编者注（2018年9月11日）：大众科学重新发布以下文章，该文章最初发表于2011年9月6日，以纪念9月11日美国遭受恐怖袭击17周年。
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这种气味令人难以忘怀。 任何燃烧塑料和其他阴燃物的烟雾混合物都能立即唤起当地居民对 2001 年 9 月 11 日世界贸易中心双塔倒塌后景象的记忆。91,000 升航空燃料和 10,000,000 吨建筑物材料和内部物品在超过 1,000 摄氏度的温度下燃烧所产生的刺鼻毒气，从曼哈顿下城蔓延到东河对岸的布鲁克林，甚至更远至大海。那么，那烟雾和灰尘中究竟有什么？ 首先，燃烧塑料会释放二恶英，而北塔包含数百吨石棉作为阻燃剂。
“那是一场可怕的事件，”新泽西州环境与职业健康科学研究所的环境科学家保罗·利奥伊说，他在袭击发生后的几天内接到了联邦政府以及纽约和新泽西港务局的联系，要求收集双子塔粉碎后的残骸样本。“燃烧产生的气体有什么贡献？”
这个问题的真正答案将永远不得而知，因为很少有直接测量是在双塔解体成尘暴后形成的烟羽中进行的，尽管在随后的几周和几个月中收集了空气样本。 尽管如此，时任美国环境保护署署长兼新泽西州前州长克里斯蒂·惠特曼于 2001 年 9 月 13 日表示，“环保署非常欣慰地得知，纽约市空气中似乎没有明显水平的石棉粉尘。” 她补充说：“我们将继续密切监测。” 五天后，她宣布：“我很高兴向纽约和华盛顿特区的人民保证，他们的空气可以安全呼吸 [原文如此]。”
石棉可能只是灰色烟雾和蓬松的粉红色灰色灰尘造成的健康问题中最不重要的一部分，这些灰尘是在双塔倒塌时产生的，粉碎了水泥、玻璃和建筑物中的所有其他东西。 因此，环保署督察长在 2003 年得出结论，该机构“没有足够的数据和分析来做出关于空气安全的全面声明”，并批评白宫环境质量委员会和国家安全委员会干预该过程。 根据环保署的数据，在袭击发生后的第一周，环保署收集和分析的灰尘样本中，有 25% 的样本显示石棉含量高于 1% 的阈值，这表明存在“重大风险”。 督察长在2003 年的报告 [pdf] 中总结道：“国家安全担忧和重新开放华尔街的愿望等相互冲突的考虑因素，也在环保署的空气质量声明中发挥了作用。”
此外，双塔内部还有重金属，例如有助于使电缆柔韧的铅和毒害人脑的铅，以及用于电气变压器的多氯联苯 (PCB)，它们本身就有毒，在高温燃烧时毒性更大，还有会滞留在肺部的玻璃纤维。 根据环保署科学家于 2007 年发布的分析 [pdf]，在阴燃废墟附近空气中测量的二恶英水平“是世界上任何地方有史以来记录的最高环境二恶英测量值”，至少比垃圾焚烧厂下风处发现的水平高 100 倍。
十年后，没有人知道所有航空燃料和建筑材料燃烧释放的气体云中有什么，但科学已经揭示了灰尘中的成分——水泥、钢铁、石膏板中的石膏、建筑材料、纸张中的纤维素、地毯中的合成分子、玻璃纤维和双塔数十年使用中产生的人发等物品。 利奥伊在他的著作《灰尘：9·11 事件后灰尘作用的内幕故事》（罗曼与利特尔菲尔德出版社，2010 年）中写道，利奥伊进行了首次此类分析，“[世界贸易中心] 灰尘包含了我们珍视的一切。”
了解灰尘中的成分有助于了解可能导致被称为“世界贸易中心咳嗽”的疾病的原因，《新英格兰医学杂志》将其命名，纽约西奈山医疗中心的医生估计，近一半在现场工作的人患有这种疾病。
这种普遍存在的咳嗽的主要原因是灰尘呈强碱性，这是从石膏板和水泥中释放出的大量碱性物质，落在曼哈顿下城。 救援人员和双子塔倒塌的幸存者都沐浴在灰尘中，灰尘中含有毫米级到纳米级宽度的颗粒，这种尺寸如果吸入，很容易深入肺部。 石膏和方解石都存在于石膏板和水泥中，会刺激粘膜，如眼睛、鼻子和喉咙中的粘膜。
9 月 14 日的清洁降雨确实将灰尘的碱性从大约 11 的 pH 值降低到 9，但对尘云中的物质没有任何改变。 利奥伊指出，“残留效应将归因于长玻璃纤维和水泥颗粒”，他仍然使用 10 年前的灰尘样本来教学生如何测量有毒物质。 “那里有很多刺激性物质；其他一切都将堆积在基本 pH 值之上。”
同样重要的是，根据国家环境健康科学研究所的数据，现场的急救人员和其他人员经常没有使用或错误地使用了足够的防护措施——特别是呼吸器，尽管到 9 月 22 日，环保署已向现场工作人员提供了超过 22,000 个空气净化呼吸器。 利奥伊回忆说，“人们没有使用它们，可能有很多原因”，包括戴着笨重的面罩后无法交流。 此外，现场工作人员收到了相互矛盾的信息——一方面，宣布空气污染水平是安全的，另一方面，环保署敦促工作人员佩戴呼吸器。
最终，环保署确定，尽管该机构发现了有关石棉和二恶英水平的调查结果，但至少对于居住和工作在该区域附近的平民而言，如果不是救援人员，归零地周围的空气是无害的。 环保署科学家在他们2007 年发布的分析 [pdf] 中写道，“除了可能发生在 9 月 11 日及之后几天的吸入暴露外，环境空气浓度数据表明，普通人群不太可能因吸入暴露而遭受短期或长期不利健康影响。”
得出该结论的原因尚不清楚，环保署拒绝就其在 9·11 事件后的行动或其对空气质量和灰尘成分的科学调查结果发表多项评论请求。
归零地一直阴燃到 12 月 19 日，释放出研究人员在空气样本中收集到的烟雾。 加州大学戴维斯分校的大气科学家托马斯·卡希尔在分析了许多空气样本后，于 2003 年向美国化学学会解释说，“碎片堆就像一个化工厂”。 “它将建筑物及其内部物品（包括大量计算机）的组件混合在一起，并释放出有毒金属、酸和有机物的气体。”
问题是：所有这些有毒物质——无论是灰尘颗粒还是空气污染——是否损害了人类健康？ 当然，将癌症等疾病归因于在那一天靠近世界贸易中心或之后几个月在废墟上工作是非常困难的，原因很简单，大约四分之一的美国人（和纽约人）在其一生中都会患上某种形式的癌症。 从这个数字中挑出任何额外的癌症在科学上都是困难的，甚至是不可能的。 事实上，国家职业安全与健康研究所 (NIOSH) 已确定，“目前没有足够的证据来提出一项规则，将癌症添加到”詹姆斯·扎德罗加 9/11 健康与补偿法案（于 2010 年通过）规定的符合医疗保健条件的疾病清单中，尽管 NIOSH 也补充说，这种缺乏证据“并不表示缺乏因果关联的证据。”
环保署方面认为，例如，在 9·11 事件发生后立即发生的空气中 PCB 导致癌症的风险“微不足道”。 该机构还得出结论，烟羽中 29 种“类二恶英”化合物的暴露水平以及由此产生的癌症风险比普通美国人在一生中通过食物接触到的水平低 50 倍，根据2007 年的分析 [pdf]。 其他研究发现，消防员和其他救援人员的血液和尿液中化学有毒物质水平升高； 例如，在 2001 年 9 月底接受测试的 321 名消防员的体内，喷气燃料燃烧产生的多环芳烃（人类致癌物）水平升高。 此外，在灾难发生后一年的医疗监测显示，这些消防员的长期肺活量下降，哮喘和其他呼吸系统疾病的发病率增加。 9 月 1 日发表在英国医学杂志《柳叶刀》上的一项研究发现，接受调查的近 9,000 名消防员的癌症发病率比典型的美国男性高 10%。
虽然暴露的消防员人数是已知的，但暴露于 9·11 事件有毒后果的个人总数仍然未知，尽管超过 70,000 人已注册世界贸易中心健康登记处，该登记处旨在追踪暴露人群的健康结果。 利奥伊在谈到救援人员时说，“关键在于你何时到达，你是否佩戴了呼吸器，你在那里待了多久，以及那里的浓度有多高，这可能导致影响”。 “我认为佩戴呼吸器的人发生健康影响的可能性较低……早到现场且未佩戴呼吸器的人更有可能产生更严重的影响。”
在未来此类灾难中，佩戴呼吸器可能是人们可以采取的最重要的安全预防措施之一。 利奥伊说，“对于未来，我们需要确保进入危险区域的人员拥有某种程度的呼吸防护，同时也要让他们能够足够自由地移动以营救人员”。 根据世界贸易中心医疗监测计划进行的一项研究，并于 2010 年 4 月 8 日发表在《新英格兰医学杂志》上，今天，超过 12,000 名 9/11 救援人员仍然呼吸困难。
但这不仅仅是救援人员。 纽约州会计师杰里·博格于 2001 年 9 月 11 日在距世界贸易中心几个街区的一栋大楼里工作，于 2010 年 12 月死于肺部炎症性疾病。 尸检后，他于今年 6 月被裁定为 9/11 袭击事件的第 2,753 名官方受害者——也是第三名被明确认定与接触有毒尘云有关的受害者。 未来可能还会有更多。
编者注：为了准确起见，信息图表的某些标题和说明文字已更改。