Energy

能源贫困的严峻地理 撒哈拉以南非洲已成为全球能源不平等的中心，拥有世界电力贫困人口的80%——6亿人主要生活在电网延伸在经济上不可行的农村地区12。该地区43%的电力获取率掩盖了都市地区达到81%获取率与农村社区停滞在34%之间的毁灭性差距，这一差距在疫情期间随着人口增长超过电气化努力而扩大34。 清洁烹饪危机在整个地区证明更加棘手。亚洲展示了显著进步，印度和孟加拉国贡献了2010年以来全球改善的76%，而撒哈拉以南非洲在同一时期增加了1.7亿人依赖污染燃料56。39个非洲国家出现倒退，木材、木炭和农业残留物仍是主要烹饪燃料，使家庭暴露于超过世卫组织指南20倍的室内空气污染水平17。 几个地区成功案例照亮了可行的前进道路。印度的Saubhagya计划在2000年至2022年间连接了5亿人，通过积极的电网扩展和有针对性的补贴实现了近乎普遍的获取14。孟加拉国于2023年通过结合电网基础设施和为600万家庭服务的离网太阳能系统实现了普遍获取32。这些成就表明，政治意愿、充足的资金和适合当地情况的技术可以克服看似不可逾越的挑战。 不同背景下的进展仍然高度不均。刚果民主共和国尽管拥有巨大的水电潜力，但由于治理失败和基础设施衰败，电力获取率仍保持在20%以下68。尼日利亚虽是非洲最大经济体，但在2010年至2022年间经历了222次电网崩溃，迫使数百万人依赖每单位电力排放碳量超过燃煤电厂的昂贵柴油发电机39。 可再生能源解决方案改变获取经济学 可再生能源经济学的戏剧性演变从根本上改变了普遍获取的可能性。太阳能光伏成本从2014年的每瓦3.75美元骤降至2024年的0.28美元，而面板效率从15%提高到22%，使更小、更实惠的系统能够满足家庭需求410。**电池储能成本降低89%**使分布式可再生能源在发展中国家的广大地区与电网延伸具有竞争力109。 微电网代表了社区规模电气化最具变革性的创新。现代太阳能混合微电网实现了每千瓦时0.40-0.61美元的平准化成本，而柴油替代方案为0.92-1.30美元，同时提供卓越的可靠性并消除当地空气污染27。世界银行估计表明，35万个微电网可在2030年前为5亿人服务，需要100倍于当前水平的部署速度32。肯尼亚的成功实施表明，设计良好的微电网通过促进生产性使用可实现85%的产能利用率，在催化农村经济发展的同时确保财务可持续性68。 即付即用(PAYG)商业模式为数百万缺乏前期资本的人解锁了能源获取。与84%的肯尼亚互联网用户使用的移动支付平台的整合，使PAYG公司仅在东非就连接了超过50万家庭68。客户通常每天支付0.15-0.50美元购买否则需要预付200-500美元的太阳能家庭系统，73%使用融资获得他们的第一个正式电力连接57。这些创新吸引了来自52个私营部门组织的14亿美元投资，证明了服务低收入人群的商业可行性68。 技术创新在多个方面继续加速部署潜力。高效电器将系统尺寸要求降低50-70%，而物联网远程监控大幅削减农村安装的运营成本59。钠离子电池等新兴技术承诺在没有关键矿物依赖的情况下进一步降低成本，可能到2030年实现每千瓦时50美元，使家庭储能系统在全球南方变得负担得起107。 超越技术的系统性障碍 尽管有技术解决方案，强大的障碍阻止了普遍获取的实现。电力获取的年300亿美元资金缺口代表主要制约，发展中国家由于感知风险和货币波动面临比发达经济体高2-3倍的清洁能源融资成本42。当前每年154亿美元的清洁能源国际公共资金流仍为2016年峰值的一半，凸显了气候言论与实际支持之间的脱节107。 薄弱的机构能力显著加剧了这些财务约束。研究表明撒哈拉以南非洲40%的国家缺乏官方电气化计划，只有22%维持与普遍获取目标一致的目标36。监管不确定性抑制私人投资，不明确的特许规则和费率制定机制为微电网开发商创造了禁止性风险89。尼日利亚在可再生能源激励措施上的频繁政策逆转说明了治理失败如何能够搁浅投资并减缓部署，尽管有丰富的太阳能资源和大量未满足的需求52。 基础设施限制在整个系统中造成额外瓶颈。许多非洲国家的输电网络由于维护失败和超过20%的技术损失而仅以**铭牌容量的30-40%**运行29。在缺乏净计量政策或互联技术标准的国家，分布式可再生能源的电网整合面临监管障碍56。即使存在政策，由于公用事业的抵制和有限的技术专长，实施也经常失败38。 可负担性悖论提出了普遍获取最棘手的挑战。可再生能源系统提供比煤油和柴油替代品更低的生命周期成本，但每天收入低于2美元的金字塔底部家庭甚至无法支付补贴后的连接费110。成本回收所需的每千瓦时0.40-0.85美元微电网费率超过电网费率2-37倍，将消费限制在基本照明和手机充电27。低需求损害财务可行性，阻止能够降低成本的规模经济49。 展示可扩展成功的项目 世界银行的Mission 300代表了迄今最雄心勃勃的能源获取倡议，目标是通过300亿美元公共投资撬动额外私人资本，到2030年实现3亿非洲连接27。早期结果显示前景看好，2023年7月至2025年2月间连接了2100万人，实施管道达到1亿32。该计划的技术中立方法允许各国根据当地经济情况部署电网、微电网或独立解决方案，预计分布式可再生能源将成本有效地提供50%的新连接68。 埃塞俄比亚的国家电气化计划通过战略部署展示了综合规划的好处。城郊地区的电网致密化与偏远社区的离网解决方案相结合，使埃塞俄比亚通过160万户家庭连接使800万人获得电力，同时电气化了19,000个公共设施59。该计划强调生产性使用，连接农产品加工设施、灌溉泵和小型工业，确保需求增长改善财务可持续性，同时催化农村发展310。 加纳改进的炉灶计划通过适应性实施说明了基于市场的扩展潜力。在最初的政府主导努力失败后，转向通过现有零售网络进行商业分销，到2017年实现了90万台炉灶销售，将家庭燃料支出减少40%，同时创造了800个就业机会16。计划成功取决于广泛的消费者教育、质量标准执行和补贴零售价格而不扭曲市场的碳融资48。 社区所有权模式在确保长期可持续性方面显示出特别的前景。管理自己太阳能微电网的印度村庄通过透明治理和地方问责实现了95%的支付率，同时将煤油消费减少75%59。在孟加拉国管理电动人力车电池交换站的妇女自助小组展示了能源获取如何通过地方能力建设催化妇女经济赋权，同时确保技术可持续性67。 在扩大获取的同时导航地球边界 普遍能源获取与地球边界之间的关系揭示了令人惊讶的协同效应。综合建模显示，为所有未服务人口提供基本电力只会将全球排放增加0.7%，撒哈拉以南非洲尽管拥有80%缺乏获取的人口，但只贡献了全球能源相关二氧化碳的3%18。最小的气候影响与深远的发展效益形成鲜明对比，挑战了将扶贫与环境保护对立的叙事97。 最近的研究展示了与地球九个地球边界在碳指标之外更复杂的相互作用。基于可再生能源的电气化在气候变化和海洋酸化指标上表现良好，但扩张必须仔细考虑大型太阳能农场的土地使用影响、水电系统的用水需求以及电池的关键矿物提取89。对美国能源系统的分析发现，即使是符合巴黎协定的路径也超越了4-5个地球边界，凸显了全面可持续性评估的需要87。 “安全和公正空间"框架为导航这些复杂权衡提供了重要指导。通过高效技术提供的包括照明、通信和清洁烹饪在内的基本能源服务完全在地球边界之内56。与发达国家生活方式相关的更高消费水平将在全球范围内需要可持续资源使用的2-6倍89。因此，普遍获取必须优先考虑充足和效率，而不是复制能源密集型发展模式17。 关键矿物依赖对未来基于电池的系统构成特殊挑战。储存可再生能源所需的锂、钴和稀土有可能对生态系统和社区造成新形式的开采压力109。包括可拆卸设计、电池二次寿命应用和积极回收在内的循环经济方法对于在地球边界内维持可再生能源扩张至关重要38。 与可持续发展目标的深度整合 能源获取通过复杂的联系催化多个可持续发展目标的进展。消除室内空气污染带来的健康改善每年挽救80万人生命，同时减少660亿美元的医疗成本15。当孩子们能够在天黑后学习时，教育成果显著改善，电气化学校的完成率高出25%36。妇女和女童每年节省以前用于收集柴火的2000亿小时，将时间转向教育和创收42。 经济乘数效应在社区中特别强大。拥有离网太阳能的家庭报告通过延长工作时间和新的微型企业获得了月均35美元的收入增加，这在许多非洲国家超过人均GDP的50%68。电气化的医疗诊所维护疫苗冷链并运行基本设备，而连接的学校访问数字教育资源，缩小城乡成绩差距59。当农民获得电动灌溉泵和冷藏时，农业生产力提高30%，减少收获后损失同时改善粮食安全107。 性别平等既是成功能源获取项目的要求也是结果。女性领导的能源企业显示出更高的还款率和更好的社区参与，而能源获取通过减少繁重劳动、改善安全和新的经济机会不成比例地使妇女受益32。通过能源创业明确针对妇女赋权的项目创造了社会和经济发展的良性循环68。 尽管有明显的好处，可持续发展目标7的目标进展仍然令人沮丧地缓慢。当前轨迹将使6.6亿人到2030年仍无电力，18亿人没有清洁烹饪13。实现普遍获取需要将连接率提高三倍，并将清洁烹饪投资从25亿美元增加到每年80亿美元47。所有可持续发展目标的复合效益使这项投资具有高度成本效益，当考虑健康、生产力和环境共同效益时，效益成本比超过5:159。 重塑可能性边界的创新 数字技术与分布式能源系统的融合创造了前所未有的部署机会。具有预付功能的智能电表将连接成本降低40%，同时改善公用事业收入收集69。物联网传感器实现预测性维护，在延长系统寿命的同时将运营费用降低30%510。机器学习算法优化微电网设计和运营，通过需求预测和动态定价将产能利用率从典型的35%提高到70%以上27。 移动支付整合已经在PAYG模式之外显著革新了能源获取融资。众筹平台使海外社区能够资助家乡村庄电气化，而基于区块链的可再生能源证书为微电网运营商创造新的收入来源38。匹配能源需求与分布式供应的数字平台实现点对点电力交易，在赋权产消者的同时改善系统经济性69。 电器效率改进在资源限制内显著扩大了能源获取可能性。消耗比白炽灯少85%电力的LED灯泡使太阳能家庭系统能够用更小、更实惠的面板提供同等照明服务510。为离网市场设计的高效风扇、电视和冰箱将系统尺寸要求降低50-70%，使低收入家庭也能享用现代便利设施47。 生产性使用应用的创新在整个农村经济中解锁了经济可持续性。使作物产量翻倍的太阳能灌溉系统、将谷物加工成本降低60%的电动磨坊以及防止牛奶变质的冷却系统将自给农业转变为商业企业28。这些应用创造锚定负载，在改善微电网经济性的同时产生使家庭能够负担更高电力消费的收入39。 量化经济和社会转型 能源获取在家庭和国家层面产生深远的经济回报。综合影响评估记录了拥有离网太阳能的家庭中**58%**从事额外的创收活动，36%每月额外赚取35美元，这对每天生活费仅1-2美元的人群来说是变革性的金额68。电气化村庄的夜间经济活动增加40%，而儿童每天获得2-3小时额外学习时间59。 就业影响在整个经济中超出直接就业创造。可再生能源行业预计到2050年在发展中国家创造418万个就业机会，但通过赋能企业的间接就业更大107。每个微电网平均支持50个微型企业，从手机充电亭到焊接店28。在设计良好的项目中，妇女在能源劳动力中的参与从接近零增加到30%，在改善项目可持续性的同时挑战性别规范36。 金融包容通过能源获取途径在社区中加速。研究表明73%的PAYG太阳能客户代表首次正式信贷用户，建立能够获得生产性资产后续贷款的信用记录58。在有PAYG项目的社区中，移动支付采用增加40%，催化更广泛的数字金融服务使用67。农村经济正规化在减少现金处理成本和腐败机会的同时改善政府收入收集49。 宏观经济效益显著复合家庭层面的影响。实现普遍电力获取的国家通过生产力提高和经济多元化每年经历0.3-0.7%的额外GDP增长110。减少煤油和柴油进口在改善贸易平衡的同时节省外汇32。减少呼吸系统疾病治疗带来的医疗系统节省为预防性护理释放资源，而教育改善创造更有技能的劳动力吸引投资87。 要求紧急行动的未来情景 当前轨迹描绘了全球持续能源贫困的令人警醒的图景。国际能源署的既定政策情景预计2030年将有6.45亿人没有电力，85%集中在撒哈拉以南非洲，那里的人口增长继续超过电网扩展13。清洁烹饪获取进一步落后，预计在没有重大干预的情况下将有18亿人依赖污染燃料54。这些预测代表了可持续发展目标7目标的灾难性失败，对所有发展目标产生连锁影响67。 在地球边界内实现普遍获取需要前所未有的转型。国际可再生能源署的1.5°C情景要求每年增加1000吉瓦可再生能源产能，是当前部署速度的三倍，90%的新连接基于可再生能源107。投资必须达到每年350亿美元用于电力获取，加上250亿美元用于清洁烹饪，而目前对发展中国家的清洁能源融资总额为154亿美元42。所需的4倍增长仅占全球能源投资的不到2%89。 能源系统的"安全和公正空间"通过充足、效率和可再生能源供应的精心平衡而出现。为全人类提供照明、通信和清洁烹饪的基本能源服务需要适度的资源，完全在地球边界之内58。实现更广泛的繁荣需要根本性地重新想象优先考虑服务提供而非供应最大化的能源系统97。共享经济模式、需求响应和循环设计的创新可以以目前富裕国家消费的一小部分提供高质量的生活68。 ...

大气污染是全球最重大的环境健康风险之一，对人类整个生命周期产生广泛影响。大量科学研究证实，暴露于空气污染物——特别是细颗粒物($PM_{2.5}$)、二氧化氮($NO_2$)和臭氧($O_3$)——与呼吸系统疾病、心血管疾病、不良出生结局和认知损害的发病率和死亡率增加相关1。即使短期暴露于低于许多监管标准的污染水平也会产生可测量的健康影响。当前研究表明，大气污染每年在全球造成约810万人死亡，是可预防死亡的主要原因之一1。在甜甜圈经济学框架中，大气污染代表着一个关键的行星边界，一旦被突破，将直接损害人类健康这一社会基础。突破生态天花板带来了复杂的挑战，需要同时解决环境保护和健康公平问题的综合政策方法，以创造人类安全且公正的发展空间。 大气污染作为环境健康危机 大气污染带来的普遍环境健康威胁对当代人类福祉构成根本性挑战。作为甜甜圈经济学框架中的行星边界，大气污染体现了生态天花板与社会基础之间复杂的相互关系。当空气质量恶化超过安全阈值时，对人类健康这一社会基础的直接影响便会显现，并在工作能力、经济生产力和医疗保健获取等其他社会维度产生连锁效应。正如该框架所阐述的，人类的挑战在于在行星承载能力范围内满足所有人的需求。 大气污染包含来自人为和自然来源的各种气体和颗粒物的复杂混合物。工业活动、交通运输、能源生产、农业实践以及住宅供暖和烹饪都对这一复杂的污染物组合有所贡献23。主要关注的污染物包括颗粒物($PM_{2.5}$和$PM_{10}$)、二氧化氮($NO_2$)、臭氧($O_3$)、二氧化硫($SO_2$)和一氧化碳($CO$)。浓度、成分和健康影响的区域差异反映了当地排放源、气象条件和监管框架的不同。 环境与公共卫生问题的交叉在大气污染与人类健康的关系中表现得尤为明显。根据世界卫生组织和其他主要卫生机构的数据，大气污染每年造成数百万人过早死亡，几乎影响人体的每个器官系统41。以下内容将在甜甜圈经济学框架内审视大气污染对健康的多方面影响、当前趋势和挑战，以及解决这一关键问题以创造人类安全且公正发展空间的机会。 大气污染与健康研究的历史 在过去一个世纪中，人们对大气污染作为公共卫生问题的认识发生了重大转变。早期工业时代的污染事件，如1952年伦敦大雾霾（造成数千人额外死亡），成为了解空气污染健康后果的关键时刻。这些灾难性事件催生了现代空气质量法规的制定，并激发了科学界对空气污染物与人类健康关系的研究兴趣。 科学认识经历了几个不同的研究重点阶段。最初的研究主要集中在急性污染事件和严重的呼吸系统影响上。到20世纪70年代和80年代，流行病学方法的进步使研究慢性暴露影响成为可能。20世纪90年代，具有里程碑意义的哈佛六城市研究和美国癌症协会研究提供了关键证据，证明即使在先前被认为安全的水平下，长期暴露于颗粒物也与死亡率增加相关5。这从根本上改变了全球空气质量管理的监管方法。 21世纪初的特点是暴露评估和健康影响分析方法的重大改进。卫星监测的进步、土地利用回归模型和个人暴露监测使人群暴露模式的表征更加准确。同时，毒理学研究开始阐明空气污染物造成危害的生物机制，揭示了炎症途径、氧化应激机制以及超越呼吸系统的全身性影响63。 当代研究已超越传统的心肺影响。研究现在将空气污染暴露与不良出生结局、神经发育和认知影响、代谢紊乱以及加速衰老过程联系起来74。脆弱人群的概念也在演变，越来越关注对儿童、孕妇、老年人、有基础疾病者以及社会经济弱势社区的不成比例影响。 空气质量标准已经发展到纳入不断扩展的知识。最初的标准主要针对可见污染和急性影响，而当代方法则考虑较低浓度慢性健康影响的证据。世界卫生组织空气质量指南中推荐的暴露阈值逐步降低，反映了关于在不断降低的浓度下健康影响的累积证据。科学认识现在表明，许多空气污染物可能不存在"安全阈值"，特别是细颗粒物($PM_{2.5}$)58。 大气污染当前的健康影响 大气污染健康影响的全球规模构成人类当前面临的最大环境健康风险之一。最近的估计表明，2021年大气污染在全球造成约810万人死亡，约占全球死亡总数的八分之一1。这些惊人的数字使大气污染成为全球发病率和死亡率的主要风险因素。大气污染的健康后果带来巨大的经济成本，仅在英国的估计就达80亿至200亿英镑9。这一负担的全球分布表现出明显的不平等，低收入和中等收入国家通常经历更高的污染水平和相关健康影响。仅中国在2021年就有约220万人死于$PM_{2.5}$污染，占与该污染物相关的全球估计780万死亡人数的很大比例10。工业化、监管能力、技术获取和社会经济因素之间的复杂相互作用影响着暴露和脆弱性，造成了这种不成比例的影响。从甜甜圈经济学的角度来看，这些统计数据构成了对大气污染行星边界的明确突破，对健康这一社会基础产生直接影响。不平等的分布进一步凸显了突破生态天花板如何不成比例地影响最脆弱人群，同时损害社会基础的多个方面。 大气污染暴露对呼吸系统的直接和充分记录的影响最为明显。数十年收集的流行病学证据表明，细颗粒物污染物与呼吸系统发病率和死亡率之间存在显著相关性6。当环境空气中的$PM_{2.5}$浓度仅增加10 µg/m³时，呼吸系统死亡率就会增加约0.58%，而呼吸系统疾病的住院率可上升高达8%6。急性和慢性呼吸系统疾病都是空气污染暴露的结果。短期暴露可引发哮喘发作、加重慢性阻塞性肺病(COPD)并增加呼吸道感染的易感性28。长期暴露与哮喘、COPD和肺癌等慢性疾病的发展相关6。脆弱人群的影响尤为明显，包括儿童、老年人、孕妇和有基础呼吸系统疾病的个人6。这些影响的生物机制涉及炎症、氧化应激和免疫功能改变。荟萃分析表明，成人长期$NO_2$暴露每增加10 µg/m³，哮喘发病率增加约10%，揭示了$NO_2$暴露与疾病发病率之间的一致关系3。 尽管呼吸系统影响更容易被直观理解，但心血管影响占了大气污染相关死亡的大部分。对心血管健康的直接影响通过几种途径发生，包括全身性炎症、氧化应激、自主神经系统失衡以及对血管系统的直接影响8。2021年，大气污染导致全球约246万人死亡，5830万伤残调整生命年(DALY)归因于心血管疾病11。表现涵盖心血管疾病的整个范围，包括冠心病、中风、心力衰竭和心律失常。英格兰公共卫生署的模型表明，细颗粒物空气污染每降低1 µg/m³，仅在英格兰就可预防约50,900例冠心病和16,500例中风9。二氧化氮($NO_2$)是一种常见的交通相关污染物，与心血管结局有特定联系。美国环境保护署将$NO_2$暴露与心血管疾病之间的关系分类为"有迹象表明"，反映了不断增长但仍在整合中的证据3。最近的大规模欧洲研究表明，长期$NO_2$暴露与心血管死亡率显著增加相关，即使在浓度低于10 µg/m³的水平下也能观察到影响3。心血管影响强调了污染相关健康影响的全身性质，超越了作为主要暴露途径的呼吸系统。这种系统视角与甜甜圈经济学框架相一致，该框架同样强调环境与社会系统之间的相互联系。 环境暴露对发育中的胎儿和幼儿创造了特殊的脆弱性，使母婴健康成为大气污染研究中的关键考虑因素。最近的系统综述和荟萃分析将产前暴露于环境空气污染物与多种不良出生结局联系起来，包括早产、低出生体重和小于胎龄儿7。怀孕期间暴露于空气污染对母亲和发育中的胎儿都会造成风险。根据一项检验孕产妇$PM_{2.5}$暴露与足月出生体重的荟萃分析，怀孕期间$PM_{2.5}$暴露每增加10 μg/m³，出生体重平均降低约16.54克12。另一项荟萃分析表明，怀孕期间暴露于$PM_{2.5}$、$PM_{10}$和$O_3$会增加早产风险，敏感的暴露窗口因污染物而异13。2024年一项荟萃分析的令人担忧的发现显示，暴露于室内空气污染的孕妇中，超过七分之一至少经历了一种不良妊娠结局14。室内空气污染（通常来自低收入和中等收入国家的烹饪燃料）代表了一个重要但未得到充分解决的暴露途径，不成比例地影响资源有限地区的妇女和儿童。儿童持续的发育过程使他们对空气污染影响特别脆弱。2021年，大气污染被确定为全球5岁以下儿童死亡的第二大风险因素，仅次于营养不良，与该年龄组约70万人死亡相关1。虽然这一负担自2000年以来已下降了50%以上，但它仍然是实现与儿童死亡率相关的可持续发展目标的重大威胁。 最近的研究中出现了关于大气污染对大脑和神经系统影响的新兴且特别令人担忧的证据。证据表明，急性和慢性暴露于空气污染物可能影响整个生命周期的认知功能、情绪调节和神经健康158。短期暴露于常见空气污染物会导致可测量的认知损害。最近的研究表明，短暂暴露于蜡烛烟雾中的颗粒物($PM_{2.5}$)——作为常见城市空气污染的代理——会降低专注任务的能力和检测和解释情绪的能力15。这些发现表明，在日常城市环境中常见的污染水平会产生可测量的认知影响。长期暴露可能导致更深远的神经后果。世界卫生组织现在承认空气污染暴露与神经系统疾病（包括认知损害和痴呆）之间的联系4。这些关联可能由污染引起的神经炎症、氧化应激以及超细颗粒通过嗅神经或穿过血脑屏障直接传输到大脑造成。儿童发育中的大脑对这些影响表现出特殊的脆弱性。证据表明，产前和产后暴露于空气污染可能影响神经发育过程，可能导致以注意力和情绪调节挑战为特征的疾病15。认知和神经影响将大气污染已知的健康负担扩展到传统的心肺影响之外，凸显了污染对人类健康影响的真正全身性质。它们强调了直接医疗支出之外的潜在长期社会成本，包括对教育成就、生产力和生活质量的影响。 预测、气候相互作用和政策途径 检验大气污染相关疾病未来负担的预测模型表明，根据地区和污染物的不同，轨迹各异。使用ARIMA建模的分析表明，在社会人口指数(SDI)水平较低和中高的地区，与大气污染相关的心血管疾病死亡率和DALY率可能会增加11。同时，高SDI地区可能会经历年龄标准化死亡率和死亡率上升，尽管监管框架和医疗系统通常更加健全。这些预测反映了竞争因素之间的复杂相互作用：许多地区技术改进和法规收紧与快速发展地区人口增长、城市化和工业化的对立。如果没有同时解决空气质量和健康公平的有针对性干预措施，今天观察到的对脆弱人群的不成比例影响可能会持续甚至加剧。从全球角度来看，归因于室外空气污染的健康负担可能继续在地理上转移。虽然一些高收入国家的污染水平已趋于稳定或下降，但亚洲和非洲部分地区的快速城市化和工业化可能导致这些地区的暴露增加。预测的健康影响不仅反映污染水平，还反映人口结构的变化，许多国家人口老龄化使其更容易受到空气污染的影响。 气候变化和大气污染代表了相互关联的挑战，具有复合的健康影响。气温上升可能会在许多地区加剧臭氧形成，可能抵消减排带来的一些收益。气候驱动的天气模式变化也可能影响污染物的扩散和浓度，静止事件频率增加可能将污染物困在人口稠密地区16。野火频率和强度的增加代表了特别令人担忧的气候-污染相互作用。野火烟雾含有高浓度的细颗粒物，具有已证实的急性和潜在慢性健康影响15。气候变化增加了许多地区的野火风险，可能使这一污染源成为总体健康负担中更重要的贡献者，特别是考虑到与野火事件相关的高峰值暴露。这些气候-污染相互作用体现了甜甜圈经济学框架中行星边界之间的相互联系。突破气候变化边界加剧了大气污染影响，进一步损害健康这一社会基础。这种反馈说明了为什么同时解决多个行星边界的综合方法对于为人类创造安全和公正的空间至关重要。 技术发展路径和政策选择将显著影响未来的大气污染健康影响。向可再生能源的持续转型可以大幅减少发电带来的空气污染，而交通电气化可以解决城市空气污染的主要来源。然而，这些转型的速度和公平性仍存在不确定性，特别是在资源有限的环境中。平衡短期经济问题与长期健康考虑的政策方法将影响暴露模式。新兴证据表明，在非常低的污染水平下也存在健康影响，这挑战了基于阈值设定的传统监管方法5。如果"无安全阈值"范式继续获得科学支持，可能会出现更严格的法规。医疗系统准备是未来情景的另一个关键维度。暴露与某些健康影响之间的潜伏期意味着医疗系统将在未来几十年继续管理污染相关疾病，即使采取积极的污染减排措施。发展识别、治疗和减轻这些影响的能力，特别是在受影响最严重的社区，对于减少总体健康负担至关重要。 解决大气污染的主要挑战 尽管大气污染健康研究取得了重大进展，但重要的科学不确定性仍然存在。这些包括充分表征空气污染混合物而非单一污染物的健康影响、理解不同污染源和成分的相对毒性，以及识别最脆弱的亚人群。暴露与健康结果之间复杂、通常延迟的关系使这些调查以及向政策制定者和公众传达结果变得复杂5。大气污染科学的技术复杂性为有效的公众沟通带来了挑战。许多空气污染物的不可见性，加上风险的统计表达，使威胁比其他环境危害不那么明显。这可能降低公众对行动的需求，并使建立对必要但可能具有破坏性的政策干预的支持变得复杂。 经济考虑经常对大气污染减缓形成重大障碍。许多污染源嵌入能源生产、工业生产、交通和农业等核心经济活动中。改变这些系统以减少排放通常需要大量投资，可能会破坏现有的商业模式和就业模式。如果没有仔细规划和公正转型框架，这些经济影响可能会产生对污染控制措施的强烈反对。大气污染的政治经济学进一步使减缓努力复杂化。污染减少的好处通常在较长时间内累积并分散在人群中，而成本通常是即时的并集中在特定行业或部门。不对称的政治激励可能有利于继续污染而不是更可持续的替代方案，特别是当强大的经济利益与短期政治考虑一致时17。 解决大气污染最深刻的挑战可能在于公平和正义维度。污染暴露和对其健康影响的脆弱性在社会内部和社会之间的分布都是不平等的。由于靠近工业设施、主要交通走廊和其他排放源，弱势社区通常经历更高的污染水平。这些同样的社区往往获得医疗保健的机会减少、基线疾病负担更高、适应或搬迁的资源更少，造成复合脆弱性179。不平等的分布反映并强化了更广泛的社会权力失衡。从历史上看，产生污染的设施往往选址在政治权力较小、反对资源较少的社区。这些模式造成的环境正义问题不能仅靠技术解决方案来解决，需要对环境治理中的决策过程和权力结构进行根本性审视。从甜甜圈经济学的角度来看，这些公平挑战说明了突破大气污染行星边界如何同时损害社会基础的多个方面，包括健康、公平和发言权（政治参与）。解决这些相互关联的挑战需要同时考虑生态天花板和社会基础的综合方法。 技术、政策和卫生系统机会 多个部门的技术创新为减少污染提供了巨大潜力。在能源部门，可再生能源技术成本的快速下降创造了逐步淘汰高污染化石燃料发电的机会。先进的监测技术，包括低成本传感器和卫星观测，能够进行更全面的污染绘图和热点识别。这些改进的数据来源可以支持更有针对性、更有效的干预措施。交通技术为城市空气质量改善提供了特别有前景的机会。加速向电动汽车过渡可以大幅减少人口稠密地区的交通相关污染。公共交通、城市规划和出行服务方面的互补创新可以进一步减少排放密集型私人车辆的使用，同时改善可及性。在建筑部门，提高供暖和烹饪的效率和电气化可以解决室外和室内空气污染。在传统生物质烹饪仍然普遍存在的发展中地区尤其重要，这代表着对健康的重大风险，特别是对妇女和儿童14。因此，清洁烹饪技术构成了具有显著健康效益和性别平等改善潜力的干预措施。 空气污染控制的政策方法不断发展，以应对挑战的复杂、多部门性质。随着关于较低浓度影响的证据积累，基于健康的空气质量标准继续收紧。这些标准越来越多地纳入累积影响考虑，而不是仅关注单一污染物，反映了人群如何经历污染暴露的现实59。包括污染税、总量控制与交易系统和定向补贴在内的经济工具可以利用市场力量来减少污染，同时为补充公共卫生措施产生收入。当设计得当时，这些方法可以实现环境目标，同时支持经济发展和公平目标。有效性取决于考虑当地经济和社会背景的仔细设计。同时解决多个环境和健康挑战的综合政策方法尤其有前景。促进主动交通（步行和骑自行车）的政策可以减少空气污染，同时解决身体活动不足这一另一主要健康风险因素。同样，城市绿化举措可以减少城市热岛效应、固碳并可能降低当地空气污染浓度，创造多重协同效益。 医疗系统可以通过预防措施、针对脆弱人群的干预措施以及参与更广泛的污染减少倡导来减少大气污染的健康负担。将空气质量考虑纳入临床实践指南，特别是针对呼吸系统和心血管疾病，可以改善受影响患者的管理并减少污染事件期间的急性加重。纳入空气质量数据的公共卫生监测系统可以支持高污染事件期间的预警系统和有针对性的干预措施。扩大监测网络和空气质量预报的改进使这些系统变得越来越可行。这些方法对保护脆弱人群（包括儿童、老年人和有基础疾病者）显示出特别的价值8。医疗专业人员基于对污染健康影响的第一手经验，在倡导更清洁空气方面发挥着重要作用。许多国家的医学和公共卫生组织已成为倡导更具保护性空气质量政策的重要声音，为这些讨论带来了可信度和伦理分量。这一倡导功能代表了科学证据与政策发展之间的关键联系175。 大气污染作为边界，健康作为基础 在甜甜圈经济学框架中，大气污染代表着一个关键的行星边界，一旦被突破，将威胁生态系统和人类福祉。行星边界概念强调生物物理阈值，一旦突破，可能引发非线性、可能不可逆的环境变化。虽然大气污染不像气候变化或生物多样性丧失那样构成全球边界，但它代表了具有重大全球影响的区域聚合边界。越来越多的证据表明，在非常低的污染水平下也存在健康影响，这挑战了基于"安全"阈值的传统监管方法58。这与行星边界概念中嵌入的预防原则一致，表明政策方法应旨在最小化污染，而不是简单地将水平维持在任意定义的"可接受"限度以下。大气污染水平的显著地理差异也凸显了行星边界框架内的区域公平考虑。 健康构成甜甜圈经济学模型中社会基础的基本要素。获得清洁空气直接影响这一基础要素，使空气污染控制对于实现模型所设想的人类安全和公正空间至关重要。大气污染的广泛健康影响——影响呼吸、心血管、生殖和神经系统——说明了突破这一行星边界如何同时损害人类福祉的多个方面284。大气污染暴露和脆弱性的不平等分布进一步表明，环境退化通常不成比例地影响那些已经经历社会基础不足的人。弱势社区通常面临更高的污染水平，同时获得医疗保健的机会减少，造成可能强化现有不平等的复合脆弱性179。这一模式强调了环境政策制定中正义考虑的必要性。 甜甜圈经济学框架呼吁采取同时解决行星边界超越和社会基础不足的方法。对于大气污染，这意味着制定减少污染同时增强健康公平和支持可持续发展的战略。几种有前景的方法符合这一综合愿景：清洁能源转型提供了减少大气污染同时解决气候变化（另一个行星边界）的潜力。当以公平考虑实施时——确保负担得起的能源获取和受影响工人的公正转型——这些方法可以同时尊重生态天花板和支持社会基础。整合绿色空间、主动交通基础设施和混合用途开发的城市设计战略可以减少污染暴露，同时提高生活质量，特别是在历史上承担过大污染负担的弱势社区。这些方法认识到行星边界和社会基础要素的空间维度。有意义地将受影响社区纳入环境决策的参与式治理模式代表了另一种一致的方法。通过确保那些受污染影响最大的人在政策制定中拥有发言权，这些模式同时解决了环境挑战和政治声音与赋权这一社会基础要素175。通过这些综合方法，解决大气污染不仅成为环境管理挑战，更成为重新构想经济和社会系统的机会，使其能够同时维护人类和地球——这是甜甜圈经济学框架的核心愿景。 主要发现和前进道路 通过甜甜圈经济学框架审视大气污染对人类健康的影响，揭示了几个对研究、政策和行动具有重大意义的关键发现。 科学证据明确表明，大气污染代表着主要的全球健康风险，影响涵盖呼吸、心血管、生殖和神经系统。即使在低于当前许多监管标准的污染水平下也会发生这些影响，挑战了基于阈值设定的传统监管方法58。健康负担分布不平等，弱势社区通常经历更高的暴露水平和对健康影响更大的脆弱性，造成同时损害多个社会基础要素的复合不公正。 未来趋势表明前景喜忧参半，许多地区技术改进和法规收紧与快速发展地区人口增加、城市化和工业化相互抵消。气候变化相互作用，特别是野火风险增加和大气化学改变，可能进一步使污染管理工作复杂化。这些复杂的相互作用体现了同时超越多个行星边界如何造成损害社会基础的复合挑战。 通过技术创新、政策发展和社会变革，存在减少大气污染及其健康影响的重大机会。能源转型、交通变革和建筑部门改进提供了大幅减排的途径。纳入基于健康的标准、经济工具和综合规划的政策方法可以加速这些转型，同时解决公平问题。医疗系统可以通过预防方法、针对脆弱人群的干预措施以及倡导更强的污染控制做出贡献。 甜甜圈经济学框架为理解和解决大气污染挑战提供了宝贵视角。通过将大气污染概念化为直接影响健康社会基础的行星边界，该框架强调了同时解决环境保护和社会公平的综合方法的必要性。这些方法与更广泛的可持续发展目标一致，特别是可持续发展目标3（良好健康与福祉）、可持续发展目标11（可持续城市和社区）和可持续发展目标13（气候行动）。 研究重点应包括更好地表征低浓度下的污染影响、理解污染混合物而非单一污染物的影响，以及识别减少健康影响的最有效干预点。政策发展应强调预防方法、公平考虑以及同时解决多个环境和社会挑战的协同效益机会。解决大气污染需要重新构想经济和社会系统，以创造人类需求在行星边界内得到满足的安全和公正空间。 ...

揭示海洋污染的深度 全球航运业虽然对国际贸易和经济增长至关重要，但却在很大程度上造成了我们海洋和大气中的化学污染。 这种污染远远超出了经常占据头条新闻的可见石油泄漏。它包含空气污染物、温室气体和水污染物的复杂混合物，对环境和人类健康都有深远的影响。 开始我们的探索时，让我们回顾一下这个问题的历史背景。 从帆船到燃烧：船舶污染的历史 船舶化学污染问题随着全球海上贸易的增长而演变。自20世纪中期以来，海上贸易量急剧增加，导致船舶污染相应上升1。 最初，焦点主要放在石油泄漏和可见的水污染上。然而，随着我们对大气化学和海洋生态系统理解的深入，关注范围已扩大到包括空气排放及其次生效应12。 这一历史视角为理解船舶相关污染的现状奠定了基础。 波涛汹涌：今日的船舶污染 目前，船舶相关污染在多个方面提出了重大挑战。我们可以将当前状态分为两大类：空气污染和水污染。 船舶与空气——令人窒息的现实 船舶排放代表了全球空气污染控制中最重大的挑战之一，呈现出影响人类健康和环境系统的有害污染物的复杂混合物。 排放物包含几种危险成分，包括二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOx）、颗粒物（PM）和挥发性有机化合物（VOCs），这些共同对公共健康和环境稳定构成严重风险32。 从角度来看，航运业贡献了全球约15%的NOx排放和13%的SOx排放，使其成为全球空气污染的主要贡献者1。 这些污染物产生了远远超出航线附近区域的有害影响级联。也许最令人担忧的是对人类健康的直接影响，研究表明，船舶排放与全球每年约14,500-37,500例过早死亡有关，主要由心血管和呼吸系统疾病引起14。 考虑到这些污染物的大气相互作用时，问题变得更加复杂。研究表明，船舶排放的污染物并非孤立存在，而是与其他大气成分相互作用，导致形成臭氧和二次气溶胶等二次污染物13。 虽然当前研究的主要焦点集中在对空气质量的直接影响上，但认识到更广泛的环境影响也很重要。船舶还排放大量温室气体，加剧了全球气候变化这一更大挑战3。 地方空气质量与全球气候影响之间的这种相互联系强调了解决海洋污染的复杂性。 水污染的隐形威胁 船舶造成的水污染代表了超越空气排放的重大环境问题。船舶通过几个关键机制造成海洋污染。 污染物直接排放到水体中既通过日常运营也通过事故发生，对海洋生态系统造成持久影响。货船和燃油箱中石油和化学品的意外泄漏对海洋生物构成特别严重的风险。 当这些泄漏发生时，它们可以摧毁整个生态系统，影响从微生物到大型海洋哺乳动物的一切5。这些影响往往在初始事件后持续很长时间，扰乱食物链并损害沿海栖息地。 舱底水排放向海洋环境引入了另一个重要的污染源。这种受污染的水积聚在船舶的最低处，通常含有油、化学品和其他有害物质的混合物。 当排放到海洋中时，这些污染物可以伤害海洋生物并降低水质5。即使是少量但持续的舱底水排放也可能导致繁忙航道中的慢性环境压力。 配备洗涤器系统的船舶虽然有助于减少空气污染，但无意中造成了另一种形式的水污染。这些系统在清洁废气时产生酸性废水，这些废水含有直接排放到水中的浓缩污染物3。 这种做法本质上是将污染从空气转移到海洋环境，引发了关于此类技术解决方案总体环境影响的问题。船舶造成的这些各种形式的水污染展示了航运业面临的复杂挑战。 海洋污染的新兴潮流 航运业面临着解决其环境足迹的越来越大的压力，最近的监管变化标志着该行业处理排放和污染控制方式的重大转变。 国际海事组织（IMO）2020年关于船用燃料硫含量的法规代表了海洋环境政策的分水岭2。这些法规已开始重塑行业实践，尽管其实施揭示了复杂的挑战。 一个紧迫的担忧集中在氮氧化物排放上，尽管在减少硫排放方面取得了进展，但氮氧化物排放继续上升2。这一趋势突出表明，专注于一种污染物有时会掩盖其他环境影响。 预期的全球贸易增长为减排努力带来了额外的复杂性。随着航运量的扩大，即使个别船舶效率的显著提高也可能无法阻止环境影响的整体增加3。 航运业对新技术的采用为环境保护带来了机遇和挑战。考虑一下洗涤器系统，它们例证了技术解决方案如何产生意想不到的环境权衡。 虽然这些系统有效地减少了空气排放，但同时产生了需要谨慎管理的水污染问题36。这种情况强调了全面评估新技术的重要性。 与船舶污染的斗争 航运业在减少环境影响的努力中面临几个相互关联的挑战。 排放法规的执行提出了特别复杂的挑战，特别是在管辖权和监督变得模糊的国际水域。船舶跨越多个国家边界，在国际水域花费大量时间，使得环境标准的一致监测和执行变得非常困难2。 当我们审视更清洁航运的技术方面时，我们在开发和实施方面都遇到了重大障碍。创造能够有效减少排放同时保持船舶性能的新技术需要重大的工程创新。 这些技术必须在恶劣的海洋环境中可靠运行，处理商业航运运营的巨大规模，并证明具有足够的成本效益以便广泛采用6。 经济考虑为航运环境改善增加了另一层复杂性。该行业以微薄的利润运营并面临激烈的竞争，这导致对可能增加运营成本的环境技术投资产生抵触6。 当我们考虑船舶排放的复杂化学及其与海洋大气的相互作用时，理解航运的环境影响变得更加具有挑战性。科学家们继续研究各种污染物如何相互作用以及如何与海洋环境相互作用，经常发现新的关系和影响1。 更绿色航运的机遇 航运业提供了几个有前途的环境改善机会，特别是随着技术的进步和环境意识的增长。 排放控制区（ECAs）的扩大和加强代表了减少沿海地区海洋污染的强大工具。这些适用更严格环境法规的指定区域已经证明了它们在减少有害排放方面的有效性42。 替代燃料开发为海运部门的环境改善开辟了另一条途径。该行业对更清洁燃料选择的探索，包括液化天然气和氢气，显示出特别的前景6。 这些燃料可以显著减少航运运营的环境影响，同时为未来更清洁的技术提供桥梁。 ...