工程师吉姆·萨瑟兰在1971年被美国环境保护署聘用，加入了对抗空气污染的新兴战争。他开始热衷于这项任务，调查田纳西州一家弹药厂排出的橙色烟雾，并从怀俄明州的露天矿采集空气样本。他最引以为豪的成就之一是：帮助该机构开发了一组称为排放因子的数字——这些数值使监管机构能够估算发电厂、炼油厂、化工厂和其他工业运营的大气排放量。
到萨瑟兰在1996年离开环保署时，他“感到沮丧和恼火”，他说，因为他帮助开发的这些数字被滥用了。最初的目的是为了大致描绘污染情况。然而，这些数字——旨在代表工业活动的平均排放量——却被纳入许可证中，规定了各个设施可以排放多少污染物。尽管环保署警告说，大约一半的场地排放量将超过模型预测。“这些因子并非旨在用于许可证，”现已退休并居住在北卡罗来纳州卡里的萨瑟兰说。
自萨瑟兰时代以来，环保署使用的排放因子数量激增，达到22,693个。该机构自身也承认，大多数是不可靠的：它将约62%评为“低于平均水平”或“差”。近22%根本没有评级。约17%获得“平均水平”或更好的评级，只有六分之一曾经更新过。存在大量常见问题，例如对老化设备排放量核算不足。
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结果是：在某些情况下，主要污染企业正在使用有缺陷的数字来计算苯（一种致癌物）和甲烷（一种强效温室气体）等物质的排放量。监管机构有时就像盲人摸象。这些因子影响着我们对空气质量的全部认知，以及环保署和州环保机构做出的许多决策，从风险评估到法规制定。
环保署发言人在一封电子邮件中告诉公共诚信中心，该机构已经为此问题工作了十年。“环保署认为，开发高质量和可靠的排放因子非常重要，”她写道。
然而，一些专家表示，该机构做得还不够。排放因子不可靠的问题，在过去的几十年里，一直被环保署自身的内部监督机构和其他政府审计机构指出。“这就是告诉你排放到空气中的东西和你呼吸的东西，”环保署前民事执法负责人，现任倡导团体环境诚信项目执行主任埃里克·谢弗说。“你不希望这些数字是错误的。”
准确性问题
排放因子基于公司和环保署的测量以及外部研究。它们被代入方程式，以估算工业活动的总排放量，例如锅炉中煤炭的燃烧。
早在1950年代，洛杉矶等地的监管机构就开始使用排放因子来试图查明危险烟雾事件的根源。洛杉矶县空气污染控制区在1960年的一篇论文中指出，这些数字使他们能够避免“耗时、昂贵的测试计划和对个别来源的广泛调查”。
1965年，当时监管空气污染的美国公共卫生服务署发布了其首个综合因子清单，该机构在1968年的更新中将其标记为“AP-42”。两年后成立的环保署，随着这些估算值在美国各地描绘污染水平和来源的排放清单中得到更广泛的应用，不断修订这些估算值。
环保署很早就知道这些数字存在问题。例如，1989年，技术评估办公室（现已解散，是国会的无党派科学顾问机构）报告说，美国许多大都市地区未能实现控制形成烟雾的臭氧的目标，部分原因是排放清单不准确。在1990年对《清洁空气法》的修正案中，国会给了该机构六个月的时间，以确保所有导致臭氧形成的排放都被分配了最新的、准确的因子，并指示环保署此后每三年审查一次这些数字。
环保署错过了这两个截止日期。它至少未能进行一些三年期审查。它声称已经创建了所有必要的与臭氧相关的因子，但对其准确性的质疑依然存在。
几十年来，包括环保署监察长办公室在内的政府监督机构，都指出了这些因子的缺陷，这些缺陷驱动了从执法案件到法规起草的各种行动。“我们认为，排放因子开发的现状……是一个重大弱点，阻碍了主要空气计划目标的实现，”监察长在1996年的一份报告中写道。报告警告说，由于资金限制，环保署对行业研究的依赖可能导致因子低估污染。美国通用会计署（现为政府问责署）在2001年报告称，尽管“设施的实际排放量可能且确实与公布的因子有很大差异”，但污染企业仍依赖这些估算值。 环保署监察长在2014年再次提出有针对性的批评，质疑用于估算某些管道甲烷排放量的因子的有效性。
尽管如此，几乎没有进展。虽然排放因子被认为是理解空气质量和支持排放清单的关键工具，但它们往往被遗忘。“这个基础被埋没得太深，以至于常常不被重视，”1990年代从事排放因子工作的戴维·莫布利说。“紧迫性很少存在。”
休斯顿的案例研究
准确的污染数据至关重要。考虑一下臭氧污染严重的城市休斯顿发生的事情，那里是炼油和化学品制造中心。
该市一直使用排放清单来指导其臭氧控制策略。2000年研究人员进行的空气监测发现，挥发性有机化合物（高度活泼的臭氧前体，如苯，被称为VOCs）的水平比之前估计的要高10到100倍。这项研究——由当时的德克萨斯州自然资源保护委员会、环保署和40多个其他公共、私人和学术机构共同进行——特别指出了乙烯等VOCs，乙烯是一种主要用于生产塑料的易燃气体。
莱斯大学环境工程副教授丹尼尔·科恩说，事实证明，休斯顿专注于控制来自错误来源的错误排放，以降低其臭氧水平。该市改变了策略，扩大了VOC监测范围，并制定了减少排放的规则。科恩和他的同事在一项后续研究 (pdf) 中发现，六年内臭氧产生率下降了高达50%。科恩说，研究表明，仅仅依靠排放因子是一个坏主意。“我们需要科学家测量空气中的这些污染物，以查明实际排放了多少，”他说。
低估问题也在个别设施中浮出水面，包括壳牌在休斯顿郊区鹿园占地1,500英亩的石化综合体。休斯顿市和环保署于2010年开始的一项研究表明，从壳牌一个油罐飘出的苯水平比相关排放因子预测的要高448倍。这种差异导致了环保署的执法行动；在一项同意法令 (pdf) 中，壳牌同意支付260万美元的罚款，并花费1.15亿美元来控制来自燃烧火炬（出于经济或安全原因燃烧气体）和其他活动的污染。壳牌公司没有回应置评请求，但一位女发言人告诉《休斯顿纪事报》在2013年，“和解协议的条款与壳牌鹿园的目标和正在进行的减少现场排放和升级我们的燃烧火炬基础设施的活动相符。”
尽管这些研究和其他研究有发现，但环保署直到2015年才更新美国炼油厂和石化行业的排放因子，此时距离休斯顿向该机构请愿已经过去了七年，距离环境正义团体起诉该机构也已经过去了两年。
不可靠的甲烷估算
污染的低估不仅限于有毒化学品。康奈尔大学生态学和环境生物学教授罗伯特·豪沃斯说，许多用于估算甲烷（一种与石油和天然气开发相关的强效温室气体）释放量的排放因子“太低了”。 确定这些作业排放多少甲烷可以帮助科学家计算天然气对全球变暖的影响，天然气在2016年取代煤炭成为美国最大的发电来源。 豪沃斯说，这对于防止“失控的气候变化”至关重要。
批评人士说，对个人天然气管道泄漏甲烷量的估计常常过低。图片来源：肯·塞德诺 Getty Images
仍有许多未知数。环境保卫基金会赞助的2015年一项研究发现，德克萨斯州北部巴尼特页岩地层的石油和天然气生产和加工产生的甲烷释放量，比环保署的美国温室气体排放清单估计的要高90%。
在最新的2015年清单中，用于估算管道泄漏和其他天然气排放量的因子中，约有三分之一是基于环保署和一个当时被称为天然气研究所的行业团体在1996年进行的一项研究。环保署监察长在2014年发现 (pdf) “研究数据存在重大不确定性”，这意味着环保署关于管道泄漏甲烷量的假设“可能无效”。
错误的估算造成的危害不仅限于石油和天然气。例如，环境诚信项目的一份报告 (pdf) 称，旨在估算家禽养殖场氨排放量的排放因子“可能太低了”。 这些排放会导致诸如藻类大量繁殖之类的问题，藻类大量繁殖会迅速蔓延并杀死切萨皮克湾等水道中的海洋生物。
“潘多拉魔盒般的问题”
环保署发言人表示，环保署已开始执行一项计划，以改进排放因子背后的科学依据，并更频繁地审查这些估算值。 其中一项变化是：现在一些公司必须以电子方式向该机构报告污染数据。
特朗普政府提议将2018财年环保署的预算削减31%，尽管国会迄今为止通过一系列短期决议延长了现有资金水平。 环保署发言人在一封电子邮件中写道，排放因子的进展将取决于“可用资源”，但拒绝明确该项目的最后期限。
该机构表示，它不打算将排放因子的用途限制在最初的预期目的——为污染清单提供信息。 这意味着，例如，这些数字仍将用于许可证。
许多行业人士对此表示满意。 当环保署在2009年《联邦公报》通知中征求关于如何改进该系统的建议时，从发电机到汽车制造商的公司都主张维持现状，称排放因子有时是他们唯一的数据选择。 美国石油协会和美国化学理事会等行业团体辩称，如果环保署发现有缺陷的因子导致许可证低估了污染，他们的成员不应受到惩罚。 美国石油协会表示，它担心向环保署提供更多行业数据以帮助其改进数字“可能会被误用于执法或其他目的。” 这两个团体都没有回复置评请求。
另一方面，公共卫生倡导者希望获得更多。 奥斯汀塞拉俱乐部孤星分会的清洁空气主管尼尔·卡曼说，一些公司为了避免环保署的许可证费用和民事处罚而玩弄系统。“我们不知道实际排放量是多少，”他说。“这是一个真正的潘多拉魔盒般的问题。”
卡曼和其他倡导者表示，他们理解在某些情况下必须使用排放因子，并且某些类型的污染可以合理准确地估算。 然而，他们也坚持认为，应更广泛地部署空气监测。“在可以对排放进行直接监测的地方，应该强制要求这样做，”环境诚信项目的谢弗说。
谢弗指责环保署给一些公司开了后门。 例如，它允许发电厂的运营商在使用连续监测来测量细颗粒物，或使用季度测试和排放因子相结合的方式之间进行选择。 谢弗说，其中一些工厂已经安装了监测系统，但“使用排放因子更容易掩盖违规行为”。
用“明亮的灯光”照亮污染
加州湾区空气质量管理局在研究表明该地区炼油厂的泄漏（称为无组织排放）可能在排放因子中被低估后，改变了其方法。“根据这些信息，我们决定我们需要更多方法来更好地识别无组织排放，并用明亮的灯光照亮这些无组织排放，”该地区气象、测量和规则主管埃里克·史蒂文森说。
2016年，该区敦促炼油厂安装“开放路径”监测系统——该系统使用光束来检测苯等气体的存在——并实时向公众提供数据。 雪佛龙公司在2013年在其位于加利福尼亚州里士满的炼油厂周边安装了这样一个系统。
该公司没有回应关于监测的具体问题，但表示其“专注于高效运营炼油厂和投资新技术”已大大减少了1970年代以来的空气污染。 社区科学研究所–CSI健康与正义组织（一个帮助公众进行污染测试的环保组织）的执行主任丹尼·拉尔森说，里士满的系统显示了特定时刻空气中化学物质的水平，并可以提醒居民注意可能引发哮喘发作和其他严重健康问题的排放高峰。
“它表明，许多污染一直在雷达下飞行，这些污染极具毒性且问题重重，”拉尔森说。“我们可以证明我们一直都知道的事情。”