第一节 美国

一 环境污染状况

第二次世界大战（以下简称“二战”）后的美国，经济快速发展，城市在短期内集中了大量的工厂企业、生产和生活设施，涌进了大量的人口，建设了大量的建筑物。但是与经济繁荣相伴随的是，物质和能量的集中消耗产生了大量破坏环境的污染物质，改变了原有的生态平衡。美国各种污染公害事件层出不穷，其中大气污染和水污染无疑是十分严重的环境污染问题。

随着美国工业和交通业的迅猛发展，城市工业规模不断扩大、煤的产量和消耗量逐年上升、汽车数量飞速增加，导致越来越多的废气被排放到大气中。从20世纪40年代起，一系列大气污染公害事件相继在美国发生，如多诺拉烟雾事件（见专栏1-1）、洛杉矶光化学烟雾事件（见专栏1-2）。其中，加州洛杉矶市的空气污染尤其严重。40年代初期，洛杉矶机动车数量激增以及炼油厂、供油站等石油的燃烧排放，导致发生了洛杉矶光化学烟雾事件。在1952年12月的一次光化学烟雾事件中，洛杉矶市65岁以上的老人死亡人数达到400多人。1955年9月，由于大气污染和高温，短短两天之内，65岁以上的老人又死亡400余人，许多人出现眼睛痛、头痛、呼吸困难等症状。直到20世纪70年代，洛杉矶市还被称为“美国的烟雾城”。

专栏1-1 多诺拉烟雾事件

1948年10月27日晨，美国宾夕法尼亚州西部山区工业小镇多诺拉潮湿寒冷，天空阴云密布，由于一丝风都没有，空气无法上下垂直移动，出现逆温现象。在这种死风状态下，工厂的烟囱却没有停止排放，就像要冲破凝住了的大气层一样，不停地喷吐着烟雾。两天之后，大气中的烟雾越来越浓，工厂排出的大量烟雾被封闭在山谷中。空气中散发着刺鼻的二氧化硫（SO2）气味，空气能见度极低。随之而来的是小镇中6000人突然发病，症状为眼病、咽喉痛、流鼻涕、咳嗽、头痛、四肢乏倦、胸闷、呕吐、腹泻等，其中有20人很快死亡。死者年龄多在65岁以上，他们大都原来就患有心脏病或呼吸系统疾病。

多诺拉烟雾事件发生的主要原因是，小镇上的工厂排放的含有二氧化硫等有毒物质的气体及金属微粒在气候反常的情况下聚集在山谷中积存不散，这些有毒物质附着在悬浮颗粒物上，严重污染了大气。人们在短时间内大量吸入这些有毒的气体，从而引起各种症状。

专栏1-2 洛杉矶光化学烟雾事件

从1943年开始，人们就发现洛杉矶一改以往的温柔，变得“疯狂”起来。每年从夏季至早秋，只要是晴朗的日子，城市上空就会出现一种弥漫天空的浅蓝色烟雾，使整座城市上空变得浑浊不清。

光化学烟雾是由于汽车尾气和工业废气排放造成的，一般发生在湿度低、气温在24～32℃的夏季晴天的中午或午后。汽车尾气中的烯烃类碳氢化合物和二氧化氮（NO2）被排放到大气中后，在强烈的紫外线照射下，会吸收太阳光所具有的能量。这些物质分子在吸收了太阳光的能量后，会变得不稳定起来，原有的化学链遭到破坏，形成新的物质。这种化学反应被称为光化学反应，其产物为含剧毒的光化学烟雾。

洛杉矶在40年代就拥有250万辆汽车，每天大约消耗1100吨汽油，排出1000多吨碳氢化合物、300多吨氮氧化合物（NOx）、700多吨一氧化碳（CO）。另外，还有炼油厂、供油站等燃烧石油，这些化合物被排放到阳光明媚的洛杉矶上空，不啻制造了一个毒烟雾工厂。这种烟雾使人眼睛发红，咽喉疼痛，呼吸憋闷，头昏，头痛。1943年以后，烟雾更加肆虐，以致远离城市100千米以外的、海拔2000米的高山上的大片松林也因此枯死。仅1950～1951年，美国因大气污染造成的损失就达15亿美元。1955年，因呼吸系统衰竭死亡的65岁以上的老人达400多人；1970年，有75%以上的市民患上了红眼病。这就是最早出现的新型大气污染事件——光化学烟雾事件。

二战之后，美国的用水量和排污量呈现井喷式增长。各种家庭污水和化学物质未经处理或者处理不足进入城市附近的水域，河流和湖泊不可避免地受到污染。以北美伊利湖为例，周边化工业发展导致大量化学物质通过多种渠道进入湖中，污染物积淀在湖底，造成水藻丛生，鱼类大量死亡；伊利湖的重金属、氯化物、硝酸盐等不同程度地超标。作为一个完整的生态系统，伊利湖已经被破坏。美国地下水也出现了污染状况。20世纪40年代，密歇根、纽约等几个州的井水受到化学物质的污染，到60年代，至少有25个州的地下水受到工业化学物质的污染。20世纪50年代后，各种农用化学品的投入量高速增长，造成了十分严重的农业面源污染。美国环保局2003年的调查结果显示，农业面源污染是美国河流和湖泊污染的第一大污染源，也是造成湿地退化和地下水污染的主要因素。

除了大气污染和水污染外，美国的土壤污染严重性也开始显露。从20世纪70年代开始，由于经济发展方式的转变，美国大量的工业企业搬迁，留下了数量十分庞大的遭受不同程度污染的地块，也就是污染场地。一些污染场地没有经过修复直接被再投入市场进行开发，给居住在这些污染场地上的居民身体健康造成严重威胁。其中，较为著名的是发生在美国的“拉夫运河”事件。

二 改善状况

从20世纪70年代开始，尽管美国仍然面临着经济快速发展、能源消耗不断增加、人口不断集中、汽车大量普及等问题，但是由于美国采取了积极和严格的环境保护措施，美国的环境质量有了较大的改善，污染物排放非升反降，而且降幅较大。

（一）大气污染物排放控制成效

1．SO2排放控制成效

美国的SO2排放趋势大致分为两个阶段。第一阶段是从20世纪初至70年代的工业化阶段，经济增长、能源消耗与SO2排放量的变化呈同步上升趋势，经济发展的周期性波动、能源消耗和SO2排放量也有明显的对应关系。SO2排放量峰值出现在1970年。第二阶段从70年代开始，SO2排放量与经济发展脱钩，开始呈现持续下降趋势。1983年，SO2排放量为2052万吨，十年间减少了29%; 2002年，SO2排放量仅为1392万吨，三十年间减少了52%（见图1-1）。

美国环境中的SO2主要来自固定源排放，包括燃煤、燃油和有色金属冶炼等，其中燃煤发电厂是最主要的排放源。来自交通运输领域的SO2排放量占比很小，特别是实施低硫燃料标准后，来自交通领域的SO2排放量一直保持较低的水平。

2．NOx排放控制成效

1940～2012年，美国NOx排放变化趋势如图1-2所示。有如下特征：①1940～2012年，美国NOx排放总量变化大致经历了四个阶段，快速增加（1940～1970年）—基本不变（1970～1980年）—缓慢减少（1980～1998年）—快速减少（1998～2012年），交通运输领域NOx排放变化趋势与全美NOx排放变化趋势基本一致；②交通运输是NOx的主要来源之一，2012年来自交通运输的NOx排放量占到全美NOx排放量的54.8%，公路车辆NOx排放量占到34.6%，交通运输NOx排放量占全美NOx排放量的最高比例（2009年）为64.8%（公路车辆为42.8%）；③2012年，美国NOx排放量为1116万吨，相对于1970年，下降了58.5%。

通过技术革新，美国要求机动车安装催化转化装置，严格排放标准，1975年后，机动车NOx的排放量逐步降低。2012年相对于1970年，全美NOx排放量减少了1572万吨，降低了58.49%；交通运输NOx排放量减少了916万吨，降低了59.97%。2012年全美NOx的年均浓度相对于1980年降低了60.36%。目前，全美所有地区的NOx浓度均达到了《国家环境空气质量标准》的要求，自1998年9月22日起，所有未达标区被重新认定为维持达标区（均位于加州南部，包括洛杉矶县、奥兰治县、里弗赛德县、圣贝纳迪诺），无未达标区域。

3．挥发性有机化合物（VOCs）排放控制成效

1940～2012年，美国的VOCs排放变化趋势如图1-3所示。有如下特征：1940～1970年，美国的VOCs排放量持续快速增长，之后进入逐年下降阶段；交通运输领域的VOCs排放是全美VOCs排放的重要来源，2012年交通运输领域VOCs排放占全美VOCs排放的22.48%，1970年达到最高56.26%，之后占比逐年下降；交通运输领域中，公路车辆排放量最大，占交通运输排放量的50%以上。

1970年后，美国的VOCs排放量显著下降，与交通运输领域的VOCs排放量下降趋势基本一致（如图1-3所示）。2012年，全美VOCs排放量为1570万吨，相对于1970年的排放量，下降了54.76%，低于1940年排放量。在交通运输领域，美国环保局通过设立燃料挥发性限值，在臭氧浓度不达标的地区销售新配方汽油等措施控制VOCs的排放量，并取得了良好的效果。1970～2012年，交通运输领域的VOCs排放量下降了1500万吨，其中，公路车辆VOCs排放量下降了1496万吨。1970～2012年，公路车辆排放量下降占全美VOCs排放下降总量的78.81%，在控制交通领域，特别是公路交通领域的VOCs排放量可以有效降低VOCs排放总量。

4．颗粒物（PM）排放控制成效

美国PM排放情况变化如图1-4和图1-5所示。可见：①从1940年开始，美国PM10的排放量经历了基本不变阶段—下降阶段—上升阶段—下降阶段，在20世纪80年代，达到PM10的排放高峰，之后逐步下降；②从1990年开始，PM2.5排放量开始持续下降；③目前，PM10和PM2.5排放量已基本稳定。1985～2012年，交通运输领域的PM10排放量减少了23万吨，约为1990年交通运输排放量的32.65%; 1990～2012年，交通运输领域的PM2.5排放量减少了28万吨，约为1990年交通运输排放量的44.42%，颗粒物减排取得了一定的成效。从全美来看，目前，交通运输领域的颗粒物排放对全美颗粒物排放的贡献率并不是很高。2012年，来自交通运输领域的PM10占全美排放总量的2.65%，来自交通运输领域的PM2.5占全美排放总量的10.94%。

5．CO排放控制成效

美国CO排放情况变化如图1-6所示。可见：①从1940年开始，美国CO的排放量经历了逐年上升阶段，进入20世纪70年代后，美国的CO排放量呈现持续下降趋势；②50%以上的CO排放来自交通运输，最高时曾达到90%以上，其中公路机动车是最主要的排放源；③目前，美国CO尾气排放得到有效控制，2012年CO排放量为6277万吨，与1970年相比下降了69%，其中，公路车辆排放量减少了14046万吨，下降了86%。

（二）水体污染物排放控制成效

20世纪70年代美国水体污染也非常严重，70年代后期开始出现好转。以五大湖为例，经过数十年的恢复努力后，五大湖近岸水生生态环境得到了显著改善。统计数据显示，1976～1989年，美国五大湖的总磷负荷呈总体下降趋势。伊利湖从1976年的19000吨/年下降到1989年的8568吨/年；密歇根湖从1979年的7659吨/年，下降到1988年的6907吨/年；苏必利尔湖从1979年的6619吨/年，下降到1987年的1949吨/年（图1-7）。