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洛杉矶光化学烟雾的数十年抗争之路

 
编者按:
连续几日碧空如洗后,雾霾再次笼罩北京。洛杉矶从上个世纪起忍受空气污染数十年,治理之路也曾坎坷反复。尽管污染物成份不尽相同,但也许我们能从他国历史经验中窥探一二。
 
撰文 | 赵亚杰
责编 | 程莉
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1943年7月26日,大量烟雾笼罩了洛杉矶市中心,能见度降到只有三个街区。当时正值第二次世界大战期间,美国洛杉矶市的居民以为是日军用化学武器袭击了他们。在加州的热浪中,这样的“毒气袭击”几乎是令人无法忍受的。洛杉矶居民感到双眼刺痛、喉咙像被刮擦过。这次“毒气袭击”为距今半个世纪的洛杉矶反抗烟雾的运动拉开了序幕。
 
洛杉矶市在二战前就已经饱受烟雾的侵扰。1903年的某一天,来自工业生产的废气与浓雾遮天蔽日,居民们甚至误以为发生了日全食。1905年到1912年间,洛杉矶市议会也采取了一系列措施来与废气排放作斗争,但飞速扩张的城市与工业压倒了最初治理污染的措施。第一次世界大战期间,大量外地移民涌入美国西海岸的这座城市,使得洛杉矶成为了美国有史以来最大的汽车消费市场,20世纪40年代初,行驶在洛杉矶县的机动车超过一百万辆。一战后的洛杉矶经济不断攀升,人口爆炸性增长,仅仅过了十年,这一数字就已经翻番。洛杉矶独特的地形阻碍了大量汽车以及工业带来的烟雾的扩散,烟雾像一个巨大的穹顶扣在了每一个洛杉矶人的头上,遮蔽了他们的视野,也充满了他们的肺。密集普遍的烟雾对航空也构成了严重的威胁。根据报告,蒙罗维亚机场官员甚至考虑搬离机场以远离烟雾。
 
当时,加州居民坚信工厂的的废气才是空气污染的元凶。1943年7月的大烟雾之后,官方指出南加州的煤气企业Aliso Street Plant是浓雾的来源,而这家工厂主要生产合成化学的一种原料——丁二烯。公众的压力使得Aliso Street Plant暂时停产,但是烟雾却持续不断并且愈演愈烈。没有灰心的洛杉矶市长Fetcher Bowron在8月宣布要在四个月内完全消除烟雾问题。当时的他并不知道寻找烟雾元凶以及对抗这一元凶的战斗才刚刚开始,并将持续数十年。
 
1943年10月,洛杉矶县监事会(Los Angeles County Board of Supervisors)指定了一个烟雾与烟气委员会(Smokeand Fumes Commission)来研究烟雾问题。在他们的建议之下,监事会于1945年2月禁止了大规模废气的排放并且设立了空气污染主管的职位。同年,洛杉矶市执行了同样的废气管制措施,但是辖内的其他城市却几乎没有采取任何措施。
 
在1945年8月,Pasadena Star-News刊发了来自州卫生主管H. O. Swartout博士的一系列文章,他指出烟雾来源实际上很多元。事实上,蒸汽机车和柴油卡车的排放,城市垃圾的燃烧以及锯木厂废料的燃烧都是烟雾的来源。他还准确指出了加州山地区域烟雾的主要成因:相对停滞的风以及大气逆温层。
 
针对上述烟雾的成因,从20世纪40年代晚期到20世纪50年代早期,负责空气污染治理的部门通过规范在露天垃圾堆直接焚烧垃圾,减少工厂的废气排放以及炼油厂的二氧化硫排放,对削减烟气以及废气做出了巨大的贡献。此外,禁止在后院建设垃圾焚化炉的举措将对抗烟雾的战火烧向每个人的家门口。1947年,整座城市有超过300000个在后院的垃圾焚化炉喷出白色的粉尘以及黑色的煤烟,主妇们在晾晒衣服时,总是会发现衣服上落满了烟尘。尽管垃圾焚化炉带来了严重的污染,但是许多居民强烈反对禁止垃圾焚化炉的计划,他们坚信炼油厂才是烟雾的真正成因,并且认为整治垃圾焚化炉前需要先整治炼油厂。在这个问题提出十年之后,垃圾收集计划才建立起来,直到1958年,后院垃圾焚化炉才被完全禁止。
 
果园中为了避免霜冻损害作物而使用的小高炉也是洛杉矶烟雾污染物质的一个重要来源。在20世纪40年代末期,大洛杉矶地区(Southland)的柑橘种植者运行着超过一百万个小高炉,燃烧用过的废油、旧轮胎或是其他垃圾。就这样,在寒冷的冬天,逆温层牢牢锁住污染物,炭黑色的烟雾笼罩着整个区域。当时在橙县(Orange County,又译作奥兰治县)空气污染控制区工作的Edward Camarena这样描述当时的场景:“当你擤鼻涕时,你会发现鼻涕都是黑色的。但是当地人坚信这些烟气可以保持气温,因此烟气是很好的。”橙县空气污染控制区执行了加州第一项控制果园小高炉的措施并且付出了极大的努力劝说那些果农,如果他们燃烧更清洁无烟的燃料,这些小高炉一样可以工作的很好并且避免霜冻。
 
最初,没有一个人指责汽车是空气污染的主要来源。有人曾去观察排气管排出来的废气,但是汽车尾气是无色透明的,而烟雾是棕色的,所以人们以为这两者之间没有直接联系。这种情况一直在持续,直到一位科学家的出现。正如Smogtown:The Lung-Burning History of Pollution in Los Angeles的作者Jacobs所说,“一个科学家在二十世纪五十年代初,花了数年时间才让加州居民知道他们热爱的汽车是烟雾的罪魁祸首,从排气管排出来的尾气才是烟雾最主要的来源,而不是工厂或是炼油厂的问题。”烟雾问题愈演愈烈正是因为汽车在不断将尾气排放到洛杉矶的空气中。
 
破解了烟雾谜题的这位科学家,正是加州理工学院的化学家Arie Haagen-Smit。1948年,Haagen-Smit开始检测洛杉矶被烟雾损伤的植物。生活在大洛杉矶地区炼油厂附近的农民抱怨空气污染损伤了他们的作物,植物的叶子被漂白或褪色,而这种现象在其他地方却并没有被发现。于是Haagen-Smit意识到,加州的烟雾和东部地区的烟雾并不相同。在东部地区,烟雾主要是由燃煤以及重油而产生的二氧化硫而组成。他还观察到,尽管已经采取了废气控制措施,人们还是可以在空气中闻到漂白剂的气味并且眼睛在烟雾天时会受到刺激。
 
与Haagen-Smit合作多年的化学家Margaret Brunelle回忆起当时开车穿过浓雾的场景,她是这样描述的,“我不得不行驶到道路的边沿,因为我的眼睛止不住地流泪以至于我无法开车前行。”Haagen-Smit在加州的空气中发现了一种高度氧化性物质的踪迹。1950年,他的鼻子以及研究带他找到了烟雾的元凶:臭氧。他向大家展示了密封室中暴露于臭氧的植物,有着和那些被烟雾损伤的植物一样的症状。20世纪50年代初期,Haagen-Smit确认了臭氧会导致眼睛刺激、呼吸问题并对一些物质造成损伤。当时,轮胎制造商发现加州的橡胶的老化速度要快于其他地方,而加州理工的研究者也发现暴露于高浓度的烟雾下的橡皮筋仅仅过了7分钟就会断。这也诞生了早期测量臭氧浓度的方法:拉伸瓶子周围的橡皮筋观察它断裂需要多长时间。
 
还有一个问题,这些臭氧来自哪里?
 
Haagen-Smit与Brunelle驱车前往大洛杉矶地区的炼油厂,用五升的烧瓶对当地的空气取了样。在分析了其成分之后,在实验室中制造出了人造的“Haagen-smog”。在洛杉矶郡空气污染控制区(APCD)Vernon总部的一间有机玻璃室中,研究人员通过将汽车尾气置于阳光之下制造出了烟雾。APCD的工作人员自愿将自己的双眼暴露于烟雾之中,与此同时用秒表计时来观察他们流下眼泪需要多长时间。之后成为APCD负责人的S. Smith Griswold因为在玻璃室中接触了大量臭氧而患上了支气管炎。
 
1952年,Haagen-Smit宣布,烟雾的主要成分是臭氧,但并不是直接从排气管或是烟囱中排出,而是在大气中形成的。由阳光驱动,来自于炼油厂的烃和汽车未燃尽的部分废气以及作为燃烧副产物的氮氧化物组合,通过光化学反应,生成了臭氧。
 
他公开了公众不愿意接受的真相。这一结果震惊了工业界,也震惊了整个社会。但Haagen-Smit详实的结论并不一定能够让大众立刻接受。工业界对于Haagen-Smit的结论也提出了不同的意见,他们认为刺激性的臭氧并不来自于炼油厂和汽车,而是来自于平流层——平流层的臭氧下降到太平洋表面,然后被海风吹到洛杉矶。但是Haagen-Smit知道,接近地面的平流层阻碍烟雾扩散的同时也形成了一个阻碍臭氧下沉的屏障。直到1954年,由石油企业资助的斯坦福研究机构研究表明卡塔丽娜岛(Catalina Island, 距离洛杉矶西南方向35公里,是太平洋中的一个岛屿)上臭氧的含量很低,证明洛杉矶的臭氧来自本地,从而否认了臭氧迁移理论。
 
尽管Haagen-Smit的结论已经如此有说服力,但是汽车制造商的回应仍旧十分缓慢,因为他们担心任何改变都会增加汽车生产成本。对于汽车制造商而言,承认汽车尾气是雾霾的元凶不是一个愉快的过程,起初你否认它,然后强烈反对它,最后不得勉强接受它,拥抱它,然后继续前行。这一过程花费了大约二十年。在此期间,加州建设了越来越多的高速公路,新兴的工业也落户于此,而烟雾在加州也就变得愈加司空见惯。20世纪50年代以及60年代,加州一些区域每年要经历200多天危险的烟雾天。在加州长大的Jacobs说:许多加州居民透过棕色夹杂着橘色的污染很难看到远山。许多人对这种现象习以为常,认为这才是常态。
 
随着科学越来越重要以及雾霾所带来的公共健康风险越来越明显,加州人开始抗争以寻求改变。在雾霾天,急诊室人满为患,而家长让孩子们不要去上学,运动项目也全部取消。当地的医生也开始讨论雾霾与肺癌以及心脏病的联系。1954年,有6000人参加了在帕萨迪那(Pasadena,洛杉矶县的一个城市,也是加州理工学院所在地)的抗议活动。20世纪50年代末以及60年代初,在加州诞生了一大批抗议雾霾的民间团体。他们影响了公众对于雾霾的意见,也给政客施压采取措施。这些行动终于有了成效,官方最终意识到了汽车问题是解决雾霾的关键,并决定限制汽车。
 
1963年,美国国会颁布了第一部《清洁空气法》,承认雾霾已经成为了一个全国性问题。两年之后,国会呼吁制定第一个全国汽车排放标准。1966年,加州公路巡逻队开始对汽车上的早期烟雾处理装置进行随机路边检查。一年之后,美国国会允许加州设定比联邦政府更严格的排放标准。1969年,司法部以故意延迟处理尾气设备的安装而起诉汽车制造商,诉讼最终在庭外解决。这之后,国会通过了1970清洁空气法案,这一法案构建了美国空气污染管制的框架。随着各种措施多管齐下,洛杉矶的空气质量得到了显著的提升。洛杉矶现在的臭氧浓度只有20世纪70年代中期时的40%,而此时的汽车保有量比当时的两倍还多。
作为发现加州烟雾元凶的人,Haagen-Smit的后半生都在用自己的行动去解决空气污染问题。1968年,Haagen-Smit被时任加州州长的里根任命为加州空气资源委员会主席。1973年,Haagen-Smit因为不肯放宽对于污染的控制而被免职。1977年,Haagen-Smit因肺癌去世,被认为是“空气污染控制之父”。以他名字命名的Haagen-SmitClean Air Awards从2001年起每年颁发一次用以奖励在空气质量领域做出突出贡献的个人。
 
如今,当我们再一次提起加州,想到的是阳光、沙滩、海岸、硅谷、好莱坞……似乎再难将雾霾与加州联系起来。但是在几十年前,洛杉矶也曾饱受雾霾的侵扰并付出了惨痛的代价。纵观洛杉矶与雾霾抗争的历史,我们不难发现,雾霾问题的解决是一个长期且艰巨的过程,在这个过程中需要全社会共同的努力。
 
参考文献:
1.https://web.stanford.edu/class/e297c/trade_environment/energy/hsmog.html#_ednref4
2.http://www.marketplace.org/2014/07/14/sustainability/we-used-be-china/la-smog-battle-against-air-pollution
3.http://www.aqmd.gov/home/library/public-information/publications/50-years-of-progress
4.https://www.wired.com/2010/07/0726la-first-big-smog/
5.https://www.arb.ca.gov/research/hsawards/hsawards.htm
6. https://www.cce.caltech.edu/content/fifty-years-clearing-skies
 
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