免费雾霾计算器

雾霾计算器（也称为苯并[a]芘计算器或香烟当量计算器）帮助用户将一年中从污染空气中吸入的苯并[a]芘（B[a]P）转化为等效的香烟数量。通过选择城市并输入每天平均在户外的时间，该工具会提供个性化的吸烟等效数值。以下章节将解释什么是雾霾、其中含有的有害化合物以及转换背后的逻辑。

什么是雾霾？

雾霾（Smog）一词由“烟（smoke）”和“雾（fog）”组合而成，由亨利·安托万·德·沃博士于1905年首次使用，用于描述伦敦受污染的冬季空气。它发生在大气与烟雾、废气和其他污染物混合时，这一现象在人口密集的城市和工业区更为常见。

公认有两种主要类型：

• 伦敦型（还原性）雾霾出现在温带气候的寒冷月份。其毒性主要来自燃烧煤炭和其他固体燃料。
• 洛杉矶型（光化学）雾霾形成于温暖、亚热带地区的强烈阳光之下。车辆和炼油厂的排放物发生光化学反应，产生臭氧、过氧酰硝酸酯和其他碳氢化合物。

污染空气的主要成分

呼吸污染空气的人吸入的是一个复杂混合物：

• 碳氧化物（CO₂, CO） – 一氧化碳与血红蛋白不可逆结合，严重降低血液的携氧能力，是室内取暖设备故障导致死亡的常见原因。
• 二氧化硫（SO₂）和氮氧化物（NO₂） – 这些气体与大气中的水反应形成酸雨。
• 颗粒物（PM） – 颗粒按大小分类。PM₁₀（≤10 µm）会停留在喉咙、喉和气管中。更细的PM₂.₅（≤2.5 µm）能深入肺泡，进入血液，研究表明它们甚至可能到达大脑。

颗粒物携带多环芳烃（PAH）、重金属、二恶英和呋喃。在PAH中，苯并[a]芘（B[a]P）作为一种强效致癌物尤为突出。

苯并[a]芘与香烟当量

B[a]P是在煤、木材、生活垃圾和塑料的不完全燃烧过程中形成的。一支香烟约含14.86 ng的B[a]P。使用雾霾计算器，用户可以看到在许多城市呼吸典型的冬季空气相当于每年吸数百支香烟。

根据欧洲环境署（EEA）2016年的报告，欧盟城市人口中多达91%的人暴露于高于世界卫生组织（WHO）指导值（0.12 ng/m³）的B[a]P水平。欧盟的B[a]P年均目标值为1 ng/m³。在该限值下，计算器估计每年约相当于450支香烟。

空气质量标准还涉及其他污染物：

• 臭氧（O₃） – 日8小时平均值在连续三年内每年超标（>120 µg/m³）的天数不得超过25天。
• PM₁₀ – 日浓度超过50 µg/m³的天数每年不得超过35天；年均值必须低于40 µg/m³。

主要排放源

住宅供暖是主要贡献者。许多家庭仍然依赖低效的燃煤、木材或垃圾燃烧炉灶，释放大量PM和B[a]P。保温不良迫使燃料消耗增加，使问题恶化。

机动车（尤其是柴油发动机）是另一个重要来源。2017年国际清洁交通委员会（ICCT）的一份报告显示，实际柴油排放量比官方测试数据高出约50%。这些排放仅在2015年就导致约38,000人过早死亡。

工业活动虽然比过去几十年有所减少，但仍然是PM、PAH、硫氧化物、氮氧化物以及砷、铅、镉、汞等重金属的重要来源。

雾霾的健康代价

健康影响范围广泛：

• 死亡率 – 1952年伦敦大雾霾在几天内造成约4000人死亡。全球范围内，WHO估计每年有420万人过早死亡与环境空气污染相关（占2016年总死亡人数的7.6%）。
• 呼吸系统疾病 – 雾霾会加重哮喘和慢性阻塞性肺疾病（COPD），并增加感染风险。环境空气污染占急性下呼吸道感染死亡人数的17%，占COPD死亡人数的43%。
• 癌症 – B[a]P暴露导致肺癌；29%的肺癌死亡可归因于室外空气污染。与膀胱癌、脑癌、宫颈癌和其他癌症也存在关联。
• 心血管影响 – 细颗粒物会升高血压，导致缺血性中风（占中风死亡人数的24%）和缺血性心脏病（占25%）。心血管原因是污染相关死亡的主要原因。
• 神经与发育伤害 – 产前暴露与肺部发育不良、出生体重偏低甚至宫内死亡有关。暴露于污染空气的儿童认知发育受损，成人可能出现认知功能下降，阿尔茨海默病风险可能增加。
• 经济负担 – 工作日损失、医疗费用和过早死亡给社会带来巨大成本。

减少污染的步骤

个人选择可以产生显著的集体影响：

• 用更清洁的替代品（天然气、太阳能集热器、热泵）替换旧的固体燃料炉灶和锅炉。许多政府提供补贴。
• 避免燃烧木材、树叶、花园垃圾或垃圾。将植物材料堆肥或通过市政服务处理。
• 日常通勤使用自行车或公共交通。这可以减少排放、缓解交通拥堵，并带来个人健康益处。

计算器工作原理

转换依赖于一系列简单的计算：

1. 成年人平均每天吸入约20 m³空气，即每小时0.83 m³。
2. 用户提供典型户外小时数。假定室内空气的有害物质约少10%，因此有效呼吸量调整为 $(t_{\text{out}} + 0.9 \times t_{\text{in}})$。
3. 每日吸入的B[a]P质量（纳克）为：

$$M_{\text{daily}} = 0.83 \, \text{m}^3/\text{h} \times (t_{\text{out}} + 0.9 \times t_{\text{in}}) \times C_{\text{B[a]P}}$$

其中 $C_{\text{B[a]P}}$ 是所选城市的年均浓度（ng/m³）。

4. 将 $M_{\text{daily}}$ 乘以365得到年质量：

$$M_{\text{year}} = M_{\text{daily}} \times 365$$

5. 将 $M_{\text{year}}$ 除以一支香烟的B[a]P含量（14.86 ng）得到香烟当量：

$$\text{Cigarette equivalents} = \frac{M_{\text{year}}}{14.86}$$

这种直接的方法表明，即使是中等程度的城市污染也可以等同于每年令人惊讶的高数量香烟。