集中供热工程实施前后黑碳气溶胶排放的对比分析
大气黑碳排放及其对气候变化的影响
大气黑碳排放及其对气候变化的影响随着人类社会的发展和工业化进程的加速，大气污染已成为我们面临的重要环境问题之一。
而其中一个关键问题就是大气黑碳的排放，它对气候变化产生了深远的影响。
本文将探讨黑碳排放的来源、影响以及应对措施。
首先，黑碳是指由不完全燃烧的有机材料产生的固态颗粒物。
它的主要来源包括燃烧化石燃料、木材和农作物残渣以及生物质燃烧等。
尤其是在发展中国家，传统的生活方式和能源利用模式导致了大量黑碳的排放。
例如，农村地区常用的煤炭和生物质燃料，如柴火和木炭，被用于供暖、烹饪等日常活动，这都是黑碳的重要来源。
黑碳的存在会直接影响气候系统。
首先，黑碳具有较高的吸光能力，它吸收来自太阳的热量，使大气温度升高。
其次，黑碳可以与水蒸气结合形成云凝结核，进而改变云的特性和分布。
这些变化对降水和气候模式产生了重要影响。
此外，黑碳能加速冰川的融化，促进海冰和冰川消失，进一步加剧海平面上升的问题。
然而，由于黑碳的气溶胶特性和其对气候系统的复杂影响，减少黑碳排放并不是一项容易的任务。
然而，有关领域的研究人员提出了一些应对措施。
首先，一种方法是改善燃烧技术。
通过改进传统的生物质燃烧技术，可以减少黑碳的排放。
例如，推广电化、天然气等清洁能源的使用，使得煤炭和生物质燃料的使用量减少。
此外，引入高效燃烧设备和过滤器等技术也可以有效减少黑碳的排放。
其次，政策层面的干预也是解决黑碳问题的重要手段。
政府可以出台法规和政策，促使企业和个人转向更清洁的能源和生产方式。
同时，对于黑碳排放多的地区，政府可以提供补贴和奖励，鼓励他们采取减排措施。
此外，国际合作也至关重要。
各国可以共同制定行动计划，分享技术和经验，共同应对全球黑碳排放问题。
最后，公众教育和意识提升对于解决黑碳排放问题也起着重要的作用。
教育公众关于黑碳和气候变化之间的联系，提高人们对于环境问题的关注和理解，有助于推动政策的制定和执行。
此外，个人在日常生活中也可以采取一些简单的行动来减少黑碳的排放，如选择绿色交通方式、减少机动车的使用以及注重能源的节约使用等。
未来黑碳气溶胶排放对区域气候变化的影响模拟
未来黑碳气溶胶排放对区域气候变化的影响模拟陈莉荣;郑辉辉;师华定;张强;高庆先【摘要】黑碳气溶胶是大气气溶胶的重要组分,其对从可见光到红外波段范围内的太阳辐射都具有强烈的吸收作用,对区域气候有较大影响.利用区域气候模式RegCM3,加入自主编制的黑碳排放清单,以2013年为基准年,模拟研究了2030年基准排放情景(BB)、政策排放情景(EE)、政策能源排放情景(EB)和政策控制排放情景(BE)下排放的黑碳气溶胶对大气层顶太阳辐射量的影响,分析不同情景下黑碳气溶胶排放引起的气候效应.结果表明:4种情景黑碳排放量排序为BB>EB>BE>EE;BB 下2030年全国的气温及降水量分布与2013年基本一致,变化不明显;EB和BE二者排放量基本一致,但是减排侧重点不同,引起的气候效应稍有差异,但差别不大;而EE下减排力度达到最大,排放量减至98万t,其引起的气温和降水量的变化相比于其他3种情景较为明显,在黑碳减排的同时,升温效应减少,降温效应突出.对比BE和EB下的排放量发现,工业部门在BE下的减排量较大,民用部门在EB下的减排量较大,表明排放控制措施在工业部门可以发挥较大的作用,民用部门的减排中能源结构调整措施较为重要.【期刊名称】《环境工程技术学报》【年(卷),期】2018(008)001【总页数】11页(P1-11)【关键词】未来情景;黑碳气溶胶;区域气候变化;RegCM3模式【作者】陈莉荣;郑辉辉;师华定;张强;高庆先【作者单位】内蒙古科技大学能源与环境学院,内蒙古包头 014010;内蒙古科技大学能源与环境学院,内蒙古包头 014010;中国环境科学研究院气候变化环境影响研究中心,北京 100012;中国环境科学研究院土壤与固体废物研究所,北京 100012;清华大学地球系统科学研究中心,北京 100084;中国环境科学研究院气候变化环境影响研究中心,北京 100012【正文语种】中文【中图分类】X513大气是人类赖以生存的基本气象和环境要素，而气溶胶作为大气介质和混合于其中的固态和液态颗粒物组成的体系对空气污染有不容忽视的影响[1]。
黑碳气溶胶
黑碳气溶胶来源：
北美和欧洲曾经是黑碳气溶胶的主要源区,工业革时期,前苏 • 黑碳来源于何处？它的实际排放量是多少 联也在黑碳气溶胶排放中占有一席之地,随着苏联解体, 放 ？它在大气以及全球的分布状况如何？它 的黑碳气溶胶有所减少,到20世纪后半期,随着发展中国家经 的碳气溶胶的重要源区。目前, 的黑碳主要产生于化石和生物燃料的燃烧 由于黑碳气溶胶排放很难直接测定,化学输送模式存在数据 来源及模式本身的误差,使得精确判别黑碳气溶胶来源具有 ，如柴油、煤、喷气机油、天然气、煤油 一定的难度,特别是源自东亚、南亚的黑碳气溶胶所占比重, 、以及木材和生物燃烧, 其排放量以及在全 仍存在很大的 球的分布仍是非常不确定的。
化改变了亚洲夏季季风环流, 从而引起中国地区 降水形势的变化。
如果他们的解释是正确的, 减少人为黑碳气溶胶的排放, 则将有助于减轻我国南方洪水、北方干旱及沙尘暴的 强度。有观点认为, 近几十年来快速变暖的原因主要是 因为非温室气体如氟氯碳化合物、等的增长, 而不是因 为化石燃料燃烧的产物、气溶胶等的增长所致。
三种观点
1 Menon
2
Hansen
3
Ackerman
Menon等利用全球气候模式(GISS)模拟中国和 印度地区气溶胶的直接辐射强迫效果, 认为吸收 性气溶胶可以影响区域性气候。研究表明中国 过去几十年的降水趋势南方降雨和洪水的增加 以及北方的干旱可能与黑碳气溶胶的增加有关 。
由于吸收性黑碳气溶胶吸收太阳辐射后加热大气, 因 而改变了大气稳定度和垂直运动, 进而影响了大尺度环 流和水循环,所以黑碳气溶胶具有重要的区域气候效果 。 他们的研究还表明, 黑碳引起大气加热的空间变
黑碳气溶胶的排放与全球变暖之间的关系, 黑 碳气溶胶的气候效果等尚需进一步的实验和理 论验证, 但鉴于黑碳气溶胶在大气环境、人类健 康等方面的“ 不良”影响, 采取紧急措施, 减少 并控制其排放是毋庸质疑的。由于黑碳在大气 中的寿命远小于二氧化碳和甲烷, 因此, 假如我 们今天就停止它的排放,那么一、二周之后它将 会从大气中消失。从这一点来讲, 控制黑碳比控 制二氧化碳和甲烷, 见效要快得多。
中国黑碳气溶胶排放量及其空间分布
排放源
. 然而 , 国内外学者
虽估算了中国黑碳气溶胶排放清单 , 但因排放因子 较少选用国内实测数据以及活动数据获取的困难 , 导致估算结果仍存在较大不确定性 . 对机动车排放因 子 , 大部分学者未考虑我国机动车排放标准更新所带 来的变化 , 仅对不同车型分类讨论 和 Lei 等人
[25] [23,24]
2013 年
论 文
第 58 卷
第 19 期： 1855 ~ 1864
《中国科学》杂志社
SCIENCE CHINA PRESS
中国黑碳气溶胶排放量及其空间分布
张楠, 覃栎, 谢绍东*
北京大学环境科学与工程学院 , 环境模拟与污染控制国家重点联合实验室 , 北京 100871 * 联系人 , E-mail: sdxie@ 2012-11-02 收稿, 2013-02-18 接受, 2013-05-23 网络版发表 国家重点基础研究发展计划 (2010CB955608)资助
摘要
基于国家统计数据、国内最新实测排放因子数据和更符合中国实际情况的机动车排放因
4
关键词
黑碳 排放清单 排放因子 空间分布
子模型计算了中国大陆(不包含港澳台地区)2008 年黑碳气溶胶排放清单, 并建立 0.5° × 0.5° 的黑 碳排放空间分布图. 2008 年中国大陆黑碳排放总量为 160.494× 10 t. 其中工业源和居民生活消费 源是最主要的贡献者, 分别为 69.503× 10 和 63.602× 10 t, 占总量的 82.9%; 交通运输黑碳排放量为 19.463× 10 t, 贡献了总量的 12.1%; 但不同省市各行业源贡献比例差异显著, 可分为工业源贡献 区、居民生活源贡献区、工业源和居民生活源共同贡献区 , 以及交通源贡献区 . 从能源类型看 , 黑碳主要来源于煤炭和生物燃料燃烧, 分别占 51.0%和 32.2%. 黑碳排放空间分布不均匀, 呈东 高西低的趋势, 与区域经济发展情况和农村人口密度一致 ; 其中高排放量地区以全国总面积的 5.7%贡献了总排放量的 41.2%, 山西、河北、山东、河南以及四川等地具有较高的排放量.
苏州市黑碳气溶胶的污染特征分析
苏州市黑碳气溶胶的污染特征分析丁铭;邹强;葛顺;陈玉柱【摘要】2012年1-12月,对苏州市区黑碳气溶胶浓度进行监测和分析.结果表明,苏州市区黑碳平均质量浓度为3.3 μg/m3,且季节变化明显,即夏季的平均浓度最低,秋末、冬初、春末时段黑碳浓度易出现高值,其分布规律与春季秸秆焚烧、秋冬季逆温雾霾时期相吻合;与周围生物质燃烧和工业排放有关.日变化有明显的峰值、谷值,一般在每日的6:00-9:00、18:00-20:00出现高值,低值则出现在午后12:00-15:00;与国外城市相比,苏州黑碳浓度偏高,但与国内城市(北京、天津、沈阳、本溪)相比,则浓度相对较低.【期刊名称】《中国环境监测》【年(卷),期】2014(030)006【总页数】5页(P67-71)【关键词】黑碳;气溶胶;苏州【作者】丁铭;邹强;葛顺;陈玉柱【作者单位】江苏省环境监测中心,江苏南京210036;苏州市环境监测中心站,江苏苏州215004;江苏省环境监测中心,江苏南京210036;淮安市环境监测中心站,江苏淮安223001【正文语种】中文【中图分类】X823黑碳气溶胶是大气气溶胶的重要组成部分，是由生物质或化石燃料不完全燃烧所产生的含碳颗粒物［1］，是地球大气的重要成分。
黑碳具有复杂的化学成分。
一般呈亚微米颗粒状态，对光具有强烈的吸收作用；一般不溶于极性与非极性溶剂，在空气或氧气中被加热到350～400℃仍能保持稳定。
物质结构上呈现无序的局部石墨环状微晶体形态。
其来源与工业污染、交通、森林火灾、燃煤和农业废弃物的燃烧等密切相关，粒径主要为0.01～1 μm。
虽然它在气溶胶中所占的比例很小，但其质量衰减系数是透明气溶胶的2～3倍，是吸收紫外、可见光、红外辐射的主要成分。
国外早在20世纪70年代就已经开展了黑碳的测量，中国的相关研究起步相对较晚，目前已经取得了一定成果，获得了一些区域背景点及部分城市区域黑碳的浓度［2］。
该研究以2012年苏州市黑碳实观测结果为基础，结合环境空气中污染物浓度变化特征，讨论分析其成因，旨在为研究黑碳变化规律及其环境效应提供依据。
北京市残留层黑碳气溶胶混合状态和光学特性分析
北京市残留层黑碳气溶胶混合状态和光学特性分析北京市残留层黑碳气溶胶混合状态和光学特性分析近年来，随着工业化和城市化的快速发展，我国许多大城市遭受严重的空气污染问题。
其中，黑碳气溶胶是重要的污染成分之一，对人体健康和气候变化都有重要影响。
北京作为中国首都和人口众多的城市，黑碳气溶胶的状况尤为引人关注。
了解北京市残留层黑碳气溶胶的混合状态和光学特性对于精确评估其影响及采取相应的污染治理措施具有重要意义。
残留层黑碳气溶胶是指存在于大气中的碳制品，包括烟尘、废气排放和燃煤等活动所释放的颗粒物。
这些气溶胶颗粒的大小通常小于2.5微米，具有很高的吸相态与光学吸收特性。
因此，研究黑碳气溶胶的混合状态对于了解其对大气的光学效应具有重要意义。
在北京市进行的一项研究中，科学家使用了传统的采样器和质谱仪等仪器来收集和分析大气中的气溶胶样品。
研究结果显示，北京市残留层黑碳气溶胶主要来源于交通运输和工业排放。
其中，汽车尾气是最主要的黑碳排放源。
此外，燃煤和工业废气也对残留层黑碳气溶胶的浓度和组成产生重要影响。
随后，科学家对北京市残留层黑碳气溶胶的光学特性进行了分析。
利用光学仪器，他们测量了黑碳气溶胶的吸光度和散射特性。
结果显示，黑碳气溶胶表现出较高的吸光度和散射效应，这使其成为大气中的重要光学吸收物质。
而且，黑碳气溶胶的光学特性还受到颗粒物的大小和形状等因素的影响。
此外，研究人员还研究了残留层黑碳气溶胶的混合状态。
他们发现，黑碳气溶胶与其他气溶胶成分（如硝酸盐和硫酸盐）之间存在复杂的相互作用。
这些气溶胶物质在大气中混合形成复杂的结构，并且各自的光学特性也会发生改变。
综上所述，北京市残留层黑碳气溶胶的混合状态和光学特性对于了解其在大气中的行为和影响具有重要意义。
通过对黑碳气溶胶来源和组成的认知，我们可以更好地掌握其在大气中的变化趋势和分布特点，为制定有效的空气污染治理策略提供科学依据。
同时，对残留层黑碳气溶胶混合状态和光学特性的深入研究，还可以为理解气溶胶对气候变化的贡献提供重要参考综合以上研究结果，可以得出结论：北京市残留层黑碳气溶胶主要来源于交通运输和工业排放，其中汽车尾气是最主要的黑碳排放源。
北京黑碳气溶胶变化特征及来源分析
北京黑碳气溶胶变化特征及来源分析
郝睿;夏芸洁;孟磊;方冬青;王璐
【期刊名称】《气象水文海洋仪器》
【年(卷),期】2024(41)1
【摘要】为探究北京黑碳气溶胶的变化规律和污染来源,文章利用北京市观象台黑碳仪2018年的观测数据进行研究,并结合气象资料及环境资料进行分析。
结果表明:北京市黑碳质量浓度呈现春、夏季低,秋、冬季高的变化特点,同时黑碳质量浓度的日变化明显,呈现夜间高、日间低的变化趋势。
黑碳气溶胶来源主要为化石燃料的燃烧,受到的偏南方向污染的影响大于偏北方向,主要的潜在源区包括河北南部、山东西北部及北京南部。
【总页数】5页(P45-48)
【作者】郝睿;夏芸洁;孟磊;方冬青;王璐
【作者单位】北京市气象探测中心;中国气象科学研究院大气化学重点开放实验室;中国气象局气象探测中心
【正文语种】中文
【中图分类】X513
【相关文献】
1.半干旱地区黑碳气溶胶变化特征及来源分析
2.山东惠民黑碳气溶胶变化特征及来源分析
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黑碳气溶胶研究进展Ⅰ：排放、清除和浓度
或全球黑碳的排放，其局限性是不言而喻的，而排放 因子受气象条件的影响也会带来误差。
吴涧等［12］ 分析了 生物 质燃烧 排放的 黑碳 占总 黑碳的百分比，其结果是：印度半岛上空占 30％ ～ 45％；中南半岛 55％ ～75％；中国东部占 30％ ～ 40 ％，数据表明，东南亚黑碳来源中生物质燃烧占到 了相当的比例，应该引起足够的重视。
粒子的降落速度与 粒子的大小、密度和形状 有关。
对于黑碳气溶胶细 粒子，是湍流 输送起主要 作用。
与微量气体类似，在实践中常用动量或热量的湍流
扩散系数来近似地代替粒子的湍流扩散系数，通过
测量确定不同高度上的平均风Fra bibliotek、风速脉动值和气
溶胶粒子浓度，就可以计算气溶胶粒子的湍流沉降
速度。因此，气溶胶粒子的干沉降速率取决于粒子
2 黑碳气溶胶的排放和清除
黑碳 气溶胶的排放很难 直接测量，通常 是在实 验室从燃烧物质和排放的黑碳气溶胶推算燃烧物质 量与排放量之间的关系，即排放因子，将实验室的推 算结果应用到实际大气中，粗略估算 黑碳气溶胶 的
排放。 IPCC 2001 报告［1］给出 2000 年全球化石燃料
燃烧排放的黑碳气溶胶为 6.6 Tg/a（范围 6 ～8 Tg/ a），生物质燃烧排放 5.7Tg/a（范围 5 ～9 Tg/a），飞 机尾气排放 0.006 Tg/a，可以看到生物质燃烧排放 估算值的 范 围 最大，因 为 除 了 人 为 燃 烧的 生 物 质 （作物秸秆），还有自然燃烧过程（森林大火）等的排 放，这类的 排放 源不 能很 好地 统 计，不 确定 性 也较 大。报告还给出了年平均黑碳源 强的全球分 布（图 2）。全球年平均黑碳的源强分布有 4 个极大值区， 最大的源强位于欧洲（0.2 ～0.5 kg/（km 2·h）），其 次是中国的东部（0.05 ～0.1 kg/（km 2 ·h）），另两 个排放源分别位于南美洲和非洲（0.02 ～0.05 kg/ （km 2·h））。张立盛［5］ 用美国 Lawrence Liverm ore National Laboratory 的对流层化学输送模式计算了烟 尘气溶胶的全球分布，结果显示，有很明显的 3 个大 值区，最大的是南美洲，其柱浓度为 ～1.6 m g/m 2 ， 其次为非洲和南亚，数值均为 ～1.0 m g/m 2。张立 盛的模拟结果中没有欧 洲的高值 中心，另几 个高值 中心的位置也有区别。由于其模式输入的原始数据 来源不同、计算 排放 的年 份不 同、模式 本身 也 有差 别，这两个结果之间不能直接比较，但有一点是相同 的，即南美、非洲和亚洲有高值区。
黑碳气溶胶
THANKS
“ 怎样把黑碳气溶胶考虑进气 候变化的全球协议？”， 这也 是一个关键的问题。 在评价黑碳气溶胶的辐射 强迫效应时, 还有一个重要的问 题有待解决, 即实际大气中黑碳 气溶胶与其它气溶胶是怎样混 合的？混合方式如何？是内部 混合还是外部混合？它们的混 合比是多少？
讨论 燃烧排放的黑碳和有机碳颗粒可以增加环境中细粒子物质 （PM2.5）的浓度, 它们与太阳光的相互作用可以影响气候变化过程。 基于气候强迫和健康方面的考虑, 对于黑碳和有机碳的排放源、排放 清单、影响因子等的准确确定将具有非常重要的意义。 虽然目前在黑碳排放的评价上还很不准确，但是, 在相关的评价方法 和测量技术等方面的改进、提高都是非常必要的。同时, 最为关键的 是要通过多方面的努力尽量减少黑碳气溶胶的不确定因素, 包括排放 源、排放量、物理化学特性、辐射效果等。因此, 针对某一地区和全 球而言, 发展比较合理、准确、标准化的黑碳气溶胶测量方法和描述 方法已相当迫切。只有获得各个国家和地区比较准确的黑碳排放量 实测数据, 获得具有区域特点的黑碳气溶胶的各种特性, 才有可能比 较准确地评价黑碳气溶胶的各种影响和效果, 得到对各个国家和地区 乃至全球因黑碳气溶胶引起的全球变暖 黑碳气溶胶的排放与全球 变暖之间的关系, 黑碳气溶胶的气候效果等尚需进一步的实验和理论 验证, 但鉴于黑碳气溶胶在大气环境、人类健康等方面的“ 不良”影 响, 采取紧急措施, 减少并控制其排放是毋庸质疑的。
黑碳气溶胶来源：
北美和欧洲曾经是黑碳气溶胶的主要源区,工业革时期,前苏 • 黑碳来源于何处？它的实际排放量是多少 联也在黑碳气溶胶排放中占有一席之地,随着苏联解体, 放 ？它在大气以及全球的分布状况如何？它 的黑碳气溶胶有所减少,到20世纪后半期,随着发展中国家经 的辐射效果怎样？现在我们只是知道90% 济的发展,亚洲逐渐成为北极黑碳气溶胶的重要源区。目前, 的黑碳主要产生于化石和生物燃料的燃烧 由于黑碳气溶胶排放很难直接测定,化学输送模式存在数据 来源及模式本身的误差,使得精确判别黑碳气溶胶来源具有 ，如柴油、煤、喷气机油、天然气、煤油 一定的难度,特别是源自东亚、南亚的黑碳气溶胶所占比重, 、以及木材和生物燃烧, 其排放量以及在全 仍存在很大的 球的分布仍是非常不确定的。
大气黑碳与气溶胶特性的相关性分析
大气黑碳与气溶胶特性的相关性分析近年来，随着全球气候变化问题日益凸显，对大气污染物的研究变得愈发重要。
其中，大气黑碳和气溶胶两者的相互关系备受科学界的关注。
本文将就大气黑碳与气溶胶特性之间的相关性进行分析。
首先，我们来了解一下大气黑碳和气溶胶的定义及特性。
大气黑碳是指一种细小而具有吸光性质的颗粒物质，主要由燃烧过程中生成的不完全燃烧产物所组成。
而气溶胶则是悬浮在空气中的微小颗粒物，通常由固体或液体颗粒组成。
气溶胶的成分及来源多种多样，包括尘土、海盐、有机物以及气候变化中的影响因素等。
大气黑碳和气溶胶之间的关系可以从多个方面进行分析。
首先，它们在大气中的输送情况存在一定的相互作用。
大气黑碳能够吸附在气溶胶表面，从而影响气溶胶的物理和化学特性。
此外，气溶胶中的一些成分也会在大气黑碳的存在下发生变化，进而影响到气溶胶的形成和组成。
因此，了解大气黑碳和气溶胶之间的相互关系对于准确评估大气污染及气候变化的影响具有重要意义。
其次，大气黑碳和气溶胶对气候变化的效应存在一定的相关性。
大气黑碳具有强烈的吸光特性，能够吸收太阳辐射并转化为热能，从而影响地球能量平衡。
而气溶胶则对太阳辐射的反射和散射起到重要作用，影响大气中的辐射传输过程。
因此，大气黑碳和气溶胶的同时存在会增加大气中的吸收和散射作用，从而对气候变化产生一定的影响。
此外，大气黑碳和气溶胶还对空气质量和健康产生一定的影响。
大气黑碳作为一种颗粒物质，能够对空气质量产生直接影响，引发或加剧雾霾等污染现象。
而气溶胶中的一些成分和粒径分布也与空气质量密切相关。
因此，深入了解大气黑碳和气溶胶的相关特性，有助于制定和改进空气质量监测和管理措施，保护人民的健康。
最后，需要指出的是，大气黑碳和气溶胶的相关性研究仍然面临一些挑战和不确定性。
首先，气溶胶的来源众多且复杂，其中大气黑碳的贡献相对较小，难以准确把握。
其次，大气黑碳和气溶胶的时空分布存在一定的不均匀性，需要更多的观测数据和模型研究来揭示其分布规律。
黑碳气溶胶研究现状
在将严重恶化大气环境 、 危害人类健康 。１９ 年 ９５ 的 ＩＣ １ Ｐ Ｃ［ 刚报告 就 曾指 出 ：黑碳气 溶胶作 为大气
气 溶胶 中太 阳辐 射 的吸收 主体 ，它 同其 它气溶胶 如硫 酸盐气溶 胶混 合存 在 ，可能会 大大降 低硫 酸
黑碳气溶胶在大气气溶胶成分中所 占比例较 小， 一般 占百分 之 到百分 之 十几 ， 在大气 中浓度
ａ ｒ ｏ ｂ ａ ｋ ａ ｂｏ ｉ ａ ｉ ｅ ｏｓ ｌ ｌ ｃ ｃ ｒ ｎ ｓ ｎ ｍｐｏ ｔ ｎｔ ｓ ｅ ｔ ｎ ｈｅ ｓ ｕｄｉｓ ｆ ｈｅ ｌｍ ａ ｅ ｈａ ｇｅ ａ ｄ ｒ ａ ａ ｐ ｃ ｉ ｔ ｔ ｅ ｏ ｔ ｃｉ ｔ ｃ ｎ ｎ
ｅ ｒ ｎｍ ｅ ａ ｓ ｕ ｓ． ｎｖｉｏ ｎｔ ｌｉｓ ｅ
理
与科 学工程学院硕士研 究生， 主要从事电厂除尘和新能源利用方
面的研 究。
维普资讯
郑安桥 等 黑碳 气溶胶 研 究现状
１ １ 黑碳气 溶胶 的来 源 ．
・ ５・
黑碳气溶胶 的来源可分为 自然源和人为源两
种， 自然源排放 （ 如火 山爆发 、 森林 大火等 ） 有区 具
要的影响 】由于大气气溶胶对气候效应、 。 全球辐 射平 衡过程及 大气 污染 等都有重 要 的影 响 ，它正 １益受 到 国际范 围 内相关 研究人 员 的重 视 乜 ９ ３ －］ ｏ
黑碳气 溶胶是 大气气 溶胶 的重要 组成 部分 ，主要 是含碳 物质 （ 主要是 化石 能源 ） 完全 燃烧产 生 的 不 不定型碳 质 。黑碳气 溶胶 是一种 污染物 ，它 的存
够导致正的辐射强迫 ，同硫酸盐等气溶胶混合在 起 ，黑 碳气溶胶 会 极大 地减 弱气 溶胶 的负辐 射 强迫 ，在地 表反 照率 较大 的北 半球地 区这种作 用
常州市黑碳气溶胶污染特征分析
安徽农学通报，Anhui Agri.Sci.Bull.2018，24（22）常州市黑碳气溶胶污染特征分析叶香赵亚芳杨卫芬夏京何涛李春玉（常州市环境监测中心，江苏常州213001）摘要：根据常州市环境监测中心2013—2015年黑碳气溶胶每1h平均浓度资料，分析常州市黑碳浓度的变化特征以及气象条件对黑碳浓度的影响。
结果表明，2013—2015年期间，非降水日和降水日黑碳气溶胶日变化为双峰型结构，峰值出现在当地时7—9时和19—22时，谷值出现在12—16时。
降水日受雨水冲刷作用，黑碳气溶胶日变化幅度减小。
从年变化看，黑碳气溶胶年平均浓度呈逐年下降的趋势，2013年1月和12月黑碳浓度异常高于其他月份，2014年6—9月黑碳浓度也相对较高，2015年环境空气质量整体改善，黑碳浓度较低。
气象条件对黑碳浓度影响显著，非降水日，黑碳浓度与温度和相对湿度呈倒U型关系，降水日黑碳浓度整体上随相对湿度的增加而增加。
黑碳浓度随着风速增加而减小，当常州市区主导风向为偏西风时浓度最高。
关键词：黑碳气溶胶；时间变化；气象条件；常州市中图分类号X513文献标识码A文章编号1007-7731（2018）22-0120-04Analysis of Characteristics of Black Carbon Aerosol in Changzhou CityYe Xiang et al.（Changzhou Environmental Monitoring Center，Changzhou213001，China）Abstract：The temporal variations of black carbon（BC）mass concentration in Changzhou are analyzed and discussed by using hourly averaged data monitored continuously at Changzhou Environmental Monitoring Center from2013to 2015.The results show that there are two obvious peaks during morning7：00-9：00and during evening19：00-22：00，and the trough is during12：00-16：00in Local Standard Time（LST）in no-precipitation days.Affected by the washing action of precipitation，the range of diurnal variation of BC mass concentration is decreased.The annual variation of BC mass concentration has trended down over the three years.It is abnormal high in January and Decem⁃ber2013，and it is also relatively high from June to September in2014.The BC mass concentration has close rela⁃tions with meteorological factors such as temperature，relative humidity and wind.In no-precipitation days，the BC mass concentration has an inverted U relationship with temperature and relative humidity.While the BC mass con⁃centration increases with the increase of relative humidity in precipitation days.It decreases as the wind speed in⁃creases and it is highest when the prevailing wind is bias W.Key words：Black carbon；Temporal variation；Meteorological factors；Changzhou City1引言黑碳（Black Carbon，BC）是大气气溶胶的重要成分，主要产生于生物质或石油的不完全燃烧，是对光有强烈吸收作用的含碳物质［1］。
典型行业黑碳气溶胶排放对区域气候的影响模拟
典型行业黑碳气溶胶排放对区域气候的影响模拟郑辉辉;师华定;陈莉荣;高庆先;关攀博;张强【摘要】黑碳气溶胶是大气气溶胶的重要组成成分,其对太阳短波辐射和红外辐射均有强烈的吸收作用,对区域气候有较大影响.利用区域气候模式RegCM3,加入自主编制的黑碳排放清单,模拟研究了2013年工业、交通、民用3个典型行业黑碳气溶胶地表吸收太阳辐射量的变化,分析不同行业黑碳气溶胶排放的气候效应.结果表明:黑碳气溶胶主要分布在华北、中原、长三角、珠三角和成渝地区,其中又以山东省和河北省的排放量最大,呈现明显的季节变化,即冬春季高于夏季;3个典型行业排放量排序表现为民用源>工业源>交通源;黑碳气溶胶使地表吸收太阳辐射量增大,引起的气候效应表现在使华北、中原、长三角等地区气温升高,川渝、珠三角地区气温降低;但引起的降水量变化不大,可能与该模式对降水量的模拟效果较差有关.%Black carbon aerosol is an important component of atmospheric aerosols,which has a strong absorption effect on the solar shortwave radiation and infrared radiation,and has a great impact on the regional ing the Regional Climate Model Version 3 (RegCM3) and combined with self-established black carbon emissions inventory,the variation of solar radiative forcing by black carbon aerosols emitted from industry,transportation,and residential sectors in 2013 was simulated,and the climate effects of black carbon aerosol emissions from different sectors analyzed.It was shown that the black carbon aerosols were mainly distributed in the North China,Central Plains,Yangtze River Delta,Pearl River Delta and Chengdu-Chongqing region,showing obvious seasonal changes,with higher emissions in winter and spring than insummer.Among the regions,Shandong Province and Hebei Province had the biggest emissions.The emissions of the three typical sectors were in the order of residential sources>industrial sources>transportation source.The black carbon aerosol increased the surface absorption of solar radiation and caused climate effect of raising the temperature of the North China,Central Plains and Yangtze River Delta,and decreasing the temperature of Sichuan-Chongqing region and Pearl RiverDelta.However,the resulted change of rainfall was little,which may be related to poor simulation function of the model.【期刊名称】《环境工程技术学报》【年(卷),期】2017(007)003【总页数】7页(P255-261)【关键词】典型行业;黑碳气溶胶;区域气候变化;RegCM3模式【作者】郑辉辉;师华定;陈莉荣;高庆先;关攀博;张强【作者单位】内蒙古科技大学能源与环境学院,内蒙古包头 014010;中国环境科学研究院气候变化环境影响研究中心,北京 100012;内蒙古科技大学能源与环境学院,内蒙古包头 014010;中国环境科学研究院气候变化环境影响研究中心,北京100012;华北电力大学环境科学与工程学院,北京 102206;清华大学地球系统科学研究中心,北京 100084【正文语种】中文【中图分类】X513近几十年，中国南涝北旱现象时有发生，全球气候模式的模拟结果表明，黑碳气溶胶可能是引发该现象的一个重要因素[1]。
黑碳气溶胶气候效应研究进展.
黑碳气溶胶气候效应研究进展摘要黑碳是目前在全球变化研究中备受关注的焦点问题之一。
本文介绍了国内外黑碳气溶胶和沉积物黑碳的研究现状，在黑碳气溶胶方面，重点归纳了其在气候效应方面的作用：黑碳气溶胶吸收太阳辐射，在大气顶产生正辐射强迫，在地表产生负辐射强迫，被认为是导致温室效应仅次于二氧化碳的第二大成分。
黑碳气溶胶既可以通过直接气候效应改变地-气系统的辐射平衡，又可以作为云凝结核或冰核改变云的微物理特性，间接影响区域或全球气候。
对黑碳气溶胶的辐射强迫及其气候效应的研究现状进行总结和分析后，指出了目前黑碳气溶胶气候效应研究中存在的不确定性，并对未来的相关研究提出了一些建议。
关键词：黑碳气溶胶；辐射强迫；气候效应AbstractBlack carbon (BC) is an attentive research topic in the field of global change. In this paper, the recent research on black carbon aerosol ans sediment black carbon is reviewed. As we know, black carbon aerosol plays an important role in climate change and has become the second important component in green house effect. The top-of-the atmosphere (TOA) forcing is positive and the surface forcing is negative due to black carbon absorbing solar radiation. Black carbon aerosol can strongly absorb the solar radiation in a very broad spectral range from the visible to infrared waveband, therefore it is thought to be a potential factor that causes the global warming. BC aerosol not only alters the radiation equilibrium of the earth-atmosphere system through its direct effect, but also indirectly affects the global or regional climate through changing cloud microphysical properties by acting as cloud condensation nuclei or ice nuclei. In this paper, we reviewed the recent progresses in the studies on the radiative forcing due to BC and its climatic effects, reported the uncertainties existing in current researches, and gave some suggestions for the relevant studies in the future.Key words : black carbon aerosol; radiative forcing; climate effect1 引言黑碳（black carbon, BC）气溶胶是大气气溶胶一种重要的组成成分，主要是含碳物质不完全燃烧产生的不定型碳质。
黑炭气溶胶对丹东地区温度影响的模拟研究[Word文档]
![黑炭气溶胶对丹东地区温度影响的模拟研究[Word文档]](https://img.taocdn.com/s3/m/02b6839603d276a20029bd64783e0912a2167ccc.png)
黑炭气溶胶对丹东地区温度影响的模拟研究关键字：黑炭气溶胶对丹东地区温度影响的模拟研究本文为Word文档，感谢你的关注！摘要：黑炭气溶胶是气溶胶的重要组成成分，在大气中的浓度非常低，�s对全球变暖、区域气候变化有重要影响。
黑炭气溶胶能吸收从可见光到红波段的太阳辐射，已经被普遍认为是造成全球变暖的潜在因子。
根据1951年～2016年丹东地区平均温度图可知，丹东地区平均温度波动上升。
黑炭气溶胶的大量排放是丹东地区气温异常和快速升高的重要因子之一。
本文利用SBDART模型，分别对丹东地区在有黑炭气溶胶和没有黑炭气溶胶的情况下，对丹东地区温度的影响进行模拟分析。
模拟得到的结果是，在有黑炭气溶胶时，地面0～10公里有明显增温。
当云在黑炭气溶胶的上层时，增加黑炭气溶胶以上云层的温度，但对下层大气的温度有削减作用。
当云层在黑炭气溶胶以下时，对下层大气有明显的保温作用。
关键词：黑炭气溶胶；辐射；SBDARTX513 A DOI编号：10.14025/ki.jlny.2017.10.053黑炭气溶胶可以直接或间接影响气候变化。
直接影响是通过气溶胶对可见光和红外光强烈的吸收作用，从而改变区域大气的稳定性和垂直运动，使地球变暖。
单就直接驱动因子而言，黑炭已成为全球大气系统中仅次于CO2的增温组分[1]。
它在研究全球辐射平衡中是一个重要的参数，在某些地区，黑炭的存在可以造成大气气溶胶辐射强迫由负辐射效应到正辐射效应转变，从而导致一个净的增温效应[2]。
同样，黑炭气溶胶能与硫酸盐、有机碳等水溶性气溶胶混合作为云凝结核或直接作为冰核，改变云的微物理和辐射性质以及云的寿命，间接地影响气候系统[3]。
SBDART为平面辐射传输模式。
旨在解决大气平衡研究中各种辐射传输问题模式，相比其他模式，大幅提高了在有云情况下各种传输问题的模式。
便于进行敏感性试验。
在SBART模式中，给出了六种标准的大气廓线，分别为热带地区，中纬度冬季，中纬度夏季，副极地夏季，副极地冬季和US标准大气；三种标准的气溶胶模式，乡村、城市及海洋模式；五种标准地表类型详细分为海面、湖面、植被、雪盖和沙地。
黑碳气溶胶的研究现状：定义及对健康、气候等的影响
第３４卷㊀第１０期２０２１年１０月环㊀境㊀科㊀学㊀研㊀究ＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅｓＶｏｌ.３４ꎬＮｏ.１０Ｏｃｔｏｂｅｒꎬ２０２１收稿日期:２０２１￣０１￣０７㊀㊀㊀修订日期:２０２１￣０５￣３１作者简介:朱晓晶(１９９４￣)ꎬ女ꎬ湖北宜昌人ꎬ助理研究员ꎬ硕士ꎬ主要从事环境与健康研究ꎬｚｈｕ.ｘｉａｏｊｉｎｇ＠ｃｒａｅｓ.ｏｒｇ.ｃｎ.∗责任作者ꎬ魏永杰(１９７１￣)ꎬ女ꎬ山西太原人ꎬ研究员ꎬ博士ꎬ主要从事大气化学及环境健康研究ꎬｗｅｉｙｊ＠ｃｒａｅｓ.ｏｒｇ.ｃｎ基金项目:中挪关于中国北方地区黑碳排放㊁影响㊁控制对策及其协同效应研究的合作项目ＳｕｐｐｏｒｔｅｄｂｙＣｈｉｎｅｓｅ￣ＮｏｒｗｅｇｉａｎＰｒｏｊｅｃｔｏｎＥｍｉｓｓｉｏｎꎬＩｍｐａｃｔꎬａｎｄＣｏｎｔｒｏｌＰｏｌｉｃｙｆｏｒＢｌａｃｋＣａｒｂｏｎａｎｄｉｔｓＣｏ￣ＢｅｎｅｆｉｔｓｉｎＮｏｒｔｈｅｒｎＣｈｉｎａ黑碳气溶胶的研究现状:定义及对健康㊁气候等的影响朱晓晶ꎬ钱㊀岩ꎬ李晓倩ꎬ李志刚ꎬ郭㊀辰ꎬ王占山ꎬ魏永杰∗中国环境科学研究院ꎬ环境基准与风险评估国家重点实验室ꎬ北京㊀１０００１２摘要:空气污染造成的健康和环境影响日益严重.黑碳(ｂｌａｃｋｃａｒｂｏｎꎬＢＣ)作为环境空气细颗粒物的重要组成成分ꎬ会影响大气辐射强迫ꎬ造成气候变化ꎬ同时还会引发人体呼吸系统㊁心血管系统及神经系统疾病等ꎬ逐渐受到广泛关注.但在科学研究中ꎬ黑碳常易与其他碳质气溶胶名称相混淆.通过文献整理及内容对比等方式ꎬ厘清黑碳与炭黑㊁元素碳㊁碳烟等碳质气溶胶在定义㊁产生方式㊁组成成分㊁测定方法等方面的异同ꎻ明确黑碳在人体中诱导自由基反应㊁引起氧化应激等致病机理ꎬ以及对肺功能㊁呼吸功能㊁心血管功能㊁神经功能的短∕长期健康效应的不良影响ꎻ梳理黑碳对气候变化的影响机制ꎬ如辐射强迫(直接效应㊁半直接效应㊁间接效应)和其他云效应影响等ꎻ发现黑碳会间接对人体产生健康影响ꎬ其与能见度㊁农作物产量㊁贫困地区经济水平均存在关联.研究显示:黑碳可吸附较多有毒物质ꎬ能作为载体进入人体产生各类不良健康影响ꎻ黑碳是颗粒物的重要成分之一ꎬ对太阳辐射有强吸收作用ꎬ但其辐射强迫值难以准确估算.关键词:黑碳ꎻ定义ꎻ健康影响ꎻ气候影响中图分类号:Ｘ５１３㊀㊀㊀㊀㊀文章编号:１００１￣６９２９(２０２１)１０￣２５３６￣１１文献标志码:ＡＤＯＩ:１０ １３１９８∕ｊ ｉｓｓｎ １００１￣６９２９ ２０２１ ０５ ３４ＲｅｓｅａｒｃｈＳｔａｔｕｓｏｆＢｌａｃｋＣａｒｂｏｎＡｅｒｏｓｏｌ:ＤｅｆｉｎｉｔｉｏｎｓａｎｄＩｍｐａｃｔｓｏｎＨｅａｌｔｈꎬＣｌｉｍａｔｅａｎｄＯｔｈｅｒＷｅｌｆａｒｅＺＨＵＸｉａｏｊｉｎｇꎬＱＩＡＮＹａｎꎬＬＩＸｉａｏｑｉａｎꎬＬＩＺｈｉｇａｎｇꎬＧＵＯＣｈｅｎꎬＷＡＮＧＺｈａｎｓｈａｎꎬＷＥＩＹｏｎｇｊｉｅ∗ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＣｒｉｔｅｒｉａａｎｄＲｉｓｋＡｓｓｅｓｓｍｅｎｔꎬＣｈｉｎｅｓｅＲｅｓｅａｒｃｈＡｃａｄｅｍｙｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅｓꎬＢｅｉｊｉｎｇ１０００１２ꎬＣｈｉｎａＡｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈｅｉｍｐａｃｔｏｆａｉｒｐｏｌｌｕｔｉｏｎｏｎｈｅａｌｔｈａｎｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｉｓｂｅｃｏｍｉｎｇｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｌｙｓｅｒｉｏｕｓ.Ａｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｃｏｍｐｏｎｅｎｔｏｆａｍｂｉｅｎｔｆｉｎｅｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅｍａｔｔｅｒꎬｂｌａｃｋｃａｒｂｏｎ(ＢＣ)ｉｓｏｆｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｃｏｎｃｅｒｎｂｅｃａｕｓｅｉｔａｆｆｅｃｔｓａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃｒａｄｉａｔｉｖｅｆｏｒｃｉｎｇꎬｃａｕｓｅｓｃｌｉｍａｔｅｃｈａｎｇｅꎬａｎｄｔｒｉｇｇｅｒｓｒｅｓｐｉｒａｔｏｒｙꎬｃａｒｄｉｏｖａｓｃｕｌａｒꎬａｎｄｎｅｕｒｏｌｏｇｉｃａｌｄｉｓｅａｓｅｓ.ＢｕｔｉｎｒｅｓｅａｒｃｈꎬＢＣｉｓｏｆｔｅｎｃｏｎｆｕｓｅｄｗｉｔｈｔｈｅｏｔｈｅｒｃａｒｂｏｎａｃｅｏｕｓａｅｒｏｓｏｌｎａｍｅｓ.Ｌｉｔｅｒａｔｕｒｅｃｏｍｐｉｌａｔｉｏｎａｎｄｃｏｎｔｅｎｔｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｈｅｌｐ:(１)ＣｌａｒｉｆｙｔｈｅｓｉｍｉｌａｒｉｔｉｅｓａｎｄｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｂｅｔｗｅｅｎｃａｒｂｏｎａｃｅｏｕｓａｅｒｏｓｏｌｓꎬｓｕｃｈａｓＢＣꎬｃａｒｂｏｎｂｌａｃｋꎬｅｌｅｍｅｎｔａｌｃａｒｂｏｎａｎｄｓｏｏｔｉｎｔｅｒｍｓｏｆｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎｓꎬｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｍｏｄｅꎬｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓꎬａｎｄｍａｋｅｃｌｅａｒｔｈａｔＢＣｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｏｆｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅｍａｔｔｅｒ.(２)Ｆｉｇｕｒｅｏｕｔｔｈｅｐａｔｈｏｇｅｎｅｓｉｓｏｆｆｒｅｅｒａｄｉｃａｌｒｅａｃｔｉｏｎａｎｄｏｘｉｄａｔｉｖｅｓｔｒｅｓｓｉｎｈｕｍａｎｓａｎｄｔｈｅａｄｖｅｒｓｅｓｈｏｒｔ￣ｔｅｒｍｏｒｌｏｎｇ￣ｔｅｒｍｈｅａｌｔｈｅｆｆｅｃｔｓｏｎｌｕｎｇｆｕｎｃｔｉｏｎꎬｒｅｓｐｉｒａｔｏｒｙｆｕｎｃｔｉｏｎꎬｃａｒｄｉｏｖａｓｃｕｌａｒｆｕｎｃｔｉｏｎａｎｄｎｅｕｒｏｌｏｇｉｃａｌｆｕｎｃｔｉｏｎ.(３)ＣｌａｒｉｆｙｔｈｅｉｍｐａｃｔｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｏｆＢＣｏｎｃｌｉｍａｔｅｃｈａｎｇｅꎬｓｕｃｈａｓｒａｄｉａｔｉｖｅｆｏｒｃｉｎｇ(ｄｉｒｅｃｔｅｆｆｅｃｔꎬｓｅｍｉ￣ｄｉｒｅｃｔｅｆｆｅｃｔꎬｉｎｄｉｒｅｃｔｅｆｆｅｃｔ)ａｎｄｏｔｈｅｒｃｌｏｕｄｅｆｆｅｃｔｓ.(４)ＦｉｎｄｏｕｔｔｈａｔＢＣｈａｓａｎｉｎｄｉｒｅｃｔｉｍｐａｃｔｏｎｈｕｍａｎｈｅａｌｔｈꎬａｎｄｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙꎬｃｒｏｐｓａｎｄｐｏｖｅｒｔｙａｒｅａｌｌｒｅｌａｔｅｄｔｏｉｔ.ＴｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｓｈｏｗｅｄｔｈａｔＢＣｃｏｕｌｄａｄｓｏｒｂｍａｎｙｔｏｘｉｃｓｕｂｓｔａｎｃｅｓａｎｄｂｒｉｎｇｔｈｅｍｉｎｔｏｔｈｅｂｏｄｙꎬｗｈｉｃｈｒｅｓｕｌｔｓｉｎｖａｒｉｏｕｓａｄｖｅｒｓｅｈｅａｌｔｈｅｆｆｅｃｔｓ.ＢＣｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｏｆｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅｍａｔｔｅｒａｎｄｉｔｈａｓｓｔｒｏｎｇａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆｓｏｌａｒｒａｄｉａｔｉｏｎ.Ｂｕｔｉｔｓｒａｄｉａｔｉｖｅｆｏｒｃｉｎｇｉｓｄｉｆｆｉｃｕｌｔｔｏａｃｃｕｒａｔｅｌｙｅｓｔｉｍａｔｅ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｂｌａｃｋｃａｒｂｏｎꎻｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎꎻｈｅａｌｔｈｅｆｆｅｃｔꎻｃｌｉｍａｔｅｅｆｆｅｃｔ㊀㊀近年来ꎬ气候变暖使地球生态环境遭到破坏ꎬ明显表现形式有冰川融化㊁海平面上升㊁灾害性天气发生频率增加等.而黑碳(ｂｌａｃｋｃａｒｂｏｎꎬＢＣ)是造成气候变暖的重要原因之一.黑碳可以通过影响辐射㊁云过程等影响气候ꎬ还可以沉积在冰川表面ꎬ通过吸收光降低冰川表面的反照率ꎬ加速冰川融化[１￣３].黑碳除了会造成气候变暖外ꎬ对人体健康㊁能见度㊁农作物产量㊁贫困地区经济水平等也存在一定的不良影响.第１０期朱晓晶等:黑碳气溶胶的研究现状:定义及对健康㊁气候等的影响㊀㊀㊀悬浮在环境空气中的黑碳ꎬ经呼吸道被吸入人体内ꎬ造成呼吸道疾病㊁心血管疾病㊁肺部疾病㊁癌症等[４￣７]ꎻ同时ꎬ黑碳能作为其他污染物的载体ꎬ间接产生毒害作用[８].黑碳是影响人体健康和生态环境的重要原因之一ꎬ但在科研中黑碳易与其他名词混用ꎬ因此明确黑碳与其他碳质气溶胶的异同㊁了解其对人体健康及环境产生的不良影响尤为重要.１㊀黑碳定义及其与其他碳质气溶胶的异同和联系１ １㊀黑碳及炭黑㊁碳烟㊁元素碳等相近术语辨析黑碳是由化石燃料和生物质不完全燃烧产生的副产物ꎬ是用来描述吸收光能力的碳质气溶胶.黑碳的碳原子连接形成二维的六边形石墨层ꎬ垂直堆积[９￣１０]ꎬ属于多孔结构.直径一般在０ １~１μｍ之间[８]ꎬ由于颗粒较小ꎬ容易在大气中长距离传播[１１].黑碳的组成成分和结构由缺氧环境中的燃料类型㊁燃烧条件等决定[１２].黑碳主要来源于移动源㊁开放式生物质燃烧[１３]㊁发电㊁居民生物质燃料燃烧(取暖和烹饪等)㊁工业源(化石燃料燃烧)等[１４].如京津冀地区的黑碳排放占全国黑碳排放的９ ３７％[１５]ꎬ该区域黑碳主要排放源为民用燃烧㊁工业源㊁移动源及生物质燃烧[１６].黑碳与炭黑(ｃａｒｂｏｎｂｌａｃｋꎬＣＢ)㊁碳烟(ｓｏｏｔ)㊁元素碳(ｅｌｅｍｅｎｔａｌｃａｒｂｏｎꎬＥＣ)相似但并不完全相同.黑碳一词常与炭黑混用ꎬ实际上并不能直接等同.通常用于大气科学研究的名词是黑碳ꎬ指不完全燃烧产生的副产物ꎬ属于污染物.但炭黑是在控制条件下ꎬ通过对气态或液态碳氢化合物进行部分燃烧或热分解而人工制成的ꎬ常用作生产工业制品.这种在特定生产条件下产生的炭黑通常不会释放到环境空气中[１７].现阶段ꎬ在气象科学和环境科学研究领域ꎬ元素碳㊁碳烟常被认为与黑碳同义[１８￣２１]ꎬ实际上仍有细微差别.元素碳以结晶形式和无定形形式存在.晶体形式存在的元素碳的原子排列规则ꎬ包括金刚石㊁石墨等ꎻ非晶体形式的碳原子则是不规则排列的ꎬ常见的有富勒烯和石墨烯等[１９].环境领域中所涉及的元素碳指的是石墨状的非挥发性碳[２２].在热光法测定中ꎬ元素碳指在纯氦环境和特定阈值温度加热后加入含少量氧气(如２％氧气)的氦气ꎬ并在逐步加热条件下释放的物质.元素碳在大气环境中不会单独存在ꎬ常与有机碳和其他化合物相结合[２３].碳烟是经不完全燃烧产生的颗粒物的混合物ꎬ通常由有机碳(ｏｒｇａｎｉｃｃａｒｂｏｎꎬＯＣ)㊁黑碳㊁少量硫和其他化学物质组成[１８]ꎬ且黑碳含量一般较高ꎬ存在于大气中或附着在烟囱或管道侧面[２０].碳烟的具体组成和结构需要结合燃料类型㊁燃烧条件一起考虑[２４].美国环境保护局使用一种 指标 方法ꎬ对所关注的因素进行替代ꎬ要求该指标必须能够被稳定地重复测量ꎬ以此保证在全国范围内测量结果的一致性和可比性.因此ꎬ指标的选择必须依据测量方法而定.元素碳的定义方法就是根据测量方法确定的[２５￣２７].同样ꎬ黑碳概念的提出也是为了能达到区域空气质量管理的目的ꎬ以黑碳作为大气环境颗粒物的一部分进行测量ꎬ采用质量单位.因此ꎬ为了达到政府的管控目的ꎬ黑碳作为指标需要保证其在全国范围内重复测量的一致性.研究[２５￣２７]表明ꎬ元素碳的定义就是根据测量方法确定的ꎬ元素碳和黑碳的测量方法常被用来估算空气质量和排放浓度ꎬ且元素碳与黑碳测量结果差异较小ꎬ因此又将黑碳称为元素碳.元素碳与黑碳常等同使用ꎬ由于元素碳以热光学法测量ꎬ黑碳以光学法测量ꎬ两种碳质气溶胶的测量方法不同ꎬ导致所测结果略有不同.在光学仪器测量中作为样品的黑碳又被称为等效黑碳(ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｂｌａｃｋｃａｒｂｏｎꎬＢＣｅ∕ＥＢＣ)ꎬ具有强吸光性[２０].碳烟与黑碳也常被认为同义ꎬ可能是由于碳烟的测量也是通过检测黑碳或元素碳进行判断的ꎬ但实际上碳烟为混合物.１ ２㊀黑碳与有机碳㊁颗粒物的关联黑碳与有机碳吸收的太阳辐射范围不同.黑碳吸收太阳辐射的范围极广ꎬ包括从紫外线(ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔꎬＵＶ)到红外线(ｉｎｆｒａｒｅｄꎬＩＲ).有机碳在大气中占比较大ꎬ多数有机碳化合物能吸收紫外线和红外线辐射ꎬ对可见光(４００~７００ｎｍ)和近红外线(７００~２５００ｎｍ)较难吸收.但有一种在近紫外波段(３００~４００ｎｍ)有强吸光能力㊁对低波长可见光有弱吸收能力的有机碳化合物[２８]ꎬ被称为棕碳(ｂｒｏｗｎｃａｒｂｏｎꎬＢｒＣ).棕碳与黑碳一样ꎬ也属于不完全燃烧产物[１０].黑碳是细颗粒物(ｆｉｎｅｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅｍａｔｔｅｒꎬ当量直径ɤ２ ５ꎬＰＭ２ ５)的重要组成成分[２９]ꎬ常与有机碳相结合ꎬ并可吸附其他化合物ꎬ从而形成颗粒物ꎬ在环境空气中存在.不同排放来源的细颗粒物中黑碳和有机碳的比例不同.移动源是细颗粒物的主要来源之一ꎬ其中柴油机排放的柴油尾气是重要污染源.柴油尾气中黑碳占比最大ꎬ也常作为柴油发动机的示踪剂[３０].２㊀黑碳对人体健康影响的毒理学特征及流行病学研究２ １㊀黑碳的毒理学特征黑碳气溶胶粒径较小ꎬ能够经人体呼吸道到达肺７３５２㊀㊀㊀环㊀境㊀科㊀学㊀研㊀究第３４卷泡[３１]ꎬ诱导机体发生自由基反应ꎬ引起体内抗氧化物质的消耗和抗氧化酶的表达ꎬ当氧化∕抗氧化水平不平衡时ꎬ发生氧化应激反应.氧化应激是通过气道炎症引起肺部生物指标含量升高的主要原因ꎬ尤其是当机体暴露于颗粒物中[３２￣３３].小鼠试验表明ꎬ暴露于黑碳的小鼠血清中的抗氧化剂㊁过氧化氢酶(ｃａｔａｌａｓｅꎬＣＡＴ)均升高ꎬ体内的氧化应激水平升高ꎬ且遗传损伤的骨髓微核频率升高[３４].粒径小于１００ｎｍ的颗粒物甚至会穿透肺泡进入血液ꎬ有较强的沉积作用[３５]ꎬ进而会引起肺部㊁呼吸系统和心血管系统疾病[３６].黑碳进入人体ꎬ对气道细胞(如呼吸道上皮细胞等)和巨噬细胞均有毒害作用ꎬ发生活性氧(ｒｅａｃｔｉｖｅｏｘｙｇｅｎｓｐｅｃｉｅｓꎬＲＯＳ)爆发ꎬ还会给呼吸道㊁肺部和心血管带来炎症反应[３１ꎬ３７￣３８]ꎬ也会影响神经系统[３９￣４０].其中ꎬ巨噬细胞能够产生大量活性氧∕活性氮(ｒｅａｃｔｉｖｅｎｉｔｒｏｇｅｎｓｐｅｃｉｅｓꎬＲＮＳ)和肿瘤坏死因子￣α(ｔｕｍｏｒｎｅｃｒｏｓｉｓｆａｃｔｏｒ￣αꎬＴＮＦ￣α)ꎬ这些因子会导致炎症或其他病理生物学损伤ꎬ如白介素￣６(ｉｎｔｅｒｌｅｕｋｉｎ￣６ꎬＩＬ￣６)㊁细胞间黏附分子１(ｃｅｌｌａｄｈｅｓｉｏｎｍｏｌｅｃｕｌｅ１ꎬＣＡＭ１)㊁胞质和诱导型一氧化氮合酶㊁锰超氧化物歧化酶(ｍａｎｇａｎｅｓｅｓｕｐｅｒｏｘｉｄｅｄｉｓｍｕｔａｓｅꎬＭｎＳＯＤ)㊁胞质磷脂酶Ａ２等表达增加ꎬ即ＲＯＳ∕ＲＮＳ可能通过激活酶和转录因子在颗粒物造成污染的整体反应中发挥作用.小鼠体内试验证明ꎬ巨噬细胞受到黑碳刺激后会激活丝裂原活化蛋白激酶(ＭＡＰＫ)信号通路(该信号通路与炎症㊁凋亡㊁繁殖㊁转化和分化过程有关[４１])㊁调节图１㊀黑碳形成颗粒示意图[４９]Ｆｉｇ.１ＳｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆＢＣｔｏｆｏｒｍｐａｒｔｉｃｌｅｓ[４９]细胞因子的转录㊁增加ＩＬ￣３３表达(ＩＬ￣３３可能会影响其他细胞ꎬ包括上皮细胞等)ꎬ从而促使细胞分泌炎症细胞因子(ＩＬ￣１β㊁ＩＬ￣６㊁ＩＬ￣３３)[４２￣４３]和趋化因子.这些因子在肺部积聚会导致炎症细胞的积聚和炎症的产生[４４].小鼠气管滴注黑碳后ꎬ肺组织切片上发现有炎性改变ꎬ可见肺泡间隔㊁细支气管壁增厚以及肺泡腔缩小㊁间质内炎性细胞浸润等现象[３４].在细胞环境中ꎬ炎症细胞又会促进活性氧和其他活性物质的产生ꎬ从而加重氧化损伤并促进致癌作用.除氧化应激反应外ꎬＲＯＳ还参与脂质过氧化㊁ＤＮＡ突变[４５￣４７]等.现阶段研究[４８]认为ꎬＲＯＳ在肺细胞的产生是致癌最重要的机制.由于黑碳为多孔结构ꎬ比表面积较大ꎬ极易吸附各类化合物ꎬ且这些化合物常具有毒性ꎬ能促进肿瘤生成或引发各种疾病.在燃烧过程中ꎬ黑碳的形成是高温状态下碳原子形成芳香环后成核ꎬ然后逐渐形成小的粒子ꎬ粒子聚合后逐步形成较大的颗粒(见图１).在黑碳形成过程中ꎬ常伴随产生大量的多环芳烃(ｐｏｌｙｃｙｃｌｉｃａｒｏｍａｔｉｃｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎꎬＰＡＨｓ)ꎬ高温状态下碳原子成核后对ＰＡＨｓ有极强的吸附作用[５０].多环芳烃随黑碳进入体内后ꎬ可以在肺组织内被细胞色素Ｐ４５０㊁环氧化物水解酶和二氢二醇脱氢酶等生物转化酶转化为醌[５１￣５２]ꎬ然后氧化还原循环释放ＲＯＳ[５３].若燃烧过程中存在氯气ꎬＰＡＨｓ还能与氯气发生反应ꎬ形成二英[５４]㊁多氯联苯等剧毒物质[５５].黑碳还能促进持久性有机物(ｐｅｒｓｉｓｔｅｎｔｏｒｇａｎｉｃｐｏｌｌｕｔａｎｔｓꎬＰＯＰｓ)的形成ꎬ并影响ＰＯＰｓ的转移[５６].化学成分与气溶胶颗粒存在不同的混合方式ꎬ包括外部混合(ｅｘｔｅｒｎａｌｌｙｍｉｘｔｕｒｅ)和内部混合(ｉｎｔｅｒｎａｌｌｙｍｉｘｔｕｒｅ)两类.外部混合是混合状态的一种极端情况ꎬ即化学成分相互分离ꎬ粒子是单个或同种气溶胶类型的均质混合ꎻ内部混合则是另一种极端情况ꎬ指化学成分在粒子内部与气溶胶颗粒均质混合ꎬ也可称为体积均质混合.当化学成分与粒子混合ꎬ粒子被化８３５２第１０期朱晓晶等:黑碳气溶胶的研究现状:定义及对健康㊁气候等的影响㊀㊀㊀学物质以胶囊的形式包裹形成壳￣核模型ꎬ其也是内部混合的一种[１９ꎬ５７].不同混合模式的颗粒物进入人体后ꎬ给人体健康造成不同程度的不良影响.不仅如此ꎬ黑碳吸附的ＰＡＨｓ种类繁多ꎬ结构多样ꎬ具有毒性和持久性ꎬ进入人体后能导致癌症和致突变[５８]ꎬ且能抑制免疫作用[５９].国际癌症研究机构(ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＡｇｅｎｃｙｆｏｒＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＣａｎｃｅｒꎬＩＡＲＣ)根据毒性大小对不同的碳质气溶胶进行分类ꎬ且随着试验证据的不断增加ꎬ及时更新其毒性分类.２０１０年ꎬＩＡＲＣ将炭黑(１３３３￣８６￣４)列为２Ｂ类致癌物ꎻ２０１２年ꎬ将碳烟(职业安全)列为１类致癌物(指已有足够的证据证明可使人类产生癌症的物质)ꎻ２０１４年ꎬ将柴油发动机尾气列为１类致癌物ꎻ２０１６年ꎬ将室外空气颗粒物列为１类致癌物.２ ２㊀黑碳对人体健康的影响进入人体的颗粒物(黑碳)主要来自室内外吸入的空气ꎬ而非直接摄入黑碳.室内环境中的黑碳主要来自室外[６０￣６１]ꎬ且浓度一般低于室外[６２].与室外不同ꎬ室内的黑碳来源主要为厨房烹饪㊁固体燃料㊁蜡烛㊁煤油等特定的燃烧过程.因此ꎬ笔者主要以室外环境中的黑碳作为对象进行研究.黑碳的短期健康影响研究常以横断面方式进行ꎬ也有使用时间序列或病例交叉等方法.通过文献梳理(见表１)发现ꎬ短期暴露于黑碳ꎬ不论是免疫能力完表１㊀人体暴露于黑碳的短期健康影响Ｔａｂｌｅ１Ｔｈｅｓｈｏｒｔ￣ｔｅｒｍｈｅａｌｔｈｅｆｆｅｃｔｓｏｆｈｕｍａｎｅｘｐｏｓｕｒｅｔｏＢＣ研究地区研究对象环境暴露条件研究结果数据来源美国纽约７~８岁儿童ꎬ分为哮喘组(ｎ＝８８)和正常组(ｎ＝４２)７ｄ内儿童个体黑碳暴露浓度为１ ３μｇ∕ｍ３黑碳浓度与呼气冷凝气中的８￣异前列腺素浓度的增加显著相关ꎬ黑碳可能与呼吸道氧化应激增加相关文献[７]欧洲(法国巴黎㊁西班牙萨巴德尔和瓦伦西亚)１０岁左右小学生有持续呼吸症状的儿童２４ｈ内黑碳吸入浓度为１ ９８３μｇ∕ｍ３ꎬ无症状儿童２４ｈ内黑碳吸入浓度为２ １２２μｇ∕ｍ３患有持续呼吸道症状且当前有用药情况的儿童的疾病症状与黑碳浓度呈正相关.黑碳浓度的增加可能引起肺功能下降ꎬ增加患哮喘风险文献[６３]西欧城市６~１２岁儿童(ｎ＝１３０)室外环境２ｈ㊁日㊁周平均黑碳暴露浓度分别为３ １㊁４ ５㊁１ ７３μｇ∕ｍ３黑碳与呼出气一氧化氮㊁呼出气冷凝气㊁白介素相关.黑碳暴露与气道氧化应激有关ꎬ黑碳日∕周平均浓度与气道炎症有关文献[６４]美国曼哈顿㊁纽约９~１４岁儿童ꎬ分为哮喘组(ｎ＝７０)和正常组(ｎ＝５９)６ｄ内儿童室外活动期间的黑碳个体暴露浓度为１ ２１μｇ∕ｍ３ꎬ不运动的儿童暴露浓度为１ ０６μｇ∕ｍ３城市中每天运动的儿童个人黑碳暴露水平较高ꎬ抵消了体育运动对气道炎症的保护性关系文献[６５]美国路易斯安那州１０~７１岁的个体(ｎ＝７６)室内１２０ｈ内个体黑碳暴露平均浓度为０ ４８~０ ７８μｇ∕ｍ３黑碳浓度的增加与收缩压升高相关ꎬ在高血压参与者中二者相关性更强ꎬ高血压患者可能是更敏感人群文献[６６]比利时健康成年人(ｎ＝５４)ꎬ其中９２％为女性ꎬ平均年龄为４０ ７岁一个工作周内个体黑碳暴露浓度中位数范围为５９９ ８~７２８ ９ｎｇ∕ｍ３黑碳浓度的增加与弹性模量㊁脉搏波速度均呈正相关ꎬ与膨胀性和顺应性系数均呈负相关.短期个人的黑碳暴露浓度升高与动脉僵硬度增加有关ꎬ反映了空气污染引发心血管疾病的致病途径文献[６７]印度长期烹饪的妇女(ｎ＝４５)ꎬ年龄范围为２５~６６岁冬季和夏季烹饪过程中实时测量的黑碳浓度分别为４０㊁５６μｇ∕ｍ３黑碳浓度的增加与收缩压增加㊁舒张压小幅降低有关ꎬ可能对心血管疾病有影响文献[６８]中国香港１４~２６岁经常跑步的成年人(ｎ＝３３)每次跑步至少３０ｍｉｎꎬ每周３次ꎬ两条跑步线路的黑碳浓度分别为５ ４㊁１ ３μｇ∕ｍ３黑碳浓度与收缩压成正比ꎬ短期暴露后黑碳对人体的血压有影响文献[６９]中国北京北京大学第三医院中急诊呼吸病例(ｎ＝２３２３)㊁心血管病例(ｎ＝５４１)㊁眼病病例(ｎ＝１００７)北京大学第三医院附近测定的黑碳日均浓度为５ ２μｇ∕ｍ３黑碳与呼吸㊁心血管㊁眼部的急诊室就诊(ＥＲＶ)呈正相关文献[７０]英国伦敦１５~６４岁成年人ꎬ０~１４岁儿童交通源颗粒物暴露黑碳暴露与成年人心血管和儿科呼吸道住院率增加有关文献[７１]美国洛杉矶冠状动脉疾病老年患者ꎬ随访１０ｄ退休社区室外黑碳暴露室外黑碳浓度与收缩压㊁舒张压相关ꎬ血压与平均８ｈ空气污染的相关性较强.住宅附近的化石燃料燃烧的主要成分与具有潜在心脏病发作人群中动态血压的升高密切相关文献[７２]９３５２㊀㊀㊀环㊀境㊀科㊀学㊀研㊀究第３４卷全的成年人还是相对脆弱的儿童和老人ꎬ其肺功能㊁呼吸功能㊁心血管功能等均受到影响ꎬ尤其是患有哮喘㊁冠心病等疾病的易感人群.黑碳的长期健康影响研究常以前瞻性∕回顾性∕双向性队列的形式进行长时间的随访和调研ꎬ由于不同地区的黑碳浓度和所吸附的成分不同ꎬ常使用土地利用回归模型(ｌａｎｄｕｓｅｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎｍｏｄｅｌꎬＬＵＲ)预测环境中黑碳浓度㊁推测个人黑碳暴露浓度ꎬ从而分析空气污染对人体健康的长期影响.通过文献梳理(见表２)发现ꎬ长期暴露于黑碳中除容易发生呼吸道疾病㊁肺部疾病㊁心血管疾病外ꎬ神经功能也会受到影响ꎬ如老年人认知功能降低ꎬ产前暴露于黑碳的孕妇生下的胎儿认知功能也受到影响等.尽管文献中均是对黑碳进行单独研究ꎬ或对颗粒表２㊀人体暴露于黑碳的长期健康影响Ｔａｂｌｅ２Ｔｈｅｌｏｎｇ￣ｔｅｒｍｈｅａｌｔｈｅｆｆｅｃｔｓｏｆｈｕｍａｎｅｘｐｏｓｕｒｅｔｏＢＣ研究地区(时间)研究对象环境暴露条件研究结果数据来源美国波士顿(２０００年１月 ２０１１年１２月)年龄较大的男性(ｎ＝４１９)ꎬ平均年龄为７３岁ꎬ共９１１次随访老人室外社区环境黑碳暴露ꎬ黑碳年均浓度为０ ５１μｇ∕ｍ３环境黑碳暴露可能是易受其他生物氧化应激因素影响的个体眼内压升高的危险因素文献[７３]美国波士顿(２０００２０１１年)男性老年人(ｎ＝５４０)ꎬ共１１６１次随访住宅附近黑碳年均暴露浓度为０ ４５μｇ∕ｍ３黑碳暴露与心率变异性(ＨＲＶ)降低有关ꎬ长期暴露可能影响心脏自主神经功能文献[７４]丹麦(１９９７ ２０１５年)５０~６４岁的当地居民(ｎ＝４９５６４)环境黑碳暴露浓度为０ ９２μｇ∕ｍ３仅在男性中黑碳浓度与心血管疾病死亡率和全因死亡率升高的风险显著相关文献[７５]中国北京(２０１２年２ ７月)３５~７５岁不吸烟成年代谢综合征患者(ｎ＝６５)２４ｈ个体黑碳暴露浓度为４ ６６μｇ∕ｍ３ꎬＰＭ２ ５浓度为６４ ２μｇ∕ｍ３黑碳暴露的增加与患者动态血压和心率变化率的升高相关文献[７６]美国马萨诸塞州(１９９９ ２００７年)男性老年人(ｎ＝４２８)就诊前一年个人居住地年均黑碳暴露浓度为１ ５７μｇ∕ｍ３黑碳暴露的增加与认知能力低下有关ꎬ端粒长度和Ｃ反应蛋白水平可能有助于预测黑碳对老年男性认知功能的影响文献[３９]美国波士顿(２００２年８月 ２００９年１２月)孕妇(ｎ＝２５８)产前孕妇交通路段黑碳暴露浓度为０ ４μｇ∕ｍ３孕妇在产前压力和高浓度黑碳暴露条件下产下的男性儿童ꎬ其记忆力与黑碳暴露浓度的关联性更强文献[４０]美国波士顿(１９９５ ２０１１年)老年人(ｎ＝８５８)ꎬ每３~５年随访一次交通黑碳个体暴露浓度年均值为０ ７μｇ∕ｍ３黑碳浓度与强制肺活量(ＦＶＣ)㊁１ｓ内呼气量(ＦＥＶ１)水平相关性均较低.长期暴露于黑碳与老年人肺功能下降有关文献[７７]荷兰儿童(ｎ＝４１４６)ꎬ随访３次交通颗粒物∕黑碳个人暴露ꎬ检测年均吸光度ꎬ值为１ ７２ˑ１０－５∕ｍ环境空气污染物暴露与呼吸道疾病患病率相关ꎬ但无法区分颗粒物㊁黑碳㊁有机碳的致病贡献率文献[７８]物与黑碳分别进行研究ꎬ实际上颗粒物㊁黑碳㊁有机碳之间可能存在较高的相关性[７９￣８０]ꎬ会由于统计模型中的多重共线性带来潜在干扰.因此ꎬ流行病学研究中黑碳的健康影响可能来自有机碳或颗粒物.目前ꎬ尚无可用于判断ＰＭ２ ５与黑碳的长期健康影响相关性的流行病学研究结果.同时ꎬ由于ＰＭ２ ５与黑碳在统计上易出现较高相关性和共线性ꎬ因此也难以将其造成的健康效应分开.有研究系统地对黑碳和颗粒物与心血管疾病发病率和死亡率的相关性进行了流行病学研究[５]ꎬ结果表明ꎬ黑碳与心血管疾病的发病率和死亡率均呈显著相关ꎬ但无法确认黑碳和颗粒物的独立作用ꎻ另有研究[８１]表明ꎬ黑碳对颗粒物造成的健康影响可能有增强效应.３㊀黑碳对气候的影响黑碳是颗粒物中吸光能力最强的部分ꎬ与颗粒物对气候影响潜力的相关性最高.辐射强迫(ｒａｄｉａｔｉｖｅｆｏｒｃｉｎｇ)是研究最广泛的影响机制之一ꎬ其指在垂直方向上太阳辐射的入射和反射之间的能量平衡变化ꎬ能定量表示某个因子对大气系统能量平衡影响程度ꎬ单位为Ｗ∕ｍ２.辐射强迫以１７５０年为起始值ꎬ计算现在与１７５０年的差值ꎬ正辐射强迫能使地表变暖ꎬ负辐射强迫则相反.黑碳通过辐射强迫对气候产生影响的原因主要可分为直接影响㊁半直接影响以及间接影响三类ꎬ各类辐射效应估算见图２[１８].黑碳影响气候的几种主要机制见图３.直接效应(ｄｉｒｅｃｔｅｆｆｅｃｔ)指黑碳能够吸收太阳光０４５２第１０期朱晓晶等:黑碳气溶胶的研究现状:定义及对健康㊁气候等的影响㊀㊀㊀注:图中 ? 指辐射强迫效应的研究在方法和范围上没有足够的可比性ꎬ只能给出可能的辐射效应方向.图２㊀仅黑碳排放的辐射强迫估算[１８]Ｆｉｇ.２ＥｓｔｉｍａｔｅｓｏｆｒａｄｉａｔｉｖｅｆｏｒｃｉｎｇｆｒｏｍＢＣｅｍｉｓｓｉｏｎｓｏｎｌｙ[１８]所有可见光波长的射入和射出辐射[１].黑碳一般不会以单独形式存在ꎬ会与其他化合物形成外部混合模式或内部混合模式[５７].不同结合模式和混合程度的黑碳吸光能力不同ꎬ对其辐射强迫能力产生较大影响.图３㊀黑碳的主要来源及对气候的影响效应Ｆｉｇ.３ＴｈｅｍａｊｏｒｓｏｕｒｃｅｏｆＢＣａｎｄｅｆｆｅｃｔｏｎｃｌｉｍａｔｅ半直接效应(ｓｅｍｉ￣ｄｉｒｅｃｔｅｆｆｅｃｔ)[８２￣８６]又称为云吸收效应(ｃｌｏｕｄａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔ)ꎬ指黑碳在对流层累积ꎬ吸收太阳辐射ꎬ使对流层升温ꎬ影响对流层的相对湿度和稳定性ꎬ进而影响云的形成和寿命.研究[８７]表明ꎬ黑碳在云中的位置不同ꎬ其对相对湿度和稳定性影响的效应也不同ꎬ可导致云的增加或减少ꎬ进而导致气候变暖或变冷的区域差异.间接效应(ｉｎｄｉｒｅｃｔｅｆｆｅｃｔ)指黑碳以气溶胶的形式在云中作为云凝结核影响气候.其中ꎬ第一间接效应指黑碳能增加云滴数ꎬ减小云滴的有效半径ꎬ导致云层变厚ꎬ反照率增大[８２]ꎬ因此使到达地面的太阳光１４５２㊀㊀㊀环㊀境㊀科㊀学㊀研㊀究第３４卷减少ꎬ导致地面变冷ꎬ这种现象又叫云反照率效应(ｃｌｏｕｄａｌｂｅｄｏｅｆｆｅｃｔ)ꎻ第二间接效应指气溶胶的增加使云滴体积半径减小ꎬ使降水率下降ꎬ增加了液态水含量及云的生命史ꎬ该现象又称为云生命史效应(ｃｌｏｕｄｌｉｆｅｔｉｍｅｅｆｆｅｃｔ)ꎬ该现象也会导致地面变冷ꎻ其他间接效应包括雪∕冰反照率效应(ｓｎｏｗ∕ｉｃｅａｌｂｅｄｏｅｆｆｅｃｔ)和冰川效应(ｇｌａｃｉａｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔ)ꎬ前者指的是在雪∕冰表面沉积的黑碳会降低反照率ꎬ增大吸收ꎬ加速冰雪融化[８８]ꎬ后者是一种发生在某些混合云中的变暖效应.间接效应会导致地面变暖或变冷ꎬ但无法准确判断各种云效应的整体效果.除辐射效应外ꎬ黑碳还可以通过使地表变暗和改变降水模式对气候产生影响[１８].地表变暗效应(ｓｕｒｆａｃｅｄｉｍｍｉｎｇｅｆｆｅｃｔ)是由于黑碳吸收了较多的太阳辐射ꎬ减少了到达地表的辐射.气溶胶影响了云和雨滴的形成过程ꎬ可能会通过增加云寿命而加强稳定性抑制对流ꎬ从而影响降雨和大气环流ꎬ也可能通过影响云层促进降雨ꎬ但不同区域受影响情况不同.水汽也会对气候产生一定影响ꎬ黑碳导致空气变暖ꎬ水汽增多ꎬ进一步造成空气变暖ꎬ也可能使云量增加ꎬ致使地面降温[８５].由于缺乏数据ꎬ研究主要集中在直接效应和雪∕冰反照率效应上.多数研究[１８]表明ꎬ直接效应和雪∕冰反照率效应导致黑碳可能对气候产生变暖效应ꎬ但由于黑碳和云的相互作用存在较大不确定性ꎬ因此并不能直接定论[１８].黑碳通过辐射强迫对气候产生直接效应㊁半直接效应和间接效应影响ꎬ但在一定范围内并不能确定效应的相对大小.在不同区域ꎬ黑碳对气温的影响差异较大ꎬ尤其是在北极等敏感地区ꎬ由于地理位置和海拔不同ꎬ气候变暖㊁冰川融化受黑碳的影响极大[１８].４㊀其他影响黑碳存在于环境中ꎬ除直接影响人体健康㊁气候外ꎬ还能通过影响气候间接影响人体健康[８９]㊁降低能见度[９０￣９１]㊁造成农作物减产[９２]等ꎬ环境黑碳浓度可能与经济贫困地区存在关联[９３].研究[８９]表明ꎬ１９７９ ２０１０年人为排放的黑碳和硫酸盐的上升导致季风前阿拉伯海热带气旋强度的增加ꎬ由于阿拉伯海热带气旋登陆ꎬ区域空气污染不仅会影响气候ꎬ还会通过改变气候对人类健康产生额外影响.能见度降低的原因之一是黑碳累积造成地表雾霾增加.黑碳能在气溶胶行星边界层(ａｅｒｏｓｏｌ￣ｐｌａｎｅｔａｒｙｂｏｕｎｄａｒｙｌａｙｅｒꎬＰＢＬ)上部产生加热效应ꎬ在靠近地面有冷却效应ꎬ这种现象导致ＰＢＬ高度显著降低ꎬ将污染物聚集到边界层底部ꎬ从而造成地表雾霾增加㊁能见度降低[９１].有研究[９２]针对黑碳对全球农作物(玉米㊁大米㊁大豆㊁小麦)产量的影响进行了估算ꎬ模式模拟结果表明ꎬ中国㊁印度㊁美国㊁巴基斯坦和巴西的农作物产量的减幅较大.２０１２年ꎬ有研究[９３]在此基础上预测２０３０年后ꎬ当黑碳和臭氧排放情况改善ꎬ每年农作物产量将增加０ ３ˑ１０８~１ ３５ˑ１０８ｔ.为了解社会经济是否与环境黑碳暴露有关ꎬ英国对２５~６４岁的工人进行随访调研ꎬ发现黑碳的环境暴露量与区域贫困有较大的相关性ꎬ而与个体家庭收入无显著关联[９４].５㊀黑碳有待深入研究的问题黑碳是颗粒物的重要组成成分ꎬ对太阳辐射有强烈的吸收作用ꎬ经呼吸进入人体后导致呼吸功能㊁心肺功能等受损ꎬ对人体健康㊁气候及其他福利造成严重影响ꎬ但黑碳形成复杂㊁排放来源不同ꎬ仍有很多问题需要进一步深入研究.ａ)黑碳作为颗粒物的重要组成成分之一ꎬ从定义的角度厘清黑碳与其他碳质气溶胶的区别ꎬ有助于黑碳的组分分析和减排ꎻ同时ꎬ不同排放来源的黑碳吸附组分不同ꎬ其中夹杂着很多物质ꎬ进入空气后还能为其他污染物的非均相转化以及气￣粒转化过程提供活性载体并起到催化作用[９４￣９５]ꎬ黑碳吸附的化学组分不同以及颗粒物混合模式不同也会导致能见度和反照率等因素变化.因此ꎬ需对黑碳吸附的化学组分进行深入研究.ｂ)黑碳作为颗粒物的一部分ꎬ经呼吸道进入人体后会造成健康危害.从流行病学研究的角度ꎬ目前尚无可用于判断ＰＭ２ ５与黑碳对健康长期影响的相关性的研究结果ꎬ且无法区分黑碳和ＰＭ２ ５的独立作用ꎻ同时ꎬ中国有关黑碳的流行病学研究较少ꎬ有待更多的流行病学研究结果帮助分析黑碳的独立作用.ｃ)黑碳对太阳辐射的吸收作用存在区域差异性ꎬ同时受不同季节的影响ꎬ导致黑碳对某一区域㊁某一时段内的气候影响效应不同.此外ꎬ黑碳的辐射强迫值也难以准确估算ꎬ不同研究的估算值存在差异.辐射测量和估算存在不确定性㊁粒子混合状态的不同㊁黑碳存在于云的位置不同等因素都是辐射强迫估计值存在差异的原因[９６].参考文献(Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ):[１]㊀ＢＯＮＤＴＣꎬＤＯＨＥＲＴＹＳＪꎬＦＡＨＥＹＤＷꎬｅｔａｌ.Ｂｏｕｎｄｉｎｇｔｈｅｒｏｌｅｏｆｂｌａｃｋｃａｒｂｏｎｉｎｔｈｅｃｌｉｍａｔｅｓｙｓｔｅｍ:ａｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ[Ｊ].２４５２。
中国地区黑碳气溶胶及其气候效应研究的开题报告
中国地区黑碳气溶胶及其气候效应研究的开题报告一、课题背景及意义黑碳（black carbon，BC）是一类重要的大气污染物，是一种典型的碳质气溶胶，是用于表示微观结构更为复杂的一类物质。
它产生于不完全燃烧的有机物质中，在大气中存在时间短、分布范围广的特点，对大气清洁与气候变化产生重要影响。
特别是在北美、欧洲、亚洲、非洲等地区，黑碳是引起区域和全球气候变化的重要因素之一，能够通过与气溶胶和云的相互作用影响云和降水等气候现象，直接和间接地影响全球能量平衡。
因此，对黑碳的研究具有重要的理论和应用价值。
中国作为碳排放量最高的国家之一，黑碳的排放量也在逐年增加。
据估计，中国的黑碳排放量占全球总黑碳排放量的30%以上，且大部分集中在大气较差的地区。
不仅如此，中国的气候条件独特，气候变化对经济发展和社会稳定的影响尤为显著，而黑碳是影响气候变化的重要因素之一。
因此，对中国地区的黑碳气溶胶及其气候效应进行深入研究，不仅有助于理解黑碳的成因、分布和变化规律，而且能为中国的环境保护和可持续发展提供科学依据。
二、研究目标和内容本研究的主要目标是探究中国地区黑碳气溶胶及其在气候变化中的作用。
具体研究内容如下：1.收集整理中国地区黑碳气溶胶的观测数据与模拟结果，并对其进行分析和比较，以探明其组成、来源、浓度和分布特征。
2.利用数值模拟手段，模拟黑碳在大气中的传输、沉降和光学特性，研究其与气溶胶、云和降水等气候要素的交互作用，以及对气候变化的影响。
3.在掌握黑碳气溶胶的分布和变化规律的基础上，评估其对气候变化的贡献和作用机理，并提出相关的防控对策和措施。
三、研究方法本研究主要采用以下方法：1.室内实验：采用适用的方法，开展黑碳颗粒的原位合成和物化特性研究。
2.野外观测：利用针对黑碳的现场和卫星观测手段，获取中国地区的黑碳气溶胶的时空分布和变化数据。
3.数值模拟：采用数值模拟方法，模拟黑碳气溶胶在大气中的行为和光学特性，研究其与气溶胶、云和降水等气候要素的交互作用，以及对气候变化的影响。
气溶胶颗粒物排放与空气质量变化分析
气溶胶颗粒物排放与空气质量变化分析随着人类对自然环境的破坏越来越严重，空气质量问题逐渐成为全球性的难题。
据统计，全球每年因污染导致的早逝人数达到了数百万之多，其中空气污染是最主要的原因之一。
气溶胶颗粒物作为空气污染的重要成分之一，对人类健康和环境造成了严重的威胁。
本文将对气溶胶颗粒物排放对空气质量变化的影响进行分析。
一、气溶胶颗粒物的来源及特征气溶胶颗粒物是指悬浮在空气中的微小固体或液体颗粒物，直径一般小于10微米。
它来源复杂，可以是人为的，也可以是天然形成的。
其中，人类活动是气溶胶颗粒物排放的主要来源。
工业生产、交通运输、燃煤和化石燃料的燃烧等活动都会释放大量气溶胶颗粒物。
气溶胶颗粒物的特征主要体现在其组成和形态上。
组成上，气溶胶颗粒物主要由碳、硫、氮、铵等元素组成；形态上，气溶胶颗粒物具有不规则的形状，表面积大，易吸附其他大气污染物。
二、气溶胶颗粒物的影响因素气溶胶颗粒物的排放量受多种因素影响，其中气象条件是最重要的影响因素之一。
在天气静稳的情况下，气溶胶颗粒物的积累量会增加，致使空气污染问题得到加剧。
此外，排放源的种类、燃料类型、燃烧效率等也会对气溶胶颗粒物的排放量产生影响。
三、气溶胶颗粒物对空气质量的影响气溶胶颗粒物的排放对空气质量造成的影响主要表现在以下几个方面：1、影响健康。
气溶胶颗粒物是空气中的主要污染物之一，对人的健康具有严重的危害。
它可以进入人体呼吸系统，引起呼吸系统疾病，增加死亡风险。
2、影响能见度。
气溶胶颗粒物的存在会降低大气的能见度，进而对空气质量造成进一步影响。
3、影响气候。
气溶胶颗粒物对气象条件的影响将进一步导致气候变化。
气溶胶颗粒物会吸收和反射太阳辐射，引起地球辐射收支失衡。
四、缓解气溶胶颗粒物排放的措施为了缓解气溶胶颗粒物排放对空气质量的影响，各国政府和企业采取了多种措施：1、加强环保法规和减排政策。
各国政府通过法规手段来限制大气污染物的排放，企业也要采取减少污染物排放的措施，例如增加环保设施、提高燃烧效率等。
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期 第 ２ Ｏ卷 第 ３
２０１ ３年
工 安 全 与 环 境
程
Ｖ ｏ１ ． ２ ０ ＮＯ ． ３
Ｍ ａ ｙ ２０１ ３
５月
Ｓ ａ ｆ ｅ ｔ ｙ ａ ｎ ｄ Ｅｎｖ ｉ ｒ ｏ ｎｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｌ Ｅｎｇ ｉ ｎｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
集 中供热工程实施前后黑碳气溶胶排放 的对 比分析
摘 要 ：燃 煤 烟 尘 中的 黑 碳 气 溶 胶 不 仅 会 导 致 区域 气 候 变 化 ， 还会影 响大气环 境质量 和人类健康 ， 已成 为 近 几 年
研 究 的热 点 问题 。本 文 以定 西 市 新 城 区集 中供 热 工 程 为 例 ， 利 用 公 式 法 和污 染 源 清单 法 对 集 中 供 热 和 分 散 供 热 两
王小妹 。 ， 马卫东 ， 潘 峰 ， 仝纪龙 ， 吴官胜。
（ １ ． 兰州 大学环境 质量 评价研 究 中心 ， 兰州 ７ ３ ０ ０ ０ ０ ； ２ ． 兰州大 学大 气科 学学 院， 兰州 ７ ３ ０ ０ ０ ０ ； ３ ． 信 息产 业 电子第十 一设 计研 究 院科 技 工程股份 有 限公 司 ， 成都 ６ １ ０ ０ ２ １ ）
种供 热方 式 产 生 的 黑碳 气溶 胶 进行 了量 化计 算 ， 用 以说 明 集 中 供 热 工 程 的 实 施 产 生 的环 境 效 益 。结 果 表 明 ， 集中
供热对改善或减少黑碳气溶胶的排放量 、 保护大气关 键 词 ：集 中供 热 ； 分散 供 热 ； 燃煤烟尘 ； 黑碳气溶胶 ； 环 境 影 响 中 图分 类 号 ： Ｘ ５ １ ３ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ 卜１ ５ ５ ６ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３ — ０ ０ ４ ２ ０ ４
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｂｌ ａ ｃ ｋ ｃ ａ ｒ ｂ ｏｎ ａ ｅ ｒ ｏ ｓ ｏ ｌ ｉ ｎ ｃ ｏ ａ ｌ ｓ ｏｏ ｔ ａ ｎ ｄ ｄｕｓ ｔ ｎｏ ｔ ｏ ｎｌ ｙ ｃ ａ ｕｓ ｅ ｓ ｔ ｈｅ ｃ ｈ ａ ｎｇ ｅ ｏ ｆ ｃ ｌ ｉ ｍａ ｔ ｅ ｓ ｙｓ ｔ ｅ ｍ ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ， ｂｕ ｔ ａ ｌ ｓ ｏ ａ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｓ ｔ ｈｅ ｑｕ ａ ｌ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ａ ｔ ｍ ｏｓ ｐｈｅ ｒ ｉ ｃ ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏｎ ｍｅ ｎｔ ａ ｎ ｄ ｈｕ ｍａ ｎ ｈ ｅ ａ ｌ ｔ ｈ ，Ｓ Ｏ ｉ ｔ ｉ ｓ ｏ ｎｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｖｅ ｒ ｙ ｐｏ ｐｕ ｌ ａ ｒ
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