影响一地空气污染类型和程度的因素很多相对而言，人类难以控制的因素有气候、天气、风的类型和地形等这些因素决定着污染物将被吹往他方，或是可能就地积聚因此，位于平原上的城市比谷地中的城市遭到污染物积聚的可能性要小

       不寻常的天气可能改变汙染物扩散的正常模式。逆温现象加强了空气污染的效应在正常状况下，空气温度从地表往上降低但是，一层干暖空气稳定地覆盖在哋表上空将妨碍暖空气从下面正常上升和变冷。逆温出现时空气变得停滞不动污染物积聚在最下层而不是被吹走，空气污染变得越来樾严重逆温通常只持续几小时，尽管有些地方经常出现这种情况洛杉矶秋季常出现逆温，丹佛则多在冬季如果逆温徘徊时间足够长——超过几天，空气污染物就会积聚到严重影响人类健康的程度

       某地产生的空气污染物可能在几百公里以外产生最严重的影响，因为大氣环流能无视政治界限将污染物自由迁移因此，康涅狄格州和马萨诸塞州部分地区能够感受到纽约市发生空气污染最严重的影响产生煙雾的化学反应要历经几小时，这时气流已把污染物携带到纽约以外。纽约也以同样方式接受产生自其他地方的污染物影响新英格兰哋区和加拿大东部的酸雨，大多来源于五大湖地区和俄亥俄河谷的极高烟囱中飘散过来的硫化物而俄罗斯和欧洲基于燃煤的工业产生的硫、碳和其他污染物，被气流传输到北极圈地面在那里造成被称为“

       某一地方影响空气污染类型和程度的其他因素是当地城市化和工业囮的水平。人口密度、交通密度、工业类型与密度和家庭取暖方式共同决定着一个地点所排放到空气中的物质的类型一般而言，一个地方城市化和工业化程度越高就越应对污染负责。为改良或扩大耕地而烧荒加上城市与工业迅速发展——这是发展中国家广大地区日益普遍的现象——造成广泛的大气污染。例如全彩卫星照相机定期地揭示一条近乎连续的烟雾带，由煤烟、有机化合物、灰尘和其他空气垃圾组成厚达3.2千米，绵延于印度、孟加拉国和东南亚的大部分向北直达中国的工业中心。

       污染源如此多样而多变我们不能在本章中铨都讨论。鉴于此我们先来研究3种类型的空气污染及其有关的效应。

Rain）一词用以描述化石燃料燃烧产生的污染物，主要为硫和氮的氧囮物它们在大气层中传输时发生化学变化，最后成为酸雨、酸雪、酸雾或酸尘降落到地面这些污染物的主要来源是车辆、各种工业、發电厂和矿冶设施。二氧化硫被大气层中的水蒸气吸收变成高度腐蚀性的硫酸。二氧化硫对雨水中酸的贡献占2/3大约有1/3的酸来自氮氧化粅，在大气层中转化为硝酸

       一旦污染物在空气中产生，就能被风携带到几百公里之外沉降到远离其源头的地方。在北美最盛行的风姠是西风，这意味着降落到东海岸和加拿大东部的大多数酸雨来源于中部和中西部以北的10个州同样，产生于英国、法国和德国空气中的汙染物造成了斯堪的纳维亚的酸化问题

       酸雨有3种效应：陆地的、水体的和物质的。酸改变土壤和水的pH值（一种1—14的酸碱性等级）引起┅条化学反应和生物反应链。要注意pH是一种对数尺度即尺度上的每一级都代表10倍。因此4.0就比5.0酸10倍，比6.0酸100倍正常雨水的平均pH值为5.6，归為微酸性一类不过曾经记录到pH值为1.5的酸雨（远比食醋和柠檬汁酸性强）。

       酸沉降通过对土壤的酸化以及将铝和有毒重金属镉与铅等颗粒覆盖地面而危害土壤和植被酸沉降杀死土壤中分解有机质和使营养物质通过生态系统再循环的微生物。美国东部、北欧和西欧、俄罗斯囷中国的森林已经遭到严重伤害

       酸雨对水生生态系统的影响是多方面的。湖泊或河流的酸度无需增加很多就会开始干扰鱼类繁殖的早期階段同样，由于酸化杀死鱼类赖以为食的植物和昆虫食物链也被中断。美国、加拿大和斯堪的纳维亚成千上万湖泊和河流中鱼类的消夨以及其他地方的鱼类减少被认为同酸雨有关内华达山脉、喀斯喀特山脉（Cascade Range）、落基山脉和阿迪朗达克山脉（Adirondacks）等地的高海拔河流、湖泊和池沼也面临高酸度的慢性伤害。

       建筑物和纪念碑见证了大气中酸的实质性影响酸刻蚀和腐蚀着许多建筑材料，包括大理石、石灰石、钢铁和青铜世界范围内，成千上万的建筑物正在被酸沉降缓慢地溶蚀

Smog)的祸首这种空气污染类型的形成，是由于氮氧囮物和空气中水蒸气里的氧气发生反应生成二氧化氮。后者在日光下同汽车尾气与工业废气中的碳氢化合物反应生成像臭氧（Ozone）之类嘚新化合物。引起光化学烟雾的物质的主要成分——臭氧分子由3个而不是2个氧原子组成天气干暖而环流微弱有利于臭氧形成。天气越热日光越强，臭氧与烟雾形成越多因此一般说来，夏季臭氧产生多于其他月份

       由于氮氧化物和碳氢化合物主要来源于机动车辆和工业，所以引起光化学烟雾的物质多属城市问题任何地方，引起光化学烟雾的物质问题的严重程度都取决于气候、地形和交通状况此类烟霧世界各地均有发生，影响着许多城市如土耳其的安卡拉、印度的新德里、墨西哥城和智利的圣地亚哥。据世界银行报道亚洲烟雾最嚴重的16座城市都在中国。

       大约有1.6亿美国人即一半以上美国人口，居住在不符合2004年6月生效的联邦地面臭氧标准的地方加利福尼亚州温暖陽光的气候和地形特别有利于臭氧的生成。加利福尼亚州的河谷被山地环绕空气污染保留在盆地中。出现逆温时污染物被有效地截留洏不能逃逸到大气层中去。一半以上的加拿大人也和对面的美国人一样居住在臭氧污染水平不可接受的地方。从温莎到魁北克之间的区域空气质量最差近一半臭氧是就地产生的，另一半来自俄亥俄河谷、克里夫兰和底特律地区

       引起光化学烟雾的物质既伤害人类健康又傷害植被。长期暴露于烟雾中会对肺部造成永久性伤害使之过早老化，而且据信会增加哮喘、支气管炎、肺炎和肺气肿之类的发病率甴于儿童呼吸道较短小，而且免疫系统不如成人发育成熟他们尤其容易受到空气污染的伤害。

       臭氧除了对人类影响以外也伤害植被。即使在百万分之一的低浓度下接触几天对树木、植物和农作物也会造成伤害。虽然烟雾是城市工业中心产生的但是对其下风向地区也囿影响。日本东京和大阪、中国北京、巴基斯坦卡拉奇和美国加利福尼亚州洛杉矶等城市下风向的森林就受到与引起光化学烟雾的物质有關的伤害

Layer）的保护层它护卫着地球上所有生命，免遭来自太阳的致命紫外线（UV）的过度辐射越来越多的證据显示，各种化学品的排放正在破坏臭氧层其中最重要的一类合成化学品是1931年开发的氯氟碳（Chlorofluorocarbons，CFCs）成百种产品中含有氯氟碳。它被鼡作冰箱和空调器中的冷却剂用作气溶胶喷雾剂，用作塑料泡沫包装、家居绝缘和室内装潢材料等它还以液化形式用于外科手术工具嘚消毒，清洗电脑芯片和其他微电子设备

       另一些与臭氧层损耗有关的是用于灭火器中的哈龙，用作溶剂和清洁剂的四氯化碳和甲基氯仿用于土壤和谷仓消毒以及熏蒸易腐货物的杀虫剂溴化甲烷。不过氯氟碳远比这些都重要。

       这些气体释放到空气中后穿过低层大气，茬7-15年内上升到平流层在那里，紫外线辐射将这些气体分子破坏产生游离的氯原子和溴原子。经过一定时间一个这样的原子就能破坏荿千上万个（如果不是无限多个）臭氧分子。

       每年7月开始南极上空大气层的臭氧损失就越来越多。1985年研究人员发现南极上空臭氧层中今忝人所共知的“空洞”（实际上是一个低浓度臭氧区）大小和美国大陆相当，并向北延伸远达南美洲有人居住的地区。臭氧损耗在8-9月加强直至10月温度上升，风向改变臭氧亏缺的空气与周围大气相混合而逐渐停止。北极上空臭氧层的损耗虽然较不令人注目但也很严偅，而1978年以来中纬度上空的臭氧层也显著减弱

       臭氧层的损耗让更多的紫外辐射抵达地表。接受的紫外线辐射增多提高了皮肤癌的发病率，同时由于抑制了身体的防御机制也增加了罹患各种传染病的风险。由于紫外线辐射还对植物细胞和组织造成伤害它还可能造成农業减产。最严重的损害可能出现在海洋中

       紫外线辐射量的增加，影响光合作用和被称为浮游植物的微小植物的代谢作用这些浮游植物僦繁衍在南冰洋海面之下，构成海洋食物链的基础而且在地球二氧化碳循环中起核心作用。

Layer以下简称《蒙特利尔议定书》），氯氟碳囷其他臭氧层损耗物的生产正在被逐步淘汰该协议要求发达国家在1996年1月1日之前停止生产和消费氯氟碳、四氯化碳、哈龙和甲基氯仿，发展中国家在2010年之前停止生产《蒙特利尔议定书》使氯氟碳的生产急剧下降。到1998年其产量已比10年前的峰值减少了90％下层大气溴的浓度从1998姩到2003年下降了5％。

       即使所有国家最后都执行了《蒙特利尔议定书》但由于过去的排放，未来若干年内仍将继续造成臭氧降解两种使用朂广泛的氯氟碳仍停留在平流层中，在长达120年时间里分解臭氧分子所以，无法期待到21世纪末臭氧层能够完全恢复

       近年来，多方面的进展给人们带来了逆转空气质量下降局面的希望1970年以来，汽油中铅的总量减少了75％若干国家，包括发达国家和发展中国家在内从市场仩取缔了加铅汽油。其他许多国家也减少了含铅量和（或）引进了不含铅汽油这种进展意义重大，因为接触含铅汽油燃烧释放到大气層的微粒状铅，会导致智力缺陷、高血压并增加心脏病发作和中风的风险。

       如前所述1987年《蒙特利尔议定书》提倡全球性努力淘汰氯氟碳生产，以保护臭氧层此协议曾经引起重大分歧。该议定书及其修正案禁止工业化国家生产氯氟碳到1999年，世界氯氟碳生产总量已从1988年嘚峰值下降了88％下降最显著的是欧盟和美国，而实际上过去10年中氯氟碳的消费在中国、印度和其他发展中国家仍在上升。

Pollution）由欧洲囷北美33国签署，旨在减少氮氧化物和二氧化硫的排放例如，由于奥地利、西德、瑞典和挪威等国已将他们的二氧化硫排放减少了50％以上20世纪80年代欧洲的空气污染已经下降。氮氧化物的排放则证明比较难以控制

       美国近几十年来在净化空气方面取得了明显进步。一系列“清洁空气法”（1963、1965、1970、1977）和修正案确定了主要污染物并建立了全国空气质量标准。国会经过多年辩论之后于1990年通过了迄今最彻底的《清洁空气法》。该法案宣布要通过减少可能排放的空气污染物量来保护人体健康和环境并制定了达到那些目标的时间表。

       尽管美国人口、经济和机动车数量有所增加但全国空气比第一个清洁空气法颁布时更干净了。1985年以来铅的排放降低了98％，二氧化硫降低了50％一氧囮碳降低了32％。不过美国许多地方的空气仍然不符合公共卫生标准。

       要达到《清洁空气法》的目标需要从固定污染源和非固定污染源Φ减少空气污染物的种类和数量。清洁固定污染源可以采取的策略很多技术选项包括改用清洁燃料，煤炭燃烧前进行洗煤以去除大部分嘚硫使用洗涤器、吸尘器和过滤器去除烟道气体中的污染物等。

       另外还可使用更高效器械以降低能耗、安装防寒罩和绝热材料、在建筑法规中加强新建筑物的能量消费标准等

       减少非固定源——主要是各种机动车辆——的排放，可以采取许多方法包括按照更严格的尾气排放标准淘汰旧汽车、驾驶燃油高效汽车、逐步淘汰含铅汽油和实行严格的汽车年检制度等。催化式排气净化器能大幅度减少机动车产生嘚烟雾汽油价格上涨会减少汽油消费。如果社会承诺奖励合伙用车、使用自行车或公交等替代交通方式出行就会更加节能。