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全球衛星數據顯示中國空氣污染最嚴重

發表於 2011-12-23 01:58

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' n! p' S! A: W, r: I* Y& F# O5 c7 D$ A想瞭解中國的空氣品質與世界其他地方相比究竟如何,這裡有一幅描述全球空氣顆粒物污染情況的新地圖,由加拿大科學家根據美國國家航空航天局(NASA)的衛星資料繪製而成。結論:情況看起來不怎麼好。; N* C( X, F- l9 ?: i/ F
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中國東部工業區處於地圖上紅色程度最深的區域,表明這裡的顆粒物濃度是最高的。這對那裡的居民來說可不是什麼好兆頭。而如果你位於這片紅色區域的正中心,想要呼吸到新鮮空氣就得背井離鄉,穿越千山萬水了。
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) V( r8 Y& f( e9 e* m加拿大達爾豪斯大學(Dalhousie University)的研究人員董柯拉爾(Aaron van Donkelaar)和馬丁(Randall Martin)利用NASA的衛星資料對全球範圍的顆粒物水準進行了測量,他們認為無法找到有效的地面檢測方式,即使有,這種方法在很多地方也存在缺陷。這幅地圖發表在期刊《環境健康展望》(Environmental Health Perspectives)上。$ k7 I0 E, R* D# u' M/ H, d5 v

8 M. Y# Z8 W0 n7 I需要說明的是,地圖中使用的資料來源於2001年至2006年間。不過正如《華爾街日報》7月份所報導的,權威人士確認中國的空氣品質非但沒有繼續改善,反而持續惡化。& {  F& `% W1 u; B/ }; i0 u% Z. {6 v
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根據NASA刊登的文章,衛生官員說,微小的顆粒物能通過人體纖毛的防禦進入肺部和血液中,引發慢性病,如哮喘、心血管疾病和支氣管炎。
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NASA發佈全球污染顆粒濃度地圖 中國情況最嚴重, [$ j8 R9 m4 b0 k0 Z

* X& v# w' P, W* o& e全球污染顆粒濃度地圖# {/ I- ~* o$ P3 D) I

1 K3 b2 K2 s3 T$ c9 }' P% y% S流行病學家懷疑,空氣中的某些污染顆粒,使得每年有多達數百萬的人過早死亡。然而,在許多發展中國家,由於地表空氣污染檢測器的缺乏以及其他現實因素,我們無法得到關於這種污染顆粒的具體資料,哪怕是粗略的統計數字也很難估算。這些有問題的顆粒物,被稱為細顆粒物(PM2.5),它的直徑小於或等於2.5微米,約為人類頭髮絲的十分之一。這些小顆粒可以穿過人體正常的防禦通道,滲透到肺部深處。$ i  K, t( t. w; Z1 u
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為了彌補地表PM2.5測量手段的缺失,環境學專家希望利用衛星來提供一個地球全景圖。然而,衛星儀器通常很難實現近地面空氣中細顆粒物的精確測量。問題就在於:大多數衛星儀器無法將那些浮於地表的和懸於大氣層中的細顆粒物區分清楚。此外,雲層也會遮擋衛星儀器的視角。還有明亮的陸地表面,諸如雪地,沙漠,和城市的一些中心區域,這些也極大妨礙了衛星儀器的觀測。
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然而,今年夏天,衛星的觀測視野略微變得清晰。因此,最新一期《環境健康展望(Environmental Health Perspectives)》雜誌得以發表首張PM2.5長期觀測的全球地圖。加拿大研究人員,來自達爾豪斯大學(Dalhousie University,該學校位於美麗的海港城市–哈裡法斯,新斯科舍省)的Aaron van Donkelaar和Randall Martin將兩台NASA衛星儀器監測儀器得到的氣溶膠總量相加,並且與電腦模型計算出的氣溶膠垂直分佈量結合在一起,製作出了這張地圖。2 H7 [# g. j5 p* n$ i6 \

6 F) Z: o8 ^  t  w他們的地圖,顯示了2001年至2006年PM2.5的平均值。它為這種危害人類健康的細顆粒物研究,提供了一個迄今為止最全面的看法。然而,相對那些早已建立了完善地面監測網路的發達地區,這項新混合技術並沒有給它們帶來更為精確的污染指數測量結果。. L) [3 e+ o$ x

& e; Y4 `: m- e" z5 E不過,這張地圖首次給一些發展中國家提供了PM2.5衛星測量資料,這些國家還從未有過對其空氣污染水準的評估。
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該圖顯示,從北非撒哈拉沙漠一直延伸到東亞的一大片區域,PM2.5污染指數相當嚴重。結合人口密度考量,它表明,全世界超過80%的人口正在呼吸著嚴重污染的空氣,污染指數甚至超過了世界衛生組織給出的最小安全值,即每立方米10微克。美國PM2.5水準相對較低,不過中西部和東部一些中心區域的污染,依然清晰可見。
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( d+ H# y3 _8 s5 u, e2 E/ Y“我們還要繼續完善這張地圖,但它已經是一個了不起的飛躍,”該地圖的締造者之一,大氣科學家馬丁說道:“對於那些沒有能力進行地表測量的地區,我們希望這些資料對他們能有所裨益。”# R0 ?: {  f  U8 Y: u1 ?9 c  `7 o4 @

# W* T0 V. i8 \+ e: ^. yPM2.5健康影響的探討
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讓我們深吸一口氣。就算空氣看起來純淨透明,可以肯定的是,你已經吸入了數以百萬計的PM2.5顆粒。雖然這種顆粒人的肉眼不可見,但它在地球的大氣層中卻無處不在,而且它們的生成機制有自然因素,也有人為因素。研究人員仍在努力量化PM2.5自然與人為產生因素的精確百分比,顯而易見的是,這兩種來源都對新地圖中的那些熱點區域起到了推波助瀾的作用。
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7 l; Q/ O+ M, C" t# S& j* j( d比如說,大風在阿拉伯和撒哈拉沙漠區域卷起了大量沙塵。而在許多高度城市化的地區,比如中國東部和印度北部,有很多沒有安裝使用過濾裝置的發電廠和工廠,它們在燃燒煤的過程中,產生了盈千累萬的硫酸鹽和煙塵微粒。機動車尾氣也製造出相當多數量的硝酸鹽和其他微粒。此外,還有農作物廢棄物焚燒和柴油發動機燃燒產生的煤煙顆粒,科學家們稱之為黑碳物質。
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" }6 O, D. u: e6 l/ p美國楊百翰大學的教授,流行病學家,及該領域世界領先的專家之一Arden Pope為我們解釋道,城市空氣中,人為產生的顆粒往往佔據主導地位。人們天天呼吸著這些空氣,同時這些粒子也讓醫學專家最為頭疼。這是因為,較小的PM2.5顆粒可以穿透人體呼吸道的防禦毛髮狀結構,也就是鼻腔中的鼻纖毛。這些鼻纖毛在人體結構中起到一個相當不錯的,篩選較大顆粒的作用。
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一些細小的顆粒能深達人體肺部,有些超細顆粒甚至可以滲透進血液,從而引發人體整個範圍的疾病,包括哮喘,心血管疾病,支氣管炎,等等等等。美國心臟協會估計,僅在美國,被PM2.5顆粒污染的空氣就導致每年約60,000人死亡。
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雖然我們已經知道,PM2.5是一類可以造成人類健康隱患的粒子,研究者們還未成功地篩選出,該為此負責任的特定類型粒子。Pope教授談道:“哪些類型的粒子對人體最為有害,關於這個問題人們仍在爭論不休,我們暫時還不明了,最具危害性的,到底是硫酸鹽,硝酸鹽,還是細微粉塵顆粒。“  g+ H$ M: J" z8 i

  A+ G- a8 C) s3 L現有的最大癥結是:PM2.5中各種顆粒混雜,而且經常還產生新的混合粒子,衛星儀器和地面監測儀器很難去辨別解析出其中的單個粒子。
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衛星技術引導PM2.5研究的未來
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對於試圖解決這一問題,和PM2.5其他未解謎團的研究者而言,這張新的地圖,以及圍繞它的相關研究,都將在未來引導他們的研究方向。比如,最基本的問題:全球各地,空氣污染危及健康的具體人數到底是多少? 馬丁說:“我們可以清楚地看到,為數不少的人們暴露在高濃度懸浮顆粒環境中,不過,到目前為止,還沒有人去研究這在人類死亡和疾病中的關係。流行病學主要關注的還是發達國家,比如北美和歐洲。”
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現在,有了這張地圖和一些相關資料,流行病學家可以開始著手研究長期暴露在高濃度微粒的環境中,會給人類健康造成何種影響。尤其是,亞洲那些快速發展的城市,和北非一些沙塵區域,此項研究一向匱乏。這些新的資訊對於美國或西歐一些地區也將大有裨益,那些區域長久以來都使用地表探測器的結果作為衡量空氣品質的標準。
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研究人員從多個儀器中採集資料,有裝載在Terra衛星上的多角度成像光譜儀(MISR),還有Aqua和Terra衛星上的中等解析度成像光譜儀(MODIS),此外,他們還使用一種化學輸送模型,也即GEOS-Chem技術來繪製這張新地圖。
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. H# P6 j' b6 f/ k; e然而,製作這張地圖的研究人員強調,我們並不能從此地圖得出關於全球各地區PM2.5的排放量水準的結論。來自馬里蘭州NASA戈達德航太中心(Goddard Space Flight Center),且參與發佈這份報告的遙感專家Ralph Kahn對此進行了詳細解釋,儘管研究人員Aaron van Donkelaar通過應用資料融合技術,給我們提供了一個更為清晰的細微顆粒全球視野,可是,對於某些區域來講,不確定的因素可能使它們的PM2.5預估值偏低了25%或更多。
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為了提高對懸浮顆粒的瞭解,NASA的科學家們計畫參加一系列的現場活動,以及眾多的衛星飛行任務。以NASA戈達德航太中心為例,中心管理人員正致力於加強和擴大一個名為AERONET的全球網路,該網路將所有的地表顆粒監測器緊密相連。此外,今年的晚些時候,來自紐約戈達德太空研究所(GISS)的科學家們也將著手分析從Glory衛星接收到的第一份資料。該衛星攜帶了一種創新性儀器—偏光儀,它可以採用新的方式去測量細微顆粒特性,實現對現有空間氣溶膠技術測量儀器的互補。  a7 O( D( y+ |# a- ]! S9 g0 S
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戈達德地球科學技術中心主管Raymond Hoff坦言:“要實現利用衛星技術測量空氣污染的全部潛能,我們還有很多工作要做。”他最近在《空氣與廢物管理協會》學術期刊中發表了一系列詳實論述,然後,他補充說道:“但是,這已經是我們邁出的重要一步。” 1 I7 s+ X* \' I* Z# Y2 d! P- p

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, W- b& K  G; ~" C) V5 H( 譯言社翻譯美國國家航空航天局(NASA)網站文章)

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