由瑞士主導的研究揭秘空氣污染的新真相
我們只是含糊而籠統地知道，氣膠是加劇空氣污染和危害人體健康的罪魁禍首。至於空氣中的微小顆粒物和氣膠究竟是如何影響氣候和我們人體健康的，目前科學家們也只是略知一二。由瑞士科研人員和其他13個歐洲國家攜手開展的一項最新研究，在探究之路上又前進了一步。
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七月驕陽似火、暑氣熏蒸，在瑞士蘇黎世市中心繁華地段，有一處與商業中心毗鄰的綠洲-迷宮廣場(Labyrinthplatz Zürich)。這處戶外公共場所因一片修葺如迷宮般的園藝景觀而得名。毗鄰園藝景觀停靠著一輛白色大篷車。雖然從外觀上看並不顯眼，但它實際上是一座配置高靈敏度設備的氣膠數據採集監測站，用於監測空氣中的微小顆粒物。
“對於顆粒物污染溯源工作來說，這裡是非常理想的氣膠採集和監測場所，”此次科研項目的主要負責人-保羅謝爾研究所的博士生陳港環顧四周向我介紹道。迷宮廣場距離主火車站和公車站只有咫尺之遙，汽車與公交車輛逶迤而行，方圓一公里內座落著數十家餐廳、咖啡館、文化活動中心、居民住宅和小作坊，“這裡的氣膠污染源極其繁雜：烹調油鹽、機動車排放、工業和民用燃油鍋爐釋放出的有機物、戶外燒烤、香菸煙霧、露天演出所使用的人造煙霧、草本植物花粉……這恰恰是我們這些溯源者夢寐以求的研究場所。”
正是通過對包括迷宮廣場在內的歐洲14個國家22個同類監測站採集的氣膠成分進行分析，保羅謝爾研究所以及70位國際合作研究者已在氣膠來源解析方面取得了突破性進展。他們的研究結果已於今年8月份刊登在期刊《國際環境》(Environment International 英)外部链接上。
事關大眾健康
自從2019冠狀病毒病疫情暴發以來，“氣膠”-這一昔日氣象和環境科學領域艱深晦澀的專業詞彙，開始逐漸為大眾所熟悉。
這種微粒物質可謂無所不在：雲、霧、霾、工業與糧食加工時形成的固體粉塵、各種發動機裡未燃盡的燃料所形成的煙、海水水汽蒸發出的鹽粒、細菌、植物的孢子花粉、乃至宇宙塵埃，都屬於氣膠家族之列。不同粒徑的氣膠顆粒物-PM10、PM2.5與PM0.1能分別到達人體的鼻腔口腔、咽部、支氣管、肺泡等不同部位，從而引發包括哮喘、支氣管炎、肺癌等多種慢性和急性呼吸系統和心血管疾病。
科學家和醫護人員曾經認為，只要減少我們呼吸的空氣中的有機氣膠的濃度，就能避免這類健康問題。但在2020年，瑞士保羅謝爾研究所的科研人員在國際頂級學術期刊《自然》上證實(英)外部链接，氣膠對人體健康的影響，與其說取決於氣膠的多少，倒不如說是取決於有機氣膠的來源、毒性以及是如何進入人體的。
污染最嚴重的歐洲城市是哪裡？
“恐怕沒有哪位科研人員敢說自己明確了解有機氣膠的來源，”陳港說。目前，歐洲乃至世界各地的很多研究小組和空氣質量檢測網絡已經擁有了最先進的氣膠監測和分析儀器，然而，有機氣膠在不同時間點的濃度和組成成分是不斷變化的。此外， “根據校準和測量標準的不同，同樣的儀器卻可以給你提供截然不同的答案，所以不同地區氣膠污染源的相互比較也存在非常大的不確定性，”2020年度第十屆瑞士氣膠研究獎(Swiss Aerosol Award)得主-蘇黎世應用科學大學專注於氣膠測量以及空氣質量研究的Lukas Durdina表示。
“我們可以把它想像成一段音樂，我們要做的就是創建一套模型，借助模型把這段音樂一一分解，從而知道這段音樂在每秒鐘內是用哪些樂器演奏的、每種樂器發出的音量有多少分貝。”陳港解釋稱。在這個模型中，不同樂器就代表著有機氣膠的具體污染源，而音量分貝數就是每種污染源的化學含量及其各自的濃度。
為了獲取完整的數據，保羅謝爾研究所的研究人員向歐洲現有的46個氣膠源解析觀測站點發出了索取數據請求，並獲得了來自9個非城市和13個城市監測站的積極回應。他們分析了這22個站點在2013年至2019年期間採集到的當地氣膠污染物相關數據，從而確定了這些地區有機氣膠的質量分數及其主要成分，以及它們在數天、數月和數個季節中的變動情況。
總體來看，與農村地區相比，城市裡的有機氣膠濃度普遍較高。波蘭第二大城市克拉科夫(Kraków，40.4 µg/m3)是污染最嚴重的地方，而挪威的比爾克內斯(Birkenes，1.3 µg/m3)是最乾淨的。芬蘭的Hyytiälä和赫爾辛基、愛沙尼亞均名列前茅。
來自取暖源與交通的污染物
研究人員發現，雖然不同地區有機氣膠的化學成分不同，但最主要的污染源卻驚人得相似：採用木材或煤炭等固體可燃物進行家庭住宅取暖。據陳港介紹，仍然依靠煤炭、原木、木屑顆粒、泥煤燃料供暖的地區-譬如羅馬尼亞、瑞士阿爾卑斯山脈農村地區-普遍屬於氣膠污染最嚴重的地區。與擁有嚴格監管和相對完善的過濾系統的發電廠相比，包括瑞士在內的絕大多數歐洲國家，針對居民住宅供暖排放並沒有實行那麼嚴格的規定。
雖然瑞士並沒有對每個家庭能燃燒固體可燃物的最大數量作出限定，但該國已越來越意識到這個問題，並從源頭上採取了相關措施，包括控制燃料質量、加熱設備的運行、針對煙囪的高度作出限定等等。
不過瑞士聯邦環境辦公室(BAFU)的發言人Lars Hulliger在接受SWI swissinfo.ch採訪時介紹稱，自從2018年瑞士通過了關於小型木材燃燒裝置的新法規後，燃燒木材的本地空間加熱器必須符合歐洲生態設計排放標準才能投放市場出售，也只能用適當的可燃物進行操作，並且必須定期進行檢查。在瑞士，煤炭很少用於此類燃燒裝置，泥炭也完全不允許使用。
“技術在持續發展，(瑞士)有可能會在未來幾年考慮重新調整相關法規。”Hulliger補充道。
此次研究還發現，氣膠污染的第二大主要來源則是交通。雖然自20世紀90年代以來，機動車輛廢氣排放始終處於審慎而嚴格的監管之下，然而截至目前，沒有任何一個國家針對諸如輪胎磨損、剎車磨損、道路磨損以及道路粉塵再懸浮等非尾氣排放造成的顆粒物污染作出任何限制，要知道，這些微顆粒物的總和數量也相當可觀。
英國獨立排放測試機構“排放分析”(Emission Analytics)與英國國家物理實驗室合作於今年5月最新發布的一份研究報告外部链接表明，僅機動車輛輪胎磨損帶來的微顆粒物污染物，要比尾氣排放嚴重約1850倍，尤其是近年來SUV這樣的大型車輛以及裝載著大重量電池的電動車日漸普及，愈發加劇了輪胎磨損和製動系統磨損問題。
瑞士聯邦材料科學與技術研究所(Empa)收集非尾氣排放樣本的博士後研究員Stuart Grange認為，各國很難對這種排放作出限值，因為目前市場上還沒有採集或控制這種排放量的技術解決方案。但他也指出，空氣污染研究的重點，正越來越多地從傳統的排放源轉向那些更加分散和難以管理的排放源-其中就包括了非尾氣排放污染源。
世衛最新指南
保羅謝爾研究所及其合作者正是這一研究趨勢的參與者。他們還為評估氣膠化學成分和確定氣膠來源制定了一套標準化操作規範。 Durdina評價稱： “採用一致的、最高標準的操作規範對氣膠源解析數據的解釋進行國際協調，是非常及時和關鍵的，肯定會有利於未來空氣質量和健康影響模型。”
世界衛生組織於2021年底最新修訂了其空氣質量指南(英)外部链接，要求直徑小於2.5微米的氣膠總量不超過每立方米空氣中的5微克-而以前該指導值為每立方米10微克。
世衛下調空氣質量閾值的舉動，無疑釋放了一個頗具雄心壯志的積極信號，以此敦促各國採取行動來減輕氣膠污染。但研究人員認為，世衛真正應該關注的，並非細微顆粒物的具體濃度，而是其具體來源和化學成分。陳港指出：“如果5微克的氣膠主要來自於海鹽，那麼對人類就根本沒有什麼負面影響。”
“我真的希望未來有一天，我們制定的協議可以被世衛用來進一步澄清哪些微粒污染源對健康有害，”陳港說。
(編輯：Sabrina Weiss)
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