世界各大城市如何治霾?

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2016年3月,在3天時間內,倫敦有10隻鴿子成為人們關注的對象。在倫敦北部的櫻草山(Primrose Hill),鴿子本不足為奇,但是這10隻鴿子的與眾不同之處在於它們都背著小背包。這些背包的作用在於監控空氣污染。

鴿子飛入天空後,背包中的傳感器就會通過社交網絡向倫敦居民的智能手機推送最新空氣質量數據。在大多數情況下,數據都不容樂觀。近年來,倫敦的空氣污染問題持續惡化,污染物指標經常達到歐盟法定限值的三倍以上。

在近期推出的一系列旨在監控並遏制空氣污染的措施中,背著背包的鴿子只是其中一個。世界衛生組織稱,在全球範圍內,空氣污染是危害人類健康的最大環境風險,並且空氣污染正在"以令人警惕的速度持續惡化"。空氣污染每年造成300萬人死亡,這一點在城市地區尤為嚴重:只有十分之一的城市居民能夠呼吸到符合世界衛生組織空氣質量指引的空氣。無論對於發達國家還是發展中國家,問題都一樣嚴重。印度德里的空氣污染使其居民的預期壽命減少了6.3年,在倫敦的死亡人口中,每12人就有1人的死因是與空氣污染有關的疾病。

汽車尾氣中包含的細小顆粒狀物質——懸浮顆粒物(PM)是最為致命的空氣污染殺手。PM2.5——尺寸最小的顆粒物之一,能夠穿透肺組織進入血液循環,損害動脈功能並誘發心血管疾病。二氧化氮(NO2)則是排名第二的空氣污染殺手:二氧化氮能引發肺炎,使人體易受感染,每年單在英國一國即導致2.35萬人死亡。

治理城市空氣污染的鬥爭仍在繼續。從長期角度看,一勞永逸的解決方法在於徹底禁止使用由化石燃料驅動的汽車。但在終極解決方案出台之前,某些高科技手段有望挽救數百萬人的生命。

就在2014年中國"對污染宣戰"之後,中國首都北京採取了最為有效的治理手段之一。根據世界衛生組織指引,在任何一天,PM2.5濃度都不應超過每立方米25微克,但是北京的PM2.5濃度通常卻高達這個標凖值的10倍之多。(中國污染最為嚴重的城市石家莊的年均PM2.5濃度高達每立方米305微克。)

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Image caption 北京的"霧霾塔"(Smog Free Tower)據稱能夠淨化足球場大小區域內的空氣 (圖片來源: Getty Images)

"人類的進步往往伴隨著種種問題,霧霾就是其中的一個,"2013年來過北京後決心為治理霧霾獻計獻策的荷蘭發明家丹·羅斯加德(Daan Roosegaarde)說。3年後,在中國環保部的支持下,他發明的7米高的"霧霾塔"於2016年9月在751動力廣場落成。

霧霾塔是一台巨型室外空氣淨化器。它的原理類似於帶靜電的梳子會吸附頭髮。帶正電荷的懸浮顆粒物被吸入塔內後,被帶負電的除塵板捕獲,潔淨空氣則從塔的另一端輸出。

儘管羅斯加德不願過多地提及設計細節——霧霾塔最近剛剛申請到專利,開發團隊不願對此說太多——但他明確指出,給霧霾顆粒施加電荷不需要很大電流,因此耗電量非常低。他說,一座霧霾塔能夠在足球場大小的場地內捕獲並清除75%的霧霾顆粒,耗電量卻只有1,400瓦——這一數字甚至低於常見的桌面空氣淨化器。95%的室內空氣淨化器會用到濾網,泵送空氣通過濾網需要耗費大量電力,濾網也需要定期清洗。

羅斯加德認為,他的發明將成為高污染工業時代和未來低碳時代之間的一座橋樑。"這種頭痛醫頭的方案並不是永久性終極解決方案,只不過是權宜之計而已,"他說。"讓我們做做算術:要想把北京的污染物濃度降低20-40%,需要設置多少座霧霾塔?答案不是幾千座,而只有幾百座而已。另外,我們還能製造功率更強的型號-甚至大到整整一座大樓的尺寸。"

至於被捕獲到的霧霾顆粒物,他計劃將其壓製成首飾出售。查爾斯王子就擁有一套霧霾顆粒物製成的袖扣。羅斯加德說,如果捕獲數量巨大,甚至還可作為建築材料使用。

柏林建築師、Elegant Embellishments建築事務所所長艾莉森·德林(Allison Dring)則提出了另一個解決方案。她對抗霧霾的最早努力始於2000年代早期的墨西哥城。當時,這座城市正在想方設法除去加在頭上的全球污染最嚴重城市的惡名。墨西哥城的顆粒污染物甚至包括"狗糞粉末"-在乾燥環境下,大量野狗的幹化糞便被風捲起形成的懸浮污染物。

德林首先考慮的是如何清除城市內日益增多的汽車排放的二氧化氮。她最初採用具有光催化效用的二氧化鈦外牆板,這種外牆板能夠利用陽光中的紫外線將二氧化氮轉化為硝酸,硝酸生成後將立刻轉化為無害的鹽,然後被雨水衝刷掉。

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Image caption 墨西哥城南部的曼紐爾·赫亞·岡薩雷斯醫院外牆上安裝有二氧化鈦牆板,可將空氣中的二氧化氮轉化為無害的鹽(圖片來源: Elegant Embellishments)

為了盡可能增加建築外牆的表面積,德林提出了類似珊瑚,能夠從各個方向獲取日光和風力的設計方案。截至目前,她設計的最大工程是位於墨西哥城南部的曼紐爾·赫亞·岡薩雷斯醫院(The Hospital Manuel Gea Gonzalez)。這座醫院的外牆每天可以去除1,000輛小汽車排放的污染物。

自那時起,德林不斷推出對抗空氣污染的新建築設計方案。目前,她正在用生物炭(在高溫窯爐中焙燒農作物秸稈或樹木枝條,在缺氧情況下通過高溫化學反應去除有機物形成的,類似木炭的物質)建造一座建築。"這樣,就形成了吸收二氧化碳-轉化為建築材料-用其建造建築物的良性循環,"德林說。

樹木也有同樣的功效:捕獲大氣中的碳,將其儲存在木材裏。但是,生物炭是由下腳料和廢棄物製成,同時所含的碳要多於木材,她說。"生物炭能夠比成材的樹幹去除更多的二氧化碳。"另外,她還表示生物炭是一種"可模制,具備可塑性的材料,可以製成所需的形狀,而這是木材所無法做到的"-因此,生物炭成為建築設計師眼中理想的建築材料。

2017年,德林在柏林公布了她全新研發的建築材料——一種名為"空氣製造"(Made Of Air)的工廠預制外牆板。這些外牆板是以柏林2,000噸廢棄聖誕樹為原料製成的。

然而,讓城市居民了解空氣污染危害的難度往往超過了治霾科技本身。倫敦最繁華的商業區牛津街每天都會吸引大量人流,而這裏的二氧化氮濃度卻基本上每天都會超過歐盟法定限值的三倍。

鴿群巡遊將會提醒倫敦居民更加關注大氣質量。"污染是看不見摸不著的。如果通過手機App直觀顯示污染水平,我們就能獲得更多人的注意,"皮埃爾·杜坎諾瓦(Pierre Duquesnoy)說,他在與手機App Plume Labs聯合推出在線空氣監控業務的DigitasLBi工作。

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Image caption 2016年,倫敦派出穿著迷你背包的鴿群監控大氣質量(圖片來源: Getty Images)

迷你背包中的小型污染物傳感器能夠測量大氣中二氧化氮和臭氧的濃度,這一傳感器是由製造"好奇號"火星車的工程師所設計。設計中最大的挑戰在於如何讓鴿子能夠攜帶這些傳感器飛行,杜坎諾瓦說。信鴿最多只能負載40克的重量。通過採用3D打印外殼,他們最終將背包的尺寸縮減到可行的水平。鴿群無疑觸動了倫敦居民一根敏感的神經,杜坎諾瓦說-這有望促進居民們採取行動,減少倫敦市的污染物排放。

對抗室外空氣污染的戰鬥才剛剛開始。種種治霾手段尚處於起步階段,但是查爾斯王子的袖扣、模樣怪異的醫院外牆和穿著迷你背包的鴿子卻足以提醒人們治理空氣污染的緊迫性。

杜坎諾瓦舉出健康食品的例子作為類比。"今天的人們特別關心自己吃了什麼,他們會上下左右仔細查看食品包裝,認真閲讀每一個標籤。"我們對健康飲食的知識越多,對於所食用的食物就會越關注。要知道,我們每天吸入的空氣多達8,000立升。

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