洛杉磯光化學煙霧的數十年抗爭之路

煙霧籠罩洛杉磯 來源：Los Angeles Times Photographic Archieve/UCLA Library

編者按：

連續幾日碧空如洗後，霧霾再次籠罩北京。洛杉磯從上個世紀起忍受空氣污染數十年，治理之路也曾坎坷反覆。儘管污染物成份不盡相同，但也許我們能從他國歷史經驗中窺探一二。

撰文 | 趙亞傑

責編| 程莉

1943年7月26日，大量煙霧籠罩了洛杉磯市中心，能見度降到只有三個街區。當時正值第二次世界大戰期間，美國洛杉磯市的居民以為是日軍用化學武器襲擊了他們。在加州的熱浪中，這樣的「毒氣襲擊「幾乎是令人無法忍受的。洛杉磯居民感到雙眼刺痛、喉嚨像被刮擦過。這次「毒氣襲擊」為距今半個世紀的洛杉磯反抗煙霧的運動拉開了序幕。

洛杉磯市在二戰前就已經飽受煙霧的侵擾。1903年的某一天，來自工業生產的廢氣與濃霧遮天蔽日，居民們甚至誤以為發生了日全食。1905年到1912年間，洛杉磯市議會也採取了一系列措施來與廢氣排放作鬥爭，但飛速擴張的城市與工業壓倒了最初治理污染的措施。第一次世界大戰期間，大量外地移民湧入美國西海岸的這座城市，使得洛杉磯成為了美國有史以來最大的汽車消費市場，20世紀40年代初，行駛在洛杉磯縣的機動車超過一百萬輛。一戰後的洛杉磯經濟不斷攀升，人口爆炸性增長，僅僅過了十年，這一數字就已經翻番。洛杉磯獨特的地形阻礙了大量汽車以及工業帶來的煙霧的擴散，煙霧像一個巨大的穹頂扣在了每一個洛杉磯人的頭上，遮蔽了他們的視野，也充滿了他們的肺。密集普遍的煙霧對航空也構成了嚴重的威脅。根據報告，蒙羅維亞機場官員甚至考慮搬離機場以遠離煙霧。

當時，加州居民堅信工廠的的廢氣才是空氣污染的元兇。1943年7月的大煙霧之後，官方指出南加州的煤氣企業Aliso Street Plant是濃霧的來源，而這家工廠主要生產合成化學的一種原料——丁二烯。公眾的壓力使得Aliso Street Plant暫時停產，但是煙霧卻持續不斷並且愈演愈烈。沒有灰心的洛杉磯市長Fetcher Bowron在8月宣布要在四個月內完全消除煙霧問題。當時的他並不知道尋找煙霧元兇以及對抗這一元兇的戰鬥才剛剛開始，並將持續數十年。

1943年10月，洛杉磯縣監事會（Los Angeles County Board of Supervisors）指定了一個煙霧與煙氣委員會（Smokeand Fumes Commission）來研究煙霧問題。在他們的建議之下，監事會於1945年2月禁止了大規模廢氣的排放並且設立了空氣污染主管的職位。同年，洛杉磯市執行了同樣的廢氣管制措施，但是轄內的其他城市卻幾乎沒有採取任何措施。

在1945年8月，Pasadena Star-News刊發了來自州衛生主管H. O. Swartout博士的一系列文章，他指出煙霧來源實際上很多元。事實上，蒸汽機車和柴油卡車的排放，城市垃圾的燃燒以及鋸木廠廢料的燃燒都是煙霧的來源。他還準確指出了加州山地區域煙霧的主要成因：相對停滯的風以及大氣逆溫層。

大約1954年，人們在洛杉磯高地公園樂透俱樂部的宴會上戴著煙霧防毒面具

來源：Wikipedia

針對上述煙霧的成因，從20世紀40年代晚期到20世紀50年代早期，負責空氣污染治理的部門通過規範在露天垃圾堆直接焚燒垃圾，減少工廠的廢氣排放以及煉油廠的二氧化硫排放，對削減煙氣以及廢氣做出了巨大的貢獻。此外，禁止在後院建設垃圾焚化爐的舉措將對抗煙霧的戰火燒向每個人的家門口。1947年，整座城市有超過300000個在後院的垃圾焚化爐噴出白色的粉塵以及黑色的煤煙，主婦們在晾晒衣服時，總是會發現衣服上落滿了煙塵。儘管垃圾焚化爐帶來了嚴重的污染，但是許多居民強烈反對禁止垃圾焚化爐的計劃，他們堅信煉油廠才是煙霧的真正成因，並且認為整治垃圾焚化爐前需要先整治煉油廠。在這個問題提出十年之後，垃圾收集計劃才建立起來，直到1958年，後院垃圾焚化爐才被完全禁止。

果園中為了避免霜凍損害作物而使用的小高爐也是洛杉磯煙霧污染物質的一個重要來源。在20世紀40年代末期，大洛杉磯地區（Southland）的柑橘種植者運行著超過一百萬個小高爐，燃燒用過的廢油、舊輪胎或是其他垃圾。就這樣，在寒冷的冬天，逆溫層牢牢鎖住污染物，炭黑色的煙霧籠罩著整個區域。當時在橙縣（Orange County，又譯作奧蘭治縣）空氣污染控制區工作的Edward Camarena這樣描述當時的場景：「當你擤鼻涕時，你會發現鼻涕都是黑色的。但是當地人堅信這些煙氣可以保持氣溫，因此煙氣是很好的。」橙縣空氣污染控制區執行了加州第一項控制果園小高爐的措施並且付出了極大的努力勸說那些果農，如果他們燃燒更清潔無煙的燃料，這些小高爐一樣可以工作的很好並且避免霜凍。

果園中的小高爐 來源：Wikipedia

最初，沒有一個人指責汽車是空氣污染的主要來源。有人曾去觀察排氣管排出來的廢氣，但是汽車尾氣是無色透明的，而煙霧是棕色的，所以人們以為這兩者之間沒有直接聯繫。這種情況一直在持續，直到一位科學家的出現。正如Smogtown:The Lung-Burning History of Pollution in Los Angeles的作者Jacobs所說，「一個科學家在二十世紀五十年代初，花了數年時間才讓加州居民知道他們熱愛的汽車是煙霧的罪魁禍首，從排氣管排出來的尾氣才是煙霧最主要的來源，而不是工廠或是煉油廠的問題。」煙霧問題愈演愈烈正是因為汽車在不斷將尾氣排放到洛杉磯的空氣中。

破解了煙霧謎題的這位科學家，正是加州理工學院的化學家Arie Haagen-Smit。1948年，Haagen-Smit開始檢測洛杉磯被煙霧損傷的植物。生活在大洛杉磯地區煉油廠附近的農民抱怨空氣污染損傷了他們的作物，植物的葉子被漂白或褪色，而這種現象在其他地方卻並沒有被發現。於是Haagen-Smit意識到，加州的煙霧和東部地區的煙霧並不相同。在東部地區，煙霧主要是由燃煤以及重油而產生的二氧化硫而組成。他還觀察到，儘管已經採取了廢氣控制措施，人們還是可以在空氣中聞到漂白劑的氣味並且眼睛在煙霧天時會受到刺激。

化學家Arie Haagen-Smit 來源：加州理工學院官網

與Haagen-Smit合作多年的化學家Margaret Brunelle回憶起當時開車穿過濃霧的場景，她是這樣描述的，「我不得不行駛到道路的邊沿，因為我的眼睛止不住地流淚以至於我無法開車前行。」Haagen-Smit在加州的空氣中發現了一種高度氧化性物質的蹤跡。1950年，他的鼻子以及研究帶他找到了煙霧的元兇：臭氧。他向大家展示了密封室中暴露於臭氧的植物，有著和那些被煙霧損傷的植物一樣的癥狀。20世紀50年代初期，Haagen-Smit確認了臭氧會導致眼睛刺激、呼吸問題並對一些物質造成損傷。當時，輪胎製造商發現加州的橡膠的老化速度要快於其他地方，而加州理工的研究者也發現暴露於高濃度的煙霧下的橡皮筋僅僅過了7分鐘就會斷。這也誕生了早期測量臭氧濃度的方法：拉伸瓶子周圍的橡皮筋觀察它斷裂需要多長時間。

還有一個問題，這些臭氧來自哪裡?

Haagen-Smit與Brunelle驅車前往大洛杉磯地區的煉油廠，用五升的燒瓶對當地的空氣取了樣。在分析了其成分之後，在實驗室中製造出了人造的「Haagen-smog」。在洛杉磯郡空氣污染控制區（APCD）Vernon總部的一間有機玻璃室中，研究人員通過將汽車尾氣置於陽光之下製造出了煙霧。APCD的工作人員自願將自己的雙眼暴露於煙霧之中，與此同時用秒錶計時來觀察他們流下眼淚需要多長時間。之後成為APCD負責人的S. Smith Griswold因為在玻璃室中接觸了大量臭氧而患上了支氣管炎。

1952年，Haagen-Smit宣布，煙霧的主要成分是臭氧，但並不是直接從排氣管或是煙囪中排出，而是在大氣中形成的。由陽光碟機動，來自於煉油廠的烴和汽車未燃盡的部分廢氣以及作為燃燒副產物的氮氧化物組合，通過光化學反應，生成了臭氧。

他公開了公眾不願意接受的真相。這一結果震驚了工業界，也震驚了整個社會。但Haagen-Smit詳實的結論並不一定能夠讓大眾立刻接受。工業界對於Haagen-Smit的結論也提出了不同的意見，他們認為刺激性的臭氧並不來自於煉油廠和汽車，而是來自於平流層——平流層的臭氧下降到太平洋表面，然後被海風吹到洛杉磯。但是Haagen-Smit知道，接近地面的平流層阻礙煙霧擴散的同時也形成了一個阻礙臭氧下沉的屏障。直到1954年，由石油企業資助的斯坦福研究機構研究表明卡塔麗娜島（Catalina Island, 距離洛杉磯西南方向35公里，是太平洋中的一個島嶼）上臭氧的含量很低，證明洛杉磯的臭氧來自本地，從而否認了臭氧遷移理論。

儘管Haagen-Smit的結論已經如此有說服力，但是汽車製造商的回應仍舊十分緩慢，因為他們擔心任何改變都會增加汽車生產成本。對於汽車製造商而言，承認汽車尾氣是霧霾的元兇不是一個愉快的過程，起初你否認它，然後強烈反對它，最後不得勉強接受它，擁抱它，然後繼續前行。這一過程花費了大約二十年。在此期間，加州建設了越來越多的高速公路，新興的工業也落戶於此，而煙霧在加州也就變得愈加司空見慣。20世紀50年代以及60年代，加州一些區域每年要經歷200多天危險的煙霧天。在加州長大的Jacobs說：許多加州居民透過棕色夾雜著橘色的污染很難看到遠山。許多人對這種現象習以為常，認為這才是常態。

隨著科學越來越重要以及霧霾所帶來的公共健康風險越來越明顯，加州人開始抗爭以尋求改變。在霧霾天，急診室人滿為患，而家長讓孩子們不要去上學，運動項目也全部取消。當地的醫生也開始討論霧霾與肺癌以及心臟病的聯繫。1954年，有6000人參加了在帕薩迪那（Pasadena，洛杉磯縣的一個城市，也是加州理工學院所在地）的抗議活動。20世紀50年代末以及60年代初，在加州誕生了一大批抗議霧霾的民間團體。他們影響了公眾對於霧霾的意見，也給政客施壓採取措施。這些行動終於有了成效，官方最終意識到了汽車問題是解決霧霾的關鍵，並決定限制汽車。

1963年，美國國會頒布了第一部《清潔空氣法》，承認霧霾已經成為了一個全國性問題。兩年之後，國會呼籲制定第一個全國汽車排放標準。1966年，加州公路巡邏隊開始對汽車上的早期煙霧處理裝置進行隨機路邊檢查。一年之後，美國國會允許加州設定比聯邦政府更嚴格的排放標準。1969年，司法部以故意延遲處理尾氣設備的安裝而起訴汽車製造商，訴訟最終在庭外解決。這之後，國會通過了1970清潔空氣法案，這一法案構建了美國空氣污染管制的框架。隨著各種措施多管齊下，洛杉磯的空氣質量得到了顯著的提升。洛杉磯現在的臭氧濃度只有20世紀70年代中期時的40%，而此時的汽車保有量比當時的兩倍還多。

臭氧濃度變化 來源：South Coast Air Quality Management District

作為發現加州煙霧元兇的人，Haagen-Smit的後半生都在用自己的行動去解決空氣污染問題。1968年，Haagen-Smit被時任加州州長的里根任命為加州空氣資源委員會主席。1973年，Haagen-Smit因為不肯放寬對於污染的控制而被免職。1977年，Haagen-Smit因肺癌去世，被認為是「空氣污染控制之父」。以他名字命名的Haagen-SmitClean Air Awards從2001年起每年頒發一次用以獎勵在空氣質量領域做出突出貢獻的個人。

以Haagen-Smit名字命名的獎項 來源：https://www.arb.ca.gov/research/hsawards/hsawards.htm

如今，當我們再一次提起加州，想到的是陽光、沙灘、海岸、矽谷、好萊塢……似乎再難將霧霾與加州聯繫起來。但是在幾十年前，洛杉磯也曾飽受霧霾的侵擾並付出了慘痛的代價。縱觀洛杉磯與霧霾抗爭的歷史，我們不難發現，霧霾問題的解決是一個長期且艱巨的過程，在這個過程中需要全社會共同的努力。

參考文獻：

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

製版編輯：李赫丨

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