化石燃料的燃烧与大气污染
1945年以后的几十年中，煤矿事故和输油管道爆炸夺去了成千上万人的生命，但却远不及常规的、和平的化石燃料的燃烧所造成的死亡人数多。主要来自煤炭和石油燃烧的大气污染致使数千万人丧命。
为了对燃煤导致的大气污染有所了解，想一想经过了几十年的规制和技术改良，在2010年左右，美国一个中等规模的煤炭发电站的年均污染物排放量吧。一座中等规模的发电站每年排放数百万吨的二氧化碳，它是主要的温室气体；还排放出几千吨的二氧化硫，它是酸雨的主要成分；它也向大气中释放几十千克的铅、汞和砷。这是将煤炭变成电力的代价的一部分，40年前的代价比现在高得多，因为那时候燃煤的污染更为严重。而且这还不包括灰烬和烟尘。
城市里大气污染的历史由来已久。在12世纪，迈蒙尼德（Maimonides）——毫无疑问是公正地——抱怨开罗的空气质量，称其为一座燃烧粪便和秸秆的城市。一个世纪之后，伦敦颁布了第一部旨在应对大气污染的有记录的法令。将煤炭用作基本燃料令问题更加糟糕，没有什么比伦敦在1952年12月的第二个星期里的经历更糟的了。
1952年12月初，一股冷气团在泰晤士河谷上空驻足，气温随之降至冰点以下，伦敦人往他们的壁炉里添了更多的煤炭。每一天，从他们无数的烟囱里喷吐出1000吨的煤烟尘和近400吨的二氧化硫。就连正午的时候，人们都因看不清路而没有办法过马路。就像熟悉他们的手背一样熟悉这座城市的本地人在日常出行中也迷了路。一些人因误入泰晤士河而溺水身亡。从12月5号到9号期间，约有4700人死亡，约比平时多出了3000人。在接下来的三个月里，死亡人数仍然高于平时伦敦冬季的死亡人数，因此，现在的流行病学家认为，在12月的这一幕中因为污染而死去的有1.2万人。[1]在1952至1953年的这个冬天，煤烟、烟灰和二氧化硫的致死人数大概是1940-1941年纳粹德国空军闪电战中杀死的人数的两倍。殡仪员的棺材都用完了。[2]
公众和新闻界爆发了强烈抗议，促使一位内阁大臣哈罗德·麦克米兰（Harold Macmillan）在一份备忘录中留下了记录，他在有生之年明智地保守了秘密：“不知何故，又一场‘烟雾’吸引了出版界和民众的想象力……尽管看起来很可笑，我还是建议我们成立一个委员会。我们做不了很多事，但我们可以看上去很忙。”[3]麦克米兰对于大气污染及其影响的漫不经心是他那个时代的特征，他继续拥有杰出的政治生涯，包括从1957-1963年期间担任首相。黄色迷雾，伦敦人这样称呼他们遇到的浓雾，它在伦敦又持续了几年。但是从1956年到20世纪60年代中期，主要是在麦克米兰的任期内，大气污染法和燃料转换（为石油和天然气），使得伦敦的杀人雾成为过去。[4]
燃油比烧煤更清洁。石油及其衍生物如汽油的燃烧释放出铅、一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和挥发性有机化合物（VOCs）。挥发性有机化合物在阳光的共同作用下，有助于制造光化学烟雾。石油通过排气管而非烟囱对城市的大气污染产生了重要影响。汽车尾气提供了产生光化学烟雾的原材料，这在第二次世界大战期间的洛杉矶首次被发现。光化学烟雾产生于那些汽车化得以确立的地方和阳光明媚之处。纬度较低的特别是与山比邻的城市，因为污染物很难随风渐渐散去，尤其容易受到影响：洛杉矶、圣地亚哥、雅典、德黑兰以及世界冠军墨西哥城。
墨西哥城在1950年有10万辆汽车，彼时的它仍以其清晰的火山远景享有盛誉。到了1990年，那时的它已笼罩在一片近乎永久的阴霾之中，400万辆汽车堵塞了街道。卡车、公共汽车和小汽车导致了墨西哥城85%的大气污染，到1985年的时候，大气污染已是如此严重，以至于鸟儿在飞行途中从天上坠落在中央广场。始于1986年的周密监控发现，墨西哥城的一种或多种主要污染物在90%以上的时间里超过了当时法定限值。在20世纪90年代，推算表明该城每年约有6000~1.2万人死于大气污染，是每年谋杀案件数的4~8倍。始于20世纪80年代的抑制大气污染的各种努力已经产生了种种结果，但是从20世纪90年代开始，死亡率似乎只是略有下降。
在世界上的城市中，煤炭和石油都成为大众杀手。在2000年左右的西欧，死于汽车尾气和死于交通事故的人口比例约略相当。[5]与此同时，在中国，每年约有50万人死于各种来源的大气污染，并且由于污染物随风向东飘散，在日本和韩国共有1.1万人死亡。[6]20世纪90年代，估计全球每年可归于大气污染所致的死亡人数约为50万。2002年的一项研究将其估算为每年80万人。[7]从1950年到2015年，大气污染可能导致了大约3000万~4000万人死亡，近来其中大部分为中国人，约等于1950年以来世界上所有战争造成的死亡人数。[8]还有数以百万计的人饱受愈演愈烈的哮喘和其他病痛的折磨，这些病症都是由吸入的污染物造成的。化石燃料的燃烧是造成这些死亡和疾病的最大原因。
除了这些对于人类健康造成的不幸影响之外，化石燃料，尤其是煤炭，是导致广泛分布的酸化作用的原因。火山和森林火灾向大气释放出大量的硫，但是截至20世纪70年代，煤炭燃烧排放出的硫约有它的10倍之多。二氧化硫接触到了云滴，就形成了硫酸，它和雨、雪或雾一起（通常称为酸雨）回归地表。酸雨中通常也含有氮氧化物，它们来自煤炭或石油的燃烧。在美国中西部、中国、孟加拉和其他地方发现的煤就属于高硫煤这一类，它们酸化了广大的生态系统，山林和淡水生态系统显示了最为严重的影响，并且有些高敏感度物种（溪红点鲑、糖枫）在强酸性环境中完全消失。一般而言，截至20世纪末，世界上有三大酸化的热点区域：欧洲北部和中部、北美东部以及中国东部尤其是东南部。
到了20世纪60年代末，酸雨成为一个政策问题。对于本地社区而言，最简单的解决办法是要求建造高大的烟囱，将不适气体排放至更远的地方。酸雨在20世纪70年代变成了一项国际问题，因为加拿大人对（主要由）美国发电站排放物导致的加拿大湖泊的酸化提出了抗议，并且斯堪的纳维亚人发现了英国和德国的煤炭燃烧破坏了他们的河道。波兰及其邻国使用的煤炭的硫含量尤其高，酸雨会洒落在彼此的大地上，且它的酸碱值偶尔会达到醋的酸碱值。在波兰的部分地区，铁路列车不得不遵守最低速度限制，因为火车轨道中的铁经过酸蚀作用而老化了。1980年后，随着中国煤炭使用量的飞速提高，当韩国人、日本人感到中国发电站和发电厂的影响时，跨国界的酸化作用在东亚也成为争论的缘由。
除了敏感的生态系统以外，酸排放对于人体健康也有一定影响，而对于那些用石灰岩或大理石建造的建筑物却有很大影响。希腊当局发现将最宝贵的卫城雕塑置于室内以防止被酸雨腐蚀，是明智之举。在印度城市阿格拉（Agra），来自附近一座炼油厂和其他来源的污染物威胁着泰姬陵的大理石。[9]
酸化作用原来是最易于处理的环境问题之一，真乃幸甚至哉。在欧洲和美国，尽管由于煤炭企业及其政治盟友的反对导致了一些阻滞情况，总量管制与排放交易方案仍然得以策划，它允许污染者选择减少排放的方法，并且准许它们购买和出售排污许可额度。从1990年前后起，这迅速降低了40%~70%的硫排放量，结果所用的成本仅为预期的一小部分。生态系统需要一段时间才能从酸化作用中恢复，但是在欧洲北部和北美东部，到2000年，恢复的迹象已开始显现。为酸雨所困的中国也在尝试处理硫排放，但是对煤炭的严重依赖拖了它的后腿，直到2006年之后，硫排放量才有所减少。在中国北方，酸雨的后果由碱性尘埃（中和酸）的广泛分布加以抑制，但是在南方，那里的土壤和生态系统却显示出和欧洲北部与北美东部一样的脆弱。[10]
总的来说，1970年以后，发达国家在二氧化硫和其他煤基污染物上的排放减量已相当可观。例如，哥本哈根在1970年到2005年期间，二氧化硫浓度降低了90%。[11]从20世纪20年代到2005年期间，伦敦的烟尘水平降低了98%。[12]1950年，苏格兰格拉斯哥的居民每人每年吸入大约1000克的烟灰；到了2005年，他们的肺几乎不会吸入烟灰。20世纪60年代中期以前的日本是污染者的天堂，到了1990年，即便是像工业城市大阪那样的硫排放温床也设法使空气变得清新。[13]城市空气污染的这些显著变化产生的原因在于燃料转换（较少的煤炭，较多的石油和天然气）、去工业化和新的技术，后者主要是借由新法规的推动在经济上变得实用。在大多数实例中，公民的鼓动是新法规出台的幕后推手。公民行动的重要性在德国有所体现：联邦德国的大气污染水平从20世纪60年代起骤降；在民主德国，秘密警察让公民有充分的理由不公开自己的观点，所以，大气污染状况没有得到抑制，这种情况一直延续到1989年共产党的政权走到终结。
化石燃料的燃烧在大气的另外一种改变中起到了核心作用，这就是二氧化碳的不断形成。这里，与二氧化硫的故事相比，公共政策至今仍然没有起到效果。高层级的国际努力，诸如1997年在东京和2009年在哥本哈根的两次谈判，并未显著降低碳排放。仅中国一国在1990年以后的排放就超过了世界各地所能达到的轻微减量。从1950年起，化石燃料用量的壮观攀升是与此并行的大气碳含量上升背后的主要原因。
[1]Michelle Bell, Devra Davis, and Tony Fletcher, “A Retrospective Assessment of Mortality from the London Smog Episode of 1952: The Role of Influenza and Pollution,” Environmental Health Perspectives 112(2004): 6-8.
[2]1940年9月到1941年5月的闪电战在9个月里致使约2万名伦敦人丧生。
[3]引自Devra Davis, When Smoke Ran Like Water (New York: Basic Books,2002),45。
[4]同上，第31-54页；Peter Brimblecombe, The Big Smoke: A History of Air Pollution in London since Medieval Times (London: Methuen,1987),165-169。
[5]此推断系根据这篇文章中的数据得出：B.Brunekreef and S.Holgate, “Air Pollution and Health,” Lancet 360(2002): 1239。
[6]Eri Saikawa et al., “Present and Potential Future Contributions of Sulfate, Black and Organic Aerosols from China to Global Air Quality, Premature Mortality, and Radiative Forcing,”Atmospheric Environment 43(2009): 2814-2822.
[7]M.Ezzati, A.Lopez, A.Rodgers, S.Vander Hoorn, and C.Murray, “Selected Major Risk Factors and Global and Regional Burden of Disease,” Lancet 360(2002): 1347-1360.另一篇论文也得出了类似的数据：A.J.Cohen et al., “The Global Burden of Disease due to Outdoor Air Pollution,”Journal of Toxicology and Environmental Health 68(2005): 1301-1307。
[8]因大气污染致死的多半是年纪特别小或特别大的人，以及患有呼吸道疾病或心脏病的人群，战争主要导致正值壮年的人死亡。因此，从经济的角度来看，大气污染死亡率比战争死亡率的代价要小得多，因为它主要致死那些容易得到更替之人（婴儿和幼童）和那些已经做出应有贡献之人（老人）。显然，对于那些对所有人一视同仁的人而言，这种计算是令人憎恶的。
[9]见John Watt et al., The Efects of Air Pollution on Cultural Heritage (Berlin: Springer,2009)中关于这些问题的概述。
[10]David Stern, “Global Sulfur Emissions from 1850 to 2000,” Chemosphere 58(2005): 163-175;Z.Lu et al., “Sulfur Dioxide Emissions in China and Sulfur Trends in East Asia since 2000,”Atmospheric Chemistry and Physics Discussions 10(2010): 8657-8715; C.K.Chan and X.H.Yao, “Air Pollution in Mega Cities in China,” Atmospheric Environment 42(2008): 1-42;M.Fang, C.K.Chan, and X.H.Yao, “Managing Air Quality in a Rapidly Developing Nation:China,” Atmospheric Environment 43, no.1(2009): 79-86.
[11]Jes Fenger, “Air Pollution in the Last 50 Years: From Local to Global,” Atmospheric Environment 43(2009): 15.
[12]H.R.Anderson, “Air Pollution and Mortality: A History,” Atmospheric Environment 43(2009):144-145.
[13]M.Hashimoto, “History of Air Pollution Control in Japan,” in How to Conquer Air Pollution:A Japanese Experience, ed.H.Nishimura (Amsterdam: Elsevier,1989),1-94.