由瑞士主导的研究揭秘空气污染的新真相
我们只是含糊而笼统地知道，气溶胶是加剧空气污染和危害人体健康的罪魁祸首。至于空气中的微小颗粒物和气溶胶究竟是如何影响气候和我们人体健康的，目前科学家们也只是略知一二。由瑞士科研人员和其他13个欧洲国家携手开展的一项最新研究，在探究之路上又前进了一步。
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七月骄阳似火、暑气熏蒸，在瑞士苏黎世市中心繁华地段，有一处与商业中心毗邻的绿洲-迷宫广场(Labyrinthplatz Zürich)。这处户外公共场所因一片修葺如迷宫般的园艺景观而得名。毗邻园艺景观停靠着一辆白色大篷车。虽然从外观上看并不显眼，但它实际上是一座配置高灵敏度设备的气溶胶数据采集监测站，用于监测空气中的微小颗粒物。
“对于颗粒物污染溯源工作来说，这里是非常理想的气溶胶采集和监测场所，”此次科研项目的主要负责人-保罗谢尔研究所的博士生陈港环顾四周向我介绍道。迷宫广场距离主火车站和公交车站只有咫尺之遥，汽车与公交车辆逶迤而行，周边一公里范围内坐落着数十家餐厅、咖啡馆、文化活动中心、居民住宅和小作坊，“这里的气溶胶污染源极其纷繁复杂：烹调油盐、机动车排放、工业和民用燃油锅炉释放出的有机物、户外烧烤、香烟烟雾、露天演出所使用的人造烟雾、草本植物花粉……这恰恰是我们这些溯源者梦寐以求的研究场所。”
正是通过对包括迷宫广场在内的欧洲14个国家22个同类监测站采集的气溶胶成分进行分析，保罗谢尔研究所以及70位国际合作研究者已在气溶胶来源解析方面取得了突破性进展。他们的研究结果已于今年8月份刊登在期刊《国际环境》(Environment International 英外部链接)外部链接上。
事关公众健康
自从2019冠状病毒病疫情暴发以来，“气溶胶”-这一昔日气象和环境科学领域艰深晦涩的专业词汇，开始逐渐为公众所熟悉。
这种微粒物质可谓无所不在：云、雾、霾、工业与粮食加工时形成的固体粉尘、各种发动机里未燃尽的燃料所形成的烟、海水水汽蒸发出的盐粒、细菌、植物的孢子花粉、乃至宇宙尘埃，都属于气溶胶家族之列。不同粒径的气溶胶颗粒物-PM10、PM2.5与PM0.1能分别到达人体的鼻腔口腔、咽部、支气管、肺泡等不同部位，从而引发包括哮喘、支气管炎、肺癌等多种慢性和急性呼吸系统和心血管疾病。
科学家和医护人员曾经认为，只要减少我们呼吸的空气中的有机气溶胶的浓度，就能避免这类健康问题。但在2020年，瑞士保罗谢尔研究所的科研人员在国际顶级学术期刊《自然》上证实(英)外部链接，气溶胶对人体健康的影响，与其说取决于气溶胶的多少，倒不如说是取决于有机气溶胶的来源、毒性以及是如何进入人体的。
污染最严重的欧洲城市是哪里？
“恐怕没有哪位科研人员敢说自己明确了解有机气溶胶的来源，”陈港说。目前，欧洲乃至世界各地的很多研究小组和空气质量检测网络已经拥有了最先进的气溶胶监测和分析仪器，然而，有机气溶胶在不同时间点的浓度和组成成分是不断变化的。此外， “根据校准和测量标准的不同，同样的仪器却可以给你提供截然不同的答案，所以不同地区气溶胶污染源的相互比较也存在非常大的不确定性，”2020年度第十届瑞士气溶胶研究奖(Swiss Aerosol Award)得主-苏黎世应用科学大学专注于气溶胶测量以及空气质量研究的Lukas Durdina表示。
“我们可以把它想象成一段音乐，我们要做的就是创建一套模型，借助模型把这段音乐一一分解，从而知道这段音乐在每秒钟内是用哪些乐器演奏的、每种乐器发出的音量有多少分贝。”陈港解释称。在这个模型中，不同乐器就代表着有机气溶胶的具体污染源，而音量分贝数就是每种污染源的化学含量及其各自的浓度。
为了获取完整的数据，保罗谢尔研究所的研究人员向欧洲现有的46个气溶胶源解析观测站点发出了索取数据请求，并获得了来自9个非城市和13个城市监测站的积极回应。他们分析了这22个站点在2013年至2019年期间采集到的当地气溶胶污染物相关数据，从而确定了这些地区有机气溶胶的质量分数及其主要成分，以及它们在数天、数月和数个季节中的变动情况。
总体来看，与农村地区相比，城市里的有机气溶胶浓度普遍较高。波兰第二大城市克拉科夫(Kraków，40.4 µg/m3)是污染最严重的地方，而挪威的比尔克内斯(Birkenes，1.3 µg/m3)是最干净的。芬兰的Hyytiälä和赫尔辛基、爱沙尼亚均名列前茅。
来自取暖源与交通的污染物
研究人员发现，虽然不同地区有机气溶胶的化学成分不同，但最主要的污染源却惊人得相似：采用木材或煤炭等固体可燃物进行家庭住宅取暖。据陈港介绍，仍然依靠煤炭、原木、木屑颗粒、泥煤燃料供暖的地区-譬如罗马尼亚、瑞士阿尔卑斯山脉农村地区-普遍属于气溶胶污染最严重的地区。与拥有严格监管和相对完善的过滤系统的发电厂相比，包括瑞士在内的绝大多数欧洲国家，针对居民住宅供暖排放并没有实行那么严格的规定。
虽然瑞士并没有对每个家庭能燃烧固体可燃物的最大数量作出限定，但该国已越来越意识到这个问题，并从源头上采取了相关措施，包括控制燃料质量、加热设备的运行、针对烟囱的高度作出限定等等。
不过瑞士联邦环境办公室(FOEN)在接受SWI swissinfo.ch采访时介绍称，自从2018年瑞士通过了关于小型木材燃烧装置的新法规后，燃烧木材的本地空间加热器必须符合欧洲生态设计排放标准才能投放市场出售。它们也只能用适当的可燃物进行操作，并且必须定期进行检查。在瑞士，煤炭很少用于此类燃烧装置，泥炭也完全不允许使用。
“技术在持续发展，(瑞士)有可能会在未来几年考虑重新调整相关法规。”联邦环境办公室补充道。
此次研究还发现，气溶胶污染的第二大主要来源则是交通。虽然自20世纪90年代以来，机动车辆废气排放始终处于审慎而严格的监管之下，然而截至目前，没有任何一个国家针对诸如轮胎磨损、刹车磨损、道路磨损以及道路粉尘再悬浮等非尾气排放造成的颗粒物污染作出任何限制，要知道，这些微颗粒物的总和数量也相当可观。
英国独立排放测试机构“排放分析”(Emission Analytics)与英国国家物理实验室合作于今年5月最新发布的一份研究报告外部链接表明，仅机动车辆轮胎磨损带来的微颗粒物污染物，要比尾气排放严重约1850倍，尤其是近年来SUV这样的大型车辆以及装载着大重量电池的电动车日渐普及，愈发加剧了轮胎磨损和制动系统磨损问题。
瑞士联邦材料科学与技术研究所(Empa)收集非尾气排放样本的博士后研究员Stuart Grange认为，各国很难对这种排放作出限值，因为目前市场上还没有采集或控制这种排放量的技术解决方案。但他也指出，空气污染研究的重点，正越来越多地从传统的排放源转向那些更加分散和难以管理的排放源-其中就包括了非尾气排放污染源。
世卫组织最新指南
保罗谢尔研究所及其合作者正是这一研究趋势的参与者。他们还为评估气溶胶化学成分和确定气溶胶来源制定了一套标准化操作规范。Durdina评价称： “采用一致的、最高标准的操作规范对气溶胶源解析数据的解释进行国际协调，是非常及时和关键的，肯定会有利于未来空气质量和健康影响模型。”
世界卫生组织于2021年底最新修订了其空气质量指南(英)外部链接，要求直径小于2.5微米的气溶胶总量不超过每立方米空气中的5微克-而以前该指导值为每立方米10微克。
世卫组织下调空气质量阈值的举动，无疑释放了一个颇具雄心壮志的积极信号，以此敦促各国采取行动来减轻气溶胶污染。但研究人员认为，世卫组织真正应该关注的，并非细微颗粒物的具体浓度，而是其具体来源和化学成分。陈港指出：“如果5微克的气溶胶主要来自于海盐，那么对人类就根本没有什么负面影响。”
“我真的希望未来有一天，我们制定的协议可以被世卫组织用来进一步澄清哪些微粒污染源对健康有害，”陈港说。
(编辑：Sabrina Weiss)
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