世界各大城市如何治霾?

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2016年3月,在3天时间内,伦敦有10只鸽子成为人们关注的对象。在伦敦北部的樱草山(Primrose Hill),鸽子本不足为奇,但是这10只鸽子的与众不同之处在于它们都背着小背包。这些背包的作用在于监控空气污染。

鸽子飞入天空后,背包中的传感器就会通过社交网络向伦敦居民的智能手机推送最新空气质量数据。在大多数情况下,数据都不容乐观。近年来,伦敦的空气污染问题持续恶化,污染物指标经常达到欧盟法定限值的三倍以上。

在近期推出的一系列旨在监控并遏制空气污染的措施中,背着背包的鸽子只是其中一个。世界卫生组织称,在全球范围内,空气污染是危害人类健康的最大环境风险,并且空气污染正在"以令人警惕的速度持续恶化"。空气污染每年造成300万人死亡,这一点在城市地区尤为严重:只有十分之一的城市居民能够呼吸到符合世界卫生组织空气质量指引的空气。无论对于发达国家还是发展中国家,问题都一样严重。印度德里的空气污染使其居民的预期寿命减少了6.3年,在伦敦的死亡人口中,每12人就有1人的死因是与空气污染有关的疾病。

汽车尾气中包含的细小颗粒状物质——悬浮颗粒物(PM)是最为致命的空气污染杀手。PM2.5——尺寸最小的颗粒物之一,能够穿透肺组织进入血液循环,损害动脉功能并诱发心血管疾病。二氧化氮(NO2)则是排名第二的空气污染杀手:二氧化氮能引发肺炎,使人体易受感染,每年单在英国一国即导致2.35万人死亡。

治理城市空气污染的斗争仍在继续。从长期角度看,一劳永逸的解决方法在于彻底禁止使用由化石燃料驱动的汽车。但在终极解决方案出台之前,某些高科技手段有望挽救数百万人的生命。

就在2014年中国"对污染宣战"之后,中国首都北京采取了最为有效的治理手段之一。根据世界卫生组织指引,在任何一天,PM2.5浓度都不应超过每立方米25微克,但是北京的PM2.5浓度通常却高达这个标准值的10倍之多。(中国污染最为严重的城市石家庄的年均PM2.5浓度高达每立方米305微克。)

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Image caption 北京的"雾霾塔"(Smog Free Tower)据称能够净化足球场大小区域内的空气 (图片来源: Getty Images)

"人类的进步往往伴随着种种问题,雾霾就是其中的一个,"2013年来过北京后决心为治理雾霾献计献策的荷兰发明家丹·罗斯加德(Daan Roosegaarde)说。3年后,在中国环保部的支持下,他发明的7米高的"雾霾塔"于2016年9月在751动力广场落成。

雾霾塔是一台巨型室外空气净化器。它的原理类似于带静电的梳子会吸附头发。带正电荷的悬浮颗粒物被吸入塔内后,被带负电的除尘板捕获,洁净空气则从塔的另一端输出。

尽管罗斯加德不愿过多地提及设计细节——雾霾塔最近刚刚申请到专利,开发团队不愿对此说太多——但他明确指出,给雾霾颗粒施加电荷不需要很大电流,因此耗电量非常低。他说,一座雾霾塔能够在足球场大小的场地内捕获并清除75%的雾霾颗粒,耗电量却只有1,400瓦——这一数字甚至低于常见的桌面空气净化器。95%的室内空气净化器会用到滤网,泵送空气通过滤网需要耗费大量电力,滤网也需要定期清洗。

罗斯加德认为,他的发明将成为高污染工业时代和未来低碳时代之间的一座桥梁。"这种头痛医头的方案并不是永久性终极解决方案,只不过是权宜之计而已,"他说。"让我们做做算术:要想把北京的污染物浓度降低20-40%,需要设置多少座雾霾塔?答案不是几千座,而只有几百座而已。另外,我们还能制造功率更强的型号-甚至大到整整一座大楼的尺寸。"

至于被捕获到的雾霾颗粒物,他计划将其压制成首饰出售。查尔斯王子就拥有一套雾霾颗粒物制成的袖扣。罗斯加德说,如果捕获数量巨大,甚至还可作为建筑材料使用。

柏林建筑师、Elegant Embellishments建筑事务所所长艾莉森·德林(Allison Dring)则提出了另一个解决方案。她对抗雾霾的最早努力始于2000年代早期的墨西哥城。当时,这座城市正在想方设法除去加在头上的全球污染最严重城市的恶名。墨西哥城的颗粒污染物甚至包括"狗粪粉末"-在干燥环境下,大量野狗的干化粪便被风卷起形成的悬浮污染物。

德林首先考虑的是如何清除城市内日益增多的汽车排放的二氧化氮。她最初采用具有光催化效用的二氧化钛外墙板,这种外墙板能够利用阳光中的紫外线将二氧化氮转化为硝酸,硝酸生成后将立刻转化为无害的盐,然后被雨水冲刷掉。

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Image caption 墨西哥城南部的曼纽尔·赫亚·冈萨雷斯医院外墙上安装有二氧化钛墙板,可将空气中的二氧化氮转化为无害的盐(图片来源: Elegant Embellishments)

为了尽可能增加建筑外墙的表面积,德林提出了类似珊瑚,能够从各个方向获取日光和风力的设计方案。截至目前,她设计的最大工程是位于墨西哥城南部的曼纽尔·赫亚·冈萨雷斯医院(The Hospital Manuel Gea Gonzalez)。这座医院的外墙每天可以去除1,000辆小汽车排放的污染物。

自那时起,德林不断推出对抗空气污染的新建筑设计方案。目前,她正在用生物炭(在高温窑炉中焙烧农作物秸秆或树木枝条,在缺氧情况下通过高温化学反应去除有机物形成的,类似木炭的物质)建造一座建筑。"这样,就形成了吸收二氧化碳-转化为建筑材料-用其建造建筑物的良性循环,"德林说。

树木也有同样的功效:捕获大气中的碳,将其储存在木材里。但是,生物炭是由下脚料和废弃物制成,同时所含的碳要多于木材,她说。"生物炭能够比成材的树干去除更多的二氧化碳。"另外,她还表示生物炭是一种"可模制,具备可塑性的材料,可以制成所需的形状,而这是木材所无法做到的"-因此,生物炭成为建筑设计师眼中理想的建筑材料。

2017年,德林在柏林公布了她全新研发的建筑材料——一种名为"空气制造"(Made Of Air)的工厂预制外墙板。这些外墙板是以柏林2,000吨废弃圣诞树为原料制成的。

然而,让城市居民了解空气污染危害的难度往往超过了治霾科技本身。伦敦最繁华的商业区牛津街每天都会吸引大量人流,而这里的二氧化氮浓度却基本上每天都会超过欧盟法定限值的三倍。

鸽群巡游将会提醒伦敦居民更加关注大气质量。"污染是看不见摸不着的。如果通过手机App直观显示污染水平,我们就能获得更多人的注意,"皮埃尔·杜坎诺瓦(Pierre Duquesnoy)说,他在与手机App Plume Labs联合推出在线空气监控业务的DigitasLBi工作。

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Image caption 2016年,伦敦派出穿着迷你背包的鸽群监控大气质量(图片来源: Getty Images)

迷你背包中的小型污染物传感器能够测量大气中二氧化氮和臭氧的浓度,这一传感器是由制造"好奇号"火星车的工程师所设计。设计中最大的挑战在于如何让鸽子能够携带这些传感器飞行,杜坎诺瓦说。信鸽最多只能负载40克的重量。通过采用3D打印外壳,他们最终将背包的尺寸缩减到可行的水平。鸽群无疑触动了伦敦居民一根敏感的神经,杜坎诺瓦说-这有望促进居民们采取行动,减少伦敦市的污染物排放。

对抗室外空气污染的战斗才刚刚开始。种种治霾手段尚处于起步阶段,但是查尔斯王子的袖扣、模样怪异的医院外墙和穿着迷你背包的鸽子却足以提醒人们治理空气污染的紧迫性。

杜坎诺瓦举出健康食品的例子作为类比。"今天的人们特别关心自己吃了什么,他们会上下左右仔细查看食品包装,认真阅读每一个标签。"我们对健康饮食的知识越多,对于所食用的食物就会越关注。要知道,我们每天吸入的空气多达8,000立升。

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