中国的城市是世界上最糟糕的空气质量。信贷:EPA /亚历克斯·胡福特相机按伦敦

肮脏的空气威胁数以十亿计的世界各地的城市居民的健康。中国的大城市是最差的,空气污染物浓度的10 - 100倍比在欧洲或北美,甚至偶尔会高出1000倍。每年在中国估计有250万人死于室内和室外空气污染对健康的影响1,2。

努力改善空气质量目标只是冰山的一角。北京等城市常规测量水平的测量10微米的颗粒物(PM10(PM)和2.5微米2.5),以及一些气体如二氧化硫(2),氮氧化物(NOx),一氧化碳(CO)和臭氧。但是城市的空气是一个复杂的化学物质知之甚少的交互和反馈可能会加剧的健康问题。努力减少污染物可以随着情况的变化对他人产生不利影响。

中国化学污染城市空气是前所未有的。更高的人群,更重的产业和现代商品生产、以及气候条件,使北京的烟雾明显不同于“豌豆soupers”折磨伦敦和其他欧洲城市50到100年前。许多大气过程非线性因果之间的关系——这意味着并不成比例。所以我们不知道,无法预测哪些有害化合物形成。每当我和我的同事在中国与新仪器测量,我们发现意想不到的结果。室内空气质量也同样受到影响。

全国城市空气可以开始清洗只有全面考虑了大气化学监测和建模方法。来指导决策,我们需要知道哪些有害污染物的存在,以及他们如何相互作用产生二次污染。

这里概述的路线图将中国城市在十年内达到欧洲空气质量标准。行动向更清洁的空气以及改善健康(见“深层清洁”),将减少温室气体和炭黑(烟尘)浓度,提高淡水质量3和食品供应。

来源:资料来源:m . Kulmala / P。Paasonen,赫尔辛基大学

有毒混合物

中国的空气污染恶化从工业排放,能源生产和交通发展。中国负责全球的30 - 35%2,没有x,公司和微粒排放,全球40%的粒子数量(PN) 20 - 1000纳米尺寸范围(见go.nature.com/uw3jx6)。国家的全球温室气体排放中所占的份额是29%,二氧化碳和甲烷的近20%。政府正在努力减少这些排放。

但是不可能减少臭氧等二次污染物和有机气溶胶没有深刻理解链的化学反应和物理过程,污染物进行。二次污染物的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。有这么多,我们不知道。结果很难预测,因为许多物理和化学过程,如表面化学、氧化、聚类和动态效果,同时发生4。

试图控制一个污染物可以增加别人的浓度。测量在南京,例如,显示5,减少不x排放可能导致在夏季臭氧浓度增加了10倍。减少烟雾增加阳光和温度水平,和改变降雨和降雪模式6。

自然 特别的: 在中国环境科学

令人惊讶的反应会在上面不发生在中国城市更清洁的空气。例如,小大气分子簇(测量1 - 3纳米)数万倍集中在上海、南京和北京比在欧洲城市。次生气溶胶(包含硫酸盐、含氮化合物和有机物)形式更容易在上海和南京比现有的预测模型7。未知的化学途径和物理过程必须发生8可以创建新的类型的氧化剂或改变悬浮颗粒的表面性质,限制他们的能力可以冷凝的蒸汽。

室内空气质量也是一个问题。城市居民花费超过90%的时间在室内,特别是室外空气质量很差。烹饪、吸烟、加热和家具释放点,PN,有限公司,挥发性有机化合物挥发性)和没有x,增加污染物从外面。对污染水平在中国的家庭,但我的团队的初步结果表明,有些污染物浓度高于室外(尤其是对PN和挥发性有机化合物的仪器)和在欧洲的100 - 1000倍的家园。我和我的同事们估计,室内空气污染造成户外烟雾一样(每年导致超过130万人死亡)的污染造成的死亡人数。

污染物水平在中国家庭可以几百次高于在欧洲的家园。信贷:亚当院长/纽约时报/ -

再一次,对室内的二次生产化学物质。通风系统过滤器等大型粒子而不是气体挥发性有机化合物的仪器,不x所以2,可以形成超细硫酸盐,硝酸盐和有机粒子。二次气溶胶的风险生产从这些气体过滤空气中升起,因为有更少的谷物的凝结。随着室外空气清洁,室内空气质量甚至可能恶化。

净化空气

继续努力减少污染是很重要的。但会议中国中央政府的目标是改善城市空气质量水平的典型美国和欧洲需要更多:同时跟踪所有空气污染物相关的健康和他们的反馈和互动——至少十年。我们需要了解混合物及其毒性变化实施空气质量的措施。短的运动是不够的。

中央和地方政府、研究机构和大学应该合作后,与来自世界各地的大气化学家的帮助。

随着室外空气清洁,室内空气质量甚至可能恶化。

首先,建立和基金“旗舰”的网络电台9监控:浓度、通量、互动和反馈,以及更一般的空气质量和气象数据。约5 - 8站(售价700万美元和1100万美元之间)将满足一个主要城市。这些应该辅以移动测量平台在汽车和飞机,空气列从地面遥感、卫星观测和烟雾室。主要的污染物来源使用历史数据可以被识别。

其次,室内空气质量测量和监控必须进行并发的代表选择住宅和办公楼。

第三,大气化学家必须模型secondary-pollutant生产途径和各种污染物的高浓度下反馈机制。这些模型必须与观察。

第四,空气污染物和死亡率之间的联系和其他健康的影响需要建立。这样最health-relevant污染物及其来源可以被识别和减轻。数据库应该开发跟踪健康影响。

第五,长期可持续工程解决方案,比如改善流程和物质流在工业必须实现维持低水平的空气污染。这将要求中国当局和机构能力建设在决策中使用空气质量评估数据,在发展中立法工具和清洁空气行动计划。

只有通过理解大气化学中国清洁空气。