「地球這大好土地，對我來說似乎也只是不毛的一隅海角；這絕美的蒼穹、大氣，你看，這華美高懸的蒼天，這宏偉的天幕被金色火焰吞噬，為何它在我眼中不過是一團致命的穢氣。」
莎士比亞筆下的《哈姆雷特》（第二幕第二場）以慣有的陰鬱語調如是說。從地球上生命的觀點來看，大氣的確是最為絕美的蒼穹。但近年來有一種地球生物——人類，對大氣擁有極大的影響力，某些地區的狀況甚至比莎士比亞所描述的還要污穢，或者說遠非哈姆雷特這位工業革命之前的丹麥王子所能想像。直到20世紀後半段，我們一面在少數地方努力淨化空氣，一面拙劣地修補足以控制地球基本狀態的幾種微量氣體。我們尚未將這大好土地變成不毛的一隅海角，未來也不無可能，但我們確實可能讓地球不再適合那些過去數百萬年來努力適應環境的生物繼續生存。
本章及下一章將討論20世紀與大氣圈相關的人類歷史。故事的主題在於，人類如何對大氣圈的少數成分帶來結果相當嚴重的微小改變，這些改變都是以百萬或十億分之一來計算。歷史上大部分的時間裡，空氣污染只局限於部分地區且影響不大。到了20世紀規模卻以倍數增長，足以影響整個大區域的空氣。部分微量氣體的污染更是全球性的問題。自1900年以來，地方性的空氣污染史主要與都會空氣質量有關，大多與燃燒燃料有關。以區域性的角度來說，問題主要在於酸雨的擴散。[1]以全球的角度來說，最重要的趨勢則是溫室氣體的累積；溫室氣體有助於調節地球溫度，以及大氣圈臭氧耗竭。因此，這就成了接下來有關大氣圈兩個章節的題目，主題包括人類使用能源的習慣，對大氣圈帶來大規模改變的力量，以及我們一手造成大氣變動後，會帶來何種更嚴重的後果。在地球歷史中，多數時間裡微生物在塑造大氣圈方面扮演著主導的角色。在20世紀，人類卻誤打誤撞地取而代之。
大氣圈的基本結構
大氣圈是地球四週一層薄薄的氣膜。[2]其厚度約為100千米，雖然它逐漸消散至外層空間，並無明確的外部邊界。其中氣體的重量約為5000萬億噸，約為海洋重量的0.0003%，因此大氣所能承受的污染遠比海洋少。空氣由數千種氣體組成，但以其中兩種為主：氮（78%）和氧（21%）。在其悠久的歷史當中，大氣的化學成分會產生變化。在地球出現植物之前，氧氣的含量並不高。但自人類出現後直到近代，這些改變看來實在微不足道。
大氣圈是一個動態的範圍。它是一個因氣壓不平均所造成的漩渦，最終則形成氣溫不平均。在大氣圈10千米內，也就是相當於聖母峰的高度，有每日、每季及每年的週期，還有一些為期較長且更不規則的週期。這就是為何氣候會如此複雜。大氣除了四處擾動，同時也會與土壤、水及生物交換熱量、濕度與氣體。因此最低海拔地區的生命最為活躍。除了最重要的陽光接收與反射，大氣最外層幾乎不會與外層空間進行交換，而且這方面相對來說較為穩定。因此，幾乎所有影響人類歷史的事物，都發生在低海拔地區。[3]
對於大部分人來說，大氣圈似乎是無邊無際的。但我們無須對那5000萬億噸的氮和氧做任何事情，就可以從根本上改變地球的狀況。只要更動主要微量氣體的濃度就可以了。現代史上最重要的三種微量氣體是二氧化碳、臭氧及二氧化硫。
1.目前二氧化碳濃度約為360ppm（ppm濃度是用溶質質量佔全部溶液質量的百萬分比表示的濃度，也稱百萬分比濃度）。它是「溫室氣體」的一種，會阻擋太陽光從地表反射，進而造成地球升溫。如果完全沒有或減少溫室氣體，地球的溫度將會下降大約33攝氏度，成為冰凍且無生命的狀態。人為二氧化碳的來源，包括燃燒化石燃料及砍伐森林。
2.臭氧也是溫室氣體的一種。它是都市空氣污染的成分之一，是低海拔地區不受歡迎的一種污染源。但在大氣圈裡，臭氧會吸收來自太陽的紫外線，保護地球生物不致受到潛在的傷害。臭氧層在低海拔被視為污染物，濃度為1～15/10億（ppb，1/10億），但在大氣圈濃度達500～1000ppb。
3.二氧化硫是酸雨的主要成分，會傷害森林、水中生物並侵蝕金屬及岩石。它的濃度鮮少超過50ppb。人為二氧化硫的來源，主要包括燃燒化石燃料，以及提煉金屬礦砂。
其他重要的微量氣體包括甲烷、氯氟碳化合物（CFC）及兩種氧化氮。這些氣體的部分相關特性請見表2.1，供讀者參考。
表2.1 20世紀史上部分重要微量氣體
數據源：Graedel and Crutzen 1989；Salstein 1995
注a：人為排放數據，為截至大約1900年其占所有排放量（人為加上自然）百分比。
注b：某些微量氣體具有全球重要性，而其他只對地方或區域有影響，是因為它們「滯留時間」不同。停留在大氣中平均時間很短的氣體不會擴散到全球各地，而停留較久的就會。不同氣體的滯留時間各異，從幾天（二氧化硫）到一個世紀以上（二氧化碳、氧化亞氮、氯氟碳化合物）。
注c：對流層臭氧的濃度數據只限於西歐。
在20世紀，人類的行為使更多氣體進入大氣圈。燃燒化石燃料、金屬冶煉以及焚化廢棄物，將數千噸可能有毒的金屬像塵埃一樣釋放到空中。其中有些無可避免地進入了食物鏈，危害了魚類、水獺、鱷魚、貂、浣熊和老鷹等生物。人類健康也因為主要來自汽車廢氣的鉛排放而受害。有關現代各時期金屬排放歷史演進的估計數據，請見表2.2。鉛排放的數據反映了1920年後汽車盛行的趨勢，而鎳排放的增加，則與20世紀30年代以降軍備工業的興起有關。然而另一項值得注意的特徵是，拜1980年後環保意識及法規，還有最新科技及效率提升所賜，金屬排放量已普遍呈現下滑趨勢。[4]
表2.2 1850—1990年全球排放到大氣圈的金屬含量
數據源：Nriagu 1994
1900年之前的空氣污染
在人類歷史的大部分時間裡，我們所製造的空氣污染只能算是些許塵埃。接著在50萬年前人類駕馭了火，點亮了地球景觀，也將其他氣體釋放到大氣圈中。儘管我們對火如此投入，但對大氣的影響仍然有限。大氣仍由千萬億微生物穩定的作用及偶爾出現的大規模火山爆發等自然過程所支配。
當人類佔據洞穴，開始燃燒薪柴取暖煮食，室內污染就此開始。幾千年前人類居住過的洞穴，壁面都因煙霧堆積而染色，當時穴居人應該因為暴露在煙霧中而飽受肺部與眼部疾病困擾。舊石器時代木乃伊的共通點就是染黑的肺部。人類開始建造住所後，通常還是無法解決通風問題，（或許是因為要驅趕蚊蟲）只好住在一片室內煙霧中。[5]當時一些因污染所造成的健康影響，數千年後仍如影隨形。
只有城市會造成後果嚴重的戶外空氣污染。早期的城市和現代一樣，會因為腐爛的肉類、食物和糞便而散發出刺鼻的氣味。被臭味籠罩的城市因為無法清理這些令人不快的氣味源頭，可能變得令人無法忍受。古埃及文獻記載了一個實例：赫爾墨波利斯（Hermopolis）的居民因為受不了城內的氣味，寧願向圍城的努比亞（Nubia）人投降。[6]古代的都市煙霧甚至染黑了大理石，不但讓羅馬詩人賀拉斯（Horace）這樣的古典作家們抓狂，古代猶太人也因此制定大量相關法律。[7]初期空氣污染史乃以煙霧和煤煙為主，而非微量氣體。
古代冶金術帶來了新的污染物，其中有些會在海洋與各大陸之間漂浮，這是區域性污染的首例。在古代的地中海地區，採礦與冶金在經濟生活中扮演了重要角色。根據色諾芬和盧克萊修的說法，來自阿提卡地區銀礦的有毒氣體損害了人類健康。[8]銅與鉛是主要的金屬污染物。在羅馬時期，瑞典、瑞士的沼澤以及格陵蘭的冰核（ice core）都有可觀的鉛沉積物，約為背景比較值的10倍。檢驗格陵蘭的冰層後發現，工業革命前銅排放到大氣圈中的有毒氣體數量曾兩度上揚，一次是古地中海區引進錢幣鑄造之後，另一次則是中國宋朝年間（960—1279）經濟市場化加強導致銅產量飆升。低效率的冶金技術，會讓高達15%的溶解銅有毒氣體進入空氣中。儘管當時銅產量不到現代水平的1％，羅馬與宋朝時代銅的有毒氣體總排放量，約為20世紀90年代的1/10。區域性（其實佔了地球一半）的空氣污染約有2500年的歷史，至少就銅的有毒氣體排放量而言，1875年以前的嚴重程度均不亞於古羅馬與宋朝時代。[9]都市的空氣污染隨都市規模與人口密度而有所不同，端看當地的工業活動，特別是燃料的使用。由於公元1000年後中國、地中海盆地及西非加速都市化，大量人口居住在煙霧與煤煙當中。哲學家兼物理學家邁蒙尼德（Maimonides，1135—1204）曾遊歷從科爾多瓦（Cordoba）到開羅等諸多城市，他發現都會的空氣「停滯、污濁、厚重且霧茫茫」，並且認為這會使都市居民「理解力遲鈍、智力不足及記憶缺陷」。[10]
運輸不便也限制了都會空氣污染的程度：大部分需要燃燒的工業，例如瓷磚、玻璃、陶器、磚窯與冶鐵，都設立在靠近森林的地方，因為大量運輸燃料通常代價昂貴。因此大部分的工業污染只會弄髒人跡罕至地區的空氣。[11]海港城市有時會出現例外，因為可通過船隻以更低廉的價格運送木材或木炭。因此，威尼斯才能靠外地的木料供給，長期維持玻璃製造工業。中國的城市也曾因為水路運輸系統發達而經歷過嚴重污染，例如宋朝的首都開封。[12]但多數都會空氣污染主要源自糞便或木頭等家用燃料，有時還有無煙的木炭。
缺乏薪柴的海港城市，可改用煤炭作為家用燃料。13世紀的倫敦就少量改用煤炭，16世紀比例更高，將當地的空氣污染史帶入新的一頁。家用煤炭讓17世紀的倫敦空氣一片煤煙，好似人間地獄，天色霧濛濛有如身處火山中——致命的煙霧侵蝕鐵，損害所有會活動的物體，所到之處都覆蓋上煤煙；損害居民肺部其致命程度之深，幾乎沒人能逃過咳嗽與肺病之苦。[13]
接下來的幾個世紀裡，由於人口增長造成爐床及煙囪數量增加，倫敦的空氣質量仍然未見好轉。英國詩人雪萊記錄了這個有如煉獄的景象：
倫敦有如地獄，
一個人口稠密又煙霧瀰漫的城市。[14]
同時期的詩人羅伯特·騷塞（Robert Southey）也不喜歡倫敦的空氣，因而在1808年的詩作中將之描述成「沼澤霧氣、炊煙、煤煙和碎馬糞的混合物」。[15]
1780年後煤炭崛起成為工業革命的主要燃料，污染的天空開始在英國其他地區萌芽，最後甚至向外擴大。1870年英國約有10萬台以煤發動的蒸汽機，不斷噴出煙霧及二氧化硫。[16]英格蘭中部成了著名的「黑鄉」（Black Country）。韋爾斯的斯旺西（Swansea）谷區銅冶煉工業產生的酸雨，破壞了植物生態。居民也深受其害：維多利亞時代英國有將近1/4的人口死亡與肺部疾病有關，大部分為支氣管炎與肺結核，而這些疾病多半因為以微粒為主的空氣污染而加劇，有時正是因為空氣污染而染病。空氣污染在維多利亞時代奪去英國人性命的數量，粗估約為20世紀90年代全球平均數字的4～7倍。[17]
1900年以來的空氣污染
20世紀空氣污染史有黑暗面也有光明面。現代空氣污染諸多原因當中，最重要的當屬燃燒化石燃料。在1900年，空氣污染多由燃燒煤炭所造成，讓天空中充滿了煙霧、煤煙、二氧化硫與各種氣味難聞的物質。煤造成的污染來自工廠煙囪及家用煙囪。自20世紀60年代以來，汽車尾氣管挑戰了工廠煙囪及家用煙囪的地位，到了1990年，道路交通已成為「全球最大的單一空氣污染來源」。[18]污染的歷史與工業化及汽車普及的歷史亦步亦趨。
以燃煤為主的工業化從英國開始向外擴張，也隨之帶來空氣污染。19世紀末第二次工業革命確立，並以鋼、鐵及化學物為主，還有取之不盡的煤炭。煙囪工業在歐洲成功崛起，其中尤以比利時與德國最盛；美國則有賓夕法尼亞州及俄亥俄州；沙皇時代的俄國以烏克蘭為最；日本則為大阪附近。1800—1920年，以燃煤為主的工業也在印度、南非、澳大利亞等面積較小的孤立地區開始發展。20世紀10年代和20年代，北美與歐洲城市開始出現靠燃煤發電的輸電網。在這些地方，煙霧、煤煙和二氧化硫籠罩了工業地區。[19]
許多人對此表示反感，尤其是負責操持家務和清洗床單的女性，[20]但隨著空氣污染帶來的繁榮景氣，即便引發反對聲浪還是相當值得。匹茲堡地方政府要員及產業工會會員、德國工業領袖，還有俄國大臣，都認為不斷冒煙的工業煙囪是進步、繁榮與權力的象徵。正如芝加哥商人倫德（W.P.Rend）在1892年所言：「煙霧是工業祭壇上所焚燒的香。這在我看來很美。它代表人類正在改變大自然力量的潛力，讓人類生活更為舒適。」[21]日本第一個大型鋼鐵城八幡，也在市歌中表達了同樣的看法：
滾滾煙霧瀰漫天際
我們的鋼鐵廠，雄偉無人能比
八幡啊八幡，我們的城市！[22]
以燃煤為主的工業化腳步，一直持續到1920年。這股趨勢在歐洲及北美繼續發展，但其他地方的成長更快。1929年之後蘇聯實施第一個五年計劃，工業化因此以驚人速度邁進。斯大林鞏固對東歐的掌控之後（1946—1948年），高度能源與污染密集的蘇維埃式工業，在1948年到大約1970年擴散至波蘭、捷克與匈牙利，同時也將觸角伸至西伯利亞領土。日本約在1950年再度展開工業化，雖對石油依賴加深，但仍以煤為主。20世紀60年代與70年代，鋼鐵、造船、化學及其他高耗能的產業也在東亞其他地方崛起，尤其是韓國、中國台灣、馬來西亞以及1978年後的中國大陸。在1980年前，上述地區可以說完全不重視空氣污染管制。[23]
家用爐床及鼓風爐也都燒煤。隨著都市人口增長，越來越多的人需要運輸方便的燃料來取暖及煮食。都會家庭因為住處不易取得薪柴而選擇燃煤，所以越來越多的城市步倫敦的後塵，以煤炭作為主要的家用燃料。西歐與北美東部城市也在1850年後開始轉向煤炭。1890年後則輪到中國與美國中西部城市。[24]家用爐床通常燃燒效率極差，不但煙囪中有大量煤煙與煙霧，也會排放到安裝有暖氣的房屋裡面。同時在工業與家用上使用煤炭，造就了污染嚴重的煤炭城市，比如倫敦、匹茲堡及大阪。
20世紀地方及區域空氣污染背後第二隻主要推手就是汽車。尾氣管排放出各種污染物，其中有些會與陽光作用產生煙霧，有些則會使酸雨加劇，1921年之後甚至產生鉛。[25]汽車普及的過程中曾三度出現鉛數量大幅上揚。第一次發生在20世紀20年代的美國，當時由於裝配生產線的新科技，讓數百萬美國人買得起汽車。一直到1950年，美國開車人口仍佔全球半數以上。汽車也在西歐變得相當普遍（1950—1975）。以日本為首的東亞汽車普及化則仍在進行當中（1960年迄今）。1997年中國僅有200萬輛汽車。全球機動車總數量在1910年不到100萬，在1930年達到約5000萬，到了1955年便超越了1億輛，1985年更達到5億輛。1995年全球共有7.77億輛小汽車、卡車及摩托車。[26]除此之外，人們開車的次數也日漸增加。在美國，汽車行駛總里程數在1950—1990年增長4倍（達1.9萬億英里）。所幸20世紀70年代汽車燃料效率提升，新科技也有助於降低尾氣的排放量，[27]一氧化碳與鉛的排放量大幅下降。但汽車仍繼續排放其他污染物，舉例來說，大氣中多出的二氧化碳中即有5%來自汽車。[28]
20世紀工業化與汽車普及快速發展，空氣污染總量卻可能沒有同步惡化。特別是在1945—1980年，許多城市大幅改善了空氣質量。這其中有三重原因：經濟、政治與地理。
首先是經濟因素。1920年後全球燃料組合變得比較乾淨。石油在許多應用中均取代煤炭（以英聯邦皇家海軍為其中首項大宗），而這股風潮始於1910年，到1950年後更是明顯。這主要源於價格因素：美洲與中東開發出大型油氣田，加上油管與超大油輪等基礎建設，價格在1945—1973年開始下滑。至於家用暖氣、發電等其他用途，石油與天然氣也取代了煤炭。另一個較不重要的因素是水力發電、核能等其他形式的商用能源崛起，進一步降低了煤炭的重要性。這股因為價格而帶動燃料價格下滑的趨勢，降低了來自工廠及家用煙囪的污染物，但並沒有減少來自汽車尾氣管的廢氣。
其次，污染在政治上所引發的反彈也收到效果。公民針對工業污染所發動的零星抗議是全球各地工業化的一部分，但在20世紀40年代以前，這對減少污染成效不大。聖路易斯市在1940年成為第一個成功採用降低空氣污染政策與技術的城市，這一做法在第二次世界大戰後迅速普及。政治壓力主要通過立法與新科技抑制了污染，而這股風潮主要發生在1966年後的美國、1970年以後的西歐與日本、1980年以後的韓國，還有1990年之後的東歐。通過政治減少空氣污染，影響的範圍包括工業煙囪、家用煙囪及汽車尾氣管。
最後，地理方面的變化也減少了污染對人類的影響，甚至減少了污染總量。長久以來集中在少數鄰近煤礦與鐵礦地區〔例如美國賓州西部或德國魯爾（Ruhr）地區〕的能源密集產業，在1960年後逐漸擴散到世界各地。除此之外，這些產業開始從城市外遷至工業區或「綠化區」（greenfield），這樣污染所能影響的人數較少。當然，遷廠並不能降低整體污染水平，而且會對過去污染所未及的生態產生危害。只有從人類、特別是城市居民的角度來看，才會覺得污染降低了。[29]經濟、政治及地理的變革結合之下，為空氣污染這片烏雲帶來了一絲希望。
某些案例降低鉛排放的成效相當驚人。1921年，化學工程師托馬斯·米奇利（Thomas Midgley，第3章將有更詳細的介紹）發現把鉛加入汽油能提高燃燒效率，防止發動機敲缸。兩年後，被第一家銷售商稱為「上帝的禮物」的含鉛汽油在俄亥俄州達頓（Dayton）上市。在接下來的半個世紀裡，汽車大約消耗了25萬億兆公升（約合6萬億加侖）的含鉛汽油，其中1/3出自美國。儘管1920年起輿論表示關心，政府也開始調查，但通用汽車與杜邦〔DuPont，旗下合資子公司生產四乙鉛（tetraethyl lead）〕仍設法阻撓，因此美國直到20世紀70年代才針對汽油添加鉛制定法規。但醫學研究早就顯示，多數美國人血液鉛含量升高，而且這些鉛都是來自汽油。類似的發現引發蘇聯在1967年於大都市禁止含鉛汽油，對蘇聯來說是少見的在環保方面領先全球的做法。[30]1970年美國下令，1975年前加油站必須出售低鉛汽油。日本企業率先針對美國這項法令而調整業務，從1972年起將汽車發動機改為適用低鉛汽油。日本在1987年禁止含鉛汽油。[31]因為相關製造商提出訴訟而延誤，美國在20世紀70年代末期才漸漸禁用含鉛汽油。西歐在20世紀80年代末期也遵循此一做法，其他國家則要到20世紀90年代。
1977—1994年，美國空氣中的鉛濃度減少了大約95%。通過檢驗很快就發現美國兒童血液中鉛濃度大幅降低。歷來測得最高的空氣中鉛濃度並非來自美國，而是20世紀80年代的曼谷、雅加達與墨西哥市。非洲與中國因為直到20世紀90年代末仍在使用含鉛汽油，都市兒童血液中鉛濃度足以造成各種健康問題。[32]全球大氣中鉛污染濃度下降的速度，則落後於美國及日本。
1945年後，富國大幅降低了都會中的煤炭煙霧、煤煙和灰塵；1975年後，二氧化硫、一氧化碳與部分其他污染物也都適度減少。這是因為從用煤轉為使用石油（約在1920—1970年），以及節能防污等相關法規（主要在1970年之後）。20世紀初期在蘇格蘭工業之都格拉斯哥，污染煙霧嚴重時報社編輯甚至必須為訃聞版預留版面。直到1950年，格拉斯哥人每年仍吸入大約兩磅的煤煙。但到了1990年，格拉斯哥已將黑煙、煤煙與二氧化硫污染降低了70%～95%，幾個其他煤炭城市也創下類似佳績。雖是一大成就，這一線曙光仍只局限在北美、西歐、澳大利亞、大洋洲及日本等地20個富國，只佔全人類的1/8。[33]
測量污染的方法充滿地雷。忽略重要的警告，我估計20世紀90年代全球地方與區域空氣污染物排放量約為1900年的5倍。[34]在西方與日本，20世紀60年代末期之後空氣污染水平開始下降（黑煙則於20世紀40年代之後）。過去一個世紀裡這些國家是全球空氣污染的大宗，1950年之後則改為東歐，1970年之後是東亞及比重較低的拉丁美洲，因此20世紀末全球空氣污染仍持續加重。表2.3包含了這項粗略估計所根據的部分數據。
表2.3 20世紀部分空氣污染物排放率（僅限於人為來源，1900—1990年）
數據源：（1）Nriagu 1996；（2）USEPA 1995；（3）Smil 1990；（4）Graedel and Crutzen 1990；（5）Jiang 1996；（6）Husar and Husar 1990；RIVM 1997和UNEP 1997：225；以及（7）Stern and Kaufman 1996
注a：指對流層臭氧。Graedel and Crutzen 1989認為1890—1989年歐洲增加了2～4倍。
煤炭城市
有兩個極度依賴煤炭的城市後來戒掉了這種燃料，就是一度被稱為「霧都」（Big Smoke）的倫敦，以及綽號「煙霧之城」（Smoke City）的匹茲堡。[35]
倫敦空氣污染的歷史極長，甚至可回溯到13世紀燃煤首度在倫敦家庭間普及。倫敦向來以霧著名，一部分就是因為燃煤煙塵所造成。1952年12月4—10日的一週期間，倫敦發生了全球紀錄中最嚴重的空氣污染災難，造成4000人提早死亡。圖為河岸街（the Strand）街景，中午時分即為硫黃煙霧籠罩。幾年之內，倫敦大部分燃料都改為石油
倫敦 倫敦是維多利亞時代末期全球最大的城市（1900年人口660萬），這個不斷向外擴張的大都會裡有數十萬個煙囪、數千台蒸汽機，全部都燒煤炭。當時無人仔細監控空氣污染，但從倫敦降霧（污染為部分原因）的頻率來判斷，1870—1900年的空氣質量應該是最惡劣的。1873年的一場霧讓人看不清前方路面，有些人因此誤墜泰晤士河。這一期間有幾千人因倫敦的霧而早逝，僅1879—1880年冬天就有約3000人，大多是因為肺部狀況惡化。雖然1892—1948年並無因降霧致死的記錄，但1909年格拉斯哥卻有一場霧造成1063人死亡，此外1930年比利時列日附近河谷，則在數日內有70～100人死於嚴重污染。[36]減少黑煙的行動在倫敦有所進展，直到1950年都一直是反污染行動的焦點。倫敦都會區不斷擴張，加上工業燃燒效率提高，均有助於分散及控制污染。但改革者不去碰觸燃煤的家用爐床，因為它對於1950年前英國人的重要性，就好比汽車之於現代美國人。1945年，部分政府機關試圖趁戰後倫敦重建之際，建構一個無煙城市，喬治·奧威爾卻以熱切的形容詞為炭火辯護，說它是生而自由的英國人與生俱來的權利。
1952年12月4—10日一場大霧奪走倫敦4000人性命，煤炭這種燃料因此步入絕路。嚴寒氣候加上空氣停滯，有上百萬煙囪的黑煙盤繞在倫敦街道上方達一周之久，能見度幾乎等於零。連健康的人都呼吸不順，肺部有病的人常感覺命在旦夕。在20世紀，只有1918年一場流感疫情帶走的人命數量可堪比擬。公眾的抗議引發政府調查，最後造就了1956年的《清潔空氣法》（Clean Air Act），大力規範家用煤炭黑煙。這使倫敦逐漸轉向瓦斯與電熱。倫敦斷了對煤炭的依賴後，1956年以後幾乎沒有黑煙問題。當地的硫排放儘管到1972年才加以規範，也降低了90%（1962—1988年），主要是因為改用其他燃料。20世紀60年代後，倫敦空氣質量受到汽車尾氣的影響遠超過煙囪排放。諷刺的是，20世紀50年代中期後變得乾淨的空氣，使得更多陽光能夠射進城市街道，與汽車尾氣排放交互作用後形成光化學煙霧。倫敦人對開車權利的感情，不亞於奧威爾對煤炭爐火的感情。[37]
匹茲堡 1850—1900年，美國許多城市根據煤炭來打造能源系統。聖路易斯及芝加哥利用南伊利諾伊州的煙煤（bituminous coal），匹茲堡及辛辛那提則仰賴賓州西部礦藏。這些城市都有污染問題，自1868年起便開始制定降低煙霧法令。但這些措施仍無法滿足需要，1940年以前每個地方仍為煙霧及硫污染所苦。1861年麗貝卡·哈丁·戴維斯（Rebecca Harding Davis）在其短篇小說《煉鐵廠人生》（Life in the IronMills）一開頭便寫道：
陰暗多雲的一天：你知道煉鐵城市是什麼樣子嗎？天還沒亮天空就往下沉，污濁、無力且紋絲不動。這座城的特色就是黑煙。它會突然從煉鐵廠的大型煙囪中緩緩冒出，然後落在泥濘街道上黑漆漆、黏糊糊的水坑中。碼頭上的黑煙、小艇上的黑煙、黃色河水中的黑煙，房屋門面、兩株凋零的白楊木，還有過往行人的臉上，都黏著一層油膩的煤煙。[38]
這段描述反映了戴維斯在西弗吉尼亞州惠靈（Wheeling）所度過的年輕歲月。1919年記者沃爾多·弗蘭克（Waldo Frank）這樣描述芝加哥：「充滿煤煙的天空不斷下沉。天空就像一塊污漬：空氣中滿是流動的油脂與黑煙。這片髒污的落塵覆蓋了草原，像黑色的降雪，一場不停息的風暴。」[39]惠靈、芝加哥，還有其間眾多工業城市，數十年間都因為煤炭黑煙而窒息。匹茲堡則是其中最嚴重者。
匹茲堡在1758年首度採用煤炭，當時它只是英國人在美洲殖民地屯墾區邊緣的一個小型要塞。豐沛的煤炭供給讓人捨木材而選擇煤炭。南北戰爭結束時（1865年），美國有半數的玻璃與四成的鐵來自匹茲堡地區的阿列格尼（Allegheny）。1866年有人造訪當地看到黑煙後，形容這個擁有10萬人口的城市是「一個掀了蓋的地獄」。[40]接下來第二次工業革命降臨匹茲堡，鋼鐵業也就此起飛。1884年，這座人口30萬的城市共耗掉300萬噸的煤，相當於全國的5%。1887—1891年的四年間，來自阿巴拉契亞山脈的天然氣一度使得匹茲堡用煤量下降，當地天空也乾淨起來。但天然氣供給用罄後再度恢復用煤，鋼鐵業興盛的匹茲堡也隨之擴張，黑煙再度死灰復燃。即使像安德魯·卡內基（Andrew Carnegie）這個因經營燃煤鋼鐵廠而成為全球頂尖富豪的人，也曾在1898年抱怨黑煙。降低黑煙的法令效果不彰。從19世紀90年代到20世紀40年代初，匹茲堡成了一座加蓋密封的地獄。
著名工業家安德魯·卡內基也曾抱怨匹茲堡空氣污染狀況，但他的鋼鐵王國也是造成當地煙塵與二氧化硫的部分原因。圖中為卡內基位於賓夕法尼亞州布拉多克的鋼鐵廠，靠近匹茲堡，莫納戈赫拉河上。本圖約攝於1905年
對於匹茲堡的空氣而言，戰爭同時是地獄也是救贖。1940年及1941年，在軍方命令下鋼鐵產量大增，而且不論老舊或效率太低，所有堪用設備均須上陣，一開始便讓匹茲堡的黑煙與污染問題雪上加霜。但1940年聖路易在工程師、市民及政府通力合作下制定出有效黑煙防製法的前例，匹茲堡也起而倣傚。[41]1941年底當地通過類似法令。戰爭期間暫停實施，在煤炭利益團體、礦工聯合會和鐵路業者的反對下，法令仍於1946年從工廠開始實施，1947年則擴及家庭。匹茲堡改用比較乾淨的無煙煤、石油及以管道自得州輸入的天然氣。蒸汽火車頭與內河船隻也都改用電力或柴油。到了1953年，匹茲堡的空氣比南北戰爭後任何時期都要乾淨，可能除了1887年與1891年以外。[42]20世紀50年代與60年代，匹茲堡的空氣因為嚴格法令及更有效率的燃料使用而持續改善。接著在20世紀70年代中期過後鋼鐵業垮台，造成工廠關閉且人口下滑，而匹茲堡也不再是頂尖的製造業重鎮，因此空氣越來越乾淨。1985年，有份週刊還評定匹茲堡為美國最宜居的城市。
1948年10月底，距離匹茲堡不遠的賓州多諾拉（Donora）有20人因當地鋼鐵廠與鋅熔爐所造成的嚴重空氣污染而死亡。圖為美國鋼鐵及電纜公司煉鋅廠，直到1956年關廠前為多諾拉最大僱主。這家公司被控告索賠時，仍堅持煙霧是「天災」。多諾拉是少數幾個汽車有時會因為缺氧而熄火的城市之一，但到了20世紀50年代初期，當地及匹茲堡鄰近地區致力於降低空氣污染的努力，終於開始見到效果
正如倫敦、匹茲堡和其他工業城市，紐約直到1949年仍在使用煤炭，市內有數千座家用與工業用煙囪。圖為帝國大廈頂樓東南方的景觀。1970年紐約也追隨聖路易斯和匹茲堡，開始停止使用煤炭作為燃料，紐約人的呼吸也較為順暢
倫敦與匹茲堡都經歷過1900年或1930年當時居民所無法想像的轉型。兩者的轉變約發生在同期，部分出於巧合但並不盡然。兩地的轉型都必須有替代燃料，這樣才能造就清潔的能源系統而無須在經濟上有所犧牲。轉變過程中當然有人受害——煤炭貨運工、煙囪清潔工、洗衣業者，卻也造福了油管安裝工人、電工及電器銷售員。都會能源系統發生如此變革的數十年後，煤炭工業仍在英國與美國賓州存活了下來。兩地都是因為分散化有利轉型，也就是汽車普及後人口移至郊區。儘管整個集合城市區域並未大幅改變，但兩個城市的人口都漸漸流失：倫敦人口高峰出現在1940年，匹茲堡則於1950年達到高點。美國與西歐數十個煤炭城市都依循著類似模式，數千萬都市居民的生活因此得以改善。[43]
煙霧城市
「煙霧」（Smog）是在1905年由倫敦一名醫生首創的名詞，指黑煙（smoke）加上霧（fog），後來泛指任何由污染所引起的霾害，特別是陽光與氧化氮或碳氫化合物的交互作用。（我將以此限定意義使用此一名詞）。這些污染物，也就是煙霧的前身，主要來自汽車尾氣。但它們也可能來自燃燒生物量或工業燃燒。在陽光下這可能產生臭氧，也就是煙霧中最麻煩的成分。煙霧會造成人類眼部不適及肺部問題，也會損害植物。
地理因素對煙霧的形成也相當重要。它只會在日照充裕的地方產生，如有地形與風向配合使得污染物無法擴散，則情況更為嚴重。因此，陽光充足且四周有山的盆地城市最容易產生煙霧。墨西哥市就完全符合這些條件。其次為只符合地理標準的聖地亞哥、洛杉磯、雅典、德黑蘭、成都和首爾。
洛杉磯 洛杉磯的光化學煙霧（photochemical smog），讓人類在20世紀40年代初開始意識到這個問題。第二次世界大戰期間，嚴重煙霧被誤認為是日本發動的毒氣攻擊；不久之後，煙霧成了雷蒙德·錢德勒（Raymond Chandler）筆下小說等洛杉磯文學中經常出現的特色。[44]自此之後，這就成了南加州最熱門的申訴原因及政治議題。
在1966年之前，也就是大約在本圖拍攝期間，洛杉磯的煙霧已經聲名大噪。當年有約400萬輛汽車，排出的廢氣污染了洛杉磯，影響大約上千萬居民。洛杉磯是世上第一個有著大量汽車與充足日照的城市，煙霧也因此不斷出現。自20世紀60年代起各界便合力控制煙霧，但效果有限。洛杉磯可說是專門為了開車而設計的城市，一般居民沒有汽車根本活不下去
當地的地形與歷史共同造就了這個問題。洛杉磯是一塊小型的海岸平原，三面環山。這裡每天都有海風吹拂，常會將前一天的污染吹回市區內，且經常出現逆溫現象（thermal inversion），讓污染無法向高空擴散。[45]如果不是化石燃料時代廉價能源的特色，美國西南部就不會出現大都市或煙霧的問題。廉價的能源及水源，讓大洛杉磯地區人口從1900年的10萬增至1930年的140萬，1960年又上升至600萬。[46]建設於1920年後的美國城市，都是因為汽車大量普及而興起，其中尤以佔地廣大、公路密佈的洛杉磯為甚。20世紀40年代，洛杉磯就像其他幾個美國城市，開始拆除大眾火車系統好讓位給汽車。洛杉磯的汽車數量在1950—1990年增加了4倍（達1100萬輛）。洛杉磯這個為了汽車而打造的城市，成了最適合製造煙霧的場地。
煙霧在20世紀40年代成為政治議題。《洛杉磯時報》請聖路易斯反煙霧活動主帥雷蒙德·塔克（Raymond Tucker），針對空氣污染問題發動媒體攻勢。1947年洛杉磯成立空氣質量委員會，開始規範煉油廠、工廠，最後甚至擴及汽車。到了60年代，上千萬居民一年當中受煙霧困擾的時間至少有好幾百天，阻礙了至少80公里（50英里）範圍內的樹木生長。20世紀70年代初期法規更為嚴格，儘管汽車數量增加，洛杉磯盆地的臭氧與煙霧因此減少了大約一半。不過在1976年，四天之中仍有三天的空氣質量達到官方所設定的危害健康水平。在20世紀90年代，洛杉磯煙霧對健康仍是一大危害，成為美國最嚴重的都會空氣污染問題。[47]
雅典 雅典城建於汽車問世之前2500年。但當地還是有很嚴重的空氣污染問題，數十年來雅典人稱之為to nephos（希臘語中「雲」的意思）。這個城市三面環山，另一面則靠海。春秋時節常見逆溫現象。和洛杉磯一樣，雅典也有適合煙霧形成的晴朗氣候。
1834年雅典成為希臘首都後，逐漸發展為現代城市。1830—1920年人口從1.5萬增長到50萬，接著因為希臘在安納托利亞（Anatolia）軍事行動失利後難民湧入，雅典人口因此倍增。20世紀60年代初人口達200萬，在1980年突破300萬時，海洋與山區之間的所有土地都住滿了人，佔全國人口的1/3。
大雅典地區素為希臘工業重鎮，特別是在比雷埃夫斯（Piraeus）附近。塗料、紙類、化學、制革、鋼鐵、造船等眾多工業，1960年以前占希臘工業半數比重的工業都擠在這一首都地區。多數工廠規模不大，未登記註冊且能源效率低。憑藉著雅典西區燃燒化石燃料產生動力的發電廠，1950年後電氣化出現倍數增長。[48]
家用暖氣也是造成污染的來源之一。1920年雅典人仍以燒柴與木炭為主，但後來逐漸仰賴進口煤炭，直到1931年爆發經濟大蕭條。後來又有第二次世界大戰及希臘內戰（1940—1949年）攪局，希臘人才改以進口石油及本地產褐煤（lignite，一種相當骯髒的煤）作為主要能源。[49]在1965年以前，工業與家用煙囪為雅典污染的最大來源，以黑煙及二氧化硫為主要污染物。但這還不是最糟糕的時代。
1955年後汽車大舉入侵雅典。雅典的地鐵（為全球最早的地鐵之一）直到1997年都只行駛一線：因為對大部分的雅典人來說，沒有交通工具比得上地面運輸。1965年當地有十萬輛汽車，到1983年達到百萬。由於希臘人不常換車，當地車輛多半是老爺車，在雅典明亮的陽光下排放出特殊的煙霧成分。[50]由於都會增長超過預期，造就了有如迷宮的街道模式，交通因此經常堵塞。午睡的傳統代表雅典每天有四次交通高峰。1975年，不管任何時段，雅典街上的汽車多半停在空擋，發動機空轉等待交通淨空。20世紀90年代末期，雅典公交車（多半進口自東歐）成了惡名昭彰的污染來源。種種情況都讓每輛汽車的平均廢氣排放量達到最高。
至少從20世紀30年代起，[51]雅典偶爾會有霾害阻絕能見度的現象，但「to nephos」只出現在20世紀70年代。煙霧及二氧化硫含量確實在1977年後下滑，相關規範造成了不小的政治挑戰。但煙霧的問題仍舊存在，而且1975年後雅典經濟景氣大好，以致多數家庭有意購車，問題因此加劇。最慘的一次發生在1987年一波熱浪來襲，死亡人數因此增加約2000人。20世紀80年代末的臭氧含量，是1900—1940年的兩倍。[52]控制汽車數量成了比抑制煙霧與硫排放更為嚴峻的政治挑戰。
To nephos在1981年大選期間成為希臘政治議題，當時社會主義黨派（PASOK）竟承諾要在三年內根除空氣污染問題，希望借此騙取選票（僅佔雅典選區一小部分）。社會主義黨獲勝後限制工業燃料使用（1982年）、引進低鉛汽油（1983年），並制定法令規定依車牌號碼奇數或偶數排序，每隔一天才能開車進入市中心（1983年）。[53]富有的雅典人以購買第二輛車來應對。20世紀90年代初開始檢查排放量。一連串措施仍嫌不足，部分原因是雅典地理條件不佳，另一方面是因為反污染規定執行不力。[54]到了20世紀90年代初期，雅典的煙霧是洛杉磯的2～6倍。[55]
洛杉磯、雅典或其他地方的都會煙霧問題遲遲無法解決，是因為多數市民寧願開著車吸入煙霧，也不願限制開車而享受較少的煙霧。這個問題之所以揮之不去，也由於居民在以下兩方面選擇不多：當地公共運輸系統不佳，汽車發動機技術也還不完善。
超大城市
1950年之後，在農村人口外移及都市自然的人口增長兩項因素結合下，造就了人類體驗全新的一章。在1950年，全球只有三個大型都會區人口接近（或超過）千萬：倫敦、紐約及東京橫濱地區。到了1997年有20個城市人口超過千萬，大部分屬於法規不明、政治不穩且公共財政經費不足的社會。都會發展的速度超過基礎建設。在這種狀況下污染相當難以控制。
墨西哥市 阿茲特克人在1325年選擇了特諾奇蒂特蘭（Tenochtitlan）這個雄偉的城市作為首都，但這個決定卻害慘了他們的後代。[56]從空氣污染的觀點來看，墨西哥市地處邊緣陡峭的盆地，在地形上就是一個錯誤。每年11月到次年5月期間，約有50%～80%的日子會出現逆溫現象。由於海拔超過2200米，汽車行駛的效率不佳，因而產生更多污染物，而且因為氧氣稀薄，也加劇了臭氧與一氧化碳對健康的負面影響。當地陽光充足也有利煙霧產生。
有很長一段期間這些都不是問題。1803年，當地空氣的清潔度讓德國科學家亞歷山大·馮·洪堡（Alexander von Humboldt）印象深刻，之後一個半世紀也維持如此罕見的純淨空氣。[57]1900年墨西哥市有35萬居民，比匹茲堡少了很多。從表2.4可看出，20世紀當地人口增長了6倍。
表2.4 墨西哥市人口（1900—1997年）
數據源：Ezcurra 1990b；Mitchell 1993a
墨西哥市也經歷工業化，1930年當地佔全國工業比重的7%，到了1980年已超過30%。人口的增長與工業的發展，反映出墨西哥革命（1910—1920年）後領導階層實行中央集權的野心。到1990年此地區已有3萬家工廠，其中4000家燃燒的是墨西哥含硫量極高的石油燃料。[58]
墨西哥市也轉向汽車運輸。汽車數量從1950年大約10萬輛，增加到1980年的200萬輛，1994年甚至超過400萬輛。20世紀80年代，墨西哥的空氣污染物有85%為機動車排放尾氣，其中2/3來自汽車，剩下的來自卡車與公交車。而擁有化石燃料工業的政府，多年來並不鼓勵節約能源。汽油稅只有日本的1/10，荷蘭或意大利的1/20。
在這些因素結合下，多數觀察家認定全球最嚴重的都會污染問題就此產生。在20世紀70年代，墨西哥市的二氧化硫濃度通常是世界衛生組織（WHO）設定標準的1～4倍，偶爾會達到「安全」濃度的10～15倍。[59]20世紀80年代只略為攀升：大量使用天然氣抵消了都市成長的部分效應。從1975—1990年，塵埃與煤煙變得比世界衛生組織標準更濃上2倍，到大約3倍或6倍。[60]從1965—1985年，空氣中的鉛倍增至墨西哥法定上限的5倍，導致1986年引進低鉛汽油。不幸的是這種新汽油所含的添加物，讓臭氧的問題更加嚴重。
墨西哥市有市民因空氣污染而哮喘，甚至死亡，[61]情況跟其他都會人口一樣嚴重。有時學校甚至因為臭氧警報而停課。謹慎的家長會讓孩子戴上醫用口罩，並在污染高峰時段盡量待在室內。附近山區的植被也深受其害，影響了當地的水平衡。墨西哥市西南邊杉木林的年輪顯示，20世紀60年代開始當地樹木生長大幅減緩；到了1993年，污染已經導致1/3的杉木死亡。1985年的一場嚴重污染事件中，許多鳥兒在飛往墨西哥城最大廣場憲法廣場（Zocalo）途中，竟紛紛墜地。[62]
墨西哥市的空氣污染對策包括以下幾項措施：鼓勵工業外移（1978年以後）、引進低鉛汽油（1986年以後）、自發性汽車檢驗（1988年以後）以及不久即實施的強制檢驗（1989年）、汽車上路限制（1991年以後）、重新造林，還有以卡通人物為主角的宣傳活動，勸導小朋友節約能源及用水。即使是青苔都被列入法令保護。聯合國甚至兩度頒獎給墨西哥市，表彰其對抗污染的努力。
到了1990年左右，當地空氣停止惡化，以某些標準而言甚至可以說有所改善。1990年之後，二氧化硫、一氧化碳及鉛的濃度不再隨時超標。但其他的污染物（以臭氧為主），使1991—1995年該市空氣違反國際標準。[63]過快的人口增長，以及增長速度還算普通的汽車普及化，再加上阿茲特克人選擇此地作為首都，還有墨西哥革命所承諾的中央集權，即使是最嚴苛的反污染政策都治理不了墨西哥城的空氣污染。數百年的歷史，不是公共政策能夠輕易改變的。
加爾各答 從某些方面來說，加爾各答的空氣污染是全球最為嚴重的。[64]它在19世紀末成為維多利亞時代的煤炭城市之一，到20世紀末更進化成一個典型的超大城市，人口（1997年約1500萬）增長的速度超過基礎建設與公共服務系統。1903年後當地在規範煙霧方面相當成功，但整個城市的擴張還是超過了污染控制的能力。
加爾各答人口從1900年約100萬，增長到1950年逼近500萬，到1980年又翻了一番。產生這些變化的主因是人口自然增加、農村人口外移，還有1947—1948年印巴分治，及1970—1971年印巴戰爭所帶來政治暴力下的難民潮。這座城市臨近西孟加拉邦煤田，1880年後成為印度一大工業城市。當地發展出許多高污染工業，包括制鐵與制鋼、玻璃、黃麻、化學與造紙，直到20世紀40年代仍使用孟加拉國高灰分（但低硫）的煤炭供給能源。
加爾各答在冬季月份常見風平浪靜與逆溫現象，因此經常造成空氣停滯。18世紀到此拜訪的遊人已開始抱怨空氣質量，但其實是通往孟加拉國煤田鐵路開通（1855年）讓加爾各答轉型為煤炭城市。黃麻與棉花廠帶頭污染空氣，但霾害主要還是蒸汽火車頭、汽船、家用爐床與制煤造成。到了20世紀20年代，加爾各答有2500具燃煤的蒸氣鍋爐。氣候溫和時黑煙滯留不去，死亡率因而增加三倍。
管制煤炭黑煙的法令於1863年首度通過，但難以實行，直到致力改革的印度總督寇松勳爵（Lord Curzon，1859—1925年）上任才成立黑煙檢查單位（1903年）。寇松向孟加拉國商會表示，黑煙「以粗俗的焦黑筆觸玷污了正午的天空，讓日落變成一片陰沉」。[65]在1906年到1912年，加爾各答市內豎立起無數煙囪，在肉眼可見的地面高度，黑煙因此減少大約90%。在20世紀20年代，黑煙檢察單位裝設了屋頂瞭望台，在工廠煙囪排出濃厚黑煙時，可通過電話告誡工廠管理人員，黑煙因此再度大幅減少。
「不論過去還是以後，世上可能沒有一個工業城市的污染通知系統設計如此雄心勃勃，範圍如此周詳，懲罰的效果如此具有穿透力。」[66]印度殖民政府（1911年上任）獨裁的權力，讓推行黑煙管制比倫敦或匹茲堡更加容易，因為這些地方的煤炭相關利益團體都擁有極大的權力。寇松認為黑煙是西方文明這塊招牌上的一個污點，對宣傳帝國主義的好處相當不利，因此必須剷除。
隨著20世紀20年代後工業黑煙排放獲得控制，加爾各答有段時間終於得以喘息。但由於1950年後人口增長加速，黑煙問題死灰復燃。儘管使用的是低硫煤炭，20世紀70年代加爾各答的二氧化硫濃度仍增加了兩倍以上，超過世界衛生組織標準25%。但加爾各答最嚴重的空氣污染其實來自家用煤炭所造成的落塵與煤煙，而非二氧化硫。20世紀70年代當地的落塵與煤煙數據飆升，後來固定在世界衛生組織標準的3～10倍。1975年後，人類肺部吸進加爾各答空氣，相當於每天吸一包印度制香煙。20世紀80年代，將近2/3的人口因空氣污染（以微粒為主）而深受肺部疾病之苦。儘管工業使用的煤炭數量（1990年為200萬噸）遠遠超過家用，但在家中使用煤炭對健康所造成的傷害，可能不亞於工業排放。加爾各答家家戶戶幾乎都用煤炭煮食，女性與兒童做飯時都會吸入煤煙及灰塵，鮮少下廚的男性呼吸到的空氣較為新鮮。
在1980年以前，機動車對加爾各答空氣污染問題的貢獻不大。1980年後，汽車數量每6年便增加一倍，在1992年達到50萬輛。由於汽車排放標準不明，再加上日照充足，據估計臭氧數字也快速增長（當時並無相關數據）。在1991年之後，印度政府降低保護門檻實施經濟開放，新富階級因而在加爾各答等地躥起，由於這些人急欲擁有私家車，汽車尾氣對加爾各答空氣污染的貢獻也越來越大。人口增長、規範家用燃料的困難，還有無可避免的汽車普及化，讓一個世紀前肆虐加爾各答的陰鬱天空再度出現。
大體來說，全球各地的超大城市都會在發展期間造成空氣污染問題。那些位於富有、穩定與科技先進社會中的都市，均在1970年後大幅降低污染數據。由於汽車尾氣加入工業及家用煙囪成為污染來源，其他城市的狀況多半更加惡化。最嚴重的問題發生在地理位置不佳的城市。北京、開羅與卡拉奇不但飽受沙漠塵土之苦，還有嚴重的人為污染源；墨西哥市與首爾則有通風不良的問題。在20世紀90年代初期，墨西哥市的空氣是所有超大城市中最糟糕的。北京、上海、首爾與開羅都是亞軍候選，但情況稍佳。達喀爾（孟加拉國）、拉各斯（尼日利亞）及其他幾個超大城市的監控管理嚴重不足，以至於沒人知道當地空氣污染水平應如何歸類。[67]
復原中的城市
儘管墨西哥市與加爾各答改善空氣質量的成效有限或無法持久，但有些規模較小的城市則表現較佳。
安卡拉 20世紀20年代，安卡拉成為土耳其首都之時是個人口僅3萬的靜謐省城。由凱末爾所領導的土耳其革命，與墨西哥革命一樣具有中央集權的傾向。從1920年到1980年，安卡拉人口每十年便翻一番。雖然地處淺型盆地且冬季常有逆溫現象，但在20世紀60年代前安卡拉並無明顯空氣污染問題。1970年安卡拉的人口達到100萬左右，廢氣排放開始超過門檻，主要是因為發電廠與家用褐煤的二氧化硫、黑煙與煤煙問題日益嚴重。1973年後油價高漲，迫使土耳其開採自有褐煤，但其中卻有含量很高的硫及灰土。安卡拉成了土耳其國內空氣最糟的地方。到了1990年當地人口達到400萬，還有50萬輛機動車，至少在冬季，空氣質量可稱得上是全球最糟。20世紀90年代初期，因為土耳其長期努力達到歐盟標準以期加入歐盟，安卡拉開始加強污染管制，並改以油管運送來自西伯利亞的天然氣。儘管都會規模持續增長，當地空氣已獲大幅改善。[68]
庫巴陶 坐落在海洋與陡峭斷崖〔馬爾山（Serra do Mar）〕之間，巴西的庫巴陶（Cubatao）鄰近聖保羅（Sao Paulo），距離桑托斯（Santos）港口更近。1950年當地以香蕉園及紅樹林沼澤地為主，但因為具有水力發電潛力且鄰近港口，很快就變成國家扶植工業化的目標之一。這在巴西20世紀60年代和70年代景氣大好時大獲成功。1980年庫巴陶人口已達10萬，生產了全巴西40%的鋼鐵與肥料，全國稅收更有7%為其所貢獻，但也贏得了「死亡之谷」的名號。當地嬰兒死亡率為聖保羅州平均值的10倍；35%的嬰兒在一歲生日前便告夭折。1980年，當地煤煙及落塵（總懸浮微粒）平均值為全州「警戒狀態」水平的兩倍。庫巴陶當地找不到鳥，據說連昆蟲都沒有，[69]樹木也只剩黑漆漆的樹幹。在庫巴陶最窮困且污染最為嚴重的帕裡西村（Villa Parisi），一處出租房裡的實驗室白鼠在1986年一場嚴重污染下存活，但呼吸系統卻出現嚴重不良反應。[70]酸雨殺死了馬爾山山坡上的植物，造成山崩。小區居民只好撤離。許多觀察家認為庫巴陶是地球上污染最嚴重的地方，不過這個頭銜還有很多城市搶著角逐。
經過一連串的紛擾與否認，有關當局終於在媒體不斷騷擾、民眾抗議及數起致命的工業事故後有所回應，特別是軍事統治（1964—1985年）告終後，對國家發展模式存疑的人不再害怕發聲。在法規、罰款與新科技的影響下，1984年污染數據開始下降，到1987年已降至先前水平的20%～30%。到了20世紀90年代末期，山坡重新長出樹木，部分化學工廠的廢水池裡甚至有鯉魚游動。庫巴陶的空氣並不比聖保羅更差，雖說質量依舊不佳，但已經比過去好很多。現代化在庫巴陶造成了工業污染，但只要實行民主並適當給予壓力，還是能夠加以馴服。[71]
安卡拉與庫巴陶都在空氣污染問題首度出現後的20～30年內開始正視這個問題。相較之下倫敦與匹茲堡似乎較為落後。但相對於墨西哥市或加爾各答，安卡拉及庫巴陶的問題比較簡單。兩個城市都不必管制車輛、侵犯人民的既有權利或強迫市民做出犧牲。
結論
在1950年後，越來越多的人住在像墨西哥市及加爾各答這樣的城市裡。1998年，世界衛生組織估計全球都市居民高達18億人，其中有超過10億人所呼吸的空氣中，二氧化硫及煤煙或塵土的含量達到有害健康的標準。[72]這種幫助倫敦、匹茲堡和西歐、北美和日本等地數十個城市重獲清潔空氣的公民、科學與政治的綜合治理效果，證明用在超大城市時效果難以確定。城市實在發展得太快了。公民的責任感因此受到影響，因為比起目前所居住的城市，許多市民更加認同原本出身的小村鎮。即使已形諸文字，法規也難以執行。經濟發展優先於其他事務。或許最重要的是，這樣的成長釀成諸多社會病態，威脅到窮人的健康及權貴的安全；相較於這樣的氛圍，降低空氣污染無法贏得應得的注意、努力及資源。因此從布宜諾斯艾利斯到北京，從加拉卡斯（Caracas）到卡拉奇，都會的空氣污染遲遲無法散去。
[1]遵循一般用法，我將以「酸雨」一詞代表所有經由雨水、雪、霧或任何干性的酸性沉積物。
[2]Turco 1997可作為相當有用之初級參考數據。
[3]大氣圈臭氧空洞是個例外。較低的10千米高度內是對流層，10～45千米為大氣圈。細節請見Salstein 1995。
[4]Nriagu 1994.
[5]目前確實仍有數百萬人為此所苦，尤其是在室內燃燒生質燃料的地方（見Brimblecombe 1995）。1982年我在尼泊爾低地一處小屋度過了一個難忘的午後，因為不想冒犯主人但想避開那讓我雙眼刺痛的煙霧，而在屋內屋外進進出出。招待我的主人已習慣了煙霧，反而對我坐立不安一事感到奇怪。
[6]此文獻為公元前734年匹安赫王（King Piankhy）勝利石碑〔M.Lichtheim,Ancient Egyptian Literature.III.The Late Period（Berkeley：University of California Press,1980），cited in Brimblecombe 1995〕。
[7]Mamane 1987.
[8]請見Weeber 1990。
[9]Hong et al.1996。這篇論文首次嘗試重建歷史上銅排放情形，因此結論需視為實驗性質。德國泥炭沼的研究結果也顯示中世紀與羅馬時期的鉛與銅污染量最高（Gorres et al.1995；同時請見Nriagu 1990a and 1996）。歷史地球化學分析讓我們有可能瞭解對人類歷史相當重要的冶金與採礦史。化學家同時還可在鳥類羽毛、魚刺、鹿角及人類毛髮中找到過去冶金與污染的蹤跡。
[10]Turco 1997：137所引述。
[11]在捷克偏遠的蘇馬瓦山區（Sumava Mountains），銅與鉛的有毒氣體排放在1640年後大幅上揚（Veseley et al.1993）。（11世紀）中國北方煤用量的上揚，大量供給了鄉間鑄鐵熔爐（Hartwell 1967）。
[12]Hartwell 1967。就我記憶所及，開封（距離北京約500千米）是全球第一個從以木材為主要能源轉換為煤的城市。這樣的轉變發生在11世紀，當時開封約有上百萬居民，但以煤為主的機制並未持久，因為開封城在（1126年）蒙古人入侵及13世紀初的疫病影響下幾乎全毀。
[13]John Evelyn,Fumiugium（1661），Brimblecombe 1987：47–8所引述。
[14]出自詩作Peter Bell the Third,pt.2,stanza 1。
[15]Grimmett and Currie 1991：5引述。
[16]Clapp 1994：20。英國煤炭含1％～2%的硫；有些煤含量達4%。
[17]Clapp 1994：64–68。很明顯約有1/5的支氣管炎死亡案例是「源自大氣圈污染」（68）。如果肺結核也有同樣比例，1840—1900年因空氣污染染上這兩種疾病而死亡的人數約有140萬。如果空氣污染僅增加10%的肺結核死亡案例，那麼壽命減短的總人數可能比較接近80萬（根據Mitchell 1978相當重要的一項統計調查結果估算，1840—1900年約有2800萬人死於各種原因。）有關20世紀90年代都市空氣污染死亡率，請見Hall 1995及Murray and Lopez 1996,summary：28。
[18]Walsh 1990：217；同時請見WRI 1996：86。
[19]1911年美國地質調查所（U.S.Geological Survey）估計煙霧每年造成美國經濟損失5億美元，相當於財產稅總金額（Rosen 1995：354）。Cioc 1998則針對煤炭對德國環境影響發表看法。
[20]有關第一次世界大戰前女性在美國降低煙霧運動中所扮演的角色，請見Stradling 1996、Platt 1995及Tarr and Zimring 1997。至於約克郡（英國）請見Brimblecombe and Bowler 1992。有關八幡（日本）請見Morris-Suzuki 1994。
[21]Rosen 1995：385–6所引述。
[22]Tsuru 1989：19.
[23]Fang and Chen 1996；Srinanda 1984.
[24]Locke and Bertine 1986分析了磁鐵礦，發現了微量的煙霧與二氧化硫。他們的結論是，在新英格蘭與美國中大西洋地區，煤炭應用在1850年之後變得普遍，密歇根湖附近地區則要到1890年之後。這或許與木材短缺有關：1890年以前密歇根湖附近已經被砍伐一空。
[25]公路交通會產生一氧化碳、氧化氮及碳氫化合物。在1980年，富國約有2/3的一氧化碳來自汽車；氧化氮的比例為47%、碳氫化合物為39%。20世紀80年代美國約有13%的氯氟碳化合物用於車輛（Walsh 1990：217–8）。
[26]精確數據請見Walsh 1990；1995年數據摘自《經濟學人》，22 June 1996。
[27]在經濟合作發展組織（OECD），總里程數在1970年到1990年增為原來兩倍，至7萬億千米，但汽油用量僅增加10%（OECD 1995：40,46）。
[28]請見《經濟學人》題為Living with the Car之調查，22 June 1996。
[29]這代表有一部分恢復到1000年前的模式，也就是污染工業群聚在森林地帶以鄰近燃料供給。但這也意味著更多的人開車，且來往新工業區的距離更長。
[30]Thomas 1995：305.
[31]1949—1970年，日本的鉛污染因為引進含鉛汽油而增加約1000倍（Satake et al.1996）。
[32]低度鉛中毒會造成的疾病包括「新陳代謝失調、神經心理缺陷、聽力喪失、生長發育遲鈍」。請見Nriagu 1990a,1990b；Rosner and Markowitz 1985；以及USEPA 1995。關於中國，請見Shen et al.1996；非洲，Nriagu,et al.1996a及1996b。即使格陵蘭的冰核也能看出北美與歐洲改用低鉛燃料。1990年格陵蘭冰層中的空氣泡泡所含的鉛，低於大約1820年以後任何時間（Tolba and El-Kholy 1992：17）。四乙鉛的主要製造商為通用汽車所有，因此後者有動機製造需要汽油鉛含量較高的高壓縮比引擎。1948—1968年，美國車輛平均每一千米使用的鉛攀升了80%。
[33]格拉斯哥相關信息請見MacDonald et al.1993。
[34]這項數據之所以粗略原因有二：（1）數據並不完整且可信度不一，特別是1970年之前的拉丁美洲、非洲與印度數據相當稀少；（2）這是蘋果與橘子的問題，例如要如何比較黑煙與鉛這兩種污染物。
[35]倫敦資料來自Brimblecombe 1987、Eggleston et al.1992與Stradling and Thorsheim 1999；匹茲堡資料來自Davidson 1979 and Tarr 1996。
[36]Zirnstein 1994：307.
[37]1991年因汽車尾氣及溫度逆轉引發一場大霧，12月的一周之內倫敦死亡率上升10%（《經濟學人》，17 September 1994：91）。
[38]Jean Pfaelzer,ed.,1995,A Rebecca Harding Davis Reader（Pittsburgh：University of Pittsburgh Press）：3.
[39]Our America：117，Cronon 1991：12引述。在19世紀末造訪芝加哥的吉卜林，形容當地「空氣有如泥土」（Cronon 1991：392引述）。
[40]James Parton，Davidson 1979：1037引述。
[41]有關聖路易請見Tarr and Zimring 1997。芝加哥、辛辛那提、堪薩斯城等城市在20世紀40年代末追隨了聖路易與匹茲堡的腳步。
[42]諷刺的是紀錄中美國最嚴重的空氣污染事件，竟然發生在匹茲堡空氣變乾淨後：在距離匹茲堡30千米的多諾拉（Donora），汽車常因缺氧而熄火。1948年10月，來自鋼鐵廠及鋅熔爐的污濁空氣因氣候久久未能散去，造成20人死亡，6000人生病（當地總人口僅1.3萬）。請見Snyder 1994。
[43]Eggleston et al.1992；Powell and Wharton 1982；Schulze 1993：Stern 1982：有關法國請見Herz 1989。貝爾法斯特（Belfast）是個特例，直到20世紀90年代都還持續用煤，當地二氧化硫含量也並未減少。油管鋪設並未擴及愛爾蘭。
[44]Brimblecombe 1995.
[45]當一層暖空氣漂浮在冷空氣之上，就會產生逆溫現象。這使得空氣狀況異常穩定，抑制空氣的垂直混合（以及污染物消散）。
[46]此數據涵蓋洛杉磯及長堤大都會地區（from Mitchell 1993）。
[47]20世紀90年代初期在南加州，僅微粒帶走的人命就有汽車死亡人數的大約一半（Lents and Kelly 1993;Levinson 1992：19–26;Turco 1997：148–63;WRI 1996：68–9）。1992年一輛新車所排放的污染物，只有1970年新車的10%。
[48]有關比雷埃夫斯發展史，請見Sorocos 1985 and Leontidou 1990。
[49]Pelekasi and Skourtos 1992：24。1997年雅典由來自俄羅斯的管線開始採用天然氣。希臘是歐盟中最後一個在能源組合中加入天然氣的國家。
[50]雅典汽車數量及使用年份請見Pattas et al.1994，Katsoulis 1996的數據則略有不同。由於維修價格低廉且購物稅高，希臘人汽車使用年份為歐盟平均數字的2倍。3/4的汽車開了20年後仍在行駛。1990—1997年期間，政府推出鼓勵措施試圖更新車輛，頗為見效。
[51]Papaioanniou 1967。在此之前偶爾會有沙塵暴襲擊該城。Klidonas 1993：85–6記述了1931—1984年間雅典能見度降低的情況。
[52]Cartalis and Varotsos 1994.
[53]希臘與雅典的空氣污染法規請見Pelekasi and Skourtos 1992：90–122。達到警戒標準的空氣污染從限制車輛的區域延伸到郊區。出租車司機大力反對。Dede 1993則在政治經濟架構下探討希臘環保法規。
[54]Klidonas 1993：92–4.
[55]Mantis and Repapis 1992；Sifakis 1991。請見Moussiopulos et al.1995諸多論文，以及Atmospheric Environment,1995,29：3573–719內10篇技術性論文。然而，雅典的一氧化碳濃度確實在1986年後降低（Viras et al.1995）。至於對健康的影響，請見Katsouyanni et al.1990 and Pantazopoulou et al.1995。高污染時代（1975—1982年）雅典人死亡率特別之高。
[56]以下乃根據Ezcurra 1990a，1990b；Ezcurra and Mazari-Hiriart 1996；Levinson 1992：27–36；以及WHO/UNEP 1992：155–64。
[57]除非在早春時分，風會把18世紀末已乾涸湖床的落塵吹進城市裡（Garfias and Gonzalez 1992）。1923年作家阿方索·雷耶斯（Alfonso Reyes）說墨西哥「空氣清淨了」（la region mas transparente del aire）。1940年他抱怨這說法已經不正確了。直到20世紀50年代，卡洛斯·富恩特斯（Carlos Fuentes）借用這個說法當作他其中一本小說的書名，但後來用以形容墨西哥市越來越不恰當。在1937—1966年，墨西哥市的能見度由15千米減至5千米，之後則更糟。（Vizcaino Murray 1975：109,119）
[58]Garza Villareal 1985：133–94.
[59]世界衛生組織規定為每平方米30～70微克，墨西哥市偶爾會達到900。沒有人知道「安全」到底是什麼，這個名詞對不同事物或人來說意義也大不相同。
[60]世界衛生組織標準為60～90微克總懸浮微粒。
[61]根據世界資源協會（World Resources Institute）統計，20世紀90年代初期懸浮微粒物質每年造成6400人死亡（WRI 1996：22）。1990年左右墨西哥市因空氣污染所造成的健康成本（治療、工資損失、早亡）達11億美元，相當於墨西哥GDP的0.2%。WRI 1996：24–5指出，微粒每年造成墨西哥市1.25萬人死亡，工作日損失1100萬。
[62]《華爾街日報》，4 March 1993：A1（有關樹木）；Pick and Butler 1997：202（有關鳥兒墜地）。
[63]1995年墨西哥市1/3的臭氧為家用天然氣所造成（但此數據有爭議）。Nemecek 1995；Guzman et al.1996。有關20世紀90年代墨西哥空氣：Lacy 1993；Restrepo 1992；Simon 1997：77–82。
[64]加爾各答數據來自：Anderson 1995；WHO/UNEP 1992：91–98；Centre for Science and Environment 1982：74–90。
[65]Anderson 1995：313所引述。
[66]Anderson 1995：323.
[67]北京與卡拉奇的沙塵問題，一部分是由人為的沙漠化現象這種人為因素造成。其他超大城市的相關作為請見WHO/UNEP 1992。
[68]Turkiye Cevre Sorunlari Vakfi1991：50–58；Levin son 1992：42–48；Tunceland Ungor 1996.
[69]根據Findlay 1988 and Levinson 1992引述自報紙之新聞報導。
[70]Bohm et al.1989.
[71]Findley 1988：52–68；Klumpp et al.1996；Levinson 1992：37–42。Dean 1995：324–9對庫巴陶污染史的描述就沒那麼樂觀。
[72]Turco 1997：4。1995年史維拉（Dietrich Schwela）估計有11億人在呼吸不健康的空氣（WRI 1996：1）。