从教导我们现在已经掌握了的、大量有关现代空气污染的 知识角度，全世界都应感激加利福尼亚的洛杉矶市。世界上有 几个城市，由自然赋予了非常良好的气候，但现在又被人类毁 灭性地污染了。在洛杉矶，这种差异很早就引起了对空气污染 的原因和治理的注意。因此，加利福尼亚的科学家和公共官员 们做了大概是我们所有的最完整和最有情报价值的、关于现代 城市空气的复杂的、也一直是未能解决的困境的记录。
在洛杉矶引起麻烦的最早的空气污染是一种历史悠久的东 西——灰尘。从1940～1946年，在这个城市里，灰尘的降落 从每天100吨左右上升到差不多400吨。其来源也很容易找 到：工厂的烟囱和焚化炉。1947年初，采取了一些控制措施 ——灰尘沉积设置和禁止露天焚烧。在两年之内，降落的灰尘 下跌到每天200吨，回到了战前的水平。
然而，在1943年，洛杉矶的居民们就已经注意到在空气 中有某种新的物质：一种微白的薄雾，有时还带有黄褐色，这 种薄雾会招致眼睛疼痛和流泪。这种情况加剧恶化，并且传播 到包括洛杉矶县在内的小区盆地中。
洛杉矶人开始把这种新的污染物称作“烟雾”（smog）。这 是在英国发明出来的一个词，是用来描述那种1952年在5天 之内导致4000伦敦人死亡的黑云的。伦敦的这次事件是世界 上最严重的空气污染所引起的灾难。在伦敦的烟雾中的危险成 分是二氧化硫，这是一种袭击排列在肺部空气通道上的细胞的 气体，它可以减弱这些细胞对其他的空气污染物如灰尘之类的 自我抵制能力，并且导致严重的呼吸困难。根据伦敦的经验， 二氧化硫看来是最可能成为洛杉矶的新污染的问题的原因。二 氧化硫的排放确实在这个地区是急剧增长的，它是战时工业化 的一个结果（二氧化硫是由燃烧含硫的煤和燃料油而产生的）。 于是采取通过更新燃料方式来控制二氧化硫的排放。这个措施 是成功的，在1947年初，二氧化硫的排放便逐渐减少，到 1960年则恢复到战前的水平。
可是，烟雾仍在恶化。对它的真正根源的探索的最初线 索，来自加利福尼亚技术研究所，阿里·J·哈根·斯密特博士的 实验室。哈根·斯密特博士对光在有机化合物中，尤其是来自 植物的有机化合物的影响非常感兴趣。他发现，那种导致眼睛 过敏的薄雾是由阳光在空气中的其他方面的看不见的污染物中 活动而产生的。
后来的研究揭示了全部过程。这个过程是由氮的氧化物开 始的。每逢空气变热到足以（与在高温的电站和高能的汽油引 擎中情况一样）使它所含的天然氮与氧相互发生作用时，这种 氮的氧化物就会出现。由于阳光的作用，氮氧化合物和有机化 合物——如废汽油之类结合在一起，产生了那种光化学烟雾的 最主要的、可以看得见的（也是有毒的）最终产品——光化学 烟雾［（photochemical smog），peroxyaceytylnitrate（PAN）〕，所以 洛杉矶的烟雾是不同于伦敦烟雾（smog）的。伦敦烟雾的称呼 来自烟smoke和雾fog两者的混合，而严格的语源学是不允许 用这个词去描述洛杉矶的空气的。但是，伦敦的这个词被空气 污染物中的新来者所接受，这对于日益严重的洛杉矶类型的烟 雾来说，也算是某种贡献吧。就如同现在它被使用的情况一 样，至少在美国，“烟雾”（smog）这个词，更确切他说，应该 是“光化学烟雾”（photochemical smog）所指的是洛杉矶这一类 型。
由于手头上掌握了这种化学资料，洛杉矶当局很快就着手 寻求控制烟雾的方法。一个显而易见的途径就是减少碳氢化合 物往空气中的排放。一个既定的目标就是巨大的油田、炼油 厂，以及遍布在这个地区的其他一些大型的石油工业。在油井 的露天钻探中，以及炼油厂里所采取的措施最为严格。来自石 油工业的碳氢化合物急剧下降，1947年大致每天排放2100 吨，到1957年时则降为每天250吨。
然而，洛杉矶的烟雾继续在恶化。一年又一年，高烟雾度 成为经常性的。1959年，眼睛过敏症在洛杉矶县187天里都有 报导，1960年是198天，1961年是186天，1962年是212天。 尽管在控制工业中的碳氢化合物的排放上取得了明显和成功的 效果，洛杉矶仍然笼罩在烟雾中。
1953年，新的证据使形势——如果不是空气——变得清 楚多了。一个调查报告说明，在石油工业每天排放500吨碳氢 化合物的同时，由小汽车、卡车和公共汽车每天所排放出来的 碳氢化合物则有1300吨。到1957年，机动车辆所排放出来的 碳氢化合物约占这个城市每天的总排放量2500吨的80%。真 正的犯罪者被找到了，这就是汽车工业。
这一点对一个甚至像洛杉矶这样的奢华城市来说也是有挑 战性的。美国的汽车工业每年大约销售产品达15亿美元。它 与石油工业是有密切联系的，石油工业每年生产大约10亿美 元的产品。汽车工业是这个国家军事和财政综合体的一个主要 部分。工业行政是由国家高级机关所管理的。工业广告的预算 数字每年可达几亿美元，支持它的主要是新闻媒介。工业技术 设备是极其巨大的，它雇佣着成千上万的受过高等教育的工程 师和科学家。
敢于与这个强大的对手为敌的是几个洛杉矶的官员。在与 汽车烟雾作斗争的这些人中，大概最富有独立精神的应该是洛 杉矶县监察官肯尼思·哈恩。他与底特律巨头们长期交战的历 史是发人深思的。
1953年2月，哈恩先生写信给福特汽车公司的总经理， 询问这个公司是不是“已经在进行或是正在进行消除或者实际 减少排放气的研究或实验”。由这个公司新闻部的一个成员所 写的回信竟称，“尽管福特工程人员很清楚汽车引擎产生废气， 他们还是认为这些气体会在大气层中迅速消散，并不会成为空 气污染的一个问题”。他们给哈恩先生的回答说明，不论是福 特汽车公司，或是汽车联合企业在那个时候都没有任何研制可 能控制废气装置的兴趣。
哈恩先生坚持不懈，于是，到1953年底，汽车制造商们 表示，一个企业范围内有关这个问题的研究已经在进行之中。 19个月之后，哈恩先生再次写信，询问是不是有一种新废气 控制方法已经研究出来了。底特律巨头之一的回信说：“我们 将马上以适当的形式去引进各种能够找出减少汽车废气中的碳 氢化合物的方法。”
18个多月过去了。现在哈恩先生想要知道控制废气的设 施是否将会安装在1957年型号的机动车上。回答是：“我们一 直为把1958年作为旨在减排放装置的典型年而努力着。”
通信一直在继续，直到1960年10月18日，哈恩先生接 到通用汽车公司总经理的通知：“我非常高兴能够报告，精确 的曲轴箱净化在196l年通用汽车公司为加利福尼亚出产的载 客小轿车上是可行的。我们相信，这种相对来说是简单而便宜 的装置将在减少空气污染上做出重要的贡献。”但是，这种曲 轴箱装置仅能清除25%的碳氢化合物排量（这些碳氢化合物 来自引擎废气），哈恩先生回信对它表示沮丧。到1965年，还 是没有采取控制废气的具体行动，就此也就结束了这个通信。 1966年，废气控制装置在加利福尼亚的新轿车上出现，洛杉 矶的碳氢化合物的排放量也由此而出现下降的趋势。
从1965年到1968年，从机动车辆中排放的碳氢化合物由 每天的1950吨下降到1720吨，（如果不控制，排放量会在 1968年上升到每天2400吨）。眼睛过敏症也减少了。同时， 另一种重要的由机动车辆所排放的污染物一氧化碳也减少了， 因为这种新的装置在对碳氢化合物发生作用的同时，也对一氧 化碳有清除作用。在1965年到1968年之间，在很多天里，一 氧化碳量都越过了“严重水平”（每8小时30/百万），从56/ 百万降到6/百万。1968年的数值甚至低于1955年的数值（有 11天）。
当时，这些情况可能已使人觉得，到1968年，洛杉矶就 将准备庆祝他们为解决烟雾问题而进行的长期而艰巨的探索的 胜利了。然而现在形势又发生了新的不祥的转变。废气排除上 的改进给它自己惹来了新的麻烦。在二氧化碳的排放量从 1965年到1968年之间下降到12%的同时，在洛杉矶空气中的 过氧化氮的含量却增加了28%。1965年，过氧化氮超过了最 坏标准有100天，1968年，这个水平延续了132天。
这是一个需严肃考虑的问题。氮的氧化物相对来说是无毒 的（除非它是烟雾反应中的组成部分），而过氧化氮却是有剧 毒的，它在长期以来都是工业上的各种严重危险的根源。这种 气体杀死肺细胞，促使肺血管扩大，而且在达到高度的积聚程 度时，便会导致肺积水，而肺积水是可能导致死亡的。这类严 重的后果只有在过氧化氮积聚达到超过了城市空气中应有的水 平时才能观察到。不过，根据低水平的过氧化氮在实验室动物 身上的影响，并考虑到在人数众多的人口中的特别敏感的个人 的存在，对城市空气中过氧化氮的短暂曝露（每小时）的可接 受的程度一直是2/百万。这个数值是不大让人舒服的，因为 它已接近洛杉矾记录的最高数值——1.3/百万。
过氧化氮是一种彩色的气体，它把空气染成一种类似威士 忌的棕色。随着这种物质在洛杉矾空气中的不继积聚，各种严 重的问题也明显上升了——在航空上和高速的快车道上。加 之，过氧化氮对植物是有害的，甚至在低于1/百万程度下， 西红柿的生长会下降30%。
为什么控制其他废气污染物的结果必然会增加过氧化氮的 浓度？有两个原因。一个是简单的生态学规则：“每种东西都 必须有它的去向。”氮的氧化物和过氧化氮的混和物，是在阳 光的作用下形成的，它们与无用的二氧化碳结合产生PAN。后 者最后会浓缩，并且成为一种胶状的沉淀物而落到地面上，这 种物质在洛杉矶的快速车道上只用很短的时间，就很容易地出 现在一个小汽车的挡风玻璃上。所以，碳氢化合物排放减少 了，结果是烟雾的形成率降低了，氮的氧化物也就必然积聚到 高水平上。
另一个过氧化氮的不曾预料的上升的原因是，在设计现在 的污染控制设置时，汽车厂主们仅考虑到了减少碳氢化合物和 一氧化碳的排放需要。这就要求他们在设计改进引擎时要增加 燃料在汽缸里的燃烧度，因而也就增加引擎对空气的摄入。这 也就加强了“空气中的主要成分氮向过氧化氮的转化。所以引擎 的改进减轻了碳氢化合物的排量，却增加了氧化氮的排量。洛 杉矶在实施引擎改进时，用一种污染和另一种作了交换。
反烟雾的斗争又摆开了新的战场：控制氧化氮的排放。氧 化氮只要是在高温的情况下就会产生。在洛杉矶，氧化氮的排 放量中，大约有20－25%来自发电站，约75－80%是来自机 动车辆。烟雾问题又一次摆在汽车工业的面前。
工业开始对这个新的——至少对它们来说是新的——问题 做出反应。为了把引擎产生的氧化氮转化成无毒的物质，研制 出了废气催化装置。但是，看来催化剂被铅所抑制了，铅是在 汽油中广泛使用的一种添加物，因此，烟雾问题触及到汽车工 业的要害——现代化高能高压的汽车引擎，这种引擎只有在使 用高辛烷的燃料时才有效力。这类燃料通常是由添加四乙铅来 获得的。不含铅的高辛烷的燃料还是存在的，但是要使用它就 需要在汽油工业上来一次大规模的变革——或者是二者必选其 一，在汽车引擎的设计上同样来一个大的变革。而且在实际使 用中，日益增加的复杂的废气装置的效用也存在着一系列问 题。例如，加利福尼亚的各种实验说明，当前的废气装置在控 制碳氢化合物和一氧化碳上也失去了效力，而且，从平均数来 看，在8000－16000公里的使用之后已经超过了加利福尼亚 的排放标准。
人们应当记得，铅本身就是有毒的。自1923年以来，当 四乙铅作为一种汽油添加剂而在美国被应用之后，它散布到环 境中的数量是一直增加的。当前，每年在美国汽油中的使用量 已达到了每人约2磅。铅的近于有毒的程度已经在交通警察和 另外一些接触废气臭味的人身上发现。最近的研究证明，栖息 在费城的鸽子含铅的程度是栖息在农村的鸽子的10倍。铅成 为一个主要的环境上的威胁，在很大程度上应归咎于汽车工业 中的现代化高压引擎的发展。
由于对汽车工业的做法极端不满，加利福尼亚的官员们诉 讼于法庭，因为它们未能及时对空气污染问题的解决付诸行 动。然而，1969年的诉讼被美国司法部抛弃了，企业家们答 应做得好些，并且答应按照一个由美国国家空气污染控制处所 提出的减少废气的日程去行动。l970年11月，这个控制处放 宽了排放标准，企业家们被允许在第二年的汽车样品中满足要 求。1975年，提出了比较严格的标准，但是，企业家们宣称， 这个要求大概是不能实现的。
此刻，这正是这一问题的所在。在经历了持久的、集中的 控制光化学烟雾的努力之后，洛杉矶用一个对一种有毒物质 PAN的微小的改进和一氧化碳的减少，换来了另一种有毒物质 过氧化氮的严重增高。现在，战场已经摆到了底特律。在那 里，汽车厂主们也认为空气污染控制需要对发动机动车的引擎 来一个彻底的变革。
汽车企业家们在早期为自己辩护的借口之一是，光化学烟 雾只是洛杉矶所特有的，这是由这个地区的地形构造及强烈的 阳光所引起的特殊结果。但是，现在我们知道，光化学烟雾几 乎在美国的每个主要城市里都有影响，而且还发生在数量惊人 的较小城市中，如亚利桑那的菲尼克斯。光化学烟雾也出现在 世界上大多数大城市中：东京、悉尼、墨西哥城、布宜诺斯艾 利斯，在要提到的几个大城市中除了只有一点阳光的城市是例 外，如伦敦。从现代技术的荒廖的逻辑来看，一度被认为是一 个城市气候的不利因素，反而成了上帝的恩赐了。
光化学烟雾及其伴随者，如氧化氮和碳氢化合物之类的物 质，仅仅是整个城市污染问题的一部分。另外，现代城市空气 中还含有二氧化硫，以及与其有关的硫氧化物；来自炉灰，及 磨损了的轮胎和为交通所铺的沥青的灰尘；来自汽车制动器里 层和建筑材料的石棉微粒；工业操作中的水银蒸气；各种各样 的由燃烧和化学作用所放入到空气中的有机化合物。1963 年美国公共卫生局的一个关于在美国许多大城市的空气调查记 录说，平均有39种不同的、可以鉴定出来的物质是在“天然” 的空气中没有发现的。这个表格当然是不完全的，因为这些数 字仍在增长着；有两种主要的城市空气的污染物汞和石棉，只 是在近几年里才能认识到。对城市灰尘的化学组成还了解得很 少，仅仅有40%的城市空气中的多种混合物质才被鉴别出来。
而且，这些空气污染物相互发生着化学作用，它们的各种 反应都受着温度、湿度和光线强度的影响。这便引出了一个令 人沮丧的、不过我们认为是真实的结论，被污染了的空气的详 细组成不仅是未被认识的，而且在很大程度上是不能被认识 的。
为了描述一个特殊的化学反应的过程，有必要把它孤立起 来，与其他的可能会在研究中使反应发生变化的过程分离出 来。但是，为了进行这样一种分析，如果把几种成分从被污染 的空气混合物中分离出来，这种人为的变化就会一点不差地毁 坏了需要被弄清的化学反应的复杂性。这是一个基本的理论限 度；实际上，某种资料还是可以从单独的、被认为发生在污染 空气中的化学反应的研究中得到。因此，从一般意义上来说这 就有可能得出那个化学反应结果，这个结果导致洛杉矶烟雾中 的PAN，因为在很大程度上是这种类型的污染在洛杉矶的空气 中占有主要地位。但是，这种知识并未对纽约市的烟雾提供一 个能说服人的解释，在那里，二氧化硫显然是以某种还未能确 定的方式进入到化学烟雾之中。由于那种从空气污染中难以分 割的复杂性和多样性，关键就在于要防止片面的分析和避免繁 琐的描述。
在这种情况下，要来估计空气污染对健康的威胁就变得十 分困难了。对一种已知的空气污染物和一种特殊的疾病之间的 单纯因果关系的探索，便在一种无望的复杂的相互作用的困境 中失败了。
例如，关于由苯焦油脂之类的化学物质所引起的肺癌问 题，这种苯焦脂在城市污染的空气中是普遍存在的。通常用来 估量这种物质危险的方法，是确定它在空气中的聚集程度，并 把这一点用到动物实验中。在实验中，可以观察到，一种特殊 的苯焦油脂的聚集使得癌的可测范围升高了。根据这一点，就 可能认为，因呼吸了纽约市的空气而招致肺癌的危险大约与一 天吸两包香烟的危险程度是相等的。
不过，这个结论是过于简单和富有戏剧性了，它至少是太 不精确的。一个原因是因为苯焦油脂的生物学行为可以在很大 程度上受到其他健康因素的影响，这些因素本身是由于其他的 空气污染物而造成的。在动物实验中，我们可以发现，苯焦油 脂的低度聚集本身是不能使老鼠致癌的，但是如果动物又受到 了感染，则能够生癌。反过来，感染的程度也可以由于过氧化 氮一类的空气污染物而增加。与这种情况类似，当空气中存在 灰尘时，二氧化硫在阻塞肺的空气通道上有着一种更大的作 用。二氧化硫有着一种使肺的空气通道上的带纤毛的细胞麻痹 的作用，而这种细胞是有助于把空气污染物排出肺部的。所 以，二氧化硫妨碍了肺部的自我保护性自洁过程的进行。由于 这个原因，二氧化硫加强了苯焦油脂这类致癌物与肺部的联 系，由此，因这种致癌物的特殊的聚集而引起的致癌危险也就 能够增加。
这是一个警钟，因为很难把一种单一的空气污染物当成一 种特殊健康后果的罪魁祸首。然而，在当前，“科学方法”是 非常接近于单一的因果概念的，而且大多数有关空气污染对健 康的影响的研究都是努力从这个角度去寻求原因和结果的。这 类研究所说明的都不是特别的因果关系。除了几个特别的例子 ——因石棉纤维而导致肺癌，因镉而导致心脏上的疾病。这类 研究所说明的都不是特别的因果关系。但是，统计学的研究却 说明，居住在城市污染空气中的人比住在少污染的空气中的人 ——通常是农村的人们，得病的机会要多。那些已经能见到的 由于受到城市空气污染的影响，已对健康产生了作用，它们包 括咳嗽、经常发生的感冒以及其他的呼吸道疾病，日益增加的 呼吸道的抵制形式，肺气肿、支气管炎、肺癌、循环系统的紊 乱、眼睛过敏症，以及气喘病。同时，也有可能说明，一定的 环境因素是与总的疾病晴雨表——像经常出现的医院接受病人 的情况相联系的。这些因素包括温度、湿度、气压、灰尘的聚 集，二氧化硫，以及氮氧化物，以及金属镉、锌、锡和钒。不 过，这些同一疾病的指示者还受着与空气污染无关的一些因素 的影响，包括年龄、工作条件、经济水平以及吸烟。
如果不是不可能的话，这些多重的复杂性便有助于解释为 什么得“证明”任何一种单独的空气污染物是一种特殊疾病的 特殊原因。那种可以肯定引申出来的结论在科学上是不成熟 的，但是却非常有意义：污染的空气对于人们来说，比他们在 另一种情况下会遇到的或是突来的死亡要更严重。
一件非常清楚的、出现在几乎所有关于空气污染对健康的 影响的统计研究中的情况是，它们大多发生在穷人、孩子、老 人和体弱的人中，即空气污染对健康的最严重的影响，似乎发 生在牺牲者的健康早已有问题的人身上。社会进步的部分，如 营养的改进、住房条件以及医疗的改进等，在促进人类对疾病 的抵抗能力上，因此一般也能促进健康的事实是众所周知的。 所以，从这个意义上来说，空气污染也同样——不过是从反面 ——来影响人类健康，它毁灭着社会进步。
现代技术对普通人——显然不是宇航员和将军们——的巨 大恩惠的典型是汽车。它的成功与失败的分界线是工厂大门。 只要汽车被制造出来，技术就有权利说是获得了成功。然而， 一旦汽车被允许开出工厂，并且进入环境，它就揭示了它自己 作为一个城市空气病原体的角色的面目，它把有毒的一氧化碳 和铅加在人体之上，在人的肺上孕育着石棉的致癌成分，每年 都要杀死和伤害成千上万的人。汽车对人类的价值是由技术所 创造出来的，但却由于它在环境中的失败而抵消了。
空气污染并不仅仅是一个讨厌的东西和对健康的威胁。它是一个指示警钟：我们最为之庆贺的技术上的成就——汽车、喷气式飞机、发电站，就总体而言的工业，甚至就是现代城市 本身——从环境角度上看，都是失败者。