原文作者：芬兰赫尔辛基大学气溶胶物理教授Markku Kulmala

污染空气威胁数十亿世界各地城市居民的健康。在空气污染程度方面，中国大城市是最严重的，空气污染物浓度是欧美城市的10 - 100倍，甚至偶尔会高出1000倍。估计每年在中国有250万人死于室内和室外空气污染导致的健康危害。

目前我们努力改善空气质量目标可能远远不够。例如中国各城市随时测量并发布的颗粒物10微米PM10和2.5微米PM2.5水平，以及某些有害气体如二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳和臭氧浓度。但是城市空气有非常复杂化学物质组成，我们对这些成分知之甚少，对这些成分导致的健康危害和严重程度都了解非常少。面对未知，我们能采用的策略只有尽量减少污染物水平，并随时了解严重的污染带来的健康危害。

中国城市空气化学污染面临的困难前所未有。城市人口越来越多，工业规模越来越大，已经复杂的气候条件改变等因素让北京的烟雾明显不同于50到100年前折磨伦敦和其他欧洲城市的污染空气。大气过程的许多因素都是非线性因果关系。这些复杂因素导致我们无法准确预测哪些有害化合物的形成原因和过程。即使采用最先进的设备，每次检测的数据都会让人意外。同时，室内空气质量也同样受到严重影响。

只有全面掌握大气化学监测和建模方法，才能提供有效治理空气污染的策略，给政策决策提供建议。科学家不仅需要知道有害污染物的成分和来源，而且要了解这些污染物如何相互作用产生二次污染。

如何将中国城市在十年内达到欧洲空气质量标准，这里提供了一个路线图。行动的最终目标不仅包括空气质量的改善，而且是如何进行深层清洁，就是所谓清洁维护健康为目标，实现清洁健康不仅包括空气质量的改善，减少温室气体和炭黑浓度，提高水和食物等安全。

空气污染主要来自工业排放、能源生产和交通工具规模的扩张。中国目前在二氧化硫氮氧化物、一氧化碳和微粒排放占全球的30 - 35%，20 - 1000纳米颗粒物排放数量占全球的40%见go.nature.com/uw3jx6)。温室气体排放所占全球份额是29%，二氧化碳和甲烷近20%。中国政府正在努力减少所有这些排放。

因为对臭氧有机气溶胶等二次污染物形成的物理化学过程缺乏了解，所以不可能通过简单控制排放减少这些成分。二次污染物形成和衰减依赖于温度、湿度和风速以及其他城市大气中化学物质和颗粒。但我们对表面化学、氧化、聚类和动态效果等过程的细节缺乏了解。因此很难预测这些二次污染物的变化趋势和发生规律。

试图控制一个污染物有可能带来其他污染物的大幅度增加，例如南京减少了氮氧化物排放，结果导致夏季臭氧浓度增加了10倍。因为减少烟雾会增加阳光照射到地面的能量和气温升高，对降水量也会产生很大影响。

令人惊讶的是，在中国城市上空空气污染物发生的反应过程非常奇怪，例如在上海、南京和北京上空的1-3纳米小大气分子簇是欧洲空气清洁城市的数万倍，含硫酸盐、含氮化合物和有机物的次生气溶胶更容易在上海和南京等城市空气中产生。这说明在这些城市的空气中一定存在许多过去不了解的化学和物理过程。对这些过程的研究，可以通过制造新型氧化剂或改变悬浮颗粒表面性质，控制这些成分冷凝蒸汽的能力。

  城市居民超过90%的时间在室内活动，当室外空气质量很差期间，室内活动时间会进一步增加，因此室内空气质量也是非常重要的问题。烹饪、吸烟、加热和家具释放的挥发性有机化合物和来自室外的污染空气混合在一起，形成劣质的室内空气。初步结果表明，中国家庭室内有些空气污染物浓度明显高于室外，其中最明显的是PN和挥发性有机化合物，已经达到欧洲家庭室内的100 - 1000倍。作者估计，室内空气污染带来的健康危害并不亚于户外烟雾（每年增加130万人死亡）。

  科学家对室内二次污染物形成的过程也缺乏了解，通风过滤器只能去除大型粒子，并不能消除挥发性有机化合物、氮氧化物和二氧化硫气体。这些成分可以进一步形成超细硫酸盐、硝酸盐和有机粒子等二次气溶胶。由于室内缺乏形成烟雾的颗粒物，随着室外空气清洁度提高，室内空气质量甚至反而会进一步恶化。

  努力减少污染非常重要，但是中国中央政府的10年目标是达到欧美城市空气质量标准，同时跟踪所有空气污染物相关健康危害。不过控制环境污染危害居民健康是百年大计，短期运动可能并不能解决问题。中国政府应该、研究机构和大学应该与来自世界各地的大气化学家密切合作，共同克服这一人类从未遇到的困难。如下是这位同学列举的药方，不知道是否能有助于中国污染问题的解决。

First, establish and fund a network of 'flagship' stations⁹ to monitor: concentrations, fluxes, interactions and feedbacks as well as more general air quality and meteorology data. Around 5–8 such stations (costing between US$7 million and $11 million each) would suffice for a major city. These should be complemented by mobile measurement platforms on cars and aeroplanes, remote sensing of air columns from the ground, satellite observations and smog chambers. Major sources of pollutants can be identified using historic data.

Second, indoor air-quality measurements and monitoring must be conducted concurrently in a representative selection of residential and office buildings.

Third, atmospheric chemists must model secondary-pollutant production pathways and feedback mechanisms under high concentrations of various pollutants. These models must then be compared with observations.

Fourth, the links between air pollutants and mortality and other health effects need to be established. That way the most health-relevant pollutants and their sources can be identified and mitigated first. A database should be developed to track health impacts.

Fifth, long-term sustainable engineering solutions such as improving processes and material flows in industry must be implemented to maintain low levels of air pollution. This will require capacity building across the Chinese authorities and institutes on using air-quality assessment data in decision-making, in developing legislative tools and in clean-air action plans.

Only by understanding atmospheric chemistry will China clean its air.

 http://www.nature.com/news/atmospheric-chemistry-china-s-choking-cocktail-1.18586