2021 年，阿拉巴馬州亞當斯維爾的一座燃煤發電廠冒出蒸汽，孩子們在彈跳床上跳躍。 安德魯·卡瓦列羅-雷諾茲/法新社通過Getty Images
燃煤電廠產生的空氣污染顆粒對人類健康的危害比許多專家意識到的還要大，而且 導致過早死亡的可能性增加兩倍以上 新的研究表明，與其他來源的空氣污染顆粒一樣。
在《科學》雜誌上發表的這項研究中，我和我的同事繪製了美國燃煤電廠排放物如何通過大氣的方式，然後將每個電廠的排放量與65 歲以上享受醫療保險的美國人的死亡記錄聯繫起來。
我們的研究結果表明，從 1999 年到 2020 年，燃煤發電廠釋放的空氣污染物與近 XNUMX 萬美國老年人過早死亡有關。
這是一個驚人的數字，但該研究也帶來了好消息：自 2000 年代中期以來，與美國燃煤電廠相關的年度死亡人數急劇下降， 聯邦法規強制運營商 為了安裝排放洗滌器，許多公用事業公司完全關閉了燃煤電廠。
根據我們的調查結果，1999 年，美國有 55,000 人死於煤炭空氣污染。 到 2020 年，這一數字已降至 1,600 人。
在美國，天然氣和再生能源正在取代煤炭發電。 然而，在全球範圍內，煤炭使用量 預計將增加 未來幾年。 這使得全球決策者在製定未來政策時更加迫切需要了解我們的結果。
燃煤空氣污染：是什麼導致如此嚴重？
1990年代一項具有里程碑意義的研究稱為 哈佛六城市研究，將稱為 PM2.5 的微小空氣顆粒與過早死亡的風險增加聯繫起來。 此後其他研究將 PM2.5 與 肺病和心臟病、癌症, 癡呆 和其他疾病。
根據這項研究，環保署 2.5年開始調節PM1997濃度 並隨著時間的推移降低了可接受的限度。
PM2.5（小到足以被吸入肺部深處的顆粒）來自多種不同的來源，包括車輛中的汽油燃燒以及木材火災和發電廠產生的煙霧。 這是 由許多組成 不同的化學品。
煤也是許多化學物質的混合物 - 碳、氫、硫，甚至金屬。 當煤炭燃燒時， 所有這些化學品 以氣體或顆粒的形式排放到大氣中。 一旦到達那裡，它們就會被風吹走，並與大氣中已有的其他化學物質相互作用。
因此，燃煤電廠下風處的任何人都可能呼吸著複雜的化學混合物，每種化學物質對人類健康都有其潛在的影響。
追蹤煤炭 PM2.5
為了了解煤炭排放對人類健康造成的風險，我們追蹤了 480 年以來營運的 1999 家最大的美國燃煤電廠中每家的二氧化硫排放量如何隨風傳播並變成微小顆粒的情況 – 煤炭PM2.5。 我們使用二氧化硫是因為它對健康有已知的影響，並且在研究期間排放量急劇減少。
然後，我們使用統計模型將 2.5 年至 70 年近 1999 萬人的煤炭 PM2020 暴露與醫療保險記錄聯繫起來。該模型使我們能夠計算與煤炭 PM2.5 相關的死亡人數。
在我們的統計模型中，我們控制了其他污染源，並考慮了許多其他已知的風險因素，例如吸菸狀況、當地氣象和收入水平。 我們測試了多種統計方法，所有方法都產生了一致的結果。 我們將統計模型的結果與 之前的結果 測試其他來源的 PM2.5 對健康的影響，發現來自煤炭的 PM2.5 的危害性是所有其他來源的 PM2.5 的兩倍。
與單一發電廠相關的死亡人數取決於多種因素—發電廠排放量、風向以及有多少人吸入污染。 不幸的是，美國公用事業公司的許多工廠都位於東海岸主要人口中心的上風處。 這一選址放大了這些工廠的影響。
在 交互式在線工具，用戶可以查看我們對美國每座發電廠每年死亡人數的估計，還可以了解大多數美國燃煤電廠的這些數字是如何隨著時間的推移而下降的。
美國的成功故事與全球煤炭的未來
工程師們已經 設計有效的洗滌器 以及其他污染控制裝置，可以在數年內減少燃煤電廠的污染。 還有 環保署有規定 特別是為了鼓勵使用煤炭的公用事業公司安裝洗滌器，大多數沒有安裝洗滌器的設施已經關閉。
結果非常顯著： 二氧化硫排放量 減少約90% 在報告安裝洗滌器的設施中。 自 95 年以來，全國範圍內的二氧化硫排放量減少了 1999%。根據我們的統計，安裝洗滌器或關閉的每個設施造成的死亡人數大幅減少。
隨著水力壓裂技術的進步降低了天然氣的成本，而法規使燃煤電廠的營運成本變得更加昂貴， 公用事業公司開始用天然氣取代煤炭 植物和可再生能源。 向天然氣的轉變－一種比煤炭更清潔的化石燃料，但仍是一種溫室氣體 促成氣候變化 – 進一步減少空氣污染。
如今，煤炭為美國提供了約 27% 的電力， 低於 56 年的 1999%.
然而，從全球來看，煤炭的前景好壞參半。 儘管美國和其他國家正在走向煤炭大幅減少的未來，但國際能源總署 預計全球煤炭使用量將增加 至少到 2025 年。
我們的研究和其他類似研究清楚地表明，煤炭使用量的增加將損害人類健康和氣候。 充分利用排放控制和轉向再生能源是減少煤炭負面影響的可靠方法。
盧卡斯·亨尼曼, 工程助理教授, 喬治梅森大學（George Mason University）
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