工程師吉姆·薩瑟蘭在1971年被美國環境保護署聘用，加入了對抗空氣汙染的新興戰爭。他開始熱衷於這項任務，調查田納西州一家彈藥廠排出的橙色煙霧，並從懷俄明州的露天礦採集空氣樣本。他最引以為豪的成就之一是：幫助該機構開發了一組稱為排放因子的數字——這些數值使監管機構能夠估算發電廠、煉油廠、化工廠和其他工業運營的大氣排放量。
到薩瑟蘭在1996年離開環保署時，他“感到沮喪和惱火”，他說，因為他幫助開發的這些數字被濫用了。最初的目的是為了大致描繪汙染情況。然而，這些數字——旨在代表工業活動的平均排放量——卻被納入許可證中，規定了各個設施可以排放多少汙染物。儘管環保署警告說，大約一半的場地排放量將超過模型預測。“這些因子並非旨在用於許可證，”現已退休並居住在北卡羅來納州卡里的薩瑟蘭說。
自薩瑟蘭時代以來，環保署使用的排放因子數量激增，達到22,693個。該機構自身也承認，大多數是不可靠的：它將約62%評為“低於平均水平”或“差”。近22%根本沒有評級。約17%獲得“平均水平”或更好的評級，只有六分之一曾經更新過。存在大量常見問題，例如對老化裝置排放量核算不足。
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結果是：在某些情況下，主要汙染企業正在使用有缺陷的數字來計算苯（一種致癌物）和甲烷（一種強效溫室氣體）等物質的排放量。監管機構有時就像盲人摸象。這些因子影響著我們對空氣質量的全部認知，以及環保署和州環保機構做出的許多決策，從風險評估到法規制定。
環保署發言人在一封電子郵件中告訴公共誠信中心，該機構已經為此問題工作了十年。“環保署認為，開發高質量和可靠的排放因子非常重要，”她寫道。
然而，一些專家表示，該機構做得還不夠。排放因子不可靠的問題，在過去的幾十年裡，一直被環保署自身的內部監督機構和其他政府審計機構指出。“這就是告訴你排放到空氣中的東西和你呼吸的東西，”環保署前民事執法負責人，現任倡導團體環境誠信專案執行主任埃裡克·謝弗說。“你不希望這些數字是錯誤的。”
準確性問題
排放因子基於公司和環保署的測量以及外部研究。它們被代入方程式，以估算工業活動的總排放量，例如鍋爐中煤炭的燃燒。
早在1950年代，洛杉磯等地的監管機構就開始使用排放因子來試圖查明危險煙霧事件的根源。洛杉磯縣空氣汙染控制區在1960年的一篇論文中指出，這些數字使他們能夠避免“耗時、昂貴的測試計劃和對個別來源的廣泛調查”。
1965年，當時監管空氣汙染的美國公共衛生服務署釋出了其首個綜合因子清單，該機構在1968年的更新中將其標記為“AP-42”。兩年後成立的環保署，隨著這些估算值在美國各地描繪汙染水平和來源的排放清單中得到更廣泛的應用，不斷修訂這些估算值。
環保署很早就知道這些數字存在問題。例如，1989年，技術評估辦公室（現已解散，是國會的無黨派科學顧問機構）報告說，美國許多大都市地區未能實現控制形成煙霧的臭氧的目標，部分原因是排放清單不準確。在1990年對《清潔空氣法》的修正案中，國會給了該機構六個月的時間，以確保所有導致臭氧形成的排放都被分配了最新的、準確的因子，並指示環保署此後每三年審查一次這些數字。
環保署錯過了這兩個截止日期。它至少未能進行一些三年期審查。它聲稱已經建立了所有必要的與臭氧相關的因子，但對其準確性的質疑依然存在。
幾十年來，包括環保署監察長辦公室在內的政府監督機構，都指出了這些因子的缺陷，這些缺陷驅動了從執法案件到法規起草的各種行動。“我們認為，排放因子開發的現狀……是一個重大弱點，阻礙了主要空氣計劃目標的實現，”監察長在1996年的一份報告中寫道。報告警告說，由於資金限制，環保署對行業研究的依賴可能導致因子低估汙染。美國通用會計署（現為政府問責署）在2001年報告稱，儘管“設施的實際排放量可能且確實與公佈的因子有很大差異”，但汙染企業仍依賴這些估算值。 環保署監察長在2014年再次提出有針對性的批評，質疑用於估算某些管道甲烷排放量的因子的有效性。
儘管如此，幾乎沒有進展。雖然排放因子被認為是理解空氣質量和支援排放清單的關鍵工具，但它們往往被遺忘。“這個基礎被埋沒得太深，以至於常常不被重視，”1990年代從事排放因子工作的戴維·莫布利說。“緊迫性很少存在。”
休斯頓的案例研究
準確的汙染資料至關重要。考慮一下臭氧汙染嚴重的城市休斯頓發生的事情，那裡是煉油和化學品製造中心。
該市一直使用排放清單來指導其臭氧控制策略。2000年研究人員進行的空氣監測發現，揮發性有機化合物（高度活潑的臭氧前體，如苯，被稱為VOCs）的水平比之前估計的要高10到100倍。這項研究——由當時的德克薩斯州自然資源保護委員會、環保署和40多個其他公共、私人和學術機構共同進行——特別指出了乙烯等VOCs，乙烯是一種主要用於生產塑膠的易燃氣體。
萊斯大學環境工程副教授丹尼爾·科恩說，事實證明，休斯頓專注於控制來自錯誤來源的錯誤排放，以降低其臭氧水平。該市改變了策略，擴大了VOC監測範圍，並制定了減少排放的規則。科恩和他的同事在一項後續研究 (pdf) 中發現，六年內臭氧產生率下降了高達50%。科恩說，研究表明，僅僅依靠排放因子是一個壞主意。“我們需要科學家測量空氣中的這些汙染物，以查明實際排放了多少，”他說。
低估問題也在個別設施中浮出水面，包括殼牌在休斯頓郊區鹿園佔地1,500英畝的石化綜合體。休斯頓市和環保署於2010年開始的一項研究表明，從殼牌一個油罐飄出的苯水平比相關排放因子預測的要高448倍。這種差異導致了環保署的執法行動；在一項同意法令 (pdf) 中，殼牌同意支付260萬美元的罰款，並花費1.15億美元來控制來自燃燒火炬（出於經濟或安全原因燃燒氣體）和其他活動的汙染。殼牌公司沒有回應置評請求，但一位女發言人告訴《休斯頓紀事報》在2013年，“和解協議的條款與殼牌鹿園的目標和正在進行的減少現場排放和升級我們的燃燒火炬基礎設施的活動相符。”
儘管這些研究和其他研究有發現，但環保署直到2015年才更新美國煉油廠和石化行業的排放因子，此時距離休斯頓向該機構請願已經過去了七年，距離環境正義團體起訴該機構也已經過去了兩年。
不可靠的甲烷估算
汙染的低估不僅限於有毒化學品。康奈爾大學生態學和環境生物學教授羅伯特·豪沃斯說，許多用於估算甲烷（一種與石油和天然氣開發相關的強效溫室氣體）釋放量的排放因子“太低了”。 確定這些作業排放多少甲烷可以幫助科學家計算天然氣對全球變暖的影響，天然氣在2016年取代煤炭成為美國最大的發電來源。 豪沃斯說，這對於防止“失控的氣候變化”至關重要。
批評人士說，對個人天然氣管道洩漏甲烷量的估計常常過低。圖片來源：肯·塞德諾 Getty Images
仍有許多未知數。環境保衛基金會贊助的2015年一項研究發現，德克薩斯州北部巴尼特頁岩地層的石油和天然氣生產和加工產生的甲烷釋放量，比環保署的美國溫室氣體排放清單估計的要高90%。
在最新的2015年清單中，用於估算管道洩漏和其他天然氣排放量的因子中，約有三分之一是基於環保署和一個當時被稱為天然氣研究所的行業團體在1996年進行的一項研究。環保署監察長在2014年發現 (pdf) “研究資料存在重大不確定性”，這意味著環保署關於管道洩漏甲烷量的假設“可能無效”。
錯誤的估算造成的危害不僅限於石油和天然氣。例如，環境誠信專案的一份報告 (pdf) 稱，旨在估算家禽養殖場氨排放量的排放因子“可能太低了”。 這些排放會導致諸如藻類大量繁殖之類的問題，藻類大量繁殖會迅速蔓延並殺死切薩皮克灣等水道中的海洋生物。
“潘多拉魔盒般的問題”
環保署發言人表示，環保署已開始執行一項計劃，以改進排放因子背後的科學依據，並更頻繁地審查這些估算值。 其中一項變化是：現在一些公司必須以電子方式向該機構報告汙染資料。
特朗普政府提議將2018財年環保署的預算削減31%，儘管國會迄今為止透過一系列短期決議延長了現有資金水平。 環保署發言人在一封電子郵件中寫道，排放因子的進展將取決於“可用資源”，但拒絕明確該專案的最後期限。
該機構表示，它不打算將排放因子的用途限制在最初的預期目的——為汙染清單提供資訊。 這意味著，例如，這些數字仍將用於許可證。
許多行業人士對此表示滿意。 當環保署在2009年《聯邦公報》通知中徵求關於如何改進該系統的建議時，從發電機到汽車製造商的公司都主張維持現狀，稱排放因子有時是他們唯一的資料選擇。 美國石油協會和美國化學理事會等行業團體辯稱，如果環保署發現有缺陷的因子導致許可證低估了汙染，他們的成員不應受到懲罰。 美國石油協會表示，它擔心向環保署提供更多行業資料以幫助其改進數字“可能會被誤用於執法或其他目的。” 這兩個團體都沒有回覆置評請求。
另一方面，公共衛生倡導者希望獲得更多。 奧斯汀塞拉俱樂部孤星分會的清潔空氣主管尼爾·卡曼說，一些公司為了避免環保署的許可證費用和民事處罰而玩弄系統。“我們不知道實際排放量是多少，”他說。“這是一個真正的潘多拉魔盒般的問題。”
卡曼和其他倡導者表示，他們理解在某些情況下必須使用排放因子，並且某些型別的汙染可以合理準確地估算。 然而，他們也堅持認為，應更廣泛地部署空氣監測。“在可以對排放進行直接監測的地方，應該強制要求這樣做，”環境誠信專案的謝弗說。
謝弗指責環保署給一些公司開了後門。 例如，它允許發電廠的運營商在使用連續監測來測量細顆粒物，或使用季度測試和排放因子相結合的方式之間進行選擇。 謝弗說，其中一些工廠已經安裝了監測系統，但“使用排放因子更容易掩蓋違規行為”。
用“明亮的燈光”照亮汙染
加州灣區空氣質量管理局在研究表明該地區煉油廠的洩漏（稱為無組織排放）可能在排放因子中被低估後，改變了其方法。“根據這些資訊，我們決定我們需要更多方法來更好地識別無組織排放，並用明亮的燈光照亮這些無組織排放，”該地區氣象、測量和規則主管埃裡克·史蒂文森說。
2016年，該區敦促煉油廠安裝“開放路徑”監測系統——該系統使用光束來檢測苯等氣體的存在——並即時向公眾提供資料。 雪佛龍公司在2013年在其位於加利福尼亞州里士滿的煉油廠周邊安裝了這樣一個系統。
該公司沒有回應關於監測的具體問題，但表示其“專注於高效運營煉油廠和投資新技術”已大大減少了1970年代以來的空氣汙染。 社群科學研究所–CSI健康與正義組織（一個幫助公眾進行汙染測試的環保組織）的執行主任丹尼·拉爾森說，里士滿的系統顯示了特定時刻空氣中化學物質的水平，並可以提醒居民注意可能引發哮喘發作和其他嚴重健康問題的排放高峰。
“它表明，許多汙染一直在雷達下飛行，這些汙染極具毒性且問題重重，”拉爾森說。“我們可以證明我們一直都知道的事情。”