美国工业化时代城市的烟雾污染与治理

孙群郎 孟肖潇

(浙江师范大学 人文学院，浙江 金华 321004)

在19世纪兴起的工业革命带动下，美国经济得到迅速发展，从农业国转变为工业强国，从乡村国家转变为高度城市化的国家。但是，工业城市中过度拥挤的居民住宅、堆积如山的固体废物、污浊不堪的河流水道、茫茫无边的黑色烟雾表露出美国工业时代为经济成功所付出的环境代价。由人为因素所导致的空气污染，主要是工厂燃烧煤炭以及大量使用高挥发性的烟煤产生的烟雾污染，给一些城市的居民造成了严重的危害。美国地方政府和私人组织围绕工业烟雾的治理，从法律、能源和技术等多方面进行了初步探索。本文试就美国工业化时代烟雾污染情况及其治理措施进行梳理分析。

一、美国的工业化与城市化

工业化是城市化的前提，工业产业的聚集及其带动下的人口和商业聚集使新城市产生，并促进已有城市的扩大。而城市化又为工业化提供了更便利的基础设施、服务部门、劳动力和消费市场，进而吸引更多的工业产业的聚集。工业化和城市化是一种互为因果、互相促进、共同发展的关系。

美国的第一次工业革命最早出现于18世纪90年代的新英格兰，以1790年英国移民塞缪尔·史莱特仿造英国的阿克莱特式水力纺纱机，并在罗得岛建立第一个水力纺纱厂为开端，标志着美国独立发展民族工业时代的来临。这一阶段以纺织工业为主的轻工业首先得到迅速发展。例如，新英格兰地区的棉纺织业建立了将各个生产环节集中于一个工厂内的新生产体制。此外，这一时期的机器制造业与标准化生产紧密相连，1848年，这一生产方式在沃尔瑟姆的钟表厂首次采用，1850-1851年，缝纫机制造厂也按标准化生产方式进行大规模生产，后推广至其它轻重工业部门[1](P51)。到内战前夕，美国第一次工业革命基本完成，形成了美国的第一个经济核心区，即以新英格兰为主的美国东北部轻工业区。

美国的第二次工业革命始于19世纪70年代，到20世纪20年代结束。第二次工业革命以电力工业和内燃机为标志，以钢铁、机械、石油、化工等重工业为主，在美国形成了以中西部大湖区为核心的第二个经济核心区。1860年，美国工业产值在主要资本主义国家中居第4位，还不足英国工业总产值的1/2。到19世纪90年代，美国工业产值已跃居世界首位，占世界工业总产值的1/3，打破了英国工业的垄断地位。在这30余年间，美国工业增长率始终保持在4%至5%之间，在当时资本主义强国中首屈一指[2](P83-84)。另一方面，从小规模的手工生产，到造成严重的空气、水和噪音污染问题的大规模、机械化的工业生产，这场关于生产力的革命引发了公众对于经济发展和环境保护之间关系的新思考。

贯穿于19世纪的美国工业革命和工业化不仅促进了美国经济的发展，使交通网络得到完善、产业布局得到合理化的调整，而且还改变了早期美国城市数量及城市人口缓慢增长的局面，加快了城市化进程。

19世纪美国的城市化道路大体可分为以下三个阶段：19世纪初至1840年为美国城市化发展的第一阶段。这一时期伴随着交通运输业的变化，工业化进程速度渐趋加快，小型工厂出现。城市在数量上略有增长的同时，彼此联系日益增强，城市布局从沿海向内陆地区展开。独立战争以前，美国城市人口占全国总人口的比例还不到5%，在1840年以后达到10.8%[3](P27)。这一时期，美国依旧处于农业时代，城市化水平低且发展速度不快。

1840年至内战爆发前是美国城市化发展的第二阶段。这一时期，运河和汽船水上运输系统与铁路运输系统的完善对区域经济和城市化发展产生了很大影响。1840年，已有运河3000英里，不仅连接大西洋沿岸地区，而且深入内地。同期，铁路铺设速度也不断加快，它不仅连接着大西洋沿岸的城市，而且呈放射状自大西洋港口城市延伸至内陆城市。交通运输网的完善，使原本孤立的各大城市之间的经济联系变得更为密切，不仅区域间的贸易得到了极大的发展，而且促使各地区的经济活动更加专业化。据1860年的统计，在15个人口最密集的城市区域中，制造业就业人口比重已达10%以上，这是由“商业城市化”向“工业城市化”过渡的显著标志[4](P114-116)。而且，此时城市工厂对劳动力需求逐步增大，大量农村人口迁往城市，城市人口的增长速度远远超过全国总人口的增长。到1860年，美国城市人口占比达到19.8%，城市数达到392个，其中万人以上的有93个，10万人以上的城市已有16个[3](P29)。

内战后至1920年，美国的城市化伴随着第二次工业革命的迅速发展，进入鼎盛时期，这突出反映在城市化的速度上。虽然这一时期农村人口和城市人口的绝对数值都在增加，但后者的增长要快得多。美国一变而为城市人口占优势的国家。1860年，居住在2500人以上城镇的居民在美国总人口中占比还不到20%，1900年增加到39.7%，1920年增加到51.2%，美国成为一个基本实现城市化的国家[3](P27)。城市的数量也显著增长，1880年超过2500人的城市数达939个，超过10万人的城市增加到20个，纽约人口突破100万大关；1920年城市数达2722个，超过10万人的城市增加到68个，百万人口以上的城市已经有3个[3](P29)。此外，城市化鼎盛时期的另一个突出现象是，以大机器工业为基础的近代工业城市渐居主导地位。

随着工业化在全国的展开，一批工商业城市崛起，城市人口迅速增加。许多城市在短短几十年间就发展为几十万甚至上百万人口的城市，被称为“速成式城市”[5](P94)。由于人口和工业部门无限制地集中，再加上这些城市没有及时建立起卫生基础设施，所以引发了一系列的环境问题。刘易斯·芒福德曾谈及在工业化与城市化的双重作用下，人类生存环境所遭受的破坏性影响：“在1820-1900年之间，大城市里的破坏和混乱情况简直与战场上一样，这种破坏和混乱的程度正与该城市拥有的工业设备和劳动大军数量成正比。”[6](P331)烟雾污染、废水污染、噪音污染成为19世纪侵扰美国最主要的工业污染源。

二、美国城市工业烟雾的产生及影响

19世纪中后期烟煤与焦炭在工业以及铁路运营中的普遍使用，对美国城市环境造成了破坏性的影响：能见度大幅下降；建筑外墙遭到玷污，使之产生额外的修理费用；弄脏了居民的衣服，更严重的是危害了他们的生理与心理健康。

煤炭是19世纪美国制造业的主要能源，除了直接作为工业燃料燃烧释放出硫氧化物、氮氧化物、一氧化碳等有毒气体，导致酸雨、温室效应，通过焦炼成其他燃料的方式更为危害环境。1850-1920年，美国生产的大部分焦炭都是由所谓的蜂窝式焦炉所产出的。蜂窝焦炉无节制的排放对附近环境造成了严重的破坏。煤炭蒸馏过程中释放出的各种碳氢化合物、烟雾和灰烬，使焦炉所在地附近的树木、农作物大量死亡或致发育不良，并经常在周围的田野上留下一层煤粉。宾夕法尼亚州的一位植物学家在1900年写道：“焦炉周围环境中最显著的特征是一切灌木或树木之类的东西，无论是个体的还是集体的，都普遍呈现出狼狈不堪的模样……那些拥有大量焦炉的乡间地区几乎无一例外地成为空气污浊不堪的地区，悬浮在空中的乌烟瘴气司空见惯。”[7](P224)

城市中另一种烟雾制造者是铁路机车，虽然它的排放水平相对较低，但由于其运动性而影响的城市范围更大。据烟雾监测部门估计，作为美国最大的铁路枢纽城市芝加哥，1911年尽管该市铁路使用的煤炭不到其煤炭总消费量的20%，但产生的烟雾却“足以达到软煤烟雾的一半”。1915年，芝加哥商业协会的调查发现，铁路产生了该市22%的可见烟雾和大气中7.4%的固体粉尘，其燃烧的煤炭只占该市总燃料的11.9%。另外，火车污染的严重性还在于其排放的烟雾更加接近地面，因而更容易被人体吸收。因此，1908年该市的一份报纸的社论写道：“铁轨遍布这个城市……火车头的烟雾喷向成千上万的居民住宅和公共公园。”[8](P679-680)该报将铁路描绘为邪恶的入侵者，蒸汽火车在芝加哥人眼中成为烟雾的代名词。

在当时，拥有六大冶炼厂的蒙大拿州比尤特市整日都笼罩在浓密的烟雾之下，以至于工人下班都无法看清回家的路。这种情况甚至持续到了20世纪40年代。由于烟雾污染所造成的昏暗环境，使得该市的街灯不得不在白天也发出微弱的光晕，以照亮市民回家的路途。

科学分析发现，暴露于空气中含有大量PM2.5的烟雾会对人类健康构成直接危害，比如导致心脏病和呼吸系统疾病，从而提高死亡率[9]。J.B.斯托纳博士撰文称，统计数据表明，“烟雾弥漫的城市比清洁的城市有更多的人患鼻腔、喉咙和支气管疾病……还有更多的人死于肺炎、白喉和伤寒，原因是……浓烟造成的缺乏阳光……从而导致生命力的下降”。在辛辛那提，1886年的三大主要死因是肺结核、肺炎和支气管炎，所有死亡病例中有31%与肺病有关[10](P19)。在工业区，婴儿的死亡率是农业区的六倍；浓烟区的死亡率高于其他工业中心；煤矿工人的死亡率比其他男性人口的死亡率高出130%[11](P815)。

黑色烟雾还对城市景观产生极为负面的影响。《匹兹堡新闻》报道了烟雾对住房、树木和其他方面的破坏性影响：“在老大街上，有一家工厂的烟囱从早到晚不断地排出滚滚浓烟，浸染了不久之前才悬挂起的美国国旗，使之成了一面黑旗。”[12](P87)环境历史学家威廉·克罗农在其著作《自然的大都市：芝加哥和大西部》中描绘了蒸汽时代芝加哥这座城市的特殊景象：“芝加哥的烟雾有一种独特而咄咄逼人的个性……这是由白色和非白色蒸汽的巨大烟柱构成的城市森林……这个地方在我的记忆中是一片灰色的风景……乌云密布的天空笼罩着黑暗的建筑。”“不管它们实际上是怎么样的，在我最久远的记忆中，它们的颜色总是灰色的。”[13](P5-19)

受烟雾腐蚀的建筑物的经济价值也会大幅下降。巴尔的摩反烟雾联盟的创立者大卫·斯图尔特曾针对宾夕法尼亚铁路抱怨说，由于铁路上的烟尘和噪音，在他自己居住的中产阶级社区皮博迪海茨“租房者不愿意支付一年420美元的租金居住在这里……随后房主不得不以一年300美元的价格进行出租，最后又以超过1万美元的损失卖掉了此处房产”[14](P348-349)。

除了房产价值的下降，城市居民还需要支付额外的费用来弥补建筑和物资等损失。1892年烟雾给芝加哥干货商J.V.法威尔造成了重大损失，他估计他每年要花费1.7万美元来更换被烟雾损坏的货物。1892年，芝加哥防止烟雾协会成立时，尚无关于烟雾对社会经济造成损失的明确数字。之后，在反烟运动的推动下，一些高校和政府部门开始进行了研究。1911年，该市的烟雾检查员估计，芝加哥烟雾扰民的年度成本至少为1760万美元，甚至可能是高达这一数字的两到三倍；同年，美国地质调查局估计，将美国的大中型城市作为一个整体来看，每年因烟雾造成的损失超过5亿美元，根据该项调查的总工程师赫伯特·威尔逊的说法，这相当于“(美国人)为他们的不动产和个人财产支付的税款总额，以及……所有位于此类大中型美国城市中的公司债务总额的1/3”[15](P351-397)。

三、美国城市烟雾污染的治理

烟雾污染是美国工业化、城市化过程中因大规模消费高挥发性烟煤而产生的污染问题。在19世纪的现代化进程中，美国社会不仅受到烟雾问题的困扰，而且也面临着其他同样令人烦恼的环境问题，比如供水、垃圾处理、水体污染等。与其他环境问题相比，空气污染在19世纪的美国受到了更多的关注，有关机构和民间组织也从更多的角度采取措施来加以解决，例如，不同类型的私人组织发起的反烟运动、工业城市议会出台有关防止和控制空气污染的法律、从源头上以更清洁的天然气能源取代烟煤，以及促进铁路电气化而减少排烟量等。但总的来看，许多地方治理烟雾措施所取得的实质性成果却不尽如人意。

(一)私人组织的反烟运动

美国城市控制大气污染物排放的努力在19世纪后期取得了一些成果，主要表现为将众多的污染源从人口稠密的地区中驱逐出来，从而保护一些住宅区免受工业污染的侵扰。然而，这些零零碎碎的努力无法实现整个城市范围内的改善。因为早期的反烟措施只针对个别的、违规的大烟囱，而不具有普遍性。当时，有些城市也曾试图通过立法的方式来普遍禁止烟雾的排放。例如，1869年，匹兹堡曾颁布了一项法令，禁止在火车机车上使用煤炭。两年后，辛辛那提市议会也通过了一项反烟法令，但并未得到实施。

19世纪90年代后，反烟行动的形式开始发生了变化，私人组织开始调查烟雾对公众的危害，并专门针对烟雾排放问题进行立法游说活动。各种利益集团都参加了反烟雾污染的斗争中，包括健康俱乐部、妇女团体和商会等。美国年轻的工业城市——匹兹堡、圣路易斯和克利夫兰在1892年陆续开始了有组织的反烟运动。在这些城市中，改革者改变了以往针对某些单个污染烟囱的攻击，而专门建立了调查烟雾问题的实体机构，并将烟雾视为整个城市的问题，寻求整个城市的解决方案。

反烟运动的发展经历三个阶段。早期阶段始于1890年，反映了中产阶级希望通过发展美好的环境来创造崭新文明的愿望，反烟改革者领导了一场净化城市空气的运动。第二阶段始于1910年，反映了中产阶级对科学、技术、专业知识和经济进步日益增长的信心。改革者发起了一场自然资源保护运动，通过减少与烟雾有关的能源浪费来提高经济效率。最后阶段在20世纪30年代末，出现了一种新的策略，即致力于净化燃料来减少污染。

各地反烟运动伊始，就得到了妇女俱乐部等妇女组织的支持。许多妇女儿童长期暴露在烟雾污染的危害之下，这成为她们参与反烟运动并发泄忧愤的出口。但是，由于只有那些有闲妇女才能投身于改革事业，所以中上层阶级的妇女主导了俱乐部的反烟运动。地方性反烟运动的女性领袖包括芝加哥的约翰·B谢伍德夫人、辛辛那提的查尔斯·P塔夫脱夫人、匹兹堡的凯特·麦克奈特小姐和圣路易斯的恩斯特·R.克罗格夫人等。她们是反烟运动中的激进分子，追求立竿见影的减烟效果。

在圣路易斯市，一个名为“星期三俱乐部”的中产阶级妇女组织推动创建了该市的公民烟雾减排协会(CSAA)，并为制定新的禁烟条例而不断进行游说。该组织曾通过一项决议，表明了其大力支持烟雾减排的原因：“我们觉得城市的现状，即笼罩在持续的烟雾之中，危及家庭的健康(特别是对虚弱的肺部和易损的喉咙)，损害学校中孩子的视力，并将在家庭管理方面无限地增加我们的劳动和费用。这是一种令人讨厌的东西，不能再忍受了。”[10](P36)在列举了烟雾对城市居民所产生的恶劣影响之后，该妇女组织还与公民烟雾减排协会(CSAA)展开了密切的合作，其成果就是1893年圣路易斯市通过了一项新的控烟法令，规定禁止向大气中排放浓密的黑烟，并设立了一个三人委员会来执行法令的内容[16](P24)。该法令的出台使圣路易斯市的空气质量得到一定程度的改善。以星期三俱乐部为代表的反烟妇女组织不仅参与了烟雾减排的改革实践，还明确指出烟雾在健康、清洁、美学与道德等多个方面的影响，为城市烟雾治理的后续工作奠定了理论基础。

在反烟运动中，专业技术人员发挥了更为重要和巨大的作用。专业技术人员认为，烟雾的肆虐是现代工业化的一个副产品，是一个能源使用效率低下的问题，因此他们认为自己的使命就是减少这种浪费。在19世纪80年代，圣路易斯的工程师俱乐部就已经开始着手解决烟雾问题，发表了一些关于烟雾问题及其解决方法的论文，认为“禁止燃烧烟煤”这一解决方案是不切实际的，因为这对圣路易斯市的工业部门来说成本过高，而且可能破坏城市的发展和繁荣。于是，他们提出两种解决方案：其一是教育锅炉操作员掌握正确的燃烧方法，使烟煤达到充分燃烧从而减少排烟量；其二是发明一种可以消除煤烟的装置。一些专业技术人员除了不断进行技术创新，还帮助起草反对烟雾污染的法案[11](P815)。

除了妇女俱乐部和专业技术人员，其他一些民间团体也开始关注烟雾的问题。一些公民联盟和商会分别成立了专门处理烟雾问题的委员会。比如，芝加哥于1881年4月成立了一个公民协会，该协会组织了一场公众抗议运动，促使该市颁布了第一个烟雾条例。该条例禁止该市的船只、机车和非住宅固定烟囱向天空排放浓烟。该市的商会于1892年1月成立了烟雾预防协会，该协会的成立，代表了商业人士参与烟雾控制进入一个新阶段，比此前的公民协会发挥了更为积极的作用。烟雾预防协会的理事提出尽可能彻底和迅速地阻止中央商务区的所有建筑物排放深色浓烟。用哥伦比亚博览会总干事的话说，他们打算“在世界博览会开幕(1893年)之前摆脱烟雾的困扰”[15](P351-397)。该协会为此雇用了5名工程师来帮助他们实现这一宏伟目标。

匹兹堡商会是19世纪后期美国商业协会中提倡减烟减排的典型代表。1898年，依靠燃煤致富的匹兹堡商业大亨安德鲁·卡内基曾在该商会发表演讲，认为应该解决烟雾排放问题，他质问道：“难道我们中间没有像威斯汀豪斯或布拉谢这样能够创造奇迹，把我们从这个麻烦中拯救出来的人吗？如果我是匹兹堡的城市领袖……我定会召集匹兹堡有能力的知名人士组成一个委员会，并要求该委员会聘请环境专家来控制烟雾问题。”在卡内基号召下，乔治·威斯汀豪斯和亨利·克莱·弗里克等主张在首都华盛顿附近的宾夕法尼亚州境内建造一个大型发电厂，以减少匹兹堡、惠灵和附近其他社区的烟雾排放量。于是，匹兹堡商会采取了影响深远的立法行动，虽然他们所起草的控烟法案在州议会屡遭挫败，但该商会的理事们仍然继续为消减该市的烟雾不懈努力，许多商业领袖加入到节能减排的阵营中[17](P187-202)。

其他参与反对烟雾公害的民间团体包括阿勒格尼县的公民俱乐部、克利夫兰商会、圣路易斯的公民联盟和公民反烟协会、辛辛那提的乐观主义者俱乐部、汉密尔顿县的反烟联盟、芝加哥市民俱乐部、芝加哥商业协会等。其中，芝加哥商业协会发表了一篇题为《减少烟雾和铁路站点电气化》的综合性报告[12](P90)。

总体来看，不少私人组织在城市反烟运动中均发挥了积极作用，其中最激进且最不易妥协的是妇女团体，她们始终以消费者意识来处理烟雾问题。从对运动产生的效果来看，其他代表生产者的民间协会，例如商会，虽然依靠他们的影响力使得各个市议会同意制定减烟条例，但是，由于他们要兼顾促进经济贸易和居民健康，所以，一般来说，在他们支持下通过的反烟立法往往是温和的，甚至是无效的。

(二)城市控烟政策与立法

在19世纪，经济力量主导了政府政策的特点和功能，“市场人”对政府政策和法律制度是否有利于经济发展提出了强烈的要求。政府在总体上支持促进经济发展的政策，保护美国商业界利润最大化。正是出于对私有经济发展潜力的考虑，美国各级政府在制定控制空气污染政策和立法方面的积极性并不高。

在19世纪前期和中期，由于人们普遍认为空气污染只是地方问题，而非地区或国家问题，所以州立法机构在对待烟雾问题上始终持消极态度，认为各地的问题最好由地方法律来处理，如果州立法机构有必要参与其中，也只是由州议会通过授权法授予地方政府处理烟雾问题的权力而已。所以，19世纪美国的烟雾治理的主体是城市，而非联邦政府和各州。

首先采取行动的立法机构是大型工业城市的公共委员会。19世纪末由这些公共委员会颁布的空气污染法通常分为三类。第一类最常见的法令是简单地宣布：(1)城市内任何烟囱或烟筒排放浓烟都是一种公害；(2)违法者应被处以不超过100美元的罚款。第二类法令不仅宣布排放浓烟是非法的，而且对排放者规定了相应的义务，即要求他们不仅要清除工厂内所有的灰烬和煤渣，而且还要建造能够减少烟雾排放的清洁熔炉。第三类法令则主要是针对城市烟雾的源头软质高硫的烟煤，相关条例明确禁止进口、销售、购买或使用任何含灰量超过12%或含硫量超过2%的煤炭。这三类法令具有共同缺陷，首先是它们都没有将实现一个固定水平的城市空气质量作为目标。实现某种最低限度的空气纯净度是各州和联邦政府在20世纪20年代以后才确定的控烟标准。其次，这些法令均缺乏执行机制的相关规定。尽管它们都宣布浓烟排放是一种公害，但没有授权任何公职人员去巡视或消除这些公害。再次，它们几乎都直接将简单的“浓烟”禁令归入烟雾控制的法令当中，而没有在此前派遣立法者和行政人员进行调查，是否只有浓烟才会影响周围空气，更没有准确的定义可接受和不可接受的烟雾密度阈值，其部分原因是这些公共委员会只是为了迎合州法院的判决观点，即认为“浓烟”才构成公害。不过这些宽松的法律更能得到地方政府的支持，因为地方政府不希望禁烟令阻碍地方经济的发展，从而影响他们的政绩[18](P423-451)。

除工业城市的公共委员会之外，市议会对控制城市烟雾也做出了一定的立法努力。1893年，密苏里州的圣路易斯市成为美国最早通过有效禁烟立法的城市之一。该市的市议会通过了两项立法，其中一项禁止向大气中排放“浓烟”，另一项设立了一个三人专家委员会来研究烟雾问题，其任命的检查员有权进入使用违规烟囱的工厂之中进行检测和监管，提出改进意见，并收集信息以起诉那些不采纳减烟措施的违法者。该市最活跃的反烟委员会成员兼工程师威廉·布莱恩估计，在该法律的影响下，在短短的4年内就能将本市的烟雾量减少75%。虽然通过执行上述两项立法，圣路易斯市的反烟行动取得了一些实质性的进展，但在1897年圣路易斯市诉黑特伯格包装和供应公司一案中，密苏里州高等法院宣布该法令无效，该法院认为，虽然该市完全有权通过立法，在烟雾对公众财产或健康造成困扰与危害时予以管制，但它超越了该市根据其宪章宣布和治理公害的权力[19](P29)。该州高等法院法官詹姆斯·甘特在本案的判决意见中写道，普通法视域下的烟雾本身并非是一种公害，国家并没有通过任何立法宣布其为公害，普通法只把造成损害的烟雾视为公害[10](P79)。因此，圣路易斯市无法依据1893年法令来判定所有的浓烟都为公害，也不能对其一概加以禁止，它只能阻止那些对人体或财产造成实质性损害的排放活动，而且受害方必须能够提供损害证据。由于1893年的立法被宣布违宪，圣路易斯市在随后几年内没有再制定反烟立法，也没有设立烟雾检查部门。直到1899年春，该市通过了一项新的立法，其中包括一项禁止对任何城市居民或财产造成损害、伤害或烦扰的烟雾排放的条款[20](P84-92)。然而，受前述判令影响，新立法要求反烟案件中的原告必须提供足够的受害证据，这在现实情况下存在很大的举证困难。因为，在一个烟囱林立的城市，受害人很难准确指出并证明是哪个烟囱产生的烟雾对其健康或财产造成了损害。

(三)新能源天然气的利用

19世纪后期，美国部分城市也开始试图通过改用燃料的方法来解决烟雾问题，天然气在这一时期登上环境治理史的舞台。宾夕法尼亚州的匹兹堡就是一个典型的例子。19世纪50至70年代，匹兹堡地区的煤炭生产和使用已经十分普遍。大小工厂、蒸汽火车和焦炭炉日夜不停地喷吐着黑烟，这成为该市作为美国主要工业中心之一的突出形象标志并赋予了该市“烟城”这一称号。根据美国气象局匹兹堡办事处对该市每年烟雾天数观测数据，从19世纪70到90年代，匹兹堡市每年的烟雾总天数呈现波动下降趋势，这主要是由于天然气在城市中的大量使用[21](P1035-1041)。

1874年，匹兹堡地区第一口大型天然气井在默里斯维尔钻出。几年后，出于经济原因，天然气已经开始在一些工业部门和私人住宅中取代煤炭这一燃料。1884-1892年间，每年被天然气取代的煤炭数量从600万吨到2000万吨不等。1886年，该市已经拥有16家天然气公司[22]，其直接影响是烟雾弥漫的天数大幅减少。19世纪90年代，随着当地天然气能源的耗尽，煤炭又重新回到大众视野，黑色烟雾卷土重来，而且比以往更浓更黑。但是，不可否认的是，天然气在这一时期的短暂引入缓和了工业生产对城市环境的影响，引入了环境卫生和妇女健康保护的新概念，唤醒了城市公民对环境问题的关注与重视。更重要的是，天然气打破了工业繁荣和烟雾弥漫的天空之间的必然联系。当地对天然气的发现与利用使人们认识到，烟煤并不是该地区的唯一能源，工业也不是烟雾的代名词。

(四)铁路电气化的尝试

如前文所述，工厂所排放的烟雾量已通过在固定锅炉中安装砖拱或机械加煤机，或是通过用无烟煤与半烟煤代替烟煤等方式得到了一定程度的减少。但是，在蒸汽火车中，受到空间、经济、安全等多方面影响，上述这些在工厂中已经有了普遍利用的减烟方法均表现不佳。考虑到铁路交通对于美国城市发展具有重大的经济意义以及机车烟雾所造成的明显危害，关于铁路电气化的讨论与实践从19世纪90年代一直持续至20世纪中叶。

19世纪80年代起，美国正式开始了铁路电气化的初步尝试。1881年，美国有了第一条试验性的电气化铁路。1892年，伊利诺伊中央铁路启动了自己的电气化铁路研究。1895年，巴尔的摩和俄亥俄铁路公司也首次使用电气化机车来弥补铁路主线上蒸汽火车不足的情况。发展电气化铁路一方面是为了提升铁路运输能力，另一方面是为了减少因烟雾问题而引发的交通事故。1902年1月19日，一辆从怀特普莱恩斯开往纽约中央车站的特快列车撞上了另一辆停在派克大街(时称第四大街)隧道轨道上的列车，有15人丧生。列车司机在法庭辩护中将事故原因归结于隧道里的过量浓烟，导致无法看清前方路况。事故发生后的一天，纽约市长赛斯·洛宣布了自己的结论：这场灾难的明显教训就是要用电力代替蒸汽作为隧道的动力[23]。

但实现铁路电气化这一目标在19世纪末不顺利。有“美国动脉”之称的芝加哥市自19世纪以来就饱受因蒸汽机车长期运行而产生大量烟雾的滋扰，但这座城市的电气化过程却异常艰难。宾夕法尼亚州铁路公司的西线动力总监大卫·克劳福德向交通委员会说明了该铁路公司反对芝加哥铁路电气化的原因。克劳福德称，芝加哥铁路电气化的工程成本约为700万美元，并需要花费四到五年的时间来完成这项工作。他认为电气化对于以货运为主要经营项目的芝加哥铁路来说并不能产生多大的经济效益。不仅如此，电气化工程施工期间，因需架设架空接触线网，桥隧扩大净空，占用线路时间太多，不免影响运输，甚至在运量十分繁忙的线路上，根本无法施工。在正常运行的时期，也不免有架空接触线网的维修工作，需要封闭线路一段时间。而且电气化铁路兴建事务涉及面极广，包括制造厂家、电力企业部门、通信部门、铁路部门等，在协调合作中关系复杂，问题不少，存在一定的复杂性[24](P17)。1909年，负责监督宾夕法尼亚铁路公司在纽约和费城转向电力牵引系统的动力总监阿尔弗雷德·吉布斯也在一篇有关烟雾污染的文章中指出，所有电气化的成本都是“巨大的”，并确信“为铁路电气化而投入巨额资金的时代尚未到来”。1911年3月，电气化问题从交通委员会转移到芝加哥市议会。除了铁路官员外，铁路员工也同样做出了担忧的反应。蒸汽工程师和消防员可能会因为电气化而失去工作，而制动员、开关员和其他车场工人则担心电气化会带来危险的电线的架设。工程师、售票员、消防员、列车员和工头等，每个人都与劳工组织有联系，他们联合起来成立了一个非正式委员会来反对实现铁路电气化，主张保护“工作、生命和肢体”[8](P677-704)。

此外，由于芝加哥商业协会也同样强调电气化的成本及其对减少空气污染的好处的不确定性，同时认为蒸汽机车排烟量仅占该地区烟雾总量的大约1/5，于是该协会建议不要“为了消除铁路在空气污染中的负面作用而立即或普遍实现电气化”。1915年，该协会发布了一份长达1200多页的铁路电气化报告，其研究结论是，虽然电气化在技术上是可行的，但在经济上是不可行的。该报告估计，所有芝加哥铁路电气化的总成本将接近2.75亿美元，铁路公司每年因利息、折旧和更换设施而增加的净成本为1460万美元[25]。该研究主要关注和强调铁路电气化的成本问题，淡化了烟雾污染对芝加哥城市及市民的影响和负担，终结了政府授权芝加哥地区实现铁路电气化的可能性。

总之，铁路电气化在19世纪末至20世纪20年代之前都不是美国控制火车烟雾排放量的主要手段，部分铁路公司始终试图通过增加传统的努力如技术改造、行为控制和使用更清洁的能源来抵制部分人士对实现铁路电气化的要求。其原因正是出于对“经济利益高于一切”的这一判断，铁路部门的管理人员认为，规避电气化铁路所可能带来的财务风险比实现清洁的环境目标更重要。

四、结语

19世纪20世纪初的工业化和城市化不仅为美国创造了经济奇迹，也给美国城市环境带来了严重的环境污染，特别是工业生产所燃烧的煤炭所产生的烟雾污染，对美国的居民健康和财产造成了极大的危害。美国地方政府和私人组织围绕工业烟雾治理在法律、能源和技术等多方面进行了初步探索。但是，由于19世纪末20世纪初烟雾治理的对象主要还是集中于单个的、违规的大烟囱，而非普遍的、一般性的烟雾，而且环境治理观念中始终囿于“经济利益高于一切”，导致私人组织、地方立法、技术创新这三方面的治理成效大打折扣。尽管美国以地方政府为主的烟雾治理本身存在各种漏洞，但这些努力为20世纪后期美国以联邦政府为主导的空气污染治理提供了宝贵的借鉴，它是美国开始认识和重视城市空气污染问题的起点，也是相关法律法规、管理制度不断形成和合理化探索的开端，没有19世纪那些不成熟的治理举措，便不会有后来联邦政府全面的针对全国大气污染问题的政策的出台。