麻省理工学院 | 健康的风

“我们发现，优先考虑健康是在美国范围内实现利益最大化的好方法，这是一件非常积极的事情。但它表明，它不会解决差异，”该研究的合著者、麻省理工学院数据、系统和社会研究所以及地球、大气和行星科学系的教授诺埃尔·塞林说。“为了解决空气污染的差异，你不能只关注电力部门或可再生能源，并指望从整体空气污染方面受益，解决这些真实和持久的种族和民族差异。你需要关注其他空气污染源，以及决定工厂选址和人们居住地点的潜在系统因素。”

Selin的共同作者是第一作者，前麻省理工学院研究生邱明浩博士，现就职于斯坦福大学，以及德克萨斯大学奥斯汀分校的Corwin Zigler。

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在他们的新研究中，研究小组寻找了风力发电和化石燃料发电厂活动之间的模式，以了解区域电力市场如何根据可再生能源的流入调整发电厂的输出。

邱指出:“其中一个技术挑战和这项工作的贡献，是试图确定哪些发电厂能够应对不断增长的风力发电。”

为此，研究人员比较了2011年至2017年期间的两个历史数据集:全国各地风力涡轮机每小时的能源输出记录，以及美国每个化石燃料发电厂排放测量的详细记录。数据集涵盖了七个主要的地区电力市场，每个市场为一个或多个州提供能源。

“加州和纽约各有各的市场，而新英格兰的市场覆盖了大约七个州，而中西部覆盖的更多，”邱解释道。“我们还覆盖了美国95%的风力发电。”

总的来说，他们观察到，当风能可用时，市场调整的方式基本上是减少天然气和亚烟煤电厂的发电量。他们指出，被拒绝的工厂很可能是出于节约成本的原因，因为某些工厂比其他工厂的拒绝成本更低。

然后，该团队使用了一个复杂的大气化学模型，模拟了风的模式和全国范围内排放的化学物质的输送，并确定了排放产生细颗粒物和臭氧的地点和浓度，这两种污染物已知会损害空气质量和人类健康。最后，研究人员根据美国人口普查数据绘制了全国的总体人口分布图，并应用标准的流行病学方法计算了由于暴露于污染而导致的人口健康成本。

这项分析显示，在2014年，在使用风能时取代化石燃料能源的一般性成本节约方法在全国范围内产生了20亿美元的健康效益或节约。这些福利的一小部分流向了弱势群体，如有色人种社区和低收入社区，尽管这一差距因州而异。

“这比我们最初想象的要复杂得多，”邱说。“某些人群暴露在更高水平的空气污染中，这些人就是低收入人群和少数种族群体。我们看到的是，发展风能可以减少某些州的这一差距，但会进一步增加其他州的差距，这取决于哪些化石燃料工厂被取代。”

调整的权力

然后，研究人员研究了如果他们在风力发电时期优先拒绝不同的化石燃料发电厂，排放模式和相关的健康效益将如何改变。他们调整了排放数据，以反映几种不同的情况:一种情况是，首先关闭对健康危害最大、污染最严重的发电厂;在另外两种情况下，分别生产最多二氧化硫和二氧化碳的工厂将首先减少产量。

他们发现，虽然每一种情况都增加了总体健康效益，特别是第一种情况可以使健康效益翻四倍，但最初的差异仍然存在:有色人种和低收入社区获得的健康效益仍然小于较富裕的社区。

塞林说:“我们走到了路的尽头，我们无法通过更聪明地决定取代哪些植物来解决这种差异。”

尽管如此，华盛顿大学环境工程教授朱利安·马歇尔(Julian Marshall)说，这项研究可以帮助找到改善大众健康的方法。

没有参与这项研究的马歇尔说:“这篇论文中场景提供的详细信息可以为电网运营商和国家空气质量监管机构提供路线图，告诉他们哪些发电厂对人体健康有严重损害，如果风力发电增加，哪些发电厂可能显著减少排放。”

Selin总结道:“让我对这一领域感到乐观的一点是，人们越来越关注环境正义和公平问题。”“我们的任务是找出应对这些挑战最有效的战略。”

这项工作得到了美国环境保护署和美国国立卫生研究院的部分支持。