从洛杉矶到府南河:1.洛杉矶雾霾斗争史

从洛杉矶到府南河:1.洛杉矶雾霾斗争史

环境问题在各个国家都是一个很复杂问题。环境问题本身既需要科学上的解释又需要在社会分工与协调中寻找矛盾的本源。而解决环境问题除了需要科技的进步,往往更需要在政治与经济利益的取舍。所以非常困难

 

 

不论我国在宣传上如何标榜自身的特殊性,实际我们依然走在‘先污染,后治理’的路途上,我们并不特殊。其他发达国家和地区也这么走过,也曾经历过这样的环境危机,从伦敦光化学污染,到洛杉矶雾霾。最终,他们都找到了与自身合适的解决方案,较好的,或者部分的解决了空气污染的问题。这个过程中,或多或少都有可以借鉴的经验。

今天,我们看一看,洛杉矶历史上是如何与雾霾作斗争的,以给各位一个参考,让大家认识到:环境问题的复杂,与解决环境问题的艰难。

 

 

如果从成都或者北京直飞洛杉矶,刚下飞机后你可能会感叹,美国空气真不错,天空真蓝。但实际上,洛杉矶过去曾常年被列为全美各大城市中空气质量倒数第一,在抗争了40年后,才逐渐有所改善。

1. 1940年代污染爆发

在上世纪50年代,对,就是二战时期,洛杉矶的空气污染问题就开始显现。1943年7月8号,在Union Station火车站附近,大白天的就出现浓雾,并伴随刺激性气味,洛杉矶市民一阵惊恐,最初以为是日本人在偷袭珍珠港后终于对洛杉矶下手了(释放芥子气),虽然后来被排除了,又怀疑是不是附近玩忽职守的化工厂废气泄漏,后来又怀疑是不是当时的给前线提供军需品的军工橡胶厂:橡胶厂确实天天冒刺鼻浓烟。当时靠打击腐败而被选上任的市长Fletcher Bowron自信满满,保证4个月内就完全消除这样的浓雾。 

 

L.A. Civic Center masked by smog on January 6, 1948. Courtesy of UCLA Library Special Collections – Los Angeles Times Photographic Archive.
他们为这样的浓雾取了一个名字,Smog,取义 smoke(烟)和fog(雾)的结合,既是我们现在称的,霾。
当时的洛杉矶盆地已经是个大型工业城市群,在历史的淘金热与二战军火经济的带动下,成为化工产业,飞机与汽车制造重镇,在二战前人口就已经超过了370万。广大的人民群众对大洛杉矶地区的空气质量极为不满,经常一激动就上街,尤其是都1946年了,二战都赢了,美国人民自信心爆棚了,结果连个雾霾都解决不了,刚以为好转了,结果转天又来了,而且更严重。民众情绪都很激动。 

上世纪70年代的环境抗议

当时洛杉矶空气质量确实比较夸张。在城市里面的人有句口头禅:“站到街对面连你妈都认不出来。”雾霾所到之处,城市就变成灰白灰白的,眼睛被熏得流泪,不停得咳嗽。那个时候好莱坞刚刚推出了彩色电影,而真实世界却变成了黑白的。更为可笑的是,雾霾确实太厉害,有个飞行员根本看不到洛杉矶机场的跑道,只能在燃油耗尽之前,迫降在几十英里外的圣塔莫妮卡海滩上。

2. 在协调各方利益中艰难寻找出路

病急乱投医的洛杉矶市民和官员开始猜测各种雾霾原因,尝试各种治霾方法。首先是呼吁不要烧垃圾。当时洛杉矶居民处理生活垃圾的方式就是在后院支个铁桶,或者建个小炉子,然后把垃圾往里面扔,点把火一烧了事。家家户户都这样,熏得难受。
 
于是乎,很多区域禁止烧垃圾。

但这样居民又不干了,凭什么不准我烧?

你们城市的人遇到空气污染了,就不准我烧垃圾了?

那我的垃圾要怎么处理?

什么,运走填埋是唯一的路?

那让谁来处理?谁来出这个钱?你出?

这里又开始了新一轮的争吵。而且产生垃圾的速度太高,洛杉矶很快就会面临垃圾围城的尴尬,不过这是另一个话题,现在按下不表,下次再说。

 

 

洛杉矶很快就面临另外一个问题:垃圾围城

其次,治污官员McCabe怀疑洛杉矶的雾霾跟市区的石油冶炼厂有关,因为炼化厂会排放大量二氧化硫,而硫化物是底特律等传统工业城市的主要污染物。因此要求将硫化物排量大幅降低。这里面就到处扯皮了。石油厂方代表找人证明,当时空气中的硫化物浓度还不及二战结束前的浓度,以此证明污染并不是硫化物造成的。各方都在吵闹一团,却没有一人实实在在地分析雾霾的质地,就连分离气溶胶和颗粒物都没人做。更不用说去踏踏实实研究雾霾的源头和种类。

3. 初步查明雾霾原因

直到1949年,洛杉矶的治污官员才找到加州理工大学化学教授Haagen-Smit来帮忙。Haagy教授之前的研究方向是提取和分离产生菠萝香味的物质。接到治污官员的任命后,直接从Pasadena (加州理工所在城市)大街上抽了3万立方英尺的空气,然后冷冻液化,提取其中的褐色污染物,稍加光谱分析,第一次检测雾霾的特性。这时,距离1943年Union Station光化学污染事件,已有6年时间。 

加州理工 Haagen-Smit 教授

随后Haagen-Smit 教授以此为依据指出:由机动车与炼油产业排放的,未充分燃烧的烃类污染物和NOx,是造成这些雾霾的主要原因(请注意,北京的雾霾起因跟洛杉矶的并不一样,成都的也不尽相同)。其他污染物,如具有强氧化性的臭氧,加剧了空气中烃类污染物的反应,更加恶化了空气质量。而这些臭氧从哪里来的?当时依然是一个问号。另外,地理原因也是造成洛杉矶空气严重污染的重要因素:洛杉矶三面环山的盆地地形与上空逆温层(temperature inversion)的出现,使得雾霾污染物无法扩散,堆积在洛杉矶本地,最终形成大规模环境公害。

 

 

4. 前进过程中的各种弯路

在理解洛杉矶雾霾的过程中,斯坦福研究所(Stanford Research Institute, SRI)扮演了一个很不光彩的角色。SRI接受了很多来自石油公司(比如Western Oil & Gas )的资助,竭力推脱政府和公众对石油冶炼产业的污染指控,贬低Haagen-Smit 教授的研究成果,并一度得逞。但随着雾霾的越演越烈,SRI发现自己也圆不了谎,只有半遮半掩地表达对Haagen-Smit 教授观点的认同,私下里让教授夫人塞给教授一张纸条,写着:“You know what I mean, but I can’t say (你懂我的,但我不能公开说)。”时间就这样慢慢过去,情形还是没有很快好转。公众施加的压力非常大,到了1957年,治污负责人已经换了三个了。洛杉矶市政府也心急如焚,到处调研,直至1957年,教育与公共信息小组打了2万多个电话,发了超过6千封信函,对比了解到很多其他地域的空气污染情况,比如圣地亚哥的卷心菜在经历空气污染后发黄干枯,克利夫兰的政客正准备逮捕污染制造者,等等。但大部分时间还是花在吵架上面,对于研究雾霾主要污染物(臭氧,一氧化碳,二氧化氮,二氧化硫等)形成机理的投入,依然不够。

联邦政府这个时候也在帮倒忙。虽然洛杉矶的雾霾已经全国闻名并受到联邦政府的重视,但艾森豪威尔政府当时要跟苏联竞争,要准备应对核战,所以在研究雾霾的时候,让当地研究人员将重点放在了对放射性尘埃的测量上。比如说我今天在内华达又爆了一颗原子弹,有多少放射性尘埃飘过来啦?如果我点一颗氢弹呢?放射性尘埃会不会少一些?本地研究人员也无可奈何,只能听从指挥。洛杉矶在当时真有可能成为毛子的目标。加州理工大学喷气动力实验室就集结了一堆搞核弹的精英,钱学森就是那里面出来的。在洛杉矶旁边还有若干重要军事基地,要打起仗来,不炸你炸谁?但为此将雾霾的研究方向绕到放射性那边去,确实就分散精力了。 

上世纪60年代进行的核战消防演习

5. 科技进步与公共管理缺一不可

 

这个时候,大洛杉矶区已经有290万辆汽车。从60年代开始,已经有研究表明,洛杉矶当时重要的空气污染物——烃类污染物,约有2/3是来自汽车的废气排放(其余1/3来自烧油烧煤的工厂,比如热电厂)。于是,政府开始着手让汽车厂改进发动机,并给汽车加装尾气净化装置,减少废气排放。当时有几类净化装置,一类是采用催化器,将废气分解为水和二氧化碳和氮气等无害气体,再排放出来;另外一类是直接燃烧,主要目的是将未充分燃烧的废气再燃一遍,减少一氧化碳和烃类污染物的排放。

 

 

催化器Catalytic Converter的位置

催化器发展到今天,就是最著名的三元催化器:即可以将碳氢化合物,一氧化碳,氮氧化物一并催化,实现尾气净化。本世纪初的单辆汽车尾气废气排量,是上世纪70年代废气排量的1% 没有看错,是1%!试想一下,当年大洛杉矶地区已经有300万辆汽车了,每一辆都是现在废气排量的100倍,那么总共废气排量相当于现在3亿辆机动车的废气总排量! 

洛杉矶交通堵塞由来已久,本图为1950年左右的城市交通堵塞

 

这么重要的净化装置,当时的汽车生产厂却不愿意装,因为会使价格上升,影响汽车的销量。当时底特律四大巨头,GM, Ford, Chrysler, American Motors Corp. (1987年倒闭,但其1983年在中国的合资公司还在,就是北京吉普), 一一被洛杉矶政府代表约谈,要求他们投入更多研发资金,研究更清洁的燃烧技术,并使用尾气净化装置。四大巨头最开始答应得很好,表决心,一定减排。但后来就以各种理由推脱,一会说技术不成熟,一会儿说汽车尾气跟雾霾的关系有待进一步论证,反正就是不愿意投钱研发或者加装净化装置。为这事儿,加州与四大汽车巨头来来回回扯皮扯了好几年,最后闹到了高院,获得了高院的支持,才让四大巨头服软。这之后,美国终于在1970年颁布了《清洁空气法案》,规定美国环保局可以对污染排放源的经营者和所有者提起民事诉讼,甚至刑事诉讼。加州政府也开始执行全美最严格的空气质量管理,连燃油都要按季节分冬季燃油和夏季燃油(品质不同),以降低夏季尾气排放。同时,若干炼油厂也需要在夏季停工几个月,保证空气质量。带来的副作用就是:加州的燃油价格是全美最贵的,而且夏季的油要比冬季的贵。这样严格的监管,效果也不是立竿见影。直到1990年后,洛杉矶才有了较好的空气质量,但在美国各大城市里,依然排名靠后。

 

 

这距离1943年Union Station雾霾污染事件,已经过去了40余年

一个小结 (本系列还有第二部分,稍后上传)

虽然洛杉矶的雾霾形成因素跟北京,成都的不尽相同,但从洛杉矶的雾霾治理历史中,我们可以看到很多值得借鉴的地方。我在本系列的第二篇文章会在讲到对比与借鉴,这里先提几点。

1. 要有持久战的准备

洛杉矶与雾霾斗争了40余年,匹兹堡也有30多年,我国虽然一再强调自己的特殊性,但我们也要认识到事物的普遍规律,不要太过乐观。政治人物都喜欢表态,立军令状,几个月或者几年之内解决雾霾。我们需要清醒,与雾霾作斗争,需要有长期的准备。为什么需要这么长的时间?因为既需要科技的进步,又需要政策管理的跟进,协调各方利益。政治,本来就是一种妥协的艺术。但我国从民间到官方,并没有形成这种成熟的妥协的习惯。很多时候还是成王败寇。这对协调各方利益并不利。我们肯定还要在这之中跌跌撞撞很长时间。我会在本系列文章的第二部分再谈到这个问题。

2. 在吵架之前,该做的研究还是要做,先查明雾霾的形成原因最重要。

洛杉矶为此耽误了6年。北京吸取了教训,在雾霾发生后支持各高校做了很多调查研究,初步查明了雾霾的来源。但雾霾的形成会随着时间变化而变化,所以还要继续跟踪。成都的雾霾来源是什么?污染源有哪些?我还没有看到这方面的研究。官方需要支持这样的研究,而且需要尽快有独立的研究。在这之前,各种争吵,或者情绪化的发泄,都无助于解决雾霾问题。

感谢南加州大学环境系张佳辰博士为本文提出的意见。

 

 作者简介 
陈晓理,四川成都人,石室中学校友,数学竞赛保送北京大学力学系,加州大学圣巴巴拉分校环境工程博士。现居洛杉矶,数据应用学院运营VP,Data Scientist。

 

参考资料:

Neela Banerjee, David Hasemyer, Lisa Song. For Oil Industry, Clean Air Fight Was Dress Rehearsal for Climate Denial.  https://insideclimatenews.org/news/05062016/oil-industry-clean-air-fight-smog-los-angeles-dress-rehearsal-climate-change-denial-exxon

Chip Jacobs and William J Kelly (2008). Smogtown: The lung-burning history of pollution in Los Angeles. 

What is the difference between summer and winter blend gasoline? http://newsroom.aaa.com/2013/06/what-is-the-difference-between-summer-and-winter-blend-gasoline/