第3章 大气圈：区域性与全球性的历史
这就是地球共同沉浸其中的空气。
——沃尔特·惠特曼（Walt Whitman），《自我之歌》（Song of Myself）
从前面几个主题可以看出，20世纪都会空气的发展史各有不同。一方面，在墨西哥市或雅典的案例中，污染较以往更为严重，伦敦或匹兹堡的案例则有所减缓。另一方面，区域性与全球性的空气污染，在过去任何一个世纪中都相当罕见。
1870年后的区域性空气污染
家用炉灶从未造成明显的区域性空气污染，连汽车也很少。区域性的空气污染需要众多工厂大规模燃烧，产生滞留在空中数天或数周的污染物质（也就是所谓的滞留时间）。区域性空气污染的主要污染物——二氧化硫、微粒及氧化氮，滞留时间较长，使其停留在高空并随风散播。当重工业享有极高的特权及政治影响力，当地主的反对无足轻重，当肮脏的煤炭成为最廉价的燃料，还进行大规模冶炼作业时，严重的区域性空气污染就会产生。
有时候光是一座熔炉就足以造成污染。第二次工业革命（约在1870—1914年）需要大量的铜及其他原材料，西班牙、智利、日本、北美，最后连非洲南部都因此开始大量采铜并进行冶炼。在西班牙，力拓集团（Rio Tinto）的矿场自腓尼基时期便间歇开挖，19世纪70年代则由新接手的英国业主进行升级，很快就开采出大量欧洲新兴化学工业所需的低质量矿砂及各种硫酸。矿砂当场进行冶炼，以露天方式燃烧成堆木炭，使得附近降下酸雨。一名英国商务代表承认：“喉咙与眼睛刺痛，所有的铁都腐蚀了。在这样的情况下，植物根本活不下来，动物也难以生存。”来自力拓熔炉的污染让矿工、农民及其家人团结起来抗议英国业主（1888年），造成45人死亡，成为西班牙劳工史上最关键的事件之一。在这里，污染让整个社区团结起来，成为1914年之前劳工运动的特色之一。[1]但此时期污染与抗议的规模仍属中等。
在20世纪，镍和铜一样成为工业及军事制造业中的重要成分之一，冶炼规模之大，力拓简直是小巫见大巫。（安大略）萨德伯里镍矿的熔炉，还有（秘鲁南部）伊洛（Ilo）附近铜熔炉所产生的有毒烟流，影响了附近数公里范围内的植物及动物肺部。在1888年与20世纪20年代间，萨德伯里露天烘烤式的熔炉造就了一座黑色沙漠。附近农民抗议均告无效，直到1972年建了座比埃菲尔铁塔还高的工业烟囱排放硫，并散布至附近大片区域。[2]伊洛的熔炉于1960年启用，四年内甚至连200公里之外的农民，都发起诉讼要求赔偿作物损失。[3]西伯利亚西南部诺里尔斯克（Norilsk）镍矿熔炉所造成的损害更为严重。这座熔炉位于1935年后由古拉格劳改营犯人所兴建的超大型冶炼厂区，由斯大林的秘密警察经营。诺里尔斯克逐渐扩大成为北极圈以北最大的城市，是苏联军事工业区的一大堡垒。它所散发的污染造成相当于康涅狄格州一半面积的针叶林死亡或受损，并且损害居民肺部，即便以苏联时期末期的标准来看都已造成严重健康问题。诺里尔斯克男性罹患肺癌比例为全球之冠。在20世纪80年代，诺里尔斯克工业烟囱喷出的二氧化硫，比意大利全国总量还高。[4]俄罗斯科拉半岛上其他镍熔炉所造成的酸雨，范围远及瑞典与挪威，并且向东飘向摩尔曼斯克（Murmansk）。[5]
一座熔炉已够糟糕，重工业群聚可能更加严重。19世纪末起有好几个这样的群聚崛起，有的是因为国家政策扶植［苏联的顿涅茨克（Donetsk）或马格尼托哥尔斯克（Magnitogorsk），波兰的卡托维兹（Katowice）］；有的是因为同时拥有煤炭、矿砂与市场（鲁尔、英格兰中部、北美大湖区）；有的则是两个条件兼具（日本阪神地区、美国大洛杉矶地区）。这些至少在1975年前堪称20世纪经济增长火车头的大型工业区，都制造了大量空气污染。鲁尔与“硫污染三角带”成了一个有趣的对比，突显出政治对污染的影响力。
鲁尔[6] 德国鲁尔区以工业心脏地带而言，规模其实不大，约1500平方公里，但地下藏有全球数一数二的煤层。它位于莱茵河东，横跨鲁尔与埃姆歇（Emscher）两条河。1850年这里还是农业地区。到了1910年，当地高硫含量煤炭产量达1.1亿吨，雇佣了40万名矿工，支撑了克虏伯（Krupp）与帝森（Thyssen）两家德国重量级军事工业集团的大型钢铁厂。工业对德国政府来说相当重要，可以规避几乎所有法规，也因此空气污染，即黑烟、煤烟、二氧化硫比重极高。[7]1900年鲁尔成为欧洲最大工业区，可能也是污染最为严重者。没有了它，德国可能根本打不了第一次世界大战。
1923年所发生的国际事件，让各界了解到鲁尔空气污染的程度。第一次世界大战期间熔炉火力全开，但因为德国未能支付战争赔款，法国与比利时军队在1923年占领了鲁尔，秋天之前工厂均因战事关闭。当地的天空突然干净了起来，农业收成增加五成，树木生长的速度达到高峰。女人暂时不用像以前那样一天得打扫两次房间。但法国人并没有得到他们想要的煤矿，德国货币也因政府印钞支持军事行动而变得一文不值。柏林与巴黎都难以忍受这样的状况，因此进入协商结束战事。工业，还有空气污染，因此重新启动。或许是受到1923年夏季清洁天空的启发，官方后来开始针对污染情况进行调查。但结论是污染难以避免，而且鲁尔必须适应污染而非加以设限。
图为地处鲁尔河与莱茵河汇流处的杜伊斯堡（Duisburg），拖船、装卸吊车和调度机车在工业霾害的背景下工作的状况。杜伊斯堡有制铁、钢铁及化学工业，是欧洲最繁忙的内陆港。这张照片摄于1952年左右，当时鲁尔工业经济正从第二次世界大战期间的破坏中逐渐复苏，空气再度遭受严重污染。到了1961年，鲁尔的空气质量已成为德国一个重要的政治议题，而到了1980年，如此严重的污染已不复见
由于最新燃烧科技让工厂得以使用劣质煤炭，20世纪20年代污染达到另一波高峰。1929年有家位于索林根（Solingen）的新工厂，锅炉开始燃烧后仅几个小时，附近地区就覆盖上了一片白色灰尘。工厂在抗议声中加装了金属过滤器，但几天内就因酸性气体而瓦解。即使工厂装上质量较佳的过滤器，索林根的空气仍然损害幼童肺部。为配合工业，学校被迫关闭18个月。态度、政策与法令都依循着鲁尔模式，因为从1880年起，工业集团与工人就主宰着这个地区。利润与就业比污染、农民、地主、主妇等其他因素都更重要，这些人因为无法在政治上与克虏伯、帝森或产业公会竞争，只好牺牲他们的利益。1930年后，利润、就业与污染随着纳粹重整军备而萌芽。至少在第二次世界大战期间，纳粹对德国血统与土壤的感情并未扩及德国的空气，当然更不足以让他们对重工业设限。在1944—1945年，同盟国将鲁尔地区工厂视为主要目标，虽然鲁尔上空的黑烟及霾害让轰炸机的轰炸准确率低于德国其他地区，还是大幅削弱了德国工业实力。德国战败再度使污染得以暂时解除（1945—1948年）。但由于冷战兴起，鲁尔工业复苏变得相当重要。欧洲重建期间急需德国的煤炭与钢铁。到了20世纪50年代末期，德国政府对鲁尔煤矿进行补贴以对抗进口，让鲁尔的产出及污染都达到新一波高峰。
1961年，鲁尔的空气质量成了全国性政治议题。竞逐德国总理大位的维利·勃兰特（Willy Brandt）表示一定要让鲁尔重见蓝天。勃兰特输了大选，但随后即于20世纪60年代制定有效的黑烟及煤烟规范，特别是他当上联合政府副总理之后（1966—1969年）。高大的工业烟囱直入云霄，将硫排放物散播至下风处。这种策略在所有工业区都相当常见，让污染扩及更宽广的区域，因而降低污染浓度。就政治而言这通常足以平息事端，推迟有效降低排放的必要。在鲁尔地区，直到20世纪80年代初期，也就是德国绿党崛起，才在含硫酸雨证据累积下结合了政治意向，针对污染排放进行取缔。
鲁尔地区在20世纪60年代之前空气污染失控的记录，以及其后30年间大幅改善的案例，在美国、日本、瑞典及英国的工业区都有类似情况。大体来说，苏联与东欧的工业中心一直要到20世纪90年代，才在压力之下减少污染。冒出滚滚黑烟的工业烟囱，对马克思信徒来说带有一种象征的气味：重工业不但保证国家的权力，还确立了社会的无产阶级化。因此，冶铁、钢铁与煤炭，还有后来的化学、水泥与石油，在苏联以及1948年以后东欧卫星国的经济计划中都拥有优先权。
硫污染三角带 德累斯顿、布拉格与克拉科夫（Krakow）所形成的三角地带，蕴藏了大量富含硫与灰土的褐煤。早期的工业化利用了这些矿藏，还有来自塔特拉（Tatra）及苏台德山区的水力发电。1796年，雷维兹（Gleiwitz）设立了欧洲第一座高炉，开启了也就是现在波兰西里西亚地区的煤炭、冶铁及炼钢生产。1900年这个地区成为大规模工业设施的后援，规模在欧洲仅次于鲁尔。
这个地区在19世纪末已有明显的空气污染。捷克的森林从20世纪20年代起便出现高浓度硫所造成的不良效应。经济大萧条（1931—1938年）抑制了工业生产与污染，但战争却起了带动作用。这个地区到1939年末已全由德国掌控，因此全力支持纳粹军队。1944—1945年，当地工业多半在美国轰炸及苏联炮火下夷为平地。但这里的煤炭工业依旧存在，发展工业也符合1948年后在捷克斯洛伐克、波兰与民主德国掌权的共产党，还有他们在莫斯科的老大哥的利益和意识形态。重工业（冶铁、炼钢、煤炭、水泥、化学、玻璃、陶瓷）因此东山再起，扩大并造成前所未有的污染。与以前鲁尔的地主相比，工厂厂长与党内规划者更不必担心反污染的问题。共产党很快就在东欧摧毁了原有的土地制度，掌握了信息与权力，因此在20世纪80年代前鲜少听到任何公开异议。除此之外，根植于快速工业化的经济增长（约在1950—1970年）改善了平均生活水平，因此在硫污染三角带产生污染的工业烟囱，就像八幡（日本）、匹兹堡（美国）以及鲁尔（德国），似乎都是可以容忍的公害，但也只能忍耐一时。
到了20世纪70年代，污染问题严重得简直不成比例。波希米亚北部由于燃煤发电厂太过密集，污染程度在欧洲居冠。[8]煤炭提供了波兰3/4的能源，在捷克与民主德国也达到2/3。在20世纪70年代，波兰2/3的硫排放均来自上西里西亚（Upper Silesia），而该地区面积仅占全国领土的3%。[9]波兰西里西亚也因为来自捷克与德国各省的西风，接收了数百万吨的污染物。有项统计显示，20世纪70年代中期上西里西亚及克拉科夫因严重污染每年造成6‰～7‰的人死亡。上西里西亚人的平均寿命比波兰其他地区都短，基因突变与儿童发育不良也更为常见。[10]
1970年后鲁尔工业排放获得某种程度的控制，反观20世纪80年代硫污染三角带的污染尽管缓慢却仍持续攀升。煤炭补贴与低效率燃料依旧相当常见。民主德国所产生的人均或单位国民生产总值二氧化硫排放量，高于世上其他所有国家。到了1990年，波兰上西里西亚的硫排放（每平方公里）是鲁尔地区的5倍。
波兰当局起初（约在1950—1970年）否认社会主义经济体中存在污染问题，后来更小心翼翼地将环境信息视为国家机密。结果，鲁尔地区在公民压力、政治化及媒体炮轰等因素下达成减排，而且无须改变社会基本结构的案例，在“铁幕”以东找不到类似状况。由于在东欧完全由国家包庇污染制造者，人民对污染的愤怒数十年来无处可发泄，便因此转而针对国家而非个别企业。这也导致1989—1991年东欧社会主义国家相继瓦解。
但即便是这些撼动全球的事件，仍无法改变地质：褐煤仍旧存在，并在20世纪90年代持续供应工业电力并污染空气。在前东德地区，1989—1991年的事件导致了两德统一、投资涌入、技术提升、能源效率与污染控制快速变迁，且均以增加天然气使用为主。在波兰与捷克，这些改变经历了较多的苦痛。1985—1994年捷克空气污染值减少近50%。但两国空气质量改善，通常是通过关厂［例如克拉科夫附近的大型铁工厂新胡塔（Nova Huta）］而非技术提升。[11]
20世纪鲁尔与硫污染三角洲的空气污染史，突显了欧洲国家对工业发展的投入、西方企业对利润的投入、社会主义国家誓言在产量上超越西方国家的决心，导致空气污染与人类健康不受重视。但这还显示出，1970年后在政治上更加开放的社会，如何在社会压力下开始变革，反观限制较多且不具弹性的政体，则仍在污染的掌控下无法喘息。[12]
日本的空气污染
日本空气污染于1970年达到高峰，随后便逐渐平息。污染的出现与消除均与日本政治紧密关联，而且涵盖国际、国家与地方政治。
日本与硫污染三角带以及鲁尔在对工业的投入等特点上相当雷同。从19世纪70年代起，日本快速建立起密集工业。拥挤的城市与造成污染的工业唇齿相依。直到20世纪60年代中期以前，由于地缘政治地位特殊，造成国力极度仰赖大企业，国家鲜少出面干预大企业。日本就像德国，强势的民族主义就等同于不顾社会与环境代价致力于加速工业化。日本与德国都可以称得上是20世纪（全国）空气污染最严重的国家。[13]从明治维新（1868年）到1965年左右，日本成了“污染者的天堂”。[14]不过到了1975年，日本的空气污染问题已获控制，1985年其空气甚至比世上其他工业国家还要干净。这个戏剧性的转变，就像鲁尔、匹兹堡或库巴陶，显示出即使是严重空气污染也可逆转。
1885—1925年的铜矿与熔炉 采矿与冶炼让日本很早就体验到严重的空气污染。1890—1905年，足尾铜山（请见第4章）引发了紧张的政治抗争。四国岛上的别子铜山，从17世纪就造成污染问题。1885年后，别子铜山的采矿与冶炼作业扩大造成污染恶化，引发了40年的激烈抗议与政治斗争。为了避免在足尾引发政治问题，政府鼓励矿场业主设立治理污染设备。1910年，农业大臣为了响应农民的抗议，强迫业主住友集团在稻谷成熟的40天关键期内限制别子矿区的作业。遵循德国惠灵的前例，这项做法降低但并未解决反污染抗争。在1925年后，去硫化设备与48米高的工业烟囱，分散了当地污染，也解除了政治压力。1905年后日立铜矿也遵循着同样模式，在当地污染恶化后招致大众抗争，在1914—1915年架设155米高（全球最高）烟囱后获得解决。[15]
只有少数社区成功地抑制空气污染，且其成功通常都和有害物质的稀释及出口有关。明治时期日本积极投入工业化、军事化与帝国的拓展，为了国家利益牺牲社会与地方社区因而理所当然；日本的中央集权式权力结构，也让这样的牺牲变得可行。有位因为八幡炼铁厂而顿失生计的渔民回忆道：“为了日本国的发展，以及本地区的发展，我们渔民成了牺牲者。”[16]日本并非由渔民治国。
1890—1970年的阪神地区 矿场与熔炉的严重空气污染影响区域有限，但也预告了更大的问题。阪神地区的重工业规模比日本其他地区都大，甚至可能超过大东京地区。（阪神包括大阪、神户以及大阪湾附近及后方无数个小城市）。当地向来为纺织重镇，1880年后新式钢铁、水泥与化学工厂充斥其间。19世纪80年代大阪与神户人口倍增，达到62万人左右，到了1900年再度倍增。日俄战争（1904—1905年）的胜利为日本的经济政策做了最好的辩护，并让政府更加投入。阪神的工业扩散到住宅与农业区，引发严重的社会紧张。数千座工业烟囱冒出滚滚黑烟与二氧化硫，影响数百万人。阪神就等于德国的鲁尔——它们都是在国家利益下让严重污染合理化的重要工业区。1912年大阪开始监控空气污染。当地的黑烟与飞灰浓度堪与圣路易斯、辛辛那提或柏林相比。[17]
大阪像伦敦或匹兹堡一样是个煤炭城市，被日本人称为“黑烟城大阪”。就像其他的煤炭城市，只能在工业发展的主流意识之外私下表示异议。
当第一次世界大战的需求与机会逐渐浮上台面，抑制污染的政治压力也开始萌芽。日本在这场冲突中只扮演了小角色，但战争结束时也取得德国在太平洋地区的殖民地，以及德国在中国的部分特权。布尔什维克革命之后，俄国远东地区的骚动，给了日本另一个延伸帝国势力的机会，因此它需要更多的钢铁、船只与武器。阪神地区因此景气大好。尽管1925年立法要求都会建筑装设黑烟防治设备，20世纪20年代当地空气污染依旧恶化。管理与法规跟不上都市发展的速度。20世纪20年代大阪人口倍增（至240万），面积也持续扩大。整个阪神地区充满了日本经济快速增长的活力。大阪政府在数十件空气污染争议爆发后致力于防范黑烟，相关行动在1932年立法以提升燃烧效率并降低黑烟后达到高潮。但1932年仅大阪市就有3.5万座工业烟囱，却只有3名黑烟巡查人员。日本帝国势力伸向中国后（1931年），阪神地区建造了更多的冶金与化学工厂，造成黑烟数据倍增（1932—1934年）。连飞机都因为能见度太低而坠毁。但因为日本将军事相关制造业列为优先选项，限制污染的规定都不够分量。1944—1945年，在美国空军将阪神工业炸成废墟之前，整个地区都笼罩在黑烟、飞灰、落尘与硫污染物中。
1945年之后，阪神地区直到朝鲜战争爆发前都陷入经济萧条，而且就跟鲁尔一样，在美国的地缘政治焦虑下这些才刚被美国战机摧毁的地区亟须振兴。大阪的落尘在1945年只有1935年数值的1/4，到了1955年已经超越战前高点。[18]20世纪30年代，汽车对阪神地区空气污染的贡献不大，到50年代才造成较多的乌云，特别是1970年后阪神几乎成为一个以汽车为主要交通工具的单一卫星城。1970年以前工业烟囱与汽车排放的污染相当严重，在近千万人口间造成相当普遍的健康问题。阪神就像鲁尔或诺里斯克一样，产生污染的企业都受到国家利益的保护。阪神只是日本经济奇迹下几个严重污染地区之一。宇部这个位于日本本州岛西南部的水泥、化学与煤业中心，就曾遭受严重空气污染之苦。1901年八幡钢铁厂开幕，到1961年其烟囱每天排出27吨的煤烟及落尘，附近区域所观察到的呼吸系统疾病罹患率超高，便可能与之有关。还有东京，当地空气自19世纪便遭污染，几乎与大阪一样严重，在1970年也因为汽车数量增加而出现严重的光化学烟雾问题。[19]就像德国的经济奇迹（Wirtschaftswunder）一样，日本的经济奇迹也在空气污染方面付出高额代价。但到了60年代末期，全日本的空气开始变得干净起来。
1965—1985年的日本环保奇迹 在数种力量结合下，在经济增长火车头无须转向的情况下，日本的环保开始转向。最重要因素包括负责响应地方舆论的地方政府体系、改变使用煤炭的习惯、经济繁荣使公民开始质疑污染的必要性，还有资金累积速度超快，使得产业能尽到控制污染的义务。
宇部率先采取有效措施。20世纪50年代初期，一个罕见的学术、工业与地方官员联盟成形。地方大学医学院的流行病学家证明了宇部肮脏空气所带来的后果。曾在第二次世界大战前造访匹兹堡的知名工业家中安闲一，1954年再度前往匹兹堡，看到也闻到了当地空气的变化。他深信宇部的同行们能够让空气更清洁。官员着手编纂有关排放的新法规，主要针对落尘与烟雾。到了1961年，宇部的空气已摆脱过去而变得清澈透明。由精英阶层所推动的改革生效了。1962年，宇部的法规成了全国管控黑烟与煤烟法令的基础，但各地推行成效不一。
多数日本工业家并非自愿遵守1962年黑烟与煤烟法令，而是由公民与政府推了一把。这项法令并未限制二氧化硫或重金属排放。20世纪60年代末期日本空气污染数值创下有史以来最糟的纪录。公民行动推动了下一阶段的改革。1967年，四日市的哮喘病患者控告1959年起即在当地营运的大型化学工业厂区。在媒体大量曝光下，原告在1972年获判高额赔偿金；三重县随即颁布严格的硫排放标准。在八幡炼铁厂，女性施压要求当局降低污染。20世纪60年代末，在污染与健康的考虑之下，有好几个县取消了原定的工业区计划，与日本先前的心态及做法大相径庭。
到了20世纪60年代末，新设工厂必须拥有污染管制技术才能拿到地方政府许可。日本土地有限，让地方政府在面对工业家时握有极佳的谈判筹码，这种状况在幅员广阔的国家是看不到的。重视良好社区关系的工业家（这在日本并不罕见）确实会谨慎行事，以较法律规定更严格的标准把关工厂排放。但相关法律还是追得很紧。1965年污染控制进入国家政治的主舞台，人尽皆知的诉讼案持续出现，民众与地方当局也在污染与污染管制方面学到更多。1970年夏天东京出现特别严重的烟雾，让中央政府注意到这个问题，当年稍晚时便通过一连串反污染法令，并成立新单位来监控环保事务。标准越来越严格，工业家对新的反污染科技投下资金，日本的天空也因此更为清净。到了1975年，日本业者甚至尝试将污染防治技术卖到库巴陶。
日本控制汽车尾气排放的脚步更快。1960—1970年，东京汽车数量增至200万辆。1970年美国环保署长（EPA）到国会推动美国《清洁空气法》时便提到东京，以当地交通警察必须戴口罩为例，来警示情况可能恶化的程度。东京制造出世界级的烟雾，“永远处于薄暮状态”。[20]在群众的愤怒下，权力至高无上的通商产业省（MITI）根据美国1970年的做法，针对汽车业制定了排放标准。两国的汽车公司都声称标准难以达成。美国车厂因此控告环保署。日本业者高声抱怨，但仍努力达到通商产业省及环保署制定的标准。有些车厂在法律要求期限前多年便已达到两国标准，也因此20世纪70年代在美国汽车市场销售大增。到了1978年，新款日本车排放污染只有1968年新款车的10%。[21]日本人不喜老旧车辆的习惯，也有助于汽车汰旧换新，汽车废气排放量也因此巨幅下滑。
到了20世纪90年代初期，大阪、东京等日本城市，还有阪神等日本工业区，空气污染程度都比20世纪60年代或20世纪30年代更为减轻。[22]在这股巨大转变背后有好几项有利条件。日本对抗黑烟与煤烟的行动成功落幕，主要是因为煤炭（1955年占能源组合半数，1975年为六分之一）被石油及其他能源所取代。反污染技术进展加快，再加上日本引进、调整并吸收有用技术及法令的超强能力。明治初期日本就已经钻研西方法令，一个世纪后便开始采用德国、英国及美国的防治污染法令。景气好时日本社会储蓄率也出奇地高，投资资金因此相当充裕；其中一部分便可能投入污染防治，偶尔甚至会超出法定水平。资金还流向提高能源效率的领域，在1973年之后成为日本一大福音。通商产业省还赞助相关研究，到了1983年采矿与制造业所使用的能源也比1973年减少三分之一（指每一产量单位）。最重要的可能是1947年立宪之后，日本县市官员因为顾虑地方选举（而非中央），因此相当重视市民观感。这调整了过去（尤以1868年之后更为强烈）为国家荣誉与进步牺牲地方环保（与健康）的心态。日本的环保奇迹，就像经济奇迹一样肇因于众多因素，其中有几项更为日本所独有。[23]
酸雨
区域性的污染，有时会扩大至超越国界。空气污染跨越国界的案例，主要以硫及氧化氮所造成的酸雨为主。与大部分污染物不同的地方，在于它们会长期滞留在大气圈中，因此会飘至数千公里的远处。20世纪每个大型工业心脏地带所燃烧的化石燃料，都会造成大量硫排放，这就是20世纪酸雨的主要成分。[24]日本的污染排放多半会被冲刷至太平洋。其他国家的污染排放则造成邻国之间的摩擦。这类案例多以北欧、北美东部及东亚的酸雨为主。
在欧洲，至少从19世纪60年代起就已侦测到足以惹恼观察家的跨国性空气污染。挪威剧作家易卜生（Henrik Ibsen，1828—1906年）就抱怨过跨越北海而来的英国煤尘。[25]但这个议题到20世纪60年代才引起注意，当时斯堪的纳维亚科学家证实英国燃烧煤碳所造成的酸雨，对瑞典及挪威南部的河流与湖泊影响甚巨。进一步的监控与研究发现，以二氧化硫为主的跨国污染相当严重，主要随风自欧洲西部飘向东部。[26]冰岛与葡萄牙几乎没有外来污染，斯堪的纳维亚与波兰则相当严重。为了避免地方性污染问题而竖立高耸的工业烟囱，自然会增加跨国污染。酸雨效应影响欧洲各地的土壤与水源，尤其是伯明翰到布拉迪斯拉发（Bratislava）之间的宽广地带，这里煤炭与汽车使用又特别集中。即使是远离工业区的乡间也出现负面效应，主要是树木、湖泊和小溪受到伤害。酸性物质累积进而造成生物问题的临界点［亦即所谓的临界负载（critical load）］不一：希腊石灰石土壤中和酸性物质的能力，是斯堪的纳维亚脆弱土质的10倍。1950—1958年欧洲工业增长，大量使用能源且汽车普及，让大量的酸与氮进入空气中，造成了前所未见的酸雨。
要解决如此规模与复杂的问题，需要国家间的通力合作。在1985年与1994年，大部分欧洲国家签署协议要求降低硫排放，更认定不同临界负载的重要性。事实上，欧洲硫排放减少了15%（1980—1995年），起初主要是受到20世纪70年代燃料价格飞涨所带动的提升能源效率风潮。[27]控制氧化氮意味着控制汽车排放，尽管1988年国际达成一项相关公约，但欧洲在这方面并无太大进展。长距离的污染扩散，特别是酸雨，到20世纪90年代仍是欧洲生态系统的一大负担。推动空气污染防治在政治上相当艰难，因为欧洲是由众多小国组成，有很大比重的空气污染都属于国际问题。[28]
类似的问题也在北美东部肆虐，不过只涉及两个国家。这里就像斯堪的纳维亚一样，缺乏石灰的薄土与水源均无法对抗酸化。大湖区及俄亥俄河谷的工业地带冒出大量酸性排放物。在20世纪70年代与80年代初期，这里的雨通常比海尔斯（Hires）出品的碳酸饮料沙士还酸，偶尔还会超过健怡可乐。[29]20世纪50年代首度侦测出其对生态的影响，没多久从魁北克、加拿大滨海各省、新英格兰及纽约的湖泊与河流就可明显看出变化。20世纪80年代加拿大硫沉积物半数来自美国，成为北美酸化现象的政治背景。因为东北各州位于中西部硫排放接收端，政治情势因而更为复杂。安大略的排放飘过魁北克及加拿大滨海各省，也飘过美国东北部。1975年后，美国与加拿大降低了15%～25%的硫排放，与欧洲在1980年后的成果相当。
20世纪80年代东亚大举迈向工业化，造就了一个新的跨国空气污染竞技场。日本发现自己笼罩在来自韩国与中国的酸雨当中。1996年，日本部分地区有半数酸性沉积物来自中国。就像加拿大与挪威，日本成了位于下风处的受害者，并开始针对酸化现象加紧赞助研究与国际对话。中国的酸性落尘飘过了菲律宾、韩国还有日本，像美国、英国一样成了污染的净输出国，而且通常在国际合作中扮演控制刹车的角色。20世纪90年代，东亚的跨国污染问题规模仍然不大，以欧洲标准而言政治重要性也较低，但增长却相当快速。[30]
20世纪中叶，受跨国污染影响地区的数量与规模呈现倍数增长。虽然严重影响仅限于欧洲、东亚与北美东部，但微小的冲击在整个半球都看得出来。[31]1995年，一架航天飞机的监测装置发现一股硫烟从北美掠过大西洋飘向欧洲。[32]格陵兰冰帽的大气档案显示，北半球硫与氮的排放聚集在极地上空循环。格陵兰的冰层显示有两次硫沉积物大幅增加，1875—1910年那次较为温和，另一次较为强烈的约发生在1945—1975年。自1950年起，冰层便记录到氮沉积物大幅增加。把所有酸性化合物都算在内的话，1994年卫星探测显示从英国到中亚一大片区域内，经常降下高酸度酸雨。[33]相较之下在南半球，酸雨及其他形式的空气污染的规模多限于地方性，仅有少数例外。
尽管1985年后欧洲国家达成排放管制协议，多数跨国空气污染案例还是比地方性或都会型污染难以控制。政治权力中心的多头马车是一个原因，不只是国与国之间的问题，一国之内不同省份间，有时也必须与国家级的政府就各种目标进行合作，但这会对协调造成阻碍。除此之外，像日本与中国这样互不信任的邻国也难以合作。造成长距离污染物的行为——燃烧煤炭与汽车排放，对多数经济体来说都难以割舍。在这诸多原因之下，政治意愿往往难以企及降低跨国污染的艰难任务。
空气污染的进一步后果
无所不在的空气污染已达到前所未见的规模，因此早可预见会造成诸多后果，而且其中少有正面者。从以人类为中心的观点出发，最重要的还是与人类健康有关的后果。
空气污染与人类健康 虽然难以准确测量，但20世纪空气污染对健康造成了严重的后果。1992年世界银行估计，全球城市中仅微粒每年就能夺走30万～70万人的性命。（每年有88万人因车祸丧生）。[34]1996年哈佛大学公共卫生学院估计的数字则为56.8万人。[35]1997年，世界卫生组织估计每年全球有40万人因空气污染丧命。[36]如果取最低数值，假设高风险的都会人口自1950年增为原本的4倍，且中国、第三世界与苏联集团的空气污染死亡率增加，抵消了日本、西欧与美国空气质量改善的效应，我估算1950—1997年，空气污染夺走了大约2000万～3000万人的性命。虽然西方世界的空气污染更糟糕，但因为都会人口较少，整个世纪的数字可能只略为增加。总计之后，“推估”20世纪空气污染的人命代价可能在2500万～4000万人间，约等同于第一次世界大战与第二次世界大战的死亡总人数，也逼近1918—1919年全球流感大流行这场20世纪最严重传染病的死亡人数。
由于这是推估出来的数字，我们必须说虽然空气污染与战争所造成的死亡人数可能旗鼓相当，但从社会与经济观点来看这是两回事。在20世纪，战争夺走的多数是壮年人的性命；空气污染杀害的则是病人、老人以及幼童。如果我们同样尊重所有个体，那么空气污染的代价便可认定为等同于世界大战。但如果换个想法，认为老人已经完成对社会的贡献，而幼童因为投入的资源较少而容易被取代，那算法就不一样了。[37]
20世纪70年代末期后，美国的空气污染每年夺走大约3万～6万条人命，约占所有死亡人数的2%～3%（约与波兰或捷克斯洛伐克的数字相当）。[38]在美国，因空气污染而死亡的排名与汽车车祸导致的死亡相同，略高于枪击，但仍远远落后于吸烟。然而致死的多为老人，也就是最容易罹患呼吸道感染与癌症的族群。相较之下，车祸死亡者涵盖各个年龄层，枪下冤魂则多为年轻人。因此就少活的年龄总数来说，空气污染在美国的重要性远低于车祸或枪击。
除了在20世纪夺走数千万条性命，空气污染还在更多人身上引发或加重慢性疾病，影响人数可能上亿。微粒物质，尤其是细微颗粒，会促进呼吸道感染甚至癌症。铅会伤害神经系统并抑制心智发展。部分流行病学家认为，1950—1980年美国儿童因为吸入空气中的铅，平均智商下降。在波兰及泰国曼谷，铅暴露对健康所造成的冲击更为严重。[39]二氧化硫也会造成包括呼吸道疾病在内的健康问题，尤其是已经患支气管炎的人。日本污染赔偿法令于1973—1988年生效，因而引发许多详尽的相关研究。四日市石化工业区附近，有9万人因为空气污染造成健康问题符合赔偿条件，其中以二氧化硫为主要污染物。
要让空气污染对健康的影响，与其他死因与疾病肇因脱钩并不容易。尤其是在那些以生物量及煤炭作为家用燃料的发展中国家，室内空气污染也导致相同病症，夺走人命的数量甚至可能更多。也就是说必须切记，在20世纪水源污染所造成的死亡与罹病人数，远超过空气污染。[40]
空气污染、植物与动物 要评估20世纪空气污染对生态所造成的影响，难度不亚于对人类健康影响的评估。空气污染以“非自然淘汰”补充了自然淘汰，有利于某些生物却对其他生物造成伤害。极端案例中最为严重的影响，包括库巴陶（巴西）或萨德伯里（安大略）及诺里尔斯克（西伯利亚）附近，都因为污染造成月球表面般的地形。范围最大的冲击来自区域性污染，并以酸雨为主。影响程度介于中段的包括煤炭城市，空气污染虽对生物群造成明显影响但不至于造成毁灭。
大型煤炭城市的黑烟与酸雨，阻碍了植物生长并造成植物死亡，大型熔炉亦是如此。针叶林因为对酸雨相当敏感，就此从煤炭城市中消失踪影。白杨木与柳树的状况较佳。有几种悬铃木（sycamore）因为能够抵抗空气污染，因此成为19世纪末与20世纪初都市规划者的最爱。从伦敦到塔什干（Tashkent）的公园与各项设施附近，都可看到这种做法的遗迹。1970年后，至少在英国与日本都能看到不耐酸树种又多了起来。[41]
煤炭城市也对动物界略有影响。过去伦敦动物园的狮子常死于支气管炎，鸟类则因肺部坏死而丧命，还有许多其他动物因煤肺病（anthracosis）与硅肺病（silicosis）而死亡，这些都是与肺部微粒物质有关的疾病。在1873年12月伦敦一场恶名昭彰的大雾期间，伊斯林顿（Islington）牛展上的得奖动物竟然因此窒息。煤炭城市的黑烟制造了演化上的一种新的选择性压力（selective pressure），最明显的例子就是伦敦与英国中部地区飞蛾数量的变化。19世纪末20世纪初颜色较深的飞蛾成为主流，据推测就是因为它们比白色飞蛾容易伪装。但当20世纪末黑烟减少，颜色较浅的飞蛾恢复以往数量，换成颜色较黑的飞蛾遭殃。[42]
空气污染对生态带来最严重的冲击，当属区域性空气污染。从19世纪末，硫排放就对树木造成伤害。到了20世纪末，酸雨与臭氧损害了大片的森林。在斯堪的纳维亚与欧洲中部，1970年后有数百万株树木显露衰退迹象：生长迟缓、树叶密度下滑，很多甚至枯死。针叶林与橡树受损最为严重。到了20世纪90年代，欧洲约有1/4的树木受到伤害。[43]在捷克共和国北部有整片森林枯死，土壤中的酸性沉积物对树木来说毒性太强。在北美与东亚等其他酸雨较多的地区，问题较不严重。研究德国“森林死亡”（Waldsterben）现象的学者，多半认为此一现象为空气污染所造成，且以酸性排放及臭氧为主要原因，但也有其他说法。[44]空气污染同时也伤害农作物，这种效应不但显而易见且代价可能更为高昂。[45]
酸雨毫无疑问也影响了水中生物。由于底部岩石并未中和过多的酸性物质，20世纪期间湖泊与河流常变得不适合甲壳类、蜗牛、软体动物、青蛙生存，也不适合鲑鱼、鳟鱼等对酸较为敏感的鱼类生存。在欧洲与北美东部，1960年后有数十万河流与湖泊，因为酸雨而丧失了所有或部分水中生物。挪威因为接收了大量来自英国的硫排放物，早自1920年起便开始出现负面效应。
空气污染与文化遗迹 工业烟囱及汽车尾气管所排放的酸性物质会侵蚀石头，特别是石灰石与大理石。因此有些伟大的世界文化遗迹，到了20世纪腐朽速度大幅加快。以欧洲许多城市为例，容易被侵蚀的石头附近若有严重污染，文化损失更是特别明显。伦敦的酸性雾侵蚀了圣保罗大教堂的石质外墙，速率为每百年约8毫米。雅典的汽车尾气在短短25年内对卫城（Acropolis）所造成的伤害，比之前2400年的风化还要严重。圣马可教堂雄伟的青铜马雕像经受住了历史岁月的摧残，最终还是在1974年败给空气污染。威尼斯当局将这些位于教堂屋顶的雕像藏起来，换上玻璃纤维材质的仿制品。米开朗琪罗的大卫像不堪佛罗伦萨空气污染，现于领主广场（Piazza della Signoria）上看到的也是复制品。一些不那么知名的遗迹与建筑也深受其害。20世纪90年代初期，欧洲每年要花费90亿美元来替换被腐蚀的石材。由于欧洲部分地区有效地控制住了污染，1970年后建筑石材的腐蚀总算速度趋缓，但并未完全停止。[46]
空气污染造成文化遗迹腐蚀的现象虽以欧洲速度最快，但1980年后也在其他地区涌现。印度阿格拉（Agra）炼油厂排出的二氧化硫，侵蚀了举世无双的泰姬陵。位于危地马拉蒂卡尔（Tikal）的玛雅石灰纪念碑，看得出100公里外墨西哥燃烧石油所造成的负面效应。人面狮身像、金字塔，还有吉萨（Giza）许多雄伟的法老王纪念碑，历经了4000年来撒哈拉沙漠的风沙吹袭后，却在开罗污染的冲击下明显看出侵蚀。煤尘毁损了始于公元5世纪的中国云冈石窟砂岩雕像。当地有5万尊雕像，其中包括大小相当于三到四只大象的佛像。[47]现代人将是最后能亲眼目睹这些艺术品原貌的一代人。
空气污染的经济与政治效应 20世纪的空气污染，带来重大且难以估计的经济与政治效应。受损害或就此毁灭的森林、作物、建筑、桥梁、纪念碑、机械与人类健康，代价可谓不知凡几。1997年世界银行估计，中国因空气污染付出的代价相当于国民生产总值的8%，这个数字在其他国家可能较低。[48]直到1970年左右，这些损失都被认为是发展工商业时可以接受的代价。1970年后，诸多事件显示不一定要这样，而且污染管制本身也是一门可以赚钱的生意。1980年后空气污染管制发展迅速，成为拥有数十亿美元市场的产业。
这场发生在1970年左右的转变，反映出20世纪最重要的政治动员之一。这股趋势以污染的历史心脏地带为焦点，也就是北美、欧洲与日本，但也在其他地区兴起，特别是印度。这在广泛定义下也是环保运动的一部分（请见第10章）。空气污染除了催化现代环保政治，也在国际事务中扮演了一个小角色。远距离的跨国空气污染造成亲密盟国之间的摩擦，例如美国与加拿大、英国与挪威，还有民主德国与波兰。它还加剧了不睦邻国之间的紧张关系，例如中国与日本，还有挪威与俄罗斯。有无数的国际协议、议定书、协议与条约都是为了解决空气污染而签订，从小型双边条约开始，但1975年后多涉及区域性甚至接近全球性的协议。这些议题因为太过复杂而需要科学家参与，协商才能顺利进行。[49]
气候变迁与大气圈臭氧
在20世纪，人类活动造成大气圈中温室气体增加，并降低大气圈中的臭氧浓度。这两项变化可能会对21世纪的历史带来重大潜在后果。20世纪时这些后果还算温和，但因为它们的前兆对人类事务如此重要，而且因为这变迁根源于20世纪的趋势与行为，我将同时简短地处理这两个议题。[50]
气候变迁 主要温室气体包括二氧化碳、甲烷与臭氧。[51]虽然气候由许多因素所主宰，最重要的还是大气圈的组成。如果没有温室气体，我们的地球就会变成一个极寒之地，变得比较接近平均气温约在零下23摄氏度（零下9华氏度）的火星，就像是地球上极地在冬季的温度。如果温室气体增加，地球则会变得像金星，平均温度高于沸点。对于已经适应地球的生物而言，温室气体发生变化是件相当严重的事。
在1800年之前的1000年间，大气圈中二氧化碳的数值为270～290ppm。1800年左右开始加速上扬，1900年达到约295ppm，1950年为310～315ppm，1995年大约为360ppm。有两项趋势带动数值上扬：燃烧化石燃料约占增加数量的3/4，其余几乎都与砍伐森林（现以热带为主，但在1900年多数集中在北美与温带亚洲）有关。同时，像二氧化碳一样自然存在于大气圈中的甲烷，从大约700ppm增加到大约1720ppm。甲烷增加的主要来源是农业，特别是灌溉稻田、家畜、垃圾分解、采煤及使用化石燃料。
大气中这些微小但重要的变化，再加上其他温室气体更微小的变化，让大气圈留住太阳热能的效率更高。与此同时，人类活动在大气圈中注入了许多落尘与煤烟，使到达地球表面的太阳能数量略微降低。自大约1800年以来的净效应，相当于地球表面每平方米太阳能多出大约2瓦。这可能就是20世纪地球历经中度变暖现象的原因。[52]
近年来地球温度提高，不过没有人能确定这是否真为人类所造成。在1890—1990年，平均地表温度增加了0.3～0.6摄氏度。其间有两次明显上扬，一次在1910—1940年，接着则是1975年后。从1940—1975年，平均温度其实略为下滑。但纪录中最热的10个年头当中，有9年是落在1987—1997年间，20世纪90年代也成为14世纪以来最热的10年。[53]变化的规模及速度仍在自然变化的范围内，但在过去200年间仍属罕见。在过去一万年来可能从未出现，而且可以确定过去600年间并无类似状况。[54]
有些地方比其他地方更热，有些则是更冷。最严重的变暖出现在北半球高纬度地区，包括北纬40度以上的费城北部、马德里及北京。举例来说，20世纪80年代末期与1997年间这些地方的播种季节延长超过一周。[55]南极洲的温度也增加许多，冰层溶化的速度之快前所未见。[56]气候是否变得更不稳定，造成更多的干旱、飓风、热浪、洪水、厄尔尼诺现象等，仍难以确认。联合国跨政府气候变迁小组（IPCC）1995年决议时，尚无可能做出结论；到了20世纪80年代末期，仔细研究极端气候可能性的保险业者，开始怀疑气候是否真的变得更不稳定。[57]
20世纪变暖的后果仍不算严重。有些生物改变了它们的栖息范围以躲避热浪。有些（但非全部）冰川与冰帽规模缩小，海平面上升了10～25厘米，差不多到人类小腿肚的高度。看似合理但又无法证实的是，暴风雨对各地海岸造成的伤害因此更为严重。疟蚊扩大了栖息范围，尤其是入侵热带非洲的高纬度地区，造成卢旺达等地疟疾死亡率上升。放宽视野从20世纪历史的角度来看，或许这些其实都不算什么（虽然孟加拉国人及卢旺达人会有不同想法）。然而，预言21世纪后变暖将更加严重，就是另一回事了。
20世纪90年代末期，气候模型专家预期21世纪平均温度可能会上升1～5摄氏度（1～10华氏度）。[58]如果他们的模型证实无误，这样的变暖代表蒸发与降水都会出现快速变化，更为活跃的水文周期会同时造成更多的干旱与洪水。这会对农业造成何种后果虽难以预测，但很可能相当剧烈。[59]疾病及其带菌者的扩散也会危及人类健康。物种灭绝可能加速。处理如此大规模的变暖问题——假设它真将发生——将是21世纪历史最重大的一章。对马尔代夫等地势较低的岛屿来说，甚至可能是历史的最终回。[60]
臭氧与氯氟碳化合物 大气圈臭氧耗竭的历史，同样也是因为未来前景而非过去的重要性而亟须关注。在大气圈中，阳光与氧气作用形成臭氧，而臭氧会吸收99%进入大气圈的紫外线辐射。[61]氧气出现前并无臭氧层，地球上的生物因此只能待在水中。这层不可或缺的防晒网，由广大大气圈中浓度仅十亿分之几的臭氧分子组成，而且必须历经无数时光才能形成。接下来，这薄薄的防护层，保护了地球生物约10亿年之久。
但1930—1931年，托马斯·米奇利（Thomas Midgley,Jr.）发明了世上第一款氯氟碳化合物氟利昂（Freon），作为冷冻剂、溶剂与喷雾挥发剂等相当有用。氟利昂取代了先前用于冷冻剂的危险可燃性有毒气体，造就了空调技术。氯氟碳化合物及其他类似气体（通称卤烃）的优点在于相当稳定，而且几乎不会与其他物质一起作用，直到它们飘入大气圈，被直接照射的紫外线辐射分解后释出会回过头来破坏臭氧分子的成分。
米奇利就是发现铅可以提升引擎性能的那位化学家。他对大气圈带来的影响，超过地球史上任何一种有机体。1889年他出生在宾州比弗福尔斯（Beaver Falls）一个发明家家族（他的祖父发明了带锯）。他在达顿（Dayton）及哥伦布市（Columbus）长大，毕业于康奈尔大学，后来成为化学工程师。第一次世界大战期间，他着手研究空投鱼雷（自动导航飞弹）及飞机合成燃料。他在1921年任职通用汽车研究公司期间，发现四乙铅会降低引擎爆震，1923年所属公司首次开始贩卖乙基汽油（ethyl gasoline）。米奇利的研究让高压缩比的汽车与飞机引擎变得可行。
在通用汽车分公司富及第（Frigidaire）的要求之下，米奇利接着处理冷冻技术问题。1930年在美国化学学会的一场会议中，他在大批观众面前吸入一大口氟利昂，然后再吹向一根点燃的蜡烛并将之熄灭，展示了氟利昂无毒且不可燃的特性。米奇利拥有超过百项专利，在美国得过各大化学相关奖项，离奇过世时还是美国化学学会主席。1940年他染上小儿麻痹后，设计出一套由绳索与滑轮组成的系统，以便自行上下床。1944年他却运气不佳而为自己的聪明才智所害，被自己设计的绳索机关缠住，吊死在自家床铺上方。[62]
米奇利
不过直到经济大萧条与第二次世界大战后，米奇利的发明才迅速风行起来。一直到20世纪30年代及40年代，氯氟碳化合物的销量均相当有限，1950年以前每年或许只有2万吨。但到了1970年排放达每年75万吨，悄悄对臭氧层全速发动攻击。1974年，科学家舍伍德·罗兰（Sherwood Rowland）及马里奥·莫里纳（Mario Molina）表示在理论上卤烃可能造成臭氧层变薄；1985年，法尔曼（J.C.Farman）进行观察后证实，这一现象的确已发生在南极洲上空。[63]后来的测量数字显示智利与澳大利亚上空有微小破洞。同时，北半球的臭氧保护网也略为变薄（1960—1995年变薄约10%），不过仅限于热带而非全部地区。[64]
由于紫外线B可能增加而令人忧心，这些初期的发现很快便引发政治响应。紫外线B会杀死海洋食物链中最基本的浮游植物，影响绿色植物的光合作用。它会对人类造成白内障等眼部疾病，抑制免疫系统反应，高危险族群更会因此罹患皮肤癌。20世纪70年代末期，美国、加拿大与斯堪的纳维亚国家均禁止在喷雾剂中加入氯氟碳化合物。这些做法的全面性效果不大：全球氯氟碳化合物释出量继续攀升。针对法尔曼的发现，联合国环境规划署（UNEP）就臭氧耗竭问题发起了1985年的《维也纳公约》，之后又有1987年的《蒙特利尔公约》，1990年（伦敦）、1992年（哥本哈根）及1995年（维也纳）均再修订，是国际社会对这个重大问题做出的重大响应。这些协议严格遏止了氯氟碳化合物的生产。多年来对氯氟碳化合物会损害臭氧层这种理论持反对立场的化学从业者，起初对这些议定书与修订多有抱怨，但也很快就找到了替代品。有些使用氯氟碳化合物作为溶剂的化学家，发现水或柠檬汁的效果一样好。1988年后氯氟碳化合物释出量下降。主要使用国（美国、欧盟、日本与俄罗斯）降低氯氟碳化合物用量达75%～100%（1986—1994年）。中国与印度的用量较过去增加，但全球的氯氟碳化合物用量还是降低了大约80%。这是好消息的部分。
不幸的是，氯氟碳化合物相当稳定，因此会在大气圈中长期滞留，而且有些在《蒙特利尔公约》之前释出的氯氟碳化合物，直到2087年仍会继续损害臭氧。因此，臭氧层变薄的现象至少还会持续10～20年，直到臭氧层慢慢再度强化。人类历史上的“紫外线世纪”，应该大约始于1970年，到2070年为止。[65]对生物圈，特别是表皮色浅的人类与浮游植物而言，很幸运的是氯氟碳化合物的商品化，没有提早10～50年出现，莫里纳、罗兰及法尔曼的科学发现也及时出现，再加上联合国环境规划署主导牵线达成国际协议。
在“紫外线世纪”的前25年里（截至目前），或许因为大气圈臭氧流失而多出100万～200万个皮肤癌案例。[66]这代表约有1万～2万人提前死亡，主要集中在澳大利亚等白人居住的阳光普照地区。截至目前，其代价远不及空气污染所造成的呼吸道疾病。没有人知道超量紫外线辐射对免疫反应的完全作用，因此仍然无法了解氯氟碳化合物侵蚀臭氧层对人类健康的真实影响（更别提生物圈中其他生物）。但大气圈耗竭，这是另一个运气不佳结合米奇利的聪明才智造成的结果，且确定会在“紫外线世纪”结束前夺走成千上万的性命。[67]
20世纪结束时，气候变迁与臭氧耗竭虽然只带来中度影响，其未来却已大致底定，尽管没有人确切知道会以什么样的形式出现。空气中的微粒物质会被雨水冲走，大部分造成地方性或区域性污染的物质，也同样因自然过程而移动。因此只要不再增加污染物，地方性与区域性的空气污染很容易且很快就可逆转。全球性的议题就不同了。如果我们明天就停止向大气圈排放会破坏臭氧的化学物质，可能还是需要整整一个世纪才能再度享受到健康的臭氧层。在气候变迁方面，转机需要很长的时间。大部分在20世纪才被排放进大气圈的二氧化碳，会存留好几个世纪之久。（增加的甲烷大约只会维持12年。）二氧化碳不像煤烟那样可以冲刷殆尽，相反它会被海洋与生物慢慢吸收，且速度无法大幅加快。不论规模大小，其影响都无法在短时间内反转。因此就某一部分来说，20世纪的燃烧史已决定了未来数百年的地球状态。
太空中的污染
20世纪大气圈污染的规模，从地方性扩张为全球性，确切来说有些甚至超越了地球本身。自1975年苏联发射史普尼克（Sputnik）宇宙飞船以来，各大强权（包括商业及政治强权）已将数千人造卫星、火箭推进器及各式各样的太空垃圾弃置在近太空（near-space），以每小时3万千米的速度绕着轨道运行。在这样的速度下，就算是剥落的油漆碎屑，在太空中的数量都已达数百万片，这些都可能损伤卫星或宇航服。航天员在太空漫步时必须停留在宇宙飞船的影子下，以免有铆钉乱窜误入其路径。但是目前尚无相关的限制规定。有关当局的看法是，采取任何行动的代价都太高，反正太空这么大，总会容得下太空垃圾。但150年前的工业家们，对大气圈也曾抱持同样看法。[68]
结论
20世纪空气污染的数量与后果都相当巨大，其规模与特性的变化亦是如此。以上结果显示，我们对大气所带来的改变，起于好几项同时发生、偶然且无法控制的实验。
这几项实验的后果第一是都会空气污染。它起步极早，但到了20世纪已达到足以通过呼吸道疾病杀死数百万人的地步。第二则是酸化现象，它大幅度地改变了北半球的区域性生态。第三是二氧化碳可能已造成地球轻微变暖，未来还会持续增温。第四则是氯氟碳化合物足以损耗地球生物赖以生存的臭氧层。
所有这些大气圈的变化，都是工业化无意间造成的效应。主要的驱动力是化石燃料的使用，但新科技也扮演了重要的角色（例如氯氟碳化合物和四乙铅）。工业化的背后有十分吸引人的高生活水平，对很多人来说至少消费本身就很吸引人，吸引人的还有采矿、冶金、发电及其他污染性企业的利润，还有国家、官僚及政客的政治权力，地缘政治的焦虑或野心，特别助长了德国、日本、俄罗斯、中国、巴西等国政府加速工业化的决心，几乎可以完全不顾后果。通过空气污染及暴力，数百万人的生命与健康就这样被献上了国际利益的祭坛。
始于20世纪40年代的降低空气污染行动，是了不起的政治行动。这需要医学研究人员、工程师、民权运动者、立法委员及官员间联手合作。在黑烟的防治方面，至少在美国、英国与日本，妇女都扮演了突出的角色。至于1975年后的与酸雨和臭氧相关的国际协议，也需要部长级官员、国家领袖与大企业的参与。几乎所有的空气污染（全球等级的问题除外），只要从源头处理都能迅速逆转。在大多数地区，发生空气污染问题时大多数的政治响应均十分恰当。但考虑到多数社会在思维与政治上均有其惰性，对大气圈变化的社会与政治响应其实都是很了不起的。正如塞缪尔·约翰逊（Samuel Johnson）在另一本书里提到的：有时某件事有没有做，要比做得好不好来得更为重要。
[1]Kaplan 1981：38–47.
[2]Ripley et al.1996：170–80；Dudka et al.1995：由于土壤中有数十年来有毒金属沉积物，当地植物一直相当稀疏。高耸的烟囱（381米）并未排出太多重金属，而只有硫。1972年以前国际镍业公司（Inco）位于萨德伯里的熔炉所排出的硫占大气圈中总量的1%，是加拿大与美国酸雨的主因之一。农民的愤怒终于使国际镍业公司被罚款1500美元（1974年），约当于该公司一分钟所赚取的利润，Cox 1982。Quinn 1988详述了田纳西州东南部铜熔炉所造成的损失。自1930年起，当地由人为因素造成的沙漠多半恢复以往生机。Quinn 1989有对美国其他熔炉的描述。
[3]Vizcarra Andreu 1989。伊洛当地的污染排放直到1994年仍未获处理，但确实有针对去除硫污染进行规划（Murley 1995：284）。
[4]Peterson 1993：13：诺里尔斯克罹癌率请见Lincoln 1994：403。
[5]根据WRI 1996：206，诺里尔斯克熔炉杀死了35万公顷的森林，另有15万公顷遭毁损。Kotov and Nikitina 1996的估计更高出15%。另见Gytarsky et al.1995，其中有幅地图显示出一块广达3200平方千米、比罗得岛或卢森堡还大的地区内整体植物受损状况。
[6]此描述来自Br.ggemeir 1994 and 1990，以及Brüggemeir and Rommelspacher 1992。
[7]魏玛时期的德国（Wilhelmine Germany，亦即1871—1918年）有系统地变更法令，牺牲农民、渔民及林业从业人员而图利污染者。过去农民等享有权威式的保护，例如春季生长期熔炉必须停工（Gilhaus 1995）。魏玛时期的空气污染也请见Spelsberg 1984。
[8]捷克斯洛伐克2/3的电厂位于此地，每年产生每平方千米86吨的飞灰，以及每平方千米181吨的二氧化硫（Carter 1993a：77）。
[9]1990年比重已降至1/3（Carter 1993b）。
[10]Trafas 1991。这只包含呼吸道疾病的额外死亡案例，而不包括癌症。关于波兰西里西亚空气污染在健康方面付出的代价，请见Majkowski 1994。关于捷克请见Bobak and Feachem 1995，其中认为空气污染造成捷克20世纪80年代末大约3%的死亡率。
[11]Carter 1993a and 1993b；Klarer and Moldan 1997；Stanners and Bourdeau 1995：ch.4 et Passim；Trafas 1991。捷克数据来自Bobak and Feachem 1995及Moldan 1997。
[12]Dominick 1998详细探讨了这个主题。
[13]英国是这个头衔仅有的竞争者。波兰、捷克领土及其他社会主义国家的工业化较迟，因此直到20世纪末才发展出世界级的空气污染。
[14]这个说法及其后相关信息均摘自Hashimoto 1989。
[15]另一处重要铜矿，也就是邻近秋田的小阪，其污染与政治请见Okada 1990。第二次世界大战后日立矿区（茨城县）因为废水污染当地村庄而引发抗议（Miura 1975：286–305）。
[16]Morris-Suzuki 1994：203所引述。
[17]数据来自Miura 1975：244–56。
[18]日期来自Ibid.37。
[19]其他案例请见Hashimoto 1989及Morris-Suzuki 1994：202–7。
[20]请见Nishimura 1989：v。
[21]Hashimoto 1989：42.
[22]特定污染物数据请见Environment,March 1994,36：36。当时东京仍偶有臭氧问题，但已大幅减少二氧化硫、一氧化碳、悬浮微粒与环境中的铅，含量远低于世界卫生组织标准，有些案例浓度降幅高达75％～90%。大阪空气污染数据（大约1995年）相当于巴黎或伦敦。
[23]这些段落摘自Hashimoto 1989、Morris-Suzuki 1994，以及Tsuru 1989 and 1993。Hoshino 1992对日本环境史的评估较不乐观。同时请见Krishnan and Tull 1994；Broadbent 1998。
[24]直到大约1980年，酸雨中二氧化硫的比例向来是氧化氮的两倍。近来在欧洲与美国，比例已经逼近1∶1。另一个重要的酸性化合物是氨，后者主要来自农业。黑烟防治政策降低了工业烟囱所排放的微粒物质之后，酸雨问题才逐渐在欧洲与美国恶化。因为以前的飞灰及煤烟能中和大部分的硫，只要微粒排放受到抑制，酸雨就会变得比较严重。硫、氮及其他酸性化合物排放历史的概况，请见Graedel et al 1995。
[25]Brimblecombe et al.1986.
[26]俄罗斯接收了大量来自乌克兰、白俄罗斯与其他（位于上风处）前苏联共和国的酸雨（Cooper 1992）。
[27]Murley 1995：387收集了1980—1992年每个国家降低硫排放的数据。奥地利与斯堪的那维亚国家降低幅度达75%。克罗地亚、葡萄牙，特别是希腊（+27%）却逆势增加硫排放。
[28]Freemantle 1995检视了欧洲的酸雨协定。
[29]Hires品牌沙士的酸碱值为4.38；健怡可乐为3.32。1982年北美降雨的平均酸碱值为4.2。根据Ponting 1991：366，西弗吉尼亚州的惠灵曾创下降雨酸碱值达1.5的纪录，介于醋（2.4）与电池酸液（1.0）之间。
[30]Kotamarthi and Carmichael 1990。20世纪90年代，中国超越美国成为全球最大二氧化硫排放国，但中国北方的酸雨问题，却大多因为空气中（来自黄土地区）的大量碱性落尘中和空气中的硫酸盐与硝酸盐而降低。在长距离污染扩散与酸化问题方面，我参考了Aamlid 1990、Ayers and Yeung 1996、Elder 1992、Hashimoto et al.1994、Mason 1992、Rodhe 1989以及Stanners and Bourdeau 1995：ch.4 and 31。
[31]请见Rodhe et al.1995。Rodhe 1989表示酸雨的本质为地区性而非全球性，但1995年仍写出酸性化合物“全球规模的扩散”这样的字句。
[32]Freemantle 1995：11–2指出欧洲二氧化硫有2.5%来自北美。
[33]此处雨的酸碱值低于4.6，约为普通雨水酸度酸碱值5.5的10倍（Rodhe et al.1995）。蒸馏水酸碱值为7.0，为中性。降雨酸碱度偶尔低于3（H值为正常雨酸度的500倍）。在格陵兰冰层方面，请见Laj et al.1992，以及Science of the Total Environment特刊,1995：160–1。极地空气污染的一般信息，请见Barrie 1986、Barrie et al.1985及Shaw 1995。1870—1975年，格陵兰冰层的硫沉积率增为三倍。相较之下，1990年美国东部的人为硫沉积物约为自然比例的5～10倍。（Husar and Husar 1990：416）。
[34]世界银行数据为WRI 1996：22 and Hall 1995：77所引述。
[35]Murray and Lopez 1996：28（摘要），vol.9（细节）。
[36]世界卫生组织官网，1997年4月21日。
[37]虽然觉得这很无情，但理性上我仍偏向前者。
[38]WRI 1996：64–7。自然资源保护协会（Natural Resources Defense Council）在1996年表示，每年仅微粒物质就造成6.4万件死亡案例。
[39]低智商与血液中高浓度铅的高度关联性，当然意味着很多事情。分析美国各地人群毛发后发现，20世纪末人类毛发中所含铅低于19世纪末的水平，表示尽管大气中铅含量急速上升，美国人所吸入的铅还是减少了。烟囱、厨具与油漆当中的铅含量降低可能是背后原因。Weiss et al.1972。Moore 1995：45引述耶鲁大学医学院一名医生，表示波兰空气中的铅使10%～15%的人口不适合工作。有关曼谷儿童智商与铅暴露，请见WRI 1996：47。Williams 1998认为铅阻碍了数千万儿童的心智发展，比例在美国为17%，部分非洲城市更高达90%。
[40]世界卫生组织于1997年估计，每年有500万人因水源污染丧命（相较之下空气污染致命人数为40万）。世界卫生组织官网，1997年4月21日。
[41]Gilbert 1991：33–40。感谢Greg Maggio提供我有关悬铃木的知识。波兰的空气污染自20世纪60年代起便严重影响真菌、青苔与叶片寄生虫在克拉科夫与罗兹（Lodz）的分布，推测其他地方也有受此影响。
[42]Fitter 1946：179–184。同时请见《纽约时报》1996年11月12日：C1、C6，报导了过去150年兰开夏（Lancashire）与底特律地区飞蛾颜色的演化。空气污染可能还影响了其他几种无脊椎动物的数量变化。都会黑烟可能减少会飞昆虫的数量，让以其为主食的鸟类更加不易生存。
[43]此处伤害定义为落叶超过25%（Stanners and Bourdeau 1995：560）。
[44]其他说法包括气候变迁与疾病，可能有多重因素产生作用（Fuhrer 1990;Kandler and Innes 1995;Olson et al.1992;Kuusela 1994：135–6）。Kuusela在文中写到，森林的消亡减少欧洲林地面积达0.5%，以波兰、捷克斯洛伐克与德国为主。根据Holland and Petersen 1995：322–3，空气污染使奥地利、捷克共和国、德国、波兰与瑞士30%～60%的森林受到伤害。Lonkiewicz et al.1987说1970年波兰有20万公顷的林地因空气污染严重受损；1985年则有70万公顷，相当于波兰林地面积的9%。在联邦德国，von Maydell and Ollmann（1987）估计所有林地有半数为空气污染所损害；在奥地利，F.Tersch（1987）估计污染伤害了20%的森林。
[45]在美国，臭氧每年使农业产出减少10亿～70亿美元；在波兰，酸化现象使收成下滑3%～4%（Holland and Petersen 1995：323）。
[46]U.N.Economic commission for Europe 1992：53–81；Kucera and Fitz 1995；Matson and Miller 1991；Norwich 1991；Sikiotis and Kirkitsos 1995；Trudgill et al.1990。同时请见Science of the Total Environment特刊，1995,167。
[47]Salmon et al.1995。相关问题请见Deshpande et al.1993（印度），以及Keskinler et al.1994［土耳其埃尔祖鲁姆（Erzurum）］。美国华盛顿因为降雨酸碱值达4.2，许多石灰石、大理石建筑与纪念碑都可看出腐蚀痕迹。
[48]根据《经济学人》（The Economist,21 March 1998：4）一篇名为“Development and the Environment”的调查所报道。
[49]认为科学家形成一个“知识社群”，献身有别于外交官职责的利益及更易于协调之利益的说法，曾在专为地中海所订定的协议中出现，但也适用于其他国际性空气质量协议（Haas 1990）。
[50]详细评论包括de Gruijl 1995、IPCC 1996及Turco 1997。
[51]其他包括一氧化二氮及卤化碳（包括氯氟碳化合物与有时用来替代氯氟碳化合物的氢氟烃）。IPCC 1996 1：15–21检视了这些气体对“辐射作用量”（radiative forcing，指大气变化所造成的气候变迁）过去与未来可能产生的相对贡献。
[52]IPCC 1996 1：5如是说：“综合各种证据发现，看得出人类对全球气候的确造成影响。”美国全球气候研究计划（U.S.Global Change Research Program）1998：14的说法就没有这么保守：“最新统计测试显示，目前观测到的暖化现象，其中多数确实为人类活动所致。”
[53]根据美国太空总署（NASA）、国家气候数据中心（National Climate Data Center）以及英国气象局（U.K.Meteorological Office）所收集之数据（reported in Science News 17 January 1998,153：38中之报道）。请见《华盛顿邮报》，1998年7月13日。
[54]Mann et al.1998。
[55]《华盛顿邮报》，1997年4月17日。
[56]请见Dennis 1996：165。1995年，拉森冰架（Larsen Ice Shelf）有块200米厚的冰脱落掉入海中，面积相当于罗得岛或卢森堡。
[57]Berz 1990.
[58]2100年全球暖化预估数据的范围极广，从1～5摄氏度起跳。至于各种状况下所导致的结果，请见IPCC 1996。
[59]Rosenzweig and Hillel 1995。
[60]如果未来人类将已知煤炭矿藏燃烧殆尽，大气圈中的二氧化碳会是1850年的4倍，平均气温将超过过去2亿年来的任何时期，而且海平面可能会升高10～20米，足以淹没世上所有大型城市。不过这得花上几个世纪的时间，因为地球还有很多煤炭矿藏（Kasting 1998）。
[61]明确来说，臭氧会吸收少部分的紫外线A以及全部的紫外线B。紫外线B从生物学上来说具有危险性，而真正令人担心的是臭氧层吸收能力下降。在与氧气一起作用下，臭氧能吸收紫外线C。这种波长最短的光线，用来杀菌时甚至足以致命。
[62]就像哈伯也致力于从海水中萃取物质，不是金而是乙基汽油的溴。其生平描述请见Dictionary of American Biography,supplement 3（New York：Scribner’s,1973）：521–2。
[63]法尔曼的数据引起怀疑，因为它们与卫星记录不符。但卫星数据是错误的：用来记录的计算机被设定成排除特定范围以外的观察结果，根据的理论是：它们一定有错。好一个警世的故事！
[64]在1979—1992年，北半球纬度地区（北纬45—55度）会伤害DNA的紫外线辐射量增加了4%～9%。请见U.S.Global Change Research Program 1998：37。氯氟碳化合物之外有几种气体也能释放出伤害臭氧的成分。杀死臭氧的其实是氯与溴。溴主要通过杀虫剂（溴化甲烷）释放至空气中。
[65]不论真假，各项预测数据认为21世纪初臭氧耗竭平均将达5%，最高则为高纬度地区的10%。将有10%的紫外线B穿透到地球表面，高于1960年水平，且皮肤癌将以类似比例增加（Turco 1997：434–5）。这些预测涉及多种假设，其中多与未来的氯氟碳化合物释出量有关。
[66]NASA 1991年预测，美国2040年以前将增加20万个皮肤癌案例。
[67]De Gruijl 1995。臭氧政治请见French 1997。
[68]有关太空垃圾请见Scheraga 1986；以及《经济学人》1997年3月29日：87–8。负责追踪太空轨道中残骸的美国太空指挥部，在1997年推测太空中约有8649件比葡萄还大的人工物体，以及超过200万件较小的物体。