更新时间：2024-09-20 17:19
黑碳（黑色 碳），又称烟尘，是由含碳物质（如石油、煤、木炭、树木、柴草、塑料垃圾、动物粪便等）不完全燃烧产生的热解产物。这种物质在大气中留存的时间相对较短，通常为数日至几周，且具有较强的吸光特性，能够吸收太阳短波辐射并释放红外辐射，进而加热周围的大气。黑碳被认为是PM2.5中数量最多、危害最大的污染物之一。
黑碳的粒径较小，一般在0.01~0.05微米范围内。在电子显微镜下观察，黑碳呈现为亚微米级别的颗粒物聚合体，形态多样，既可以是团状也可以是链状。黑碳本身表现出斥水性，但在结合了吸湿性的有机碳成分后会转变为亲水性粒子。它是PM2.5中数量最多、危害最大的污染物。
根据2004年发布的排放清单资料显示，就地域分布而言，中国的黑碳排放量在全球占比最高，达到了五分之一左右。而在各种燃料类型的排放中，生物质燃烧所产生的黑碳占据了总量的约60%。
作为一种强吸收性气溶胶，黑碳能够强烈吸收太阳短波辐射，同时释放红外辐射，从而加热大气。在大气中，黑碳的存在时间通常为数日至几周，因此会对局部区域的大气温度产生显著影响。国际上的多项研究已经针对黑碳的大气辐射强迫进行了探索，尽管存在较大的不确定因素，但估算的结果范围大致在0.4 W/平方米至1.2 W/m²之间。
当黑碳沉降至冰雪表面时，会导致冰雪表面反射率的降低，这对冰雪的消融过程有着积极的反馈作用。北冰洋冰和高亚洲冰川是国际上重点关注的研究领域。
有人推测北极大气中的黑碳以及沉降的黑碳会加速海冰的消融。然而，根据加拿大的环境部门提供的数据，北极大气中的黑碳浓度在过去二十年内呈下降趋势。同样，2005年以后，雪冰中的黑碳浓度与1980年代相比并未显示出明显的增加。因此，缺乏明确的证据支持黑碳加速北极海冰消融的观点。
高亚洲冰川位于海拔较高的位置，通常超过3000米，处于对流层的中部或上部，远离人类活动密集区，空气质量相对较好。由于大气黑碳的区域增温效应主要发生在较低的高度，因此高亚洲冰川受到大气黑碳区域增温的影响较小。相反，主要考虑的是沉降在冰川表面上的黑碳的影响。研究表明，高亚洲冰川的黑碳浓度与全球其他高山和北极地区相似，低于平原地区一个数量级。目前浓度水平下的黑碳对冰川表面辐射能量平衡的影响可能不超过5%。喜马拉雅山脉的冰川状况尤其值得关注，自1950年代以来的退缩与温室气体和南亚棕色云中的黑碳共同增温作用有关。在喜马拉雅山采集的冰芯样本显示，中段冰川的黑碳记录在过去四十年内未出现明显趋势，而东段则显示出增长的趋势。根据现有的观测数据，黑碳对珠穆朗玛峰北坡东绒布冰川辐射平衡的影响不足2%。此外，卫星数据显示，喜马拉雅山中段冰川的上部自2000年以来出现了变暗的现象，这意味着消融速度加快。少量的观测结果显示，黑碳在春季消融季节对这一现象有一定的贡献。
由于黑碳的增温效率高于二氧化碳等温室气体，且排放量较大，再加上其在大气中的停留时间较短，因此减排措施可能会立即见效。发达国家正在敦促发展中国家改善能源结构，提高绿色和可再生能源在其国民能源消耗中的比重。在中国大陆，黑碳气溶胶的观测数据被视为机密气象资料。
一项由美国国家海洋和大气管理局领导的联合研究团队发现，黑碳对气候变暖的影响可能超过了之前的估计，其致暖效应大约是二氧化碳的三分之二，甚至超越了甲烷。这一结论发表在《地球物理学研究学报》上。黑碳作为一种吸光性物质，能够强烈吸收太阳短波辐射，同时释放红外辐射，加热周围的大气。在大气中，黑碳的留存时间通常为数日至几周，因此会产生区域增温效应。研究认为，黑碳对气候变暖的直接影响可能是先前估计的两倍。综合考虑黑碳可能对气候产生的所有影响路径，其致暖效应约为每平方米1.1瓦特，相当于二氧化碳的三分之二。此前，人们对黑碳排放对全球变暖和气候变化的影响程度严重低估。该项研究的主要作者大卫·费伊表示：“这项研究更新了以往的研究，证实了黑碳对气候变暖的重要影响，其地位排在甲烷之前。”
这项研究由国际全球大气化学项目发起，历时四年，预计将指导未来的研究方向、改进气候模型，并为未来的政策制定提供基础。自联合国政府间气候变化专门委员会上次发布评估报告以来，科学家们已经投入多年时间进行完善。新评估指出，某些地区的黑碳排放量可能高于之前的估计，这与其它研究暗示的一些地区黑碳排放量被低估的情况相一致。然而，研究人员强调，黑碳对气候变化的影响是复杂的。除了直接的致暖效应外，黑碳还会影响云的形成，从而带来冷却或加热的影响。黑碳落在雪和冰的表面，会加速它们的融化。此外，许多产生黑碳的源头也会排放出其他颗粒，这些颗粒可以抵消黑碳的影响，实现降温效果。研究团队量化了黑碳的各种复杂性及其不同来源共同排放污染物的影响，并考虑了测量和计算的不确定性。他们得出的结论是，通过减少黑碳排放，可以更加有效地应对气候变暖问题。特别是应该优先减少柴油发动机和小型家庭火炉中特定类型的木材和煤炭所排放的黑碳。此外，研究报告发现，黑碳是导致北半球中高纬度地区如美国北部、加拿大、欧洲北部和亚洲北部快速升温的一个重要因素，其影响还可以扩展到更遥远的南部地区，包括亚洲季风引起的降雨模式变化。这表明，控制黑碳排放有望显著减轻区域气候变化，并有益于公众健康。
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