城市人口。而中国人口更多，且其中大部分也将迁到城市中心。每个国家都重视本国稳健的经济增长以及在国际市场中的竞争力。生活在全球最富裕国家的美国人，整体也享受着相对较高的生活水平。中国的城市人口正变得越来越富裕，开始有着和其他发达国家相似的消费水平。但是美国显然拥有更为清洁的空气。

用方程I = P×A×T来看，虽然中美两国的P（人口数量）、A（经济水平）都有一些不同，但这并不足以解释I（环境影响，诸如PM2.5污染水平）的巨大差异。这使我们将目光投向了仅剩的变量T，即技术。美国有更为清洁空气的主要原因在于其广泛的、持续不断的对空气污染控制技术的投资。毫不夸张的说，这样的技术成千上万，远不止本文所罗列的。然而，本文选择说明原理的几个技术可能是中国要想显著提升空气质量就必须大力投资的先进空气污染控制技术。

这里引用的先进技术都是：1)先进的机动车及相关技术；2)非工业源的挥发性有机化合物（VOC）综合控制措施。机动车是中国主要的污染源，每年新增几百万的机动车并导致恶劣的城市空气质量。北京、上海等大城市，将采取欧IV排放标准，但这样的做法并不够。过度的VOC排放来自于城市化区域中成千上万的源，如小汽车、卡车、工业、电厂等等，还有许多其他非机动车和非工业的VOC排放源对严重的臭氧和PM2.5污染水平贡献巨大。

GDP增长还是技术创新

每个工业化国家和发展中国家都力争GDP增长。在竞争日益激烈的全球经济中，中国和美国都能持续保持经济增长。然而，中美两国在经济增长的过程中，对于环保技术，尤其是空气污染控制技术的使用，是截然不同的。美国的空气污染法律要求使用先进的控制技术以实现经济增长，这两个目标同等重要，因此同时积极行动。而在过去的几十年中，中国的目标仅在于对经济增长的单一追求，并没有考虑如空气污染这样的外部性。

表1 加州空气资源委员会机动车减排项目概览

时至今日，美国依然持续不断地投资于更为先进的空气治理技术以保持空气的清洁，并力求更为清洁。

先进的机动车及相关技术

所有的发达国家都面临着交通拥堵，和由成千上万的小汽车、卡车、公共汽车、摩托车等交通工具带来的空气污染问题。尽管世界上最拥挤的城市中，许多都面临严重的空气污染问题，但还是有些城市并非如此。因此，成千上万的汽车、交通拥堵缓解、稳健的经济水平和清洁的空气是有可能同时实现的。在加州城市化水平最高的区域中，先进的机动车及相关技术是确保清洁空气战役成功的一个重要因素。

机动车排放标准

1970年《清洁空气法案》允许加州通过并实施比美国其他地方更严格的机动车排放标准。四十余年来，加州依然维持其全球最清洁的汽车生产销售要求和规定。加州空气资源委员会（CARB）是负责通过加州的机动车排放标准的国家机构。表1展示了CARB对新制造的机动车采用的不断趋严的标准。

1975年，第一批装有可减少碳氢化合物、氮氧化物和一氧化碳排放的催化转换器的汽车在加州制造，汽车排放标准也越来越严格。在2012年最新采用的标准中，加州积极推动以电动车为代表的零排放汽车，并将其作为低排放汽车战略的一部分。

1994-2010年加州在LEV I和LEV II要求下，对新增车辆碳氢化合物和氮氧化物的排放标准提出了要求。这些标准比制定于上世纪70年代、实施于90年代初期的那些标准更为严格。到2025年，新售汽车需要比现有汽车进一步降低75%的污染物排放，且这些新汽车的耐久性还需提升近两倍，即从50000到150000英里。新车目前的颗粒物排放标准是10毫克/立方米，按CARB规定，到2025年，这个标准将降至1毫克/立方米，比目前清洁90%。

定期检查和维护

如果汽车在使用过程中不能持续达标，那对于新车设置的排放标准也就毫无意义。为使在用车能够一直维持新车的排放水平，对汽车的维护保养就变得十分重要。因此，在美国大多数的污染地区，美国环保局都要求执行定期检查和维护计划（I&M）。在上世纪90年代初期，这一项规定在全美普及。在加州，污染最严重的地区早在80年代就开始启动这些项目。基本的I&M设备：汽车停在一个用于模拟真实驾驶环境并测量排气的测力计旁边，用来测量某一年代、型号的汽车是否能够排放达标。多年来，加州的这个计划不断修改、扩充和加强。特别是在2009年，加州最新的增强版I&M计划得到采用。最新的计划覆盖了加州更多的区域，并要求汽车、轻型卡车、重型卡车、校车、城市公共汽车和摩托车都定期执行I&M计划。

更为严格的油品质量标准

随着汽车和其他机动车的排放标准日趋严格，有必要提高油品质量以满足排放标准。因此，多年来，CARB积极推动一项针对不同类型的车辆采用不同规格油品的活动，旨在帮助机动车满足排放要求。从1991年开始，CARB针对使用常规汽油的车辆推出一项改用新配方汽油的项目。

项目的第一阶段要求去除汽油中的铅并对雷德蒸汽压（RVP）做出了规定。第二阶段则对汽油中的硫、芳烃、氧含量、苯、烯烃和RVP进一步做出要求。前不久，开始实施的该项目的第三阶段则要求淘汰甲基叔丁基醚（MTBE）和锰这两种汽油添加剂。此后，该要求在2008年进行了一些改变，在2012年又再次变化，针对新配方汽油的规定提出了更多要求以提高全国汽油的燃烧性能和效率 。

另一个关于油品规制的例子是加州的柴油油品要求。从80年代末开始，多年来对于柴油多方面的要求陆续涵盖了有毒污染物、硫分、生物质柴油和颗粒物排放等方面。鉴于柴油的使用范围较广，该规定要求装有柴油发动机的火车、船、施工车辆、公共汽车、卡车等分别执行各自相应的油品要求。

提升和保障机动车油品质量要求两个阶段管理

机动车使用的汽油在炼油厂生产，而后被运输并散装储存在大容量储油罐中，最后被油罐车载到加油站，消费者则在当地的加油站买汽油。在汽油运输的每一步，都会有VOC泄漏扩散并造成空气污染。除了造成空气污染外，运输储存过程中的汽油泄漏扩散到大气中而无法使用也意味着经济损失。认识到这一点，针对减少汽油损失和VOC的排放也制定了相应的规定和要求。多年来，随着捕获汽油损失技术的提升，这些要求也在不断的修正和加强。

全新机动车面漆技术

闪亮的外型是吸引人们购买一辆新车的因素之一。闪亮而诱人的面漆工作也可能带来很大的空气污染问题。使用不同的技术来面漆新车可对空气污染物排放带来显著差异。例如，对比北京现代汽车公司和加利福尼亚弗里蒙特的特斯拉汽车公司，北京现代使用传统的面漆方法，汽车在一个大箱里被反复喷漆，直到面漆完成、外表光滑。这个过程不仅剧毒且会导致喷涂油漆中的VOC大量排放。相比之下，特斯拉使用薄膜粉末涂料进行“干法面漆”。这个过程需要静电喷涂和粉尘流化床（用来将漆粉烤到金属框架上）。从头到尾都不使用液体涂料，因此可将大气污染物的排放降到最低。事实上，在特斯拉之前，土星汽车公司（一家由通用汽车和丰田汽车股份合资的企业）就用相同方式进行面漆。

和新车的面漆过程一样，在每个国家成千上万的汽车维修面漆店中也使用着类似的技术。车多的地方车祸总是难以避免。需要更换的保险杠、车头、车身和门等，在维修过程中必须保持与原车相同的颜色。与新车面漆类似，中美两国在汽车维修店中也使用着不同的技术。在中国，汽车维修店大多是小企业且缺乏监管。因此，成千上万这样的小企业所使用的油漆和溶剂加在一起就变成了一个VOC排放的大问题。在加州最大的两个地区——洛杉矶和旧金山，汽车维修店的大气污染物排放同样会受到监管。洛杉矶地区自1988年以来已经有了这样的规定，并不断的被修改、扩充，现在已比最初的标准严格十倍之多。同样，旧金山海湾地区也采用了这样的规定，据估计，由此监管带来的VOC减排可达60%。

VOC综合控制措施（非工业源）

臭氧和PM2.5大气污染有着很多共同的特性。尽管PM2.5也有一些一次源，但两种污染物都可以通过前体污染物的相互反应形成二次源。因此，臭氧的前体污染物名为VOC和NOx，也是PM2.5的前体污染物。通过减少VOC和NOx的排放来减少臭氧的同时，PM2.5也得到了控制。

直接的PM2.5来源可能包括工厂、汽车、公共汽车或拖拉机等不同的燃烧过程。间接的PM2.5主要是由VOC、NOx、氨、二氧化硫在光照和水蒸气的作用下生成的。这些前体污染物可能来自于天然源或人为源。因此要想降低臭氧和PM2.5的污染水平，VOC的综合控制措施至关重要。例如对炼油厂、化工厂、橡胶和塑料制造、燃料储存和运输等进行的控制。

许多非工业的VOC源鲜为人知却也十分重要。虽然这些排放源每个单位的排放都很小，但这样的单位成千上万，集聚起来就变得影响显著。下面给出四个例子来说明这种类型的污染。

建筑涂料

喷涂遍及城市各处，粉刷房屋、公寓、写字楼、街道、家具等。这些涂料中很可能包含了一些VOC溶剂，在喷涂过程中挥发并造成大气污染。多年来，相关法规已经得到加强，低VOC或零VOC涂料的使用已经非常普遍。

舍温·威廉姆斯(Sherwin Williams )是世界上最大的建筑涂料制造商。世界上许多工业化国家都普遍强调减少涂料中的VOC排放，中国也需要引入并执行相关规制。

干洗

干洗就是使用非水溶剂清洗衣服和纺织品。通常使用四氯乙烯(又称全氯乙烯，PERC)作为溶剂。其挥发物是一种有着剧毒的VOC，且在干洗的过程中对大气污染有所贡献。因此，加州在1980年开始对这个行业进行规制。1991年，CARB将四氯乙烯定义为一种有毒空气污染物，并进行更为严格的VOC控制措施。几十年来对于四氯乙烯的控制日益严格，导致污染物在环境中的污染水平显著下降。

随着在干洗过程中对于四氯乙烯的逐步淘汰，新的技术也不断涌现。如今遍布加州的干洗店都使用高压二氧化碳或其他VOC含量更低的碳氢化合物溶剂的水性清洗技术。将四氯乙烯定义为一种VOC并逐步淘汰，催生了新技术的快速发展，这些新的技术不仅具有与四氯乙烯同样的干洗效果，同时，其大气污染物排放也显著减少。

小引擎

小型汽油动力设备用于各方面，如除草，修剪植物，锯树和市政维护工作。所用设备包括割草机、园艺设备、发电机、链锯等。从1990年起，CARB开始对这一类的设备进行规制并定期提高标准。CARB对控制这些设备排放的理由如下：

“小引擎也是一大污染源。许多装有小引擎的设备都是由高污染的二冲程发动机提供动力的……标准的实施已经使得这类设备的污染物排放下降了30-70%……虽然小引擎只占加州大气污染清单的1%……这里所包罗的产品和生产过程带来的污染物排放不足总量的1%。层二（Tier II）的实施实现了巨大的减排量并且更为稳定，将显著减少可形成雾霾的、由手持设备如杂草修剪机和链锯带来的排放。到2010年，这项规定将削减占总排放量74%的碳氢化合物（HC）和氮氧化物（NOx）。对于非手持设备（主要是割草机），规定中要求在2010年以前实现67%的碳氢化合物和氮氧化物的减排。在1995年以前，没有任何针对此类引擎设备的排放控制措施。”

由于机动车变得更为清洁，这些小引擎产生的污染物排放很容易就超过了机动车，因此，将规范这些排放源作为综合控制策略的一部分势在必行。

大型面包商店

每个人都对刚出炉面包和其他烘烤食品的味道和口感欲罢不能。但是在烘烤这些发酵过食物的过程中，同样会产生VOC。旧金山海湾地区从1989年起，洛杉矶地区从1991年起开始规定大型面包商店在制作过程中需要进行VOC减排。根据不同的地区、业务规模和设备类型，所要求的VOC减排从70 - 95%不等。已有的面包店如果不使用新型烤箱就必须对烤箱安装排气控制设备并对设备进行改造，新增的面包店则必须选用能够比现有烤箱清洁95%的新型烤箱。

公共教育，不断壮大的中产阶级与消费主义

通过对中美两国PM2.5污染水平、人口数量、经济水平和技术发展的梳理，很显然其中造成两国截然不同的PM2.5污染水平的主要原因在于技术。虽然中国有远超美国的人口数量，但是美国更为富裕且消费更多。中国技术创新和新技术应用的初衷主要是驱动经济的发展。由于缺乏大气污染治理技术的普遍应用，这直接导致了严重的污染水平。而美国则致力于通过技术创新和应用同时推动经济发展和环境保护，且要求仅在环境法规和健康标准同时符合的情况才能允许发展经济。

树立环境道德观

中美两国都有着经济繁荣的诉求，这意味着高就业率和强劲的国民经济。但与此同时，美国人明确表示愿意为了保护环境，特别是保护空气而对商品支付更高的价格。清洁的机动车即使更昂贵也物有所值，同样，如果因燃料使用导致额外成本（外部性），消费者同样愿意将其内部化以保证空气的清洁。因为美国人认识到由此带来的健康效益，更少的疾病、更长的寿命和更蓝的天空，这一切都值得他们付出额外的成本去减少周围的排放源所造成的污染。1970年的《清洁空气法》的基本原则就是保障所有美国人呼吸健康空气的权利。多少年来，清洁空气法的执行以及各类配套和相关法律法规引领着美国人开始树立：珍惜环境资源并意识到有责任为之付出的环境道德观。

总结

空气清洁、人口增长和经济稳健完全可能同时实现。包括那些曾经属于高污染的区域在内，全美有着无数的成功案例。正如在本文的分析中所提到的，关键在于使用下面这三种大气污染治理技术：

※先进的治理技术应该被应用于大大小小、所有可能的污染源中。因为如果大的污染源得到了控制，小一些的污染源就凸显出来。当小一些的污染源被控制的时候，更小一些的污染源又变得重要。我们需要的是一份对于所有污染源的综合控制计划。

※先进的技术也应该持续改进。1975年，没有控制措施的机动车经过控制后减少了90%的碳氢化合物、一氧化碳和氮氧化物的排放。这些年来，90%的标准都日益严格。最终的目标是使大量的机动车都实现零排放。稳步提升工业和其他较小的VOC、PM2.5排放源的排放标准也应该作为综合控制计划的一部分。

※对于不同的污染源进行不同技术的控制。干洗业采用不含VOC溶剂的技术来清洗衣物；喷涂业发展出低VOC或零VOC涂料以达到当地标准；餐馆和大型面包商店使用烟气治理设备而达标。每一种污染源都需要独一无二的技术去控制自身的污染物排放。

中国的大气污染之战中有很多“敌人”。首先，需要识别出都有哪些敌人；其次，要实现减排还需要一个综合控制计划，这包括法律法规、治理路径和技术的帮助。战争的序幕已经拉开，以下问题就必须仔细斟酌：

※谁是城市里成千上万的小汽车、公交车和火车的使用者？

※谁的汽车需要在加油站加油？

※谁的衣服需要干洗？

※谁的公寓、学校、办公室最近进行过喷涂？

※谁喜欢吃当地面包店的新鲜面包？

许多年以前，美国有一个很出名的漫画人物叫做Pogo，漫画家沃尔特·凯利（Walt Kelly）连载Pogo系列漫画三十余年。美国从1970年开始庆祝世界地球日，那时美国的环保意识刚刚觉醒。在这段时间中，沃尔特·凯利写出了右图中Pogo最有名的名言，“我们已经遇见了我们的敌人，那就是我们自己。”因此当中国的大气污染之战缓缓开幕并四处寻找“敌人”时，或许每一个人都不应该忘了看看镜中的自己。

沃尔特·凯利笔下的Pogo漫画

梁英振博士出生于美国，在美国加州大学洛杉机分校获得环境工程学博士（1974年）和化学硕士学位（1970年），在密西根大学获得化学学士学位（1968年）。曾于旧金山大学、加州州立大学等高校兼任教授；曾任职于美国加州海湾地区政府协会三十余年，并担任执行理事长十余年；长期从事美国公共政策研究，并直接参与和负责加州政府的公共政策制订。同时也为欧洲和亚洲多个国家的政府提供顾问咨询和培训工作。退休后几年来，曾多次于北京大学政府管理学院、环境科学与工程学院教授短期研究生课程。