1952年12月5日清晨,伦敦人像往常一样醒来,推开窗户,迎接他们的不是熟悉的泰晤士河雾气,而是一片令人窒息的黄绿色浓雾。空气中弥漫着烧焦的煤味和臭鸡蛋般的刺鼻气息。没有人意识到,这座城市即将经历人类历史上最致命的空气污染事件。接下来的五天,伦敦将成为一座巨大的毒气室,12000人将在呼吸困难中死去,而这场灾难的幕后推手,是一个被忽视了一个世纪的物理与化学机制。

1952年伦敦致命雾霾,浓雾笼罩城市街道
1952年伦敦致命雾霾,浓雾笼罩城市街道

伦敦与雾霾的纠葛可以追溯到13世纪。早在1273年,英王爱德华一世就曾颁布禁令,禁止在议会开会期间烧煤,违者将被处以重罚。然而,工业革命的到来彻底改变了这座城市的命运。从1760年开始,蒸汽机驱动的工厂如雨后春笋般涌现,烟囱成为伦敦天际线的主角。维多利亚时代,伦敦人口从100万膨胀到600万,每个家庭的壁炉都向天空倾吐着黑烟。文人墨客们将这种景象浪漫化,查尔斯·狄更斯在《荒凉山庄》中写道:"雾,到处是雾,雾笼罩着河的上游,在绿色的小岛和草地之间飘荡。"但浪漫背后是残酷的现实:1873年的一场雾霾让伦敦死亡率上升了40%,1880年、1882年、1891年和1892年的雾霾都造成了数百人死亡。伦敦人将这种黄绿色的浓雾称为"豌豆汤",因为它浓稠得就像用勺子都能舀起来。但1952年的这场雾霾,与以往任何一次都不同。

那个冬天异常寒冷,11月底的暴风雪覆盖了整个英国。伦敦人为了取暖,在壁炉里烧掉了前所未有的煤炭量。战后经济困难时期,英国政府将优质无烟煤出口以偿还战争债务,留在国内的是一种被称为"nutty slack"的低质煤,含硫量极高。每天,1000吨烟尘颗粒、140吨盐酸、14吨氟化物和370吨二氧化硫从伦敦的烟囱中升起。巴特西发电站、富勒姆发电站、格林威治发电站,这些城市的能源心脏,同时也是污染的源头。蒸汽火车在车站间穿行,柴油公交车取代了被废弃的有轨电车,所有这些都在向空气中排放着毒物。

巴特西发电站,伦敦主要的燃煤发电厂之一,向天空排放大量烟尘
巴特西发电站,伦敦主要的燃煤发电厂之一,向天空排放大量烟尘

正常情况下,热空气会上升,将这些污染物带入高空,然后被风吹散。但1952年12月4日,一个反气旋在伦敦上空停滞下来。反气旋是高压天气系统,空气在其中下沉、压缩并升温。这听起来像是好事——高压系统通常带来晴朗干燥的天气。但问题在于,下沉的暖空气在地面附近形成了一个"盖子",将冷空气和所有污染物封死在下面。这种现象被称为温度逆温。

理解温度逆温需要先理解大气的正常状态。通常情况下,海拔越高,气温越低,大约每升高100米下降0.6摄氏度。这是因为地面吸收太阳辐射后升温,加热了近地面空气,热空气上升,形成对流。这种对流让污染物有机会上升并扩散。但在逆温条件下,暖空气位于冷空气之上,就像给城市盖上了一床厚被子,地面污染物无法逃逸。

温度逆温层示意图:暖空气层像盖子一样将冷空气和污染物封在地面附近
温度逆温层示意图:暖空气层像盖子一样将冷空气和污染物封在地面附近

1952年的逆温层特别强大。从12月5日开始,地面辐射冷却形成了厚达100到200米的饱和空气层,雾在其中迅速生长。雾滴直径达到几十微米,比现代雾霾中的颗粒大得多。正是这些较大的水滴,成为了化学反应的温床。而这场灾难中最致命的化学反应,直到64年后的2016年才被科学家彻底破解。

煤炭燃烧释放的二氧化硫进入这些雾滴后,开始了它的转化之旅。在大气中,二氧化硫可以被氧化成三氧化硫,然后与水结合形成硫酸。但这个过程的效率取决于多种因素。2016年,德克萨斯农工大学和中国科学院的研究人员在《美国国家科学院院刊》上发表的研究揭示了真相。他们通过分析中国西安和北京的雾霾数据,发现伦敦雾霾中发生了一种特殊的化学反应。雾滴中的二氧化硫与氮氧化物在水中反应,硫酸雾的浓度不断上升。最初,较大的雾滴稀释了酸性,使雾保持近中性状态。但随着太阳升起,雾滴开始蒸发,硫酸浓度急剧升高,最终形成了具有极强腐蚀性的酸性气溶胶。

死亡率图表显示雾霾期间死亡人数急剧上升,与污染浓度高度相关
死亡率图表显示雾霾期间死亡人数急剧上升,与污染浓度高度相关

这个机制解释了为什么1952年的伦敦雾霾比中国现代雾霾更致命。中国的空气中含有来自农业和汽车的氨气,这种碱性物质中和了硫酸的酸性,使雾霾虽然有害但不会瞬间夺命。而1952年的伦敦,空气中缺乏这种中和剂,硫酸雾能够达到极高的浓度。当人们呼吸这种空气时,酸性颗粒进入肺部,直接腐蚀呼吸道,引发急性呼吸窘迫。

雾霾的第一天,伦敦人还在开玩笑,说这只是又一个"豌豆汤"日子。但到第二天,笑声消失了。能见度降至几米,在某些地区甚至不到一米。人们走在街上看不见自己的脚,只能用手摸索着墙壁前进。伦敦的公交车全部停运,只有地铁还在运行。救护车无法出动,病人只能自己想办法去医院。一位当时还是孩子的伦敦居民后来回忆:"我们沿着花园的墙壁摸索着回家,雾是黄绿色的,有一种可怕的味道,感觉几乎是固体的。"另一位居民说:"妈妈告诉我,她要沿着尤斯顿车站旁边的墙壁走,到了尤斯顿路还要听汽车的声音才能过马路。"

雾霾甚至渗透进室内。剧院和电影院被迫取消演出,因为观众看不清舞台和银幕。学校停课,体育赛事取消。在史密斯菲尔德展览上,原本健康的牛群开始出现严重的呼吸道症状,不得不被紧急屠宰以防它们窒息而死,已经有一头牛死于雾霾。小偷们趁火打劫,因为他们知道受害者根本看不清他们的脸。伦敦变成了一个幽灵城市,每个人都在黑暗中摸索,呼吸着毒气。

死亡开始于雾霾的第一天。最初是老年人和患有慢性呼吸系统疾病的人,然后是孩子和原本健康的成年人。医院的太平间很快爆满,殡仪馆门前排起长队。但英国政府最初的反应是沉默。丘吉尔首相已经78岁,据说他本人也不愿意公开讨论雾霾问题。政府试图将后续死亡归咎于流感,但英国大气污染研究部门的E.T.威尔金斯绘制了一张图表,清楚地显示死亡曲线与污染曲线完美重合。最初的官方报告称有4000人死亡,但威尔金斯发现这个数字严重低估了现实。他追踪了1952年12月到1953年3月的数据,发现额外有8000人在雾霾过后的几个月中死亡,使总死亡人数达到12000人。2004年发表在《环境卫生展望》上的研究证实了这个数字。

伦敦雾霾期间死亡的月度数据,显示12月和随后几个月的死亡高峰
伦敦雾霾期间死亡的月度数据,显示12月和随后几个月的死亡高峰

雾霾在12月9日终于散去。一阵清风吹来,驱散了笼罩伦敦五天的毒雾,露出了被黑色油污覆盖的街道、建筑和树木。伦敦人走出来,看着这座城市,开始问一个以前从未认真问过的问题:我们还要忍受这种空气多久?这场灾难改变了英国人的心态。正如历史学家克里斯汀·科尔顿所说:"人们经历了那么多——战争、闪电战。人们说,我们经历了那么多苦难,不是为了死于煤烟。他们受够了。他们想要更好的生活质量。"

压力之下,英国政府终于在1956年通过了《清洁空气法案》。这是世界上第一部现代空气污染控制法律。法案禁止在城市排放黑烟,要求工厂和家庭转向无烟燃料,地方政府有权建立无烟区。政府提供补贴,帮助家庭安装中央供暖系统,取代开放式燃煤壁炉。效果是显著的。虽然1962年伦敦又发生了一次雾霾,造成约750人死亡,但规模已远不如1952年。到20世纪60年代末,伦敦的黄绿色"豌豆汤"雾霾已成为历史。

但伦敦的空气污染并没有消失,它只是改变了形式。煤炭被石油和天然气取代,工厂的烟囱被汽车的排气管取代。现代伦敦面临的是看不见的威胁:来自车辆排放的二氧化氮和细颗粒物。2003年,伦敦引入了拥堵费,试图减少市中心的车流量。但空气污染仍然是这座城市每年导致数千人过早死亡的隐形杀手。2016年的研究虽然解开了1952年雾霾的化学谜团,但它揭示的机制在今天仍然适用。在世界各地,从新德里到北京,从洛杉矶到开罗,空气污染仍然是人类健康最大的威胁之一。

卫星图像显示加拿大山火产生的烟雾跨越大陆,现代空气污染的全球性影响
卫星图像显示加拿大山火产生的烟雾跨越大陆,现代空气污染的全球性影响

1952年的伦敦雾霾不仅仅是一场灾难,它是一个警示,一个转折点。它告诉我们,空气不是无限的垃圾场,大气的物理和化学规律不会因为人类的忽视而停止运作。反气旋、温度逆温、硫酸雾的形成——这些自然过程在城市排放的催化下,能够将繁荣的都市变成死亡陷阱。它也告诉我们,改变是可能的。当公众觉醒,当科学发声,当政府行动,即使是最顽固的环境问题也可以被解决。今天,当我们仰望城市的天空,看到的不再是黄绿色的浓雾,但这并不意味着我们可以放松警惕。空气污染只是换了一副面孔,继续威胁着我们的健康和未来。1952年那五天的教训,值得永远铭记。

参考资料:

[1] Bell, M.L., Davis, D.L., Fletcher, T. (2004). A Retrospective Assessment of Mortality from the London Smog Episode of 1952. Environmental Health Perspectives, 112(1), 6-8.

[2] Wang, G., Zhang, R., Gomez, M.E., et al. (2016). Persistent sulfate formation from London Fog to Chinese haze. Proceedings of the National Academy of Sciences, 113(48), 13630-13635.

[3] UK Met Office. The Great Smog of 1952. https://weather.metoffice.gov.uk/learn-about/weather/case-studies/great-smog

[4] Brimblecombe, P. (1987). The Big Smoke: A History of Air Pollution in London Since Medieval Times. Methuen.

[5] Dawson, K.W. (2017). Death in the Air: The True Story of a Serial Killer, the Great London Smog, and the Strangling of a City. Hachette Books.

[6] Beaver, H. (1953). Great Britain Committee on Air Pollution: Interim Report. London: HMSO.

[7] Wilkins, E.T. (1954). Air Pollution and the London Fog of December, 1952. Journal of the Royal Sanitary Institute, 74(1), 1-21.

[8] Clean Air Act 1956. UK Legislation. https://www.legislation.gov.uk/ukpga/Eliz2/4-5/52/enacted

[9] National Geographic. (2022). The Great Smog of London woke the world to the dangers of coal. https://www.nationalgeographic.com/history/article/great-smog-of-london-1952-coal-air-pollution-environmental-disaster

[10] Smithsonian Magazine. (2016). Researchers Dive Into the Science of London’s Deadly Fog. https://www.smithsonianmag.com/smart-news/rearchers-figure-out-science-behind-londons-deadly-fog-180961138/