這就是地球共同沉浸其中的空氣。
——沃爾特·惠特曼（Walt Whitman），《自我之歌》（Song of Myself）
從前面幾個主題可以看出，20世紀都會空氣的發展史各有不同。一方面，在墨西哥市或雅典的案例中，污染較以往更為嚴重，倫敦或匹茲堡的案例則有所減緩。另一方面，區域性與全球性的空氣污染，在過去任何一個世紀中都相當罕見。
1870年後的區域性空氣污染
家用爐灶從未造成明顯的區域性空氣污染，連汽車也很少。區域性的空氣污染需要眾多工廠大規模燃燒，產生滯留在空中數天或數周的污染物質（也就是所謂的滯留時間）。區域性空氣污染的主要污染物——二氧化硫、微粒及氧化氮，滯留時間較長，使其停留在高空並隨風散播。當重工業享有極高的特權及政治影響力，當地主的反對無足輕重，當骯髒的煤炭成為最廉價的燃料，還進行大規模冶煉作業時，嚴重的區域性空氣污染就會產生。
有時候光是一座熔爐就足以造成污染。第二次工業革命（約在1870—1914年）需要大量的銅及其他原材料，西班牙、智利、日本、北美，最後連非洲南部都因此開始大量採銅並進行冶煉。在西班牙，力拓集團（Rio Tinto）的礦場自腓尼基時期便間歇開挖，19世紀70年代則由新接手的英國業主進行升級，很快就開採出大量歐洲新興化學工業所需的低質量礦砂及各種硫酸。礦砂當場進行冶煉，以露天方式燃燒成堆木炭，使得附近降下酸雨。一名英國商務代表承認：「喉嚨與眼睛刺痛，所有的鐵都腐蝕了。在這樣的情況下，植物根本活不下來，動物也難以生存。」來自力拓熔爐的污染讓礦工、農民及其家人團結起來抗議英國業主（1888年），造成45人死亡，成為西班牙勞工史上最關鍵的事件之一。在這裡，污染讓整個社區團結起來，成為1914年之前勞工運動的特色之一。[1]但此時期污染與抗議的規模仍屬中等。
在20世紀，鎳和銅一樣成為工業及軍事製造業中的重要成分之一，冶煉規模之大，力拓簡直是小巫見大巫。（安大略）薩德伯裡鎳礦的熔爐，還有（秘魯南部）伊洛（Ilo）附近銅熔爐所產生的有毒煙流，影響了附近數公里範圍內的植物及動物肺部。在1888年與20世紀20年代間，薩德伯裡露天烘烤式的熔爐造就了一座黑色沙漠。附近農民抗議均告無效，直到1972年建了座比埃菲爾鐵塔還高的工業煙囪排放硫，並散佈至附近大片區域。[2]伊洛的熔爐於1960年啟用，四年內甚至連200公里之外的農民，都發起訴訟要求賠償作物損失。[3]西伯利亞西南部諾裡爾斯克（Norilsk）鎳礦熔爐所造成的損害更為嚴重。這座熔爐位於1935年後由古拉格勞改營犯人所興建的超大型冶煉廠區，由斯大林的秘密警察經營。諾裡爾斯克逐漸擴大成為北極圈以北最大的城市，是蘇聯軍事工業區的一大堡壘。它所散發的污染造成相當於康涅狄格州一半面積的針葉林死亡或受損，並且損害居民肺部，即便以蘇聯時期末期的標準來看都已造成嚴重健康問題。諾裡爾斯克男性罹患肺癌比例為全球之冠。在20世紀80年代，諾裡爾斯克工業煙囪噴出的二氧化硫，比意大利全國總量還高。[4]俄羅斯科拉半島上其他鎳熔爐所造成的酸雨，範圍遠及瑞典與挪威，並且向東飄向摩爾曼斯克（Murmansk）。[5]
一座熔爐已夠糟糕，重工業群聚可能更加嚴重。19世紀末起有好幾個這樣的群聚崛起，有的是因為國家政策扶植〔蘇聯的頓涅茨克（Donetsk）或馬格尼托哥爾斯克（Magnitogorsk），波蘭的卡托維茲（Katowice）〕；有的是因為同時擁有煤炭、礦砂與市場（魯爾、英格蘭中部、北美大湖區）；有的則是兩個條件兼具（日本阪神地區、美國大洛杉磯地區）。這些至少在1975年前堪稱20世紀經濟增長火車頭的大型工業區，都製造了大量空氣污染。魯爾與「硫污染三角帶」成了一個有趣的對比，突顯出政治對污染的影響力。
魯爾[6] 德國魯爾區以工業心臟地帶而言，規模其實不大，約1500平方公里，但地下藏有全球數一數二的煤層。它位於萊茵河東，橫跨魯爾與埃姆歇（Emscher）兩條河。1850年這裡還是農業地區。到了1910年，當地高硫含量煤炭產量達1.1億噸，僱傭了40萬名礦工，支撐了克虜伯（Krupp）與帝森（Thyssen）兩家德國重量級軍事工業集團的大型鋼鐵廠。工業對德國政府來說相當重要，可以規避幾乎所有法規，也因此空氣污染，即黑煙、煤煙、二氧化硫比重極高。[7]1900年魯爾成為歐洲最大工業區，可能也是污染最為嚴重者。沒有了它，德國可能根本打不了第一次世界大戰。
1923年所發生的國際事件，讓各界瞭解到魯爾空氣污染的程度。第一次世界大戰期間熔爐火力全開，但因為德國未能支付戰爭賠款，法國與比利時軍隊在1923年佔領了魯爾，秋天之前工廠均因戰事關閉。當地的天空突然乾淨了起來，農業收成增加五成，樹木生長的速度達到高峰。女人暫時不用像以前那樣一天得打掃兩次房間。但法國人並沒有得到他們想要的煤礦，德國貨幣也因政府印鈔支持軍事行動而變得一文不值。柏林與巴黎都難以忍受這樣的狀況，因此進入協商結束戰事。工業，還有空氣污染，因此重新啟動。或許是受到1923年夏季清潔天空的啟發，官方後來開始針對污染情況進行調查。但結論是污染難以避免，而且魯爾必須適應污染而非加以設限。
圖為地處魯爾河與萊茵河匯流處的杜伊斯堡（Duisburg），拖船、裝卸吊車和調度機車在工業霾害的背景下工作的狀況。杜伊斯堡有制鐵、鋼鐵及化學工業，是歐洲最繁忙的內陸港。這張照片攝於1952年左右，當時魯爾工業經濟正從第二次世界大戰期間的破壞中逐漸復甦，空氣再度遭受嚴重污染。到了1961年，魯爾的空氣質量已成為德國一個重要的政治議題，而到了1980年，如此嚴重的污染已不復見
由於最新燃燒科技讓工廠得以使用劣質煤炭，20世紀20年代污染達到另一波高峰。1929年有家位於索林根（Solingen）的新工廠，鍋爐開始燃燒後僅幾個小時，附近地區就覆蓋上了一片白色灰塵。工廠在抗議聲中加裝了金屬過濾器，但幾天內就因酸性氣體而瓦解。即使工廠裝上質量較佳的過濾器，索林根的空氣仍然損害幼童肺部。為配合工業，學校被迫關閉18個月。態度、政策與法令都依循著魯爾模式，因為從1880年起，工業集團與工人就主宰著這個地區。利潤與就業比污染、農民、地主、主婦等其他因素都更重要，這些人因為無法在政治上與克虜伯、帝森或產業公會競爭，只好犧牲他們的利益。1930年後，利潤、就業與污染隨著納粹重整軍備而萌芽。至少在第二次世界大戰期間，納粹對德國血統與土壤的感情並未擴及德國的空氣，當然更不足以讓他們對重工業設限。在1944—1945年，同盟國將魯爾地區工廠視為主要目標，雖然魯爾上空的黑煙及霾害讓轟炸機的轟炸準確率低於德國其他地區，還是大幅削弱了德國工業實力。德國戰敗再度使污染得以暫時解除（1945—1948年）。但由於冷戰興起，魯爾工業復甦變得相當重要。歐洲重建期間急需德國的煤炭與鋼鐵。到了20世紀50年代末期，德國政府對魯爾煤礦進行補貼以對抗進口，讓魯爾的產出及污染都達到新一波高峰。
1961年，魯爾的空氣質量成了全國性政治議題。競逐德國總理大位的維利·勃蘭特（Willy Brandt）表示一定要讓魯爾重見藍天。勃蘭特輸了大選，但隨後即於20世紀60年代制定有效的黑煙及煤煙規範，特別是他當上聯合政府副總理之後（1966—1969年）。高大的工業煙囪直入雲霄，將硫排放物散播至下風處。這種策略在所有工業區都相當常見，讓污染擴及更寬廣的區域，因而降低污染濃度。就政治而言這通常足以平息事端，推遲有效降低排放的必要。在魯爾地區，直到20世紀80年代初期，也就是德國綠黨崛起，才在含硫酸雨證據累積下結合了政治意向，針對污染排放進行取締。
魯爾地區在20世紀60年代之前空氣污染失控的記錄，以及其後30年間大幅改善的案例，在美國、日本、瑞典及英國的工業區都有類似情況。大體來說，蘇聯與東歐的工業中心一直要到20世紀90年代，才在壓力之下減少污染。冒出滾滾黑煙的工業煙囪，對馬克思信徒來說帶有一種象徵的氣味：重工業不但保證國家的權力，還確立了社會的無產階級化。因此，冶鐵、鋼鐵與煤炭，還有後來的化學、水泥與石油，在蘇聯以及1948年以後東歐衛星國的經濟計劃中都擁有優先權。
硫污染三角帶 德累斯頓、布拉格與克拉科夫（Krakow）所形成的三角地帶，蘊藏了大量富含硫與灰土的褐煤。早期的工業化利用了這些礦藏，還有來自塔特拉（Tatra）及蘇台德山區的水力發電。1796年，雷維茲（Gleiwitz）設立了歐洲第一座高爐，開啟了也就是現在波蘭西裡西亞地區的煤炭、冶鐵及煉鋼生產。1900年這個地區成為大規模工業設施的後援，規模在歐洲僅次於魯爾。
這個地區在19世紀末已有明顯的空氣污染。捷克的森林從20世紀20年代起便出現高濃度硫所造成的不良效應。經濟大蕭條（1931—1938年）抑制了工業生產與污染，但戰爭卻起了帶動作用。這個地區到1939年末已全由德國掌控，因此全力支持納粹軍隊。1944—1945年，當地工業多半在美國轟炸及蘇聯炮火下夷為平地。但這裡的煤炭工業依舊存在，發展工業也符合1948年後在捷克斯洛伐克、波蘭與民主德國掌權的共產黨，還有他們在莫斯科的老大哥的利益和意識形態。重工業（冶鐵、煉鋼、煤炭、水泥、化學、玻璃、陶瓷）因此東山再起，擴大並造成前所未有的污染。與以前魯爾的地主相比，工廠廠長與黨內規劃者更不必擔心反污染的問題。共產黨很快就在東歐摧毀了原有的土地制度，掌握了信息與權力，因此在20世紀80年代前鮮少聽到任何公開異議。除此之外，根植於快速工業化的經濟增長（約在1950—1970年）改善了平均生活水平，因此在硫污染三角帶產生污染的工業煙囪，就像八幡（日本）、匹茲堡（美國）以及魯爾（德國），似乎都是可以容忍的公害，但也只能忍耐一時。
到了20世紀70年代，污染問題嚴重得簡直不成比例。波希米亞北部由於燃煤發電廠太過密集，污染程度在歐洲居冠。[8]煤炭提供了波蘭3/4的能源，在捷克與民主德國也達到2/3。在20世紀70年代，波蘭2/3的硫排放均來自上西裡西亞（Upper Silesia），而該地區面積僅佔全國領土的3%。[9]波蘭西裡西亞也因為來自捷克與德國各省的西風，接收了數百萬噸的污染物。有項統計顯示，20世紀70年代中期上西裡西亞及克拉科夫因嚴重污染每年造成6‰～7‰的人死亡。上西裡西亞人的平均壽命比波蘭其他地區都短，基因突變與兒童發育不良也更為常見。[10]
1970年後魯爾工業排放獲得某種程度的控制，反觀20世紀80年代硫污染三角帶的污染儘管緩慢卻仍持續攀升。煤炭補貼與低效率燃料依舊相當常見。民主德國所產生的人均或單位國民生產總值二氧化硫排放量，高於世上其他所有國家。到了1990年，波蘭上西裡西亞的硫排放（每平方公里）是魯爾地區的5倍。
波蘭當局起初（約在1950—1970年）否認社會主義經濟體中存在污染問題，後來更小心翼翼地將環境信息視為國家機密。結果，魯爾地區在公民壓力、政治化及媒體炮轟等因素下達成減排，而且無須改變社會基本結構的案例，在「鐵幕」以東找不到類似狀況。由於在東歐完全由國家包庇污染製造者，人民對污染的憤怒數十年來無處可發洩，便因此轉而針對國家而非個別企業。這也導致1989—1991年東歐社會主義國家相繼瓦解。
但即便是這些撼動全球的事件，仍無法改變地質：褐煤仍舊存在，並在20世紀90年代持續供應工業電力並污染空氣。在前東德地區，1989—1991年的事件導致了兩德統一、投資湧入、技術提升、能源效率與污染控制快速變遷，且均以增加天然氣使用為主。在波蘭與捷克，這些改變經歷了較多的苦痛。1985—1994年捷克空氣污染值減少近50%。但兩國空氣質量改善，通常是通過關廠〔例如克拉科夫附近的大型鐵工廠新胡塔（Nova Huta）〕而非技術提升。[11]
20世紀魯爾與硫污染三角洲的空氣污染史，突顯了歐洲國家對工業發展的投入、西方企業對利潤的投入、社會主義國家誓言在產量上超越西方國家的決心，導致空氣污染與人類健康不受重視。但這還顯示出，1970年後在政治上更加開放的社會，如何在社會壓力下開始變革，反觀限制較多且不具彈性的政體，則仍在污染的掌控下無法喘息。[12]
日本的空氣污染
日本空氣污染於1970年達到高峰，隨後便逐漸平息。污染的出現與消除均與日本政治緊密關聯，而且涵蓋國際、國家與地方政治。
日本與硫污染三角帶以及魯爾在對工業的投入等特點上相當雷同。從19世紀70年代起，日本快速建立起密集工業。擁擠的城市與造成污染的工業唇齒相依。直到20世紀60年代中期以前，由於地緣政治地位特殊，造成國力極度仰賴大企業，國家鮮少出面干預大企業。日本就像德國，強勢的民族主義就等同於不顧社會與環境代價致力於加速工業化。日本與德國都可以稱得上是20世紀（全國）空氣污染最嚴重的國家。[13]從明治維新（1868年）到1965年左右，日本成了「污染者的天堂」。[14]不過到了1975年，日本的空氣污染問題已獲控制，1985年其空氣甚至比世上其他工業國家還要乾淨。這個戲劇性的轉變，就像魯爾、匹茲堡或庫巴陶，顯示出即使是嚴重空氣污染也可逆轉。
1885—1925年的銅礦與熔爐 採礦與冶煉讓日本很早就體驗到嚴重的空氣污染。1890—1905年，足尾銅山（請見第4章）引發了緊張的政治抗爭。四國島上的別子銅山，從17世紀就造成污染問題。1885年後，別子銅山的採礦與冶煉作業擴大造成污染惡化，引發了40年的激烈抗議與政治鬥爭。為了避免在足尾引發政治問題，政府鼓勵礦場業主設立治理污染設備。1910年，農業大臣為了響應農民的抗議，強迫業主住友集團在稻穀成熟的40天關鍵期內限制別子礦區的作業。遵循德國惠靈的前例，這項做法降低但並未解決反污染抗爭。在1925年後，去硫化設備與48米高的工業煙囪，分散了當地污染，也解除了政治壓力。1905年後日立銅礦也遵循著同樣模式，在當地污染惡化後招致大眾抗爭，在1914—1915年架設155米高（全球最高）煙囪後獲得解決。[15]
只有少數社區成功地抑制空氣污染，且其成功通常都和有害物質的稀釋及出口有關。明治時期日本積極投入工業化、軍事化與帝國的拓展，為了國家利益犧牲社會與地方社區因而理所當然；日本的中央集權式權力結構，也讓這樣的犧牲變得可行。有位因為八幡煉鐵廠而頓失生計的漁民回憶道：「為了日本國的發展，以及本地區的發展，我們漁民成了犧牲者。」[16]日本並非由漁民治國。
1890—1970年的阪神地區 礦場與熔爐的嚴重空氣污染影響區域有限，但也預告了更大的問題。阪神地區的重工業規模比日本其他地區都大，甚至可能超過大東京地區。（阪神包括大阪、神戶以及大阪灣附近及後方無數個小城市）。當地向來為紡織重鎮，1880年後新式鋼鐵、水泥與化學工廠充斥其間。19世紀80年代大阪與神戶人口倍增，達到62萬人左右，到了1900年再度倍增。日俄戰爭（1904—1905年）的勝利為日本的經濟政策做了最好的辯護，並讓政府更加投入。阪神的工業擴散到住宅與農業區，引發嚴重的社會緊張。數千座工業煙囪冒出滾滾黑煙與二氧化硫，影響數百萬人。阪神就等於德國的魯爾——它們都是在國家利益下讓嚴重污染合理化的重要工業區。1912年大阪開始監控空氣污染。當地的黑煙與飛灰濃度堪與聖路易斯、辛辛那提或柏林相比。[17]
大阪像倫敦或匹茲堡一樣是個煤炭城市，被日本人稱為「黑煙城大阪」。就像其他的煤炭城市，只能在工業發展的主流意識之外私下表示異議。
當第一次世界大戰的需求與機會逐漸浮上檯面，抑制污染的政治壓力也開始萌芽。日本在這場衝突中只扮演了小角色，但戰爭結束時也取得德國在太平洋地區的殖民地，以及德國在中國的部分特權。布爾什維克革命之後，俄國遠東地區的騷動，給了日本另一個延伸帝國勢力的機會，因此它需要更多的鋼鐵、船隻與武器。阪神地區因此景氣大好。儘管1925年立法要求都會建築裝設黑煙防治設備，20世紀20年代當地空氣污染依舊惡化。管理與法規跟不上都市發展的速度。20世紀20年代大阪人口倍增（至240萬），面積也持續擴大。整個阪神地區充滿了日本經濟快速增長的活力。大阪政府在數十件空氣污染爭議爆發後致力於防範黑煙，相關行動在1932年立法以提升燃燒效率並降低黑煙後達到高潮。但1932年僅大阪市就有3.5萬座工業煙囪，卻只有3名黑煙巡查人員。日本帝國勢力伸向中國後（1931年），阪神地區建造了更多的冶金與化學工廠，造成黑煙數據倍增（1932—1934年）。連飛機都因為能見度太低而墜毀。但因為日本將軍事相關製造業列為優先選項，限制污染的規定都不夠份量。1944—1945年，在美國空軍將阪神工業炸成廢墟之前，整個地區都籠罩在黑煙、飛灰、落塵與硫污染物中。
1945年之後，阪神地區直到朝鮮戰爭爆發前都陷入經濟蕭條，而且就跟魯爾一樣，在美國的地緣政治焦慮下這些才剛被美國戰機摧毀的地區亟須振興。大阪的落塵在1945年只有1935年數值的1/4，到了1955年已經超越戰前高點。[18]20世紀30年代，汽車對阪神地區空氣污染的貢獻不大，到50年代才造成較多的烏雲，特別是1970年後阪神幾乎成為一個以汽車為主要交通工具的單一衛星城。1970年以前工業煙囪與汽車排放的污染相當嚴重，在近千萬人口間造成相當普遍的健康問題。阪神就像魯爾或諾裡斯克一樣，產生污染的企業都受到國家利益的保護。阪神祇是日本經濟奇跡下幾個嚴重污染地區之一。宇部這個位於日本本州島西南部的水泥、化學與煤業中心，就曾遭受嚴重空氣污染之苦。1901年八幡鋼鐵廠開幕，到1961年其煙囪每天排出27噸的煤煙及落塵，附近區域所觀察到的呼吸系統疾病罹患率超高，便可能與之有關。還有東京，當地空氣自19世紀便遭污染，幾乎與大阪一樣嚴重，在1970年也因為汽車數量增加而出現嚴重的光化學煙霧問題。[19]就像德國的經濟奇跡（Wirtschaftswunder）一樣，日本的經濟奇跡也在空氣污染方面付出高額代價。但到了60年代末期，全日本的空氣開始變得乾淨起來。
1965—1985年的日本環保奇跡 在數種力量結合下，在經濟增長火車頭無須轉向的情況下，日本的環保開始轉向。最重要因素包括負責響應地方輿論的地方政府體系、改變使用煤炭的習慣、經濟繁榮使公民開始質疑污染的必要性，還有資金累積速度超快，使得產業能盡到控制污染的義務。
宇部率先採取有效措施。20世紀50年代初期，一個罕見的學術、工業與地方官員聯盟成形。地方大學醫學院的流行病學家證明了宇部骯髒空氣所帶來的後果。曾在第二次世界大戰前造訪匹茲堡的知名工業家中安閒一，1954年再度前往匹茲堡，看到也聞到了當地空氣的變化。他深信宇部的同行們能夠讓空氣更清潔。官員著手編纂有關排放的新法規，主要針對落塵與煙霧。到了1961年，宇部的空氣已擺脫過去而變得清澈透明。由精英階層所推動的改革生效了。1962年，宇部的法規成了全國管控黑煙與煤煙法令的基礎，但各地推行成效不一。
多數日本工業家並非自願遵守1962年黑煙與煤煙法令，而是由公民與政府推了一把。這項法令並未限制二氧化硫或重金屬排放。20世紀60年代末期日本空氣污染數值創下有史以來最糟的紀錄。公民行動推動了下一階段的改革。1967年，四日市的哮喘病患者控告1959年起即在當地營運的大型化學工業廠區。在媒體大量曝光下，原告在1972年獲判高額賠償金；三重縣隨即頒布嚴格的硫排放標準。在八幡煉鐵廠，女性施壓要求當局降低污染。20世紀60年代末，在污染與健康的考慮之下，有好幾個縣取消了原定的工業區計劃，與日本先前的心態及做法大相逕庭。
到了20世紀60年代末，新設工廠必須擁有污染管制技術才能拿到地方政府許可。日本土地有限，讓地方政府在面對工業家時握有極佳的談判籌碼，這種狀況在幅員廣闊的國家是看不到的。重視良好社區關係的工業家（這在日本並不罕見）確實會謹慎行事，以較法律規定更嚴格的標準把關工廠排放。但相關法律還是追得很緊。1965年污染控制進入國家政治的主舞台，人盡皆知的訴訟案持續出現，民眾與地方當局也在污染與污染管制方面學到更多。1970年夏天東京出現特別嚴重的煙霧，讓中央政府注意到這個問題，當年稍晚時便通過一連串反污染法令，並成立新單位來監控環保事務。標準越來越嚴格，工業家對新的反污染科技投下資金，日本的天空也因此更為清淨。到了1975年，日本業者甚至嘗試將污染防治技術賣到庫巴陶。
日本控制汽車尾氣排放的腳步更快。1960—1970年，東京汽車數量增至200萬輛。1970年美國環保署長（EPA）到國會推動美國《清潔空氣法》時便提到東京，以當地交通警察必須戴口罩為例，來警示情況可能惡化的程度。東京製造出世界級的煙霧，「永遠處於薄暮狀態」。[20]在群眾的憤怒下，權力至高無上的通商產業省（MITI）根據美國1970年的做法，針對汽車業制定了排放標準。兩國的汽車公司都聲稱標準難以達成。美國車廠因此控告環保署。日本業者高聲抱怨，但仍努力達到通商產業省及環保署制定的標準。有些車廠在法律要求期限前多年便已達到兩國標準，也因此20世紀70年代在美國汽車市場銷售大增。到了1978年，新款日本車排放污染只有1968年新款車的10%。[21]日本人不喜老舊車輛的習慣，也有助於汽車汰舊換新，汽車廢氣排放量也因此巨幅下滑。
到了20世紀90年代初期，大阪、東京等日本城市，還有阪神等日本工業區，空氣污染程度都比20世紀60年代或20世紀30年代更為減輕。[22]在這股巨大轉變背後有好幾項有利條件。日本對抗黑煙與煤煙的行動成功落幕，主要是因為煤炭（1955年占能源組合半數，1975年為六分之一）被石油及其他能源所取代。反污染技術進展加快，再加上日本引進、調整並吸收有用技術及法令的超強能力。明治初期日本就已經鑽研西方法令，一個世紀後便開始採用德國、英國及美國的防治污染法令。景氣好時日本社會儲蓄率也出奇地高，投資資金因此相當充裕；其中一部分便可能投入污染防治，偶爾甚至會超出法定水平。資金還流向提高能源效率的領域，在1973年之後成為日本一大福音。通商產業省還贊助相關研究，到了1983年採礦與製造業所使用的能源也比1973年減少三分之一（指每一產量單位）。最重要的可能是1947年立憲之後，日本縣市官員因為顧慮地方選舉（而非中央），因此相當重視市民觀感。這調整了過去（尤以1868年之後更為強烈）為國家榮譽與進步犧牲地方環保（與健康）的心態。日本的環保奇跡，就像經濟奇跡一樣肇因於眾多因素，其中有幾項更為日本所獨有。[23]
酸雨
區域性的污染，有時會擴大至超越國界。空氣污染跨越國界的案例，主要以硫及氧化氮所造成的酸雨為主。與大部分污染物不同的地方，在於它們會長期滯留在大氣圈中，因此會飄至數千公里的遠處。20世紀每個大型工業心臟地帶所燃燒的化石燃料，都會造成大量硫排放，這就是20世紀酸雨的主要成分。[24]日本的污染排放多半會被沖刷至太平洋。其他國家的污染排放則造成鄰國之間的摩擦。這類案例多以北歐、北美東部及東亞的酸雨為主。
在歐洲，至少從19世紀60年代起就已偵測到足以惹惱觀察家的跨國性空氣污染。挪威劇作家易卜生（Henrik Ibsen，1828—1906年）就抱怨過跨越北海而來的英國煤塵。[25]但這個議題到20世紀60年代才引起注意，當時斯堪的納維亞科學家證實英國燃燒煤碳所造成的酸雨，對瑞典及挪威南部的河流與湖泊影響甚巨。進一步的監控與研究發現，以二氧化硫為主的跨國污染相當嚴重，主要隨風自歐洲西部飄向東部。[26]冰島與葡萄牙幾乎沒有外來污染，斯堪的納維亞與波蘭則相當嚴重。為了避免地方性污染問題而豎立高聳的工業煙囪，自然會增加跨國污染。酸雨效應影響歐洲各地的土壤與水源，尤其是伯明翰到布拉迪斯拉發（Bratislava）之間的寬廣地帶，這裡煤炭與汽車使用又特別集中。即使是遠離工業區的鄉間也出現負面效應，主要是樹木、湖泊和小溪受到傷害。酸性物質累積進而造成生物問題的臨界點〔亦即所謂的臨界負載（critical load）〕不一：希臘石灰石土壤中和酸性物質的能力，是斯堪的納維亞脆弱土質的10倍。1950—1958年歐洲工業增長，大量使用能源且汽車普及，讓大量的酸與氮進入空氣中，造成了前所未見的酸雨。
要解決如此規模與複雜的問題，需要國家間的通力合作。在1985年與1994年，大部分歐洲國家簽署協議要求降低硫排放，更認定不同臨界負載的重要性。事實上，歐洲硫排放減少了15%（1980—1995年），起初主要是受到20世紀70年代燃料價格飛漲所帶動的提升能源效率風潮。[27]控制氧化氮意味著控制汽車排放，儘管1988年國際達成一項相關公約，但歐洲在這方面並無太大進展。長距離的污染擴散，特別是酸雨，到20世紀90年代仍是歐洲生態系統的一大負擔。推動空氣污染防治在政治上相當艱難，因為歐洲是由眾多小國組成，有很大比重的空氣污染都屬於國際問題。[28]
類似的問題也在北美東部肆虐，不過只涉及兩個國家。這裡就像斯堪的納維亞一樣，缺乏石灰的薄土與水源均無法對抗酸化。大湖區及俄亥俄河谷的工業地帶冒出大量酸性排放物。在20世紀70年代與80年代初期，這裡的雨通常比海爾斯（Hires）出品的碳酸飲料沙士還酸，偶爾還會超過健怡可樂。[29]20世紀50年代首度偵測出其對生態的影響，沒多久從魁北克、加拿大濱海各省、新英格蘭及紐約的湖泊與河流就可明顯看出變化。20世紀80年代加拿大硫沉積物半數來自美國，成為北美酸化現象的政治背景。因為東北各州位於中西部硫排放接收端，政治情勢因而更為複雜。安大略的排放飄過魁北克及加拿大濱海各省，也飄過美國東北部。1975年後，美國與加拿大降低了15%～25%的硫排放，與歐洲在1980年後的成果相當。
20世紀80年代東亞大舉邁向工業化，造就了一個新的跨國空氣污染競技場。日本發現自己籠罩在來自韓國與中國的酸雨當中。1996年，日本部分地區有半數酸性沉積物來自中國。就像加拿大與挪威，日本成了位於下風處的受害者，並開始針對酸化現象加緊贊助研究與國際對話。中國的酸性落塵飄過了菲律賓、韓國還有日本，像美國、英國一樣成了污染的淨輸出國，而且通常在國際合作中扮演控制剎車的角色。20世紀90年代，東亞的跨國污染問題規模仍然不大，以歐洲標準而言政治重要性也較低，但增長卻相當快速。[30]
20世紀中葉，受跨國污染影響地區的數量與規模呈現倍數增長。雖然嚴重影響僅限於歐洲、東亞與北美東部，但微小的衝擊在整個半球都看得出來。[31]1995年，一架航天飛機的監測裝置發現一股硫煙從北美掠過大西洋飄向歐洲。[32]格陵蘭冰帽的大氣檔案顯示，北半球硫與氮的排放聚集在極地上空循環。格陵蘭的冰層顯示有兩次硫沉積物大幅增加，1875—1910年那次較為溫和，另一次較為強烈的約發生在1945—1975年。自1950年起，冰層便記錄到氮沉積物大幅增加。把所有酸性化合物都算在內的話，1994年衛星探測顯示從英國到中亞一大片區域內，經常降下高酸度酸雨。[33]相較之下在南半球，酸雨及其他形式的空氣污染的規模多限於地方性，僅有少數例外。
儘管1985年後歐洲國家達成排放管制協議，多數跨國空氣污染案例還是比地方性或都會型污染難以控制。政治權力中心的多頭馬車是一個原因，不只是國與國之間的問題，一國之內不同省份間，有時也必須與國家級的政府就各種目標進行合作，但這會對協調造成阻礙。除此之外，像日本與中國這樣互不信任的鄰國也難以合作。造成長距離污染物的行為——燃燒煤炭與汽車排放，對多數經濟體來說都難以割捨。在這諸多原因之下，政治意願往往難以企及降低跨國污染的艱難任務。
空氣污染的進一步後果
無所不在的空氣污染已達到前所未見的規模，因此早可預見會造成諸多後果，而且其中少有正面者。從以人類為中心的觀點出發，最重要的還是與人類健康有關的後果。
空氣污染與人類健康 雖然難以準確測量，但20世紀空氣污染對健康造成了嚴重的後果。1992年世界銀行估計，全球城市中僅微粒每年就能奪走30萬～70萬人的性命。（每年有88萬人因車禍喪生）。[34]1996年哈佛大學公共衛生學院估計的數字則為56.8萬人。[35]1997年，世界衛生組織估計每年全球有40萬人因空氣污染喪命。[36]如果取最低數值，假設高風險的都會人口自1950年增為原本的4倍，且中國、第三世界與蘇聯集團的空氣污染死亡率增加，抵消了日本、西歐與美國空氣質量改善的效應，我估算1950—1997年，空氣污染奪走了大約2000萬～3000萬人的性命。雖然西方世界的空氣污染更糟糕，但因為都會人口較少，整個世紀的數字可能只略為增加。總計之後，「推估」20世紀空氣污染的人命代價可能在2500萬～4000萬人間，約等同於第一次世界大戰與第二次世界大戰的死亡總人數，也逼近1918—1919年全球流感大流行這場20世紀最嚴重傳染病的死亡人數。
由於這是推估出來的數字，我們必須說雖然空氣污染與戰爭所造成的死亡人數可能旗鼓相當，但從社會與經濟觀點來看這是兩回事。在20世紀，戰爭奪走的多數是壯年人的性命；空氣污染殺害的則是病人、老人以及幼童。如果我們同樣尊重所有個體，那麼空氣污染的代價便可認定為等同於世界大戰。但如果換個想法，認為老人已經完成對社會的貢獻，而幼童因為投入的資源較少而容易被取代，那算法就不一樣了。[37]
20世紀70年代末期後，美國的空氣污染每年奪走大約3萬～6萬條人命，約占所有死亡人數的2%～3%（約與波蘭或捷克斯洛伐克的數字相當）。[38]在美國，因空氣污染而死亡的排名與汽車車禍導致的死亡相同，略高於槍擊，但仍遠遠落後於吸煙。然而致死的多為老人，也就是最容易罹患呼吸道感染與癌症的族群。相較之下，車禍死亡者涵蓋各個年齡層，槍下冤魂則多為年輕人。因此就少活的年齡總數來說，空氣污染在美國的重要性遠低於車禍或槍擊。
除了在20世紀奪走數千萬條性命，空氣污染還在更多人身上引發或加重慢性疾病，影響人數可能上億。微粒物質，尤其是細微顆粒，會促進呼吸道感染甚至癌症。鉛會傷害神經系統並抑制心智發展。部分流行病學家認為，1950—1980年美國兒童因為吸入空氣中的鉛，平均智商下降。在波蘭及泰國曼谷，鉛暴露對健康所造成的衝擊更為嚴重。[39]二氧化硫也會造成包括呼吸道疾病在內的健康問題，尤其是已經患支氣管炎的人。日本污染賠償法令於1973—1988年生效，因而引發許多詳盡的相關研究。四日市石化工業區附近，有9萬人因為空氣污染造成健康問題符合賠償條件，其中以二氧化硫為主要污染物。
要讓空氣污染對健康的影響，與其他死因與疾病肇因脫鉤並不容易。尤其是在那些以生物量及煤炭作為家用燃料的發展中國家，室內空氣污染也導致相同病症，奪走人命的數量甚至可能更多。也就是說必須切記，在20世紀水源污染所造成的死亡與罹病人數，遠超過空氣污染。[40]
空氣污染、植物與動物 要評估20世紀空氣污染對生態所造成的影響，難度不亞於對人類健康影響的評估。空氣污染以「非自然淘汰」補充了自然淘汰，有利於某些生物卻對其他生物造成傷害。極端案例中最為嚴重的影響，包括庫巴陶（巴西）或薩德伯裡（安大略）及諾裡爾斯克（西伯利亞）附近，都因為污染造成月球表面般的地形。範圍最大的衝擊來自區域性污染，並以酸雨為主。影響程度介於中段的包括煤炭城市，空氣污染雖對生物群造成明顯影響但不至於造成毀滅。
大型煤炭城市的黑煙與酸雨，阻礙了植物生長並造成植物死亡，大型熔爐亦是如此。針葉林因為對酸雨相當敏感，就此從煤炭城市中消失蹤影。白楊木與柳樹的狀況較佳。有幾種懸鈴木（sycamore）因為能夠抵抗空氣污染，因此成為19世紀末與20世紀初都市規劃者的最愛。從倫敦到塔什干（Tashkent）的公園與各項設施附近，都可看到這種做法的遺跡。1970年後，至少在英國與日本都能看到不耐酸樹種又多了起來。[41]
煤炭城市也對動物界略有影響。過去倫敦動物園的獅子常死於支氣管炎，鳥類則因肺部壞死而喪命，還有許多其他動物因煤肺病（anthracosis）與硅肺病（silicosis）而死亡，這些都是與肺部微粒物質有關的疾病。在1873年12月倫敦一場惡名昭彰的大霧期間，伊斯林頓（Islington）牛展上的得獎動物竟然因此窒息。煤炭城市的黑煙製造了演化上的一種新的選擇性壓力（selective pressure），最明顯的例子就是倫敦與英國中部地區飛蛾數量的變化。19世紀末20世紀初顏色較深的飛蛾成為主流，據推測就是因為它們比白色飛蛾容易偽裝。但當20世紀末黑煙減少，顏色較淺的飛蛾恢復以往數量，換成顏色較黑的飛蛾遭殃。[42]
空氣污染對生態帶來最嚴重的衝擊，當屬區域性空氣污染。從19世紀末，硫排放就對樹木造成傷害。到了20世紀末，酸雨與臭氧損害了大片的森林。在斯堪的納維亞與歐洲中部，1970年後有數百萬株樹木顯露衰退跡象：生長遲緩、樹葉密度下滑，很多甚至枯死。針葉林與橡樹受損最為嚴重。到了20世紀90年代，歐洲約有1/4的樹木受到傷害。[43]在捷克共和國北部有整片森林枯死，土壤中的酸性沉積物對樹木來說毒性太強。在北美與東亞等其他酸雨較多的地區，問題較不嚴重。研究德國「森林死亡」（Waldsterben）現象的學者，多半認為此一現象為空氣污染所造成，且以酸性排放及臭氧為主要原因，但也有其他說法。[44]空氣污染同時也傷害農作物，這種效應不但顯而易見且代價可能更為高昂。[45]
酸雨毫無疑問也影響了水中生物。由於底部岩石並未中和過多的酸性物質，20世紀期間湖泊與河流常變得不適合甲殼類、蝸牛、軟體動物、青蛙生存，也不適合鮭魚、鱒魚等對酸較為敏感的魚類生存。在歐洲與北美東部，1960年後有數十萬河流與湖泊，因為酸雨而喪失了所有或部分水中生物。挪威因為接收了大量來自英國的硫排放物，早自1920年起便開始出現負面效應。
空氣污染與文化遺跡 工業煙囪及汽車尾氣管所排放的酸性物質會侵蝕石頭，特別是石灰石與大理石。因此有些偉大的世界文化遺跡，到了20世紀腐朽速度大幅加快。以歐洲許多城市為例，容易被侵蝕的石頭附近若有嚴重污染，文化損失更是特別明顯。倫敦的酸性霧侵蝕了聖保羅大教堂的石質外牆，速率為每百年約8毫米。雅典的汽車尾氣在短短25年內對衛城（Acropolis）所造成的傷害，比之前2400年的風化還要嚴重。聖馬可教堂雄偉的青銅馬雕像經受住了歷史歲月的摧殘，最終還是在1974年敗給空氣污染。威尼斯當局將這些位於教堂屋頂的雕像藏起來，換上玻璃纖維材質的仿製品。米開朗琪羅的大衛像不堪佛羅倫薩空氣污染，現於領主廣場（Piazza della Signoria）上看到的也是複製品。一些不那麼知名的遺跡與建築也深受其害。20世紀90年代初期，歐洲每年要花費90億美元來替換被腐蝕的石材。由於歐洲部分地區有效地控制住了污染，1970年後建築石材的腐蝕總算速度趨緩，但並未完全停止。[46]
空氣污染造成文化遺跡腐蝕的現象雖以歐洲速度最快，但1980年後也在其他地區湧現。印度阿格拉（Agra）煉油廠排出的二氧化硫，侵蝕了舉世無雙的泰姬陵。位於危地馬拉蒂卡爾（Tikal）的瑪雅石灰紀念碑，看得出100公里外墨西哥燃燒石油所造成的負面效應。人面獅身像、金字塔，還有吉薩（Giza）許多雄偉的法老王紀念碑，歷經了4000年來撒哈拉沙漠的風沙吹襲後，卻在開羅污染的衝擊下明顯看出侵蝕。煤塵毀損了始於公元5世紀的中國雲岡石窟砂岩雕像。當地有5萬尊雕像，其中包括大小相當於三到四隻大象的佛像。[47]現代人將是最後能親眼目睹這些藝術品原貌的一代人。
空氣污染的經濟與政治效應 20世紀的空氣污染，帶來重大且難以估計的經濟與政治效應。受損害或就此毀滅的森林、作物、建築、橋樑、紀念碑、機械與人類健康，代價可謂不知凡幾。1997年世界銀行估計，中國因空氣污染付出的代價相當於國民生產總值的8%，這個數字在其他國家可能較低。[48]直到1970年左右，這些損失都被認為是發展工商業時可以接受的代價。1970年後，諸多事件顯示不一定要這樣，而且污染管制本身也是一門可以賺錢的生意。1980年後空氣污染管制發展迅速，成為擁有數十億美元市場的產業。
這場發生在1970年左右的轉變，反映出20世紀最重要的政治動員之一。這股趨勢以污染的歷史心臟地帶為焦點，也就是北美、歐洲與日本，但也在其他地區興起，特別是印度。這在廣泛定義下也是環保運動的一部分（請見第10章）。空氣污染除了催化現代環保政治，也在國際事務中扮演了一個小角色。遠距離的跨國空氣污染造成親密盟國之間的摩擦，例如美國與加拿大、英國與挪威，還有民主德國與波蘭。它還加劇了不睦鄰國之間的緊張關係，例如中國與日本，還有挪威與俄羅斯。有無數的國際協議、議定書、協議與條約都是為了解決空氣污染而簽訂，從小型雙邊條約開始，但1975年後多涉及區域性甚至接近全球性的協議。這些議題因為太過複雜而需要科學家參與，協商才能順利進行。[49]
氣候變遷與大氣圈臭氧
在20世紀，人類活動造成大氣圈中溫室氣體增加，並降低大氣圈中的臭氧濃度。這兩項變化可能會對21世紀的歷史帶來重大潛在後果。20世紀時這些後果還算溫和，但因為它們的前兆對人類事務如此重要，而且因為這變遷根源於20世紀的趨勢與行為，我將同時簡短地處理這兩個議題。[50]
氣候變遷 主要溫室氣體包括二氧化碳、甲烷與臭氧。[51]雖然氣候由許多因素所主宰，最重要的還是大氣圈的組成。如果沒有溫室氣體，我們的地球就會變成一個極寒之地，變得比較接近平均氣溫約在零下23攝氏度（零下9華氏度）的火星，就像是地球上極地在冬季的溫度。如果溫室氣體增加，地球則會變得像金星，平均溫度高於沸點。對於已經適應地球的生物而言，溫室氣體發生變化是件相當嚴重的事。
在1800年之前的1000年間，大氣圈中二氧化碳的數值為270～290ppm。1800年左右開始加速上揚，1900年達到約295ppm，1950年為310～315ppm，1995年大約為360ppm。有兩項趨勢帶動數值上揚：燃燒化石燃料約占增加數量的3/4，其餘幾乎都與砍伐森林（現以熱帶為主，但在1900年多數集中在北美與溫帶亞洲）有關。同時，像二氧化碳一樣自然存在於大氣圈中的甲烷，從大約700ppm增加到大約1720ppm。甲烷增加的主要來源是農業，特別是灌溉稻田、家畜、垃圾分解、采煤及使用化石燃料。
大氣中這些微小但重要的變化，再加上其他溫室氣體更微小的變化，讓大氣圈留住太陽熱能的效率更高。與此同時，人類活動在大氣圈中注入了許多落塵與煤煙，使到達地球表面的太陽能數量略微降低。自大約1800年以來的淨效應，相當於地球表面每平方米太陽能多出大約2瓦。這可能就是20世紀地球歷經中度變暖現象的原因。[52]
近年來地球溫度提高，不過沒有人能確定這是否真為人類所造成。在1890—1990年，平均地表溫度增加了0.3～0.6攝氏度。其間有兩次明顯上揚，一次在1910—1940年，接著則是1975年後。從1940—1975年，平均溫度其實略為下滑。但紀錄中最熱的10個年頭當中，有9年是落在1987—1997年間，20世紀90年代也成為14世紀以來最熱的10年。[53]變化的規模及速度仍在自然變化的範圍內，但在過去200年間仍屬罕見。在過去一萬年來可能從未出現，而且可以確定過去600年間並無類似狀況。[54]
有些地方比其他地方更熱，有些則是更冷。最嚴重的變暖出現在北半球高緯度地區，包括北緯40度以上的費城北部、馬德里及北京。舉例來說，20世紀80年代末期與1997年間這些地方的播種季節延長超過一周。[55]南極洲的溫度也增加許多，冰層溶化的速度之快前所未見。[56]氣候是否變得更不穩定，造成更多的乾旱、颶風、熱浪、洪水、厄爾尼諾現象等，仍難以確認。聯合國跨政府氣候變遷小組（IPCC）1995年決議時，尚無可能做出結論；到了20世紀80年代末期，仔細研究極端氣候可能性的保險業者，開始懷疑氣候是否真的變得更不穩定。[57]
20世紀變暖的後果仍不算嚴重。有些生物改變了它們的棲息範圍以躲避熱浪。有些（但非全部）冰川與冰帽規模縮小，海平面上升了10～25厘米，差不多到人類小腿肚的高度。看似合理但又無法證實的是，暴風雨對各地海岸造成的傷害因此更為嚴重。瘧蚊擴大了棲息範圍，尤其是入侵熱帶非洲的高緯度地區，造成盧旺達等地瘧疾死亡率上升。放寬視野從20世紀歷史的角度來看，或許這些其實都不算什麼（雖然孟加拉國人及盧旺達人會有不同想法）。然而，預言21世紀後變暖將更加嚴重，就是另一回事了。
20世紀90年代末期，氣候模型專家預期21世紀平均溫度可能會上升1～5攝氏度（1～10華氏度）。[58]如果他們的模型證實無誤，這樣的變暖代表蒸發與降水都會出現快速變化，更為活躍的水文週期會同時造成更多的乾旱與洪水。這會對農業造成何種後果雖難以預測，但很可能相當劇烈。[59]疾病及其帶菌者的擴散也會危及人類健康。物種滅絕可能加速。處理如此大規模的變暖問題——假設它真將發生——將是21世紀歷史最重大的一章。對馬爾代夫等地勢較低的島嶼來說，甚至可能是歷史的最終回。[60]
臭氧與氯氟碳化合物 大氣圈臭氧耗竭的歷史，同樣也是因為未來前景而非過去的重要性而亟須關注。在大氣圈中，陽光與氧氣作用形成臭氧，而臭氧會吸收99%進入大氣圈的紫外線輻射。[61]氧氣出現前並無臭氧層，地球上的生物因此只能待在水中。這層不可或缺的防曬網，由廣大大氣圈中濃度僅十億分之幾的臭氧分子組成，而且必須歷經無數時光才能形成。接下來，這薄薄的防護層，保護了地球生物約10億年之久。
但1930—1931年，托馬斯·米奇利（Thomas Midgley,Jr.）發明了世上第一款氯氟碳化合物氟利昂（Freon），作為冷凍劑、溶劑與噴霧揮發劑等相當有用。氟利昂取代了先前用於冷凍劑的危險可燃性有毒氣體，造就了空調技術。氯氟碳化合物及其他類似氣體（通稱鹵烴）的優點在於相當穩定，而且幾乎不會與其他物質一起作用，直到它們飄入大氣圈，被直接照射的紫外線輻射分解後釋出會回過頭來破壞臭氧分子的成分。
米奇利就是發現鉛可以提升引擎性能的那位化學家。他對大氣圈帶來的影響，超過地球史上任何一種有機體。1889年他出生在賓州比弗福爾斯（Beaver Falls）一個發明家家族（他的祖父發明了帶鋸）。他在達頓（Dayton）及哥倫布市（Columbus）長大，畢業於康奈爾大學，後來成為化學工程師。第一次世界大戰期間，他著手研究空投魚雷（自動導航飛彈）及飛機合成燃料。他在1921年任職通用汽車研究公司期間，發現四乙鉛會降低引擎爆震，1923年所屬公司首次開始販賣乙基汽油（ethyl gasoline）。米奇利的研究讓高壓縮比的汽車與飛機引擎變得可行。
在通用汽車分公司富及第（Frigidaire）的要求之下，米奇利接著處理冷凍技術問題。1930年在美國化學學會的一場會議中，他在大批觀眾面前吸入一大口氟利昂，然後再吹向一根點燃的蠟燭並將之熄滅，展示了氟利昂無毒且不可燃的特性。米奇利擁有超過百項專利，在美國得過各大化學相關獎項，離奇過世時還是美國化學學會主席。1940年他染上小兒麻痺後，設計出一套由繩索與滑輪組成的系統，以便自行上下床。1944年他卻運氣不佳而為自己的聰明才智所害，被自己設計的繩索機關纏住，吊死在自家床鋪上方。[62]
米奇利
不過直到經濟大蕭條與第二次世界大戰後，米奇利的發明才迅速風行起來。一直到20世紀30年代及40年代，氯氟碳化合物的銷量均相當有限，1950年以前每年或許只有2萬噸。但到了1970年排放達每年75萬噸，悄悄對臭氧層全速發動攻擊。1974年，科學家捨伍德·羅蘭（Sherwood Rowland）及馬裡奧·莫裡納（Mario Molina）表示在理論上鹵烴可能造成臭氧層變薄；1985年，法爾曼（J.C.Farman）進行觀察後證實，這一現象的確已發生在南極洲上空。[63]後來的測量數字顯示智利與澳大利亞上空有微小破洞。同時，北半球的臭氧保護網也略為變薄（1960—1995年變薄約10%），不過僅限於熱帶而非全部地區。[64]
由於紫外線B可能增加而令人憂心，這些初期的發現很快便引發政治響應。紫外線B會殺死海洋食物鏈中最基本的浮游植物，影響綠色植物的光合作用。它會對人類造成白內障等眼部疾病，抑制免疫系統反應，高危險族群更會因此罹患皮膚癌。20世紀70年代末期，美國、加拿大與斯堪的納維亞國家均禁止在噴霧劑中加入氯氟碳化合物。這些做法的全面性效果不大：全球氯氟碳化合物釋出量繼續攀升。針對法爾曼的發現，聯合國環境規劃署（UNEP）就臭氧耗竭問題發起了1985年的《維也納公約》，之後又有1987年的《蒙特利爾公約》，1990年（倫敦）、1992年（哥本哈根）及1995年（維也納）均再修訂，是國際社會對這個重大問題做出的重大響應。這些協議嚴格遏止了氯氟碳化合物的生產。多年來對氯氟碳化合物會損害臭氧層這種理論持反對立場的化學從業者，起初對這些議定書與修訂多有抱怨，但也很快就找到了替代品。有些使用氯氟碳化合物作為溶劑的化學家，發現水或檸檬汁的效果一樣好。1988年後氯氟碳化合物釋出量下降。主要使用國（美國、歐盟、日本與俄羅斯）降低氯氟碳化合物用量達75%～100%（1986—1994年）。中國與印度的用量較過去增加，但全球的氯氟碳化合物用量還是降低了大約80%。這是好消息的部分。
不幸的是，氯氟碳化合物相當穩定，因此會在大氣圈中長期滯留，而且有些在《蒙特利爾公約》之前釋出的氯氟碳化合物，直到2087年仍會繼續損害臭氧。因此，臭氧層變薄的現象至少還會持續10～20年，直到臭氧層慢慢再度強化。人類歷史上的「紫外線世紀」，應該大約始於1970年，到2070年為止。[65]對生物圈，特別是表皮色淺的人類與浮游植物而言，很幸運的是氯氟碳化合物的商品化，沒有提早10～50年出現，莫裡納、羅蘭及法爾曼的科學發現也及時出現，再加上聯合國環境規劃署主導牽線達成國際協議。
在「紫外線世紀」的前25年裡（截至目前），或許因為大氣圈臭氧流失而多出100萬～200萬個皮膚癌案例。[66]這代表約有1萬～2萬人提前死亡，主要集中在澳大利亞等白人居住的陽光普照地區。截至目前，其代價遠不及空氣污染所造成的呼吸道疾病。沒有人知道超量紫外線輻射對免疫反應的完全作用，因此仍然無法瞭解氯氟碳化合物侵蝕臭氧層對人類健康的真實影響（更別提生物圈中其他生物）。但大氣圈耗竭，這是另一個運氣不佳結合米奇利的聰明才智造成的結果，且確定會在「紫外線世紀」結束前奪走成千上萬的性命。[67]
20世紀結束時，氣候變遷與臭氧耗竭雖然只帶來中度影響，其未來卻已大致底定，儘管沒有人確切知道會以什麼樣的形式出現。空氣中的微粒物質會被雨水沖走，大部分造成地方性或區域性污染的物質，也同樣因自然過程而移動。因此只要不再增加污染物，地方性與區域性的空氣污染很容易且很快就可逆轉。全球性的議題就不同了。如果我們明天就停止向大氣圈排放會破壞臭氧的化學物質，可能還是需要整整一個世紀才能再度享受到健康的臭氧層。在氣候變遷方面，轉機需要很長的時間。大部分在20世紀才被排放進大氣圈的二氧化碳，會存留好幾個世紀之久。（增加的甲烷大約只會維持12年。）二氧化碳不像煤煙那樣可以沖刷殆盡，相反它會被海洋與生物慢慢吸收，且速度無法大幅加快。不論規模大小，其影響都無法在短時間內反轉。因此就某一部分來說，20世紀的燃燒史已決定了未來數百年的地球狀態。
太空中的污染
20世紀大氣圈污染的規模，從地方性擴張為全球性，確切來說有些甚至超越了地球本身。自1975年蘇聯發射史普尼克（Sputnik）宇宙飛船以來，各大強權（包括商業及政治強權）已將數千人造衛星、火箭推進器及各式各樣的太空垃圾棄置在近太空（near-space），以每小時3萬千米的速度繞著軌道運行。在這樣的速度下，就算是剝落的油漆碎屑，在太空中的數量都已達數百萬片，這些都可能損傷衛星或宇航服。航天員在太空漫步時必須停留在宇宙飛船的影子下，以免有鉚釘亂竄誤入其路徑。但是目前尚無相關的限制規定。有關當局的看法是，採取任何行動的代價都太高，反正太空這麼大，總會容得下太空垃圾。但150年前的工業家們，對大氣圈也曾抱持同樣看法。[68]
結論
20世紀空氣污染的數量與後果都相當巨大，其規模與特性的變化亦是如此。以上結果顯示，我們對大氣所帶來的改變，起於好幾項同時發生、偶然且無法控制的實驗。
這幾項實驗的後果第一是都會空氣污染。它起步極早，但到了20世紀已達到足以通過呼吸道疾病殺死數百萬人的地步。第二則是酸化現象，它大幅度地改變了北半球的區域性生態。第三是二氧化碳可能已造成地球輕微變暖，未來還會持續增溫。第四則是氯氟碳化合物足以損耗地球生物賴以生存的臭氧層。
所有這些大氣圈的變化，都是工業化無意間造成的效應。主要的驅動力是化石燃料的使用，但新科技也扮演了重要的角色（例如氯氟碳化合物和四乙鉛）。工業化的背後有十分吸引人的高生活水平，對很多人來說至少消費本身就很吸引人，吸引人的還有採礦、冶金、發電及其他污染性企業的利潤，還有國家、官僚及政客的政治權力，地緣政治的焦慮或野心，特別助長了德國、日本、俄羅斯、中國、巴西等國政府加速工業化的決心，幾乎可以完全不顧後果。通過空氣污染及暴力，數百萬人的生命與健康就這樣被獻上了國際利益的祭壇。
始於20世紀40年代的降低空氣污染行動，是了不起的政治行動。這需要醫學研究人員、工程師、民權運動者、立法委員及官員間聯手合作。在黑煙的防治方面，至少在美國、英國與日本，婦女都扮演了突出的角色。至於1975年後的與酸雨和臭氧相關的國際協議，也需要部長級官員、國家領袖與大企業的參與。幾乎所有的空氣污染（全球等級的問題除外），只要從源頭處理都能迅速逆轉。在大多數地區，發生空氣污染問題時大多數的政治響應均十分恰當。但考慮到多數社會在思維與政治上均有其惰性，對大氣圈變化的社會與政治響應其實都是很了不起的。正如塞繆爾·約翰遜（Samuel Johnson）在另一本書裡提到的：有時某件事有沒有做，要比做得好不好來得更為重要。
[1]Kaplan 1981：38–47.
[2]Ripley et al.1996：170–80；Dudka et al.1995：由於土壤中有數十年來有毒金屬沉積物，當地植物一直相當稀疏。高聳的煙囪（381米）並未排出太多重金屬，而只有硫。1972年以前國際鎳業公司（Inco）位於薩德伯裡的熔爐所排出的硫佔大氣圈中總量的1%，是加拿大與美國酸雨的主因之一。農民的憤怒終於使國際鎳業公司被罰款1500美元（1974年），約當於該公司一分鐘所賺取的利潤，Cox 1982。Quinn 1988詳述了田納西州東南部銅熔爐所造成的損失。自1930年起，當地由人為因素造成的沙漠多半恢復以往生機。Quinn 1989有對美國其他熔爐的描述。
[3]Vizcarra Andreu 1989。伊洛當地的污染排放直到1994年仍未獲處理，但確實有針對去除硫污染進行規劃（Murley 1995：284）。
[4]Peterson 1993：13：諾裡爾斯克罹癌率請見Lincoln 1994：403。
[5]根據WRI 1996：206，諾裡爾斯克熔爐殺死了35萬公頃的森林，另有15萬公頃遭毀損。Kotov and Nikitina 1996的估計更高出15%。另見Gytarsky et al.1995，其中有幅地圖顯示出一塊廣達3200平方千米、比羅得島或盧森堡還大的地區內整體植物受損狀況。
[6]此描述來自Br.ggemeir 1994 and 1990，以及Bruggemeir and Rommelspacher 1992。
[7]魏瑪時期的德國（Wilhelmine Germany，亦即1871—1918年）有系統地變更法令，犧牲農民、漁民及林業從業人員而圖利污染者。過去農民等享有權威式的保護，例如春季生長期熔爐必須停工（Gilhaus 1995）。魏瑪時期的空氣污染也請見Spelsberg 1984。
[8]捷克斯洛伐克2/3的電廠位於此地，每年產生每平方千米86噸的飛灰，以及每平方千米181噸的二氧化硫（Carter 1993a：77）。
[9]1990年比重已降至1/3（Carter 1993b）。
[10]Trafas 1991。這只包含呼吸道疾病的額外死亡案例，而不包括癌症。關於波蘭西裡西亞空氣污染在健康方面付出的代價，請見Majkowski 1994。關於捷克請見Bobak and Feachem 1995，其中認為空氣污染造成捷克20世紀80年代末大約3%的死亡率。
[11]Carter 1993a and 1993b；Klarer and Moldan 1997；Stanners and Bourdeau 1995：ch.4 et Passim；Trafas 1991。捷克數據來自Bobak and Feachem 1995及Moldan 1997。
[12]Dominick 1998詳細探討了這個主題。
[13]英國是這個頭銜僅有的競爭者。波蘭、捷克領土及其他社會主義國家的工業化較遲，因此直到20世紀末才發展出世界級的空氣污染。
[14]這個說法及其後相關信息均摘自Hashimoto 1989。
[15]另一處重要銅礦，也就是鄰近秋田的小阪，其污染與政治請見Okada 1990。第二次世界大戰後日立礦區（茨城縣）因為廢水污染當地村莊而引發抗議（Miura 1975：286–305）。
[16]Morris-Suzuki 1994：203所引述。
[17]數據來自Miura 1975：244–56。
[18]日期來自Ibid.37。
[19]其他案例請見Hashimoto 1989及Morris-Suzuki 1994：202–7。
[20]請見Nishimura 1989：v。
[21]Hashimoto 1989：42.
[22]特定污染物數據請見Environment,March 1994,36：36。當時東京仍偶有臭氧問題，但已大幅減少二氧化硫、一氧化碳、懸浮微粒與環境中的鉛，含量遠低於世界衛生組織標準，有些案例濃度降幅高達75％～90%。大阪空氣污染數據（大約1995年）相當於巴黎或倫敦。
[23]這些段落摘自Hashimoto 1989、Morris-Suzuki 1994，以及Tsuru 1989 and 1993。Hoshino 1992對日本環境史的評估較不樂觀。同時請見Krishnan and Tull 1994；Broadbent 1998。
[24]直到大約1980年，酸雨中二氧化硫的比例向來是氧化氮的兩倍。近來在歐洲與美國，比例已經逼近1︰1。另一個重要的酸性化合物是氨，後者主要來自農業。黑煙防治政策降低了工業煙囪所排放的微粒物質之後，酸雨問題才逐漸在歐洲與美國惡化。因為以前的飛灰及煤煙能中和大部分的硫，只要微粒排放受到抑制，酸雨就會變得比較嚴重。硫、氮及其他酸性化合物排放歷史的概況，請見Graedel et al 1995。
[25]Brimblecombe et al.1986.
[26]俄羅斯接收了大量來自烏克蘭、白俄羅斯與其他（位於上風處）前蘇聯共和國的酸雨（Cooper 1992）。
[27]Murley 1995：387收集了1980—1992年每個國家降低硫排放的數據。奧地利與斯堪的那維亞國家降低幅度達75%。克羅地亞、葡萄牙，特別是希臘（+27%）卻逆勢增加硫排放。
[28]Freemantle 1995檢視了歐洲的酸雨協定。
[29]Hires品牌沙士的酸鹼值為4.38；健怡可樂為3.32。1982年北美降雨的平均酸鹼值為4.2。根據Ponting 1991：366，西弗吉尼亞州的惠靈曾創下降雨酸鹼值達1.5的紀錄，介於醋（2.4）與電池酸液（1.0）之間。
[30]Kotamarthi and Carmichael 1990。20世紀90年代，中國超越美國成為全球最大二氧化硫排放國，但中國北方的酸雨問題，卻大多因為空氣中（來自黃土地區）的大量鹼性落塵中和空氣中的硫酸鹽與硝酸鹽而降低。在長距離污染擴散與酸化問題方面，我參考了Aamlid 1990、Ayers and Yeung 1996、Elder 1992、Hashimoto et al.1994、Mason 1992、Rodhe 1989以及Stanners and Bourdeau 1995：ch.4 and 31。
[31]請見Rodhe et al.1995。Rodhe 1989表示酸雨的本質為地區性而非全球性，但1995年仍寫出酸性化合物「全球規模的擴散」這樣的字句。
[32]Freemantle 1995：11–2指出歐洲二氧化硫有2.5%來自北美。
[33]此處雨的酸鹼值低於4.6，約為普通雨水酸度酸鹼值5.5的10倍（Rodhe et al.1995）。蒸餾水酸鹼值為7.0，為中性。降雨酸鹼度偶爾低於3（H值為正常雨酸度的500倍）。在格陵蘭冰層方面，請見Laj et al.1992，以及Science of the Total Environment特刊,1995：160–1。極地空氣污染的一般信息，請見Barrie 1986、Barrie et al.1985及Shaw 1995。1870—1975年，格陵蘭冰層的硫沉積率增為三倍。相較之下，1990年美國東部的人為硫沉積物約為自然比例的5～10倍。（Husar and Husar 1990：416）。
[34]世界銀行數據為WRI 1996：22 and Hall 1995：77所引述。
[35]Murray and Lopez 1996：28（摘要），vol.9（細節）。
[36]世界衛生組織官網，1997年4月21日。
[37]雖然覺得這很無情，但理性上我仍偏向前者。
[38]WRI 1996：64–7。自然資源保護協會（Natural Resources Defense Council）在1996年表示，每年僅微粒物質就造成6.4萬件死亡案例。
[39]低智商與血液中高濃度鉛的高度關聯性，當然意味著很多事情。分析美國各地人群毛髮後發現，20世紀末人類毛髮中所含鉛低於19世紀末的水平，表示儘管大氣中鉛含量急速上升，美國人所吸入的鉛還是減少了。煙囪、廚具與油漆當中的鉛含量降低可能是背後原因。Weiss et al.1972。Moore 1995：45引述耶魯大學醫學院一名醫生，表示波蘭空氣中的鉛使10%～15%的人口不適合工作。有關曼谷兒童智商與鉛暴露，請見WRI 1996：47。Williams 1998認為鉛阻礙了數千萬兒童的心智發展，比例在美國為17%，部分非洲城市更高達90%。
[40]世界衛生組織於1997年估計，每年有500萬人因水源污染喪命（相較之下空氣污染致命人數為40萬）。世界衛生組織官網，1997年4月21日。
[41]Gilbert 1991：33–40。感謝Greg Maggio提供我有關懸鈴木的知識。波蘭的空氣污染自20世紀60年代起便嚴重影響真菌、青苔與葉片寄生蟲在克拉科夫與羅茲（Lodz）的分佈，推測其他地方也有受此影響。
[42]Fitter 1946：179–184。同時請見《紐約時報》1996年11月12日：C1、C6，報導了過去150年蘭開夏（Lancashire）與底特律地區飛蛾顏色的演化。空氣污染可能還影響了其他幾種無脊椎動物的數量變化。都會黑煙可能減少會飛昆蟲的數量，讓以其為主食的鳥類更加不易生存。
[43]此處傷害定義為落葉超過25%（Stanners and Bourdeau 1995：560）。
[44]其他說法包括氣候變遷與疾病，可能有多重因素產生作用（Fuhrer 1990;Kandler and Innes 1995;Olson et al.1992;Kuusela 1994：135–6）。Kuusela在文中寫到，森林的消亡減少歐洲林地面積達0.5%，以波蘭、捷克斯洛伐克與德國為主。根據Holland and Petersen 1995：322–3，空氣污染使奧地利、捷克共和國、德國、波蘭與瑞士30%～60%的森林受到傷害。Lonkiewicz et al.1987說1970年波蘭有20萬公頃的林地因空氣污染嚴重受損；1985年則有70萬公頃，相當於波蘭林地面積的9%。在聯邦德國，von Maydell and Ollmann（1987）估計所有林地有半數為空氣污染所損害；在奧地利，F.Tersch（1987）估計污染傷害了20%的森林。
[45]在美國，臭氧每年使農業產出減少10億～70億美元；在波蘭，酸化現象使收成下滑3%～4%（Holland and Petersen 1995：323）。
[46]U.N.Economic commission for Europe 1992：53–81；Kucera and Fitz 1995；Matson and Miller 1991；Norwich 1991；Sikiotis and Kirkitsos 1995；Trudgill et al.1990。同時請見Science of the Total Environment特刊，1995,167。
[47]Salmon et al.1995。相關問題請見Deshpande et al.1993（印度），以及Keskinler et al.1994〔土耳其埃爾祖魯姆（Erzurum）〕。美國華盛頓因為降雨酸鹼值達4.2，許多石灰石、大理石建築與紀念碑都可看出腐蝕痕跡。
[48]根據《經濟學人》（The Economist,21 March 1998：4）一篇名為「Development and the Environment」的調查所報道。
[49]認為科學家形成一個「知識社群」，獻身有別於外交官職責的利益及更易於協調之利益的說法，曾在專為地中海所訂定的協議中出現，但也適用於其他國際性空氣質量協議（Haas 1990）。
[50]詳細評論包括de Gruijl 1995、IPCC 1996及Turco 1997。
[51]其他包括一氧化二氮及鹵化碳（包括氯氟碳化合物與有時用來替代氯氟碳化合物的氫氟烴）。IPCC 1996 1：15–21檢視了這些氣體對「輻射作用量」（radiative forcing，指大氣變化所造成的氣候變遷）過去與未來可能產生的相對貢獻。
[52]IPCC 1996 1：5如是說：「綜合各種證據發現，看得出人類對全球氣候的確造成影響。」美國全球氣候研究計劃（U.S.Global Change Research Program）1998：14的說法就沒有這麼保守：「最新統計測試顯示，目前觀測到的暖化現象，其中多數確實為人類活動所致。」
[53]根據美國太空總署（NASA）、國家氣候數據中心（National Climate Data Center）以及英國氣象局（U.K.Meteorological Office）所收集之數據（reported in Science News 17 January 1998,153：38中之報道）。請見《華盛頓郵報》，1998年7月13日。
[54]Mann et al.1998。
[55]《華盛頓郵報》，1997年4月17日。
[56]請見Dennis 1996：165。1995年，拉森冰架（Larsen Ice Shelf）有塊200米厚的冰脫落掉入海中，面積相當於羅得島或盧森堡。
[57]Berz 1990.
[58]2100年全球暖化預估數據的範圍極廣，從1～5攝氏度起跳。至於各種狀況下所導致的結果，請見IPCC 1996。
[59]Rosenzweig and Hillel 1995。
[60]如果未來人類將已知煤炭礦藏燃燒殆盡，大氣圈中的二氧化碳會是1850年的4倍，平均氣溫將超過過去2億年來的任何時期，而且海平面可能會升高10～20米，足以淹沒世上所有大型城市。不過這得花上幾個世紀的時間，因為地球還有很多煤炭礦藏（Kasting 1998）。
[61]明確來說，臭氧會吸收少部分的紫外線A以及全部的紫外線B。紫外線B從生物學上來說具有危險性，而真正令人擔心的是臭氧層吸收能力下降。在與氧氣一起作用下，臭氧能吸收紫外線C。這種波長最短的光線，用來殺菌時甚至足以致命。
[62]就像哈伯也致力於從海水中萃取物質，不是金而是乙基汽油的溴。其生平描述請見Dictionary of American Biography,supplement 3（New York：Scribner』s,1973）：521–2。
[63]法爾曼的數據引起懷疑，因為它們與衛星記錄不符。但衛星數據是錯誤的：用來記錄的計算機被設定成排除特定範圍以外的觀察結果，根據的理論是：它們一定有錯。好一個警世的故事！
[64]在1979—1992年，北半球緯度地區（北緯45—55度）會傷害DNA的紫外線輻射量增加了4%～9%。請見U.S.Global Change Research Program 1998：37。氯氟碳化合物之外有幾種氣體也能釋放出傷害臭氧的成分。殺死臭氧的其實是氯與溴。溴主要通過殺蟲劑（溴化甲烷）釋放至空氣中。
[65]不論真假，各項預測數據認為21世紀初臭氧耗竭平均將達5%，最高則為高緯度地區的10%。將有10%的紫外線B穿透到地球表面，高於1960年水平，且皮膚癌將以類似比例增加（Turco 1997：434–5）。這些預測涉及多種假設，其中多與未來的氯氟碳化合物釋出量有關。
[66]NASA 1991年預測，美國2040年以前將增加20萬個皮膚癌案例。
[67]De Gruijl 1995。臭氧政治請見French 1997。
[68]有關太空垃圾請見Scheraga 1986；以及《經濟學人》1997年3月29日：87–8。負責追蹤太空軌道中殘骸的美國太空指揮部，在1997年推測太空中約有8649件比葡萄還大的人工物體，以及超過200萬件較小的物體。