重型车辆电气化可以减少环境不平等

根据西北大学领导的一项新研究，如果北美最大的货运枢纽芝加哥周边地区仅将其现有道路重型车辆的30%转换为电动版本，它将大大减少污染并每年挽救数百人的生命，其好处主要集中在弱势社区。

该研究的作者强调，以黑人，西班牙裔和拉丁裔居民为主的社区将受益最多 – 可能会减少历史上边缘化地区不成比例的污染和健康负担。

尽管该研究特别关注五大湖下游地区（包括芝加哥，密尔沃基和密歇根州大急流城），但这些发现表明，在全国范围内为重型车辆提供电气化可以帮助减少与主要大都市地区的污染物影响差异相关的长期环境不公正。

该研究发表在《自然可持续性》杂志上。

“重型车辆只占道路车辆总数的一小部分 – 约6% – 但它们不成比例地导致排放和/或产生危害健康的空气污染物和温室气体，”西北大学的Sara Camilleri说。“事实上，重型车辆行业是道路氮氧化物的最大贡献者，也是道路二氧化碳排放的第二大来源。瞄准这一小部分车辆可能会对减排产生巨大影响。

“在设计政策时，优化有益影响是理想的，”西北大学的丹尼尔霍顿补充道，该研究的资深作者。“当然，鉴于乘用车数量庞大，激励乘用车电气化很重要。但是，从影响的角度来看，我们的研究表明，激励化石燃料动力重型车辆向电动汽车过渡也是有意义的，因为它们对气候和人类健康产生了如此负面的影响，特别是在弱势社区。

霍顿是西北大学温伯格艺术与科学学院的地球和行星科学助理教授，他在那里指导气候变化研究小组。Camilleri是Horton实验室的博士后学者。

逐个区域跟踪污染

为了进行这项研究，研究人员研究了以前在霍顿实验室开发的高分辨率空气质量模型。该模型按社区模拟和量化污染水平，跟踪小至一公里的区域每小时的二氧化氮、臭氧和颗粒物水平。

这些模拟通过将高分辨率排放数据与模拟气象学相结合，提供了该地区空气质量的邻里尺度估计，以显示空气污染物如何跨越时间和空间在整个芝加哥及周边地区进行化学相互作用和积累。这种方法不仅显示了不同污染物的形成位置，还显示了污染物如何传播，与空气中的其他气体和阳光相互作用，并根据季节变化。

在这项新研究中，霍顿的小组首先运行了空气质量模型 – 没有进行任何调整 – 以建立整个地区污染水平的基线。为了描述每个人口普查区域内的居民，Camilleri，Horton和他们的团队使用美国社区调查信息获取人口和人口统计数据，并纳入了工业经济学公司从健康数据中得出的死亡率。

然后，卡米莱里再次运行模拟。但是，这一次，她移除了重型车辆30%的排气管，加油和延长怠速排放 – 这一类包括市政公共汽车，校车，垃圾车，短途和长途卡车以及房车。她还估计，由于为车辆电池充电所需的电力需求增加，发电厂的排放量会增加。

结果是惊人的。

如果30%的重型车辆转换为电动版本，并且为电池充电所需的电力来自2016年的能源发电基础设施，那么道路排放的减少将远远超过发电厂的增长。除城市地区地面臭氧增加外，整个区域的污染浓度将下降。

尽管本研究中提出的实验假设依赖于2016年的电网，其中包括很大一部分基于化石燃料的发电，但净二氧化碳排放量仍将每年减少约250万吨（或276万吨）。

在整个地区，由于二氧化氮浓度降低，与交通有关的污染的减少将导致每年减少约590例过早死亡，而颗粒物减少每年将减少约70例过早死亡。然而，臭氧造成的过早死亡每年将增加约50人。

“减少二氧化氮的健康益处仍然如此之高 – 无论臭氧增加如何 – 总体效益是巨大的，”卡米莱里说。“控制臭氧污染的化学成分很复杂，可能需要采取额外的措施来调节挥发性有机化合物。

根据这项研究中的结果，主要是黑人，西班牙裔和拉丁裔人口将体验到最大的健康益处。与交通有关的污染会引发各种健康问题，包括哮喘、肺气肿、慢性支气管炎、心脏病和最终过早死亡。重型车辆造成的空气污染在城市环境中、靠近州际高速公路的地区和卡车路线沿线更高。居住在美国主要道路网络 300 英尺范围内的大多数人都是有色人种。

“当我们估计健康益处时，我们不仅仅关注污染物浓度降低的地方，”卡米莱里说。“我们还关注人口的易感性。这些人群的潜在健康状况（如哮喘和呼吸系统疾病）的发生率可能更高。他们可能无法获得常规的医疗保健或财务稳定性来寻求这些基础疾病的治疗。

“我们看到的许多最大好处都发生在投资不足的社区，”霍顿补充道。“这些社区内的系统性劣势和障碍会增加居民对空气质量差的敏感性。因此，改善这些地区的空气质量可以产生巨大的积极影响。

研究人员通过将碳的社会成本和统计生命指标的价值应用于他们的结果，为避免的健康和气候损害分配了美元价值。这些常用的政策工具为长期健康和环境损害贴上了价格标签。

在目前的电网下，研究人员估计，与二氧化氮和颗粒物减少相关的年度健康成本分别为57亿美元和6亿美元。但是，臭氧水平的轻微增加每年将造成5亿美元的额外成本。

避免的二氧化碳相关损害每年将节省4.56亿美元。这一结果突显了卫生协同效益带来的更高财务节省，这在减缓气候变化政策中经常被忽视。

如果电网转向采用更多无排放的电力来源（如风能和太阳能），生命数量和节省的资金将急剧增加。例如，如果为30%的电动重型车辆供电所需的额外电力来自可再生能源，那么由于二氧化碳排放量减少，该地区每年将节省14亿美元，而目前的电网组成节省了4.56亿美元。

霍顿说：“采用电动重型车辆不仅减少了推动人为气候变化的温室气体排放，还挽救了生命，并有助于解决污染物暴露方面的历史不平等问题。“虽然电动汽车的采用并不能解决我们所有的集体气候，空气质量和环境正义问题，但相对于我们目前的化石燃料密集型运输系统，它确实提供了许多好处。

这项研究名为“电气化重型车辆的空气质量，健康和公平影响”，是与乔治华盛顿大学，圣母大学和密歇根湖空气总监联盟的研究人员合作进行的，并得到了国家科学基金会，环境保护基金，麦考密克工程可持续性和弹性中心以及Trienens研究所的Ubben碳和气候科学计划的支持。西北大学的可持续性和能源。

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